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1、摘 要随着高速铁路在我国的普及，动车组的运行安全问题受到越来越多的关注。如何保障列车安全可靠的运行，成为近期的研究热点和难点问题。制动控制系统作为动车组制动系统的关键组成部分，能否正常稳定工作，直接影响动车组的安全可靠运行，因此对制动控制系统的故障处理显得尤为重要和关键。由于动车组制动控制系统的复杂性及引进消化吸收的时间不长，制动控制系统故障仍较为多发，严重影响着动车组的正常稳定可靠运行。因此本课题对动车组制动控制系统中关键设备和部件的故障及潜在故障隐患开展深入研究，分析了常见故障的出现原因和处理方法，同时详细介绍了常见故障的处理步骤。以及提出了故障处理的改进方案，用于动车组制动控制系统关键设
2、备和部件的故障处理，以提高制动控制系统的可靠性、稳定性。关键词：制动系统；故障；处理方法；改进方案目 录第1章 绪论11.1 选题背景11.2 主要内容2第2章 CRH380A动车组制动系统32.1 CRH380A动车组介绍32.2 动车制动系统的设计原则和技术参数42.3 动车组制动系统组成5第3章 动车组制动系统常见故障及处理方法113.1 制动不缓解113.2 MMI制动界面制动功能为？状态133.3 雨刷故障143.4 BCU电源故障MMI显示故障代码为6583153.5 BCU电源故障MMI显示故障代码为658A153.6 防滑器排风阀故障163.7 制动力高低阶转换故障MMI显示故
3、障代码为170C9173.8 常见制动失效18第4章 动车组制动系统故障处理改进方案204.1 制动系统的故障诊断系统204.2 制动系统的安全措施20参 考 文 献25致 谢26第1章 绪论1.1 选题背景随着高速动车组在我国的飞速发展，动车组运行的可靠性和安全性受到越来越多的关注。作为动车组九大关键技术之一，制动系统能否稳定可靠工作直接关系到动车组的安全稳定运行。而制动控制系统作为制动系统的大脑和控制核心，负责制动系统的操作和具体执行，其工作安全可靠性显得尤为重要。制动控制系统是一个复杂的系统，产生故障的环节较多，如制动控制系统制动控制单元通讯故障可能涉及到内部所有控制板的工作状态；制动控
4、制系统中的传感器故障可能导致列车制动性能的下降或斎乱。由于列车在运用过程中，工作环境和列车操作状态等会实时发生改变，从而导致制动控制系统的某一故障可能只有在特定的条件下才能够出现。因此有些故障需要结合车型和设备类型才能査找故障的根本原因。当前大部分的动车组制动系统及其制动控制系统都已经具有一定的自诊断功能图能够诊断出常见的系统故障，但是由于出现故障的不可预知性和系统运行现场环境的多变性等因素，工作人员无法完全知道整个系统可能出现的所有故障。另一方面，设备的自诊断功能也不能诊断出设备运行的所有故障和其自身内部的故障，有些故障需要通过电压、电流、温度、压力和速度等特征描述，需要应用信号处理、数据挖
5、掘和信息融合等多种技术进行分析。由于这些技术的先进性、复杂性和智能化高等特点，往往需要专门的维修人员到现场维修，这就导致故障拖延时间长、故障原因查不清楚和维修费用高等问题。目前，对列车走行部的状态监测与故障诊断研究进行的比较多，并取得了不少的成果。但是，对于动车组制动控制系统的故障特征提取技术和智能化故障诊断方法的研究还很少，基于此本课题对动车组制动控制系统的故障特征提取技术和智能故障诊断方法开展深入研究，就是要运用当前先进的智能故障诊断技术对动车组制动控制系统进行实时状态监测、故障诊断以及故障预测。通过采用先进的故障特征提取技术和智能故障诊断方法，可以提高动车组制动控制系统故障诊断的鲁棒性和
