高速动车组制动系统的分析研究
高速动车组制动系统PHM技术方案研究
高速动车组制动系统PHM技术方案研究发布时间：2021-06-30T03:16:51.727Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：王志龙1 张笑凡1 肖宇1 [导读] 随着我国高速动车组设计制造技术水平的突飞猛进，用于控制列车运行的基础装备和列车控制系统日趋复杂，复杂性、综合化、智能化程度不断提高，动车组的安全性和可靠性已成为当前研究热点[1]。
1.中车长春轨道客车股份有限公司转向架研发部长春 130062摘要：为解决动车组制动系统的预防性维修，对动车组制动系统故障预测与健康管理（PHM）技术进行了综合研究。
结合复兴号动车组制动系统特点，搭建制动系统PHM技术框架，提出了PHM主要功能与技术路线。
为实现动车组制动系统智能运维提供参考。
关键词：动车组；制动系统；故障预测与健康管理Research on The PHM Scheme of High SpeedEMU Brake SystemWANG Zhilong1，ZHANG Xiaofan1，XIAO Yu1 Abstract：In order to achieve preventive maintenance of EMU braking system，research on the PHM scheme of High Speed EMU braking System.Based on the characteristic of the brake system of Fuxing EMU，Seting up the technical framework of braking system PHM，put forward the main functions and technical route of PHM.providing a reference for the intelligent operation and maintenance of EMU braking system.Keywords：EMU Braking System PHM随着我国高速动车组设计制造技术水平的突飞猛进，用于控制列车运行的基础装备和列车控制系统日趋复杂，复杂性、综合化、智能化程度不断提高，动车组的安全性和可靠性已成为当前研究热点[1]。
CRH380B动车组制动盘有限元分析与优化
CRH380B动车组制动盘有限元分析与优化摘要：动车组制动盘在列车制动过程中起到重要的作用，为了保证制动效果和制动安全性能，有限元分析和优化方法被广泛应用于制动盘结构设计中。
本文以CRH380B动车组为研究对象，采用有限元分析方法对制动盘进行了结构分析，并通过参数优化方法对其结构进行改进和优化，以提高制动性能和制动安全性。
1. 引言动车组制动盘是高速列车制动系统的重要组成部分，它负责将制动力通过摩擦将能量转化为热能，并将速度转化为制动力。
制动盘的结构与性能直接影响了列车的制动效果和制动安全性能。
因此，深入研究制动盘的结构和性能，并进行有限元分析与优化，对于提高动车组的制动效果和制动安全性能具有重要意义。
2. 有限元分析模型建立针对CRH380B动车组制动盘的结构特点，建立了有限元模型。
首先，采用三维建模软件对制动盘的几何形状进行建模，并根据实际情况给予适当的约束条件。
然后，将建模结果导入有限元分析软件，进行网格划分和材料属性设置。
最后，通过施加相应的载荷，得到制动盘在制动过程中的应力和变形分布。
3. 结果分析通过有限元分析，得到了CRH380B动车组制动盘在制动过程中的应力和变形分布。
结果表明，制动盘表面的应力集中区主要集中在制动盘的刹车面和孔洞周围，而变形较大的区域主要集中在制动盘的孔洞附近。
