直線電機地鐵車輛如何降低制動磨耗

黃學翾

(佛山市軌道交通發展有限公司,528000,佛山∥工程師)

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直線電機地鐵車輛如何降低制動磨耗

黃學翾

(佛山市軌道交通發展有限公司,528000,佛山∥工程師)

由于直線電機車輛的固有特性及某軌道交通線路的運營特點，實施電制動時，導致空氣制動被迫頻繁補充,造成制動磨耗件消耗較快。介紹了改造前、后制動閘片、制動盤及制動施加情況，并進行了經濟分析。通過改善空氣制動施加邏輯及更換新型號的閘片,制動磨耗量明顯降低,可大幅降低運營成本。

地鐵； 直線電機車輛; 空氣制動; 磨耗量

Author′s address Foshan Metro Co.,Ltd，528000，Foshan，China

某城市的軌道交通4號線,運營里程46.7 km,在建里程12.6 km,2014年日均客流量約為28萬人次,列車采用4節(直線電機車輛)編組。由于直線電機車輛的固有特性,在從牽引直接轉向制動時需要較長的時間建立電制動力,而在行車密集的線路,為保證運營密度,通常頻繁轉換牽引、制動且無惰行時間。因此，為保證制動效果,電制動建立期間就需要空氣制動短時間補償后再退出。空氣制動頻繁施加,致使閘片、制動盤磨耗增大。頻繁更換制動磨耗件不僅大幅增加運營成本,更增加了檢修部門的工作量。為此需要采取改造措施來緩解上述問題。

1 改造前的制動閘片、制動盤及制動施加情況

該線的直線電機車輛采用雙側外軸盤夾鉗式基礎制動裝置。4節車均為動車,分為兩個相對獨立的單元(見圖1)。自2005年出廠以來,一直使用的制動盤及閘片型號分別為II56104/1480(AMD)及C105882/35D5T。改造前磨耗相當嚴重。

圖1 直線電機車輛的制動裝置配置情況

根據在正線測得的ATO(列車自動運行)指令曲線(見圖2),車載信號設備為保證旅行速度,在牽引到最高速度后直接轉入制動,或者在制動中途短暫停止后繼續制動,上述操作之間沒有惰行環節,造成電制動不能及時建立,所有轉向架氣制動頻繁地進行短時間、小制動缸壓力補償。根據文獻[1],產生同等的制動功率時,特定的小制動缸壓力比大制動缸壓力造成的制動盤及閘片磨耗量大。同時,由于目前的閘片壽命接近制動盤壽命,說明閘片材質偏硬。

圖2 ATO模式下制動裝置動作曲線

2 改造后的制動閘片及制動施加邏輯

基于上述條件,廠家換裝了偏軟的閘片C105882/35F4T,制動盤繼續沿用。除此外還編寫了新版制動軟件,相對舊版,新版制動系統的常用制動施加邏輯變化如下。

2.1 避免小制動力施加

為了避免在轉向架上施加小制動力,設定每個轉向架上施加的制動力最小為3.8 kN。所以在列車中,如果；

(1) 制動力請求<3.8 kN時,沒有轉向架被施加空氣制動；

(2) 3.8 kN≤制動力請求<7.6 kN時,1個轉向架被施加空氣制動,制動力為3.8 kN；

(3) 7.6 kN≤制動力請求<11.4 kN,2個轉向架被施加空氣制動,制動力各為3.8 kN；

(4) 11.4 kN≤制動力請求<15.2 kN,3個轉向架被施加空氣制動,制動力各為3.8 kN；

(5) 制動力請求>15.2 kN時,空氣制動力平均施加在4個轉向架上。

2.2 新版軟件的制動力分配原則

新版軟件的制動力由原整車絕對平均分配變更為有條件的逐個轉向架施加，僅在一定周期內均衡各個轉向架的制動磨耗。

(1) 對轉向架進行逐個依次控制施加;

(2) 按天為單位進行逐個控制,確保在一天內各轉向架磨耗平均。

3 改造前后經濟分析對比

改造后車輛ATO停車精度調試到改造前水平,常用制動、緊急制動距離合格。經過約5.6萬km的運營考核后,測得的磨耗量與原磨耗量的對比情況如圖3所示。

圖3 改造前后制動磨耗量對比

每列車裝有制動盤32塊,閘片64對。制動盤可運用厚度7 mm,閘片可運用厚度29 mm。該線路配車30列,單列年均運行19萬km。改造前、后閘片價格每對均約600元,制動盤價格每塊8 700元。基于以上數據,制動盤及閘片改造前后年消耗量及經濟成本對比如圖4。

圖4 改造前后制動磨耗件年消耗量及經濟成本對比

4 結語

雖然本次改造后考核里程較短,數據不適合做最終結論,但趨勢非常明顯。可以肯定，長期低壓力制動會造成制動磨耗量陡增。建議在新線建設階段就從車輛自身及ATO策略上盡量避免該情況。目前,此項改造成果正在該城市的軌道交通5號線的增購車及6號線的車輛上推廣使用,效果明顯。

[1] 符蓉,高飛.高速列車制動材料 [M].北京:化學工業出版社,2011.

[2] 克諾爾.GZL4 & 5 New Blending and New Pad Summary Report[R].蘇州:克諾爾,2013.

Reduction of Braking Wear Rate for Linear Motor Metro VehiclesHUANG Xuexuan

Due to the inherent characteristics of linear motors in metro vehicles, much time is needed to switch from towing mode to braking mode without coasting, that results in frequent and momentary replacement of mechanical brakes, higher wear rate of brake disks and pads.By introducing the modified situation of the front and rear breaking pads with an economic analysis, the improvement of braking control logic and adoption of new-type brake pads have significantly reduced the wear rate,therefore allowing considerable operational cost reduction.

metro; linear motor vehicle; air brake; wear consumption

U 270.35

10.16037/j.1007-869x.2016.05.025

2015-03-16)