韓籽貞 王鑫
摘 要:當(dāng)車輛發(fā)生制動(dòng)不緩解故障時(shí),需要進(jìn)行空氣制動(dòng)隔離操作,通過排空故障車踏面制動(dòng)單元內(nèi)的壓縮空氣實(shí)現(xiàn)制動(dòng)緩解。沈陽地鐵 1 號(hào)線車輛出現(xiàn)此類故障時(shí),司機(jī)需要下車,通過截?cái)辔挥谲囅螺o助控制箱內(nèi)的故障轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T實(shí)現(xiàn)制動(dòng)隔離,所需操作時(shí)間較長,可能造成車輛延誤,影響運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量。為縮短正線故障處置時(shí)間,應(yīng)對(duì)既有車輛制動(dòng)系統(tǒng)的空氣制動(dòng)隔離裝置進(jìn)行升級(jí)改造,增加車上空氣制動(dòng)隔離功能。為此,文章通過分析沈陽地鐵 1 號(hào)線既有車輛制動(dòng)系統(tǒng)氣路原理以及現(xiàn)有轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T的合理性,在保留現(xiàn)有轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T的基礎(chǔ)上,提出手動(dòng)隔離、遠(yuǎn)程隔離和帶緊急制動(dòng)互鎖功能的遠(yuǎn)程隔離 3 種升級(jí)改造方案,并對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn),最終得出結(jié)論,手動(dòng)隔離方案是適用于沈陽地鐵 1 號(hào)線既有車輛的最佳方案。
關(guān)鍵詞:地鐵車輛;制動(dòng)系統(tǒng);空氣制動(dòng)隔離裝置;升級(jí)改造
中圖分類號(hào):U270.35
1 研究背景
沈陽地鐵1號(hào)線既有車輛制動(dòng)系統(tǒng)采用克諾爾集團(tuán)生產(chǎn)的EP2002型電空制動(dòng)系統(tǒng),該系統(tǒng)采用架控制動(dòng)控制方式,每節(jié)車下安裝2個(gè)電子制動(dòng)控制單元——網(wǎng)關(guān)閥、智能閥,每個(gè)電子制動(dòng)控制單元分別控制其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向架上的4個(gè)踏面制動(dòng)單元的制動(dòng)施加與緩解;每節(jié)車下各設(shè)置1個(gè)輔助控制箱,輔助控制箱內(nèi)包含2個(gè)帶排氣功能的截?cái)嗳T,可截?cái)嗥鋵?duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向架上游的壓縮空氣,實(shí)現(xiàn)單個(gè)轉(zhuǎn)向架的空氣制動(dòng)切除,從而使轉(zhuǎn)向架失去空氣制動(dòng)力。
若1號(hào)線既有車輛在正線發(fā)生制動(dòng)不緩解故障,司機(jī)可進(jìn)入隧道,截?cái)喙收宪囕v輔助控制箱中相應(yīng)的截?cái)嗳T,以實(shí)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)緩解。但由于1號(hào)線隧道空間狹窄、光線較暗,輔助控制箱位置較低,不利于司機(jī)的操作,因此故障處置時(shí)間較長,可能造成車輛延誤,影響地鐵運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量。因此,1號(hào)線既有車輛目前采用斷合位于客室電氣柜內(nèi)的智能閥和網(wǎng)關(guān)閥的空氣開關(guān)、重啟閥體的方式實(shí)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)緩解。但可能出現(xiàn)重啟閥體后故障轉(zhuǎn)向架仍無法實(shí)施制動(dòng)緩解的情況,此時(shí)車輛只能抱閘運(yùn)行,從而導(dǎo)致車輪踏面和鋼軌擦傷。
本文將通過分析沈陽地鐵1號(hào)線既有車輛制動(dòng)系統(tǒng)的氣路原理,提出為其增加車上空氣制動(dòng)隔離功能的升級(jí)改造方案,通過電氣或機(jī)械控制在車上對(duì)發(fā)生制動(dòng)不緩解故障的轉(zhuǎn)向架進(jìn)行制動(dòng)隔離,以提高制動(dòng)系統(tǒng)的安全性與可靠性,保障車輛的安全運(yùn)營。
2 1 號(hào)線既有車輛制動(dòng)系統(tǒng)氣路原理
