毕业论文
论文题目:试分析重载列车制动中
存在的问题及解决措施学生姓名:杨作鑫
专业:铁道机车
班级:机车1106班
学号:
指导老师:杨贞
包头铁道职业技术学院
引言
随着社会的飞速发展,人们对货物的运输量日益增大。这就需要我们考虑一种能够更好满足人们需求的运输方式。而重载列车毫无疑问的解决了这个问题。它一次性可以拉万吨以上,极大地满足了我们的运输需求,提高了铁路的运输能力,加大了运输效益,降低了运营成本。现在重载列车发展更加成熟,万吨大列已经开行。
那么现在我国比较先进的制动系统就是CCBⅡ制动系统,它由一个集成计算机(HXD1C带MVB接口)M-IPM,一个电空制动单元EPCU,一个中间继电器接口单元RIM,两台液晶显示屏LCDM以及两套电子制动阀EBV。其作用原理其他国产制动机的作用原理一致都是通过均衡间接控制列车、列车控制作用、作用控制制动缸,而且其执行机构都是风。CCBⅡ制动系统的主要特点是采用模块化、电子化,利用计算机编程进行控制,EPCU的8个在线可替换模块组成控制,其中5个在线可替换模块安装了控制程序,模块与模块间、模块与M-IPM之间通过Lonworks 总线连接进行数据交换,CCBⅡ制动系统还能实现远程控制,即Locotrol控制功能。
目录
一、重载列车的介绍
1.1、重载列车的介绍 (6)
二、CCB-II空气制动系统在重载列车上的应用
2.1、CCB-II空气制动系统在重载列车上的应用 (7)
三、重载列车制动技术中存在的问题
3.1、重载列车制动技术中存在的问题 (7)
四、重载列车制动技术的改良
4.1、整列式重载列车制动问题的解决方案 (7)
4.2、单元式重载列车制动问题的解决方案 (8)
五、重载列车上CCB-Ⅱ型制动系统的工作原理
5.1、充风缓解 (8)
5.2、减压制动 (9)
5.3、紧急制动 (10)
5.4、小闸单独制动与缓解 (10)
5.5、小闸单缓(即小闸的快速缓解功能) (10)
5.6、空气互锁功能 (11)
5.7、重联运行 (11)
六、CCB-II型制动机在重载列车上的设置
6.1、在对CCB-II型制动机进行设置时必须满足的条件 (12)
6.2、CCB-II型制动机的几种设置模式 (12)
6.3、CCB-II型制动机“投入”、“切除”功能的含义 (13)
6.4、CCB-II型制动机的设置步骤 (13)
6.5、自动制动手柄(大闸)的功用 (15)
6.6、单独制动手柄(小闸) (16)
6.7、CCB-II型制动机检查程序及操纵注意事项 (17)
6.8、电空制动屏 (19)
七、重载列车的发展方向
7.1、我国重载列车的发展方向 (19)
八、结论 (21)
九、参考文献 (22)
一、重载列车介绍
1.1、重载列车的介绍
重载运输开始于 20世纪60年代开始,美、加、俄、南非、澳大利亚领先,美国运煤列车长6500m,重44000t,500车辆、6台机车;南非矿石列车,长7200m,重71600m,660车辆;俄国重载列车长6500m,重43000t,400车辆,4台机车;澳大利亚2001年6月创新的世界记录,列车长7353m,总重99734t,682车辆,8台机车;我国第一条重载铁路大秦铁路,2002年实现1亿吨年运量设计能力,2004年实现1.5亿吨年运量,2005年实现2亿吨年运量,2006年实现2.5亿吨年运量,2007年实现3亿吨年运量,3亿吨创国际年运量最高记录。
重载列车种类:单元式、整列式、合并式。
单元式重载列车是把大功率机车双机或多机与一定编成辆数的同类专用货车固定组成一个运输“单元”(unit),并以此作为运营计费的单位。单元式重载列车特点:固定机车车辆编组,固定发站和到站,固定运行线路,运送单一品种的货物列车。它在装卸站间往返循环运行,中间无改编作业。
