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《鐵道車(chē)輛雜志》2015年第七期

摘要：

介紹了自動(dòng)控制單元（CCU）與中央控制單元（BCU）監(jiān)控列車(chē)停放制動(dòng)狀態(tài)的2種方式，并對(duì)2種方式進(jìn)行了對(duì)比分析。

關(guān)鍵詞：

停放制動(dòng)；意外施加；監(jiān)控

停放制動(dòng)是防止列車(chē)在靜止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生溜逸的一種制動(dòng)方式，通過(guò)彈簧儲(chǔ)能式停放制動(dòng)缸來(lái)實(shí)現(xiàn)停放制動(dòng)力的輸出。目前，動(dòng)車(chē)組上廣泛采用制動(dòng)缸與停放制動(dòng)缸一體化結(jié)構(gòu)（即復(fù)合結(jié)構(gòu)）的制動(dòng)夾鉗單元［1］。圖1為復(fù)合結(jié)構(gòu)的停放制動(dòng)缸原理圖。列車(chē)正常運(yùn)行時(shí)，緩解停放制動(dòng)的壓縮空氣充入停放制動(dòng)缸內(nèi)，壓縮停放制動(dòng)彈簧，阻止停放制動(dòng)施加。列車(chē)靜止情況下施加停放制動(dòng)時(shí)，停放制動(dòng)缸內(nèi)的壓縮空氣被排出，停放制動(dòng)彈簧伸長(zhǎng)并推動(dòng)停放制動(dòng)活塞，從而施加停放制動(dòng)。停放制動(dòng)缸要保持緩解狀態(tài)，必須提供充足的緩解用壓縮空氣，在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，如出現(xiàn)緩解用壓縮空氣的泄露，將導(dǎo)致停放制動(dòng)的意外施加。因此需要對(duì)停放制動(dòng)缸的動(dòng)作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，保證列車(chē)運(yùn)行安全。

1停放制動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)

停放制動(dòng)由司機(jī)通過(guò)司機(jī)室控制臺(tái)上的停放制動(dòng)施加／緩解按鈕進(jìn)行控制。列車(chē)通訊和管理系統(tǒng)（TC－MS）采集的停放制動(dòng)指令信號(hào)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給各車(chē)的中央控制單元（BCU），從而控制停放制動(dòng)模塊，也可以通過(guò)硬線(xiàn)直接傳輸給各車(chē)的停放制動(dòng)控制模塊。停放制動(dòng)控制模塊通過(guò)2根硬線(xiàn)（停放制動(dòng)施加線(xiàn)和緩解線(xiàn)）控制雙脈沖電磁閥，以控制與停放制動(dòng)缸連接的氣路開(kāi)閉狀態(tài)。圖2為停放制動(dòng)模塊氣路原理圖。壓縮空氣經(jīng)過(guò)停放模塊中的截?cái)嚅y后，需經(jīng)過(guò)減壓閥將壓力降低到停放制動(dòng)缸的工作壓力，最終通過(guò)雙脈沖電磁閥輸出至停放制動(dòng)缸。為了防止常用制動(dòng)力與停放制動(dòng)力的相互疊加，設(shè)置了制動(dòng)力防疊加裝置，避免對(duì)車(chē)輪造成擦傷。

2停放制動(dòng)監(jiān)控方式

停放制動(dòng)控制模塊中設(shè)置壓力傳感器或壓力開(kāi)關(guān)，用于判斷停放制動(dòng)狀態(tài)。同時(shí)，根據(jù)列車(chē)的速度信號(hào)檢測(cè)列車(chē)是否處于運(yùn)行工況。如發(fā)現(xiàn)在列車(chē)運(yùn)行中施加停放制動(dòng)，則觸發(fā)相應(yīng)的制動(dòng)控制信號(hào)。列車(chē)停放制動(dòng)監(jiān)控方式有自動(dòng)控制單元（CCU）監(jiān)控與中央控制單元（BCU）監(jiān)控2種方式。

2．1CCU監(jiān)控停放制動(dòng)方式（方式1）CCU通過(guò)直接采集停放控制模塊中的壓力開(kāi)關(guān)信號(hào)，或者由BCU通過(guò)壓力傳感器采集停放制動(dòng)狀態(tài)并經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)反饋給CCU（CCU無(wú)法直接讀取壓力傳感器采集的停放制動(dòng)狀態(tài)，需要配置專(zhuān)用的采集模塊），由CCU監(jiān)控列車(chē)的狀態(tài)。圖3為CCU監(jiān)控停放自動(dòng)原理圖及邏輯圖。以圖3中的2車(chē)為例，CCU通過(guò)多功能車(chē)輛總線(xiàn)（MVB）和硬線(xiàn)分別采集2車(chē)停放制動(dòng)的狀態(tài)，MVB與硬線(xiàn)之間是或的關(guān)系，同時(shí)CCU采集停放隔離開(kāi)關(guān)的信號(hào)，如果停放隔離開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟位置，則CCU判斷2車(chē)已經(jīng)施加停放制動(dòng)，反之則不認(rèn)為2車(chē)施加停放制動(dòng)。同理4車(chē)也是上述判斷邏輯，如果還有其他加裝停放制動(dòng)的車(chē)輛，判斷邏輯均一樣。當(dāng)CCU采集到所有加裝停放制動(dòng)的車(chē)輛信號(hào)后，若有一個(gè)車(chē)處于停放制動(dòng)的狀態(tài)，再根據(jù)車(chē)輛當(dāng)前的速度，判斷CCU是否立即斷開(kāi)安全環(huán)。同時(shí)CCU比較MVB和硬線(xiàn)的信號(hào)，如果不一致，CCU還需要報(bào)出相關(guān)故障。該方式需要CCU至少在2個(gè)或以上的車(chē)輛（起到冗余作用）配置信號(hào)輸出（DO）接口，將DO接口串接在安全環(huán)路中，這樣就可以通過(guò)CCU來(lái)防止列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中意外施加停放制動(dòng)。

