讓制動(dòng)系統(tǒng)真正成為復(fù)興號(hào)的安全守護(hù)神

　　讓重約500噸、處于高速運(yùn)行的動(dòng)車(chē)安全有效地停下來(lái)，離不開(kāi)制動(dòng)系統(tǒng)。通俗一點(diǎn)說(shuō)，制動(dòng)系統(tǒng)就是動(dòng)車(chē)的剎車(chē)系統(tǒng)。

　　中國(guó)鐵道科學(xué)研究院北京縱橫機(jī)電科技有限公司 （以下簡(jiǎn)稱鐵科院縱橫機(jī)電）副總經(jīng)理康晶輝，把中國(guó)工業(yè)報(bào)記者領(lǐng)到展示廳一個(gè)復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組司機(jī)室的模擬臺(tái)上，指著透明地板下的各種裝置說(shuō)： “除了裝有制動(dòng)系統(tǒng) ‘大腦’的小箱子被放置在車(chē)上，其他制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件都在車(chē)下，處于我們看不見(jiàn)的地方，它們 ‘負(fù)責(zé)’動(dòng)車(chē)的運(yùn)行調(diào)速和安全停車(chē)。我們鐵路人常說(shuō) ‘不怕車(chē)跑不起來(lái)，就怕車(chē)停不下來(lái)’，指的就是制動(dòng)系統(tǒng)的重要性，因此稱其為 ‘安全守護(hù)神’。”

　　據(jù)了解，歷經(jīng)復(fù)興號(hào)2015年上線試驗(yàn)、2017年批量投入運(yùn)營(yíng)，目前，鐵科院縱橫機(jī)電已交付復(fù)興號(hào)制動(dòng)系統(tǒng)折合標(biāo)準(zhǔn)列接近400列，運(yùn)行里程1億多公里，沒(méi)出現(xiàn)過(guò)一起影響安全的問(wèn)題。

　　從差距大到有所超越

　　1950年建院之初，鐵科院就將制動(dòng)系統(tǒng)定為專業(yè)方向之一，發(fā)展歷史悠久。 “我們也曾走過(guò)一段消化吸收再創(chuàng)新的路，在中國(guó)鐵路數(shù)次‘提速、提運(yùn)力’中做出了貢獻(xiàn)。復(fù)興號(hào)研制過(guò)程中，鐵科院縱橫機(jī)電開(kāi)發(fā)出中國(guó)自主的制動(dòng)系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于復(fù)興號(hào)系列動(dòng)車(chē)。 “如果說(shuō)二三十年前和國(guó)外先進(jìn)水平相比，我們還有較大差距，那在 ‘復(fù)興號(hào)’的研制過(guò)程中已迎頭趕了上來(lái)，有的技術(shù)指標(biāo)還有所超越。” 康晶輝說(shuō)。

　　制動(dòng)開(kāi)發(fā)部是一支年輕、充滿朝氣的隊(duì)伍，40歲以下的科研人員占到75%。作為復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組制動(dòng)控制軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)中的一員，章陽(yáng)告訴中國(guó)工業(yè)報(bào)記者，復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組的每一輛車(chē)廂都安裝有制動(dòng)控制單元，也就是制動(dòng)系統(tǒng)的 “大腦”。頭車(chē)所在的制動(dòng)控制單元扮演 “隊(duì)長(zhǎng)”的角色，它能夠準(zhǔn)確接收司機(jī)發(fā)出的制動(dòng)指令，識(shí)別制動(dòng)級(jí)位，然后根據(jù)當(dāng)前的列車(chē)速度、目標(biāo)減速度、列車(chē)重量，計(jì)算出需要的制動(dòng)力，合理分配到各車(chē)廂。各車(chē)廂的制動(dòng)控制單元，聽(tīng)從 “隊(duì)長(zhǎng)”指揮，去控制電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)，令列車(chē)減速。

　　據(jù)了解，頭車(chē)裝有兩個(gè)互相冗余的制動(dòng)控制單元。也就是說(shuō)， “隊(duì)長(zhǎng)”失靈的時(shí)候，還有一個(gè) “副隊(duì)長(zhǎng)”能夠及時(shí)接管工作，保障列車(chē)的安全。制動(dòng)控制軟件會(huì)按照一個(gè)平滑的減速度控制曲線輸出制動(dòng)力，限制縱向的沖擊力。所以，復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組的減速和停車(chē)過(guò)程更平穩(wěn)，旅客乘坐更舒適，停車(chē)位置更準(zhǔn)確。 “我們研發(fā)的制動(dòng)控制軟件具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，符合鐵路控制和防護(hù)系統(tǒng)軟件EN50128標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)了德國(guó)技術(shù)監(jiān)督協(xié)會(huì)TUV的功能安全認(rèn)證。我們還申請(qǐng)了制動(dòng)控制、防滑控制、軸不旋轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)、減速度閉環(huán)控制、故障診斷、人機(jī)交互、服務(wù)終端等13項(xiàng)軟件著作權(quán)。”章陽(yáng)興奮地告訴中國(guó)工業(yè)報(bào)記者。