合并式重载列车是由两列及其以上同方向运行的普通货物列车首尾相接、合并组成的列车。机车分别挂于各自的物货列车首部,由最前方货物列车的机车担任本务机车,运行至前方某一技术站或终到站后,分解为普通货物列车。
整列式重载列车是由挂于列车头部的大功率单机或双机牵引,采用普通货物列车的作业组织方法,牵引重量达到5 000 t及其以上的列车。
单元重载列车是加速货物送达和机车车辆周转的有效运输组织形式。在货源充足、品类单一、产销关系稳定的大宗散堆装货物(如煤炭、矿石、粮食等),可组织开行装卸车地之间的单元式重截列车。但是,这种重载运输方式要求装、运、卸各环节技术设备协调配套,装车采用不停车作业方法,设置装车环形线及高效率装车设备,卸车地采用不摘钩卸车作业方法,设置卸车环形线及高效率卸车设备(翻车机、车底开门车辆等)。
整列式重载列车是既有繁忙干线发展重载远输的主要形式.适量延长全线一部分既有车站到发线的有效长,采用大功率机车牵引。能大幅度地提高铁路输送能力。可在车流集中地,组织开行装卸本地之间,技术作业站之间的整列式重载列车。
二、CCB-II空气制动系统在重载列车上的应用
2.1、CCB-II空气制动系统在重载列车上的应用
和谐1型重载机车使用的CCB-II空气制动系统是一个基于网络的电空制动系统,它由4个部分组成:
1、自动制动(即非直接制动)是通过电子制动阀EBV的自动制动手柄来实施控制的。它通过控制列车管(BP)的充、排风来对实现对整个列车缓解、制动的控制。在自动制动时,机车自身也将使用电制动。
2、单独制动由司机进行操作,仅用来控制机车制动缸制动和缓解。
3、后备制动(即纯空气制动)在主制动系统失效后,通过纯空气的司机制动阀控制列车管的排风,对整列车施加制动。制动由司机制动阀在位置上的时间决定。
4、停车制动。当机车静止且在非操控状态时,停车制动可确保机车不会溜动。停车制动通过弹簧蓄能实现制动的,它通过位于每个司机室后墙上的两个按钮控制:一个用于施加停放制动,另外一个用于缓解停放制动。两个按钮都将读入控制系统,以实现在重联车或同一列车中间部位机车的停车制动的制动与缓解。当蓄电池主开关断开时,机车停车制动将自动处于制动状态。
为增加整列车的制动力,自动制动和机车电制动可以结合起来操作,实现空电混合制动。
三、重载列车制动技术中存在的问题
3.1、重载列车制动技术中存在的问题
1、长由于空气制动波速无法超过300∕s,列车制动的同步性越来越差,重载列车在常用、紧急制动时的列车纵向冲动急剧增大,将造成严重的断钩、脱轨事故。
2、重载列车在长大下坡道上、由于没有阶段缓解作用,再充气时间过长,容易造成列车失控,再充风问题将严重影响着长大重载列车在长大坡道上的运用安全。
四、重载列车制动技术的改良
4.1、整列式重载列车制动问题的解决方案
采用性能良好的空重车自动调整装置,保证空车不滑行,重车具有足够的制动力。改善局部减压性能,提高制动波速和缓解波速。研制高性能制动闸瓦,如高磨合成闸瓦。组合使用盘形制动和闸瓦制动。采用小容量的制动缸和副风缸,缩短重载列车的初充风时间。采用低气阻的新型制动管路,提高空气波速。
4.2单元式重载列车制动问题的解决方案
由于单元式重载列车采用固定编组方式,通过采用先进的由数字逻辑控制或计算机网络控制的列车电空制动系统,并同时配合机车动力制动是解决重载列车的纵向动力作用问题的有效途径,使重载列车中的所有机车、车辆同步实现制动与缓解,保证了整列车制动、缓解的一致性,缩短了列车制动距离,提高了重载列车的运输效率,保证了重载列车运行安全性。
4.3组合式重载列车制动问题的解决方案
重载列车的制动问题关键是如何使列车制动后快速再充风和使列车制动同步。而这方面,我们可以考虑研制一种新型制动系统,来实现这两大难题。
通过对机车车辆的制动实现微机控制,从而实现机车车辆的快速充风和制动的同步。具体可以通过电脑控制一些单元无线接收设备,这些小的单元无线设备再分别控制各自的具体机车(3到5台)。
