國內機車微機制動機技術特點

王成程 白建平 呂 梟 任向杰 王帥帥

摘? 要：針對國內應用比較廣泛的CCB-II制動機、Eurotrol制動機、DK-2制動機以及JZ-8制動機等四種微機控制制動機，從發展歷程、系統性能、主要部件、網絡和電氣控制系統等方面進行了對比研究，通過分析，評價各種制動機的各項技術性能指標、總體技術水平，為機車微機控制制動機在各個地區、行業選型提供參考依據。

關鍵詞：機車制動機;綜合性能分析;技術特點

中圖分類號：U270.35? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）33-0132-03

Abstract： For the four kinds of microcomputer-controlled brakes， such as CCB-II brakes， Eurotrol brakes， DK-2 brakes and JZ-8 brakes which are widely used in China and the development history， system performance， main components， network and electrical control system have been compared and researched. Through analysis， the technical performance indexes and overall technical level of various brakes are evaluated， which provides reference for the selection of locomotive microcomputer control brakes in various regions and industries.Keywords： locomotive brake; comprehensive performance analysis; technical characteristics

CCB-II型制動機由紐約制動機公司在二十世紀九十年代研制，該制動機采用分布式設計思想，采用LonWorks網絡進行通信的網絡控制為主的制動機;Eurotrol制動機由法國法維萊公司研制，采用的是一種具備微機模擬控制和網絡通信功能的制動機;DK-2制動機由中車株洲電力機車有限公司研制，是一種具備微機模擬控制和網絡通信功能的制動機[1];JZ-8型制動機由中車青島四方車輛研究所有限公司2013年研制成功并開始運用考核，該型制動機采用CAN網絡進行通信，具備微機模擬控制和網絡通信功能[2-3]。

1 基本功能對比

CCB-II、Eurotrol、DK-2以及JZ-8型制動機均需滿足機車制動系統控制需求：具備對全列車進行制動控制的自動制動功能和對機車進行單獨制動控制的單獨控制功能，同時所有制動控制系統均需具備緊急制動功能。為符合功能要求，各個制動系統供應商均采用操作自動制動控制手柄來控制均衡風缸壓力，均衡風缸通過中繼閥放大控制列車管壓力，實現全列車的制動和緩解;操作單獨制動手柄控制單獨制動預控壓力，通過中繼閥放大控制機車制動缸壓力。

各個供應商控制思想基本一致，但實現方式存在差異，主要體現在以下方面：

（1）制動系統結構組成差異。

（2）網絡和控制方式差異。

2 綜合性能對比分析

CCB-II制動機是一種基于網絡的分布式控制的電空制動機，該制動機由多個分立式模塊組成，單一模塊故障后可直接替換模塊進行故障處理，同時該制動機具有較好的冗余功能，當部分模塊功能失效后，可自動進行冗余切換，確保制動系統功能正常。

Eurotrol制動機是一種微機集中控制的機車電空制動機，該制動機采用制動柜體集中控制布局方式，制動柜體集成BCU控制單元、EPM模塊、Eurotrol模塊等，系統由BCU執行主要控制，EPM執行單獨制動控制和備用控制。

DK-2制動機是一種微機集中控制的機車電空制動機，該制動機采用制動柜體集中控制布局方式，制動柜體集成ER、BP、BC等模塊，各個模塊有BCU集中控制，制動系統故障后由空氣制動作為冗余控制方式。

JZ-8制動機是一種微機集中控制的機車電空制動機，該制動機采用制動柜集中控制布局方式，制動柜集成均衡控制模塊、單獨制動模塊、轉向架控制模塊以及分配閥模塊等，由BCU集中控制實現列車自動制動與機車單獨制動、空氣制動與動力制動的聯鎖、斷鉤保護、列車充風流量檢測、無動力回送、制動重聯、列車速度監控配合、備用空氣制動等功能。

3 核心部件對比分析

3.1 制動控制器對比分析

CCB-II制動機制動控制器通過LonWorks網絡實現與其制動柜中的5個智能模塊進行通信，實現對閥類部件的直接控制。DK-2制動機通過硬線與制動控制單元BCU進行通信，JZ-8型制動機和Eurotrol制動機通過指令轉換器將制動控制器指令采用CAN通信方式與BCU進行通信。

3.2 制動顯示屏對比分析

制動顯示屏用于顯示制動系統均衡壓力、列車管壓力、總風缸壓力、制動缸壓力以及系統狀態和故障信息等，同時能完成診斷、自測、校準、故障和事件日志等功能。各家制動機供應商的制動顯示屏均為10.4寸液晶顯示屏以及8個功能鍵組成。其中JZ-8型制動機制動顯示屏具備觸摸屏功能。

