26 高速列车的制动装置与汽车有什么不同?汽车的刹车会失灵,高速列车的制动装置可靠吗?
高速列车的制动装置万一失灵,后果极其严重,因此,制动装置的零部件和软件控制系统必须可靠性极高,而且整个制动装置的设计、重要的子系统及关键部件必须有冗余度,就是说,必须有备用子系统和备用部件,使得在非正常状态或事故发生时,制动装置的这些备用子系统和备用部件就会立刻顶上去发挥作用,使得整个制动装置仍然能够正常工作。
高速列车的制动部件示意图
我们用汽车的制动功能与高速列车的制动功能做个比较,来说明高速列车的自动空气制动装置是怎样保证高速列车的行车安全的。高速列车的自动空气制动类似普通汽车的制动,而汽车是靠油压制动的,汽车制动装置的默认状态(即常态)是不施加制动力,踩下汽车制动踏板后才会产生制动力,不踩就没有制动力。汽车发生故障或者漏油,会导致制动失灵。
高速列车的自动空气制动是靠气压来施加制动力的,而且和汽车制动装置相反的是,高速列车的自动空气制动机构的默认状态(即常态)是对车轮施加最大制动力,那样高速列车不是被刹车了,不能行驶了吗?要让高速列车可以行驶,高速列车的自动空气制动机构必须用空气压力来解除即抵消施加在车轮上的制动力。这样,行驶途中一旦出现意外故障,比如连接车厢的压缩空气管子爆裂了,或者当列车发生分离事故,制动用的压缩空气软管被拉断时,空气压力减小或消失,制动力立刻施加到车轮上,高速列车就会立即自动制动直至停车。这样就保证了高速列车在功能失灵时制动装置能够制动高速列车。这不仅提高了列车运行安全性,而且列车前部和后部开始制动作用的时间间隔很小,基本上是同步制动的,因此,自动空气制动适用于编组较长的列车。
制动时,动车优先实施再生制动(参见“高速列车的电制动是怎么回事?什么是电阻制动和再生制动?”),当制动力不足时,相邻拖车再实施空气制动(参见“高速列车的空气制动是怎么回事?什么是轮盘式制动和轴盘式制动?”),如果制动力还不足,动车再实施空气制动。这样可以确保高速动车组在设计的制动距离内减速到零,并且减少车辆之间的冲击力,提高旅客乘车舒适性。
高速列车的制动过程示意图
高速列车从接到制动通知到紧急制动程序操作完成,留给司机的有效操作时间非常短,稍有延迟,就可能与前面的列车撞上。因此,对控制系统、制动装置及安全装置的协同配合工作,要求极高。
为保证安全,必须在每列高速列车上安装卫星通信装置,接收监控指挥主计算机每隔几秒钟通过卫星转播安全信号,当发生紧急状况时,用卫星同步向同一线路的所有列车下达制动指令,每一列列车的主控计算机在接收到信号后,如果在规定时间没有检测到手动制动操作,就转入自动制动程序。
为防止高速列车开行在隧道内,可能接收不到卫星信号而造成事故,在每一列高速列车的车尾安装了定向天线,本列高速列车制动时向后发出制动信号,后面开行的其他高速列车的车头装有接收天线,可以及时接收到制动指令而实施紧急制动。