HXD2C型电力机车制动系统培训教材.doc

1210600296A0

中国北车集团大同电力机车有限责任公司
CNR DATONG ELECTRIC LOCOMOTIVE CO.LTD

技 术 文 件
Technical Document

代号
Symbol number
代码
Code

名称
Name

HXD2C型电力机车制动系统培训教材

1210600296A0

更 改 记 录

版 本
日 期
编 制
审 核
更 改 说 明
A
2011.05.06
王海平
王树海
第一版

拟制
Compiled by

11-05-11
质保
Quality Control

审核
Checked by

11-05-11

标准化
Standardization

11-05-12
主任设计
Design director

工艺
Process

批准
Approved by

11-05-12
主管
Director

11-0512

版本
Revision
A
11-05-12

目 次
第三章 制动系统培训教材 3
第一节 概述 4
第二节 风源系统 4
2.1螺杆式空气压缩机组 4
2.2 空气干燥器 5
2.3总风缸 6
第三节 制动机主要部件 7
3.1制动控制器 7
3.2 司机制动阀 8
3.3 作用阀模块 8
3.4 制动控制单元 9
3.5 隔离模块 9
3.6 流量计 10
3.7 分配阀组成 10
3.8 电子分配阀（EPM） 10
3.9紧急阀 11
3.10转向架中继阀 11
第四节 制动系统综合作用 11
4.1 概述 11
4.2 自动制动 11
4.3 直接制动 11
4.4 停放制动 11
4.5 平均管控制 11
4.6 无火回送 12
4.7 故障处理 12
第五节 控制系统管路 13
第六节 辅助系统管路 13
第七节 制动系统故障诊断及处理 14

第三章 制动系统培训教材
第一节 概述
HXD2C型机车制动系统是在SAB WABCO微机控制电空制动机基础上为满足中国铁路要求开发出来的，是在HXD2B机车制动机上进行改进,是符合UIC标准的新一代机车制动系统。该系统在正常工况时，通过微机控制列车管和机车制动缸压力实现列车的制动控制，在出现严重故障时，将机车制动系统转换到备用制动进行列车制动控制。系统按其功能分为风源系统、控制系统管路、辅助系统管路、制动机系统。
为方便安装与维修，制动机采用阀类与电器部件集中安装的方式，主要部件集中在制动柜上，如图3.1

图3.1 制动柜
第二节 风源系统
每台机车风源系统主要由2台螺杆式空气压缩机组和2台空气干燥器和总风缸等设备构成，总风缸采用并联方式组合。
2.1螺杆式空气压缩机组
螺杆式空气压缩机组的作用是为制动系统、列车用风设备提供压缩空气，安装在主风源柜上，由机车TCMS控制、三相交流380V 50Hz的电机驱动、电源箱供电。压缩机组外形如图3.2所示。

1空气滤清器 2冷却器 3进气阀 4加油口盖 5安全阀 6压力维持阀 7 油细分离器
8油气筒 9放油阀 10温控阀 11油过滤器 12蜗壳 13中托架 14电磁阀 15 过滤器 16减振器 17电控箱 18底架 19电动机
图3.2 压缩机组外形图
主要技术参数如表3.1。
表3.1 主要技术参数
压缩方式
连续，单级
额定排气压力
900kPa
冷却方式
风冷
润滑油量
6.5L
旋转方向
从电动机轴伸出端看为逆时针
额定转速
2955r/min
电动机功率
22kW
公称容积流量
Q=2.4m3/min
重量
约470kg（包括电动机、底座及润滑油）
允许工作循环（ED=t1/t×100%）(t1—每循环中的工作时间t—每循环的全部时间)
EDmax=100%
EDmin =30%
环境温度上限
70℃
环境温度下限
-40℃
空气压缩机停机温度
油气筒内温度t=120℃±5℃
耗油量
排气含油量小于5ppm（相当于6mg/m3）
噪声
≤86dB（A）

2.2 空气干燥器
空气干燥器连接在压缩机冷却器的出口，油/水分离器的后面。HXD2C型机车干燥器由干燥塔和控制阀组成，阀是用来控制通过干燥塔的空气流量。通过打开、关闭阀，干燥塔能够吸收或生成干燥的空气。空气干燥器的主要技术参数表3.2所示，外形结构如图3.3所示。
表3.2空气干燥器主要技术参数
型号
CDR
出口露点
进气温度40℃以下
最高工作压力
10巴
最低工作压力
4巴
最高进气温度
50℃
最低进气温度
1℃
生成
通过压力变化吸收（PSA）
控制
控制设备24VDC
控制器
电子
介质
干燥剂：氧化铝等级2.5-5
材料
铝挤压成形，耐阻力，涂耐腐蚀剂，面漆是环氧干燥剂涂层，耐磨损。
结构
CDR413 13V包括铝挤压成形，高强度螺栓，在上下收集器之间设置填满干燥剂的干燥塔。