1號(hào)線既有車輛制動(dòng)系統(tǒng)的氣路原理如下:空氣自空氣濾清器吸入,經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后流入雙塔干燥器,干燥后的壓縮空氣流入輔助控制箱,然后經(jīng)空氣過濾器、總風(fēng)截?cái)嗳T、止回閥后,分為2路,一路經(jīng)轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T1、網(wǎng)關(guān)閥至轉(zhuǎn)向架1的踏面制動(dòng)單元,另一路經(jīng)轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T2、智能閥至轉(zhuǎn)向架2的踏面制動(dòng)單元。除以上制動(dòng)管路外,壓縮空氣還經(jīng)輔助控制箱分別流向帶停放制動(dòng)裝置的踏面制動(dòng)單元和空氣彈簧。
3 現(xiàn)有轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T合理性分析
1號(hào)線既有車輛踏面制動(dòng)單元為克諾爾公司生產(chǎn)的PEC7型踏面制動(dòng)單元,工作原理為充風(fēng)制動(dòng)、無風(fēng)緩解。輔助控制箱內(nèi)2個(gè)轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T的常態(tài)為豎直導(dǎo)通狀態(tài),若截?cái)嘣撊T,可截?cái)鄟碜云渖嫌蔚膲嚎s空氣,并排空轉(zhuǎn)向架1和轉(zhuǎn)向架2上踏面制動(dòng)單元制動(dòng)缸內(nèi)部的壓縮空氣,從而實(shí)現(xiàn)踏面制動(dòng)單元的緩解。轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T的使用條件如下。
(1)車輛在運(yùn)營中出現(xiàn)單個(gè)轉(zhuǎn)向架或單節(jié)車輛制動(dòng)不緩解時(shí),通過操作此截?cái)嗳T可以切除故障車輛轉(zhuǎn)向架的空氣制動(dòng),避免車輛抱閘運(yùn)行。
(2)車輛在運(yùn)營中出現(xiàn)整列車緊急制動(dòng)不緩解時(shí),司機(jī)可通過此截?cái)嗳T切除各節(jié)車的空氣制動(dòng),以便使用救援車輛將故障車輛拖離現(xiàn)場。
(3)在日常檢修中,檢修人員在車下檢查閘瓦與輪對(duì)踏面之間的間隙及更換閘瓦時(shí),必須通過操作此截?cái)嗳T切除相應(yīng)轉(zhuǎn)向架的空氣制動(dòng),防止踏面制動(dòng)單元?jiǎng)幼鲗?duì)人員造成傷害,保障其人身安全。
(4)車輛需要調(diào)車(如進(jìn)行車輪鏇修、車輛進(jìn)入無電區(qū)等)時(shí),均需通過操作此截?cái)嗳T切除各節(jié)車的空氣制動(dòng)。
(5)車輛需排空全部壓縮空氣時(shí),應(yīng)將轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T旋轉(zhuǎn)45°進(jìn)行排風(fēng),否則無法排出制動(dòng)風(fēng)缸內(nèi)的壓縮空氣。
通過對(duì)轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T的使用條件進(jìn)行分析,可以得出以下結(jié)論:目前沈陽地鐵1號(hào)線既有車輛輔助控制箱內(nèi)的轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T可應(yīng)用于需切除空氣制動(dòng)的各種情況,設(shè)計(jì)合理,故后續(xù)設(shè)計(jì)方案應(yīng)保留此截?cái)嗳T。
4 空氣制動(dòng)隔離裝置升級(jí)改造方案
基于上述分析,本文在保留現(xiàn)有轉(zhuǎn)向架截?cái)嗳T的基礎(chǔ)上,提出以下3種空氣制動(dòng)隔離裝置升級(jí)改造方案。
4.1 手動(dòng)隔離方案
目前,沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛,以及2號(hào)、9號(hào)、10號(hào)線車輛均采用手動(dòng)隔離方案,根據(jù)車輛的氣路設(shè)計(jì),在保留輔助控制箱內(nèi)原截?cái)嗳T的基礎(chǔ)上,在各節(jié)車的輔助控制箱氣路接口至智能閥氣路接口,以及輔助控制箱氣路接口至網(wǎng)關(guān)閥氣路接口之間分別加裝帶反饋觸點(diǎn)的手動(dòng)截?cái)嗳T。其設(shè)置在每節(jié)客室座椅下方,以便司機(jī)在客室內(nèi)進(jìn)行手動(dòng)操作。制動(dòng)風(fēng)管由車下經(jīng)車體地板引入客室。
