高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)

高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)摘要：當(dāng)前我國(guó)軌道交通事業(yè)正處于飛速發(fā)展階段，伴隨著軌道交通技術(shù)的升級(jí)創(chuàng)新，高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了蓬勃的發(fā)展，并成功躋身于世界前列。想要實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)車(chē)的安全運(yùn)行，制動(dòng)環(huán)節(jié)是核心，本文將從高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律出發(fā)，分析研究高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)，并對(duì)高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展作出展望，以期推動(dòng)我國(guó)軌道交通事業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)新的突破。關(guān)鍵詞：軌道交通高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)刖言在軌道交通事業(yè)迅速發(fā)展的背景之下，軌道交通運(yùn)載工具的要求日益提高，因而對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的要求也在不斷的變革提高。瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)是最早的制動(dòng)系統(tǒng)，這種制動(dòng)以人力為根本，而伴隨著我國(guó)250公里時(shí)速以及350公里時(shí)速的完成，微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)魅力得以彰顯，更加舒適環(huán)保、安全可靠的高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)得以應(yīng)用。而未來(lái)，整個(gè)高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)必然會(huì)朝向更加精準(zhǔn)、智能的方向邁進(jìn)。一、制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律高速動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)由裝在車(chē)身的供風(fēng)系統(tǒng)和自動(dòng)制動(dòng)閥、分裝的制動(dòng)機(jī)和基礎(chǔ)制動(dòng)裝置以及貫通全車(chē)的剎車(chē)管組成，其中的供風(fēng)系統(tǒng)主要是壓縮機(jī)、干燥器、總風(fēng)管以及風(fēng)缸等成分；基礎(chǔ)制動(dòng)裝置則由增壓汽缸以及油壓盤(pán)式制動(dòng)裝置組成。制動(dòng)力的源動(dòng)力發(fā)展至今由最初的人力轉(zhuǎn)變?yōu)榇髿鈮毫?，再到如今的壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)了最大制動(dòng)力以及制動(dòng)性能的提高。不過(guò)當(dāng)前因高速動(dòng)車(chē)組的速度等級(jí)不同，各種高速動(dòng)車(chē)型所需要采用的制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)也是有所差異和不同的，例如CRH1動(dòng)車(chē)組的制動(dòng)系統(tǒng)由電氣再生制動(dòng)以及傳統(tǒng)的直通式電控制動(dòng)進(jìn)行復(fù)合而成，而CRH3型動(dòng)車(chē)組的制動(dòng)系統(tǒng)以再生制動(dòng)優(yōu)先，采用的是電氣指令微機(jī)控制的空電復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)。盡管各個(gè)動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及功能上有所差異，但其核心技術(shù)主題原理是基本相同的。當(dāng)前，動(dòng)車(chē)組的制度以電制動(dòng)為優(yōu)先，空氣制動(dòng)是后補(bǔ)力量。我國(guó)的高速動(dòng)車(chē)組的制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)完成了傳輸制動(dòng)指令的電氣化的轉(zhuǎn)變，隨著制動(dòng)指令傳遞方式實(shí)現(xiàn)了電信號(hào)的升級(jí)，不但提升了速度，也提高了高速動(dòng)車(chē)組的制動(dòng)性能以及舒適安全性能，這也標(biāo)志著列車(chē)制動(dòng)信號(hào)智能化的開(kāi)啟。制動(dòng)系統(tǒng)列車(chē)布置圖二、高速動(dòng)車(chē)制動(dòng)技術(shù)2.1制動(dòng)方式高速動(dòng)車(chē)組的制動(dòng)過(guò)程主要是通過(guò)制動(dòng)力的干預(yù)來(lái)降低列車(chē)行駛速度，促使列車(chē)由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)的轉(zhuǎn)變，確保平穩(wěn)停車(chē)。