張啟胤

(中國(guó)中車股份有限公司 北京 100089)

0 引言

CR200J型電力動(dòng)車組是中國(guó)鐵路的一款動(dòng)力集中式的電力動(dòng)車組，為復(fù)興號(hào)電力動(dòng)車組系列中最低速度等級(jí)車型，由中國(guó)國(guó)鐵集團(tuán)和中國(guó)中車牽頭組織國(guó)內(nèi)機(jī)車和客車制造企業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)，在八軸交流傳動(dòng)客運(yùn)電力機(jī)車和25T型客車基礎(chǔ)上完成自主研制工作。與既有的動(dòng)力分散動(dòng)車組相比，CR200J型電力動(dòng)車組具有造價(jià)及維護(hù)成本低、檢修間隔周期長(zhǎng)、可在既有干線鐵路運(yùn)營(yíng)、滿足夜間長(zhǎng)交路運(yùn)行等特點(diǎn)，并且大幅提高了普速線路上廣大旅客的出行乘坐舒適性。

CR200J型電力動(dòng)車組動(dòng)力車制動(dòng)系統(tǒng)主要采用CAB型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)除能夠?qū)崿F(xiàn)列車管、制動(dòng)缸制動(dòng)緩解等主要控制功能外，還具有輔助控制功能，主要包括停放控制、撒砂控制、升弓控制、空壓機(jī)啟停控制、踏面清掃控制以及防滑控制。升弓控制主要為受電弓和主斷路器提供所需壓縮空氣，從而實(shí)現(xiàn)受電弓升降與主斷路器斷合的氣路控制。升弓控制按供風(fēng)風(fēng)源分為總風(fēng)壓力供風(fēng)控制和輔助風(fēng)源供風(fēng)控制。當(dāng)動(dòng)力車正常運(yùn)用時(shí)，主壓縮機(jī)正常工作提供總風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力車升弓控制；當(dāng)動(dòng)力車庫(kù)停較長(zhǎng)時(shí)間后，總風(fēng)壓力逐漸降低，此時(shí)總風(fēng)壓力不足以達(dá)到升弓控制要求，可由輔助風(fēng)源提供升弓控制所需壓縮空氣。

1 輔助風(fēng)源氣路原理及打風(fēng)方式

1.1 輔助風(fēng)源氣路原理

輔助風(fēng)源主要由升弓模塊、輔助壓縮機(jī)組、升弓風(fēng)缸、升弓塞門、輔助壓縮機(jī)手控按鈕(以下簡(jiǎn)稱“輔壓機(jī)手控按鈕”)等組成。其中，升弓模塊主要包括壓力開關(guān)、過(guò)濾器、單向閥、壓力表、壓力測(cè)點(diǎn)、塞門等，輔助壓縮機(jī)組主要包括輔助壓縮機(jī)、干燥器、再生風(fēng)缸、安全閥和過(guò)濾器等。升弓模塊和輔助壓縮機(jī)組如圖1所示。

圖1 升弓模塊和輔助壓縮機(jī)組

當(dāng)動(dòng)車組長(zhǎng)時(shí)間庫(kù)停后，因氣路管路存在泄漏點(diǎn)，動(dòng)車組總風(fēng)下降至較低壓力，此時(shí)若進(jìn)行升弓操作，需要由輔助風(fēng)源提供升弓氣源。輔助壓縮機(jī)得電啟動(dòng)后，經(jīng)濾清器過(guò)濾后空氣被吸入輔助壓縮機(jī)，經(jīng)輔助壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入干燥器，在被充分吸濕和過(guò)濾后，變成干燥、清潔的壓縮空氣并進(jìn)入升弓模塊。經(jīng)單向閥后分為兩路，一路經(jīng)升弓風(fēng)缸塞門存入升弓風(fēng)缸，另一路經(jīng)過(guò)濾器后供給升弓閥板和主斷路器使用。輔助風(fēng)源空氣管路圖如圖2所示。

