货物列车新型智能电控空气制动系统的理论研究与实验

作者:钱立新;姚寿文 刊名:中国铁道科学 上传者:陶水忠

【摘要】我国货物列车制动系统一直沿用自动空气制动系统 ,由于制动波速无法超过声速 ,致使我国重载货物列车的开行受到一定的制约。目前 ,国外货运发达的国家如美国、加拿大、澳大利亚等正在进行电控空气制动系统 (ECPB)的研究 ,并部分投入运营考核 ,这是目前国际上最先进的列车制动系统 ,而我国的这项技术至今仍是空白。本文创新研究了一种智能型电控空气制动系统 ,从设计、制动力的分配、制动指令的定义及列车制动智能控制的软件实现方面 ,对长大货物列车新型制动系统进行了系统的理论研究 ,并设计了相应的试验台。室内试验表明 ,该制动系统具有良好的自适应性 ,具有高的鲁捧性 ,各项主要制动参数均能达到北美AARS 430 0标准 ,尤其是关键指标制动缸控制压力与目标压力误差仅为± 10kPa ,其精度已超过北美AAR标准规定的± 2 0kPa。该系统具有广阔的应用前景。

全文阅读

1引言目前,我国货物列车制动系统为自动空气制动系统,该系统通过列车管压力的变化来进行制动、缓解,具体为:减压制动,增压缓解,制动中立位保压。分配阀滑阀的动作依赖于列车管和副风缸之间(直接作用式)或列车管和工作风缸(间接作用式)的压力差。直接作用式和副风缸、制动缸容积有关,因此直接作用式只适合于特定容积的制动缸,而间接作用式可应用于不同容积的制动缸。我国目前货车一部分应用的103阀是间接作用式分配阀,目前正在全面推广应用的是最新研制的120阀,该阀为直接作用式分配阀。图1是103型空气制动系统简图[1]。图2是120型空气制动系统简图[2]。11传统空气制动系统的原理制动时,司机将大闸手柄移至制动位,司机通过观察均衡风缸压力控制列车管的减压量,通过分配阀以获得所需的制动缸压力。制动缸压力的大小和列车管减压量及副风缸、制动缸的容积比有关,即(以120型制动机为例):=325-100(1)式中,制动缸压力();列车管减压量()。传统的自动空气制动系统的主要缺点是:(1)制动时,副风缸消耗的压缩空气不能及时补充,如果在长大下坡道频繁制动,可能导致制动力不足而造成列车放扬。(2)制动和缓解都靠压缩空气传递,由于制动、缓解波速无法超过声速,对长大列车会造成前后制动、缓解不一致性,车辆间冲动大,低速紧急制动,可导致车钩断裂的危险[35]。(3)二压力机构作用的制动机没有阶段缓解,且副风缸(直接作用型)或工作风缸(间接作用型)的漏泄可导致制动机发生自然缓解。(4)列车中各车辆的制动力分布不均,即使相同的制动装置,相邻两车的制动缸压力亦可差5060,并由于阀的稳定性可导致意外紧急制动[6,7]。根据国家“十五”及远期发展规划,全国货物运输量的60%将仍然是煤炭、矿石和粮食等大宗货物的运输,因此重载货物列车的开行是未来铁路货物运输的发展方向。重载意味着列车的编组比普通列车将加长,传统自动空气制动的缺点将越来越显著。因此利用电子计算机控制等现代信息技术进行长大货物列车制动系统的创新将必然成为我国未来铁路制动领域的一个重大发展方向。图1传统103型货车空气制动系统图2传统120型货车空气制动系统目前在高速列车及快速动车组上广泛采用的电空制动系统是以电指令作为控制信号,而压缩空气依然作为制动力施加的介质。它摒弃了先前制动系统中压缩空气既作为制动指令又作为制动力介质的两难境地。电空制动通过车辆控制单元中的微处理器控制制动和缓解电磁阀,通过电空转换阀及中继阀进而控制车辆的制动、保压、缓解及车辆制动缸的压力。列车管仅补给压缩空气,因此不论在制动时还是在缓解时,列车管都将源源不断地补充副风缸的压力消耗量和制动系统中管系的漏泄。图3电控空气制动原理图90年代后期,北美开始研究一种更新的制动系统,称为电控空气制动系统(),其工作原理如图3所示。电控空气制动系统取消了传统空气制动系统的分配阀,而代之车辆控制装置()。此外还取消了压力保持阀等设备。车辆控制装置一般由以下4个部分组成:微处理器;制动和缓解电磁阀;电源;充电单元。是车辆制动控制系统的核心,它起着翻译机车制动指令,控制电磁阀的开、断,保证制动缸的目标压力的作用。12电控空气制动的工作原理[813]制动时,司机通过操纵司机室的制动按钮发出制动指令,制动指令将通过列车网络传递给每辆车的,根据本车重量、基础制动装置和司机操作指令计算本车所需制动力的大小,控制制动电磁阀的开断使副风缸的压力空气充入制动缸。缓解时,司机按动缓解按钮,根据司机所需缓解的要求,缓解本车达到一定制动力或完全缓解。因此,电控空气制动可由司机根据列车实际运行的需要

参考文献

引证文献

问答

我要提问