针对动车组制动系统故障诊断略议安全策略

李冬军 曹昱

摘要：铁路运输行业的发展至关重要，动车的正常运行直接关系到我国的人流与物流效率，还关系到我国现代化建设的未来发展，所以我们应该重点关注动车的运行安全。下面本文主要论述了动车组制动系统的组成部分，深入分析了动车组制动系统的故障诊断及安全策略，希望能够有效提升动车组制动系统的运行安全，推动我国动车的可持续发展。

关键词：动车；制动系统；故障诊断；安全策略

1引言

我们都知道，制动系统的工作状况直接关系到行车安全，动车制动系统能够确保动车的正常稳定运行，因此我们应该选择安全性较高、性能较强的制动系统设备。然而，任何系统都不是一成不变的，通常会有一些故障产生，列车制动系统发生故障的原因以及不同的故障会导致怎样的后果？列车运行过程中如何进行安全保障？这些问题都是本文论述的核心。

2动车组制动系统的组成部分

到目前为止，我国已经正常运行的动车组有很多，所有的动车组合起来形成了CRH系列。CRH系列动车组的制动系统均为电气指令微机控制的电空复合制动，这是一种复合动力组成的动车制动力。动力制动属于电制动的范畴，以再生制动的方式存在于动车组上。在动车制动系统中动力（再生）制动被广泛使用，其制动过程为，最初依赖于再生制动，在其制动力不足的情况下，采用空气制动。当列车低速运行时，动力制动能力减弱，甚至可能为零。在低速阶段空气制动逐步取代动力制动，充当动车的制动力。此外，CRH系列动车组属于动力分散模式，其制动系统以分散的方式，设置在各个车辆上的制动子系统设备，通过有效的协同，从而使列车具有足够的制动力，保障了行车安全。

3动车制动系统的故障诊断

3.1制动系统的故障诊断系统介绍

制动系统的故障诊断的主要任务就是完成列车总线间通讯的诊断、板卡自检、板器件诊断（如压力传感器、速度传感器等）、卡间CAN通讯诊断、子系统诊断（如防滑系统、悬挂系统等）以及系统级诊断（列车配置、列车制动有效率、列车制动力分配等）。各个车辆的制动控制单元内存储着各自的故障诊断结果，存储内容通常有故障产生的具体时间、故障代码、消除故障的时间、产生该故障的次数，这些数据一方面便于分析产生故障因素，一方面能够记录产生故障时刻列车的运行工况，实现对故障的统计。除存储功能之外，故障诊断的结果还能够及时通过多功能列车总线（MVB）传送于司机显示屏以及列车中央控制单元（CCU），列车中央控制单元对接收到的故障信息进行判断，分析其对对行车安全的影响程度来做出限速或者是触发紧急停车的决策，司机需要依据显示屏的提示采取相应的处理措施。

3.2制动系统的诊断功能

动车制动系统的故障诊断具有很多功能，主要有以下两种：第一，制动系统具有故障诊断技监测功能。制动系统产生的故障，如列车管泄漏、制动不缓解或者是停放制动无法施加等等。此类型故障通过代码的形式储存于BCU中，并通过MVB诊断端口传递给列车诊断系统。第二，制动系统的状态诊断。有时候制动系统的特定功能以及部件的某些当前状态，这些情况虽然不属于故障，但在某些特定条件下可能会引起故障，如乘客紧急拉手被拉下或者是隔离塞门被关闭等。

3.3制动系统的故障诊断任务

第一，需要在开车前进行系统检查。动车组正常运行之前，应该按照相关要求完成制动系统的测试，全方位的检查列车制动系统的各项功能。系统会将检测结果存储，上报于动车组列车中央诊断系统，并且将制动测试结果数据提供给司机。第二，动车组运行过程中的实时诊断。在动车组启动行驶之后，其相关过程数据、运行参数以及故障数据将通过MVB接口實时上报于中央诊断系统，以便于监控并及时发现动车产生的故障与错误。若是检测到制动系统故障时，列车制动控制系统将依据故障等级自动进行控制，保障列车运行的安全。列车诊断系统能够将功能限制、故障原因以及具体的提示操作等信息传输至显示屏，告知司机、列车工作人员，方便其做出应对措施。