图3.3空气干燥器
2.3总风缸
总风缸安装在车体内部，总风缸设计为直径800mm的800L风缸和直径1000mm的800L风缸，两总风缸采用并联方式连接。
第三节 制动机主要部件
制动机主要包括制动控制器、司机制动阀、作用阀模块、BCU（制动控制单元）、隔离模块、流量计、分配阀组成、电子分配阀（EPM）、转向架中继阀等部件。
3.1制动控制器
在正常的操纵模式下由自动制动控制器的电气部件来控制Eurotrol。制动控制器的外形如图3.4所示。

图3.4制动控制器
制动控制器有两个操作手柄，分别为自动制动控制器（大闸）和直接制动控制器（小闸）：
自动制动控制器（大闸）有下列位置：
• 运转位
• 初制动位
• 最大制动位
• 抑制位
• 重联位
• 紧急位
直接制动控制器（小闸）有下列位置：
• 运转位
• 最大制动位
• 单缓位
3.2 司机制动阀
司机制动阀从BCU（制动控制单元）接收输入信号，然后调整BP（列车管）压力信号，进而控制机车的缓解及制动。其主要包括减压阀、缓解阀、中立阀、中继阀、压力传感器、快速缓解阀等部件。司机制动阀Eurotrol外形如图3.5所示。

图3.5 Eurotrol
工作原理为通过缓解电磁阀VE(DG)和制动电磁阀VE(SG)控制先导压力RE，进而控制中继阀Q(P)CG的开闭而达到对列车管压力的控制，通过列车管压力的变化，最终发出对机车实行制动和缓解的操作指令。其气动原理如图3.6所示。

图3.6 Eurotrol-气动原理图
3.3 作用阀模块
作用阀模块由一个安全装置先导控制的电磁阀VE-URG1、BCU控制的VE-URG2、一个紧急压力开关MA-URG1、一个中继阀Q(ECH)URG和一个塞门RB(IS)Q(ECH)URG组成，用于紧急制动时快速排出BP 压缩空气。RB(IS)Q(ECH)URG 塞门在故障情况下将模块隔离。作用阀模块的原理如图3.7所示。

图3.7 作用阀模块原理图
3.4 制动控制单元
BCU（制动控制单元）对司机制动阀进行控制。BCU（制动控制单元通过MVB 总线连接到列车计算机，通过CAN总线连接到各EPM模块。
根据自动制动控制器的制动指令，BCU 计算先导室压力 RE，然后通过控制阀闭环控制得到需求的先导压力RE。
3.5 隔离模块
该模块由一个(VE(IS)RM)电磁阀和一个(VV(IS)RM)气动阀组成，用于将Eurotrol 和列车管隔离开。
微动开关把气动阀的状态发送给BCU，当司机制动阀(Eurotrol)隔离，司机控制台上的指示灯亮。Z(IS)RM 开关使VE(IS)RM 阀得失电进行控制。隔离模块原理如图3.8所示。

图3.8 隔离模块原理图
3.6 流量计
司机制动阀前有一个流量计，用于测量总风管的空气流量，该流量值由BCU 读取。流量计由止回阀I-DB 和传感器CA(PRN)DEB 组成。
3.7 分配阀组成
每台机车使用一套分配阀，该分配阀符合UIC 标准的自动空气制动装置要求，并且必须对副风缸和停放制动气路里的空气进行分配。
分配阀组成包括以下部件：
• SW4 分配阀；
•辅助风缸及隔离设备；
• 分配阀一次缓解模块；
3.8 电子分配阀（EPM）
EPM设计用于将从BCU接收的数字压力值转换为相应的气动压力。作为机车的电子分配阀，EPM由BCU控制。其外形如图3.9所示：