这些应力集中和变形较大的区域容易导致制动盘的疲劳破裂和变形失效，从而降低了制动效果和制动安全性能。
4. 优化方法探讨为了改善制动盘的结构和性能，采用了参数优化方法进行改进和优化。
首先，对制动盘的材料参数进行优化，选择具有较高抗疲劳性能和热稳定性的材料，以提高制动盘的耐久性和热稳定性。
其次，优化制动盘的几何形状参数，减小制动盘刹车面的应力集中区，降低变形区域的变形值，以提高制动性能和制动安全性能。
5. 优化结果分析通过参数优化方法，得到了改进后的制动盘结构。
与初始结构相比，改进后的制动盘表面应力集中区减小了约20%，变形区域的变形值降低了约15%。
动车组制动系统技术分析探讨
动车组制动系统技术分析探讨摘要：近年来，国内高速动车组得到了快速发展，制动技术吸收了国内外高速列车制动技术的先进经验，并进行了自主创新，技术水平得到了长足的进步，完成了时速250公里速度级、时速350公里速度级以及更高速度试验列车制动系统的匹配和应用，为高速动车组提供了安全、可靠、舒适和节能环保的制动系统。
本文探讨动车组制动系统技术。
关键词：动车组运行；制动系统；制动技术1制动系统的工作原理及特性分析列车级控制：动车组制动力由空气摩擦制动和电制动提供，制动控制单元（BCU）、牵引控制单元（TCU）负责控制空气摩擦制动和电制动的实施。
制动系统共用列车TCN网络，8辆编组的情况下车共分为2个牵引单元，其中任意一个牵引单元内的通信由车辆数据总线MVB来完成，单元间的通信由列车总线WTB完成。
CCU与TCU和BCU之间均采用MVB进行通信，TCU和BCU之间采用MVB通信和硬线通信（仅提供电制动状态）。
动车组制动系统所采用的列车级主控方式可以达到针对整车制动力的管理和计算等目标。
动车组各个MVB网络单元内部又含有可以实现单元主控功能的电动制动控制单元，可以对MVB网络单元内的制动力进行管理和计算，且单元主控功能满足必要的冗余要求。
此外，为了保证列车发生通信网络故障时，动车组仍可以有限制地运行。
施加常用制动指令，制动信号会沿着列车硬线传递到整车所有车辆的制动控制单元，此时，制动系统仅施加空气制动。
单车制动控制：单车EBCU在接收到制动指令后，将电制动力设定值发送给本车TCU，空气制动力设定值随即转化为预控压力，EBCU通过控制模拟转换阀（BRV与BAV）调节为相应的预控压力CV，CV通过减压阀，再到中继阀，后经中继阀生成制动缸压力C，最终实施摩擦制动。
混合制动控制：当列车施加常用制动指令时，电空混合制动系统会按照速度模式曲线控制方式施加制动控制，控制过程中空气制动和电制动会实时自动配合。
其策略如下：（1）列车制动力针对整车进行补偿；（2）列车以电制动为主，空气制动为辅。
CRH380B动车组制动系统分析与改进
摘要近些年，我国高速铁路快速发展。
列车运行速度明显提高，如何保障列车安全运行成为重中之重。
对于高速动车组而言，必须采用综合制动系统来保障列车的运行安全可靠性。
而CRH380B型电力动车组（或称CRH-380型），是中华人民共和国铁道部为营运新建的高速城际铁路及客运专线，中国铁道部将所有自行发展关键技术、引进国外技术、联合设计生产的中国铁路高速（CRH）车辆均命名为“和谐号”。
CRH380B型高速动车组采用先进的微机控制直通式电空制动系统，可根据列车的运行速度和载重等情况实现精准和恒减速度的电空合制动联，以提高制动时的平稳性。
众所周知，动车组的制动系统是其不可或缺的环节。
它是动车组快速发展的基本保障，也是动车组安全运营的基石。
对于CRH380B型动车组制动系统关键部位的功能，我们应该做全面的了解与分析，如制动控制单元、司机室控制部分、撒砂模块等。
制动系统是一个整体，但它也是由每个部分组成的。
因此，我们应该整体和部分相结合的了解与分析制动系统。
这样才能发现其中的不足。
