高速动车组制动系统技术
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高速动车组制动系统技术
摘要：当前我国轨道交通事业正处于飞速发展阶段，伴随着轨道交通技术的升级创新，高速动车组制动系统技术也实现了蓬勃的发展，并成功跻身于世界前列。想要实现高速动车的安全运行，制动环节是核心，本文将从高速动车组制动系统的发展规律出发，分析研究高速动车组制动系统技术，并对高速动车组制动系统技术发展作出展望，以期推动我国轨道交通事业发展，实现新的突破。
关键词：轨道交通 高速动车组 制动系统技术
前言
在轨道交通事业迅速发展的背景之下，轨道交通运载工具的要求日益提高，因而对制动系统技术的要求也在不断的变革提高。瓦特发明的蒸汽机是最早的制动系统，这种制动以人力为根本，而伴随着我国250公里时速以及350 公里时速的完成，微机控制制动系统魅力得以彰显，更加舒适环保、安全可靠的高速动车组制动系统技术得以应用。而未来，整个高速动车组制动系统技术必然会朝向更加精准、智能的方向迈进。
一、制动系统发展规律
高速动车制动系统由装在车身的供风系统和自动制动阀、分装的制动机和基础制动装置以及贯通全车的刹车管组成，其中的供风系统主要是压缩机、干燥器、总风管以及风缸等成分；基础制动装置则由增压汽缸以及油压盘式制动装置组成。制动力的源动力发展至今由最初的人力转变为大气压力，再到如今的压缩空气，实现了最大制动力以及制动性能的提高。
不过当前因高速动车组的速度等级不同，各种高速动车型所需要采用的制动系统技术也是有所差异和不同的，例如CRH1动车组的制动系统由电气再生制动以及传统的直通式电控制动进行复合而成，而CRH3 型动车组的制动系统以再生制动优先，采用的是电气指令微机控制的空电复合制动系统。 尽管各个动车组制动系统在结构、特点以及功能上有所差异，但其核心技术主题原理是基本相同的。当前，动车组的制度以电制动为优先，空气制动是后补力量。我国的高速动车组的制动系统已经完成了传输制动指令的电气化的转变，随着制动指令传递方式实现了电信号的升级，不但提升了速度，也提高了高速动车组的制动性能以及舒适安全性能，这也标志着列车制动信号智能化的开启。
二、高速动车制动技术
2.1制动方式
高速动车组的制动过程主要是通过制动力的干预来降低列车行驶速度，促使列车由运动状态实现静态的转变，确保平稳停车。而实际上，制动的过程就是将动能转化为其他类别能源消耗的过程。高速动车制动方式由黏着以及非黏着制动两种形式，黏着制动主要依靠的就是车轮与轨道间的摩擦力的产生，并以这种摩擦力作为制动力，而非黏着制动力主要依靠的是外阻力的作用，是一种辅助制动方式。当前高速动车制动技术中电制动系统以及空气制动系统是制动主流，一般采用的都是黏着制动力，制动的形式以复合制动存在。
2.2制动指令
高速动车组制动指令的发出，通常由两种情形决定：一是正常运行时的制动力指令发出，由司机制动控制器来操作实现，指令的发出后会经过控制系统实现传输，继而被制动控制装置实现接收，接收指令之后的制动控制单元会按照当前列车的行驶速度来进行减速速率的计算，接下来由再生制动以及空气制动共同完成减速制动；二是在行驶异常中紧急制动令的发出，这种情形之下，司机会操作紧急制动开关，由自动防护系统或者运行监控记录装置实现智能的识别，同时发出安全的制动指令。不过，制动距离是一个重要的指标，当列车时速在200公里时，动距离应该在2km之内；当列车时速达到300公里，制动距离要在3.8km之内；时速超过350公里，就要达到6.5km了，因为速度越快，惯性越大，制动距离自然也要大一些。
2.3制动系统
⑴电制动系统
