地鐵制動(dòng)閘片異常磨耗原因分析及解決措施

劉永科

（長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份限公司,長(zhǎng)春 130062）

0 前言

地鐵列車(chē)制動(dòng)分為電制動(dòng)和空氣制動(dòng)，由于電制動(dòng)節(jié)能環(huán)保且沒(méi)有機(jī)械磨耗，一直被優(yōu)先使用，在電制動(dòng)不足的情況下才通過(guò)空氣制動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)充。空氣制動(dòng)的執(zhí)行部分—基礎(chǔ)制動(dòng)又分為踏面制動(dòng)和盤(pán)形制動(dòng)，由于受到熱容量限制，對(duì)于最高運(yùn)營(yíng)速度不低于100公里/小時(shí)的地鐵列車(chē)主要配置盤(pán)形制動(dòng)，閘片作為盤(pán)形制動(dòng)的消耗材料，價(jià)格也較為昂貴，如果閘片使用壽命過(guò)短，勢(shì)必增加列車(chē)運(yùn)營(yíng)成本。

1 項(xiàng)目背景及問(wèn)題提出

某新線(xiàn)地鐵車(chē)輛采用8輛編組，6輛動(dòng)車(chē)加上2輛拖車(chē)，最高運(yùn)營(yíng)速度為100公里/小時(shí)，交流1500伏受電弓受流，基礎(chǔ)制動(dòng)裝置采用輪盤(pán)制動(dòng)。閘片全部厚度為24mm，可磨耗厚度為19mm。電制動(dòng)的形式采用再生制動(dòng)，即將車(chē)輛動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能反饋到供電電網(wǎng)。

列車(chē)制動(dòng)采用電制動(dòng)與空氣制動(dòng)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)配合，電制動(dòng)優(yōu)先，空氣制動(dòng)延時(shí)投入的混合制動(dòng)方式，同時(shí)從更換閘片方便性角度上考慮，采用了全列車(chē)等磨耗的空氣制動(dòng)力管理方式，此方式主要有如下優(yōu)點(diǎn)：

可以將摩擦制動(dòng)平均分配給每一軸的制動(dòng)夾鉗，避免不均勻施加，提高整列車(chē)整體的熱復(fù)合性能；

在某車(chē)故障情況下，全列車(chē)范圍內(nèi)其余可用車(chē)仍然可以平均分擔(dān)故障車(chē)損失的制動(dòng)力，避免制動(dòng)力的損失；

等磨耗分配原則相較原先的分配方法可以減小TC車(chē)的磨耗，延長(zhǎng)整車(chē)的檢修和制動(dòng)盤(pán)更換周期。

為了保證電制動(dòng)利用率最大化，從而最大限度減少空氣制動(dòng)的投入，在車(chē)輛設(shè)計(jì)之初就將節(jié)能環(huán)保，降低運(yùn)營(yíng)成本作為重要研究方向，使其電制動(dòng)發(fā)揮到極限，其能力可以達(dá)到：

AW0 最大常用制動(dòng)（電空混合）工況：總制動(dòng)力336KN，電制動(dòng)可發(fā)揮的最大能力：336KN。空氣制動(dòng)需要補(bǔ)充的制動(dòng)力為0。

AW2 最大常用制動(dòng)（電空混合）工況：總制動(dòng)力460KN，電制動(dòng)可發(fā)揮的最大能力：370KN。空氣制動(dòng)需要補(bǔ)充的制動(dòng)力僅為90 KN。

AW3 最大常用制動(dòng)（電空混合）工況：總制動(dòng)力496KN，電制動(dòng)可發(fā)揮的最大能力：370KN。空氣制動(dòng)需要補(bǔ)充的制動(dòng)力為僅126 KN，制動(dòng)缸壓力僅需要0.5bar。

車(chē)輛實(shí)際運(yùn)營(yíng)期間，均采用ATO自動(dòng)駕駛，使用最大常用制動(dòng)幾率很小，也就意味著空氣制動(dòng)投入將更少。根據(jù)用戶(hù)反饋，在閘片壽命期間車(chē)輛僅能走行13萬(wàn)公里，時(shí)間約為1年，而全部更換一次閘片的費(fèi)用約1000多萬(wàn)，用戶(hù)對(duì)此無(wú)法接受。

