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1、高速动车组制动系统防滑策略分析摘要：防滑控制(Wheel Slide Protection,简称W SP)就是为了避免车轮打滑而采取的控制技术，是高速动车组制动系统的核心 技术，也是制动系统开发的重点和难点。目前，我国既有高速动车组主要还是引 进国外车辆，制动防滑控制技术还由外方掌握，运用维护中防滑参数的调整还受 外方限制。此外，国外防滑系统的控制参数和控制策略是依据该国黏着机理的研 究成果来设计的，其适用于该国轮轨黏着特性。由于我国的铁路运用环境和轮轨 黏着特性都与国外有明显差异，导致既有高速动车组在引进初期均出现过不同程 度的轮对擦伤事故，这意味着国外防滑系统的控制参数和控制策略并不完全适
2、用 于我国的轮轨黏着特性。关键词：高速动车组；制动系统；防滑1 国内外动车组制动系统防滑策略现状 在国内外中防滑制动系统的应用是高速动车运行过程中的重要助手，通俗的讲就是在动车制动是通过控制车轮与钢轨之间的打滑程度的一种技术手段。目前 我国的高速动车基本已经实现了知识产权自主化，就是在动车制动防滑控制的技 术上还是受到国外技术的保护限制，在实际的防滑控制中主要是通过空气防滑制 动和电力制动两种方式的结合，而两者主要都是通过车轮与钢轨之间的黏着系数 来进行相应防滑控制的。防滑控制主要是依据该动车的实际运行的钢轨条件结合 列车的一些制造数据，来进行专条线路的防滑控制的，由于国外技术的不对外开 发使
3、得我国该项控制技术一直受到国外技术的限制。2 防滑判据和参数架构设计2.1 参考速度计算 理想的参考速度应为车辆速度，但在车辆运行中要取得车辆速度是比较困难的，所以通常都是用一个尽可能接近车辆速度的模拟速度作为参考速度。参考速 度按照下列步骤取得：(1)比较1辆车中4根轴的速度，取其最大值作为参考 速度。若想进一步得到不同情况下更准确的参考速度，还应继续进行下列计算。(2)如果4根轴速度下降较快，当降速最快轴的减速度超过dh(dh为假设 的车辆最大减速度)，将根据具有此减速度dh的假想速度，用当量直线搭桥计 算参考速度，直到另1根轴速超过该假想速度为止。当量直线段的参考速度计算 如下：v f
4、= vdh dh t(5)(3)如果黏着条件极差，4根轴的速度下降时间较长，造成当量直线拖得太长，参考速度偏离车辆速度愈来愈远，此 时就要专门降低旋转速度最高的轮对上的制动缸压力，将参考速度重新调整至接 近车辆速度。2.2 速度差判据 黏着蠕滑理论的试验研究表明，轮对速度与参考速度之间存在一定速度差，此速度差与参考速度的百分比即为滑移率。当滑移率在5%15%之间时，轮 轨间可获得最佳黏着。防滑控制系统按照利用轮轨之间的这种滑移，控制滑移而 不发生滑行的原则，设计了一整套速度差防滑控制参数和控制逻辑。设列车参考 速度为vf，设计速度差参数为AvlAvZAvSA v4，速度差判据控 制原理如下：当
5、速度差Avl时，快速充风；当速度差W2时，防滑 阀动作，实现制动时的保压；如果黏着条件差，轮对可能继续减速，当速度差 Av3时，进行脉冲式排风；如果黏着条件继续恶化，轮对可能继续减速， 当速度差Av4时，防滑阀快速排风，以实现制动缸迅速排风，但对持续排风 的时间有一定限制，以保证列车制动距离；通过制动缸排风，轮对逐渐恢复转 动，当速度差达到Avl时，先脉冲式充风，然后再快速充风，以快速恢复制动 力。速度差判据控制使其滑移率在最佳黏着范围内进行防滑控制。2.3 减速度判据减速度参数设计为31，32，p3，p4，p5，B6,减速度判据控制原理 如下：当轮对减速度达到第1个减速度阈值31时，使制动缸
