CRH2型高速动车组制动控制原理
CRH2型动车组牵引传动系统工作原理及控制
CRH2型动车组牵引传动系统工作原理及控制简介CRH2型动车组是中国铁路总公司研制的一种高速动车组，它采用了先进的牵引传动系统，使得列车运行更加平稳、舒适、安全。
本文将对CRH2型动车组牵引传动系统的工作原理及控制做简要介绍。
牵引传动系统设计结构CRH2型动车组牵引传动系统主要由两部分组成：1.传动控制装置（Traction Control Unit，简称TCU）：负责对牵引变流器进行控制，使它能够在不同工况下提供合适的电能给电机车转动。
2.永磁同步电机：由牵引变流器接受高压直流电流，再将其转化为交流电流供给电机。
永磁同步电机与牵引变流器通过两根电缆相互连接，通过双馈变流器的控制可以调整电机的转速、电流及扭矩。
工作原理当列车开始加速时，列车的电控系统将加速命令发给TCU，TCU会根据加速命令计算出需要给永磁同步电机提供多少电能，然后再将指令发送给牵引变流器。
牵引变流器会将直流电信号转换成三相交流电信号，通过永磁同步电机的转子产生电磁场，与电机内部的电磁场相互作用，产生转矩，从而使电车向前行驶。
当列车开始减速时，列车的电控系统将减速命令发给TCU，TCU会根据减速命令计算出需要回收多少列车惯性能量供给电网，然后再将指令发送给牵引变流器。
牵引变流器将列车由电动状态转为电制动状态，在电机内部通过电气反向转换的方式，将电能从电机中抽走转化成电动红外辐射远距离无线通信份额，反馈到直流供电系统中，从而实现了回收列车惯性能量的目的。
控制系统设计控制方式CRH2型动车组采用了集中式控制方式，所有永磁同步电机通过车载TCU统一控制，从而使整个牵引传动系统工作更加稳定。
在TCU中，采用了现代化的控制理念，通过高效控制算法实现列车的稳定加速和减速，并满足列车输入输出功率的匹配。
控制原理TCU通过精准测量永磁同步电机的工作状态，包括转速、电流、电压等参数，来掌握牵引传动系统的工作状态。
当需要加速或减速时，TCU会立即对永磁同步电机的控制信号进行调整，从而保证列车稳定运行。
3第三章 CRH2四方动车组制动系统
的备用制动开关，使整个列车由正常的制动系统切换到备
用制动系统工作状态。 在常用制动和备用制动失效或发生非常情况时触发非 常制动，每辆车都安装非常制动电磁阀和信号继电器，非 常制动电磁阀实现非常制动，信号继电器向其他控制单元
发送非常制动信号。头、尾车司机室各装一个应急开关和
一个非常制动开关，每辆车都安装一个车长应急开关。
压力空气供给系统 空气制动控制部分 基础制动装置
空气制动系统主要零部件一览表
所需数量 零部件名称 T1 c T1 k M1 S T2 C 备 注 M2 M1 T2 M2
电动空气压缩机
－
－
1
－
1
－
1
－
干燥装置
－
－
1
－
1
－
1
－
S39 乙 A气压开 关
1
－
－
－
－
－
－
1
制动控制装置
1
－
－
1
－
－
－
1
制动控制装置
制动力演算
电空演算
EP阀电流変换
EP阀电流调整
EP阀电流出力
Ｔ车BC压
T车制动控制图
（三） 微机制动控制单元
微机制动控制单元是制动控制系统的核心部
件，每辆车上都装有独立的制动控制单元用于制
动力计算、防滑控制以及监控与故障显示。
（四）再生制动单元
列车制动时，制动指令和制动参数送入微机
制动控制单元，由微机进行数据处理与控制，优
2 振动控制
为提高开始制动时的乘车舒适性，将制动力的变化设为一 个常数，而不是梯级（STEP）应答。