同時(shí),在手動(dòng)截?cái)嗳T外側(cè)加裝帶8 mm×8 mm四角鎖的金屬保護(hù)箱,防止因乘客誤操作而影響車輛運(yùn)營安全。截?cái)嗳T電觸點(diǎn)的電信號(hào)反饋至列車管理系統(tǒng)(TMS),司機(jī)可通過TMS屏幕監(jiān)測塞門的狀態(tài),截?cái)嘣撊T后,TMS屏幕將顯示該轉(zhuǎn)向架被隔離。
4.2 遠(yuǎn)程隔離方案
在保留輔助控制箱內(nèi)原截?cái)嗳T的基礎(chǔ)上,在輔助控制箱氣路接口至智能閥氣路接口 ,以及輔助控制箱氣路接口至網(wǎng)關(guān)閥氣路接口 之間分別新增1組控制電磁閥和活塞閥,同時(shí)從輔助控制箱氣路接口加裝1路風(fēng)管至控制電磁閥,作為控制氣路。
兩端司機(jī)室增設(shè)轉(zhuǎn)向架隔離按鈕,分別控制其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)隔離,以實(shí)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)緩解。按鈕與對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向架的控制電磁閥之間采用硬線連接,通過操作轉(zhuǎn)向架隔離按鈕,驅(qū)動(dòng)控制電磁閥動(dòng)作,改變氣路流向,控制活塞閥排氣,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程隔離功能。
控制電磁閥正常為失電狀態(tài),此時(shí)活塞閥處于通路狀態(tài),轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)功能可以正常施加。當(dāng)司機(jī)在車輛運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)報(bào)出轉(zhuǎn)向架制動(dòng)不緩解相關(guān)故障時(shí),按下對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向架的隔離按鈕,此時(shí)控制電磁閥得電動(dòng)作,閥用電磁鐵勵(lì)磁,活塞閥排氣,從而實(shí)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)緩解。轉(zhuǎn)向架隔離按鈕連接至TMS,按下按鈕后,TMS屏幕將顯示該轉(zhuǎn)向架被隔離。
4.3 帶緊急制動(dòng)互鎖功能的遠(yuǎn)程隔離方案
手動(dòng)隔離方案、遠(yuǎn)程隔離方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)隔離功能,但同時(shí)也隔離了該轉(zhuǎn)向架的緊急制動(dòng)功能。為保證車輛緊急制動(dòng)功能的有效性,可以在遠(yuǎn)程隔離方案新增控制電磁閥、活塞閥的基礎(chǔ)上增加緊急制動(dòng)互鎖功能。具體設(shè)計(jì)方案為:在緊急制動(dòng)回路中串聯(lián)控制繼電器,在控制電磁閥的控制回路中增加該繼電器的常開觸點(diǎn)。當(dāng)緊急制動(dòng)安全環(huán)路導(dǎo)通時(shí),該繼電器得電,控制電磁閥控制回路中的觸點(diǎn)閉合,按下轉(zhuǎn)向架隔離按鈕,控制電磁閥得電;當(dāng)緊急制動(dòng)安全環(huán)路斷開時(shí),該繼電器失電,控制電磁閥控制回路中的觸點(diǎn)斷開,無論轉(zhuǎn)向架隔離按鈕是否按下,控制電磁閥均失電,處于隔離狀態(tài)下的轉(zhuǎn)向架將自動(dòng)解除制動(dòng)隔離,該轉(zhuǎn)向架的緊急制動(dòng)功能恢復(fù),從而保證緊急制動(dòng)距離。
5 方案對(duì)比分析
從改造風(fēng)險(xiǎn)、故障處置效率等方面對(duì)上述3種方案進(jìn)行對(duì)比分析,得出各個(gè)方案的如下優(yōu)缺點(diǎn)。
5.1 手動(dòng)隔離方案
手動(dòng)隔離方案的優(yōu)點(diǎn)在于:①改動(dòng)對(duì)氣路原理影響較小;②與1號(hào)線增購車輛的轉(zhuǎn)向架隔離操作方式一致,可保證既有車輛、增購車輛隔離操作的一致性;③除對(duì)制動(dòng)管路的改動(dòng)外,每個(gè)轉(zhuǎn)向架僅增加1個(gè)截?cái)嗳T,隨之產(chǎn)生的故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)少于其他2種方案,對(duì)檢修維護(hù)工作影響較小。