而實(shí)際上，制動(dòng)的過(guò)程就是將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他類別能源消耗的過(guò)程。高速動(dòng)車(chē)制動(dòng)方式由黏著以及非黏著制動(dòng)兩種形式，黏著制動(dòng)主要依靠的就是車(chē)輪與軌道間的摩擦力的產(chǎn)生，并以這種摩擦力作為制動(dòng)力，而非黏著制動(dòng)力主要依靠的是外阻力的作用，是一種輔助制動(dòng)方式。當(dāng)前高速動(dòng)車(chē)制動(dòng)技術(shù)中電制動(dòng)系統(tǒng)以及空氣制動(dòng)系統(tǒng)是制動(dòng)主流，一般采用的都是黏著制動(dòng)力，制動(dòng)的形式以復(fù)合制動(dòng)存在。2.2制動(dòng)指令高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)指令的發(fā)出，通常由兩種情形決定：一是正常運(yùn)行時(shí)的制動(dòng)力指令發(fā)出，由司機(jī)制動(dòng)控制器來(lái)操作實(shí)現(xiàn)，指令的發(fā)出后會(huì)經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)傳輸，繼而被制動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)接收，接收指令之后的制動(dòng)控制單元會(huì)按照當(dāng)前列車(chē)的行駛速度來(lái)進(jìn)行減速速率的計(jì)算，接下來(lái)由再生制動(dòng)以及空氣制動(dòng)共同完成減速制動(dòng)；二是在行駛異常中緊急制動(dòng)令的發(fā)出，這種情形之下，司機(jī)會(huì)操作緊急制動(dòng)開(kāi)關(guān)，由自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)或者運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置實(shí)現(xiàn)智能的識(shí)別，同時(shí)發(fā)出安全的制動(dòng)指令。不過(guò)，制動(dòng)距離是一個(gè)重要的指標(biāo)，當(dāng)列車(chē)時(shí)速在200公里時(shí)，動(dòng)距離應(yīng)該在2km之內(nèi)；當(dāng)列車(chē)時(shí)速達(dá)到300公里，制動(dòng)距離要在3.8km之內(nèi)；時(shí)速超過(guò)350公里，就要達(dá)到6.5km了，因?yàn)樗俣仍娇?，慣性越大，制動(dòng)距離自然也要大一些。2.3制動(dòng)系統(tǒng)⑴電制動(dòng)系統(tǒng)電制動(dòng)系統(tǒng)顧名思義就是將高速動(dòng)車(chē)組動(dòng)能實(shí)現(xiàn)了電力功率的轉(zhuǎn)換之后被轉(zhuǎn)換為熱能的消耗或者反饋回到電網(wǎng)上的一種制動(dòng)。電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)是電制動(dòng)系統(tǒng)的兩種形式，其中電阻制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理就是通過(guò)司機(jī)房或者ATC裝置來(lái)對(duì)當(dāng)前的制動(dòng)指令進(jìn)行控制，由該裝置根據(jù)當(dāng)前的時(shí)速來(lái)判斷，如果此時(shí)車(chē)速大于25km，這時(shí)的電樞繞器、主電阻器以及勵(lì)磁繞器就會(huì)直接構(gòu)成一個(gè)電阻制動(dòng)的一個(gè)主回路，隨著電流的流動(dòng)和斷路器投入，整個(gè)經(jīng)過(guò)制動(dòng)程序所產(chǎn)生的電能逐漸轉(zhuǎn)化為熱能而被消耗。再生制動(dòng)與電阻制動(dòng)最大的不同之處就是其主回路當(dāng)中并沒(méi)有電阻器，所以高速動(dòng)車(chē)組通過(guò)電弓直接接受電力，經(jīng)過(guò)一系列牽引變流整流進(jìn)行逆變，再將電力送給牽引電機(jī)，但高速動(dòng)車(chē)在運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)再生制動(dòng)，此時(shí)的牽引電機(jī)會(huì)將列車(chē)的驅(qū)動(dòng)力量轉(zhuǎn)換為三相交流電，隨著三相交流的產(chǎn)生，牽引變流器又會(huì)促成三相交流電實(shí)現(xiàn)單相交流電的轉(zhuǎn)換，隨著這個(gè)單向的交流電被作為主變壓器被升壓并反饋給電網(wǎng)，列車(chē)上的動(dòng)能也便實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能的最大化。不過(guò)在這種工作的過(guò)程中，一旦摩擦式制動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法正常地工作，就會(huì)智能切換至摩擦式制動(dòng)系統(tǒng)。