图3.9：电子分配阀（EPM）
EPM包括三个模块：即备用制动EPM，直接制动EPM，转向架制动EPM
3.9紧急阀
当制动管路压力降超过80 kPa/s时，紧急阀动作加速列车管的排风。该阀是以压差而产生动作并随之带动电联锁，是外部因素而引起列车管紧急排风后的刺激诱发，紧急阀的作用是在紧急制动时加快列车管的排风，提高紧急制动灵敏度和紧急制动波速，同时接通列车分离保护电路，使列车紧急制动的作用更可靠。
3.10转向架中继阀
该模块主要为两台转向架的制动装置供风。转向架中继阀直接接收来自分配阀的控制压力，也接收来自直接制动装置的压力。
第四节 制动系统综合作用
4.1 概述
制动系统综合作用大致可分为自动制动、直接制动、停放制动、无火回送等。
4.2 自动制动
自动制动控制器的电气部分通过BCU生成控制Eurotrol所必需的信号。BCU从控制器硬件（常用制动器的编码器）接收控制信号，而先导腔内的压力根据控制器档位变化。
4.3 直接制动
直接制动是一种直接向转向架制动缸供风的控制。主要用于机车单独驾驶时（如调车时）使用。
4.4 停放制动
停放制动为弹簧施加/压力释放式，由双稳态阀VE•FS控制。此阀可以由来自司机室的电气信号驱动，或者通过对阀本身的手动操作驱动。
当施加停放制动时，停放制动气缸内的压力为0 kPa。不能同时施加停放制动和常用制动：如果停放制动气缸内的压力为0 kPa，而常用制动被施加，则停放制动气缸将通过双止回阀被充注至与常用制动相同的压力，与停放部分相关的制动力由此被减小，以避免损坏制动气缸的卡钳。
每一转向架的停放制动回路由压力开关MA-FS1/2进行检查。
从机车外面可通过停放制动指示器查看停放制动器状况。
如果停放制动故障，可通过塞门RB（IS）FS隔离。
4.5 平均管控制
当多辆机车联挂时，将采用平均管（EQ管）来实现前导机车对后挂机车转向架中继阀的直接控制。
来自前导机车的制动请求（自动制动、直接制动和紧急制动）均通过平均管实现。
4.6 无火回送
切除驱动电源时，机车可作为单一的货车进行无火回送，回送时RB-MV 塞门必须人工关闭，且下列作用自动隔离：司机制动阀（通过排空RB-MV 阀的先导压力）、紧急排风、直接制动。
4.7 故障处理
在机车内制动系统发生严重故障时（BCU或Eurotrol问题），制动器的控制将被切换至备用制动模块。备用制动模块（EPM）可对RE先导压力进行冗余控制。
将制动系统切换至备用模式时，司机须将RB-FSE塞门转至备用档位。此塞门位于制动柜上。此时，自动制动控制器被禁用，直至司机将手柄移至SUP档位，使备用模块开始工作为止：之后司机可以将手柄移至RUN档位，制动器将被缓解。
制动系统可因两个主要原因而被切换至备用模式：Eurotrol故障或BCU停用。
如果Eurotrol发生故障而BCU仍能工作，则正常常用制动的主要功能在备用模式中仍可使用，除以下功能外：
阶段缓解模式；
GD阀管理；
BP功能给出的施加指令；
RE泄漏测试；
Eurotrol相关诊断；
中性阀VV（N）诊断；
隔离阀VV（IS）RM诊断；
阀VE•Q（P）FR诊断；

如果BCU停用，则正常常用制动的主要功能在备用模式中仍可使用，以下功能除外：
阶段缓解模式；
GD阀管理；
BP功能给出的施加指令；
LKJ系统给出的施加指令；
RE泄漏测试；
流量计信息；
Eurotrol相关诊断；
中性阀VV（N）诊断；
隔离阀VV（IS）RM诊断；
EPM相关诊断；
MP低压功能；
电子分配阀（EPM）控制；
阀VE-Q（P）FR诊断。
第五节 控制系统管路
控制系统管路是由辅助空气压缩机、辅助干燥器、辅助风缸、单向阀及其连接管路组成。控制系统管路具有下列功能：在机车升弓前，由辅助压缩机提供受电弓和主断路器所需的压缩空气；在机车放置时，利用控制风缸保存压缩空气，以备下次升弓和闭合主断路器用。
辅助空气压缩机由蓄电池供电的直流电机驱动，主要技术参数如下：
额定工作电压：DC110V；
额定功率：≤750W；
额定排气量：0.05m3/min；
额定排气压力：800kPa。
第六节 辅助系统管路
机车辅助系统管路是为改善机车运行条件和确保列车运行安全设置的。它由撒砂系统管路、轮轨润滑装置管路、风笛管路等组成。
撒砂系统管路由8个砂箱(每个端转向架前、后后端的左右侧各设一个)、8个撒砂器和控制其工作的电磁阀组成。
轮轨润滑装置管路由电磁阀及控制器等构成，这些设备装在车内；喷头和油脂罐等装在转向架上。
在机车司机室顶盖上的左右侧分别设有向前高音风笛、低音风笛及向后高音风笛，司机台上设有控制风笛工作的手动按钮、司机脚下设有控制风笛脚踏开关。
第七节 制动系统故障诊断及处理
Eurotrol 制动系统包括的部件较多，造成故障的原因分为如下三类：
类型83：在运行期间请求向驾驶员发送信息的主要故障代码（DM）,在CPU显示信息为8983。
类型84：在运行结束时请求向驾驶员发送信息（该信息在CPU 显示器上显示为8984）的次要故障代码（DC）
类型87：仅用于维护的一般故障代码（该信息在CPU 显示器上显示为8987）。
当检测到一个故障时，该故障代码保存于BCU 内部，仅在维护时进行复位。故障代码的复位删除掉内存中所有的故障列表。因此故障记录的功能必须在TCMS中实现。
当一个故障代码被检测到，BCU 继续工作。BCU 仅在故障被确认和声明后进行反应。故障代码类型83 与BCU信息有关。这些故障代码请求将系统切换到备用模式。同时，日期（由TCMS通过MVB网络发送的时钟信号）一起存储于BCU 内存中。这些故障能够通过对Eurotrol 先导室RE 完全排气引起制动。它们通过MVB 网被送到TCMS。故障代码类型84 与B_BCU 信息有关。这些故障代码不向驾驶员请求任何操作，仅请求在运行结束时进行维护方面的干预。同时间、日期（由TCMS通过MVB网络发送的时钟信号）一起存储于BCU 内存中。它们通过MVB 网被送到TCMS。故障代码类型87 同时间、日期（由TCMS通过MVB网络发送的时钟信号）一起存储于BCU 内存中。它们通过MVB 网被送到TCMS。BCU故障代码说明如表3.3所示。
表3.3 BCU故障代码说明