3 电空变换阀控制
CRH2型动车组制动功能
CRH2型动车组制动功能CRH2型动车组制动系统具有常用制动、快速制动、紧急制动、辅助制动及耐雪制动等功能。
10.2.1常用制动常用制动级位设1～7级(标记为1N～7N)，以1M1T为单元对动车再生制动力和空气制动力(包括动车和拖车的)进行协调控制，拖车空气制动延迟投入。
CRH2型动车组制动系统采用数字指令式，由61～67号线共7根制动指令线组成，共可形成7级常用制动。
制动系统会自动进行延迟充气控制。
延迟时，将M车上产生的再生制动力多余的部分转移到T车上去，达到编组列车上所需要的总制动力。
常用制动还具有空重车载荷调整功能，按载重来调节制动力，使动车组能够保持一定的减速度。
10.2.2快速制动快速制动采用与常用制动相同的复合制动模式，但具有最大常用制动(7级)1.5倍的制动力，操作司控器的制动手柄，或当未能减速到在闭塞区间设定的速度而使ATP或LKJ2000响应，均可发出快速制动指令。
lO.2.3紧急制动按安全回路失电而启动的制动模式进行设置，下列任何一种情况均可导致全回路失电而引起紧急制动指令的产生：(1)总风压力下降到规定值以下；(2)列车分离；(3)检测到制动力不足；(4)操作紧急制动按钮，使紧急电磁阀失电；(5)换端操纵，手柄置于(钥匙)拔取位。
以上的紧急制动使各车按不同速度范围产生纯空气制动作用：在列车速度处于308(160～200km/h范围内实施相对较低的减速度；在160km/h以下速度范围内实施相对较高的减速度，但紧急制动不具有空重车载荷调整功能。
10.2.4辅助制动在制动装置异常、制动指令线路断线及传输异常时可启用电气指令式的辅助制动，能产生相当于3级、5级、7级常用制动及快速制动的空气制动。
操作司机控制台上的辅助制动模式发生器(SBT)开关和头车配电盘内辅助制动模式发生器(ASBT)开关可以产生辅助制动。
但辅助制动与列车速度的快慢无关，即所发出的制动力的大小也不随列车速度和列车质量的改变而改变，只发出预定的制动力。
CRH2型时速300公里动车组培训资料--制动系统
CRH2型时速300公里动车组培训资料第5部分制动系统第六章制动系统1制动系统1.1 减速度通常，一般的铁道车辆，主要是一边抑制车轮的旋转，一边使用空气制动器和电气制动器等的粘着制动器来使车辆完全停止、减速。
粘着制动是以车轮与轨道之间的粘着力为基础，粘着力以车轮与轨道之间的粘着系数和轴重的积来表示。
粘着系数主要受车辆的行驶速度、雨、霜、雪等气候条件及轨道上面和车轮踏面的状态（生锈、粘附的油脂或尘埃所造成的污垢和踏面的粗糙度等）的影响，会发生很大变化。
另外，轴重在运行中也会因轨道的状态而不断变动，再加上车辆的加速、减速时而产生的轴重移动产生变化。
也就是说，粘着力在运行中会因各种各样的条件而发生很大的变化。
特别是高速行驶的车辆，在高速区制动时发生滑行的概率很高，因此必须采用充分考虑了这一情况的制动力控制方法。
对于本车辆，为了降低滑行发生概率，使用沿着粘着曲线进行制动力控制“速度―粘着模式控制”的方法。
“速度―粘着模式控制”的制动力控制模式和新干线粘着界限（DRY,WET）之间的关系如图1所示：图1 时速300公里动车组速度―粘着模式控制图另外，即使是考虑到粘着系数的变动而将期待粘着系数设定低一些，但由于天气、轨道面状态而使实际的粘着系数异常低下的情况也会出现。
在这种情况下制动的话，车轮相对于轨道发生滑行，严重的情况会形成抱死。
