地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

楊明瑞 楊海全

沈陽地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司

1 地鐵制動(dòng)系統(tǒng)

在日常生活中，制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)輸安全起著非常重要作用，任何的運(yùn)輸工具都離不開它。那么，制動(dòng)系統(tǒng)究竟是什么呢？制動(dòng)就是指人為地對(duì)列車產(chǎn)生減速控制力的大小，從而操控列車減速、阻止加速的過程。對(duì)于城市交通車輛，使運(yùn)行著的電動(dòng)車組迅速減速或停車，對(duì)它必須實(shí)施制動(dòng)；電動(dòng)車組在下坡道路運(yùn)行過程中由于電動(dòng)車組的重力作用導(dǎo)致電動(dòng)車組迅速增加，也必須要對(duì)它實(shí)施制動(dòng)；同時(shí)停放的車輛為了避免因?yàn)橹亓ψ饔没蝻L(fēng)力吹動(dòng)而被溜走，也需要對(duì)它實(shí)施停放制動(dòng)。在新形勢(shì)下，地鐵具有多樣化優(yōu)勢(shì)，已成為我國大眾城市常見的交通工具之一。在地鐵運(yùn)行過程中，制動(dòng)系統(tǒng)是其必不可少的關(guān)鍵性組成要素，關(guān)乎地鐵的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。制動(dòng)系統(tǒng)由多種元素組成，電子線路、啟動(dòng)控制等，制動(dòng)控制單元是其重要組成部件。以控制方式為基點(diǎn)，地鐵制動(dòng)系統(tǒng)可以分為兩類，即車控式制動(dòng)系統(tǒng)、架控式制動(dòng)系統(tǒng)，前者以每輛車為單元，后者以地鐵轉(zhuǎn)向架為單元，組成要素相同，即制動(dòng)控制單元、電子、輔助部件。在地鐵運(yùn)行過程中，這兩類制動(dòng)系統(tǒng)都能高效制動(dòng)并控制地鐵車輛，有效滿足地鐵車輛運(yùn)行中在定點(diǎn)停車方面的客觀要求，都具有較好的安全性、穩(wěn)定性，但二者也存在不同點(diǎn)，性能、制動(dòng)原理等并不相同。

2 地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)地鐵站間距離較短，這是由于站間距離短，列車調(diào)速、停車比較頻繁，為了提高車輛運(yùn)行速度，這就使列車制動(dòng)距離短、列車在啟動(dòng)上速度一定要快。由此可以看出，地鐵車輛的制動(dòng)系統(tǒng)具有的特點(diǎn)有停車平穩(wěn)、準(zhǔn)確、操縱靈活、迅速和制動(dòng)力大等

(2)地鐵列車乘客量波動(dòng)大?？哲嚂r(shí)地鐵車輛自重相對(duì)來說比較輕，但是，乘客量對(duì)車輛總重有很大影響，這樣易引起制動(dòng)率變比。制動(dòng)率變化大，對(duì)列車制動(dòng)時(shí)要減速度、防止車輪滑行和減小車輛縱向沖動(dòng)都是不利影響。所以說，制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)有各種乘客量的情況下，使車輛制動(dòng)率恒定性能。

3 地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 車控式制動(dòng)系統(tǒng)

車控式制動(dòng)系統(tǒng)的主要控制設(shè)備集中在底架中部，制動(dòng)管路由車中向兩端布置，在轉(zhuǎn)向架附近管路較少，管子布置較為簡單，設(shè)備可以合理布置。車控式制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備采用了模塊化設(shè)計(jì)，互換性較高，制動(dòng)控制單元及其單獨(dú)插件板可以單獨(dú)更換，維護(hù)方便，節(jié)約維護(hù)等待時(shí)間，且維護(hù)成本較低，相對(duì)于架控制動(dòng)系統(tǒng)，車控制動(dòng)系統(tǒng)單元設(shè)備數(shù)量較少，主要體現(xiàn)在制動(dòng)控制單元的數(shù)量上，可以節(jié)約備件的購置成本，減少維護(hù)工時(shí)，不僅降低了設(shè)備的維護(hù)成本，還大大減少了全壽命周期成本。