圖2 輔助風(fēng)源空氣管路圖

1.2 輔助風(fēng)源打風(fēng)方式

輔助風(fēng)源有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種打風(fēng)控制方式[1]：(1)手動(dòng)控制，當(dāng)人為閉合制動(dòng)柜上的輔壓機(jī)手控按鈕時(shí)，輔助壓縮機(jī)得電開始打風(fēng)，當(dāng)壓力達(dá)到(735±20) kPa或釋放輔壓機(jī)手控按鈕時(shí)，輔助壓縮機(jī)停止工作；(2)操縱司機(jī)臺(tái)升弓扳鍵開關(guān)置“前/后”位，當(dāng)升弓風(fēng)缸壓力低于480 kPa 時(shí)，輔助壓縮機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)并開始打風(fēng)，當(dāng)壓力達(dá)到(735±20) kPa 后輔助壓縮機(jī)自動(dòng)停止工作，此時(shí)將升弓扳鍵開關(guān)回“零”位后再扳動(dòng)升弓鍵后可升弓。

2 干燥器再生問(wèn)題描述

動(dòng)車組庫(kù)停較長(zhǎng)時(shí)間后，總風(fēng)壓力因管路漏泄緩慢降低，此時(shí)乘務(wù)員按壓輔壓機(jī)手控按鈕啟動(dòng)輔助壓縮機(jī)打風(fēng)。輔助壓縮空氣從1口進(jìn)入輔助干燥器，并經(jīng)過(guò)干燥塔進(jìn)行干燥，干燥后的壓縮空氣分為兩路，其中一路直接通過(guò)22口進(jìn)入再生風(fēng)缸；另一路經(jīng)過(guò)內(nèi)部單向閥后通過(guò)21口進(jìn)入機(jī)車升弓風(fēng)缸。

當(dāng)升弓風(fēng)缸壓力達(dá)到(735±20) kPa時(shí)，干燥器內(nèi)部風(fēng)壓控制裝置動(dòng)作，再生風(fēng)缸的壓縮空氣由干燥器22口進(jìn)入干燥器反吹干燥塔，將其表面的水汽、油污帶走并從排污閥排出，完成再生工作。同時(shí)，干燥器4口壓力下降，促使壓力開關(guān)觸點(diǎn)閉合向外發(fā)出電信號(hào)，微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)收到電信號(hào)后控制輔助壓縮機(jī)停止工作[2]。但在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，升弓壓力達(dá)到650 kPa時(shí)基本滿足升弓壓力要求，且升弓壓力上升至735 kPa的時(shí)間約為10 min，時(shí)間較長(zhǎng)，乘務(wù)員為節(jié)省升弓時(shí)間簡(jiǎn)化操作，在升弓壓力達(dá)到650 kPa時(shí)釋放輔壓機(jī)手控按鈕。

由于上述操作升弓壓力未達(dá)到735 kPa，干燥器無(wú)法進(jìn)行再生工作。在干燥器連續(xù)多次未經(jīng)再生工作后，干燥劑干燥能力大幅下降，輔助壓縮機(jī)組提供的壓縮空氣中含水量增多，導(dǎo)致升弓管路中有水，影響受電弓的正常使用。

3 改進(jìn)方案

針對(duì)干燥器多次未經(jīng)再生工作導(dǎo)致干燥能力大幅下降的問(wèn)題，現(xiàn)提供兩種解決方案：(1)改進(jìn)輔助壓縮機(jī)帶載啟動(dòng)邏輯；(2)改進(jìn)輔助壓縮機(jī)組再生控制。

