沈陽地鐵二號線一期和沈陽至鐵嶺城際鐵路工程車輛制動系統(tǒng)方案對比

張紅萍，穆東波

沈陽地鐵二號線一期和沈陽至鐵嶺城際鐵路工程車輛制動系統(tǒng)方案對比

張紅萍，穆東波

文章對沈陽市地鐵二號線一期工程車輛和沈陽至鐵嶺城際鐵路工程（松山路—道義）車輛所采用制動系統(tǒng)的不同之處進(jìn)行了對比說明，特別是對兩類風(fēng)源系統(tǒng)從其工作原理及各自優(yōu)缺點(diǎn)方面進(jìn)行了較為詳盡的介紹。

制動系統(tǒng)；風(fēng)源系統(tǒng)；干燥器

一、引言

隨著中國城市化進(jìn)程的不斷加深，地鐵車輛以其先進(jìn)性、可靠性及實(shí)用性被越來越多的城市作為一種便利的交通工具廣泛采用，而其中制動系統(tǒng)作為地鐵車輛一個(gè)涉及安全的、極其關(guān)鍵的系統(tǒng)，在選型上顯得尤為慎重。目前各城市地鐵車輛所采用制動系統(tǒng)因供應(yīng)商的不同而不同，例如德國Knorr制動系統(tǒng)、日本Nabtesco制動系統(tǒng)、北京縱橫機(jī)電制動系統(tǒng)、南京海泰制動系統(tǒng)等。本文以沈陽市地鐵二號線一期工程車輛及沈陽至鐵嶺城際鐵路工程（松山路—道義）車輛為例，對兩條線路所采用制動系統(tǒng)的不同之處加以介紹、說明。

二、對比說明

地鐵車輛制動系統(tǒng)包括兩部分：風(fēng)源系統(tǒng)和制動系統(tǒng)，而制動系統(tǒng)又分為制動控制系統(tǒng)和制動執(zhí)行系統(tǒng)。對于風(fēng)源系統(tǒng)，沈陽—鐵嶺項(xiàng)目采用嘉祥的風(fēng)源系統(tǒng)，沈陽2號線采用阿特拉斯的風(fēng)源系統(tǒng)，而對于其中的制動系統(tǒng)，沈陽—鐵嶺項(xiàng)目及沈陽2號線項(xiàng)目采用完全相同的北京縱橫機(jī)電的車控制動系統(tǒng)。

（一）風(fēng)源系統(tǒng)

風(fēng)源系統(tǒng)作為地鐵車輛制動系統(tǒng)的最關(guān)鍵部件之一，其作用是用來給空氣制動系統(tǒng)及所有輔助用風(fēng)設(shè)備（如受電弓、風(fēng)笛、解鉤等設(shè)備）提供清潔干燥的壓縮空氣。其工作狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到列車的安全和氣動機(jī)械能否正常工作。因此，選擇合適的風(fēng)源系統(tǒng)并合理控制壓縮機(jī)運(yùn)行顯得尤為重要。

1.空壓機(jī)

沈陽至鐵嶺項(xiàng)目選用嘉祥的AGTU-0.9型空壓機(jī)組，此空壓機(jī)組由螺桿空氣壓縮機(jī)、雙塔干燥器、最小壓力閥、安全閥、啟動控制箱、吊架等組成。螺桿空氣壓縮機(jī)通過空氣濾清器吸氣并壓縮到1000kPa，然后經(jīng)冷卻器進(jìn)行冷卻、過濾器進(jìn)行過濾后進(jìn)入干燥器，在空氣干燥器中，空氣首先經(jīng)過分離和過濾，然后由干燥塔內(nèi)的干燥劑進(jìn)行干燥。

沈陽地鐵2號線采用阿特拉斯的GAR10型空壓機(jī)組，此空壓機(jī)組由螺桿式空氣壓縮機(jī)、膜式干燥器、安全閥、啟動控制箱、吊架等組成。兩類風(fēng)源系統(tǒng)的氣動原理基本相同，但具體參數(shù)存在一定差別，具體如圖1。

