動力集中動車組拖車制動系統氣路分析

摘要 CR200J型動力集中動車組經歷了直車體和鼓形車體兩個階段，制動系統均采用自動式電空制動機，雙管供風形式。直車體拖車制動系統的氣路與25T型客車一致，但存在氣路設計不合理的問題，故在鼓形車體設計階段采用取消氣路控制箱、調整風缸進出口、對風缸進行分級管理等方法，對拖車制動系統的氣路進行了優化改進。文章分析了改進前后的氣路原理，結果表明，鼓形車體的氣路原理解決了原直車體供風系統中不合理的問題，更有利于實現動車組一體化操作。

關鍵詞 動力集中；動車組；制動系統

中圖分類號 U266.2；U271.91 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0008-03

0 前言

按照中國國家鐵路集團有限公司（以下簡稱國鐵集團）的要求，為滿足我國普速鐵路的運輸需求，提高既有普速鐵路運輸的服務品質，充分利用既有線的運輸資源和既有機車、客車的檢修資源，在國鐵集團和中國中車的主導下，研制了時速160 km的動力集中電動車組（以下簡稱CR200J型動車組），包括短編動車組和長編動車組兩種固定編組類型，同時具備靈活編組的能力[1-2]。

CR200J型動車組按車體斷面形式，可分為兩個技術階段：直車體階段和鼓形車體階段。直車體階段為早期的動力集中動車組，自2015年開始進行方案設計，2017年樣車下線，2019年正式上線運行，并定型為“復興號”家族中的重要一員[3]。鼓形車體階段自2019年開始進行優化設計，2020年進行樣車生產，2021年開始上線運行。

直車體階段的CR200J型動車組拖車以25T型客車為基礎進行優化設計，而鼓形車體則以直車體為基礎，進行更深入的一體化設計和優化改進[4-6]。

CR200J型動車組的拖車制動系統采用自動式電空制動系統，可適應國內既有機車操縱控制，滿足救援和回送需求[7]。該制動系統采用雙管供風形式，即制動用風與車輛其他設備用風分開供應：列車管負責制動裝置的用風供給，給副風缸、工作風缸等供風；總風管專門供給制動系統外的其他用風設備，包括空簧、塞拉門、集便器等。

1 直車體制動系統

1.1 制動系統氣路原理

直車體拖車制動系統的氣路原理與25T型客車一致，制動機采用104電空制動機或F8電空制動機，由列車管進行供風，采用104電空制動機時，需配備緩解風缸；其他用風設備通過總風管供風，并設置氣路控制箱，主要功能為可根據聯掛機車供風方式選擇單管供風或雙管供風。直車體拖車制動系統的氣路原理圖如圖1所示：

制動緩解時，列車管內壓縮空氣經組合式集塵器進入電空制動機，分別給副風缸和工作風缸充風；制動時，列車管壓力下降，制動機根據工作風缸和列車管壓力的平衡關系，控制副風缸給制動缸充風，從而施加

制動。

直車體拖車設有和25T客車功能一樣的氣路控制箱，以實現給空簧、集便器、塞拉門等用風設備的氣路轉換。氣路控制箱主要由集成閥板、球閥、止回閥、濾塵器等部件組成，其特點是將車下的各種閥類集成安裝在一個氣路主控板上。該控制箱設有總風管、制動主管、副風缸管三個進氣口和空簧、生活風缸兩個出氣口，壓力空氣從進氣口進氣，經過濾塵器、板上孔道及安裝在氣路板上的各類閥，從氣路板上的空簧、生活風缸出氣口進入空簧風缸和生活風缸，并同時進入空氣彈簧供風管和生活用風供風管，通過氣路板上截斷塞門的開關狀態，實現氣路的轉換。為防止因集便器耗風量太快造成的總風壓力迅速下降，在總風管為生活風缸供風的管路上設有2 mm的縮孔[8]。在采用雙管供風時，

需打開球閥1、球閥2，關閉球閥3、球閥4、球閥5、球閥6，此時空簧風缸和生活風缸的壓縮空氣由總風管提供；在采用單管供風時，如本車制動功能正常，則打開球閥3、球閥4，關閉球閥1、球閥2、球閥5、球閥6，此時空簧風缸和生活風缸的壓縮空氣由副風缸提供；在采用單管供風時，如本車制動被切除，則打開球閥5、球閥6，關閉球閥1、球閥2、球閥3、球閥4，此時空簧風缸和生活風缸的壓縮空氣由列車管提供[9]。為避免單管供風時，因空簧或集便器等用風設備耗風過快造成列車管壓力下降過快而意外觸發制動，在氣路控制箱相應球閥前的供風氣路上增加了縮孔。

