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本文作者：趙洪濤宋宗瑩作者單位：中國神華能源股份有限公司

機車空氣制動機特點

1均衡風缸壓力須微機閉環(huán)高精度控制

采用了機車無線遙控操縱系統(tǒng)的組合列車空氣制動，仍然是司機通過調(diào)節(jié)列車管壓力的變化來控制整列車制動缸壓力的大小。列車管壓力是均衡風缸壓力通過中繼閥產(chǎn)生壓力不變、流量放大的結(jié)果。如何精確控制主、從控機車均衡風缸的壓力精度尤為重要。國內(nèi)機車制動機無論DK-1型機車制動機還是JZ-7型機車制動機，在均衡風缸的控制上均采用開環(huán)控制，無法實現(xiàn)均衡風缸精確控制。如果采用開環(huán)控制均衡風缸壓力，即沒有將均衡風缸反饋壓力信號作為控制信號，是無法實現(xiàn)組合列車對制動的要求的。自動制動控制器根據(jù)控制原理分為時間閘和位置閘，在開環(huán)控制均衡風缸的模式下，由于沒有反饋信號對比，位置閘將不能使用。使用時間閘時，開環(huán)控制模式下，制動手柄在制動位/緩解位停留的時間，與均衡風缸的減壓量/增壓量也沒有形成對應關(guān)系。因為均衡風缸的減壓量/增壓量實際上是通過排氣電磁閥/充氣電磁閥的縮堵排氣/充氣，在一定的時間△t內(nèi)，由于主、從控機車縮堵的大小不一，將會造成均衡風缸減壓量/增壓量△P也不一樣。那么在機車無線遙控操縱系統(tǒng)的組合列車上，主控機車發(fā)送△t信號是不能保證主、從控機車均衡風缸減壓量/增壓量的一致，從而造成列車管壓力前后不一致，引起非正常的列車沖動。再者，開環(huán)控制均衡風缸的模式下，列車管的定壓（即均衡風缸完全緩解時的壓力）依賴于均衡風缸充風氣路上的調(diào)壓閥整定值，由于主、從控機車上無法保證2個調(diào)壓閥整定值無誤差，也會造成前后部車輛列車管壓力不一致，引起非常制動或緩解，造成列車安全威脅。如果采用閉環(huán)控制均衡風缸壓力，即將均衡風缸反饋壓力信號作為控制信號，可實現(xiàn)組合列車對制動的要求。閉環(huán)模式下，自動制動控制器無論采取時間閘還是位置閘均是可行的。閉環(huán)控制均衡風缸壓力中將采用2個高速響應電磁閥和高精度的傳感器作為主要部件。高速電磁閥響應快，每分鐘精確動作次數(shù)在千次以上，它接受來自制動控制單元BCU發(fā)出的PWM信號控制。根據(jù)內(nèi)部程序控制，BCU將制動控制器傳輸?shù)臅r間指令或位置指令準確轉(zhuǎn)換為均衡風缸壓力目標值，通過PWM信號控制均衡風缸上的充氣高速電磁閥和排氣高速電磁閥的動作，并實時通過壓力傳感器反饋信號，將均衡風缸壓力無限接近目標值。因此在機車無線遙控操縱系統(tǒng)的組合列車上，主控機車發(fā)送目標值信號是能保證主、從控機車均衡風缸減壓量/增壓量的一致，使前后部車輛列車管壓力一致。再者，閉環(huán)控制均衡風缸的模式下，列車管的定壓不再依賴于均衡風缸充風氣路上的調(diào)壓閥整定值（此時整定值須高于定壓），而由閉環(huán)控制的目標值決定，保證了主、從控機車完全緩解時列車管壓力的一致。

