动车组停放制动功能优化设计

王业泰，王 群，鲍江宁，鹿峰凯

（1常熟理工学院 汽车工程学院，江苏常熟 215533；2南京中车浦镇海泰制动设备有限公司，南京 211800）

当动车组列车在库内较长时间存放时，通过施加停放制动可防止其发生溜逸。目前，动车组停放制动功能的实现方式主要有2种：一种是通过带弹簧储能停放制动缸的制动夹钳实现停放制动功能；另一种将“铁鞋”放入车轮下阻止列车移动［1］。

城市轨道车辆以及CRH3、CRH5动车组均具备弹簧储能的停放制动功能，在司机室按下停放制动按钮后，就可以完成停放制动的施加和缓解控制。CRH2系列动车组是通过“铁鞋”实现停放制动功能，当列车入库停车后，人工在车轮下添加“铁鞋”，该操作较为繁琐，并存在安全隐患。

后来，CRH2及CRH6动车组根据统型要求增加了停放制动控制系统，实现了停放制动功能的自动施加和缓解，但停放制动隔离后的司机界面显示存在进一步优化的空间，文中将对CRH2及CRH6统型动车组在停放制动隔离后司机界面显示的优化方案进行介绍。

1 制动停放功能实现

CRH2及CRH6动车组增加了单独的停放制动控制装置来实现停放制动控制功能，气路原理如图1所示。

图1 停放制动气路原理

列车运行中，停放控制装置内的电磁阀失电，总风压力（简称MR）经过滤尘器、调压阀、电磁阀和止回阀输出至停放制动缸，当停放制动缸压力大于其缓解压力时，停放制动处于缓解状态，此时压力开关可以检测到停放制动压力状态。当施加停放制动时，电磁阀得电，供气回路关闭，停放制动缸压力排空，停放制动施加。停放制动电气原理如图2所示。

停放制动施加后，电子制动控制单元（EBCU）将压力开关（图1和图2）的断开状态通过网络单元上传至车辆，车辆司机屏显示“停放”施加状态如图3所示。

当车辆被救援回送或停放制动功能故障需进行停放制动隔离时，操作流程为：操作车上电气柜内电触点隔离塞门→司机屏幕弹屏→操作车下停放隔离拉绳→司机屏幕弹屏确认。

具体为：通过电触点塞门截断并排空停放缸内的压力空气（图1和图2），网络单元采集电触点塞门的隔离状态进行停放制动隔离弹屏提示，司机下车进行停放隔离拉绳操作后，点击确认司机屏的隔离弹屏提示，停放隔离操作完成，司机屏幕显示停放制动已隔离。停放制动隔离后，压力开关处于断开状态（同停放制动施加状态），因此，司机显示屏的制动信息界面显示为“停放”施加状态，如图3所示。

图2 停放制动电气原理

图3 制动信息界面（停放施加）

在完成停放制动隔离操作后，车辆停放制动力虽然已缓解，但由于压力开关为断开状态，BCU上传网络单元的停放制动状态（压力开关状态）与停放制动力施加时的状态相同，司机显示屏的制动信息界面仍显示为“停放”施加状态。

2 停放制动隔离优化

考虑停放制动隔离后司机屏显示的状态与实际状态不符，为避免对司机造成误导，在保持停放制动施加和缓解气路原理、控制逻辑及操作流程不变的基础上，对停放制动隔离时的信息交互和司机屏状态显示进行优化。

2.1 优化方案一

操作停放制动隔离电触点塞门后，网络单元检测电触点塞门隔离状态，向EBCU发送“停放制动隔离”信号，并进行“停放制动隔离信息”弹出提示和锁屏，而后，网络单元向EBCU发送“停放制动隔离需确认”信号（通信位置“1”）。

司机通知机械师进行手动拉绳缓解操作，确认被隔离车停放制动完全缓解后，点击“停放制动隔离确认”按钮，网络单元将“停放制动隔离需确认”通信位置“0”，通过网络传输至EBCU。

被隔离车EBCU检测到“停放制动隔离”信号且“停放制动隔离确认”信号下降沿（“1”→“0”）后，判断停放隔离已被确认，向网络单元传输本车停放制动缓解状态，司机屏显示停放制动状态为缓解，如图4所示。