只有这样，我们才能分析及优化、改进制动系统。
关键词：CRH380B动车组；制动系统；分析优化目录第1章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究思路 (1)第2章CRH380B动车组制动系统简介 (2)2.1制动简介 (2)2.2制动系统的基本功能 (2)第3章CRH380B动车组制动系统的组成 (3)3.1制动控制单元 (3)3.1.1截断塞门模块 (3)3.1.2电空制动控制模块 (3)3.1.3分配阀模块 (5)3.1.4撒砂模块 (5)3.2基础制动装置 (6)3.3备用制动 (7)3.4停放制动 (8)3.5供风系统 (10)3.5.1主空气压缩机 (10)3.5.2辅助空气压缩机 (10)第4章CRH380B制动系统故障分析及改进 (12)4.1改进的意义 (12)4.2列车常用制动失效分析 (12)4.2.1CB09A板卡操作系统的结构 (13)4.2.2 500ms周期任务被冻结的原因分析 (13)4.3 技术解决方案 (14)4.3.1处理等级 (14)4.3.2 Jupiter2000控制系统工作机理 (15)4.3.3 系统诊断 (16)参考文献 (17)致谢 (18)CRH380B动车组制动系统分析与改进第1章绪论1.1研究背景中国内陆面积宽广，人口众多，幅员辽阔，经济发展与联系的跨度大，需要有一种强而有力的运输方式将整个国家和国民经济联系起来。
CRH2A型动车组制动系统介绍及典型故障分析
CRH2A型动车组制动系统介绍及典型故障分析摘要：随着高速动车组的持续发展，列车速度的提升使得制动系统的重要性越来越突出，不仅保障动车组的运行安全，影响乘车舒适度，增加维护成本，严重时影响行车秩序。
CRH2A型动车组动车组的制动系统通常分为电制动和空气制动两种，为电控复合制动。
本文通过对CRH2A型动车组制动系统的研究，对制动控制装置故障形成的原因进行了分析，并进一步提出了故障预防措施。
关键字：车轮；滚动接触；疲劳1概述制动系统作为高速动车组的“压舱石”，在动车组运行过程中有着不可或缺及替代的作用。
制动的主要功能是形成减速度，让动车组安全平稳的停下来。
一般的铁道车辆，主要采用车轮与轨道之间的黏着力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减速、完全停止。
随车CRH2A型动车组运用里程的增加，制动系统故障逐步出现，本文将对CRH2A型动车组制动控系统进行介绍及相关典型故障案例进行分析。
2 CRH2A型动车组制动系统介绍CRH2A型动车组制动控制装置是采用再生制动的电气指令式空气制动装置。
4M4T的编组构成中对T（拖车）使用空气制动方式，M（动车）采用电控复核制动。
另外CRH2A型动车组制动控制采用延迟控制，制动力优先让M车（再生制动）负担、当M车制动力不能满足要求是，T车开始施加空气制定，当T车施加控制制动后仍无法满足制动要求是，M车施加空气制动，从而降低闸片的磨耗量。
动车组以1M1T作为控制单位进行延迟控制。
另外，为了可以使用机车进行救援，T1、T4车上装载了能把救援机车BP管的BP压力指令转换成电气指令的救援转换装置。
2.1CRH2A型动车组制动分类CRH2A型动车组制动分为常用，快速，紧急，辅助以及耐雪制动。
2.1.1常用制动常用制动力分为1～7级，采用延迟控制方式，为电控复合制动方式。
延迟时，将M车产生的多余制动力从T车上减去，作为编组确保必要的制动力。
浅析CRH380B型动车组制动系统控制技术
浅析CRH380B型动车组制动系统控制技术CRH380B型动车组是我国高速铁路的标志性产品之一，采用了先进的制动系统控制技术，为保障列车的安全稳定运行提供了重要保障。
本文将对CRH380B型动车组制动系统控制技术进行分析和探讨。