序号
故障描述
类型
01
BCU启动错误
83
02
CA1(PRN)CPF故障
84
03
CA2(PRN)CPF故障
84
04
CA(PRN)RE故障
84
05
CA(PRN)CG故障
84
06
CA2(PRN)CG故障
84
07
CA1(PRN)RE故障
84
08
控制列车管的压力传感器故障
83
09
CA1(PRN)EQ故障
87
10
CA2(PRN)EQ故障
87
11
CA1(PRN)CF1故障
87
12
CA1(PRN)CF2故障
87
13
CA1(PRN)FD故障
84
14
CA(PRN)DEB故障
87
15
VE1(DG)阀短路故障
84
16

VE1(DG)阀开路故障
84
17
VE2(DG)阀短路故障
84
18
VE2(DG)阀开路故障
84
19
VE(SEC)阀短路故障
83
20
VE(SEC)阀开路故障
83
21
VE(SG)阀短路故障
84
22
VE(SG)阀开路故障
84
23
制动阀VE(SEC)+VE(SG)故障
83
24
VE-URG1阀短路故障
84
25
VE-URG1阀开路故障
84
26
快速缓解阀VE(GD)短路
84
27
快速缓解阀VE(GD)短路
84
28
大流量缓解电磁阀VE(GD)和气动阀VV(GD)不一致（阀处于小流量缓解）
84
29
大流量缓解电磁阀VE(GD)和气动阀VV(GD)不一致（阀处于大流量缓解）
83
30
Eurotrol电源故障
83
31
缓解阀VE1(DG)+VE2(DG)故障
83
32
缓解电磁阀VE(N)开路故障
84
33
缓解电磁阀VE(N)短路故障
84
34
阀VE(N)和VV(N)不一致（非中立状态）
84
35
阀VE(N)和VV(N)不一致（中立状态）
83
36
VE(IS)RM和VV(IS)RM不一致（非隔离状态）
83
37
VE(IS)RM和VV(IS)RM不一致（隔离状态）
83
38
遮断阀VE(IS)RM开路故障
84
39
遮断阀VE(IS)RM短路故障
84
40
电磁阀VE-Q(P)FR短路故障
84
41
电磁阀VE-Q(P)FR开路故障
84
42
电磁阀VE-Q(P)FR 和SW-VE-Q(P)FR不一致（EPM没激活）
84
43
电磁阀VE-Q(P)FR 和SW-VE-Q(P)FR不一致（EPM激活）
84
44
RS 422通信故障
84
45
司机室1制动控制器故障
84
46
司机室2制动控制器故障
84
47
CAN总线故障
84
48
EPM-DISTR分配阀故障
84
49
EPM-FSE备用制动故障
84
50
EPM-FD直通制动故障
83
51
制动显示器故障（RS485）
84
52
传感器CA1(PRN)EQ+CA2(PRN)EQ故障
84
53
传感器CA1(PRN)CF1+CA2(PRN)CF1故障
84
54
紧急阀故障
83
55
MVB通信故障
84
56
RB-UM和VV(IS)RM不一致
84
57
传感器CA2(PRN)CF1 故障
87
58
传感器CA2(PRN)CF1 故障
87
59
传感器CA1(PRN)CF2+CA2(PRN)CF2故障
84
61
VE-URG2短路故障
84
62
VE-URG2开路故障
84
63
VE(DG)EQ短路故障
84
64
VE(DG)EQ开路故障
84
65
VE-Q(P)FR1短路故障
84
66
VE-Q(P)FR1开路故障
84

16 - 16