地鐵列車制動系統(tǒng)故障分析及研究

黃維民

摘 要：本文主要分析了地鐵列車制動系統(tǒng)的工作原理，重點介紹了地鐵列車制動系統(tǒng)常見的故障及風險性，它不僅能夠使列車在短時間內(nèi)完成減速或停車，而且還可以確保地鐵列車制動系統(tǒng)的運行效率。通過對地鐵列車制動系統(tǒng)故障進行分析及研究，以期為地鐵列車制動系統(tǒng)的安全、可靠運行提供保障，并實現(xiàn)經(jīng)濟與社會效益的最大化。

關鍵詞：地鐵列車；制動系統(tǒng)；故障

1.地鐵列車制動系統(tǒng)概述

通常情況下，地鐵列車會配備兩套制動系統(tǒng)，分別是氣制動系統(tǒng)（EP制動）和電制動系統(tǒng)（ED制動）。電制動系統(tǒng)的工作原理是在制動過程中使驅(qū)動電機轉(zhuǎn)化為發(fā)電機，在對列車動能消耗同時產(chǎn)生電能，隨后將電能傳輸至供電系統(tǒng)。隨著地鐵列車運行速度的下降，制動效能也會隨之降低。實際上，電制動系統(tǒng)一般需要與牽引系統(tǒng)結合在一起進行設計，而且地鐵列車制動系統(tǒng)會首選電制動，如果電制動無法滿足制動要求時，才會由氣制動進行補充。

氣制動系統(tǒng)屬于地鐵列車制動系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，其能夠在任何情況下施加，以更好的彌補電制動系統(tǒng)無法滿足減速或停車制動要求。氣制動系統(tǒng)的實現(xiàn)能夠及時的將制動命令傳輸給列車主控制系統(tǒng)，借助氣制動控制單元中的微處理器來完成對地鐵列車的有效控制。圖1描述的是氣制動系統(tǒng)的工作原理圖。

實際上，氣制動系統(tǒng)主要是由主控制系統(tǒng)發(fā)出制動指令傳輸至制動控制單元，隨后制動控制單元就可以將制動指令的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槭芸氐臍鈮海⑼ㄟ^管路傳輸至制動執(zhí)行單元，該單元可以把受控的氣壓轉(zhuǎn)化成機械力，這樣不僅可以實現(xiàn)摩擦制動的效果，而且還可以達到精確制動目的。

2.地鐵列車制動系統(tǒng)故障分析及研究

2.1制動控制單元故障

（1）可能的嚴重故障。在地鐵列車制動系統(tǒng)中，EP2002閥體故障是制動控制系統(tǒng)比較常見的故障，如果EP2002閥無法正常運行，將會導致地鐵列車制動效果不理想。

（2）故障風險性。EP2002閥是制動控制系統(tǒng)的核心，其通常是把氣動控制單元、電子制動控制單元安裝在同一個箱體內(nèi)，以便對他們進行集中控制。通常情況下，EP2002可以分為網(wǎng)關閥和智能閥兩種，其中網(wǎng)關閥主要負責與MVB的硬線通訊及信號通信，而智能閥可以借助CAN總線完成與網(wǎng)關閥的通信。實際上，在地鐵列車制動過程中，每個EP2002閥肩負著防滑控制及各轉(zhuǎn)向架的制動。由于緊急制動是地鐵列車制動的最后一道屏障，因此需要對其運行原理進行分析，以便及時的了解和掌握緊急制動失效發(fā)生的概率。圖2描述的地鐵列車緊急制動的原理圖。

2.2基礎制動裝置故障

（1）可能的嚴重故障。在地鐵列車制動系統(tǒng)中，基礎制動裝置常見的故障類型有：制動閘片脫落、制動夾鉗單元變形、制動缸內(nèi)部部件損壞等。其中閘瓦脫落，主要是因為夾鉗臂上的閘片鎖扣的鎖緊彈簧頭發(fā)生變形或者閘片托架緊固螺栓出現(xiàn)松脫，導致其壓緊作用失效，最終誘發(fā)動閘片掉落，致使摩擦制動效果不理想。制動夾鉗單元變形主要是因為在外力作用下導致夾鉗臂變形，無法實現(xiàn)閘瓦對制動盤的有效貼合，影響摩擦制動效果。缸內(nèi)部件損壞，主要是因為制動缸膜片出現(xiàn)不同程度變形，導致其氣密性失效，由于漏氣問題而使夾鉗臂不能有效工作，進而影響氣制動效果。

（2）故障風險性。上述所屬制動故障大多數(shù)發(fā)生在單個基礎制動裝置，很少同時出現(xiàn)在兩個及多個制動裝置上，他們有可能導致地鐵列車的制動距離和制動減速度失效，無法達到預期的制動效果。

2.3供風系統(tǒng)故障

（1）可能的嚴重故障。地鐵列車制動主要是將足夠的氣壓沖入到制動缸中實現(xiàn)的，因此，要想達到理想的地鐵列車制動效果，就需要具備穩(wěn)定的氣壓源，一旦氣壓出現(xiàn)不足現(xiàn)象，將會引發(fā)氣制動失靈，誘發(fā)上述氣壓不足的原因可能是管路或閥體出現(xiàn)泄露，致使空壓機無法正常工作。

（2）故障風險性。目前，我國大多數(shù)的地鐵列車制動均選擇了氣制動系統(tǒng)，其一般是借助空壓機產(chǎn)生氣源后，通過主風管與各個制動控制單元進行有效的連接，并且每一個制動控制單元將會對一個轉(zhuǎn)向架進行控制。如果管路或EP2002閥體出現(xiàn)泄露現(xiàn)象，此時各閥體可以對列車壓力狀況進行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測結果反饋給主控制單元，隨后主控制單元就能夠發(fā)出氣壓低預警，如果氣壓低于一定的值或低預警超過一定時間，則會誘發(fā)地鐵列車的牽引封鎖，這樣一來即使氣壓不足也可以滿足緊急制動要求。同時，地鐵列車的每節(jié)車廂還配備了輔助制動裝置，并安裝了儲氣風缸，其可以減緩氣泄露速度，不會由于氣源不足而誘發(fā)制動失靈

3.結束語

綜上所述，地鐵列車制動系統(tǒng)屬于地鐵列車運行過程中，不可或缺的一部分，因此在對其進行設計過程中，要對其潛在的制動控制單元故障、基礎制動裝置故障、供風系統(tǒng)故障等系統(tǒng)故障進行分析和研究，并制定針對性的預防和解決措施，以更好的發(fā)揮地鐵列車制動系統(tǒng)的作用。

參考文獻

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[2]張瑋.試析地鐵列車空氣制動系統(tǒng)仿真模型[J].中國機械，2015，11（8）：114-115.

（作者單位：南京地鐵運營有限責任公司）