其缺點(diǎn)在于:①對(duì)車下制動(dòng)管路的改動(dòng)較大,需從車體地板穿入風(fēng)管,并對(duì)車底進(jìn)行鉆孔和密封,改造工藝要求較高;②無法實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程隔離功能,當(dāng)車輛運(yùn)行過程中需要進(jìn)行空氣制動(dòng)隔離時(shí),司機(jī)須到相應(yīng)車廂的座椅處,手動(dòng)操作對(duì)應(yīng)故障轉(zhuǎn)向架的截?cái)嗳T,而高峰時(shí)段車內(nèi)乘客較多,隔離所需時(shí)間較長,可能會(huì)造成車輛晚點(diǎn)。
5.2 遠(yuǎn)程隔離方案
遠(yuǎn)程隔離方案的優(yōu)點(diǎn)在于:當(dāng)車輛在運(yùn)行過程中發(fā)生轉(zhuǎn)向架制動(dòng)不緩解故障,需要緩解單個(gè)轉(zhuǎn)向架的空氣制動(dòng)時(shí),司機(jī)可通過按下司機(jī)室內(nèi)的轉(zhuǎn)向架隔離按鈕,激活控制電磁閥,實(shí)現(xiàn)對(duì)故障轉(zhuǎn)向架的遠(yuǎn)程制動(dòng)隔離,操作方便,可以大大縮短正線應(yīng)急故障處置時(shí)間,提高運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量。
其缺點(diǎn)在于:①故障轉(zhuǎn)向架處于遠(yuǎn)程隔離狀態(tài)時(shí),其緊急制動(dòng)功能也將被隔離,若此時(shí)發(fā)生緊急情況需要列車立即制動(dòng),則該故障轉(zhuǎn)向架無法施加緊急制動(dòng)力,列車緊急制動(dòng)距離會(huì)有所增加;②電氣方面需要在兩端司機(jī)室增加轉(zhuǎn)向架隔離按鈕及按鈕至控制電磁閥的接線,在氣路上需要增加活塞閥和控制電磁閥,增加了檢修維護(hù)工作量及故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
5.3 帶緊急制動(dòng)互鎖功能的遠(yuǎn)程隔離方案
帶緊急制動(dòng)互鎖功能的遠(yuǎn)程隔離方案的優(yōu)點(diǎn)在于:除具備遠(yuǎn)程隔離方案的優(yōu)點(diǎn)外,還可在故障轉(zhuǎn)向架處于遠(yuǎn)程隔離的狀態(tài)下,且觸發(fā)緊急制動(dòng)時(shí),復(fù)位遠(yuǎn)程隔離功能,從而保證緊急制動(dòng)的正常施加,降低故障對(duì)車輛運(yùn)營的影響。
其缺點(diǎn)在于:電氣方面需要更改緊急制動(dòng)安全環(huán)路、增加串聯(lián)控制繼電器、在車輛兩端司機(jī)室增加轉(zhuǎn)向架隔離按鈕及按鈕至控制電磁閥的接線、在控制電磁閥的控制回路中增加常開觸點(diǎn),在氣路上需增加活塞閥和控制電磁閥,改動(dòng)工作量較大,增加了檢修維護(hù)工作量及故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
6 結(jié)語
通過對(duì)以上3種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析,手動(dòng)隔離方案為純機(jī)械控制,可靠性最高,改動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較?。ㄔ蛟谟谏蜿柕罔F1號(hào)線既有車輛在電氣、機(jī)械方面已經(jīng)完備),而且可以解決車輛在正線發(fā)生制動(dòng)不緩解故障時(shí),司機(jī)無法在車上進(jìn)行制動(dòng)隔離操作的問題,避免車輪踏面和鋼軌的擦傷。因此,對(duì)于沈陽地鐵1號(hào)線既有車輛,宜采用此方案。
隨著地鐵運(yùn)營線路的增加及行車間隔的縮短,對(duì)正線故障處置效率的要求越來越高,帶緊急制動(dòng)互鎖功能的遠(yuǎn)程隔離方案更適應(yīng)未來地鐵的發(fā)展趨勢(shì)。因此,新造車輛可采用以帶緊急制動(dòng)互鎖功能的遠(yuǎn)程隔離為主、手動(dòng)隔離為備用的制動(dòng)隔離方式,以縮短正線故障處理時(shí)間,減少因制動(dòng)不緩解故障造成的列車延誤和晚點(diǎn),提高運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量。
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收稿日期 2019-12-16
責(zé)任編輯 蘇靖棋