3.3 微機控制單元對比分析

CCB-II制動機的微機控制單元是IPM模塊，它管理著所有與制動顯示屏的接口以及制動機的網絡系統，通過LonWorks網將制動指令傳輸給電空控制單元EPCU。中央處理模塊IPM還通過中繼模塊RIM管理著機車控制和安全裝置電路的接口，處理機車控制電路與CCB-II制動機的輸入和輸出接口。

JZ-8型制動機、Eurotrol制動機以及DK-2制動機采用集中控制方式，主控系統均位于EBCU中，EBCU具備邏輯處理、故障記錄、與機車控制和安全控制電路接口以及網絡通信功能，其中JZ-8制動機和Eurotrol制動機具備冗余處理模塊EPM，作為制動系統冗余功能使用。

3.4 網絡拓撲對比分析

CCB-II制動機是一種分布式控制的網絡控制系統，對外與CCU之間的通信采用MVB總線作為車輛的控制總線，采用RS-422總線作為制動機部件之間的控制總線，EPCU之間采用LonWorks作為通信總線[1]。

Eurotrol制動機是一種集中控制的微機網絡控制系統，制動控制單元BCU與CCU之間的通信采用MVB總線作為車輛的控制總線，采用CAN總線實現與EPM之間通信，采用RS485總線實現與制動顯示屏之間的通信，采用硬線與Eurotrol功能模塊連接。

DK-2制動機是一種集中控制的微機網絡控制系統，制動控制單元BCU與CCU之間的通信采用MVB總線作為車輛的控制總線，BCU與制動顯示屏通信采用雙CAN冗余通信，BCU與制動控制器采用硬線連接，BCU與各個功能模塊繼電器和傳感器采用硬線連接。

JZ-8制動機是一種集中控制的微機網絡控制系統，制動控制單元BCU與CCU之間的通信采用MVB總線作為車輛的控制總線，BCU與制動顯示屏通信采用RS485通信，BCU與制動控制器通過指令轉換器采用雙CAN冗余通信，BCU與EPM之間采用CAN通信，BCU與各個功能模塊繼電器和傳感器采用硬線連接。

4 結束語

通過以上分析，CCB-II、Eurotrol、DK-2以及JZ-8制動機均為網絡控制制動系統，均具備故障診斷和數據記錄以及一定程度的冗余功能。四種微機控制制動機分為兩種設計布局理念，CCB-II制動機采用模塊化設計思路[4]，分布式網絡設計便于更換和產品檢修，維護更為方便;Eurotrol等三種制動機均采用集中控制方式，集中式制動機便于功能集成，相對于分布式網絡通信節點更少，網絡通信故障可能性更低。分布式網絡設計與集中式網絡設計各有各的特點，主要差別如下：

（1）分布式網絡設計內部集成化更高，各個模式間連接通信線即可，整體布線簡潔美觀;集成式網絡設計存在中央集成單元，相關線纜會在此處集聚。

（2）分布式網絡設計維護和更換相對簡易，單個功能失效直接更換獨立模塊、便于維護，但成本略高;集中式網絡設計現場檢修可細化模塊內部零部件，成本較低但操作略顯復雜。

（3）分布式網絡設計制動機在產品小型化、外觀設計以及制造工藝等方面更為先進;集中式網絡設計的制動機與其對比還存在差距。

除此之外，國內制動機廠商已開始進行模塊化制動機的研制和運用考核工作，其中北京縱橫機電技術開發公司（機車車輛研究所）研制的CAB-A型制動機已經開始在時速160公里動力集中動車組動力車和控制車小批量裝車，中國中車公司研制的CAB-B型制動機在HXD3C型電力機車和HXD1C型電力機車進行運用考核。

參考文獻：

[1]黃冬冬，劉泉，唐亮.DK-2制動機與國外制動機技術特點對比分析研究[J].技術與市場，2018（9）：7-11+14.

[2]孫彬，呂梟，任向杰，等.HXD2型交流傳動貨運電力機車裝用JZ-8型制動控制系統[J].技術裝備，2016（5）：7-9.

[3]呂梟，王令軍，孫彬，等.HXD3C型電力機車裝用JZ-8型制動控制系統[J].鐵道機車與動車，2016（5）：14-16+33+4-5.

[4]魏東.CCB-II制動系統典型故障及處理[J].軌道交通裝備與技術，2017，3（2）：39-40.