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浅析除冰制动在铁路高速动车组上的应用

姜海峰

青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司 山东青岛 266111

摘要：

在北方寒冷的冬季，在动车组运行时在制动盘和制动闸片上很有可能形成一层冰雪混合物，当动车组司机制动的时候，这层冰雪混合物的存在就会减小制动盘和制动闸片之间的接触面积和摩擦力，增加动车组的制动距离，对于载满乘客高速行驶的列车，就形成了一种潜在的事故隐患。而除冰制动的作用就是为了消除这种隐患，保障动车组的安全运行。在中国现在运行的多种车型的动车组上都有除冰制动或类似的功能。在本文中将以CRH-380D为例，分析动车组在除冰制动方面上的控制。

关键词：

动车组；除冰制动；制动盘；制动闸片；IDU（智能显示单元）；TCMS（列车控制与管理系统）

1绪论

高速铁路是现代化的标志,已成为世界铁路发展的普遍趋势，1964 年，日本建成世界上第一条高速铁路——东海道新干线，并以时速 210km/h 投入商业运营。由于修建高速铁路可以带来巨大的社会经济效益，高速铁路的辉煌业绩深受世人瞩目，法国也及时发展了独具特色的可能是目前唯一没有任何盈利色彩而享誉世界的法国产品 TGA 高速技术，并在 1981年率先建成西欧第一条高速铁路。紧接日法之后，德国、意大利、西班牙等都相继修建了高速铁路。我国的高速铁路研发及建设均起步较晚，但是我国高速铁路建设近几年的发展速度有目共睹，中国铁路经过第六次提速升级，已经进入高铁时代。从 2008 年 8月1 日我国第一条具有完全自主知识产权的高速 铁路——京津城际铁路开通运营，到之后的武广高速铁路、郑西铁路等高速铁路 的开工建设及投入运营，我国高铁建设一直得到国家大力的政策支持与资金投 入。特别是在过去两年，我国多项高铁建设项目开工并建成投产，宁波～台州～ 温州、温州～福州、福州～厦门等客运专线相继建成通车，特别是世界上里程最 长、时速 350 公里、全长 1068.6 公里的武广高速铁路开通运营，成为中国高速 铁路的又一里程碑。

随着高速铁路的速度不断提高，多种先进技术的动车组也在国内得到研发并大量下线以满足运营需求，大批新技术和新的控制理念也不断在各种高速动车组列车上得到应用，对于高速动车组的控制更加便捷，更加智能化。本文中将要对CRH-380D型动车组对于除冰制动的控制做一些分析。

2．除冰制动的概念

除冰制动是一种使制动盘和制动闸片在寒冷的冬季条件下不被冰和雪冻结的一种功能，它能在很短的时间来施加一个额定制动力作用与制动盘和制动闸片使之发热来融化附着于上面的冰或雪，从而保证制动盘和制动闸瓦之间有足够的接触面积和足够的摩擦力，进而使列车的制动距离得到了保障。

因为翻译的习惯问题，在除冰制动有些文献中翻译为防冰制动。国内生产的一些其他车型也有类似的功能，如CRH2以及380AL设有耐雪制动，在时速110KM/h以下投入使用，制动缸压力60KPa。CRH3及380BL也有类似雪天制动的模式。

3．除冰制动施加的条件

除冰制动的施加有以下必备的几个条件：

1. 对于列车速度的要求：列车速度要大于100KM/h,小于230KM/h。

2. 对于列车外部温度的要求：列车外部的平均环境温度小于5摄氏度。

3. 对于主控手柄位置要求：主控手柄在恒速位或者制动位。

4．除冰制动的施加过程

除冰制动施加的条件满足后，当司机按下IDU（智能显示单元）上的除冰制动的按钮后，此命令将会传给控制列车的CCU-O（中央计算机），列车控制计算机将会把命令传达给每个车的BCU（制动计算机），按照从主控的MC车（带司机室的动车）开始，一个车接着一个车依次施加一个15千牛的制动力，每个车实施除冰制动的时间是30秒。这个15千牛的制动力是一个纯摩擦的制动力，依此来通过制动盘和制动闸瓦的摩擦生热来消除冰雪。

当除冰制动实施后，在IDU（智能显示单元）上会接收到从CCU-O（中央计算机）发来的“除冰制动已启动”的信息通知司机，这条信息会在除冰制动期间一直显示。当除冰制动结束后，这条信息会自动消失。如果回头想知道具体什么时间实施过除冰制动，除冰制动持续了多长时间等问题，可以通过在IDU中的历史事件中去查找、分析。

如果在除冰制动实施期间，司机使主控手柄位置变动，使之不在恒速位或者制动位，实施除冰制动的条件达不到满足，除冰制动将会自动解除。同样道理，如果列车速度发生了变化，低于80KM/h，除冰制动同样会自动解除。

当外部平均温度大于5摄氏度时，除冰制动的功能也将会被停止。

5．如何防止误操作除冰制动按钮

为了防止误操作除冰制动按钮，TCMS（列车控制与管理系统）对此在软件上作出了一些限制条件：

只有在主控端司机室的IDU以司机的密码登录才能在IDU上的系统—制动界面中显示除冰制动按钮，以维护人员或者列车员的身份登录都不会显示此按钮，这样可以保证只有司机才能启动除冰制动，而在监控室登陆的机械师不会触发除冰制动。

即使以司机的身份登录主控端司机室，如果不满足上文中所说的除冰制动的条件，IDU上的除冰制动的启动按钮会显示成不可操作的暗灰色，这种情况下司机即使按下按钮，列车计算机也不会作出反应，除冰制动不会施加。

如下图：

6．对于除冰制动控制的建议

对于CRH380-D来说，启动除冰制动的方法只有通过司机按下IDU上的除冰制动按钮这一种方法来实现，这样来说对于操作者的依赖性更高，如果司机不按，除冰制动就不会自动实施。现阶段在铁路局还存在着同一个路局同时使用多种动车组的情况，对于司机来说在日常乘务工作中经常会变换车型，这样就可能由于对一些不常用的列车操作不太熟悉而在需要操作的忘记按下按钮。如能在TCMS软件上增加一种自动控制方式，即如果除冰制动条件满足，可由列车计算机自动控制发起实施除冰制动。具体实施次数时间等由软件逻辑来控制，实现自动控制和司机手动控制两种方式并存，感觉这样工作会更可靠，不会因为司机因为被一些事情转移注意力而忘记实施除冰制动。在CRH1的原型车，瑞典生产的Regina动车组就具备这个功能。留下印象深刻的一点是所有的除冰制动的实施和缓解都是在TCMS控制下自动完成的，如不是操纵列车的司机仔细检查IDU都不会觉察这个功能。

结论：

除冰制动操作简便，安全可靠，技术理念先进，是高速动车组不可或缺的一种制动方式，尤其是在冬季的寒冷气候条件下，除冰制动可以通过摩擦制动力的实施将制动盘和制动闸片加热以防止制动盘和制动闸片受冰雪影响，从而保证了高速动车组的安全运行。

参考文献：

1．蔡志东 高铁动车技术与安全管理：第三届铁路安全风险管理及技术装备研讨会

2．CRH-380D操作手册

3．CRH-380D CCU-O软件图。