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和谐号动车组的紧急制动及安全制动措施 铁道机车车辆第31卷 文章编号:1008～7842(2011)05～0028～04 和谐号动车组的紧急制动及安全制动措施 张洋,庞玉林,陈伟,曹宏发,周军 (中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081) 摘要介绍了CRH.型和谐号动车组的紧急制动的基本设计原则和理念,详细阐述紧急制动的实现与实施方法. 关键词动车组;紧急制动i安全 中图分类号:U266.2.35文献标志码:A 随着越来越多的和谐号动车组不断投入运用,如何 确保列车在高速运行时的可靠性和安全性,成为关注和 重视的问题.尤其在遇到突发的线路险情,人员危急或 者严重设备故障等极端的情况下,需要列车能够以最快 最有效的方式紧急安全停车,以保证乘客及列车的安 全.和谐号动车组制动系统以故障导向安全为设计原 则,具备高度冗余和可控性,其紧急制动系统的设计更 将可靠性和安全性放在首位,保障高速运行的列车快速 安全停车. I实施紧急制动需要考虑的因素 I.1基础制动热容量要求 和谐号动车组采用电制动与空气制动复合制动的 方式,制动时优先充分利用电制动,电制动不足时补充 空气制动.在电制动失效时,采用纯空气制动.列车在 正常制动过程中,车辆一部分动能通过电制动转化为电 能,另一部分动能通过摩擦制动转换为热能.摩擦制动 的基础制动装置通过制动盘与闸片的摩擦产生的热量, 耗散至大气.根据制动盘和闸片的物理特性,过高的热 负荷会引起基础制动装置的永久性损伤,产生列车运行 中的不安全因素.尤其是纯空气紧急制动时,制动盘和 闸片的热负荷更大.因此在制动系统设计时对于制动 盘的热应力有如下要求,见图I. 200 \ ,渤 ,\\\\ \圆; m \| \ | 100300500700900 热应力/(N?mm一2) 图I紧急制动时制动盘热应力要求 张洋(1981一)男,北京人,工程师(收稿日期:201i—O7—21) 图I中标示了摩擦制动时,在不同温升下制动盘承 受的热应力要求.其中(i)区域属于正常范围,连续施 加摩擦制动时制动盘也不会受到损伤;(2)区域属于可 接受范围,会对制动盘造成一定的可接受的损伤,因此 两次施加应间隔一定的时间使制动盘冷却;(3)区域内 较为危险,容易造成制动盘的不可逆损伤,需要予以避 免. 为了在整个速度等级都不超过热应力限制,CRH. 型动车组采取了分阶段控制的紧急制动减速度曲线. I.2轮轨黏着限制 动车组列车的制动力主要为黏着制动力,其可利用 的最大值受黏着系数限制.如果当前施加在车轮上的 制动力大于可利用的最大黏着力,就会出现车轮打滑甚 至抱死,延长制动距离,严重时还会擦伤轮轨,危及行车 安全.因此必须在设计阶段就尽量避免滑行的发生. 黏着系数是一个复杂变化的参数,与轨道条件,环境状 况,列车速度等因素密切相关.我国高速动车组一般采 用TSI湿轨黏着系数曲线作为其限制条件,同时还要考 虑列车运行阻力的影响.如图2所示. 3090146200260320380 速度/(kin?h1) 图l常用制动减速度曲线(有风阻) 一 1A lB ?-一 4 ED EB 2086420 l10OOO 一?m)\蠓 第5期和谐号动车组的紧急制动及安全制动措施 1.3空电制动复合 和谐号动车组的紧急制动采用电制动和空气制动 复合制动的方式,在电制动可用情况下,牵引系统执行 电制动紧急制动,制动系统控制空气紧急制动.列车的 电制动来源于牵引电机运转于发电模式,电制动的启 动,关闭和电制动动力设定均由制动系统控制,通过列 车MVB网络向牵引系统传递指令.紧急制动时,牵引 电机提供恒定的电制动力,如8辆编组的CRH.动车 组,4个牵引单元分别恒定输出37.5kN的电制动力, 即全车恒定输出150kN的恒定电制动力(注:高速阶 段若超过当前电制动能力则为恒定功率).此外,在紧 急制动减速过程中,列车速度降低到小于80km/h后, 会切除所有电制动力,剩余阶段的制动由空气制动继续 完成. 1.4制动距离要求 紧急制动过程中将对列车施加最大减速度,以尽可 能短的时间,尽可能短的距离将列车制动停车.制动距 离有以下要求(见表1).制动距离是发车间隔等运营 管理的选取依据. 表1紧急制动距离要求 紧急制动初速/(kin?h)紧急制动距离/m lt;6500 lt;4200 lt;2000 lt;1400 1.5空气制动风源 和谐号动车组的空气制动风源采用冗余设计,在每 8辆编组的列车中安装有两套冗余的风源系统,只有一 套风源系统工作的情况下也能满足列车用风设备需求. 在两套风源系统均发生故障的情况下,列车的风缸容量 也能够保证连续5次紧急制动的用风需求. 2紧急制动的作用过程 (1)紧急制动的启动 和谐号动车组一旦确定需要施加紧急制动,激活紧