關于撒砂裝置在城際動車組上的應用及控制邏輯說明

中車青島四方機車車輛股份有限公司 山東 青島 266111

引言

撒砂裝置是近幾年動車組上新增的制動控制方式,作為動車組制動系統的重要組成部分,主要用于動車組起步和制動時通過控制邏輯進行撒砂進而增大輪軌間摩擦力的功能[1]。

城際車多應用于珠三角等東南沿海發達地區,該地區普遍存在空氣濕潤、雨水較多的特點。增加撒砂功能可以保證城際動車組輪軌出現非正常的油污附著等惡劣工況時,司機操作制動能夠盡快停車,提升進站制動效果,縮短制動距離。

本文詳細說明了撒砂控制裝置的系統組成,在城際動車組上的設備布置、安裝方案和控制邏輯等,并結合實際情況對高速城際動車組的高速撒砂和低速撒砂工況進行說明。

1 撒砂方案概述

1.1 撒砂設備布置 8編組城際動車組在其1、2、7、8車共6根軸上設置撒砂裝置,三個軸用于前向撒砂,另外三根軸用于后向撒砂。

1.2 撒砂系統組成 撒砂裝置主要由撒砂控制箱、撒砂單元、撒砂加熱器、砂箱、砂箱蓋等組成。其中,砂箱和控制箱安裝在車體底架上,撒砂口(含加熱器)安裝于轉向架上。控制箱從總風管取風,通過兩根風管和砂箱底部的撒砂單元相連,撒砂單元底部通過軟管和轉向架上撒砂口(含加熱器)相連。

2 電氣控制方案

2.1 電氣控制邏輯

撒砂系統的電氣控制邏輯如上圖所示,圖中:MCR為主控指令,當1車投主控時1車MCR觸點閉合;S1為撒砂按鈕;BCU為制動控制裝置;Fsand為前向撒砂繼電器;Hsand為后向撒砂繼電器。撒砂控制主要分為自動撒砂和手動撒砂兩種

2.1.1 手動撒砂控制 城際動車組司機室操縱臺設置“撒砂”按鈕(S1),按鈕采用自復位按鈕。以1車為例,當1車投入主控鑰匙后,一車MCR繼電器觸點閉合,此時當按下1車撒砂按鈕(S1)后。撒砂按鈕(S1)信號發送到中央裝置,并通過列車通訊網絡和各車網絡終端裝置發送到各車制動控制裝置(BCU)。中央裝置發送到各BCU的數據包含動車組前向、后向、主控以及撒砂請求等指令信號。1、2、7、8車的BCU根據接收到的城際動車組前向、后向運行狀態并結合接收到的撒砂按鈕(S1)輸出的撒砂控制信號,綜合判斷后進行撒砂。(1車3軸、2車3軸、7車3軸一組,或2車2軸、7車2軸、8車2軸另一組)

在手動撒砂過程中,司機須長按撒砂按鈕(S1),中央裝置接收到手動撒砂信號后,通過各車網絡終端裝置將手動撒砂信號發送至全列BCU,同時BCU會根據此時城際動車組的速度決定撒砂時間,當城際動車組速度在5km/h以下時,BCU允許一次性手動撒砂不超過10S,即5km/h以下時手動操作撒砂按鈕10S以上撒砂失效;直到復位按鈕后再次進行撒砂操作才能繼續執行手動撒砂指令;5km/h以上時,按下撒砂按鈕進行撒砂,BCU不進行撒砂時間限制直到復位撒砂按鈕為止。

2.1.2 自動撒砂控制 當各車BCU在最大常用制動(7N)、快速制動(EB)、緊急制動(UB)等制動工況下檢測出動車組出現嚴重滑行時,向各車網絡終端發送撒砂請求信號,終端裝置將撒砂請求發送給中央裝置,中央裝置接收到任一車輛終端裝置發來的撒砂請求信號后,向各車BCU統一下發撒砂控制指令。

BCU在接收到中央裝置發送的撒砂控制指令后,BCU控制撒砂繼電器得電。(1車主控時,1、2車前向撒砂繼電器(Fsand)得電;8車主控時,7、8車后向撒砂繼電器(Hsand)得電。

1、2車撒砂繼電器得電后控制1、2、7車3軸撒砂裝置進行撒砂操作,7、8車撒砂繼電器得電后控制2、7、8車2軸撒砂裝置進行撒砂操作,直到各車BCU不再檢測到動車滑行,BCU控制撒砂繼電器失電,撒砂指令消失撒砂解除。

2.2 撒砂分級控制[2]動車組在實際運行過程中速度越高,輪軌黏著越差,不同速度等級車速對于撒砂功能的需求不同,城際動車組結合實際運行工況和不同速度等級撒砂對比分析,選取160kmh作為撒砂裝置高低速的判斷依據,具體如下所示:

圖中160SAR為160kmh速度指令繼電器,當動車組車速低于160kmh時,BCU控制160SAR繼電器得電。

1、2、7、8車利用BCU輸出的160km/h速度信號,進行高速撒砂和低速撒砂控制分別控制。低于160km/h時動車組進行低速撒砂,高于160km/h,進行高速撒砂。

3 結論

撒砂系統作為城際動車組的制動性能的重要部件,能夠有效改善惡劣軌道環境下城際動車組車起步和制動時的粘著系數,增大輪軌間摩擦,對于城際動車組正常運營及行車安全具有重要意義。本文詳細敘述了撒砂裝置在城際動車組上的應用情況,包括撒砂系統的設備布置、撒砂系統的組成、撒砂系統的電氣控制方案等。并結合動車組運行規律和線路實際工況選取160kmh作為撒砂裝置高低速的判斷標準,以上對于撒砂裝置在城際動車組上的設計和控制說明,對于動車組實際運行過程中的安全、穩定具有重要意義。