一、动车组制动系统概述CRH380B型动车组制动系统包括机械制动和电子制动两大部分，机械制动主要由列车行驶过程中的空气制动系统和列车停车时的手动制动系统组成，而电子制动则是由列车控制系统中的智能制动单元实现的。
空气制动系统是动车组的主要制动系统，原理为通过压缩空气制造一定的压力，使制动机构产生作用力来制动列车。
空气制动系统包括制动指令传输阀组、制动单元、制动缸、制动压缩机等多个部分，其主要作用是根据司机的制动指令，通过信号传输和空气压力作用来实现列车的制动。
手动制动系统是列车在发生紧急情况下需要立即停车时使用的一种手动制动方式，通过手摇制动杆使制动器夹紧车轮，从而实现列车的紧急制动。
电子制动是近年来逐渐成熟的一种高档次制动方式，其优点在于制动灵活、响应迅速、制动效果稳定等。
电子制动主要由列车控制系统的智能制动单元实现，其原理就是通过控制列车电机的旋转速度来实现列车的制动。
在实际的列车运行过程中，三种制动方式会同时运用。
二、制动系统控制技术对于CRH380B型动车组，制动系统控制技术包括制动指令的传输、制动参数的计算、制动电机的控制等多个方面。
下面将对其中的几个方面进行详细介绍：1. 制动指令的传输制动指令是司机通过操作司机室的制动控制器发出的，必须通过信号传输来传递到智能制动单元中。
为了保证信号传输的稳定和可靠性，传输过程需要多个信号的判断和处理，比如需要判断制动指令的方向（制动或解锁）、制动程度（轻、中、重）、是否在行车区间等等。
此外，还需要考虑到信号传输的延迟时间，以及系统异常的处理方式等，这些都需要紧密地融入到控制系统中。
2. 制动参数的计算制动参数的计算是制动系统控制过程中的关键环节。
动车车辆制动系统原理及性能分析
动车车辆制动系统原理及性能分析动车车辆制动系统是保证列车行车安全的关键部件之一。
它通过控制车辆的制动力和制动距离，确保列车能够在规定的时间内停下来或减速到安全的行驶速度。
本文将详细介绍动车车辆制动系统的原理及性能分析。
一、动车车辆制动系统的原理动车车辆制动系统主要由制动装置、制动控制设备和制动传动装置组成。
制动装置包括制动盘、制动鼓、滑轮等，制动控制设备包括制动阀、主管压力保持阀等，制动传动装置包括制动管路、制动杠杆等。
1. 制动装置制动装置是实现制动力的传递和作用的部件，主要包括制动盘、制动鼓和滑轮。
当列车需要制动时，通过控制制动杆杆的位置，使制动齿轮靠近制动盘或制动鼓，利用摩擦力的作用产生制动力。
2. 制动控制设备制动控制设备主要由制动阀和主管压力保持阀组成。
制动阀的作用是调节制动力的大小和作用时间，控制列车的制动或减速。
主管压力保持阀的作用是保持制动气压的稳定，确保制动力的均匀输出。
3. 制动传动装置制动传动装置将制动力从制动装置传递到车轮上，主要包括制动管路和制动杠杆。
制动管路将制动力传递到制动装置上，制动杠杆通过连接制动装置和车轮实现制动力的传递。
二、动车车辆制动系统的性能分析动车车辆制动系统的性能直接影响列车的制动效果和运行安全性。
以下将从制动力、制动距离和制动稳定性三个方面对动车车辆制动系统的性能进行分析。
1. 制动力制动力是制动系统产生的力，直接影响列车的制动效果。
制动力的大小取决于制动装置的设计和使用条件。
制动力需要能够快速调整和准确控制，以适应不同的行车情况和制动需求。
2. 制动距离制动距离是列车从施加制动开始到完全停下所需的距离。
制动距离的大小受到列车速度、制动力和制动装置的效果等因素的影响。
合理控制制动距离，可以确保列车在规定的时间内停下来，避免碰撞事故的发生。
3. 制动稳定性制动稳定性是指列车在制动过程中的稳定性能。
制动系统需要能够在不同的行车速度和路况下提供稳定的制动力，避免制动过程中的冲击和抖动。
高速动车组备用制动系统仿真分析研究
