壮丽70年 奋斗新时代 推动高质量发展调研行让制动系统真正成为复兴号的安全守护神

■ 中国工业报记者 邹洁

　　让重约500吨、处于高速运行的动车安全有效地停下来，离不开制动系统。通俗一点说，制动系统就是动车的刹车系统。

　　中国铁道科学研究院北京纵横机电科技有限公司 （以下简称铁科院纵横机电）副总经理康晶辉，把中国工业报记者领到展示厅一个复兴号动车组司机室的模拟台上，指着透明地板下的各种装置说： “除了装有制动系统 ‘大脑’的小箱子被放置在车上，其他制动系统的关键部件都在车下，处于我们看不见的地方，它们 ‘负责’动车的运行调速和安全停车。我们铁路人常说 ‘不怕车跑不起来，就怕车停不下来’，指的就是制动系统的重要性，因此称其为 ‘安全守护神’。”

　　据了解，历经复兴号2015年上线试验、2017年批量投入运营，目前，铁科院纵横机电已交付复兴号制动系统折合标准列接近400列，运行里程1亿多公里，没出现过一起影响安全的问题。

从差距大到有所超越

　　1950年建院之初，铁科院就将制动系统定为专业方向之一，发展历史悠久。 “我们也曾走过一段消化吸收再创新的路，在中国铁路数次‘提速、提运力’中做出了贡献。复兴号研制过程中，铁科院纵横机电开发出中国自主的制动系统，并成功应用于复兴号系列动车。 “如果说二三十年前和国外先进水平相比，我们还有较大差距，那在 ‘复兴号’的研制过程中已迎头赶了上来，有的技术指标还有所超越。” 康晶辉说。

　　制动开发部是一支年轻、充满朝气的队伍，40岁以下的科研人员占到75%。作为复兴号动车组制动控制软件研发团队中的一员，章阳告诉中国工业报记者，复兴号动车组的每一辆车厢都安装有制动控制单元，也就是制动系统的 “大脑”。头车所在的制动控制单元扮演 “队长”的角色，它能够准确接收司机发出的制动指令，识别制动级位，然后根据当前的列车速度、目标减速度、列车重量，计算出需要的制动力，合理分配到各车厢。各车厢的制动控制单元，听从 “队长”指挥，去控制电制动和摩擦制动，令列车减速。

　　据了解，头车装有两个互相冗余的制动控制单元。也就是说， “队长”失灵的时候，还有一个 “副队长”能够及时接管工作，保障列车的安全。制动控制软件会按照一个平滑的减速度控制曲线输出制动力，限制纵向的冲击力。所以，复兴号动车组的减速和停车过程更平稳，旅客乘坐更舒适，停车位置更准确。 “我们研发的制动控制软件具有完全的自主知识产权，符合铁路控制和防护系统软件EN50128标准，通过了德国技术监督协会TUV的功能安全认证。我们还申请了制动控制、防滑控制、轴不旋转监测、减速度闭环控制、故障诊断、人机交互、服务终端等13项软件著作权。”章阳兴奋地告诉中国工业报记者。

　　制动系统的每一个部件都凝结着研发人员的心血。铁科院纵横机电制动开发部副主任曹宏发介绍： “制动盘外表看起来就是一块铁家伙，但等供应商干起来才知道，里面的学问很深，技术水平要求高。我们对制动盘产品的缺陷容忍率是零，它以时速350公里的高速奔驰在轨道上，并与铁轨接触，如果有一点问题，就都是灾难性的。因此，我们称制动盘是生命盘，关系到旅客的生命安全，我们对它也要像对待生命一样高度负责。样机研制就花了两年时间，前前后后试制二三十次。我们的科研人员和供应商一起蹲守在炉旁，就像等着新生命的诞生。从2012年开始，样机能够满足性能要求了，之后小批量生产，最初一炉子能出两三个，回来测试合格，就很开心，但需求量大了，一批产品里面就有差异了；随即就又开始攻关，请教热处理、材料专家，找原因，制定整改方案，强化热处理工艺。为了保持一致性，我们花了大量精力。”从装车调试，到整车型式试验，到运用考核，再到2017年大批量推广应用，科研人员始终处在时间紧、压力大的状态下。经过持续的优化改进，制动盘产品顺利通过了60万公里的运用考核。

成功搭建自主研发测试制造平台

　　在参观过程中，铁科院研究员张波一再强调： “我们不是简单地完成了一个制动系统的产品或者是项目，而是通过研制，搭建起自主研发、测试、制造的平台，平台的成功搭建对产业发展的支撑作用意义重大。”

　　在复兴号动车组制动系统的研制过程中，纵横机电制动系统研发人员始终担当着领头羊的角色，紧密围绕铁路运输需要、中国国情和最新技术的发展方向，引领着行业的进步。他们通过总结既有动车组的运用经验，开展了制动系统互联互通设计和部件统型设计。这项工作不仅仅是一个技术层面的难题。

　　通过国内行业的共同努力，制动系统供应商最终均采用相同的网络通讯协议，推动制动系统在整车层面实现了互联互通互操作。另外，制动系统中11项关键部件实现了统型互换，真正达到了提高运输效率、降低备品备件种类和检修维护成本的目的。

　　据了解，复兴号动车组制动系统的研发采取了完全基于需求的自主化设计，摆脱了国外的技术平台和标准的制约和依赖；同时，构建了自主化制动系统研发平台、试验平台和制造平台，并通过欧洲认证机构的安全认证，在技术、产品、测试、诊断、系统集成等全流程上，实现了整套制动系统 （包括制动控制系统、基础制动装置、供风系统等）软硬件的完全自主化，形成了符合中国国情的制动系统技术标准体系。由铁科院纵横机电主持和参与编制的制动系统标准共35项，包括国际标准6项、铁路标准7项、行业技术规范9项、统型技术条件13项。这些标准形成了复兴号制动系统标准体系的核心，是指导制动系统及其零部件设计的重要依据。

　　曹宏发表示，我们自主化的制动系统的技术水平不仅完全跟上了国外步伐，有的方面还处于引领地位。但技术永远是朝前发展的，没有止境。目前，我们正在加紧研发涡流制动技术，可以让车和轨不产生接触，而靠电磁。今年有望研制出涡流制动的样机，届时，采用涡流制动技术的动车组将大幅提升制动能力，也就是，在时速350公里情况下，复兴号动车组刹车时可缩短制动距离三分之一。