车轮要是发生抱死(固着)的话，就会因只有车轮的1处和轨道接触进行滑行，该部分发生异常磨损形成平面，不光是造成了制动距离的增大，也涉及到乘坐舒适感的降低，对轨道有坏影响。
因此，车轮和轨道开始发生相对滑行时，要在尽早监测到的同时减弱制动力并再次进行对车轮的粘着，采用防止制动距离延伸的滑行检测、再粘着控制方式。
1.2 制动系统概要本车辆的制动装置是采用并用再生制动的电气指令式空气制动装置。
6M2T的编组构成中对T车使用全机械制动方式。
基础制动方式是M车、T车均采用空压、油压变换的增压气缸和油压盘式制动装置。
CRH2型动车组制动控制
CRH2型动车组制动控制CRH2型动车组制动采用ATP与司控制动控制器控制两种方式，为具有再生制动的电指令空气制动方式。
根据指令类型的不同，制动控制分为常用制动、快速制动、紧急制动、辅助制动和耐雪制动五种模式。
对应的控制线如下：①常用制动(6l～67线、10线加压)；②快速制动(152线不加压、10线加压)；③紧急制动(153线、154线不加压)；④辅助制动(4]1、461线之间加压)；⑤耐雪制动(157线加压)。
9.6.1电控制动系统的组成及功能电控制动系统由再生制动和电气控制的空气制动系统两部分组成。
再生制动系统是利用电动机工作在发电状态产生电制动力.制动力直接作用于车轴上；空气制动系统是气压一油压变换的盘式摩擦制动装置，制动力作用于轮对上。
正常情况下，高速以电制动为主，制动力不足部分由空气制动完成；5km/h以下时再生制动退出。
再生电制动故障时，空气制动能提供足够的制动力。
图9.52是制动控制系统的结构图.制动系统由制动控制器BCU、主变流器(再生模式下)、电控阀EP中问继电器、制动阀等部分构成。
系统的核心是制动控制器BCU。
图9.52中的左右两部分分别是动车和拖车的制动控制系统的结构图，其差别在于动车中主变流器参加制动，制动力由两部分组成；拖车中只有空气制动，没有再生制动。
制动控制器接收来自于制动手柄或ATP的制动指令(通过贯通线和光纤).如果是拖车，制动控制器根据指令和车重(根据空气弹簧压力asl和as2计算出)决定制动力的大小，并将制动力传给主变流器作为再生电制动力指令，同时主变流器也将实际的制动力传给制动控制器。
制动控制器计算出制动力不足部分，通过电流指令传给电空变换阀，电空变换阀将其转化为空气压力信号，中继阀进行流量放大后使制动缸产生相应的制动压力。
紧急制动时，制动指令不通过制动控制器直接加给中继阀以产生最大的制动力。
拖车的制动过程与动车制动的差别在于不存在制动力分配的问题，制动力完全由空气制动产生。
模块七 CRH2动车组制动系统
电制动系统空气制动系统防滑装置制动控制系统CRH2单元内再生制动优先，空气制动实行延迟控制；当列车速度较高制动方式的转换由微机系统控制完成；空气制动均采用气正常情况下为调节、控制列车速度或进站停车。
作用比较缓和20%~80%；设当列车制动初速度在为单元对电制动力和空气制初速度在按速度救援紧急情况下为使列车尽快停住而施行的制动。
列车制动能力全部用上与常用制动的控制模式相同操作司机控制手柄紧急情况下产生作用，其特点与非常制动类似。
它与非常制动的区别在于按安全回路失电启动的模式设置。
因此任何情况导致的安全回纯空气制动不具有空重车载荷调整功能。
在制动控制装置异常及制动指令线断路等情况下启用。
通过电压控制的电气指令式空气制动降雪时用于时速对应的增压缸可利用专门的弹簧停放装置使机械制动装置动作CRH2①②③④①②③受电弓牵引变压器牵引变流器牵引电机时不使用电制动。
