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本文作者：趙洪濤宋宗瑩作者單位：中國(guó)神華能源股份有限公司

機(jī)車空氣制動(dòng)機(jī)特點(diǎn)

1均衡風(fēng)缸壓力須微機(jī)閉環(huán)高精度控制

采用了機(jī)車無(wú)線遙控操縱系統(tǒng)的組合列車空氣制動(dòng)，仍然是司機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)列車管壓力的變化來(lái)控制整列車制動(dòng)缸壓力的大小。列車管壓力是均衡風(fēng)缸壓力通過(guò)中繼閥產(chǎn)生壓力不變、流量放大的結(jié)果。如何精確控制主、從控機(jī)車均衡風(fēng)缸的壓力精度尤為重要。國(guó)內(nèi)機(jī)車制動(dòng)機(jī)無(wú)論DK-1型機(jī)車制動(dòng)機(jī)還是JZ-7型機(jī)車制動(dòng)機(jī)，在均衡風(fēng)缸的控制上均采用開(kāi)環(huán)控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)均衡風(fēng)缸精確控制。如果采用開(kāi)環(huán)控制均衡風(fēng)缸壓力，即沒(méi)有將均衡風(fēng)缸反饋壓力信號(hào)作為控制信號(hào)，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)組合列車對(duì)制動(dòng)的要求的。自動(dòng)制動(dòng)控制器根據(jù)控制原理分為時(shí)間閘和位置閘，在開(kāi)環(huán)控制均衡風(fēng)缸的模式下，由于沒(méi)有反饋信號(hào)對(duì)比，位置閘將不能使用。使用時(shí)間閘時(shí)，開(kāi)環(huán)控制模式下，制動(dòng)手柄在制動(dòng)位/緩解位停留的時(shí)間，與均衡風(fēng)缸的減壓量/增壓量也沒(méi)有形成對(duì)應(yīng)關(guān)系。因?yàn)榫怙L(fēng)缸的減壓量/增壓量實(shí)際上是通過(guò)排氣電磁閥/充氣電磁閥的縮堵排氣/充氣，在一定的時(shí)間△t內(nèi)，由于主、從控機(jī)車縮堵的大小不一，將會(huì)造成均衡風(fēng)缸減壓量/增壓量△P也不一樣。那么在機(jī)車無(wú)線遙控操縱系統(tǒng)的組合列車上，主控機(jī)車發(fā)送△t信號(hào)是不能保證主、從控機(jī)車均衡風(fēng)缸減壓量/增壓量的一致，從而造成列車管壓力前后不一致，引起非正常的列車沖動(dòng)。再者，開(kāi)環(huán)控制均衡風(fēng)缸的模式下，列車管的定壓（即均衡風(fēng)缸完全緩解時(shí)的壓力）依賴于均衡風(fēng)缸充風(fēng)氣路上的調(diào)壓閥整定值，由于主、從控機(jī)車上無(wú)法保證2個(gè)調(diào)壓閥整定值無(wú)誤差，也會(huì)造成前后部車輛列車管壓力不一致，引起非常制動(dòng)或緩解，造成列車安全威脅。如果采用閉環(huán)控制均衡風(fēng)缸壓力，即將均衡風(fēng)缸反饋壓力信號(hào)作為控制信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)組合列車對(duì)制動(dòng)的要求。閉環(huán)模式下，自動(dòng)制動(dòng)控制器無(wú)論采取時(shí)間閘還是位置閘均是可行的。閉環(huán)控制均衡風(fēng)缸壓力中將采用2個(gè)高速響應(yīng)電磁閥和高精度的傳感器作為主要部件。高速電磁閥響應(yīng)快，每分鐘精確動(dòng)作次數(shù)在千次以上，它接受來(lái)自制動(dòng)控制單元BCU發(fā)出的PWM信號(hào)控制。根據(jù)內(nèi)部程序控制，BCU將制動(dòng)控制器傳輸?shù)臅r(shí)間指令或位置指令準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換為均衡風(fēng)缸壓力目標(biāo)值，通過(guò)PWM信號(hào)控制均衡風(fēng)缸上的充氣高速電磁閥和排氣高速電磁閥的動(dòng)作，并實(shí)時(shí)通過(guò)壓力傳感器反饋信號(hào)，將均衡風(fēng)缸壓力無(wú)限接近目標(biāo)值。因此在機(jī)車無(wú)線遙控操縱系統(tǒng)的組合列車上，主控機(jī)車發(fā)送目標(biāo)值信號(hào)是能保證主、從控機(jī)車均衡風(fēng)缸減壓量/增壓量的一致，使前后部車輛列車管壓力一致。再者，閉環(huán)控制均衡風(fēng)缸的模式下，列車管的定壓不再依賴于均衡風(fēng)缸充風(fēng)氣路上的調(diào)壓閥整定值（此時(shí)整定值須高于定壓），而由閉環(huán)控制的目標(biāo)值決定，保證了主、從控機(jī)車完全緩解時(shí)列車管壓力的一致。

2機(jī)車制動(dòng)機(jī)須以微機(jī)控制為基礎(chǔ)并具備網(wǎng)絡(luò)通訊功能

國(guó)內(nèi)機(jī)車制動(dòng)機(jī)無(wú)論DK-1型機(jī)車制動(dòng)機(jī)還是JZ-7型機(jī)車制動(dòng)機(jī)，其核心為邏輯控制單元和繼電器組，不具備微機(jī)控制功能和網(wǎng)絡(luò)通訊功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)主控和從控功能以及與無(wú)線重聯(lián)系統(tǒng)通訊功能。為適應(yīng)LOCOTROL系統(tǒng)無(wú)線重聯(lián)控制，無(wú)論主控機(jī)車還是從控機(jī)車，必須完成制動(dòng)信息的傳輸和接送，所以機(jī)車制動(dòng)機(jī)必須是以微機(jī)控制為基礎(chǔ)并具備網(wǎng)絡(luò)通訊功能的制動(dòng)機(jī)。