当重载组合列车进行制动的时候,司机通过司控器向主控机车发出制动指令,主机车一方面采用制动控制单元对本车的容积室压力进行调解;同时也通过无线发送设备向基本小单元发送制动指令;从控机车通过无线接收设备接收到主车发出的控制指令后对各自容积室压力进行调节,主、从控机车中继阀将容积室的压力传递给列车管,各
单元机车同时进行压力同步调节,在理想的情况下,列车管的压力处处相等,达到同步制动的目的。同时为了监控各小单元的工作状态,各小单元的状态数据要通过无线传输设备发回到主控机车,由主控机车的显示控制单元将从控机车和主控机车的状态数据显示出来。这样就能实现重载列车的制动同步与快速再充风。
五、在重载列车上CCB-Ⅱ型制动系统的工作原理
5.1、充风缓解
充风缓解即是将大、小闸手柄均置运转位。分为初充风和再充风,初充风是指均衡、列车、制动缸压力均为0的初始状态充风,再充风是指减压制动后的缓解充风;初充风和再充风相比,再充风要进行作用管(16#管)压力和制动缸压力的缓解。当大、小闸手柄均置运转位时,手柄位置信号转为电信号传输到M-IPM,M-IPM通过Lonworks总线将命令传输至各模块,模块按预定的程序动作。
5.2、减压制动
减压制动是将自动制动手柄从运转位移至初制动位(最小减压位)、制动区、常用全制动位、抑制位、重联位均发生减压制动,首先是均衡减压,通过BP模块的中继阀控制列车管的减压,减压速度为常用减压速度,确保常用制动的安定性。根据自动制动手柄的位置给出减压量的电信号至M-IPM,M-IPM通过Lonworks总线传至ER模块确定减压量,通过均衡压力传感器ERT比较控制缓解电磁阀REL的得电时间来控制均衡风缸的减压量,然后控制列车管的减压量;手柄位置信
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号通过M-IPM传至16#模块控制16#的压力(作用管),16#的压力通过BCCP模块控制控制制动缸上闸,上闸比略低于1:2.5。关于常用制动
限压,JZ-7制动机设置了常用限压阀,DK-1制动机设置了208压力继
电器控制最大减压量,本制动机则通过软件控制,当制动缸压力达到
全制动减压量所规定的制动缸压力以后的减压为无效减压。抑制位就
是人机对话的意思,即是说当由安全装置触发的惩罚制动(监控、警惕、失电、网络等)发生后需将自动制动手柄放抑制位1秒后才能缓解,也就是说司机已知道发生了惩罚制动,并对机器作了答复。重联
位均衡风缸压力减为0,列车管由于BP模块内的BPCO阀的弹簧关断,
设定值为77Kpa;制动缸压力在当列车管压力下降到140 Kpa时,16#
模块接通了紧急回路,使制动缸的压力由常用制动的压力上升为紧急
制动的压力,其管路通路见紧急制动;当常用全制动后小闸侧缓(快缓)并回运转位,此时大闸的无效减压就成了有效减压。
5.3、紧急制动
紧急制动可分为多种条件触发。其中大闸手柄EBV致紧急位、拉
紧急制动手柄(N68)、按下紧急按钮、监控紧急制动及CCU,WTB等触
发紧急均非由CCBⅡ发出紧急制动。CCBⅡ触发紧急是MVEM得电。针对
触发紧急的条件,列车管排风顺序如下:对于HXD1 C机车,由MVEM
触发后,由于PVEM使列车管压力快速下降,导致压力阀N97及NB11
动作,加速列车管排风,保证紧急制动的灵敏性。对于EBV
手柄置紧急位时先触发NBⅡ,然后是N97再触发PVEM
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对于拉车长阀N68,则先触发N97,其次是NBⅡ,再触发PVEM 对于安全装置(CCU、MVB、WTB、监控等)则先触发S10.36排出紧急
管(21#)压力以触发PVEM,其次是N97和NBⅡ加速列车管排风
5.4、小闸单独制动与缓解
小闸单独制动和缓解时不控制均衡风缸压力也就不会控制控制列