3.1 方案一：改進(jìn)輔助壓縮機(jī)帶載啟動(dòng)邏輯

改進(jìn)前，當(dāng)升弓壓力大于650 kPa時(shí)，扳動(dòng)升弓扳鍵開關(guān)，輔助壓縮機(jī)不會(huì)打風(fēng)；改進(jìn)后，當(dāng)升弓壓力達(dá)到650 kPa后扳動(dòng)升弓扳鍵開關(guān)，此時(shí)輔助壓縮機(jī)得電繼續(xù)打風(fēng)，當(dāng)升弓壓力上升至735 kPa時(shí)干燥器進(jìn)行再生工作，且壓力開關(guān)觸點(diǎn)閉合向外發(fā)出電信號(hào)控制輔助壓縮機(jī)失電停止打風(fēng)，在升弓壓力再次降低至480 kPa前，扳動(dòng)升弓扳鍵開關(guān)不會(huì)控制輔助壓縮機(jī)投入工作。

該方案需要修改動(dòng)力車升弓控制邏輯，且扳動(dòng)升弓扳鍵開關(guān)控制輔助壓縮機(jī)工作時(shí)，輔助壓縮機(jī)出口存在650 kPa壓力，輔助壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流較大，可能影響輔助壓縮機(jī)的正常使用壽命。針對(duì)已在段運(yùn)用的動(dòng)力車，該方案簡(jiǎn)單易改，且無(wú)須改動(dòng)任何硬件，具有較高的參考價(jià)值。

3.2 方案二：改進(jìn)輔助壓縮機(jī)組再生控制

改進(jìn)方案如圖3所示，在干燥器4口和21口之間增加二位二通電磁閥，輔助壓縮機(jī)與電磁閥同時(shí)得電同時(shí)失電。當(dāng)輔助壓縮機(jī)得電啟動(dòng)時(shí)，電磁閥得電，干燥器21口輸出壓力逐漸增大。(1)采用手動(dòng)控制方式：當(dāng)壓力達(dá)到(735±20) kPa或乘務(wù)員釋放輔壓機(jī)手控按鈕時(shí)，輔助壓縮機(jī)失電停止工作，電磁閥失電，干燥器21口壓縮空氣經(jīng)電磁閥進(jìn)入干燥器4口，推動(dòng)干燥器內(nèi)部活塞動(dòng)作打開排氣閥口，進(jìn)行再生工作；(2)采用自動(dòng)控制方式：當(dāng)壓力達(dá)到(735±20) kPa時(shí)，輔助壓縮機(jī)失電停止工作，電磁閥失電，干燥器再生工作過(guò)程同上。

該方案改動(dòng)較少，僅在輔助壓縮機(jī)組中增加一個(gè)二位二通電磁閥及相應(yīng)控制線路即可，無(wú)須修改動(dòng)力車升弓控制邏輯及整車線路。針對(duì)已在段運(yùn)用的動(dòng)力車，該方案需對(duì)輔助風(fēng)源進(jìn)行整改，由于干燥器周圍空間緊湊，整改較為困難，新造動(dòng)力車可采用該方案。

圖3 改進(jìn)后輔助壓縮機(jī)組原理圖

4 結(jié)束語(yǔ)

上文對(duì)CR200J型電力動(dòng)車組動(dòng)力車輔助風(fēng)源組成、空氣管路及輔助壓縮機(jī)打風(fēng)控制方式進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，針對(duì)實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中輔助壓縮機(jī)輸出壓力未達(dá)到(735±20) kPa時(shí),干燥器無(wú)法進(jìn)行再生工作提出了兩個(gè)改進(jìn)方案，并從理論分析方案可行性及適用條件，可避免在干燥器連續(xù)多次未經(jīng)再生工作后干燥劑干燥能力大幅下降的問(wèn)題。鑒于在段運(yùn)用動(dòng)力車采用方案二整改相對(duì)困難，經(jīng)與主機(jī)企業(yè)溝通采用方案一進(jìn)行整改，即改進(jìn)輔助壓縮機(jī)帶載啟動(dòng)邏輯，后續(xù)將繼續(xù)跟蹤整改進(jìn)展及整改效果，確保CR200J型電力動(dòng)車組正常運(yùn)用。