讓制動系統真正成為復興號的安全守護神

　　讓重約500噸、處于高速運行的動車安全有效地停下來，離不開制動系統。通俗一點說，制動系統就是動車的剎車系統。

　　中國鐵道科學研究院北京縱橫機電科技有限公司 （以下簡稱鐵科院縱橫機電）副總經理康晶輝，把中國工業報記者領到展示廳一個復興號動車組司機室的模擬臺上，指著透明地板下的各種裝置說： “除了裝有制動系統 ‘大腦’的小箱子被放置在車上，其他制動系統的關鍵部件都在車下，處于我們看不見的地方，它們 ‘負責’動車的運行調速和安全停車。我們鐵路人常說 ‘不怕車跑不起來，就怕車停不下來’，指的就是制動系統的重要性，因此稱其為 ‘安全守護神’。”

　　據了解，歷經復興號2015年上線試驗、2017年批量投入運營，目前，鐵科院縱橫機電已交付復興號制動系統折合標準列接近400列，運行里程1億多公里，沒出現過一起影響安全的問題。

　　從差距大到有所超越

　　1950年建院之初，鐵科院就將制動系統定為專業方向之一，發展歷史悠久。 “我們也曾走過一段消化吸收再創新的路，在中國鐵路數次‘提速、提運力’中做出了貢獻。復興號研制過程中，鐵科院縱橫機電開發出中國自主的制動系統，并成功應用于復興號系列動車。 “如果說二三十年前和國外先進水平相比，我們還有較大差距，那在 ‘復興號’的研制過程中已迎頭趕了上來，有的技術指標還有所超越。” 康晶輝說。

　　制動開發部是一支年輕、充滿朝氣的隊伍，40歲以下的科研人員占到75%。作為復興號動車組制動控制軟件研發團隊中的一員，章陽告訴中國工業報記者，復興號動車組的每一輛車廂都安裝有制動控制單元，也就是制動系統的 “大腦”。頭車所在的制動控制單元扮演 “隊長”的角色，它能夠準確接收司機發出的制動指令，識別制動級位，然后根據當前的列車速度、目標減速度、列車重量，計算出需要的制動力，合理分配到各車廂。各車廂的制動控制單元，聽從 “隊長”指揮，去控制電制動和摩擦制動，令列車減速。

　　據了解，頭車裝有兩個互相冗余的制動控制單元。也就是說， “隊長”失靈的時候，還有一個 “副隊長”能夠及時接管工作，保障列車的安全。制動控制軟件會按照一個平滑的減速度控制曲線輸出制動力，限制縱向的沖擊力。所以，復興號動車組的減速和停車過程更平穩，旅客乘坐更舒適，停車位置更準確。 “我們研發的制動控制軟件具有完全的自主知識產權，符合鐵路控制和防護系統軟件EN50128標準，通過了德國技術監督協會TUV的功能安全認證。我們還申請了制動控制、防滑控制、軸不旋轉監測、減速度閉環控制、故障診斷、人機交互、服務終端等13項軟件著作權。”章陽興奮地告訴中國工業報記者。

　　制動系統的每一個部件都凝結著研發人員的心血。鐵科院縱橫機電制動開發部副主任曹宏發介紹： “制動盤外表看起來就是一塊鐵家伙，但等供應商干起來才知道，里面的學問很深，技術水平要求高。我們對制動盤產品的缺陷容忍率是零，它以時速350公里的高速奔馳在軌道上，并與鐵軌接觸，如果有一點問題，就都是災難性的。因此，我們稱制動盤是生命盤，關系到旅客的生命安全，我們對它也要像對待生命一樣高度負責。樣機研制就花了兩年時間，前前后后試制二三十次。我們的科研人員和供應商一起蹲守在爐旁，就像等著新生命的誕生。從2012年開始，樣機能夠滿足性能要求了，之后小批量生產，最初一爐子能出兩三個，回來測試合格，就很開心，但需求量大了，一批產品里面就有差異了；隨即就又開始攻關，請教熱處理、材料專家，找原因，制定整改方案，強化熱處理工藝。為了保持一致性，我們花了大量精力。”從裝車調試，到整車型式試驗，到運用考核，再到2017年大批量推廣應用，科研人員始終處在時間緊、壓力大的狀態下。經過持續的優化改進，制動盤產品順利通過了60萬公里的運用考核。

　　成功搭建自主研發測試制造平臺

　　在參觀過程中，鐵科院研究員張波一再強調： “我們不是簡單地完成了一個制動系統的產品或者是項目，而是通過研制，搭建起自主研發、測試、制造的平臺，平臺的成功搭建對產業發展的支撐作用意義重大。”

　　在復興號動車組制動系統的研制過程中，縱橫機電制動系統研發人員始終擔當著領頭羊的角色，緊密圍繞鐵路運輸需要、中國國情和最新技術的發展方向，引領著行業的進步。他們通過總結既有動車組的運用經驗，開展了制動系統互聯互通設計和部件統型設計。這項工作不僅僅是一個技術層面的難題。

　　通過國內行業的共同努力，制動系統供應商最終均采用相同的網絡通訊協議，推動制動系統在整車層面實現了互聯互通互操作。另外，制動系統中11項關鍵部件實現了統型互換，真正達到了提高運輸效率、降低備品備件種類和檢修維護成本的目的。

　　據了解，復興號動車組制動系統的研發采取了完全基于需求的自主化設計，擺脫了國外的技術平臺和標準的制約和依賴；同時，構建了自主化制動系統研發平臺、試驗平臺和制造平臺，并通過歐洲認證機構的安全認證，在技術、產品、測試、診斷、系統集成等全流程上，實現了整套制動系統 （包括制動控制系統、基礎制動裝置、供風系統等）軟硬件的完全自主化，形成了符合中國國情的制動系統技術標準體系。由鐵科院縱橫機電主持和參與編制的制動系統標準共35項，包括國際標準6項、鐵路標準7項、行業技術規范9項、統型技術條件13項。這些標準形成了復興號制動系統標準體系的核心，是指導制動系統及其零部件設計的重要依據。

　　曹宏發表示，我們自主化的制動系統的技術水平不僅完全跟上了國外步伐，有的方面還處于引領地位。但技術永遠是朝前發展的，沒有止境。目前，我們正在加緊研發渦流制動技術，可以讓車和軌不產生接觸，而靠電磁。今年有望研制出渦流制動的樣機，屆時，采用渦流制動技術的動車組將大幅提升制動能力，也就是，在時速350公里情況下，復興號動車組剎車時可縮短制動距離三分之一。（記者 鄒潔）

　　轉自：中國工業報
 

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