电制动系统顾名思义就是将高速动车组动能实现了电力功率的转换之后被转换为热能的消耗或者反馈回到电网上的一种制动。电阻制动和再生制动是电制动系统的两种形式，其中电阻制动系统的工作原理就是通过司机房或者ATC装置来对当前的制动指令进行控制，由该装置根据当前的时速来判断，如果此时车速大于25km，这时的电枢绕器、主电阻器以及励磁绕器就会直接构成一个电阻制动的一个主回路，随着电流的流动和断路器投入，整个经过制动程序所产生的电能逐渐转化为热能而被消耗。
再生制动与电阻制动最大的不同之处就是其主回路当中并没有电阻器，所以高速动车组通过电弓直接接受电力，经过一系列牵引变流整流进行逆变，再将电力送给牵引电机，但高速动车在运行时启动再生制动，此时的牵引电机会将列车的驱动力量转换为三相交流电，随着三相交流的产生，牵引变流器又会促成三相交流电实现单相交流电的转换，随着这个单向的交流电被作为主变压器被升压并反馈给电网，列车上的动能也便实现了对电能的最大化。不过在这种工作的过程中，一旦摩擦式制动系统无法正常地工作，就会智能切换至摩擦式制动系统。
⑵空气制动系统
电制动系统和空气制动系统也是都是高速动车组制动系统当中不可取代的组成，空气制动系统当中的自动控制装置作为整个系动系统的中枢，在负责接收指令的同时担负着相应的计算以及分配任务，而风源系统是整个制动系统的原动力，基础制动装置是整个制动系统接收指令时的执行机构，主要执行力就是车轮与轨道之间的摩擦力，随着摩擦力的增加列车速度会随之降低，从而导致直流电机制动力的减少，所以整个过程如果没有空气制动系统的配合，列车难以完全停下来，安全隐患也会随之产生。
三、高速动车组制动系统技术的发展趋势
3.1非黏着制动
列车的高速行驶以及轨道的不良状态都会导致粘着系数的降低，所以整个制动系统在接收反馈信息速度上和位置的精准上会存在相应的误差。目前，我国在制动系统的应用上，往往会采用精密的防滑装置，但轻微的滑行依旧难以避免，所以这个时候黏着制动受到了一定的影响，非黏着制动则挑起了高速动车制动系统的大梁。参考航空领域的制动系统，翼板制动作为非黏着制动的一种方式，主要通过空气阻力制动实现制动过程，能够在动车组处于高速运行的状态下在产生一定的制动作用。
当前高速动车组制动系统当中主要面对的问题在于车体的减震以及降噪、轻量化设计方案的选用以及经济性能的保证。而选用翼板制动后，不仅对车体减震抗噪提出了挑战，也进一步提升了纵作用力的强度，达到了轻化设计标准，高速动车组运行状态中产生的能量也会得到有效利用。
3.2安全可靠性设计
整个高速动车组制动系统在工作的时候最关键的部分就是实现安全可靠的制动，所以在未来的发展趋势当中安全程度、安全系数依旧是发展的重点。当前很多动车组的实际时速已经超过了三百公里，所以停车制动时司机的手控制动系统操控不容忽视，但当动车出现制动异常的时候，对机械制动的依赖越发明显。
3.3自动化智能化
在未来的发展进程当中，科技的力量不容忽视，各种云计算、5G网络、AR人工智能以及大数据等技术为各个行业提供了重要的参考。整个到交通行业发展进程当中科技的力量占据着主导地位，所以在不断的改革以及创新模式之下，大功率制动盘、可靠制动系统、高性能的防滑技术成为了制动系统的发展关键和探索方向，而随着微机控制应用，高速动车组制动系统技术也必然会朝向高度自动化以及高度智能化的方向发展。
综述
高速动车成为了人们出行的首选，我国高速动车发展名列世界前茅制。动系统技术作为高速动车的关键技术为列车减速和停靠提供了源动力，相信在未来，我国的高速动车在科技的引领下，会实现安全性能优化、降低制动区间、提高运行速度、控制成本投入、确保乘客安全舒适、实现绿色环保等综合提升。
参考文献
[1]李健.浅析CRH3型和谐号动车组空气制动及供风系统检修技术[J].科技创新与应用,2015(27):9-10.
[2]王洁先.高速动车组制动系统技术[J].科教导刊(上旬刊),2014(13):195-196.