车管压力,M―IPM根据小闸手柄位置产生相应的电压信号,通过
lonworks总线传递给16# 模块和20# 模块。
5.5、小闸单缓(即小闸的快速缓解功能)
小闸快速缓解分为常用全制动后快缓和紧急制动后快缓。
(1)当大闸进行常用全制动后,将小闸至全制动位,由于大闸全制动
压力为350±10大于小闸全制动压力(300±10KPa),故制动缸压力仍
保持大闸全制动压力。此时将小闸侧压快缓,可以缓解大闸常用全制
动的压力,制动缸压力不大于321KPa ,一般在310—320 KPa间,将
小闸回运转位,制动缸压力缓解到0。这是由于该制动机继承了Wabco
制动机的特点—大小闸综合作用,制动缸增加1.04的压力。
(2)当大闸紧急制动后,小闸侧压快缓,制动缸压力缓解根据小闸位
置而确定。当小闸在运转位侧缓,制动缸压力可缓解到0 KPa ,松开
小闸侧缓,制动缸压力又会上升至紧急制动压力。这是因为16# 模块
内紧急限压回路中紧急制动阀PVE同时受BP和13# 管压力控制,当紧
急位时BP压力为0,侧缓13# 管建立压力,PVE断开,16# 管压力通
过BO及DBTV排大气,制动缸缓解。一旦松开小闸侧缓手柄,此时BP
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为0,13# 管也排气压力降为0。PVE接通紧急限压回路,总风通过ELV、C1 和PVE向16# 管充风(470—480KPa),制动缸压力上升至紧急制动压力。
5.6、空气互锁功能
BC模块中在控制BCCP和16# (作用管)管回路中设置了DBI1电磁阀,当电制动时,DBI1得电,如果此时大闸减压制动,BP减压,但16# 管压力通过DBI排大气,故制动缸不上闸,但机车小闸产生的20# 压力可使机车制动缸上闸。
5.7、重联运行
CCBⅡ制动系统可与其他多种制动机重联运行,当CCBⅡ制动机当本务机车时与非重联牵引一致,因此,本文只讨论作为重联补机的情况,且不进行电气重联。CCBⅡ与CCBⅡ重联:本务机车设置为“本机”位,重联机车设置为“补机”位,连接列车管、总风管、平均管,此时重联机车的制动和缓解受本务机车控制,重联机车大小闸均不能操作,但“紧急位”例外。
六、CCB-II型制动机在重载列车上的设置
CCB-II型制动机是一个气动和网络分布结合的电子技术的产品,具有较强的可靠性和故障诊断能力。在重载列车上广泛的应用。
6.1、重载列车在对CCB-II型制动机进行设置时必须满足的条件
1、机车必须在停车、制动状态下设置。
2、制动缸压力必须保持至少在280kPa以上。
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3、如果空气制动信息框显示错误信息时,必须按信息提示执行,否则,将无法继续进行设置。
6.2、重载列车CCB-II型制动机的几种设置模式
1、“本机”模式-这种模式是操纵节机车(或主控机车操纵节)CCB-II 型制动机正常工作模式,此时自动和单独制动相互配合,控制全列车的制动、缓解,或单独控制机车制动、缓解。
2、“补机”模式-这种模式切除了本节机车的自动和单独制动控制功能(自动紧急制动除外)。本节机车制动缸的压力变化受操纵节机车的控制,与操纵节机车的制动缸压力一致。此时电子制动阀大、小闸手柄可以自由移动,除了紧急位以外,不起任何作用。此模式下,自动制动手柄(大闸)应该置于重联位置,单独制动手柄(小闸)置于运转位置。
3、“单机”模式-这种模式只投入单独制动控制模式,单独控制机车的制动和缓解,此模式下自动制动手柄(大闸)失效,不能控制列车管的充、排风,因此,机车不能牵引列车运行,只能单机运行。
6.3、重载列车CCB-II型制动机“投入”、“切除”功能的含义