6、精确性，降低漏诊率和误诊率，为动车组的维修和检修人员提供准确的珍断决策，对早期潜在故障隐患做出预警和预测，提高动车组的主动安全防护能力。1.2 主要内容本文以CHR380A动车组制动系统为研究对象，主要介绍了CHR380A动车组以及其制动系统的组成，在此基础上对动车组制动控制系统中关键设备和部件的故障及潜在故障隐患开展深入研究，分析了常见故障的出现原因和处理方法，同时详细介绍了常见故障的处理步骤，以及提出了故障处理的改进方案。25第2章 CRH380A动车组制动系统2.1 CRH380A动车组介绍CRH380A型电力动车组由CRH2C发展而来，是中华人民共和国铁道部为营运新建的高速城际铁路及客
7、运专线，由南车青岛四方机车车辆股份有限公司在张曙光领导下自主研发的CRH（中国铁路高速列车）系列高速动车组，也是“中国高速列车自主创新联合行动计划”的重点项目，最高营运速度380公里/小时。中国铁道部将所有自行发展关键技术、引进国外技术、联合设计生产的中国铁路高速（CRH）车辆均命名为“和谐号”。CRH380A系列为动力分散式、交流传动的电力动车组，采用了铝合金空心型材车体。表1 详细技术参数编组形式4M4T，可两列重联动力配置2(2M+1T)+2T编组重量380t编组长度200.67m总牵引功率8800kW动轴数16单电机功率550k W平均功率21.05kW/t运营时速350km/h试验速
8、度400km/h转向架轴重15t车辆宽度2.950m车辆高度3.890m中间车长度24.775m头车长度25.675m转向架轴距2.500m转向架中心距17.375m辅助供电制式3相440V80Hz，DC110V列车控制网络系统车载分布式计算机网络系统图1 CRH380A动车实物图2.2 动车制动系统的设计原则和技术参数2.2.1 设计原则根据既有CRH380A型高速动车组总体技术要求和相关标准要求，在研究既有高速动车组制动系统功能、性能和接口技术、运用情况基础上，自主研制并掌握制动系统的核心技术，完成制动系统和关键部件的正向设计和自主化设计、研制和地面试验，功能、参数及接口与CRH380A型
9、高速动车组一致，能够实现与原车整机及部件级对等替代，并按照中国铁路总公司要求进行方案评审、试用评审后开展系统装车应用考核工作。2.2.2 环境条件海拔：1500m；使用环境温度：-4040；月平均最大相对湿度：不大于95%（该月月平均最低温度为25）；最大风速：一般年份15m/s，偶有33m/s；运行环境：有风、沙、雨、雪天气，偶有盐雾、酸雨、沙尘暴等现象。2.2.3 路线条件正线最大坡度：12，困难条件下20；站段联接线坡度：不大于30。2.2.4 车辆条件轴重：17t；车轮直径（新轮/磨耗到限）：非动力转向架920/860mm，动力转向架920/830mm。2.2.5 制动系统主要技术指标
10、总风压力：最大压力1000kPa，正常工作压力750900kPa；运行速度：正常运行速度300km/h，最高运行速度350km/h；常用制动冲动极限：0.75m/s3；紧急制动减速度：1.2m/s2；紧急制动距离：初速度300km/h时3800m，初速度350km/h时6500m；紧急制动时制动缸升至最高压力90%的时间：2.3s；满载时列车具备在30坡道上安全停放的能力。2.3 动车组制动系统组成2.3.1 制动系统的组成图2 动车组制动系统组成图自主化CRH380A型动车组制动系统是按照“故障安全”原则设计的微机控制式直通式电空制动系统。制动系统由司机制动指令设备、制动控制系统、车轮防滑保