2.干燥器

沈陽至鐵嶺項(xiàng)目采用雙塔干燥器，此雙塔式干燥器由前置過濾系統(tǒng)和干燥過濾系統(tǒng)組成。具體工作原理見圖1，含有污染物的空氣進(jìn)入前置過濾器后，通過前置過濾器的離心作用將污染物分離出來。大體積的液體物質(zhì)被收集到過濾器的液體收集部分，并通過卸放閥進(jìn)行卸放。由于空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)行，卸放閥每60秒卸放一次。

前置過濾器可以收集油和凝聚的小水滴，而且通過第二個(gè)卸放閥排出收集起來的液體。集成過濾器還可以分離出氣體中的固體污染物。固體顆粒物被吸附在集成過濾器的纖維上，這樣就能提高部件的使用壽命。此部件的尺寸比較大，因此能夠最高限度地降低污染物對設(shè)備的損壞。

表1 空壓機(jī)的對比說明

經(jīng)過前置過濾器后，空氣中的液態(tài)水的含量很大程度地減少，但是氣態(tài)水的含量仍然處在飽和狀態(tài)，因此干燥系統(tǒng)進(jìn)氣口的進(jìn)氣轉(zhuǎn)向閥，把空氣送入干燥劑層。

一小部分經(jīng)過干燥的空氣將通過反吹孔進(jìn)入另一個(gè)已經(jīng)卸完壓的干燥塔內(nèi)，然后通過卸放閥把干燥劑層中吸收的水分吹出干燥塔外。一個(gè)出口處的自動換向閥使得通過干燥室的空氣能夠進(jìn)入出氣口處，并且能夠阻止處于再生狀態(tài)的干燥室內(nèi)空氣進(jìn)入干燥塔。

空氣經(jīng)過干燥過濾系統(tǒng)后，氣態(tài)水的含量將會降低到出口空氣的露點(diǎn)值以下。

兩個(gè)干燥塔的干燥與再生是由一個(gè)時(shí)間繼電器來控制的。在一個(gè)循環(huán)開始時(shí)，空氣進(jìn)入一個(gè)干燥塔，同時(shí)另一個(gè)干燥塔的卸放閥打開并且進(jìn)行再生。在48秒之后處于再生狀態(tài)的干燥塔的卸放閥關(guān)閉12秒。在這12秒中，再生的干燥塔通過反吹孔被外部的氣流充滿壓力。這個(gè)漸進(jìn)的升壓過程可以使得該塔之后的干燥過程可以避免氣流的突然增大帶來的再生耗氣率過高或者干燥劑吸附能力的損壞。當(dāng)此12秒鐘結(jié)束的時(shí)候，氣流通過換向閥進(jìn)入剛剛完成再生的干燥塔，同時(shí)原來的干燥塔變?yōu)樵偕鸂顟B(tài)，并且泄放閥打開。這個(gè)60秒的循環(huán)過程會在兩個(gè)塔之間交替進(jìn)行。

沈陽2號線采用膜式干燥器，具體工作原理見圖2。濕空氣通過預(yù)過濾器進(jìn)入干燥器，在預(yù)過濾器中油和水滴被去除掉，然后空氣進(jìn)入中空纖維，水蒸氣透過纖維壁，干空氣流出纖維出口。在出口一定的空氣被分出來通過一個(gè)孔板被引導(dǎo)纖維的外部以帶走外部空間的水蒸氣。

