动车组EP阀

一、引言

动车组制动系统是保障动车组安全、高速运行的重要核心系统，目前国内动车组多采用的是电空联合制动，而直通制动控制单元又是电空联合制动的核心，EP阀作为直通电空控制单元的重要零部件之一，至关重要。

二、动车制动系统介绍

动车制动系统由两种形式组成：正常运行时的制动模式、故障或救援模式。

1、正常运行模式

动车制动系统由两种形式组成：正常运行时的制动模式，是电气指令计算机控制直通式电空制动，供风系统由一根总风管贯穿整列车，前后司机室各有一个计算机制动控制单元。空气压缩机通过总风管给每节车厢的总风缸供风。然后总风缸向制动风缸充风，需要制动的时候,制动控制单元BCU计算并控制EP阀制动动作的实时，中继阀根据EP阀的电空转换，向基础制动装置的制动缸供给一定压力的压力空气，压力空气进入制动缸后将制动缸活塞推出，起制动作用。缓解时，制动缸内的压力从作用阀排风口排出，缓解弹簧把制动缸活塞推回原位，起缓解作用。

2、故障或救援模式

当发生故障或者救援时，启用自动空气制动模式，在车厢与车厢之间制动风管是以软管的形式连接的，在车厢下则是硬管。这一整个系统又被称作是—自动式空气制动, 通过列车管、副风缸、制动风缸三者之间的压强来达到制动的作用。
列车在出发前，要先将列车管连接好，然后开始充气加压，当压力达到一定程度后三通阀被顶至最左端。
行车中，副风缸与列车管相连且压强大于大气压，制动风缸与大气相连压力为大气压，随着加压的不断进行，最终三通阀会被顶至保持位，此时三者的气压为，列车管=副风缸＞制动风缸，且压强不再变化。

当车辆开始制动时，列车管里的空气被排出，气压随之减小，此时列车管的压力小于副风缸，三通阀被顶至最左侧，副风缸与制动风缸相通。由于副风缸压力大于制动风缸，空气开始向制动风缸挤压，来到制动位，列车制动。
当列车发生分离事故，制动软管被拉断时，列车管风压急剧下降，三通阀活塞自动而迅速地移动到制动位，故列车能自动迅速制动直至停车。

电气制动的原理是当切断电源后，会产生一个与电机转向相反的电磁力矩，使电机迅速停转，这里不做具体介绍。当速度高于某个值，制动开始时，首先进行空气制动，当速度开始下降是缓缓切换至电力制动，当速度下降到某个值之后，重新切换至以空气制动为主，直至速度下降为0。

三、EP阀介绍

EP阀的主要作用是将BCU的电指令转换为空气压力。EP阀按照控制模式可分为：模拟式和数字式(开关式)。

1、模拟式EP阀

空气预控制压力随电信号变化而连续变化。具有控制精度高，控制原理简单等优点，由电磁部控制输出压力，可连续无极的调节预控压力。但是受到环境因素影响较多，存在滞后现象，同时因为加工精度高，成本较高。

工作原理：当电磁阀通过电流时，电磁阀产生向上磁力将柱塞提起，顶开供气阀，总风缸来的高压空气送往中继阀AC室，同时送往反向充气膜板室，当AC室空气压力与电磁力平衡时，供气阀压着排气活塞下降直至落座，切断总风缸至AC室的空气，保压后得到与电气指令相应的AC室压力，中继室动作产生近似相等的制动缸压力。当指令电流减少时，电磁力减少，排气活塞下落，AC室的空气通过排气阀排向大气，直到电磁力与大气压力重新平衡。
模拟式电磁阀类型：
带闭环反馈非线性显著的电空阀：开断需要时间的存在，所以引入一个滞后的非线性环节。为了减小稳压误差，多电磁阀的闭环电空阀、采用PWM方式的闭环电空阀。
多电磁阀的闭环电空阀：采用PWM方式的闭环电空阀：利用PID调节器充气缓气都用斩波，采用高速电磁阀，频率在20HZ左右。
线性闭环电空阀：PID控制
模糊控制的电空阀：模糊控制理论
开环电空阀:比例电空阀(日本新干线高速列车)，控制电流得到成比例的电磁吸力与模板室压力平衡。

2、数字式电空阀

通过控制电磁阀不断开断，控制容积室的压力。抗污能力强，可靠性比较高，随着控制技术的进步，数字式EP阀也能够很好满足要求。

控制方式：根据输入与反馈的电信号之间的误差值，计算出相应的制动与缓解电流（电压），控制电磁阀动作，实现闭环实时控制，达到制动缸要求的制动力，实现电空协调配合。

当控制系统的稳态精度高，系统偏差较小时，采用PID控制器控制。
当系统出现大的偏差，非线性，大干扰时，采用模糊控制器控制。

EP单元中电磁阀的选择：
开断形式电磁阀，开断的时候会产生非线性，影响系统精度
模拟式比例电磁阀：输出流量(电压)，随电流(或电压)的改变而成线性变化，根据目标压力的大小来确定输入电流(或电压的大小)，从控制上说，容易实现，有很好的连续性，减少电磁阀动作次数，延长寿命。

应用：和谐号动车采用再生制动和空气制动的复合制动方式，动车上配置再生制动和空气制动，拖车上只有空气制动，列车制动时，有限采用再生电制动，不足时补充空气制动。
制动控制系统：电气指令直通式空制动空控制系统，以微处理机为控制中心，由制动控制单元发出电气指令，通过EP电空单元使制动缸动作，产生空气制动。
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