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数 据结果 的离散 性 较 大 ， 且 需 要 比较 长 的试 验 周 期 。 而
高速 动 车组备 用制 动系 统 由备 用 制动 模块 、 配 阀 分
随着计算 机技 术快 速发 展 ， 为计算 机仿 真 分析 技 术创 造 模 块 、 础制 动单元 、 源模 块 和 风缸 等 组 成 （ 图 １ 。 基 风 见 ）
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关 键 词 高 速 动 车 组 ；备 用 制 动 ； 统 仿 真 系 中 图分 类 号 ：Ｕ２ ６ ２３ ６．．５ 文献 标 志码 ： Ａ
制 动 系统是 动车组 的关 键技 术之 一 ， 直接 影 响着 列
利 用铁科 院机 辆 所 的气 动 系 统 数值 仿 真 分 析 设 计
车的安全 性 和平 稳 性 。 随着 列 车 速 度 的提 高 ，对 制 动 平 台 ， 立 了高速 动车组 备用 制动 系统 关键 部 件 的仿 真 建 系 统提 出 了更 高 的要 求 口 。试 验 手 段一 直 以来 都 是 研 模 型 ， 析 了备用 制 动 的 工作 过 程 ， 高 速 动 车 组 备 用 ］ 分 为
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高速动车组制动系统的分析研究
发表时间：2018-08-21T16:39:22.757Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：王艳平1 麻亮2 [导读] 摘要：近年来，国内高速动车组得到了快速发展，制动技术吸收了国内外高速列车制动技术的先进经验，并进行了自主创新，技术水平得到了长足的进步，完成了时速250公里速度级、时速350公里速度级以及更高速度试验列车制动系统的匹配和应用，为高速动车组提供了安全、可靠、舒适和节能环保的制动系统。
包头车辆段呼和浩特动车所内蒙古呼和浩特市 010010摘要：近年来，国内高速动车组得到了快速发展，制动技术吸收了国内外高速列车制动技术的先进经验，并进行了自主创新，技术水平得到了长足的进步，完成了时速250公里速度级、时速350公里速度级以及更高速度试验列车制动系统的匹配和应用，为高速动车组提供了安全、可靠、舒适和节能环保的制动系统。
本文就是针对高速动车制动系统进行研究和探讨，并提出新的技术发展方向。
关键词：高速动车组；制动系统；概述；发展 1制动方式概述动车组制动系统按照预设的减速度控制动车组减速或停车，按照制动方式一般分为粘着制动和非粘着制动。
粘着制动即为依靠轮轨间的相互摩擦作用产生列车所需的制动力，如通过制动缸产生的空气制动和由牵引电机产生的电制动；非粘着制动即为通过利用外阻力作用在列车上，使列车产生制动力而停车，如风阻制动、磁轨制动和涡流制动等。
粘着制动为国内外高速动车组主要的制动力来源，非粘着制动一般作为辅助制动方式，在高速工况下提供所需的制动力。
本文以高速动车组常用的粘着制动为基础，对制动系统技术进行讨论。
采用粘着制动方式的制动系统一般由电制动系统和空气制动系统两大部分组成，制动时采用复合制动方式，即电制动并用电气指令式空气制动。
列车制动时，电制动优先，当电制动力不足时，由空气制动进行补足，有效降低了基础制动中制动盘和闸片的磨耗。
2高速动车组制动系统 2.1 制动模块设计 2.1.1电制动系统，动车组通过受电弓接收接触网的电力，经牵引变流器整流逆变后，提供给牵引电机，而在列车需要制动时，牵引变流器控制牵引电机切断电源，转变为发电机使用。
制动时牵引电机将列车动能变为三相交流电，由牵引变流器将此三相交流转换为单相交流电，再由主变压器升压后回馈到电网，将列车运行的动能转变为电能.