11、护系统、风源系统、基础制动装置、辅助装置等组成，具有常用制动、紧急制动、防滑控制、停放制动、备用制动等功能，并设有与车载列车运行控制系统的接口。制动系统采用空电复合制动模式，电制动优先，电制动能力不足时采用空气制动。各车微机控制装置通过网络或列车硬线接收司机制动请求，直接控制各车制动缸充风或排风，实施车辆制动和缓解。系统具有控制精度高、反应迅速、操纵灵活、车辆制动同步性好等特点。CRH380A型动车组制动系统组成见图2。图3 动车组制动系统工作原理图图4 制动控制系统原理框图自主化动车组列车中每4辆车（2动2拖）组成一个制动单元，每个单元内用多功能车辆总线（Multifunction Vehi
12、cle Bus，MVB）贯穿单元各车辆系统或设备，各单元间通过列车通信网络（Train Communication Network，TCN）网关与绞线式列车总线（Wire Train Bus，WTB）连接，完成列车级信息传递。制动系统分为三级管理与控制，其中列车制动管理器（TBM）负责列车制动管理、压缩机管理和制动试验等功能，管理和汇总的信息通过MVB/WTB在列车中传输。制动单元管理器（SBM）负责本单元的制动管理、汇总本单元状态信息，并完成TBM与车辆制动控制单元（BCU）、中央控制单元（CCU）之间信息的转发。车辆BCU负责本车的制动控制、防滑控制、制动诊断等。BCU接收SBM转发的列车
13、制动指令，并将控制和诊断信息通过MVB传输给SBM。制动力管理与指令传输流程见图5。图5 制动力管理与指令传输流程图每辆车都有一个制动控制单元，端车BCU除管理本车制动系统控制和诊断外，还担负着本单元内的制动管理任务。如果端车是头车，该车BCU还将作为列车主控单元，担负着列车的制动管理任务。当TBM接到来自制动控制器或列车控制系统的制动指令后，负责整列车的制动力计算和分配，并通过MVB和WTB将制动力分配信号发送至各单元的SBM，SBM进行单元内电制动和空气制动的分配。SBM将制动指令通过WTB传送给各车BCU，各车BCU对本车进行制动控制。2.3.2 常用制动控制列车正常运行时主要采用常用制
14、动。常用制动采用减速度控制方式，根据速度和司机控制器手柄级位确定出目标减速度，进而计算出应施加的制动力。目标减速度和实际制动力会跟随速度不同实时调整。制动力还会根据制动负荷大小自动调整。常用制动减速度曲线见图6。图6 常用制动减速曲线图2.3.3 紧急制动控制紧急制动有复合制动和纯空气制动2种模式，紧急制动时将产生最大制动力并达到最大减速度。紧急制动时既要考虑轮轨间的黏着情况，又要考虑制动盘的热负荷承受能力，因此采用减速度分级控制方式，分级控制点分别是200km/h、300km/h。各速度下实施的制动力根据制动盘热容量、黏着系数和电制动特性给出。2.3.4 复合制动控制自主化CRH380A型动
15、车组制动系统采用先进合理的全列车复合制动模式，充分发挥全列车的电制动作用。常用制动时优先在列车内使用电制动，只有当整列车电制动力不足或电制动失效时才施加空气制动。列车紧急制动时也是优先采用复合制动控制，这样可以把摩擦制动产生的排放减到最小。复合制动减速度曲线见图7。图7 复合制动控制图由图7可以看出，在列车施加4N级及以下常用制动时，电制动力完全可以满足列车制动力需要。只有在制动级位高于5N时，才需要补充空气制动力。2.2.5 制动防滑控制自主化CRH380A型动车组制动系统防滑系统按照减速度准则和速度差准则进行防滑控制。每辆车的防滑装置检测本车4根轴的速度信号，并进行列车基准速度、速度差、减速度等计算。当轴减速度小于临界值时，以最高的轴速度作为列车速度；当轴减速度大于临界值时，按临界减速度基准计算列车速度。高速列车制动力的实施取决于轮轨黏着状态，而轮轨黏着系数随着速度的提高呈下降趋势，使得高速制动时出现滑行可能性更大。通过对动车组制动时轮轨黏着机理和既有高速列车试验数据的分析，掌握了高性能制动防滑控制技术，保证列车在各种速度制动时迅速适应轮