VVVF控制的恒力(或力矩)区。
压缩空气供给系统空气制动控制部分基础制动装置2动车组空气制动系统空气压缩机空气干燥装置总风缸制动风缸控制风缸贯穿全列车的总风管2动车组空气制动系统号车的包括风笛、主ACMF2与其相关部件安装在空气压缩机输出气路下游的总风缸上2动车组空气制动系统采用模块化设计具有干燥和再生功能。
四）空气干燥装置四）空气干燥装置干燥功能电磁阀励磁再生风缸和除湿滤芯下面的此时压缩空气被干燥后四）空气干燥装置再生功能电磁阀消磁切断再生风缸向除湿滤芯下面的排气阀活塞的供再生风缸里的压缩空气经节流孔流出并发生膨胀电空转换阀中继阀调压阀增压缸制动缸2动车组空气制动系统2动车组空气制动系统空气制动控制部分EPLA主要由电磁线圈和供气阀、供排气阀杆等构成。
通过改变线圈中的电流控制电磁力的大小空气制动控制部分FD安装在空气制动控制装置内。
空气制动控制部分二）中继阀上膜板的上、下两侧分别为中继阀的输出压力工作压力和输出压力的压工作压力通到下膜板的来自制动风缸的压力空气当工作压力,BCF动车组空气制动系统输入控制风缸用的压缩该阀采用橡胶膜板可以分为供气阀部、排气阀部和调压阀部三部分。
CRH2浅析
CRH2浅析1、引言 (1)2、CRH2牵引系统构成 (1)3、三点式（IGBT器件）主电路 (4)4、交直交机车辅助电路系统 (10)1、引言CRH2型电动车组是由铁道部向日本川崎重工引进并由我国的专家将之国产化的高速列车。
牵引变流器由单相三电平脉冲整流器、中间直流环节和三相电平三电平逆变器组成。
牵引过程中，从变压器过来的1500V交流通过由脉冲整流器变为2600V～3000V直流，再由三电平逆变器变为电压和频率都可调的交流供牵引电机使用。
再生制动过程为牵引的反过程，将动能转化为电能返回电网。
其中单相三电平脉冲整流器控制方法为瞬态直接电流控制，采用SPWM调制，三相三电平逆变器控制方法为矢量控制采用SVPWM调制。
2、CRH2牵引系统构成动车组由南车四方机车车辆股份有限公司与日本合作伙伴川崎重工提供，原型车为日本新干线E2－1000型动车组。
动车组采用8辆编组，4动4拖，由两个动力单元组成。
每个动力单元由2个动车和 2个拖车（T-M –M-T）组成。
（1）CRH2动车组牵引系统的组成接触网25kV、50Hz单相交流经受电弓通过VCB（主断路器）接入牵引变压器，牵引变压器次边设有2个线圈，电压均为1500V 。
①动力单元组成1台牵引变压器、2台变流装置（C/I）、8台牵引电机。
1台变流装置控制4台牵引电机。
见图7-43所示。
②牵引传动主电路由图可见：由4号车（或者6号车）的受电弓受电，通过车顶上的特高压导线，经由VCB后被送到2号、6号车的主变压器。
注意：车顶装有保护接地装置（EGS），运行中需紧急让变电所区间内的所有车辆停车时，让其动作，使架线接地短路。
EGS的操作必须按照铁道部的规定执行。
（2）CRH2牵引传动系统主电路设备①高压电器设备作用：完成从接触网到牵引变压器的供电。
组成：受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。
DSA250型受电弓：单臂型结构，额定电压/电流为25kV/1000A，接触压力70±5N,弓头宽度约1950mm，具有自动降弓功能，适应接触网高度为5300～6500mm，列车运行速度250km/h。
5 第五章CRH2动车组制动系统.