3.2 架控式控制系統(tǒng)

架控式制動(dòng)系統(tǒng)的主要控制設(shè)備均布置在轉(zhuǎn)向架附近，制動(dòng)管路較多，布置較為復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)底架空間緊張，不便于調(diào)整的問題，但是由于制動(dòng)控制單元輸出管路距轉(zhuǎn)向架較近，因此，空走時(shí)間變短，制動(dòng)響應(yīng)速度加快，據(jù)制動(dòng)供應(yīng)商實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，架控制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間比車控制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間縮短約0.2S。同時(shí)，提高了制動(dòng)精度，車控制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)精度約為：±0.2×105Pa，而架控制動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)精度可達(dá)到：±0.15×105Pa。架控式制動(dòng)系統(tǒng)與車控式制動(dòng)系統(tǒng)相比，采用了標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化生產(chǎn)，減少了布線和布管數(shù)量，很多小元件集成在制動(dòng)控制閥內(nèi)部，無防滑排風(fēng)閥，減少了車輛制造廠商的工作量，模塊接口也較方便拆卸和更換，降低接口的復(fù)雜性，縮短了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和調(diào)試時(shí)間，但是架控式制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備技術(shù)含量和集成化控制很高，若部件出現(xiàn)故障，需要整體更換，返廠經(jīng)行維修，維護(hù)時(shí)間長。

3.3 車控和架控的融合技術(shù)

制動(dòng)系統(tǒng)采用車控式，牽引系統(tǒng)采用車控式。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)向架電制動(dòng)故障時(shí)，為了滿足總制動(dòng)力需求，需要補(bǔ)充空氣制動(dòng)，但是由于制動(dòng)為車控式，為了避免制動(dòng)力疊加過大造成車輪抱死，需切除電制動(dòng)(包括沒有故障的架子)，造成電制動(dòng)力的浪費(fèi)并增加機(jī)械制動(dòng)的磨耗，因此該種配置方式目前較少采用。

制動(dòng)系統(tǒng)采用架控式，牽引系統(tǒng)采用車控式。當(dāng)出現(xiàn)電制動(dòng)故障時(shí)或滑行時(shí)，任何一個(gè)制動(dòng)控制單元發(fā)出切除電制動(dòng)的信號(hào)都將會(huì)把電制動(dòng)切除，本車的總制動(dòng)力將全部由空氣制動(dòng)完成，也不會(huì)出現(xiàn)由于電制動(dòng)故障而導(dǎo)致某臺(tái)轉(zhuǎn)向架上制動(dòng)力疊加的情況出現(xiàn)，電空制動(dòng)匹配性能較好。

制動(dòng)系統(tǒng)采用車控式，牽引系統(tǒng)采用車控式。若單節(jié)車逆變器故障，則需由空氣制動(dòng)提供該車全部的制動(dòng)力，因此該種情況不會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)力疊加的情況。

制動(dòng)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)均采用架控方式。當(dāng)出現(xiàn)某轉(zhuǎn)向架電制動(dòng)故障時(shí)或是某根軸滑行時(shí)，對(duì)應(yīng)的制動(dòng)控制單元發(fā)出切除電制動(dòng)的信號(hào)僅切除本轉(zhuǎn)向架的電制動(dòng)，不影響其他的電制動(dòng)力的使用，從而充分利用了電制動(dòng)，降低了磨耗，電空制動(dòng)匹配性能好。

結(jié)語

總而言之，在地鐵運(yùn)行過程中，地鐵運(yùn)營部門要高度重視地鐵制動(dòng)系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)制動(dòng)技術(shù)的有效分析。以此，促使地鐵制動(dòng)系統(tǒng)處于高效運(yùn)行中，提高地鐵車輛的穩(wěn)定性和可靠性，保障軌道交通的運(yùn)營效率。

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