⑵空氣制動(dòng)系統(tǒng)電制動(dòng)系統(tǒng)和空氣制動(dòng)系統(tǒng)也是都是高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中不可取代的組成，空氣制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中的自動(dòng)控制裝置作為整個(gè)系動(dòng)系統(tǒng)的中樞，在負(fù)責(zé)接收指令的同時(shí)擔(dān)負(fù)著相應(yīng)的計(jì)算以及分配任務(wù)，而風(fēng)源系統(tǒng)是整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的原動(dòng)力，基礎(chǔ)制動(dòng)裝置是整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)接收指令時(shí)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要執(zhí)行力就是車(chē)輪與軌道之間的摩擦力，隨著摩擦力的增加列車(chē)速度會(huì)隨之降低，從而導(dǎo)致直流電機(jī)制動(dòng)力的減少，所以整個(gè)過(guò)程如果沒(méi)有空氣制動(dòng)系統(tǒng)的配合，列車(chē)難以完全停下來(lái)，安全隱患也會(huì)隨之產(chǎn)生。三、高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3.1非黏著制動(dòng)列車(chē)的高速行駛以及軌道的不良狀態(tài)都會(huì)導(dǎo)致粘著系數(shù)的降低，所以整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)在接收反饋信息速度上和位置的精準(zhǔn)上會(huì)存在相應(yīng)的誤差。目前，我國(guó)在制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用上，往往會(huì)采用精密的防滑裝置，但輕微的滑行依舊難以避免，所以這個(gè)時(shí)候黏著制動(dòng)受到了一定的影響，非黏著制動(dòng)則挑起了高速動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的大梁。參考航空領(lǐng)域的制動(dòng)系統(tǒng)，翼板制動(dòng)作為非黏著制動(dòng)的一種方式，主要通過(guò)空氣阻力制動(dòng)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)過(guò)程，能夠在動(dòng)車(chē)組處于高速運(yùn)行的狀態(tài)下在產(chǎn)生一定的制動(dòng)作用。當(dāng)前高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中主要面對(duì)的問(wèn)題在于車(chē)體的減震以及降噪、輕量化設(shè)計(jì)方案的選用以及經(jīng)濟(jì)性能的保證。而選用翼板制動(dòng)后，不僅對(duì)車(chē)體減震抗噪提出了挑戰(zhàn)，也進(jìn)一步提升了縱作用力的強(qiáng)度，達(dá)到了輕化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，高速動(dòng)車(chē)組運(yùn)行狀態(tài)中產(chǎn)生的能量也會(huì)得到有效利用。3.2安全可靠性設(shè)計(jì)整個(gè)高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)在工作的時(shí)候最關(guān)鍵的部分就是實(shí)現(xiàn)安全可靠的制動(dòng)，所以在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)中安全程度、安全系數(shù)依舊是發(fā)展的重點(diǎn)。當(dāng)前很多動(dòng)車(chē)組的實(shí)際時(shí)速已經(jīng)超過(guò)了三百公里，所以停車(chē)制動(dòng)時(shí)司機(jī)的手控制動(dòng)系統(tǒng)操控不容忽視，但當(dāng)動(dòng)車(chē)出現(xiàn)制動(dòng)異常的時(shí)候，對(duì)機(jī)械制動(dòng)的依賴越發(fā)明顯。3.3自動(dòng)化智能化在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程當(dāng)中，科技的力量不容忽視，各種云計(jì)算、5G網(wǎng)絡(luò)、AR人工智能以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)為各個(gè)行業(yè)提供了重要的參考。整個(gè)到交通行業(yè)發(fā)展進(jìn)程當(dāng)中科技的力量占據(jù)著主導(dǎo)地位，所以在不斷的改革以及創(chuàng)新模式之下，大功率制動(dòng)盤(pán)、可靠制動(dòng)系統(tǒng)、高性能的防滑技術(shù)成為了制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展關(guān)鍵和探索方向，而隨著微機(jī)控制應(yīng)用，高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)也必然會(huì)朝向高度自動(dòng)化以及高度智能化的方向發(fā)展。綜述高速動(dòng)車(chē)成為了人們出行的首選，我國(guó)高速動(dòng)車(chē)發(fā)展名列世界前茅制。動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)作為高速動(dòng)車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)為列車(chē)減速和?？刻峁┝嗽磩?dòng)力，相信在未來(lái)，我國(guó)的高速動(dòng)車(chē)在科技的引領(lǐng)下，會(huì)