5.2 制动类别
常用制动 快速制动 紧急制动 耐雪制动 辅助制动 停车制动
具备最大常用制动1.5倍 的制动力 采用与常用制动类似的 混合制动模式
7
5.2 制动类别
常用制动 快速制动 紧急制动 耐雪制动 辅助制动 停车制动
产生按速度进行两级调整的纯 空气制动作用： 160～200km/h速度区段为 低压（约0.6m/s2减速度） 160km/h以下速度区段为高 压（约0.778m/s2减速度） 无空重车调整
23
5.5 空气制动系统
（一）电空转换阀
CRH2动车组采用EPLA型电空转换阀，电空转换阀安装在空 气制动控制装置内，通过改变线圈中的电流来控制电磁力的 大小，可使输出的空气压力实现无级调节
24
5.5 空气制动系统
（二）中继阀
CRH2动车组空气制动系统采用的中继阀为FD-1型，输入为 电空转换阀或紧急用压力调整阀的输出压力，输出的为增压 缸压力。中继阀也安装在空气制动控制装置内
增压气缸
40
5.7 制动控制系统
电制动与空气制动的协调控制 当列车制动初速度在65km/h以下时，制动力的分 配为均衡制动方式，即各车制动力独立控制，各车承 担各自所需的制动力。 当列车制动初速度在75km/h以上时，以1M1T为一 个单元对电制动力和空气制动力进行控制，M车的电 制动优先，T车的空气制动延迟作用，M车的再生制动 承担T车部分或全部的空气制动力，当再生制动完全失 效时，M车和T车施加空气制动来承担各自所需的制动 力。
3
5.1 概述
5.1.1 系统组成
空气压缩机位于3、5、7号车
1M1T延迟充气示意图
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CRH2型高速动车组制动控制装置试验台如何实现对制动控制装置进行测试的
本文论述了时速在200Km -350Km 每小时的CRH2型动车组制动控制系统制动原理，主
要阐述了CRH2型高速动车组制动控制装置试验台如何实现对制动控制装置进行测试的方法，并附带介绍了CRH2型高速动车组制动控制装置试验台的国产化过程。
现有的CRH2型动车组制动控制装置原型是日本那博斯特克公司生产的，制
动方式有倉1）常用制动与快速制动,即电制动与空气制动一起作用；（2）紧急制
动，仅由空气制动作用；（3 ）动力制动力与空气制动力自动配合，空气制动力=所需制动力-电制动力；（4 ）1N-7N制动等级（5）时速在110Km/h —下的耐雪制动。
1 、制动控制系统系统由制动控制系统和基础制动装置组成。
1 、1 制动控制系统
该系统由制动信号发生与传输部分、微机制动控制单元（MBCU）、气制动
控制单元（PBCU）和转向架制动控制单元组成。
1、1、1制动信号发生部分主要由制动控制器、调制及逻辑控制器组成，采用光纤传送模式，其主要任务是产生制动信号并将信号传递到各车辆的MBCU或PB
CU。
调制器用于将制动控制器的指令转换成相应的脉宽调制信号，主要有10V
逻辑电平与110V逻辑电平。
逻辑控制器根据司机的操作，通过逻辑电路，使指令
线在相应的工况下发出相应的指令信号。
它还同时接收ATP发出的指令。
制动
指令线主要有：
①PWM线，2根，传递常用制动信号模拟量至各车的MBCU 。
②紧急制动线,2根，其中1根为开关线，另1根为回线，前者串接了各个控制紧
后者将紧急制动指令
急制动的开关, 如司机紧急制动按钮开关、总风欠压开关等送至各
PBCU 。
紧急制动为失电制动。
③制动/ 运行信号线, 列车处于制动态时为DC110V 高电平, 处于运行状态时为低电平。
