城軌車輛空氣制動防滑控制方法

黃金橋 王皎偉

摘要：城市軌道車輛對于一個城市來說是重要的基礎(chǔ)公共交通工具，其可靠性及安全性必須獲得保障。因此城軌車輛的空氣制動系統(tǒng)要進行嚴(yán)格的制動控制，要通過其中的防滑控制方法降低其輪對抱死以及車輪踏面擦傷等滑動問題，通過滑動系統(tǒng)的設(shè)計，提升整體的制動力提升防滑性能，減少對輪對的制動力。避免出現(xiàn)車輪的滑行情況影響整體城軌車輛運行安全。本文從城軌車輛空氣制動防滑系統(tǒng)的組成和工作原理入手，研究了如何實現(xiàn)防滑控制的有效策略方法。

關(guān)鍵詞：城軌車輛;空氣制動;制動控制

0? 引言

城軌交通車輛主要是通過空氣制動，實現(xiàn)其安全距離內(nèi)的制動過程，作為空氣制動實現(xiàn)其防滑性能的防滑系統(tǒng)，其制動管路系統(tǒng)以及整體的防滑原理必須控制得當(dāng)，確保在安全性方面為城市軌道車輛提供安全保障。制動系統(tǒng)，對于車輛來說是十分重要的，因此要確保不會出現(xiàn)輪對滑動以及抱死滑行的影響。制動系統(tǒng)運行的同時，要對制動系統(tǒng)進行防滑控制的研究，確保空氣制動防滑系統(tǒng)在緊急制動以及常用制動過程中都能夠起到防滑的作用。

1? 城軌車輛制動情況及空氣制動

城軌車輛的制動系統(tǒng)主要包含兩個部分，分別是空氣制動系統(tǒng)以及液壓制動系統(tǒng)?？諝庵苿酉到y(tǒng)在其中應(yīng)用較為廣泛，其由空氣壓縮機、制動控制裝置、計算機單元，空氣管路以及基礎(chǔ)制動裝置組成。其基礎(chǔ)制動裝置能夠放大空氣制動力，形成穩(wěn)定的車輛自動控制。

1.1 空氣制動系統(tǒng)的工作原理? 空氣制動系統(tǒng)的工作原理，是將整個系統(tǒng)流程進行空氣的壓縮，進而完成空氣制動力的應(yīng)用。其主要自動流程為，將空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣，通過主風(fēng)管輸送到主風(fēng)缸。然后過濾器、球閥以及單向閥等，能夠?qū)嚎s空氣進一步輸入到制動風(fēng)缸內(nèi)。這時，壓縮空氣到達雙脈沖電磁閥，在雙脈沖電磁閥處，通過制動管路，劃分為兩個部分。其中一部分進入到計算機控制單元，連接到轉(zhuǎn)向架上，并進入到基礎(chǔ)制動裝置上。由這一部分，主要實現(xiàn)車輛的常用制動以及緊急制動。而另一部分壓縮空氣，進入雙脈沖電磁閥后，轉(zhuǎn)經(jīng)三通梭閥，據(jù)此連接到轉(zhuǎn)向架上，進行基礎(chǔ)制動裝置的連接。這一部分主要用于車輛的駐車制動，也就是在停放過程中實現(xiàn)對車輛的制動控制。

1.2 空氣制動系統(tǒng)優(yōu)勢? 空氣制動系統(tǒng)的安裝空間較大，但是結(jié)構(gòu)相對簡單，同時在工作過程中能夠確保相對較低的空氣壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的運行。并且對于空氣制動系統(tǒng)的維護和維修成本都較低，對于城市軌道交通車輛來說具有適用性，能夠?qū)崿F(xiàn)運行的穩(wěn)定，同時保證運行的經(jīng)濟性。

2? 空氣制動防滑系統(tǒng)組成及原理

空氣制動防滑系統(tǒng)是在空氣制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行防滑系統(tǒng)的組成，其增加了多重的控制裝置，并且能夠?qū)χ苿舆M行多組位的控制。其主要在于系統(tǒng)中增設(shè)的防滑控制板，通過防滑控制板增加兩位轉(zhuǎn)向架，對于停放制動控制裝置和運行制動控制裝置有分開的管控，最后形成中繼閥連接，實現(xiàn)總體的防滑控制。

空氣制動防滑系統(tǒng)的組成，包括帶電觸點塞門、測試點、停放軟管組成、制動軟管組成、自動加線，帶停放制動夾鉗、閘片、輪裝制動盤，自動鋼軟管，停放制動缸軟管，防滑排風(fēng)閥、測速齒輪以及速度傳感器。