圖1 雙塔式干燥器工作原理圖

圖2 膜式干燥器工作原理圖

兩類干燥器的具體對比說明參見表2，

3.空壓機(jī)的控制方案

為提高空壓機(jī)的工作率，有效降低空壓機(jī)油的乳化，沈陽至鐵嶺項(xiàng)目的空壓機(jī)控制方案采用單雙日主輔控制原則，例如：當(dāng)總風(fēng)壓力低于（750±20）kPa時(shí)，主空壓機(jī)（奇數(shù)天為1號車，偶數(shù)天為6號車）啟動，當(dāng)總風(fēng)壓力上升到（900±20）kPa時(shí)，主空壓機(jī)停止工作。如果總風(fēng)壓力在主空壓機(jī)啟動后，持續(xù)下降到（680±20）kPa時(shí)，輔助空壓機(jī)開始動作，兩臺空壓機(jī)持續(xù)打風(fēng)到（900±20）kPa時(shí)，兩臺空壓機(jī)都停止工作，而非沈陽2號線采用的由頭尾車控制空壓機(jī)的啟動。

4.風(fēng)源系統(tǒng)比較說明

與沈陽2號線所采用風(fēng)源系統(tǒng)相比，沈陽—鐵嶺項(xiàng)目所采用風(fēng)源系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）吸附式干燥器的干燥介質(zhì)，在正常運(yùn)用溫度區(qū)間，隨運(yùn)用環(huán)境的溫度降低，其吸附能力隨之增強(qiáng)；膜式干燥器中脫水膜絲為高分子結(jié)構(gòu)，其本身對溫度不敏感，低溫不會導(dǎo)致其損壞，但如果膜絲內(nèi)部壓縮空氣濕度較高，冷凝后形成液態(tài)水，在低溫狀態(tài)下，冷凝水結(jié)冰后體積增大，存在損壞膜絲的可能。所以，低溫運(yùn)用環(huán)境下，吸附式干燥器可靠性更高。

（2）當(dāng)用風(fēng)設(shè)備對壓縮空氣露點(diǎn)溫度要求不高或運(yùn)用環(huán)境溫度相對較高時(shí)，膜式干燥器可滿足使用要求；但如果對壓縮空氣露點(diǎn)要求較高、運(yùn)用環(huán)境溫度較低時(shí)，吸附式干燥器的干燥效果更好。

（3）運(yùn)用過程中，如果出現(xiàn)干燥器損壞，吸附式干燥器具有更好的可維修性，膜式干燥器采用的高分子結(jié)構(gòu)脫水膜具有不可修復(fù)性，一旦出現(xiàn)故障，需整體更換脫水膜，使用成本較吸附式干燥器更高。所以采用新的風(fēng)源系統(tǒng)可以降低后期維護(hù)保養(yǎng)、備品備件等成本。

（4）采用國產(chǎn)風(fēng)源系統(tǒng)在售后技術(shù)支持方面具有明顯的優(yōu)勢，可以做到快速響應(yīng)，保證機(jī)組的正常功能。

表2 干燥器對比說明

（5）產(chǎn)品性能及質(zhì)量完全滿足使用要求，已經(jīng)在地鐵/城軌車輛上有大量應(yīng)用業(yè)績，并經(jīng)過了長期的實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。

三、結(jié)語

通過對沈陽—鐵嶺項(xiàng)目及沈陽2號線項(xiàng)目制動系統(tǒng)的不同點(diǎn)進(jìn)行分析，對兩條線路的風(fēng)源系統(tǒng)有了初步的了解，特別是對兩套不同的干燥系統(tǒng)（雙塔干燥器及膜式干燥器）的工作原理及各自的優(yōu)缺點(diǎn)有了一定程度的認(rèn)知，對于后期新項(xiàng)目風(fēng)源系統(tǒng)的選型有一定的幫助。

［1］曾青中，韓增盛.城市軌道交通車輛［M］.重慶：西南交通大學(xué)出版社，2009.

［2］殳企平.城市軌道車輛制動技術(shù)中國水利［M］.北京：水電出版社，2011.

張紅萍，中國南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司技術(shù)中心工程師，工學(xué)碩士，研究方向：城市軌道車輛制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)，山東青島，266000；穆東波，法維萊交通設(shè)備科技（北京）有限公司系統(tǒng)工程師，研究方向：制動系統(tǒng)，北京，100015

U26

A

1007-7723（2015）01-0013-0004