城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)的特點及發(fā)展趨勢研究

胡俊

摘要：城市軌道交通系統(tǒng)為我們的生活和工作提供了極大的便利，其具有運行速度快，不受路面交通狀況影響的特點。但是由于其高速運行的特點，又對其制動系統(tǒng)提出了更高的要求。在電子信息技術和互聯(lián)網(wǎng)等新興科技的幫助下，城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)正在不斷得到補充與發(fā)展。鑒于此，本文主要分析城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)的特點及發(fā)展趨勢。

關鍵詞：城市軌道交通車輛;制動系統(tǒng);特點

中圖分類號：TU75?? 文獻標識碼：A

1、城市軌道交通車輛的內涵

城市軌道交通系統(tǒng)主要是指地鐵、輕軌以及有軌電車。軌道交通車輛尤其是地鐵和輕軌的投入運行大大提高了公共交通的運行效率，加快了城市的生活節(jié)奏，緩解了交通壓力。但是，因為軌道交通車輛的運行要用到電力，與公共汽車等其他的交通車輛的檢修要求更高。這一系統(tǒng)通常是以電能為主要動力，以輪軌為主要運輸方式，可以承擔快速且大量的公共交通運輸任務的交通系統(tǒng)。我國開通的第一列地鐵是在1971年1月15日開通的北京地鐵，截至2015年，我國已經(jīng)有二十四座城市開通了地鐵，地鐵已經(jīng)成為我們日常生活的一部分，為我們的生活帶來了極大的便利性。

首先，城市軌道交通系統(tǒng)具有列車行車間隔時間較短，車輛運行速度快的優(yōu)點，因此其運輸能力遠遠大于公共汽車系統(tǒng)。其次，城市軌道交通車輛在專門的軌道上運輸，不受路況以及上下班堵車的影響，受天氣影響也較少，因此較公共汽車更加準時。第三，軌道交通車輛換乘時間較短，可以有效縮短出行時間。第四，相較于公共汽車，軌道交通車輛具有更好的安全性和舒適性，交通事故發(fā)生的概率極低，且車上配置普遍高于普通的公共汽車。

除了上述所說的優(yōu)點，城市軌道交通車輛還具有節(jié)約用地的優(yōu)點，城市軌道車輛通常是在地下運行，因而不占用地面土地資源，有利于緩解城市用地緊張問題。城市軌道交通車輛通常是以電氣作為動力，對環(huán)境的污染較少，運營成本也相對較低。

因為上述優(yōu)點，城市軌道交通系統(tǒng)快速發(fā)展。但是同樣的，城市軌道交通系統(tǒng)在建設過程中還會受到當?shù)氐牡刭|環(huán)境影響，在運行過程中，對軌道車輛的制動系統(tǒng)也提出了較高的要求。

2、城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)的特點

在科學技術不斷發(fā)展進步的推動下，現(xiàn)階段在城市交通車輛制動系統(tǒng)當中主要有兩大制動系統(tǒng)，分別為將傳統(tǒng)直通制動系統(tǒng)進行創(chuàng)新改革衍生出的微機控制的直通式電空制動系統(tǒng)，以及自動式空氣制動系統(tǒng)。由微機控制的制動系統(tǒng)彌補了傳統(tǒng)直通制動系統(tǒng)的缺陷與不足，譬如說緩解時間長、無法實施緊急制動等等，當前的兩大城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)無論是功能還是性能都更加完善，成為我國制動系統(tǒng)當中的中堅力量。

2.1、制動控制

在制動控制方面，不同的城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)具有不同的制動控制特點。由微機控制的直通式電空制動系統(tǒng)在傳輸制動指令中主要是利用電信號，而自動式空氣制動系統(tǒng)在傳輸制動指令中主要是利用空氣波，電信號傳輸制動指令的微機控制直通式電空制動系統(tǒng)反應迅速，緩解時間比較短;而空氣波傳輸制動指令信號下的自動式空氣制動系統(tǒng)則恰恰相反，反應時間相對較長。