图4 制动信息界面（停放缓解）

方案一通过网络单元与EBCU的停放制动隔离信息交互，实现了停放制动隔离后司机屏制动信息界面停放状态的正确显示，但基于故障导向安全原则，存在以下问题：停放制动隔离后重启EBCU，EBCU根据压力开关状态判断为停放制动施加，虽然EBCU接收到了网络下发的“停放制动隔离”信号，但由于未接收“停放制动隔离确认”信号下降沿，因此，EBCU会保持停放制动施加状态，司机显示屏的制动信息界面仍显示为“停放”施加状态。需重新进行隔离操作才能正确显示状态，对现车运营带来了不便。

2.2 优化方案二

图1的单触点塞门调整为双触点，增加EBCU采集回路，如图5所示。

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图5 带电触点塞门调整

网络单元和EBCU分别通过硬线采集带电触点塞门状态，网络单元采集到停放制动隔离硬线信号后用于状态记录和I/O点显示。采集EBCU上传的“停放制动施加”通信位用于停放状态显示，采集EBCU上传的“停放制动隔离”通信位用于隔离状态显示。

在停放制动未隔离时，EBCU将“停放制动隔离”、“停放制动隔离未确认”、“停放制动隔离已确认”通信位均置“0”反馈至网络单元。

当EBCU采集到停放制动隔离塞门被隔离后，将“停放制动隔离”通信位置“1”、“停放制动隔离未确认”通信位置“1”、“停放制动隔离已确认”通信位仍置“0”反馈至网络单元。

网络单元根据“停放制动隔离未确认”通信位为“1”，在司机屏弹出确认画面并提示“操作停放制动手动缓解拉绳”。司机操作车下停放隔离拉绳，并对弹屏画面点击确认后，网络单元将“停放制动隔离被确认”通信位置“1”（脉冲信号）发送给EBCU，EBCU收到“停放制动隔离被确认”脉冲信号后，判断停放隔离已被确认，向网络单元上传本车停放制动缓解状态，并将“停放制动隔离未确认”通信位置“0”，将“停放制动隔离已确认”通信位置“1”反馈至网络单元，网络单元根据“停放制动隔离已确认”通信位为“1”将弹屏信息消除。

因此，停放制动隔离后司机显示屏的制动信息界面显示为停放缓解状态（见图4）。

早期车辆停放制动隔离用的带电触点塞门为单触点，将单触点电塞门更换为双触点电塞门存在安装不便等问题，故将上述方案中EBCU直接采集电触点塞门状态改为仅由网络单元采集电触点塞门状态，并由网络单元将电触点塞门状态发送给EBCU。

EBCU根据网络单元发送的停放制动隔离用电触点塞门信号将“停放制动隔离”通信位置“1”、“停放制动隔离未确认”通信位置“1”、“停放制动隔离已确认”通信位仍置“0”反馈至网络单元。其他信息交互同双触点的电触点塞门。

3 故障导向安全

（1）停放制动隔离后网络单元重启。

双触点的电触点塞门：在停放制动隔离的电触点塞门未复位前，由于EBCU接收的电触点塞门状态未发生变化，因此，EBCU保持为停放制动隔离已确认，司机屏根据EBCU已判定的“停放制动隔离已确认”显示为停放缓解。

单触点的电触点塞门：网络单元重启后，会重新向EBCU下发停放制动隔离的电触点塞门状态，再次进行停放制动隔离的确认。

（2）停放制动隔离后EBCU重启。

EBCU根据直接采集的电触点塞门状态（电触点塞门为双触点）或接收网络单元发送的电触点塞门状态（电触点塞门为单触点）重新进行停放制动隔离的确认。

4 结论

优化前，网路单元仅根据EBCU反馈的压力开关状态进行停放状态显示，由于没有与EBCU进行停放制动隔离操作的信息交互过程，即使进行了停放制动隔离，司机显示屏的制动信息界面仍然显示为“停放”施加状态，存在司机对停放隔离状态误判的风险。

优化后，在进行停放制动隔离时，网络单元与EBCU进行停放制动隔离操作的信号交互，EBCU可以准确判定车辆是否进行了停放制动隔离操作和确认，并向网络反映停放制动隔离的状态，因此司机显示屏的制动信息界面能显示停放制动的真实状态。

优化后的双触点电触点塞门信息交互逻辑已在复兴号动车组及新造CRH6城际动车组中批量运用，优化后的单触点电触点塞门信息交互逻辑在早期交付运营的CRH6城际车中进行了批量升级，目前均反映良好。