3制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的自我診斷功能

在LOCOTROL系統(tǒng)控制下，從控機(jī)車不需要司機(jī)，所以要求機(jī)車制動(dòng)機(jī)具有自身的故障診斷技術(shù)，通過(guò)自身的故障診斷技術(shù)，同時(shí)根據(jù)與LO－COTROL系統(tǒng)的接口協(xié)議，LOCOTROL將根據(jù)故障的嚴(yán)重等級(jí)進(jìn)行故障處理，并及時(shí)通知主控機(jī)車司機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

4空氣制動(dòng)其他特點(diǎn)

由于我國(guó)貨運(yùn)車輛一般采用兩壓力機(jī)構(gòu)的制動(dòng)機(jī)，為防止自然緩解，機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置為列車管不補(bǔ)風(fēng)功能。機(jī)車制動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)置列車管充風(fēng)流量檢測(cè)指示器，通過(guò)它可以檢查列車管是否暢通以及列車管泄漏量檢測(cè)。當(dāng)主、從控機(jī)車間的無(wú)線通訊中斷時(shí)，可以作為制動(dòng)指令判斷的另一重要通道。

大秦線2萬(wàn)t重載列車試驗(yàn)概況

大秦鐵路是中國(guó)北方煤炭外運(yùn)的主要通道，主要擔(dān)負(fù)晉北、陜西、蒙西煤炭的外運(yùn)任務(wù)。大秦線全長(zhǎng)653km，設(shè)車站32個(gè)，其中湖東為編組站，茶塢為區(qū)段站、柳村南為港前站。大秦線為I級(jí)雙線電氣化鐵路，向世界大多數(shù)重載線路一樣，重載方向?yàn)檫B續(xù)下坡，限制坡度上行（重車方向）4‰，下行12‰；最小曲線半徑800m，困難地段400m。長(zhǎng)大貨運(yùn)列車縱向動(dòng)力學(xué)性能問(wèn)題是開(kāi)行2萬(wàn)t列車的關(guān)鍵技術(shù)，內(nèi)容包括牽引動(dòng)力配置、列車制動(dòng)系統(tǒng)性能、機(jī)車車輛鉤緩系統(tǒng)性能及列車同步操作等，研究的重點(diǎn)應(yīng)是采取措施減少列車縱向沖動(dòng)。大秦鐵路從2004—2006年進(jìn)行了多次組合列車重載試驗(yàn)，對(duì)不同位置多臺(tái)機(jī)車的牽引、制動(dòng)參數(shù)、斷面車輛制動(dòng)以及動(dòng)力學(xué)參數(shù)等近百個(gè)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)項(xiàng)目主要有列車靜置制動(dòng)試驗(yàn)和列車運(yùn)行試驗(yàn)。列車靜置試驗(yàn)主要包括常用制動(dòng)試驗(yàn)、壓力保持試驗(yàn)、緊急制動(dòng)試驗(yàn)、階段制動(dòng)試驗(yàn)、循環(huán)制動(dòng)試驗(yàn)和通訊信號(hào)丟失制動(dòng)性能試驗(yàn)等。列車運(yùn)行試驗(yàn)主要包括起動(dòng)牽引、上坡道起動(dòng)和加速、下坡道調(diào)速試驗(yàn)、長(zhǎng)大下坡道制動(dòng)緩解再制動(dòng)試驗(yàn)以及緊急制動(dòng)試驗(yàn)等。組合編組方式主要有以下2種。（1）SS4機(jī)車+51輛C80+SS4機(jī)車+51輛C80+SS4機(jī)車+51輛C80+SS4機(jī)車+51輛C80（注：SS4機(jī)車改裝CCBII制動(dòng)機(jī)）。（2）SS4機(jī)車+102輛C80+SS4機(jī)車+SS4機(jī)車+102輛C80+SS4機(jī)車（注：SS4機(jī)車改裝CCBII制動(dòng)機(jī)）。組合列車與單編列車制動(dòng)性能比較見(jiàn)表2。從表2可知，采用組合列車無(wú)線同步控制技術(shù)可以大大縮短超長(zhǎng)重載列車的減壓時(shí)間和再充氣時(shí)間；這使得操控組合列車更加靈活，縮短了制動(dòng)距離。以常用全制動(dòng)進(jìn)行比較，編組1或編組2形式的組合列車比單編2萬(wàn)t列車減壓時(shí)間縮短了70%以上，比單編1萬(wàn)t列車減壓時(shí)間縮短35%以上，再充氣時(shí)間縮短40%以上。采用機(jī)車分散布置無(wú)線同步控制技術(shù)大大減少空氣傳遞特性的制約，為超長(zhǎng)重載列車的開(kāi)行提供了條件。試驗(yàn)還表明：在組合列車尾部放置1臺(tái)從控機(jī)車將有利于減少列車制動(dòng)時(shí)的最大車鉤力；組合列車中的機(jī)車分布布置越多，參與制動(dòng)機(jī)車排氣越多，列車制動(dòng)作用越快，將大大縮短制動(dòng)距離。