动车组防滑策略优化.docx

          动车组防滑策略优化                    摘要：动车组的制动主要有２种形式：空气制动和电制动，优先使用电制动，无论空气制动或电制动，都属于黏着制动黏着制动最大的缺陷就是黏着力有限，同时轮轨黏着受轮轨间状态影响较大，如果制动力过大就会使车轮发生滑行甚至抱死一旦发生这种现象则可能导致轮轨擦伤车轮擦伤后会产生偏心以及踏面多边形效应，不仅会降低列车运行的平稳性和旅客乘车的舒适性，还会增加对转向架的冲击振动，缩短转向架部件的使用寿命，影响行车安全如果钢轨擦伤则会产生线路不平顺，对所有运行在该线路上的列车都会造成影响为了保证动车组在轮轨黏着允许的情况下，安全可靠地降速或停车，动车组防滑系统必须响应迅速，动作灵活，尽可能防止滑行现象的发生关键词：动车组；制动；黏着；防滑引言动车组的制动力主要包括电制动和空气制动，二者均为黏着制动，而对于黏着制动来说，在制动力的施加过程中由于轮轨间黏着条件的改变不可避免存在车轮滑行的问题随着车辆速度的提高，轮轨间的黏着系数在不断降低，车轮滑行的几率增加车轮滑行带来的不利影响主要有制动距离延长、轮对擦伤等问题为了尽可能的减少滑行，动车组上装设有电制动防滑装置和空气制动防滑装置。

主要针对动车组在运营过程中出现的问题进行分析，并详细分析了电制动防滑控制和空气制动防滑控制存在的问题，并提出了优化改进建议1动车组制动防滑控制原理1.1空气制动防滑控制原理空气制动防滑装置是通过安装在每个轴端的速度传感器，对轮对转动速度进行检测，并将各轮对的转动线速度与参考速度进行比较得到相应的速度差、滑移率将各轴的减速度、速度差和滑移率分别与相应的判据进行比较，当达到有关的判据标准时，主机立即控制防滑排风阀动作，以实现制动缸保压、排风等动作，从而达到防止轮对滑行、并根据轮轨黏着变化而调节制动力的目的当轮对恢复转动时，根据不同的加速度、速度差或滑移率可实现阶段再充风或一次再充风1.2电制动防滑控制原理电制动防滑装置通过安装在牵引电机上的速度传感器，对轮对转动速度进行检测，在滑行即将发生的短暂临界阶段将其检测出，并及时动作，使作用在车轮上的制动力迅速降低至黏着力以下，以防止车轮滑行，恢复轮轨的黏着状态在黏着恢复以后，还要根据不同的情况保持或增加制动力由牵引控制单元对速度传感器送来的脉冲频率信号进行计算比较，并根据事先规定的控制逻辑来判断是否发生了滑行目前，已有的防滑装置在判断滑行时，采用了许多判据，主要依据的是速度差、减速度、滑移率和减速度微分等，其中速度差和减速度采用的较为普遍。

但无论采用哪一种判据，都应把防滑与充分利用黏着作为主要目的有时虽然两种防滑器采用相同的判据，但效果却不同，这主要是由于判据参数的选取和对制动力的控制过程不同造成的2数据分析故障发生当晚中雨，水介质导致黏着系数下降由于在水介质条件下，速度是影响黏着系数的主要因素，随着运行速度的增加，黏着系数将急剧下降当实际黏着系数低于利用的黏着系数时，列车将发生滑行，此时防滑系统将进行防滑控制根据上述数据，在制动施加后不久，便达到了黏着允许值，空气制动防滑系统在检测到滑行后进行了相应的动作，并在滑行严重时释放了第４轴的制动缸压力但该轴速度不仅未恢复，反而与其他３根轴同步下降，最终导致防滑干预超时，在制动恢复后发生抱死深入分析可知，导致制动缓解后轴速度未恢复的原因包括四方面：（１）防滑阀或压力传感器失效，导致制动缸压力未被检测到；（２）制动夹钳单元卡滞，导致制动缓解后盘片之间仍有摩擦力；（３）轮轨黏着系数过低，导致轴速度无法恢复；（４）其他外力所致动车组入库后，分别对上述原因进行了排查，结果如下：（１）进行静态防滑测试，防滑阀迅速动作并在规定时间内完成了充排风，压力传感器数值与压力表测试结果一致，可见防滑功能正常。

