地鐵列車制動(dòng)系統(tǒng)故障及改進(jìn)優(yōu)化思路分析

魯禮丁

摘要：本文主要分析了地鐵列車制動(dòng)系統(tǒng)組成及常見的制動(dòng)模式，重點(diǎn)介紹了制動(dòng)系統(tǒng)故障及改進(jìn)措施，其不僅可以更好的發(fā)揮制動(dòng)系統(tǒng)的作用，而且還可以降低制動(dòng)系統(tǒng)故障的發(fā)生率，進(jìn)而提高其運(yùn)行效率。通過對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)故障及改進(jìn)對(duì)策進(jìn)行研究，以期為地鐵列車的安全運(yùn)行提供可靠保障，創(chuàng)造出最大化的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：地鐵列車;制動(dòng)系統(tǒng);故障;改進(jìn)對(duì)策

1.地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)概述

1.1地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)組成

通常情況下，地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)主要包括了制動(dòng)控制和制動(dòng)執(zhí)行兩大部分，其扮演著控制指令發(fā)出與中斷的角色，由信號(hào)傳輸裝置和控制裝置組成，該過程中信號(hào)傳遞媒介為電或空氣。

1.2地鐵列車制動(dòng)模式

在地鐵列車正常運(yùn)行過程中，制動(dòng)模式類型如下：（1）常用制動(dòng)。其選擇了減速度控制方式，并根據(jù)具體的載荷和收到的減速指令來對(duì)其制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)整。通過常用制動(dòng)既能夠降低減速時(shí)的不適感，而且還可以提高乘客的舒適感;（2）緊急制動(dòng)。其一般是基于單個(gè)轉(zhuǎn)向架來進(jìn)行操作，且不存在沖擊限制。如果斷開緊急制動(dòng)安全回路時(shí)，將會(huì)使所有車輛緊急制動(dòng)。如果開啟緊急制動(dòng)功能后，使地鐵列車一直處于制動(dòng)狀態(tài)，以確保列車安全停車。如果出現(xiàn)緊急制動(dòng)電路失電故障時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致緊急電磁閥失電，并根據(jù)實(shí)際載荷產(chǎn)生的壓力來調(diào)節(jié)變載荷閥，按照1：1的比例中繼閥完成對(duì)壓縮空氣的輸送，進(jìn)而達(dá)到緊急制動(dòng)的目的;（3）快速制動(dòng)。其主要是由列車自動(dòng)運(yùn)行ATO或司機(jī)控制裝置發(fā)出，并且在司控器手柄運(yùn)移至相應(yīng)位置時(shí)，才會(huì)啟動(dòng)系統(tǒng)。如果將司控器手柄移至“0”位時(shí)，將會(huì)得到緩解制動(dòng)的目的;（4）停放制動(dòng)。其主要是保證已停止車輛處于穩(wěn)定不動(dòng)狀態(tài)，其所具備的作用如下：①避免已停穩(wěn)車輛在外力作用下發(fā)生移動(dòng);②防止停止在坡道上的列車因?yàn)橥７挪黄巾樁霈F(xiàn)溜車、倒溜問題。實(shí)際上，停放制動(dòng)原理與常用制動(dòng)相似，其主要區(qū)別是制動(dòng)力的大小和作用條件。停放制動(dòng)具有相對(duì)比較苛刻的應(yīng)用條件，只有列車停穩(wěn)后才啟動(dòng)，此時(shí)的制動(dòng)力為固定值，并且在正常啟動(dòng)車輛后，制動(dòng)作用將會(huì)緩解。

2.地鐵列車制動(dòng)系統(tǒng)故障

空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)屬于地鐵列車制動(dòng)系統(tǒng)中比較重要的組成部分，其一般是由速度傳感器、防滑排風(fēng)閥和防滑控制器組成，其中在速度很低時(shí)速度傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的準(zhǔn)確檢測(cè)。在發(fā)生制動(dòng)滑行時(shí)，防滑排風(fēng)閥可以達(dá)到緩解單個(gè)軸空氣制動(dòng)的效果，從而使制動(dòng)滑行消除。通常情況下，空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)通過如下兩種滑行探測(cè)方法來對(duì)其是否有滑行現(xiàn)象進(jìn)行判斷：（1）減速度判據(jù)。某一軸減速度符合判定滑行數(shù)值;（2）速度差判據(jù)。與參考速度（基準(zhǔn)速度）相比，某一軸速度比其低時(shí)，則說明達(dá)到判定滑行數(shù)值。如果發(fā)生上述任何一種情況時(shí)，則可以說明該軸出現(xiàn)了制動(dòng)滑行，此時(shí)的防滑控制系統(tǒng)將會(huì)借助防滑排風(fēng)閥將該軸制動(dòng)缸到中繼閥的通路切斷，并保證制動(dòng)缸壓力不再增大。當(dāng)滑行持續(xù)增大時(shí)，可以通過防滑閥將一部分制動(dòng)缸的壓力空氣排出，以此來降低該軸上的制動(dòng)力和滑行程度，并保證該軸恢復(fù)至黏著狀態(tài)。

2.1故障數(shù)據(jù)

