孙 彬 吕 枭 任向杰 葛汝博 王令军

(中车青岛四方车辆研究所有限公司 山东 青岛 266031)

HXD2型机车是由中车大同电力机车有限公司设计制造的货运大功率交流传动电力机车，其制动系统绝大部分采用法国法维莱公司生产的Eurotrol型制动系统，少量装用国产的JZ-8型机车制动控制系统。

JZ-8型机车制动控制系统是中车青岛四方车辆研究所有限公司为打破国外公司的机车制动系统技术垄断，自2011年立项研发的新型微机控制机车制动系统，目前已通过了中国铁路总公司组织的方案评审及试用评审，并在HXD2型、HXD3C型机车上小批量运用[1]。

1 JZ-8型制动控制系统组成及介绍

JZ-8型制动控制系统主要由制动控制器、指令转换器、制动显示屏和制动控制柜组成，可与Eurotrol型制动系统实现系统级与部件级互换。

1.1 制动控制器与指令转换器

制动控制器具有2个操作手柄，自动制动手柄和单独制动手柄。2个手柄在操作时具有明显的位置感，均以远离司机(推)的方向移动作为增加制动作用，以靠近司机(拉)的方向移动作为减小制动(缓解)作用。自动制动手柄级位分为运转位、初制位、制动区、全制位、抑制位、重联位、紧急位，单独制动手柄级位分为全制动位、制动区、运转位和侧压缓解位。

制动控制器是制动系统的主要操作部件，主要功能是：当乘务员操纵自动制动手柄和单独制动手柄时，制动控制器会发送电信号指令到指令转换器，指令转换器将电信号转换为CAN网络信号发送给制动控制单元，为制动控制柜提供自动制动和单独制动等指令，信号传输更为稳定、可靠。

JZ-8型与Eurotrol型制动系统的制动控制器在安装接口、操作级位及各个级位的作用方面基本保持一致，乘务员无须进行过多培训即可正常使用。

1.2 制动显示屏

制动显示屏的主要功能：实时显示制动控制系统的状态信息；以风表和数值的形式显示总风压力、列车管压力、均衡风缸压力和制动缸压力；以流量计的形式动态显示列车管的充风流量；显示制动机操作的提示信息和故障信息；提供机车号、时间日期、软件版本号的显示及设置功能；提供单机自检、事件记录和传感器校准等诊断功能。JZ-8型与Eurotrol型制动系统的制动显示屏(见图1)在安装接口、主要显示界面和操作方式上基本保持一致，方便乘务员进行操作。

图1 制动显示屏

1.3 制动控制柜

制动控制柜的功能是执行制动控制器、显示屏或机车其他相关系统的指令，输出制动控制系统各压力。制动控制柜主要包括7个固定模块(制动控制单元BCU、列车管控制模块、分配阀模块、单独制动模块、转向架中继阀模块、气源处理模块、制动缸监控与隔离模块)和1个选配模块(停放控制模块)如图2所示。

1—柜体；2—配电箱；3—分配阀模块；4—列车管控制模块；5—气源处理模块；6—停放控制模块；7—转向架与单独制动模块；8—转向架中继阀模块；9—监控隔离模块；10—制动控制单元BCU。图2 制动控制柜

(1)BCU作为制动控制系统的核心控制装置，通过获得司机制动控制器的命令计算均衡风缸的控制目标值，采集来自制动机上各压力传感器的压力信号，对均衡风缸进行闭环控制，通过控制均衡风缸的压力实现对列车管压力的控制，最终实现列车的制动和缓解。此外BCU还控制机车转向架制动及切换，根据列车管的压力,通过电子分配阀来控制机车制动缸的制动和缓解。直通制动控制器的电气部分向BCU输出需要的控制信号，BCU接收到直通制动控制器的编码器控制信号后，根据相应的直通制动控制器手柄位置变化调整直通制动均衡风缸压力。BCU具有总线通信、故障诊断及记录、功能自检、数据转储等功能。

(2)列车管控制模块主要功能有：①通过电空模块产生期望的均衡风缸压力，再通过中继阀放大流量，从而完成列车的制动、保压和缓解；②监测列车管的充风流量；③在紧急制动时实现列车管的快速排风；④重联模式下，遮断中继阀的输出。

(3)分配阀模块主要功能有：①电子分配阀响应列车管压力输出机车制动缸与平均管的预控压力；②机械分配阀作为电子分配阀的备用，在电子分配阀出现故障时，响应列车管压力输出机车制动缸与平均管的预控压力；③具有无火回送功能，在无火回送时，打开无火塞门，实现列车管对总风缸的充风，此时无火机车制动缸的压力由机械分配阀控制。

(4)单独制动模块主要功能有：①根据单独制动阀的位置通过控制单独制动模块，实现机车的单独制动；②单独制动阀通过控制单独缓解电磁阀，实现机车的单独缓解；③通过操作重联塞门，实现机车的本务、重联操作模式；④输出本务机车平均管的压力输出。

(5)转向架中继阀模块主要功能有：①实现机车的动力制动与空气制动的联锁；②输出制动缸的压力。

(6)气源处理模块主要功能为过滤、隔离通向制动柜内的总风。

(7)制动缸监控隔离模块主要功能为：①操作隔离塞门可以隔离、排空制动缸的压力；②监测制动缸压力。

(8)停放控制模块主要功能有：①接收停放制动施加与缓解指令，实现停放缸的制动与缓解；②取制动缸与停放缸压力的较大值，防止二者制动力叠加；③监控制动缸的压力，并隔离停放制动。

2 工作原理

2.1 自动制动原理

BCU根据自动制动手柄指令信号，闭环控制均衡风缸的压力，经中继阀流量放大后实现对列车管的压力控制。对机车制动与缓解，电子分配阀或机械分配阀(备用)根据列车管压力相应地输出制动缸压力，一路通向本务机车转向架中继阀；另一路经平均管中继阀、平均管通向重联机车转向架中继阀，从而使本务机车与重联机车制动缸的压力始终保持一致。对车辆机械分配阀，根据列车管压力输出期望的制动缸压力，流程图如图3所示。

图3 自动制动原理流程图

2.2 单独制动原理

制动控制单元根据单独制动手柄指令信号，闭环控制单独制动电空模块得到期望的预控压力，一路通向单独制动中继阀，经流量放大后输出至制动缸；另一路经平均管中继阀、平均管通向重联机车转向架中继阀，从而使本务机车与重联机车的制动缸压力始终保持一致，流程图如图4所示。

图4 单独制动原理流程图

3 结语

HXD2型交流传动货运电力机车装用JZ-8型制动控制系统采用微机控制技术，实现了列车自动制动与机车单独制动、空气制动与动力制动的联锁、断钩保护、列车充风流量检测、无动力回送、制动重联等功能。

根据该制动控制系统在呼和浩特铁路局、西安铁路局近1年的运用，表明其已经具备了与Eurotrol型制动系统系统级互换的能力，对于打破国外制动系统在我国大功率机车领域的垄断及对目前国内机车制动市场的良性发展具有积极的意义。

[1] 蔡永辉，王前进，郭小华，等. JZ-8型机车制动系统适应性调整及应急故障分析[J].轨道交通装备与技术，2015(6)：31-33.□