芮 向 辉，刘 云 峰

(1. 中国铁路上海局集团有限公司 南京车辆监造项目部，江苏 南京 211800； 2.中车南京浦镇车辆有限公司 技术中心，江苏 南京 210031)

停放制动是防止静置状态下列车发生溜逸的制动方式。目前国内客车和CR200J型电动车组通常采用蜗轮蜗杆式或伞齿丝杠式的手制动机来实施停放制动，操作麻烦，需要到每一辆车上操作手制动机，且制动力的大小因施加人不同而不同。而国外动车组通常采用弹簧储能方式的停放制动，不需要人工操作，仅由司机通过操作停放制动按钮即可实现停放制动的施加或缓解。

因此，2019年年底在对CR200J型电动车组进行改进设计时，为满足一体化的需要，在拖车和控制车上加装停放制动装置，取消原车上装有的伞齿轮手制动机，停放制动受动力车统一控制。全列每辆车均布置停放制动装置，可实现自由灵活编组及单车停放功能。停放制动能够保证拖车单车满轴重时在18‰坡道上安全停放的要求，同时考虑了制动力和停放制动力不能叠加。

本文根据停放制动功能要求以及CR200J型电动车组制动系统的特点，设计出可用于CR200J型电动车组的功能结构完善的停放制动系统。

1 停放制动功能的实现

为实现弹簧储能式停放制动的要求，拖车停放制动系统主要包括停放制动控制模块、停放制动缸、停放制动风缸、停放制动缓解拉手、停放制动管路、停放制动指示器等。另外，为保证停放制动功能，动车组需具有完整的故障导向安全设计，动车组还设有停放制动控制及监控的硬线及环路，中央控制单元CCU有停放制动监控环路的接口及软件处理逻辑，显示屏有拖车停放制动状态信息等。

1.1 气路控制方案

相比于手制动机的停放制动，采用弹簧储能式的停放制动主要增加了停放制动控制模块和停放制动缸。停放制动控制模块受司机台停放制动按钮控制，可以将停放制动风缸或制动缸中的压缩空气充到停放制动缸的停放腔室中，从而实现停放制动。

1.1.1停放制动控制模块

停放制动控制模块由气路板、供风塞门、过滤器、减压阀、缩孔、停放制动电磁阀、双向止回阀、停放隔离塞门、压力开关、测试口、压力传感器、停放制动指示器等组成，如图1所示。停放制动电磁阀采用双脉冲电磁阀，该电磁阀不但可以接收电指令进行动作，还可以通过手动操纵对车辆进行停放制动施加和缓解；双向阀有避免制动力和停放制动力的叠加功能；减压阀可以将供风压力减到600 kPa[1]。

01.供风塞门；02.过滤器；03.减压阀；04.缩孔；05.停放制动电磁阀； 06.双向止回阀；07.停放隔离塞门；08.测试口；09.压力开关； 10.压力传感器；11.停放制动指示器。

1.1.2停放制动缸

停放制动缸为复合缸体，如图2所示：右部分为制动腔室，左部分为停放制动腔室。当对停放制动腔室进行充风时，如图2(a)所示，活塞向左移动压缩停放弹簧同时带动停放制动丝杠轴左移，与制动缸制动丝杠轴分开；当对停放制动腔室进行排风时，如图2(b)所示，活塞在停放弹簧的作用下向右移动同时带动停放制动丝杠轴右移，与制动缸制动丝杠轴接触并一起向右移动。

1.1.3气路控制原理

CR200J型电动车组拖车的停放制动采用被动式制动方式，即当给停放制动缸充风时，拖车的停放制动处于缓解状态；当给停放制动缸排风时，拖车的停放制动处于施加状态。停放制动系统有两路风源能将压缩空气充入停放制动风缸中，其中一路为总风管，另一路为副风缸。停放制动工作原理如图3所示。停放制动缓解时，停放制动控制模块中的缓解电磁阀得电，停放制动风缸中的空气经停放制动控制模块的缓解电磁阀、双向阀进入停放制动缸的停放腔室将停放弹簧压回，停放制动缸的杠杆动作，闸片离开制动盘，拖车缓解。