2 原因分析

按照理論推算，空氣制動(dòng)需要投入很小，就可以滿(mǎn)足車(chē)輛制動(dòng)性能要求。

為了找出問(wèn)題的原因，首先對(duì)閘片的耐磨性再次確認(rèn)，并將其排出。通過(guò)車(chē)輛自身的數(shù)據(jù)記錄儀，隨機(jī)下載第29組和33組車(chē)在某段時(shí)間的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，車(chē)輛普遍存在車(chē)輛高速區(qū)段，電制動(dòng)不能完全投入的異常現(xiàn)象，并具有以下特點(diǎn)：

電制動(dòng)退出時(shí)車(chē)輛運(yùn)行速度較高，基本都是大于65甚至達(dá)到90以上，也就意味著空氣制動(dòng)需要投入較長(zhǎng)時(shí)間，加快了閘片的磨耗；

每次電制動(dòng)異常退出的車(chē)輛數(shù)量從1到6輛車(chē)不等，退出的時(shí)間在車(chē)輛運(yùn)營(yíng)高峰和平常時(shí)段均有發(fā)生；

電制動(dòng)退出的現(xiàn)象十分頻繁，以第29組車(chē)為例，此列車(chē)在21:52到次日10:14區(qū)間，共運(yùn)營(yíng)41站，其中發(fā)生不同程度的電制動(dòng)異常退出現(xiàn)象共計(jì)19起，占該車(chē)整體運(yùn)行情況的46.3%）。

在所有電制動(dòng)異常退出的瞬間，網(wǎng)壓值均在1760-1780伏之間，考慮網(wǎng)絡(luò)采集電壓與逆變器真實(shí)電感電壓的誤差，實(shí)際電制動(dòng)退出值在1800伏左右，而正是由于在此網(wǎng)壓數(shù)值下，地面吸收電阻仍然沒(méi)有動(dòng)作，最終觸發(fā)逆變器內(nèi)部保護(hù)進(jìn)而切除電制動(dòng)，導(dǎo)致空氣制動(dòng)過(guò)多的投入。

在對(duì)磨耗到限的閘片進(jìn)行測(cè)量時(shí)，又發(fā)現(xiàn)約有15%的閘片存在左右偏磨現(xiàn)象，即閘片左右兩側(cè)磨耗的厚度差超過(guò)5mm，導(dǎo)致閘片一側(cè)達(dá)到磨耗極限，整個(gè)閘片不得不被替換。經(jīng)過(guò)分析，造成偏磨原因?yàn)楣潭ㄩl片的制動(dòng)夾鉗的安裝臂在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生部分批量安裝角度傾斜，造成閘片左右兩側(cè)不能平行與制動(dòng)盤(pán)接觸，進(jìn)而產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象。

3 解決措施及改善效果驗(yàn)證

針對(duì)于電制動(dòng)異常退出的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化地面網(wǎng)壓的吸收裝置設(shè)定值，使其在觸發(fā)車(chē)輛逆變器內(nèi)部保護(hù)前動(dòng)作，同時(shí)保證其在網(wǎng)壓正常波動(dòng)范圍內(nèi)不能啟動(dòng)。

對(duì)于閘片偏磨的問(wèn)題，通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程中增加夾鉗臂安裝角度質(zhì)量控制項(xiàng)點(diǎn)改善，對(duì)現(xiàn)有車(chē)輛通過(guò)調(diào)整夾鉗臂安裝角度來(lái)徹底解決。

通過(guò)實(shí)施以上兩項(xiàng)改進(jìn)方案，閘片平均磨耗量減少到0.5mm/萬(wàn)公里，每副閘片可以使用約38萬(wàn)公里，改善效果極為顯著，獲得用戶(hù)的認(rèn)可。

4 結(jié)束語(yǔ)

閘片的磨耗涉及眾多因素，不僅與閘片的耐磨性、空氣制動(dòng)運(yùn)用情況、制動(dòng)力的分配管理、電制動(dòng)潛在能力等車(chē)輛自身的因素有關(guān)，還與地面吸收裝置運(yùn)用情況、電制動(dòng)實(shí)際發(fā)揮水平、站間距、車(chē)輛實(shí)際載荷載運(yùn)狀態(tài)、信號(hào)系統(tǒng)的控車(chē)方式等因素息息相關(guān)，因此要想使閘片的磨耗達(dá)到滿(mǎn)意的效果，還需要在各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，深入和全面地系統(tǒng)考慮。

[1]巫紅波.廣州地鐵4號(hào)線(xiàn)車(chē)輛制動(dòng)盤(pán)異常磨耗調(diào)查分析及解決對(duì)策[J].鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛，2013(10):90.

[2]克諾爾.制動(dòng)計(jì)算報(bào)告[M].制動(dòng)計(jì)算報(bào)告，2013(08):1.