本文作者：赵洪涛宋宗莹作者单位：中国神华能源股份有限公司

机车空气制动机特点

1均衡风缸压力须微机闭环高精度控制

采用了机车无线遥控操纵系统的组合列车空气制动，仍然是司机通过调节列车管压力的变化来控制整列车制动缸压力的大小。列车管压力是均衡风缸压力通过中继阀产生压力不变、流量放大的结果。如何精确控制主、从控机车均衡风缸的压力精度尤为重要。国内机车制动机无论DK-1型机车制动机还是JZ-7型机车制动机，在均衡风缸的控制上均采用开环控制，无法实现均衡风缸精确控制。如果采用开环控制均衡风缸压力，即没有将均衡风缸反馈压力信号作为控制信号，是无法实现组合列车对制动的要求的。自动制动控制器根据控制原理分为时间闸和位置闸，在开环控制均衡风缸的模式下，由于没有反馈信号对比，位置闸将不能使用。使用时间闸时，开环控制模式下，制动手柄在制动位/缓解位停留的时间，与均衡风缸的减压量/增压量也没有形成对应关系。因为均衡风缸的减压量/增压量实际上是通过排气电磁阀/充气电磁阀的缩堵排气/充气，在一定的时间△t内，由于主、从控机车缩堵的大小不一，将会造成均衡风缸减压量/增压量△P也不一样。那么在机车无线遥控操纵系统的组合列车上，主控机车发送△t信号是不能保证主、从控机车均衡风缸减压量/增压量的一致，从而造成列车管压力前后不一致，引起非正常的列车冲动。再者，开环控制均衡风缸的模式下，列车管的定压（即均衡风缸完全缓解时的压力）依赖于均衡风缸充风气路上的调压阀整定值，由于主、从控机车上无法保证2个调压阀整定值无误差，也会造成前后部车辆列车管压力不一致，引起非常制动或缓解，造成列车安全威胁。如果采用闭环控制均衡风缸压力，即将均衡风缸反馈压力信号作为控制信号，可实现组合列车对制动的要求。闭环模式下，自动制动控制器无论采取时间闸还是位置闸均是可行的。闭环控制均衡风缸压力中将采用2个高速响应电磁阀和高精度的传感器作为主要部件。高速电磁阀响应快，每分钟精确动作次数在千次以上，它接受来自制动控制单元BCU发出的PWM信号控制。根据内部程序控制，BCU将制动控制器传输的时间指令或位置指令准确转换为均衡风缸压力目标值，通过PWM信号控制均衡风缸上的充气高速电磁阀和排气高速电磁阀的动作，并实时通过压力传感器反馈信号，将均衡风缸压力无限接近目标值。因此在机车无线遥控操纵系统的组合列车上，主控机车发送目标值信号是能保证主、从控机车均衡风缸减压量/增压量的一致，使前后部车辆列车管压力一致。再者，闭环控制均衡风缸的模式下，列车管的定压不再依赖于均衡风缸充风气路上的调压阀整定值（此时整定值须高于定压），而由闭环控制的目标值决定，保证了主、从控机车完全缓解时列车管压力的一致。

2机车制动机须以微机控制为基础并具备网络通讯功能

国内机车制动机无论DK-1型机车制动机还是JZ-7型机车制动机，其核心为逻辑控制单元和继电器组，不具备微机控制功能和网络通讯功能，无法实现主控和从控功能以及与无线重联系统通讯功能。为适应LOCOTROL系统无线重联控制，无论主控机车还是从控机车，必须完成制动信息的传输和接送，所以机车制动机必须是以微机控制为基础并具备网络通讯功能的制动机。

3制动机系统的自我诊断功能

在LOCOTROL系统控制下，从控机车不需要司机，所以要求机车制动机具有自身的故障诊断技术，通过自身的故障诊断技术，同时根据与LO－COTROL系统的接口协议，LOCOTROL将根据故障的严重等级进行故障处理，并及时通知主控机车司机进行相应的操作。

4空气制动其他特点

由于我国货运车辆一般采用两压力机构的制动机，为防止自然缓解，机车制动系统应设置为列车管不补风功能。机车制动机应设置列车管充风流量检测指示器，通过它可以检查列车管是否畅通以及列车管泄漏量检测。当主、从控机车间的无线通讯中断时，可以作为制动指令判断的另一重要通道。

大秦线2万t重载列车试验概况

大秦铁路是中国北方煤炭外运的主要通道，主要担负晋北、陕西、蒙西煤炭的外运任务。大秦线全长653km，设车站32个，其中湖东为编组站，茶坞为区段站、柳村南为港前站。大秦线为I级双线电气化铁路，向世界大多数重载线路一样，重载方向为连续下坡，限制坡度上行（重车方向）4‰，下行12‰；最小曲线半径800m，困难地段400m。长大货运列车纵向动力学性能问题是开行2万t列车的关键技术，内容包括牵引动力配置、列车制动系统性能、机车车辆钩缓系统性能及列车同步操作等，研究的重点应是采取措施减少列车纵向冲动。大秦铁路从2004—2006年进行了多次组合列车重载试验，对不同位置多台机车的牵引、制动参数、断面车辆制动以及动力学参数等近百个参数进行了测试。试验项目主要有列车静置制动试验和列车运行试验。列车静置试验主要包括常用制动试验、压力保持试验、紧急制动试验、阶段制动试验、循环制动试验和通讯信号丢失制动性能试验等。列车运行试验主要包括起动牵引、上坡道起动和加速、下坡道调速试验、长大下坡道制动缓解再制动试验以及紧急制动试验等。组合编组方式主要有以下2种。（1）SS4机车+51辆C80+SS4机车+51辆C80+SS4机车+51辆C80+SS4机车+51辆C80（注：SS4机车改装CCBII制动机）。（2）SS4机车+102辆C80+SS4机车+SS4机车+102辆C80+SS4机车（注：SS4机车改装CCBII制动机）。组合列车与单编列车制动性能比较见表2。从表2可知，采用组合列车无线同步控制技术可以大大缩短超长重载列车的减压时间和再充气时间；这使得操控组合列车更加灵活，缩短了制动距离。以常用全制动进行比较，编组1或编组2形式的组合列车比单编2万t列车减压时间缩短了70%以上，比单编1万t列车减压时间缩短35%以上，再充气时间缩短40%以上。采用机车分散布置无线同步控制技术大大减少空气传递特性的制约，为超长重载列车的开行提供了条件。试验还表明：在组合列车尾部放置1台从控机车将有利于减少列车制动时的最大车钩力；组合列车中的机车分布布置越多，参与制动机车排气越多，列车制动作用越快，将大大缩短制动距离。