動車組停放制動功能優(yōu)化設計

王業(yè)泰，王 群，鮑江寧，鹿峰凱

（1常熟理工學院 汽車工程學院，江蘇常熟 215533；2南京中車浦鎮(zhèn)海泰制動設備有限公司，南京 211800）

當動車組列車在庫內較長時間存放時，通過施加停放制動可防止其發(fā)生溜逸。目前，動車組停放制動功能的實現(xiàn)方式主要有2種：一種是通過帶彈簧儲能停放制動缸的制動夾鉗實現(xiàn)停放制動功能；另一種將“鐵鞋”放入車輪下阻止列車移動［1］。

城市軌道車輛以及CRH3、CRH5動車組均具備彈簧儲能的停放制動功能，在司機室按下停放制動按鈕后，就可以完成停放制動的施加和緩解控制。CRH2系列動車組是通過“鐵鞋”實現(xiàn)停放制動功能，當列車入庫停車后，人工在車輪下添加“鐵鞋”，該操作較為繁瑣，并存在安全隱患。

后來，CRH2及CRH6動車組根據(jù)統(tǒng)型要求增加了停放制動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了停放制動功能的自動施加和緩解，但停放制動隔離后的司機界面顯示存在進一步優(yōu)化的空間，文中將對CRH2及CRH6統(tǒng)型動車組在停放制動隔離后司機界面顯示的優(yōu)化方案進行介紹。

1 制動停放功能實現(xiàn)

CRH2及CRH6動車組增加了單獨的停放制動控制裝置來實現(xiàn)停放制動控制功能，氣路原理如圖1所示。

圖1 停放制動氣路原理

列車運行中，停放控制裝置內的電磁閥失電，總風壓力（簡稱MR）經(jīng)過濾塵器、調壓閥、電磁閥和止回閥輸出至停放制動缸，當停放制動缸壓力大于其緩解壓力時，停放制動處于緩解狀態(tài)，此時壓力開關可以檢測到停放制動壓力狀態(tài)。當施加停放制動時，電磁閥得電，供氣回路關閉，停放制動缸壓力排空，停放制動施加。停放制動電氣原理如圖2所示。

停放制動施加后，電子制動控制單元（EBCU）將壓力開關（圖1和圖2）的斷開狀態(tài)通過網(wǎng)絡單元上傳至車輛，車輛司機屏顯示“停放”施加狀態(tài)如圖3所示。

當車輛被救援回送或停放制動功能故障需進行停放制動隔離時，操作流程為：操作車上電氣柜內電觸點隔離塞門→司機屏幕彈屏→操作車下停放隔離拉繩→司機屏幕彈屏確認。

具體為：通過電觸點塞門截斷并排空停放缸內的壓力空氣（圖1和圖2），網(wǎng)絡單元采集電觸點塞門的隔離狀態(tài)進行停放制動隔離彈屏提示，司機下車進行停放隔離拉繩操作后，點擊確認司機屏的隔離彈屏提示，停放隔離操作完成，司機屏幕顯示停放制動已隔離。停放制動隔離后，壓力開關處于斷開狀態(tài)（同停放制動施加狀態(tài)），因此，司機顯示屏的制動信息界面顯示為“停放”施加狀態(tài)，如圖3所示。

圖2 停放制動電氣原理

圖3 制動信息界面（停放施加）

在完成停放制動隔離操作后，車輛停放制動力雖然已緩解，但由于壓力開關為斷開狀態(tài)，BCU上傳網(wǎng)絡單元的停放制動狀態(tài)（壓力開關狀態(tài)）與停放制動力施加時的狀態(tài)相同，司機顯示屏的制動信息界面仍顯示為“停放”施加狀態(tài)。

2 停放制動隔離優(yōu)化

考慮停放制動隔離后司機屏顯示的狀態(tài)與實際狀態(tài)不符，為避免對司機造成誤導，在保持停放制動施加和緩解氣路原理、控制邏輯及操作流程不變的基礎上，對停放制動隔離時的信息交互和司機屏狀態(tài)顯示進行優(yōu)化。

2.1 優(yōu)化方案一

操作停放制動隔離電觸點塞門后，網(wǎng)絡單元檢測電觸點塞門隔離狀態(tài)，向EBCU發(fā)送“停放制動隔離”信號，并進行“停放制動隔離信息”彈出提示和鎖屏，而后，網(wǎng)絡單元向EBCU發(fā)送“停放制動隔離需確認”信號（通信位置“1”）。

司機通知機械師進行手動拉繩緩解操作，確認被隔離車停放制動完全緩解后，點擊“停放制動隔離確認”按鈕，網(wǎng)絡單元將“停放制動隔離需確認”通信位置“0”，通過網(wǎng)絡傳輸至EBCU。

被隔離車EBCU檢測到“停放制動隔離”信號且“停放制動隔離確認”信號下降沿（“1”→“0”）后，判斷停放隔離已被確認，向網(wǎng)絡單元傳輸本車停放制動緩解狀態(tài)，司機屏顯示停放制動狀態(tài)為緩解，如圖4所示。

圖4 制動信息界面（停放緩解）

方案一通過網(wǎng)絡單元與EBCU的停放制動隔離信息交互，實現(xiàn)了停放制動隔離后司機屏制動信息界面停放狀態(tài)的正確顯示，但基于故障導向安全原則，存在以下問題：停放制動隔離后重啟EBCU，EBCU根據(jù)壓力開關狀態(tài)判斷為停放制動施加，雖然EBCU接收到了網(wǎng)絡下發(fā)的“停放制動隔離”信號，但由于未接收“停放制動隔離確認”信號下降沿，因此，EBCU會保持停放制動施加狀態(tài)，司機顯示屏的制動信息界面仍顯示為“停放”施加狀態(tài)。需重新進行隔離操作才能正確顯示狀態(tài)，對現(xiàn)車運營帶來了不便。

