地鐵制動閘片異常磨耗原因分析及解決措施

劉永科

（長春軌道客車股份限公司,長春 130062）

0 前言

地鐵列車制動分為電制動和空氣制動，由于電制動節能環保且沒有機械磨耗，一直被優先使用，在電制動不足的情況下才通過空氣制動進行補充。空氣制動的執行部分—基礎制動又分為踏面制動和盤形制動，由于受到熱容量限制，對于最高運營速度不低于100公里/小時的地鐵列車主要配置盤形制動，閘片作為盤形制動的消耗材料，價格也較為昂貴，如果閘片使用壽命過短，勢必增加列車運營成本。

1 項目背景及問題提出

某新線地鐵車輛采用8輛編組，6輛動車加上2輛拖車，最高運營速度為100公里/小時，交流1500伏受電弓受流，基礎制動裝置采用輪盤制動。閘片全部厚度為24mm，可磨耗厚度為19mm。電制動的形式采用再生制動，即將車輛動能轉化為電能反饋到供電電網。

列車制動采用電制動與空氣制動實時協調配合，電制動優先，空氣制動延時投入的混合制動方式，同時從更換閘片方便性角度上考慮，采用了全列車等磨耗的空氣制動力管理方式，此方式主要有如下優點：

可以將摩擦制動平均分配給每一軸的制動夾鉗，避免不均勻施加，提高整列車整體的熱復合性能；

在某車故障情況下，全列車范圍內其余可用車仍然可以平均分擔故障車損失的制動力，避免制動力的損失；

等磨耗分配原則相較原先的分配方法可以減小TC車的磨耗，延長整車的檢修和制動盤更換周期。

為了保證電制動利用率最大化，從而最大限度減少空氣制動的投入，在車輛設計之初就將節能環保，降低運營成本作為重要研究方向，使其電制動發揮到極限，其能力可以達到：

AW0 最大常用制動（電空混合）工況：總制動力336KN，電制動可發揮的最大能力：336KN。空氣制動需要補充的制動力為0。

AW2 最大常用制動（電空混合）工況：總制動力460KN，電制動可發揮的最大能力：370KN。空氣制動需要補充的制動力僅為90 KN。

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

車輛實際運營期間，均采用ATO自動駕駛，使用最大常用制動幾率很小，也就意味著空氣制動投入將更少。根據用戶反饋，在閘片壽命期間車輛僅能走行13萬公里，時間約為1年，而全部更換一次閘片的費用約1000多萬，用戶對此無法接受。

2 原因分析

按照理論推算，空氣制動需要投入很小，就可以滿足車輛制動性能要求。

為了找出問題的原因，首先對閘片的耐磨性再次確認，并將其排出。通過車輛自身的數據記錄儀，隨機下載第29組和33組車在某段時間的運行數據，并對數據分析發現，車輛普遍存在車輛高速區段，電制動不能完全投入的異常現象，并具有以下特點：

電制動退出時車輛運行速度較高，基本都是大于65甚至達到90以上，也就意味著空氣制動需要投入較長時間，加快了閘片的磨耗；

每次電制動異常退出的車輛數量從1到6輛車不等，退出的時間在車輛運營高峰和平常時段均有發生；

電制動退出的現象十分頻繁，以第29組車為例，此列車在21:52到次日10:14區間，共運營41站，其中發生不同程度的電制動異常退出現象共計19起，占該車整體運行情況的46.3%）。

在所有電制動異常退出的瞬間，網壓值均在1760-1780伏之間，考慮網絡采集電壓與逆變器真實電感電壓的誤差，實際電制動退出值在1800伏左右，而正是由于在此網壓數值下，地面吸收電阻仍然沒有動作，最終觸發逆變器內部保護進而切除電制動，導致空氣制動過多的投入。

在對磨耗到限的閘片進行測量時，又發現約有15%的閘片存在左右偏磨現象，即閘片左右兩側磨耗的厚度差超過5mm，導致閘片一側達到磨耗極限，整個閘片不得不被替換。經過分析，造成偏磨原因為固定閘片的制動夾鉗的安裝臂在生產過程中發生部分批量安裝角度傾斜，造成閘片左右兩側不能平行與制動盤接觸，進而產生偏磨現象。

3 解決措施及改善效果驗證

針對于電制動異常退出的問題，通過優化地面網壓的吸收裝置設定值，使其在觸發車輛逆變器內部保護前動作，同時保證其在網壓正常波動范圍內不能啟動。

對于閘片偏磨的問題，通過在生產過程中增加夾鉗臂安裝角度質量控制項點改善，對現有車輛通過調整夾鉗臂安裝角度來徹底解決。

通過實施以上兩項改進方案，閘片平均磨耗量減少到0.5mm/萬公里，每副閘片可以使用約38萬公里，改善效果極為顯著，獲得用戶的認可。

4 結束語

閘片的磨耗涉及眾多因素，不僅與閘片的耐磨性、空氣制動運用情況、制動力的分配管理、電制動潛在能力等車輛自身的因素有關，還與地面吸收裝置運用情況、電制動實際發揮水平、站間距、車輛實際載荷載運狀態、信號系統的控車方式等因素息息相關，因此要想使閘片的磨耗達到滿意的效果，還需要在各個設計環節進行控制，深入和全面地系統考慮。

[1]巫紅波.廣州地鐵4號線車輛制動盤異常磨耗調查分析及解決對策[J].鐵道機車車輛，2013(10):90.

[2]克諾爾.制動計算報告[M].制動計算報告，2013(08):1.