2機車制動機須以微機控制為基礎(chǔ)并具備網(wǎng)絡(luò)通訊功能

國內(nèi)機車制動機無論DK-1型機車制動機還是JZ-7型機車制動機，其核心為邏輯控制單元和繼電器組，不具備微機控制功能和網(wǎng)絡(luò)通訊功能，無法實現(xiàn)主控和從控功能以及與無線重聯(lián)系統(tǒng)通訊功能。為適應LOCOTROL系統(tǒng)無線重聯(lián)控制，無論主控機車還是從控機車，必須完成制動信息的傳輸和接送，所以機車制動機必須是以微機控制為基礎(chǔ)并具備網(wǎng)絡(luò)通訊功能的制動機。

3制動機系統(tǒng)的自我診斷功能

在LOCOTROL系統(tǒng)控制下，從控機車不需要司機，所以要求機車制動機具有自身的故障診斷技術(shù)，通過自身的故障診斷技術(shù)，同時根據(jù)與LO－COTROL系統(tǒng)的接口協(xié)議，LOCOTROL將根據(jù)故障的嚴重等級進行故障處理，并及時通知主控機車司機進行相應的操作。

4空氣制動其他特點

由于我國貨運車輛一般采用兩壓力機構(gòu)的制動機，為防止自然緩解，機車制動系統(tǒng)應設(shè)置為列車管不補風功能。機車制動機應設(shè)置列車管充風流量檢測指示器，通過它可以檢查列車管是否暢通以及列車管泄漏量檢測。當主、從控機車間的無線通訊中斷時，可以作為制動指令判斷的另一重要通道。

大秦線2萬t重載列車試驗概況

大秦鐵路是中國北方煤炭外運的主要通道，主要擔負晉北、陜西、蒙西煤炭的外運任務(wù)。大秦線全長653km，設(shè)車站32個，其中湖東為編組站，茶塢為區(qū)段站、柳村南為港前站。大秦線為I級雙線電氣化鐵路，向世界大多數(shù)重載線路一樣，重載方向為連續(xù)下坡，限制坡度上行（重車方向）4‰，下行12‰；最小曲線半徑800m，困難地段400m。長大貨運列車縱向動力學性能問題是開行2萬t列車的關(guān)鍵技術(shù)，內(nèi)容包括牽引動力配置、列車制動系統(tǒng)性能、機車車輛鉤緩系統(tǒng)性能及列車同步操作等，研究的重點應是采取措施減少列車縱向沖動。大秦鐵路從2004—2006年進行了多次組合列車重載試驗，對不同位置多臺機車的牽引、制動參數(shù)、斷面車輛制動以及動力學參數(shù)等近百個參數(shù)進行了測試。試驗項目主要有列車靜置制動試驗和列車運行試驗。列車靜置試驗主要包括常用制動試驗、壓力保持試驗、緊急制動試驗、階段制動試驗、循環(huán)制動試驗和通訊信號丟失制動性能試驗等。列車運行試驗主要包括起動牽引、上坡道起動和加速、下坡道調(diào)速試驗、長大下坡道制動緩解再制動試驗以及緊急制動試驗等。組合編組方式主要有以下2種。（1）SS4機車+51輛C80+SS4機車+51輛C80+SS4機車+51輛C80+SS4機車+51輛C80（注：SS4機車改裝CCBII制動機）。（2）SS4機車+102輛C80+SS4機車+SS4機車+102輛C80+SS4機車（注：SS4機車改裝CCBII制動機）。組合列車與單編列車制動性能比較見表2。從表2可知，采用組合列車無線同步控制技術(shù)可以大大縮短超長重載列車的減壓時間和再充氣時間；這使得操控組合列車更加靈活，縮短了制動距離。以常用全制動進行比較，編組1或編組2形式的組合列車比單編2萬t列車減壓時間縮短了70%以上，比單編1萬t列車減壓時間縮短35%以上，再充氣時間縮短40%以上。采用機車分散布置無線同步控制技術(shù)大大減少空氣傳遞特性的制約，為超長重載列車的開行提供了條件。試驗還表明：在組合列車尾部放置1臺從控機車將有利于減少列車制動時的最大車鉤力；組合列車中的機車分布布置越多，參與制動機車排氣越多，列車制動作用越快，將大大縮短制動距離。