２）进行多次制动施加和缓解操作，并确认制动夹钳状态，缓解之后，闸片与制动盘间隙能满足图纸要求３）当列车处于不利的轮轨间黏着状态时，前部车辆的可用制动力非常低，由于列车前部车轮在钢轨上经过，对钢轨表面进行了清理，随后经过的车轮比前面车轮具有稍好的黏着状态换言之，越靠近列车前进方向轮轨黏着系数越低，而擦轮却发生在远离前进方向、黏着相对较好的第４轴，并且此时该轴制动已经缓解，这种情况下该轴速度非但没有恢复，反而仍然和其他轴速度同步下降，可见并非因黏着系数过低而导致擦轮3优化方案3.1制动滑行逆变过流的分析及优化动车组防滑行试验中，需要在一定长度的轨道上洒减摩液，验证轮轨恶劣黏着条件下的制动滑行控制及保护功能在动车组经过该区域轨道时，从牵引工况转制动工况，由于减摩液导致轮轨黏着系数降低，动力轴发生严重滑行，制动系统检测到滑行后，BCU向TCU下发防滑减量请求，TCU根据组合黏着控制法进行电制动力卸载，首先根据采集的电机转速、拖轴速度、电机电流信号，经过滤波处理，基于轮对蠕滑速度、加速度以及加速度微分等多方法组合对空转/滑行趋势进行识别，当相应的变量超过其预先设定的阈值后判断为空转/滑行，之后根据检测的速度差、加速度等数据预测当前工况的最大粘着力，最终按空转滑行程度采用动态两段式转矩调整逻辑恢复转矩。

3.2后续解决方案建议（１）当出现严重滑行时，可考虑适当保留电制动力，既起到对轨面清洁的作用，又不会造成头车轮对擦伤具体电制动力保留多少还需通过进一步试验验证来确定２）修改ＣＣＵ软件，当动车组中单车存在空转或滑行时，在显示屏上提示司机，动车组出现空转或滑行，应尽可能提前采用小级别制动进行调速，避免使用大级别制动，并进行撒沙操作３）动车增加自动撒沙功能，当单车检测到滑行时自动激活本车撒沙装置进行撒沙4优化验证针对本次牵引逆变器在制动滑行试验时出现的过流问题，主要在半实物仿真平台进行了故障复现和优化工作，通过地面高压试验平台对系统运行进行了高压验证控制参数优化后，在速度信号变化剧烈的情况下优化防滑控制等参数，在相同的工况下进行半实物验证，红色虚线范围内为模拟车辆发生滑行速度突降及快速恢复的过程，电机电流随着速度的变化进行调整，共进行两次验证均未再出现过流结语除上述更改方案外，为改善轮轨黏着状态，提高动车组制动和牵引性能，在雨雪天气还可通过撒砂来增加轮轨黏着，降低滑行风险试验数据表明，撒砂对提高轮轨最大可用黏着效果明显，且撒砂对非撒砂车辆轮轨的黏着亦有明显改善此外，有的动车组还设有踏面清扫器，踏面清扫器具有清除车轮踏面表面异物、改善轮轨间的黏着状态等作用，同时对车轮多边形现象也具有一定的改善作用。

参考文献[1]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，2015，35（4）：31－34．[2]孙晓东．高速条件下动车组电制动防滑装置存在的问题及解决方案[J]．铁道车辆，2015，53（10）：43－44．[3]陈伟，周军，王新海，等．和谐号动车组制动防滑控制理论和试验[J]．铁道机车车辆，2011，31（5）：32－38．[4]周军,李万新,齐政亮等.高速动车组制动系统防滑控制研究[J],电力机车与城轨车辆,2017,37(3):4-8.  -全文完-。