　　制動(dòng)系統(tǒng)的每一個(gè)部件都凝結(jié)著研發(fā)人員的心血。鐵科院縱橫機(jī)電制動(dòng)開(kāi)發(fā)部副主任曹宏發(fā)介紹： “制動(dòng)盤(pán)外表看起來(lái)就是一塊鐵家伙，但等供應(yīng)商干起來(lái)才知道，里面的學(xué)問(wèn)很深，技術(shù)水平要求高。我們對(duì)制動(dòng)盤(pán)產(chǎn)品的缺陷容忍率是零，它以時(shí)速350公里的高速奔馳在軌道上，并與鐵軌接觸，如果有一點(diǎn)問(wèn)題，就都是災(zāi)難性的。因此，我們稱制動(dòng)盤(pán)是生命盤(pán)，關(guān)系到旅客的生命安全，我們對(duì)它也要像對(duì)待生命一樣高度負(fù)責(zé)。樣機(jī)研制就花了兩年時(shí)間，前前后后試制二三十次。我們的科研人員和供應(yīng)商一起蹲守在爐旁，就像等著新生命的誕生。從2012年開(kāi)始，樣機(jī)能夠滿足性能要求了，之后小批量生產(chǎn)，最初一爐子能出兩三個(gè)，回來(lái)測(cè)試合格，就很開(kāi)心，但需求量大了，一批產(chǎn)品里面就有差異了；隨即就又開(kāi)始攻關(guān)，請(qǐng)教熱處理、材料專家，找原因，制定整改方案，強(qiáng)化熱處理工藝。為了保持一致性，我們花了大量精力。”從裝車(chē)調(diào)試，到整車(chē)型式試驗(yàn)，到運(yùn)用考核，再到2017年大批量推廣應(yīng)用，科研人員始終處在時(shí)間緊、壓力大的狀態(tài)下。經(jīng)過(guò)持續(xù)的優(yōu)化改進(jìn)，制動(dòng)盤(pán)產(chǎn)品順利通過(guò)了60萬(wàn)公里的運(yùn)用考核。

　　成功搭建自主研發(fā)測(cè)試制造平臺(tái)

　　在參觀過(guò)程中，鐵科院研究員張波一再?gòu)?qiáng)調(diào)： “我們不是簡(jiǎn)單地完成了一個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的產(chǎn)品或者是項(xiàng)目，而是通過(guò)研制，搭建起自主研發(fā)、測(cè)試、制造的平臺(tái)，平臺(tái)的成功搭建對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐作用意義重大。”

　　在復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)的研制過(guò)程中，縱橫機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)人員始終擔(dān)當(dāng)著領(lǐng)頭羊的角色，緊密?chē)@鐵路運(yùn)輸需要、中國(guó)國(guó)情和最新技術(shù)的發(fā)展方向，引領(lǐng)著行業(yè)的進(jìn)步。他們通過(guò)總結(jié)既有動(dòng)車(chē)組的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展了制動(dòng)系統(tǒng)互聯(lián)互通設(shè)計(jì)和部件統(tǒng)型設(shè)計(jì)。這項(xiàng)工作不僅僅是一個(gè)技術(shù)層面的難題。

　　通過(guò)國(guó)內(nèi)行業(yè)的共同努力，制動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)商最終均采用相同的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，推動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)在整車(chē)層面實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通互操作。另外，制動(dòng)系統(tǒng)中11項(xiàng)關(guān)鍵部件實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)型互換，真正達(dá)到了提高運(yùn)輸效率、降低備品備件種類(lèi)和檢修維護(hù)成本的目的。

　　據(jù)了解，復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)采取了完全基于需求的自主化設(shè)計(jì)，擺脫了國(guó)外的技術(shù)平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)的制約和依賴；同時(shí)，構(gòu)建了自主化制動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)、試驗(yàn)平臺(tái)和制造平臺(tái)，并通過(guò)歐洲認(rèn)證機(jī)構(gòu)的安全認(rèn)證，在技術(shù)、產(chǎn)品、測(cè)試、診斷、系統(tǒng)集成等全流程上，實(shí)現(xiàn)了整套制動(dòng)系統(tǒng) （包括制動(dòng)控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、供風(fēng)系統(tǒng)等）軟硬件的完全自主化，形成了符合中國(guó)國(guó)情的制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。由鐵科院縱橫機(jī)電主持和參與編制的制動(dòng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)共35項(xiàng)，包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)、鐵路標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)、行業(yè)技術(shù)規(guī)范9項(xiàng)、統(tǒng)型技術(shù)條件13項(xiàng)。這些標(biāo)準(zhǔn)形成了復(fù)興號(hào)制動(dòng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的核心，是指導(dǎo)制動(dòng)系統(tǒng)及其零部件設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

　　曹宏發(fā)表示，我們自主化的制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)水平不僅完全跟上了國(guó)外步伐，有的方面還處于引領(lǐng)地位。但技術(shù)永遠(yuǎn)是朝前發(fā)展的，沒(méi)有止境。目前，我們正在加緊研發(fā)渦流制動(dòng)技術(shù)，可以讓車(chē)和軌不產(chǎn)生接觸，而靠電磁。今年有望研制出渦流制動(dòng)的樣機(jī)，屆時(shí)，采用渦流制動(dòng)技術(shù)的動(dòng)車(chē)組將大幅提升制動(dòng)能力，也就是，在時(shí)速350公里情況下，復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組剎車(chē)時(shí)可縮短制動(dòng)距離三分之一。（記者 鄒潔）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)工業(yè)報(bào)
 

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