1、投入——就是投入均衡风缸对列车管压力变化的控制,即均衡风缸投入工作。自动制动手柄(大闸)通过均衡风缸控制列车管压力变化,从而达到控制整个列车的制动、缓解目的。因此,也可以理解为“大闸”投入工作。
2、切除——就是切除均衡风缸对列车管压力变化的控制,即切除均衡
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风缸的作用。自动制动手柄(大闸)不能通过均衡风缸控制列车管压力变化,来控制整个列车的制动、缓解。因此,也可以理解为“大闸”被切除,失去对列车管的控制作用。
6.4、CCB-II型制动机的设置步骤
要对CCB-II型制动机进行设置,首先要给CCB-II制动系统加电,然后在司机室显示屏(LCDM)主菜单下进行设置
司机室显示屏(LCDM)主菜单
1、本机设置
(本机位设置公式为:600kpa/500kpa+操纵端+投入+不补风/补风=本机位)
⑴设置前必须将大闸置“全制位”、小闸置“全制位”,按“电空制动”键,空气制动设置分别选择“操纵端”、“投入”,按“其它”键进入空气制动设置-其他界面下,按“补风/不补风”键,选择列车管“补风或不补风”。在“本机”位时,列车管“补风”或“不补风”的选择取决于各段具体规定。可以修改均衡风缸定压的设定值。要调整均衡风缸设置压力,按“定压500/定压600”键,选择均衡风缸定压500kPa 或600kPa。每按一次“减少10kPa或增加10kPa”键,可相应降低或增加均衡风缸定压10kPa空气制动设置-确认确认新设置包含:“600kpa+操纵端+投入+不补风”四项内容后,按“确认”键(若按“取消”键,则取消本次设置),界面回到默认的空气制动设置菜单,再按“执行”键,则保存此次设置,并返回司机室显示屏(LCDM)主菜单。
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此时流量表上方出现“本机”字样,证明本机位设置成功。
2、补机设置
设置前必须将大闸置“全制位”、小闸置“全制位”,按“电空制动”,选择“非操纵端”;在确认新设置包含:“非操纵端+切除”两项内容后,按“确认”键,将回到默认的空气制动设置菜单,此时应将大闸置“联”位,小闸置“运转”位;按“执行”键,保存此次设置,并返回司机室显示屏(LCDM)主菜单。
3、单机设置
设置前必须将大闸置“全制位”、小闸置“全制位”,按“电空制动”,选择“操纵端”;择选“切除”;在确认新设置包含:“操纵端+切除”两项内容后,按“确认”键,将回到默认的空气制动设置菜单。按“执行”键,保存次此设置,并返回司机室显示屏(LCDM)主菜单;此时流量表上方出现“单机”字样,证明单机位设置成功,此时大、小闸均应置“运转位”。
4、改变设置
在空气制动设置菜单下,按任意键,就会在“当前设置”上方显示一行“新设置”,当选择了一个新的参数时,确认和取消键就会出现,选择“确认”键就会保存新的设置。空气制动设置-确认当按了“执行”键后,新设置里面的参数将作为当前设置值,系统也会采用新的设置值。
注:1.“当前设置”–是指当前已经存在的设置;
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2.“新设置”–是指新的未经确认的设置。
6.5、自动制动手柄(大闸)的功用
1、自动制动手柄(大闸)各位置作用
⑴运转位
此位置为机车正常运行所放的位置,列车管进行充风至均衡风缸定压值,此时整个列车制动处于缓解状态。
⑵初制动位
最小减压量。均衡风缸、列车管减压50kpa
⑶常用制动区
在常用制动区内,手柄所处位置,对应列车管减压量的大小。列车管减压量随着手柄在这个区域的位置而变。
⑷全制动位
此时均衡风缸、列车管达到最大减压量。
⑸抑制位
产生惩罚制动后,自动制动手柄(大闸)必须先放于此位置来复位惩罚逻辑后,再将手柄拉回到运转位,列车缓解。
⑹重联
非操纵节机车在补机位时大闸应放的位置,大闸放在此位置时均衡风缸压力会以常用速度下降到0。