1.2 問題分析

氣路控制箱的各閥類部件集成安裝在氣路板上，氣路板內設有盲孔和縮孔。在縮孔位置上，由于氣路通風的變化，引起壓強也隨之變化；如果總風管中含有水汽，則很容易在此處析出，水分析出后容易凝聚在盲孔和縮孔的位置。在冬季低溫的惡劣環境下，氣路控制箱的溫度遠低于冰點，當氣路控制箱長期處于低溫時，凝結的積水很可能在縮孔處凍結，容易造成無法為塞拉門、集便器和空簧等提供壓縮空氣，導致車輛限速，影響運營秩序[10]。

一般而言，風缸的主要功能是儲存壓縮空氣，同時其下部還設有排水閥門，若壓縮空氣中含有水分，則可以在其內壁上凝結，從而將收集的水排出。

由圖1可看出，直車體CR200J型動車組生活用風和空簧用風直接連接在各自風缸的進氣管路上，容易導致壓縮空氣沒有經過風缸處理便進入下游；若壓縮空氣中含有水分，而風缸無法進行有效收集，則會導致水分進入下游供風管路，容易造成設備銹蝕，影響正常使用。

2 鼓形車體制動系統

鼓形車體拖車制動系統相對直車體進行了針對性的優化改進，由于正常運行時拖車與動力車為固定編組，不與既有機車編組運行，動車組的供風制式均為雙管供風，故不存在雙改單操作，因此可取消氣路控制箱，并對供風管路進行優化。鼓形車體優化后的拖車制動系統氣路原理圖如圖2所示：

鼓形車體拖車仍采用自動式制動系統，列車管和制動機的氣路原理并沒有變化，但取消了氣路控制箱，對總風管供風氣路進行了較大優化，具體如下：

總風壓縮空氣先進入生活風缸，再進入空簧塞拉門風缸。風缸進出口獨立，能對壓縮空氣中的冷凝水起到收集作用。集便器供風采用生活風缸，空簧和塞拉門用風采用空簧塞拉門風缸。為適應單管供風機車回送救援的需要，設有副風缸向生活風缸供風的氣路，并設有雙改單塞門和單向閥，此塞門為常閉狀態，雙改單需要時再打開。雙改單塞門設置接近于車體側墻位置的管路上，無需打開裙板即可操作，相對于氣路控制箱還需要打開裙板、箱蓋，優化后的方案操作更便捷。

考慮風壓不足時，對不同用風設備造成的影響程度不同，對各風缸供風進行分級管理。生活風缸壓力不足將影響集便器的使用，但對運營秩序無影響；塞拉門壓力不足時，也將觸發車門安全環路斷開，施加懲罰制動停車，影響運營秩序；空簧壓力不足時，動車組需要限速處理，也影響運營秩序。由此可見，生活風缸無風時對動車組的影響最小，因此將生活風缸作為總風進入車輛的第一級風缸，將空簧塞拉門風缸作為第二級風缸，其壓縮空氣由生活風缸提供，確保空簧、塞拉門的用風充足。

3 結束語

CR200J型動車組拖車制動系統的氣路原理在直車體階段與25T客車一致，列車管為自動式空氣制動提供用風，而總風管為其他用風設備提供用風，設有氣路控制箱進行單管供風和雙管供風的氣路轉換。這種方式變化小，運用成熟，可以更快地滿足運營需要。

在鼓形車體階段，根據直車體動車組運營過程中出現的問題，也為更好地適應動車組運營的特點，采用一體化的設計方式，對制動系統氣路進行了優化，保留了原來列車管為制動系統供風的原理，優化了總風管供風的氣路，取消了氣路控制箱；為滿足單管供風機車回送救援的需要，在每輛車增加副風缸為生活風缸供風的通路，在采用單管供風進行回送救援時，可在每輛車操作打開雙改單截斷塞門，副風缸的壓縮空氣通過單向閥和縮孔進入總風缸。相比直車體制動系統氣路，鼓形車體的方案解決了原有供風系統中的不合理問題，更有利于實現動車組的一體化操作。

參考文獻

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[10]樊立新.CR200J型動力集中動車組氣路控制箱結冰問題分析及改進[J].鐵道車輛， 2024（1）：176-181.