2．2BCU監(jiān)控停放制動(dòng)方式（方式2）BCU直接采集停放控制模塊中的壓力開(kāi)關(guān)或者壓力傳感器來(lái)獲取停放制動(dòng)的狀態(tài)，由BCU監(jiān)控列車(chē)的狀態(tài)。圖4為BCU監(jiān)控停放制動(dòng)原理圖及邏輯圖。以圖4中的2車(chē)為例，壓力開(kāi)關(guān)和壓力傳感器是或的關(guān)系，同時(shí)BCU采集停放隔離開(kāi)關(guān)的信號(hào)。當(dāng)BCU接收到相關(guān)信號(hào)后，根據(jù)當(dāng)前車(chē)輛速度，判斷是否斷開(kāi)安全環(huán)路。該方式需要每個(gè)加裝停放制動(dòng)車(chē)輛的BCU觸點(diǎn)串接到安全環(huán)路中，這樣就增加了安全環(huán)路的觸發(fā)源，因此實(shí)際安裝時(shí)由每個(gè)加裝停放制動(dòng)車(chē)輛的BCU觸點(diǎn)單獨(dú)構(gòu)成停放監(jiān)控環(huán)路，再將停放監(jiān)控環(huán)路串接到安全環(huán)路中。在CCU監(jiān)控停放制動(dòng)方式中，CCU只需單獨(dú)采集壓力開(kāi)關(guān)或者BCU發(fā)出的停放制動(dòng)狀態(tài)即可，為了起到冗余備份的作用，CCU每次都同時(shí)采集這2個(gè)信號(hào)；在BCU監(jiān)控停放制動(dòng)方式中，BCU一般只采集壓力傳感器即可通過(guò)壓力值來(lái)判斷停放制動(dòng)的狀態(tài)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以根據(jù)需要適當(dāng)對(duì)上述方式進(jìn)行調(diào)整。

3運(yùn)用過(guò)程中2種監(jiān)控方式的比較

在列車(chē)正常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，采用任何一種方式都對(duì)列車(chē)行車(chē)安全起到很好的保護(hù)作用，可以有效地防止意外施加停放制動(dòng)對(duì)輪軌造成擦傷。但2種方式在不同的運(yùn)用工況下，各有不同的特點(diǎn)。

3．1列車(chē)CCU或者BCU出現(xiàn)故障時(shí)當(dāng)CCU處于故障時(shí)，CCU無(wú)法對(duì)列車(chē)的停放制動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判斷，為了保證列車(chē)的安全運(yùn)營(yíng)，需要將整車(chē)的停放制動(dòng)全部隔離。當(dāng)單車(chē)的BCU處于故障時(shí)，單車(chē)BCU無(wú)法對(duì)本車(chē)的停放制動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判斷，只需要將故障車(chē)輛的停放制動(dòng)隔離，其余車(chē)的停放制動(dòng)不受影響。在此種工況下，方式1需要下車(chē)隔離所有車(chē)輛的停放制動(dòng)，而方式2只需要隔離故障車(chē)輛即可。如果在正線(xiàn)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下，方式2相對(duì)節(jié)省故障處理時(shí)間。

3．2列車(chē)處于救援回送時(shí)當(dāng)列車(chē)需要救援回送時(shí)，如果沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的回送車(chē)，為了保證列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)能夠正常使用，需對(duì)其他不重要的設(shè)備進(jìn)行斷電處理，只對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行供電。如果將方式1的CCU斷電，則無(wú)法監(jiān)控整車(chē)的停放制動(dòng)狀態(tài)，因此也需要將整車(chē)的停放制動(dòng)全部隔離。由于制動(dòng)系統(tǒng)在回送救援過(guò)程中處于正常工作狀態(tài)，方式2中BCU還可以對(duì)停放制動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。如果有專(zhuān)門(mén)的回送車(chē)對(duì)列車(chē)進(jìn)行供電，則方式1和方式2的停放制動(dòng)監(jiān)控都可以正常工作。在此種工況下，方式1可以通過(guò)CCU檢測(cè)到整車(chē)停放制動(dòng)的狀態(tài)，方式2則需要工作人員通過(guò)每車(chē)的BCU檢測(cè)停放制動(dòng)的狀態(tài)。相對(duì)而言，方式1更方便于工作人員的操作。

4結(jié)論

停放制動(dòng)是制動(dòng)控制的一項(xiàng)輔助制動(dòng)，但是對(duì)于列車(chē)運(yùn)營(yíng)安全也是至關(guān)重要的［2］。文中介紹的2種方式的停放制動(dòng)作用途徑和對(duì)象都是相同的，都需經(jīng)過(guò)雙脈沖電磁閥作用到停放制動(dòng)缸，只是停放制動(dòng)監(jiān)控方式不同。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以根據(jù)設(shè)計(jì)成本、運(yùn)用條件等方面綜合考慮，選擇合理的停放制動(dòng)監(jiān)控方式。

參考文獻(xiàn)：

［1］韓曉輝，田繼森，陳宏寬．帶有停放制動(dòng)的制動(dòng)單元力的作用原理及運(yùn)用分析［J］．鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛，2003，23（5）：28－31．

［2］陳偉，姜巖峰，武青海，等．和諧號(hào)動(dòng)車(chē)組停放制動(dòng)控制［J］．鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛，2011，31（5）：73－76．

作者：陳磊 秦佳穎 梁建全 曲秋芬 王東星 單位：唐山軌道客車(chē)有限責(zé)任公司 產(chǎn)品研發(fā)中心