空氣制動防滑系統(tǒng)，通過功能上的劃分，可以將其主要劃分為速度傳感器、防滑控制單元以及防滑排風(fēng)閥三個部分。其防滑控制單元主要是通過系統(tǒng)中的電子控制元件，實現(xiàn)制動和防滑的雙重控制功能。防滑控制單元可以實現(xiàn)速度范圍內(nèi)的精確控制，并且能夠根據(jù)速度差、減速度等多種滑行依據(jù)，進行有效的判定，防止運行過程中出現(xiàn)的輪對滑行。速度傳感器則是在低速時保持穩(wěn)定的信號輸出幅值，為整個防滑系統(tǒng)提供速度判定的數(shù)據(jù)依據(jù)。防滑排風(fēng)閥則是根據(jù)防滑控制的信號以及制動缸的壓力，進行排風(fēng)工作狀態(tài)的調(diào)整，借此來提升整個系統(tǒng)的運行。

防滑排風(fēng)閥的三個工作狀態(tài)分別是：①充電位工作狀態(tài)。這一工作狀態(tài)中，電磁閥以及緩解電磁閥均未實現(xiàn)供電，但是并不影響整體制動系統(tǒng)的正常制動和緩解作用。②保壓位工作狀態(tài)。這一工作狀態(tài)中電磁閥是通電的，但是切斷了在制動缸范圍內(nèi)的電力通路，制動缸本身是壓力保持恒定的。③排氣位工作狀態(tài)。排氣位工作狀態(tài)，對于整個保壓電磁閥以及緩解電磁閥來說，都是通電的，但是切斷了自動鋼方面的通電通路。這一過程主要實現(xiàn)的是制動缸中的空氣排出，實現(xiàn)防滑控制對制動缸壓力的精準(zhǔn)控制。

3? 空氣制動防滑系統(tǒng)的特性

空氣制動防滑系統(tǒng)，具有多種控制特性，能夠?qū)崿F(xiàn)城軌車輛的空氣制動防滑控制。①其整體采用微型計算機，控制實現(xiàn)了計算精度的提升，并且保證了計算速度和計算效率。②對于速度差異及減速等多種速度變化，控制能夠進行有效的防滑計算，能夠以此進行多種防滑措施的分析，實現(xiàn)防滑控制過程。③空氣制動防滑系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自檢以及完成已有故障的存儲。對于城軌車輛運行過程的速度，能夠形成監(jiān)督，實現(xiàn)速度傳感器以及排風(fēng)閥狀態(tài)的監(jiān)控，并形成相應(yīng)的輸出狀態(tài)。向控制單元進行自監(jiān)督的數(shù)據(jù)提供。④對于城軌車輛不同的車輪直徑，能夠進行相應(yīng)的速度或自動補償。⑤空氣制動防滑系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)臨近軸之間的互補功能。⑥對于車輛輪軌粘著力等應(yīng)力能夠?qū)崿F(xiàn)空氣制動防滑系統(tǒng)的充分利用，確保對于車輛的防滑制動效果。

4? 防滑控制方法

通過建設(shè)，城軌車輛空氣制動系統(tǒng)的防滑系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)對汽車的其防滑控制方法應(yīng)用。防滑系統(tǒng)的控制方法主要是根據(jù)速度差、減速度變化進行滑行的檢測?？刂七^程并不是在車輛出現(xiàn)滑行時，再完成滑行的控制，而是提前預(yù)測車輪可能出現(xiàn)滑行的趨勢或隱患。通過速度的判別，以及提前的計算分析，當(dāng)出現(xiàn)滑行趨勢時，就已經(jīng)實現(xiàn)了滑行控制、杜絕滑行現(xiàn)象的出現(xiàn)。對于滑行的控制檢測來說，并不單獨的依靠速度作為判別依據(jù)或者單獨依靠減速度作為判別依據(jù)，要將速度差和減速度進行綜合的檢測，有時還可能采用滑移率作為判別自動的依據(jù)?？諝庵苿臃阑到y(tǒng)，可以根據(jù)判定參數(shù)的變化，對制動缸進行一次排氣或者階段性的排氣，并實現(xiàn)保壓、充氣等控制，在防止車輪滑行的同時，多向的利用輪軌之間的粘著力等應(yīng)力，對防滑效率、防滑效果做出最大的優(yōu)化。