④缓解指令, 司机控制列车强迫缓解时, 处于DC110V 高电平, 某些指令下达后只能通过缓解指令解除。
1. 1. 2 微机制动控制单元MBCU
MBCU 是微机控制直通电空制动系统的关键部件, 它主要用来完成如下工作
: 接受制动指令、空重车信号和速度信号; 根据列车运行速度、车重和常用制动指令计算所需的常用制动力; 按充分发挥动力制动能力的原则, 进行动力制动与空气制动的配合控制；常用制动时进行防冲动控制, 提高舒适性; 实现拖车利用动车动力制动能力的滞后充气控制; 检测轮对速度, 进行防滑控制; 检测制动系统状态, 自动记录并显示故障信息，其中根据车型动车（M 车）与拖车（T 车）不同, 分别输出再生反馈电压与减算指令电流信号。
1. 1. 3 气制动控制单元PBCU
PBCU 是由EP 阀、紧急电磁阀、空重车限压阀、中继阀、强迫缓解电磁阀
、传感器等组成的气动元件集成箱。
它是将制动指令由电信号转变为相应空气压力信号的部分它与MBCU 一起构成微机控制直通电控制动系统的制动缸压力控制。
其中EP 阀用于将电信号转换成相应的空气压力信号；中继阀将该压力信号进行流量放大后，把压力空气送至转向架；紧急电磁阀在紧急制动时失电，同时将压缩空气通过空重车限压阀直接送至中继阀；强迫缓解电磁阀在缓解发生困难时用来进行缓解控制; 传感器用来反馈压力信号, 供MBCU 采样控制。
1. 1. 4 转向架制动控制单元由转向架中继阀、防滑电磁阀和速度传感器组成。
转向架中继阀用于进
一步将
PBCU 中继阀送来的空气压力进行流量放大, 以提高制动缸充气速度。
速度传感器用于检测轮轴转速, 以便MB CU 进行防滑控制。
当MB CU 检测到某轴发生滑行时控制该轴的防滑电磁阀适当排除制动缸压力空气, 以降低该轴的制动压力, 防止车轮擦伤。
1 .
2 基础制动装置
基础制动模式常用的有踏面制动和盘型制动2 种方式。
踏面制动装置采用带有闸瓦间隙自动调整装置的单元制动缸, 对应每个车轮安装1 套单元制动缸。
为保证动车组在坡道上能安全停放, 每个轮对上应安装1 套停放制动装置, 停放制动装置可与单元制动缸合成一体, 成为带停放制动的单元制动缸。
2 、制动控制装置试验台的组成
2.1 试验台主要参数
供电电源AC220V/50Hz/20kVA
数字信号DC100V/10 路
模拟信号0〜50V/2路
0 〜50mA/2 路压力信号0〜900kPa
检测精度0.2 级
速度信号0 〜350 公里/4 路
2.2 试验台功能
本试验台模拟制动控制装置实际运行状态，提供制动指令、速度信号及各种外围信号，实际模拟输出运行在不同速度下的司机实际控制指令，检测制动控制装置的各项性能指标包括辅助制动电压（仅包括Tc 车）BC 压力值，减算电流，再生电压，空气簧AS 压力，总风压力等，同步完成运行过程中各参数的自动采集、存储，根据试验标准自动判断被试品是否达到设计要求。
可完成的试验项目包括制动试验、泄漏试验、电空演算试验、防滑试验、容量试验、常用快速制动试验、耐雪试验、紧急制动试验等。
2.3 试验台系统组成
本试验台主要由空气压力调节输出，输入检测装置，电压电流输出，输入检测装置，速度信号发生装置组成。
空气压力调节主要是用来模拟空重车状态，检测装置用来检测BC 压力，总风压力，AS 空气簧压力等，电压输出装置采用可调节的菊水电源用来模拟再生反馈电压，辅助制动电压，电流输出装置用来模拟减算指令电流信号，速度信号发生装置根据车型不同需输出方波与正弦波，用来模拟列车运行速度。
经过实际运行测试，本试验台完成了日本进口试验台99% 的功能，在数据测量，测试操作方法，试验结果数据处理方面均与进口试验台达到一致水平。