2.2、制動指令處理

電空制動系統(tǒng)在制動指令處理方面，主要是利用微機搜集相關指令信號，而自動式空氣制動系統(tǒng)在制動指令處理方面主要是將閥根據(jù)制動管的減壓量進行合理分配從而控制制動力。在此過程當中，電空制動系統(tǒng)的處理時間要比自動式空氣制動系統(tǒng)要短，接受信息的能力和容量也大大優(yōu)于自動空氣制動系統(tǒng)，除此之外，電空制動系統(tǒng)的制動力與自動式空氣制動系統(tǒng)相比更加準確。

2.3、自我診斷和故障顯示

在系統(tǒng)的自我診斷方面，微機控制的直通式電空制動系統(tǒng)也要明顯優(yōu)于自動式空氣制動系統(tǒng)，微機不僅能夠對整個制動系統(tǒng)進行自我診斷，同時還能夠及時將故障信息顯示出來;而自動式空氣制動系統(tǒng)在檢驗時只能依賴人工操作，因此也無法及時顯示故障信息。

2.4、與ATO系統(tǒng)溝通

微機與ATO系統(tǒng)能夠實現(xiàn)完美對接，也就是說由微機控制的直通式電空制動系統(tǒng)能夠實時接收ATO的系統(tǒng)指令，并依照指令開啟自動駕駛功能;而自動式空氣制動系統(tǒng)則無法作到這一點，其本身也并不具備自動駕駛的功能。

3、城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

3.1、統(tǒng)一可靠的制動部件

在城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)當中，最為關鍵和重要的一環(huán)便是制動部件，而制動部件又包括執(zhí)行部件和控制部件。伴隨著不斷深入發(fā)展的電子信息技術，未來將全面利用微機控制制動系統(tǒng)，挑選型號最為合適恰當?shù)闹苿硬考⑶曳磸瓦M行實驗檢驗其安全性、可靠性和耐久性，之后再進入組裝環(huán)節(jié)。不僅如此，由于城市軌道交通車輛越來越先進、越來越精細化，其部件數(shù)量和種類也會隨之相應增多，為有效提高安裝效率壓縮安裝控件，未來制動系統(tǒng)當中的制動部件會由零散化朝著統(tǒng)一化、整體化方向發(fā)展。

3.2、保持制動釋放與牽引力施加

當列車在坡道上起動時，防倒退控制功能非常重要。由于防倒退機制是在牽引變流器收到牽引信號時，制動力已經(jīng)施加，所以了解制動系統(tǒng)如何在停車后施加制動力非常重要，即使制動信號L_BRAKE為高電平?制動力在保持制動時施加100%的制動力，由于牽引變流器在列車速度低于3km/h時不負責制動，此時變流器僅用于牽引?當列車啟動時，L_MOTOR信號設為高電平，空氣制動在一段時間T1（暫定1s，具體值在調試階段確定）內保持不變，在延時T1后，空氣制動在2s后完成釋放?由于牽引變流器防倒退功能不負責制動控制，所以防倒退功能（保持制動）應由制動系統(tǒng)負責。

3.3、兼容多樣的制動技術

新造車輛數(shù)量的不斷增多加之固有的龐大的既有車輛基數(shù)，未來我國的城市軌道交通車輛制動化系統(tǒng)必將呈現(xiàn)出強大的兼容性。當前國內外不同型號的車輛配件幾乎無法通用，甚至某些進口車輛的配件國內還無法生產(chǎn)，車主往往需要耗費大量時間等待國外的配件郵寄至國內才能完成車輛部件的安裝。在此過程中必然會造成人力、物力、財力等各方面資源的不必要浪費。因此我國城市軌道交通車輛制動技術將會呈現(xiàn)出多樣性和包容性，以適應各類車輛，而車輛的部件之間通用性也會逐漸加強，大大減少資源的浪費有效提高工作效率。

總之，隨著城市軌道交通的快速發(fā)展及列車速度的不斷提高，對車輛制動性能提出了更高要求，列車在制動過程中應具有安全性、舒適性、低能耗。為了保證列車在運行過程中更具安全性，列車應滿足在某一速度級下有規(guī)定的制動距離及減速度，以保證列車在一定距離下安全制動。舒適性方面，在常用制動、快速制動和緊急制動過程中，列車的減速度以及沖擊率要滿足一定的要求。因此，本文的研究也就顯得十分的有意義。

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