4.1 參考速度的確定方法? 在進行防滑系統(tǒng)防滑控制方法的實施時，進行參考速度的確定，以此來獲得速度差以及滑移率等參考參數(shù)，通過參考速度和軸輪之間的速度，制定正確的確定及以此來實現(xiàn)軸速的計算，并對防滑監(jiān)控系統(tǒng)提供參考的速度一致。一般情況下參考速度是等于4根軸中的最高軸速度，但是，最高軸速度達到最大化時，車輛的減速度計算更具有車輛速度的參考價值。因此，采用車輛減速度作為參考速度。當(dāng)4個軸同時出現(xiàn)滑行時，或4個軸的減速度都遠大于正常的自動速度減速度，這時就可以確定防滑系統(tǒng)需要采用短時的緩解基準(zhǔn)軸的空氣制動，實現(xiàn)整體的走速快速恢復(fù)，以免對于滑行過程中的速度無法保證。這一過程中，要對參考速度進行周期性的調(diào)整，避免參考速度出現(xiàn)了累積偏差，無法實現(xiàn)有效的制動減速度計算。

在進行參考速度累加偏差的避免時，還可以采用有效的預(yù)防措施杜絕偏差出現(xiàn)。主要通過網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)來實現(xiàn)參考速度的校準(zhǔn)。也就是說，通過網(wǎng)絡(luò)上其他車的參考速度，進行車輛的參考速度規(guī)劃，如果存在了較大的速度偏差，就說明該車已經(jīng)出現(xiàn)了參考速度的累加偏差，通過空氣防滑系統(tǒng)，要進行短時緩解基準(zhǔn)軸的空氣制動，以快速的實現(xiàn)基準(zhǔn)軸的軸速度恢復(fù)。

4.2 復(fù)合制動防滑控制方法? 采取復(fù)合制動的防滑控制，對城軌車輛進行控制防滑措施十分常見。復(fù)合制動防滑控制，在空氣制動的基礎(chǔ)上，增加了電制動的制動效果，能夠通過電自動進行防滑控制，將滑行信息提前傳遞給空氣制動系統(tǒng)。這樣在發(fā)生滑行前，車輛空氣制動力并不增加，但是一旦出現(xiàn)滑行情況趨勢，就可以有效的切除電控制，自動迅速的實現(xiàn)空氣制動，實施防滑控制。復(fù)合制動防滑的控制，通過電子制動和空氣制動的混合應(yīng)用，實現(xiàn)了電磁制動在一次控制過程中的快速抽離，這樣保證了空氣制動在制動防滑過程中的效用。同時，電制動，在防滑過程中不再增加控制力，這樣就不會將其轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ臓恳?，能夠提升防滑效果?/p>

4.3 防滑失控監(jiān)控方法? 防滑失控監(jiān)控是在制動和參考速度基礎(chǔ)確定的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)的，監(jiān)控性的預(yù)測防滑控制方法。這種方法控制是在防滑控制單元，進行滑行控制時，通過限制的排風(fēng)和保壓時間，或者空氣制動力的損失監(jiān)控，實現(xiàn)的防滑控制系統(tǒng)之外的監(jiān)控功能實現(xiàn)。監(jiān)控設(shè)備的安裝能夠?qū)崿F(xiàn)這種防滑失效的監(jiān)控，其對于防滑控制單元出現(xiàn)控制異常，或者防滑控制設(shè)備出現(xiàn)了異常的功能輸出，都能夠通過監(jiān)控設(shè)備快速發(fā)現(xiàn)，迅速的切斷防滑控制單元的輸出，防止空氣制動力的減少或降低空氣制動力對滑動的控制力下降情況。防滑失控監(jiān)控對于采取單獨的防滑閥或者防滑控制單元的系統(tǒng)來說，能夠?qū)崿F(xiàn)整體的獨立性監(jiān)控。這樣當(dāng)空氣制動防滑系統(tǒng)出現(xiàn)控制失效時，僅僅是部分制動系統(tǒng)受到了控制，而空氣制動防滑系統(tǒng)，并沒有完全失效，能夠繼續(xù)實現(xiàn)防滑的功能，制動力不會完全喪失，這樣就保障了城軌交通的運行安全。

5? 結(jié)語

通過城軌車輛的防滑系統(tǒng)研究，可以在空氣制動上采取參考速度的防滑控制方法、復(fù)合制動防滑控制方法以及實測防滑監(jiān)控的控制方法。通過多種防滑控制方法的應(yīng)用，能夠進一步提升車輛系統(tǒng)防滑控制單元的作用，確保能夠自動限制車輛空氣系統(tǒng)的排風(fēng)或保壓情況，降低制動力的損失，并通過防滑控制方法實現(xiàn)整體控制系統(tǒng)的效用提升，確保車輛不會出現(xiàn)滑行，保證車輛的穩(wěn)定運行安全。

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