2.2 優(yōu)化方案二

圖1的單觸點塞門調整為雙觸點，增加EBCU采集回路，如圖5所示。

“南海核心利益說”出臺正值南海問題逐漸升溫、美國內關于介入南海問題聲勢漸趨主流以及中國對南海局勢關注日漸增強的時刻。該說所揭示的“南海對于中國的重要性”不僅讓美國學界迅速掀起防范中國南海維權的風潮，直接加速美南海政策調整；還讓中國戰(zhàn)略界意識到南海維權斗爭的復雜性和艱巨性，助推中國南海維權深入發(fā)展。“南海核心利益說”在美中戰(zhàn)略界的廣泛影響所產(chǎn)生的各種研究成果，在不同的時間階段發(fā)揮各自作用，一定程度上遲滯了中美南海博弈的步驟，從總體上限制了中美南海博弈的強度。

圖5 帶電觸點塞門調整

網(wǎng)絡單元和EBCU分別通過硬線采集帶電觸點塞門狀態(tài)，網(wǎng)絡單元采集到停放制動隔離硬線信號后用于狀態(tài)記錄和I/O點顯示。采集EBCU上傳的“停放制動施加”通信位用于停放狀態(tài)顯示，采集EBCU上傳的“停放制動隔離”通信位用于隔離狀態(tài)顯示。

在停放制動未隔離時，EBCU將“停放制動隔離”、“停放制動隔離未確認”、“停放制動隔離已確認”通信位均置“0”反饋至網(wǎng)絡單元。

當EBCU采集到停放制動隔離塞門被隔離后，將“停放制動隔離”通信位置“1”、“停放制動隔離未確認”通信位置“1”、“停放制動隔離已確認”通信位仍置“0”反饋至網(wǎng)絡單元。

網(wǎng)絡單元根據(jù)“停放制動隔離未確認”通信位為“1”，在司機屏彈出確認畫面并提示“操作停放制動手動緩解拉繩”。司機操作車下停放隔離拉繩，并對彈屏畫面點擊確認后，網(wǎng)絡單元將“停放制動隔離被確認”通信位置“1”（脈沖信號）發(fā)送給EBCU，EBCU收到“停放制動隔離被確認”脈沖信號后，判斷停放隔離已被確認，向網(wǎng)絡單元上傳本車停放制動緩解狀態(tài)，并將“停放制動隔離未確認”通信位置“0”，將“停放制動隔離已確認”通信位置“1”反饋至網(wǎng)絡單元，網(wǎng)絡單元根據(jù)“停放制動隔離已確認”通信位為“1”將彈屏信息消除。

因此，停放制動隔離后司機顯示屏的制動信息界面顯示為停放緩解狀態(tài)（見圖4）。

早期車輛停放制動隔離用的帶電觸點塞門為單觸點，將單觸點電塞門更換為雙觸點電塞門存在安裝不便等問題，故將上述方案中EBCU直接采集電觸點塞門狀態(tài)改為僅由網(wǎng)絡單元采集電觸點塞門狀態(tài)，并由網(wǎng)絡單元將電觸點塞門狀態(tài)發(fā)送給EBCU。

EBCU根據(jù)網(wǎng)絡單元發(fā)送的停放制動隔離用電觸點塞門信號將“停放制動隔離”通信位置“1”、“停放制動隔離未確認”通信位置“1”、“停放制動隔離已確認”通信位仍置“0”反饋至網(wǎng)絡單元。其他信息交互同雙觸點的電觸點塞門。

3 故障導向安全

（1）停放制動隔離后網(wǎng)絡單元重啟。

雙觸點的電觸點塞門：在停放制動隔離的電觸點塞門未復位前，由于EBCU接收的電觸點塞門狀態(tài)未發(fā)生變化，因此，EBCU保持為停放制動隔離已確認，司機屏根據(jù)EBCU已判定的“停放制動隔離已確認”顯示為停放緩解。

單觸點的電觸點塞門：網(wǎng)絡單元重啟后，會重新向EBCU下發(fā)停放制動隔離的電觸點塞門狀態(tài)，再次進行停放制動隔離的確認。

（2）停放制動隔離后EBCU重啟。

EBCU根據(jù)直接采集的電觸點塞門狀態(tài)（電觸點塞門為雙觸點）或接收網(wǎng)絡單元發(fā)送的電觸點塞門狀態(tài)（電觸點塞門為單觸點）重新進行停放制動隔離的確認。

4 結論

優(yōu)化前，網(wǎng)路單元僅根據(jù)EBCU反饋的壓力開關狀態(tài)進行停放狀態(tài)顯示，由于沒有與EBCU進行停放制動隔離操作的信息交互過程，即使進行了停放制動隔離，司機顯示屏的制動信息界面仍然顯示為“停放”施加狀態(tài)，存在司機對停放隔離狀態(tài)誤判的風險。

優(yōu)化后，在進行停放制動隔離時，網(wǎng)絡單元與EBCU進行停放制動隔離操作的信號交互，EBCU可以準確判定車輛是否進行了停放制動隔離操作和確認，并向網(wǎng)絡反映停放制動隔離的狀態(tài)，因此司機顯示屏的制動信息界面能顯示停放制動的真實狀態(tài)。

優(yōu)化后的雙觸點電觸點塞門信息交互邏輯已在復興號動車組及新造CRH6城際動車組中批量運用，優(yōu)化后的單觸點電觸點塞門信息交互邏輯在早期交付運營的CRH6城際車中進行了批量升級，目前均反映良好。