鄭州地鐵1號線制動系統簡析

馮俊杰

摘 要：介紹鄭州地鐵1號線1期工程車輛制動系統中的電制動和空氣制動作用原理及實施過程，較詳細地描述空氣制動中的氣路執行過程。

關鍵詞：地鐵車輛 空氣制動 工作原理

中圖分類號：U260 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0077-01

鄭州地鐵1號線配備有兩套制動系統如下。

電制動系統（簡稱：ED）。

電空制動系統（簡稱：EP）。

電制動由四組動車的牽引系統提供，由于項目的制動電阻為地面式的，所有只有再生制動，無電阻制動，電制動的控制由列車的牽引控制單元按車進行控制。制動能量反饋給電網，若輸出電壓持續高于DC1950V，高速斷路器將斷開，所以再生制動的能力取決于電網條件。

電空制動為模擬式單管直通摩擦制動系統。每個轉向架空氣制動由制動單元獨立控制，制動力由制動機施加。每個軸設有兩個踏面制動機，其中一個帶有停放功能。根據制動機的制動力施加方式可分為：主動制動和被動制動。主動制動是靠向制動缸中充入壓縮空氣將閘瓦壓緊在輪對輪對踏面上施加制動，如常用制動、快速制動、緊急制動，其是靠安裝在每個轉向架附近的制動控制單元實行無級控制；被動制動是靠彈簧力將閘瓦壓緊在輪對踏面上施加制動，靠向制動缸中充入壓縮空氣克服彈簧力緩解，如停放制動，它是由司機室按鈕操作實現的。

1 電制動

鄭州地鐵1號線電制動采用再生制動與電阻制動。當行駛/制動管理器發出制動指令時，優先采用電制動。如果接觸網網壓允許，使用的主要制動模式是再生制動，當接觸網網壓高于1800 V時，不能夠吸收再生制動反饋回來的能量，則采用地面電阻制動裝置。

2 空氣摩擦制動

空氣摩擦制動的核心部件有兩個：一個是EP2002閥，EP2002系統設計成通過EP2002的兩個核心產品來形成分布式制動控制網絡。這兩個產品是EP2002網關閥和EP2002 智能閥。在推薦的系統中，每節TC 車和M 車有一個EP2002 網關閥和一個EP2002智能閥，在每節MP車上有兩個EP2002智能閥。每個閥都安裝在相應的轉向架附近（每個轉向架一個閥）。EP2002智能閥提供每個轉向架的常用制動、緊急制動和滑動保護。EP2002網關閥除了具備EP2002智能閥的所有功能外，還具有制動管理及與列車控制系統的接口；另一個CUBE是車輛與EP2002的連接部件，其上面集成了各種閥類，進行氣路壓力的調節和控制。

鄭州地鐵空氣摩擦制動常用的制動模式主要有以下幾類。

2.1 常用制動

列車的常用制動為電空混合制動，其優先采用電制動，需要補充時優先在拖車上施加空氣制動，常用制動的減速度a=-1m/s2，當EB0失效時，速度<6 km/h電制動向氣制動過渡，電制動故障時，在動車軸上施加氣制動。

常用制動中的空氣制動由每個EP2002閥測量各自轉向架上的載荷，并將各自制動控制卡發出的數據在分布式制動CAN網絡間傳輸。網關閥內的制動控制（BCU）卡根據列車控制數據及轉向架載荷數據對每節車的每轉向架產生與車輛載荷成比例的相應制動力命令。這考慮了每個轉向架的粘著限制。常用制動的監測分為硬線與網絡兩種：兩種監測的采集點一樣，監測回路不同。網絡監測回路是由每個閥通過內部的CAN網絡傳輸至主網關閥，主網關閥再通過MVB將各個轉向架的制動狀態傳給VCU，最終顯示在HMI屏上。硬線監測回路通過EP2002閥里的反饋傳感器控制制動繼電器的得失電，最終反應在司機臺的制動施加緩解燈，當所有轉向架制動緩解時，緩解燈亮當，所有轉向架制動施加時，制動施加燈亮。

2.2 快速制動

快速制動是由司機將主控手柄拉至快速制動位實現的，此時電制動是可以施加的。其減速度與緊急制動一樣為a=-1.2m/s2，在快速制動過程中防滑保護和沖動限制有效，因氣制動故障損失的制動力會平均分配補償在其他正常的轉向架上。

2.3 緊急制動

緊急制動是在緊急情況下施加的制動，在列車緊急制動環線失電時，自動施加或由司機按下駕駛臺上蘑菇狀按扭施加。緊急制動只采用空氣制動，而且制動命令是不可更改的。當需要執行緊急制動時，所有車輛都按最大值施加空氣摩擦制動。緊急制動必須是安全可靠的，此時電制動是不予考慮的。在緊急制動過程中，牽引立即切斷，緊急制動激活是不可挽回的。列車施加緊急制動直至停車，若恢復牽引，必須在列車速度等于零時重新設置。鄭州1號線緊急制動由MVB觸發、全保護設備（ATP）、110 V電源斷電、司機室的緊急制動按鈕、緊急控制回路上的電子設備開路或失電、車輛脫勾燈設備或系統激活。

2.4 停放制動

停放制動是為了防止車輛在救援、庫內停放等過程中發生溜車現象，鄭州1號線的停放制動可以確保列車在AW3載荷的情況下能停在35‰斜坡上。

停放制動是通過司機室停放制動施加按鈕控制停放電磁閥得失電來改變氣路連接，實現停放制動的施加與緩解。為了有效的監控停放制動的施加與緩解，減少輪對擦傷的風險，停放制動監測有網絡與硬線兩種方式：（1）網絡監測通過EP2002閥內部的壓力監測傳感器來采集停放制動緩解與施加狀態將采集的信號發至主網關閥，網關閥同MVB線傳至VCU最終反應在HMI屏上【P】為停放制動施加，【●】停放制動緩解，當某個EP2002意外失去DC110V電的時候默認安全期間默認其對應的轉向架為停放施加狀態；（2）硬線監測是通過外置的壓力開關采集停放制動管路壓力來控制停放制動施加和緩解繼電器的得失電，當所有施加繼電器得電司機臺停放制動施加燈亮，當所有緩解繼電器得電司機臺停放制動緩解燈亮。

2.5 停車與保持制動

由于鄭州1號線使用的電制動到0的技術，正常情況下列車停穩后，直接從電制動轉換為保持制動，只有當電制動故障時，才會啟動停車制動，這個時候電制動與氣制動的速度過渡點為6Km/h。當列車完全停穩后，停車制動轉變為保持制動。當列車再次啟動時，為防止列車溜車，當VCU檢測到有足夠的牽引力時，會向BCU發出緩解保持制動的指令，保證列車安全啟動。

3 結語

本文詳細介紹了鄭州地鐵1號線車輛的制動系統及其各個制動模式，能夠對鄭州地鐵1號線的制動系統有一個深刻的了解。endprint