⑺紧急制动
列车管压力以紧急速度排风到0。此时列车制动缸压力大于全制动压
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力。
6.6、单独制动手柄(小闸)
1、手柄位置
⑴运转—此位置为机车正常运行所放的位置,机车制动状态取决于大闸所处的位置。
⑵制动区—在运转和全制动位之间,机车单独制动,机车制动缸压力随着手柄在这个区域的位置而变。
⑶全制动—机车最大单独制动。机车制动缸完全充风到300kPa。制动缸压力应在4秒以内从0上升到280kPa。
2、机车单独缓解的控制
当自动制动手柄(大闸)与单独制动手柄(小闸)都处于制动区时,如果大闸给定的制动缸压力超过小闸给定的压力,右侧压单独制动手柄(小闸),则可将超过这部分压力缓解。而单独制动手柄给定产生压力则保持不变,释放手柄已经缓解的这部分制动缸压力不会再恢复。
6.7、CCB-II型制动机检查程序及操纵注意事项
1、接班检查程序
⑴检查确认691QA、692QA、694QA三个电源开关闭合(司机室背后I 号端子柜上方);
⑵确认X-IPM模块最上方两个绿色指示灯亮,下方指示灯均不亮;
⑶确认RDTE模块红绿指示灯交替闪烁;
⑷确认制动电源开关ABCB(693QA)闭合(电空制动屏左上侧);
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⑸确认电空制动屏上5个模块绿色指示灯亮及“无火装置”开关置“OUT”位;
⑹确认司机室显示屏(LCDM)显示正常;
注:如果空气制动信息框显示故障信息,必须将相应的故障源消除后,方能进行设置。
2、CCB-II型制动机换端时机及操作步骤
⑴换端操纵步骤
①机车必须处于制动停车状态;
②司控手柄回零,断电、降弓;
③大闸、小闸均置全制动位,确认闸缸压力达到380KPa以上;
④进行“本机位”转“补机位”设置;
⑸司机、副司机二人确认设置无误后,换端不得超过5分钟,防止溜逸;
⑥换端后,大、小闸均置全制动位,进行操纵端“本机位”设置;
⑦司机、副司机二人确认“本机位”设置无误后,升弓、合闸,动车前必须进行大、小闸制动试验。动车后,速度达到2KM/H必须试闸。
⑵CCB-II型制动机换端七严禁
①严禁在走行中进行本—补机位及其它设置。
②严禁在设置为补机位的司机室进行牵引操纵。
③严禁在制动机完成设置前升弓、合闸。
④严禁大闸、小闸未在全制动位进行制动机设置。
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⑤严禁本机位转补机位后,不立即换端导致机车漏风自然缓解。
⑥严禁换端后不进行大、小闸静态制动试验盲目动车。
⑦严禁换端中处理故障或做其他工作。
3、运行CCB-II型制动机使用注意事项
⑴始发站CCB-II型制动机设置正确后,运行中严禁随意更改设置(作业需要及处理故障除外)。
⑵走廊巡视时严禁随意扳动制动机各电源开关。
⑶随时注意显示屏提示,遇有故障时要及时按信息提示进行处理,必要时停车处理。
⑷遇无信息提示的制动机故障时,立即向信息办报告,按其指示处理。
⑸运行中产生惩罚制动必须停车,不得擅自缓解,停车后按显示屏信息提示,消除惩罚制动,再进行缓解。
⑹二位副司机发现制动机故障,要立即向一位司机报告,严禁擅自处理。
⑺遇制动机失电停车后,再次上电必须重新确认显示屏设置是否正确。
6.8、电空制动屏
电空制动屏是一个整体电空制动部件,它将电制动要求转变成空气制动压力。制动控制单元(15)安装在电空制动屏中,负责空气制动系统。为了和CCU 交换制动灵敏信号,制动控制单元与CCU 的接口设计成一个MVB 连接。
七、重载列车的发展方向
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