图3 停放制动工作原理图

停放制动施加时，停放制动控制模块中的施加电磁阀得电，停放制动缸中的空气经停放制动控制模块的双向阀、施加电磁阀排到大气中，制动缸中的停放弹簧回压，停放制动缸的杠杆动作，闸片抱紧制动盘，拖车施加停放制动。如果此后施加常用制动空气制动机动作，副风缸中的空气经空气制动机进入停放制动缸的制动腔室，同时会有一部分空气经停放制动控制模块的双向阀进入停放制动缸的停放制动腔室由停放弹簧压回，防止总制动力叠加。

1.2 电气控制方案

司机通过操作司机台上的停放制动按钮将按钮信号通过硬线给到停放制动控制模块，从而控制停放的施加与缓解。停放制动施加后断开停放监控环路并将信号给中央控制单元，中央控制单元监测到动力车或拖车停放制动施加后动车组意外移动将触发惩罚制动。同时停放状态由行车安全监控系统监控，并通过网络反馈给头车中央控制单元，司机可通过显示屏了解施加停放制动的具体车辆；用于切除停放制动的停放隔离塞门状态也由行车安全监控系统监控，通过网络反馈给头车中央控制单元。停放制动电气控制如图4所示。

图4 停放制动电气控制示意图

司机按下停放施加按钮，按钮信号通过硬线传递给停放制动控制模块，停放制动控制模块控制停放制动缸排风使压力下降，压力下降到特定压力值时压力开关得电，使停放监控环路动作，从而驱动停放施加指示灯亮。

司机按下停放缓解按钮，按钮信号通过硬线传递到停放制动控制模块，停放制动控制模块向停放制动缸充风使压力上升，压力上升到特定压力值时压力开关失电，使停放监控环路动作，从而驱动停放施加指示灯灭。

当停放制动系统故障时，为避免影响制动系统的正常工作和对动车组运行安全带来隐患，在确认某车的停放制动功能出现故障后，应能保证此车的停放制动被可靠隔离[2]。停放制动隔离需要以下操作才能完成可靠隔离：

(1) 通过关闭停放隔离塞门，将停放制动缸压力排空，停放制动施加，此时压力开关失电，停放监控环路在断开状态；

(2) 停放隔离塞门关闭后，需手动将停放制动缸缓解；

(3) 完成手动缓解后，操作车上环路旁路开关，司机显示屏弹出提示对话框“XX车停放被隔离”，司机需在司机显示屏上手动点击确认对话框，确认单车停放制动隔离完成且停放制动隔离状态在司机显示屏显示。

2 坡道停放制动计算

为满足CR200J型电动车组拖车单车最大轴重时在18‰坡道上安全停放的要求，需对停放制动力进行计算。图5为拖车坡道停放示意图。

图5 坡道停放示意图

斜坡产生的下滑力FH计算公式为：

FH=M×g×sin(arctan(i))

(1)

式中：M——车重；

g——重力加速度；

i——坡道角度。

拖车的停放制动力FV计算公式为：

FV=F×N×μ×2R/D

(2)

式中：F——停放制动闸片压力；

N——摩擦面数量；

μ——静态摩擦因数；

R——制动盘的摩擦半径；

D——车轮直径，按照新轮计算。

停放制动力应大于车辆在坡道上的下滑力。根据式(1)和式(2)计算单车停放制动安全系数n：

n=FV/FH

(3)

停放制动系统技术参数如表1所示。计算结果显示，CR200J型电动车组拖车单车满足满轴重时在18‰坡道上安全停放的要求，安全系数为1.1，表明停放制动系统满足设计要求。

表1 停放制动系统技术参数

3 试验

停放制动系统在厂内装车完成后进行了静态动作试验，试验结果显示停放制动缸状态良好，系统能够进行制动、缓解动作。装有该停放制动系统的拖车在北京进行了坡道停放的型式试验，试验结果显示能够在18‰的坡道上安全停放，符合设计要求。

4 结束语

本文主要介绍了CR200J型电动车组停放制动系统的组成和部件原理，详细说明了气路和电气控制方案。该停放制动系统已成功在CR200J型电动车组动力集中拖车上安装，并通过了中国铁道科学研究院的型式试验。该系统减少了车辆停放受人为因素的影响，使车辆停放更安全。