6、停止充风而保压; 如果轮轨间黏着状态差，当轮对减速度达到第2个减速度阈值3 2时，制动缸 进行脉冲式排风；如果遇到黏着条件极差的条件时，轮对减速度很大，当达到 第3个减速度阈值3 3时，快速排风；由于制动缸排风，制动力减少，该轮对 减速度逐渐减小。当达到第4个减速度阈值34时，轮对开始恢复正常转动，制 动缸保压；轮对速度逐渐恢复，当轮对加速度达到第5个减速度阈值3 5时， 制动缸进行脉冲式充风，以恢复该轮对制动力；如果轮轨间黏着变得很好，加 速度很大，当达到第6个减速度阈值36时，快速充风。此外，当遇到特定的轮 轨黏着条件，4条轮对减速度大于 31，制动缸呈充风保压状态，但达不到 32 的判据
7、，又达不到速度差Av3的判据，即4条轮对同时以相近的减速度微量滑 动。这种状态持续太久，将使4条轮对发生滑行。为了避免发生这种情况，防滑 系统对持续保压时间进行了限制。380B或者380BL动车组防滑策略分析本文以 380B 动车组的防滑方案为研究对象，在该动车组的防滑方案中主要 由空气制动和空气电动结合两种防滑策略。在只有单一空气制动的时候，利用制 动控制系统进行检测控制。在空气和电力结合制动的时候，在动力传输轴上既要 进行空气动力制动，还要实行动力制动时由牵引系统和制动系统同时控制，两者 之间需要精确额配合，尤其是在空电制动方式转换的时候，由于系统对那种制动 方式的判断延迟，很可能在空电制
8、动转换的空档期出现漏洞，牵引系统不能很好 的控制轮轨之间的黏着力，导致车轮和车体受到不必要的损失。在防滑控制的技 术实施分为三个阶段，第一阶段通过制动系统增加在牵引系统设置的防滑减量来 降低该动车的电动制动力，第二阶段当动车由制动状态向提速状态转化时，通过 制动系统控制制动阀。使得制动气缸内的气体处于半加半排的状态中，直至动车 开始进入提速状态。4 制动系统防滑常见故障和预防对策动车组由于高速的运行状态加快了车轮与钢轨之间的摩擦损耗，每年国家铁 路总公司用于摩擦损耗的投入不可想象。在实际的防滑制动时更是加大了两者之 间的摩擦损耗，科研人员在进行动车制动时加入水分，让列车在潮湿的制动环境 中完成
9、制动与提速，经过实验证明湿轨的空气防滑制动相对于正常空气防滑制动 可以有效地减少轮轨之间的相互损耗，避免制动过程出现轴抱死的情况。目前这 种技术还在模拟实验中，相信不久的将来等到该技术成熟稳定的时候就可以在全 国的高速动车的防滑制动系统中得到应用。目前的减速度和速度差这两种制动效 果，虽说已经得到了广泛的应用，但是在实际的制动控制系统中还需要进一步的 优化改善。所谓的减速度和速度差就是指当在车轮上设置的速度传感器检测到该 时刻的制动减速度大于或小于正常的制动控制的范围时，通过制动控制系统对空 气制动或电力制动的调节保证减速度的数值控制在标准制动模式的范围内。5 结论综上所述，我们了解了高速动车
10、在制动过程中出现的一些问题，我国目前动 车制动系统主要使用的技术手段。为了更好地提升动车的安全与质量，我们应对 动车制动系统中出现各种问题加以归纳，分析问题的产生，在模拟实验动车组内 加快新兴技术的应用，解决现阶段存在的问题，让新兴技术可以更安全地应用于 高速动车的制动系统中，提高我国动车的制动安全与效率。参考文献：1 周军,李万新，齐政亮,曹宏发，章阳.高速动车组制动系统防滑控制研究J.铁 道机车车辆,2017,37(03):4-8.2 赵春青.高速动车组制动系统可靠性建模与评估研究D.北京建筑大学,2017. 滕世平.高速动车组鳃式风阻制动装置设计与性能研究D.华南理工大学,2017.赵杨坤，乔峰.高速动车组制动防滑控制问题研究J.铁道机车车辆,2017,35(04):31-34.