2.1.2空气制动系统，空气制动系统主要由制动控制装置、风源装置和基础制动装置等组成，制动控制装置是制动系统的中枢，负责接收制动指令，进行制动控制，担负着制动力的计算和分配任务，风源装置为制动系统提供制动的源动力，高速动车组上通常由主空压机和辅助空压机构成，基础制动装置为制动系统的执行机构，将制动压力作用在车轮上，产生轮轨摩擦力，从而进行列车制动。
电制动力的发挥及其与空气制动力的匹配都与制动控制系统的设计、元器件的品质密切相关。
对于高速动车组来说，各种制动方式的匹配一定要处理好。
2.2 防滑控制设计
防滑控制是在制动力即将超过黏着力时（此时防滑器判断为“滑行”），降低制动力，使车轮继续处于滚动（或滚滑）状态，避免车轮滑行。
防滑系统通过车辆速度传感器检测出此时的速度差和减速度，然后把检测到的信号传输到防滑控制器，通过微处理器的比较判断，发出防滑控制信号，从而迅速降低滑行车轮的制动缸压力，使滑行车轮所受的制动力快速降低。
防滑控制系统主要由集成在制动控制单元中的防滑控制器、轴速度传感器及防滑排风阀组成的一个闭环控制结构。
防滑控制器对轴速度脉冲信号进行处理，得到相应的轴速、轴加减速度和参考速度，对已经发生滑行的情况发出防滑控制指令，操纵防滑电磁阀，控制制动缸的压力。
防滑系统能最佳利用有效黏着，以保证最短的制动距离。
2.3 安全防护设计
为了确保列车运行安全，尽管设置了准确可靠的地面信号装置，但在浓雾、风雪等气候条件下难以确认信号。
另外，由于司机打磕睡或误看信号等原因，很有可能发生列车冲撞等重大事故。
因此，在列车没按信号运行时需要报警引起司机注意，同时自动施行制动停车，以保证列车安全。
高速列车的安全防护装置有以下几种：第一，自动停车装置，当列车接近停车信号机时，进行车内报警的装置，该装置报警后，如果司机仍不确认操作或没按规定减速度进行操纵时，便自动实施制动使列车自动停车；第二，自动控制装置，控制列车的运行速度低于地面速度信号的装置，例如，当信号速度下降时，ATC装置便自动实施制动以降低列车速度；第三，自动驾驶装置，根据多级速度信号及速度条件，对列车自动进行加速、减速的控制装置，保证列车正点运行和改善旅客的乘坐舒适度。
同时，在防止列车冲撞和超速运行方面起到作用。
3.动车组新的制动技术发展方向
现阶段动车组采用的制动方式踏面制动、盘型制动、电阻制动、再生制动均属于黏着制动，制动力的产生的先决条件就是有接触黏着系数，随着旅客列车的提速，可利用的黏着资源越来越少，自然会考虑到采用越来越多的辅助紧急制动方式。
现阶段的磁轨制动，轨道涡轮制动作为辅助紧急制动已经表现些有成效。
3.1.翼板制动技术
翼板制动要产生显著可靠地空气阻力，可在各车车体上，布置一定数量的空气阻力板，直接产生作用于车体的、与列车运动方向相反的外力。
是一种不受轮轨间黏着限制的制动方式。
翼板制动在中高速范围能够产生足够大的制动力，可以成为其主要的制动方式。
同时其也带来以下问题： 3.1.1.由于处于高速扰流夏的翼板，会产生噪声和振动，必须加强车体的减震降噪设计；
3.1.2.因强大的纵向力直接作用于车体顶部，而不得不加强车体。
3.2.储能制动技术
在干线交通系统中，高速运行的列车要求启动加速度和制动减速度大。
从能量相互转换的角度看，制动过程所消耗的能量相当可观，虽然这些再生能量的20%-80%被其它相邻列车吸收利用，剩余部分仍被车辆电阻以发热的方式消耗掉。
在不具备再生反馈的条件时，如果能够把这些能量暂时储存，可以在随后的加速或启动过程加以利用，这也是能量再生的一种形式，对减低允许能耗、节约运输成本是非常有意义的。
4结束语
综上所述，高速动车组制动系统是一个集多种学科为一体的综合系统工程，整个系统的成功，需要零部件的成熟，需要互相匹配和协调。
所以，相关科研单位要加强分层设计和模块化设计，科学选用合适的制动方式，提高各种参数计算精确度，保障系统的制动效果，为高速动车组发展提供可靠技术支持。
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