通過對(duì)A1車制動(dòng)系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)（圖1）進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在補(bǔ)充空氣制動(dòng)后，A1車端轉(zhuǎn)向架的1軸和2軸同時(shí)出現(xiàn)了滑行，同時(shí)對(duì)制動(dòng)缸實(shí)現(xiàn)了排風(fēng)控制。實(shí)際上，當(dāng)1軸排風(fēng)后，將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)軸速，并且在軸速恢復(fù)階段，將會(huì)使1軸制動(dòng)缸繼續(xù)充風(fēng)，并持續(xù)保壓約5s后使其排風(fēng)得到緩解，該過程中軸速一直處于正常狀態(tài)。實(shí)際上，2軸排風(fēng)后軸速較慢恢復(fù)，并降低了排風(fēng)后軸速下降速度。在2軸制動(dòng)缸得到徹底緩解后，不僅軸速未得到快速恢復(fù)，而且還持續(xù)下降直至徹底抱死，約5s后1軸制動(dòng)缸開始進(jìn)行排風(fēng)緩解，并且在緩解后2軸軸速也達(dá)到了正常值。

2.2制動(dòng)抱死和防滑失效原因

通過對(duì)圖1進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在2軸制動(dòng)缸完全緩解后，A1車轉(zhuǎn)向架2軸軸速未恢復(fù)，然而在1軸制動(dòng)缸緩解后，短時(shí)間內(nèi)軸速恢復(fù)正常。實(shí)際上，轉(zhuǎn)向架1、2軸制動(dòng)缸管路接反是誘發(fā)制動(dòng)抱死和防滑失效的主要原因。

2.3制動(dòng)重故障原因

通過對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在滑行大概2s后，下調(diào)了制動(dòng)級(jí)位（圖1），此時(shí)的A1車轉(zhuǎn)向架不需要繼續(xù)空氣制動(dòng)，從而緩解了制動(dòng)缸壓力。然而，因?yàn)锳1轉(zhuǎn)向架2軸的軸速還沒有恢復(fù)，從而使滑行仍處于激活狀態(tài)。在防滑激活狀態(tài)下，防滑控制軟件通過未滑行軸的黏著來實(shí)現(xiàn)對(duì)滑行軸上的制動(dòng)力損失進(jìn)行補(bǔ)償，并且對(duì)沒有滑行的輪軸制動(dòng)缸給予了保壓和充風(fēng)控制，未給予排風(fēng)控制。當(dāng)處于滑行激活狀態(tài)時(shí)，如果2軸防滑控制失效后，將會(huì)導(dǎo)致未滑行的1軸制動(dòng)缸無法實(shí)現(xiàn)正常緩解，如果該狀態(tài)持續(xù)5s后，將會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)重故障和制動(dòng)不緩解故障。

3.地鐵列車制動(dòng)系統(tǒng)改進(jìn)對(duì)策

3.1優(yōu)化防滑控制軟件

如今，在防滑激活后，防滑控制軟件優(yōu)先實(shí)施防滑控制，并對(duì)未滑行的輪軸制動(dòng)缸提供保壓和充分控制，未實(shí)施緩解排風(fēng)控制。雖然在某些情況下，該控制模式能夠提高滑行后的黏著利用，然而由于防滑控制失效后無法使制動(dòng)壓力隱患得到緩解，進(jìn)而觸發(fā)制動(dòng)重故障。為了使防滑控制失效后無法觸發(fā)和緩解制動(dòng)重故障得到解決，則需要優(yōu)化防滑控制軟件，具體內(nèi)容如下：（1）如果空氣制動(dòng)得到部分緩解后，當(dāng)未滑行軸的制動(dòng)缸壓力超過了制動(dòng)缸壓力目標(biāo)值時(shí)，則需要為未滑行軸提供緩解排風(fēng)控制，并部分緩解未滑行軸的制動(dòng)缸壓力;（2）如果空氣制動(dòng)得到徹底緩解后，則不啟動(dòng)空氣制動(dòng)防滑控制，并通過正常緩解方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)缸壓力的有效緩解，避免防滑失效后還存在持續(xù)防滑控制。將上述兩個(gè)功能增加到控制軟件后，在部分或完全緩解空氣制動(dòng)目標(biāo)壓力時(shí)，將會(huì)有效降低或緩解制動(dòng)缸壓力，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的制動(dòng)效果。

3.2生產(chǎn)、質(zhì)量管理

通常情況下，轉(zhuǎn)向架制動(dòng)缸管路接反主要是由于在工藝文件中未明確標(biāo)注制動(dòng)缸管路連接要求，而且在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后未及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。為了避免上述問題的發(fā)生，則需要強(qiáng)化生產(chǎn)、質(zhì)量管理工作，并從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、工藝、驗(yàn)收、質(zhì)檢等環(huán)節(jié)對(duì)其故障原因進(jìn)行分析，制定完善的整改方案，進(jìn)而降低地鐵列車制動(dòng)系統(tǒng)故障的發(fā)生率。

4.結(jié)束語

綜上所述，制動(dòng)系統(tǒng)是地鐵列車運(yùn)行中比較重要的組成部分，然而在實(shí)際運(yùn)行階段，制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)了防滑控制故障，此時(shí)在對(duì)其進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，制定了改進(jìn)優(yōu)化對(duì)策，以此來更好的發(fā)揮制動(dòng)系統(tǒng)作用，確保地鐵車輛安全、高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]王仁慶. 地鐵列車制動(dòng)系統(tǒng)故障原因分析及改進(jìn)[J]. 軌道交通裝備與技術(shù)，2021（3）：35-37.

[2]胡利江. 地鐵列車制動(dòng)系統(tǒng)故障判斷與解決闡述[J]. 今日自動(dòng)化，2019（6）：138-139.