4动车制动系统的安全策略

4.1结合常用制动有效率动态分配列车制动力

动车行驶过程中的制动有效性被人们实时监控起来，结合常用的制动有效率动态完成列车制动力的分配。通常制动有效率通过以下公式计算而来：η′=（n÷N）×100%式中：列车常用制动有效率用η′表示；能有效执行常用制动的车辆的数量用n表示；N代表列车编组的车辆总数。以CRH3动车组为例，其制动模式为全列车空电复合模式，进行制动时优先使用电制动，若是发生电制动失效或者是电制动力不足的情况，此时将空气制动作为动车运行的动力补充，空气制动模式下，能够最大程度的降低摩擦制动产生的排放，并且最大程度的较小损耗。动车运行的整个制动过程中，以常用制动有效率作为各车的空气制动力分配的依据，常用制动有效率不是一成不变的，需要根据具体的需求动态化的重新分配制动力。

4.2设置列车安全环路保证列车在紧急情况下停车

要想尽量提升列车的运行安全，动车组应该设置好不同的安全回路，比如说：制动缓解回路；火灾报警回路；停放制动监控回路；乘客紧急制动回路；转向架监控回路等。若是发生紧急情况，触发紧急排风阀从而使列车进行紧急制动。整个动车的硬线回路都伴随着安全回路，其属于一种独立于列车控制系统的监测功能。通过布置于整列车从头车到尾车的监控接触元件从而实现的该回路的执行。处于端车的第二个列车控制线接受到回路控制线传递过来的信息。该控制线按顺序将信息传递到整列车，并允许线路状态评估元件执行一个实际回路状态探测。由于在回路断电时回路状态线也会失电，一个相应的信息将被送到回路元件中，从而实现动车紧急制动。

4.3进行制动试验，确保有效实现紧急制动

在动车正常运行以前，我们应该按照要求完成制动试验，并进一步完成制动系统有效性的确认。通过紧急制动的效率来衡量列车的紧急制动有效性。通过紧急制动、直接制动以及间接制动这三项指标来试验动车的紧急制动效率。

4.4紧急情况下通过触发紧急制动确保列车安全停车

动车运行过程中遇到突发情况时应该开启自动制动或者人工紧急制动，这样才能确保动车的安全停车。紧急制动在下列几种情况下会紧急触发：（1）按下司机室的紧急制动按钮；（2）轴温过高以及转向架失稳的情况下，最大常用制动将会被转向架监控回路触发，在最大常用制动失败的情况下，则触发紧急制动；（3）动车运行过程中，若是施加停放制动，此时停放制动监控回路将触发紧急制动；（4）将制动控制器推到紧急制动（EB）位置；（5）由列车保护系统或自动警惕设备触发。

4.5其他故障导向安全措施

制动系统的安全策略除了上文中提到的几种以外，还包含以下几种动车组制动系统故障导向安全策略：第一，空重车调整。当空簧压力信号低于空车质量或高于超员车质量，要确保空车制动力或限制最大制动力。第二，防滑阀连续排风.当防滑阀连续排风时间大于5s时，则切除防滑控制而投入空气制动，以保证制动距离。第三，总风压力过低.若总风压力不足650kPa以下，就将导致列车的常用制动功能难以正常运行，这种情况下，动车制动系统将关闭列车中的其他用风设备，从而保证动车能够进行紧急制动。

5结束语

由于动车组制动系统直接关系到动车的安全稳定运行，且制动系统具有较为完善的故障监测、故障诊断、报警以及故障导向安全的功能，当制动系统出现故障时，监测装置会进行诊断并做出提示与报警，通过一系列故障处理措施，最终保障动车组的安全运行。虽然动车组制动系统自身具有故障诊断与处理能力，但在实际运营中仍需提高对故障的检测与排查力度。现有的制动系统故障诊断以及人工限速手段并不能充分的保证动车组安全运行，动车制动系统工作人员需要更为有效的安全防护对策。

参考文献：

[1]石先明，张敏慧.高速铁路列控系统安全性分析与改进[J].铁道标准设计，2012（11）.