地鐵車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

李越超 雷 洋

沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司

1、制動(dòng)系統(tǒng)種類(lèi)

自從1863年第一條地下鐵路在倫敦誕生以來(lái)，地鐵列車(chē)的制動(dòng)技術(shù)隨著干線列車(chē)的制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展而不斷改進(jìn)，優(yōu)化。

早期的制動(dòng)是人工操作：司機(jī)攪動(dòng)剎車(chē)鋼絲，使閘瓦緊貼車(chē)輪踏面。用摩擦力使車(chē)輪減速直至停止，列車(chē)的動(dòng)能通過(guò)閘瓦與車(chē)輪的摩擦，以熱能的形式散發(fā)出去。這種原始的制動(dòng)形式既不安全也不節(jié)能。空氣制動(dòng)機(jī)出現(xiàn)后，代替原來(lái)的機(jī)械式制動(dòng)，用壓縮空氣推動(dòng)閘瓦貼合在車(chē)輪踏面或制動(dòng)盤(pán)上。在安全性和可靠性上都有了極大的提高，廣泛應(yīng)用于鐵路、地鐵及其它軌道交通車(chē)輛上。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)30年代，出現(xiàn)了以電信號(hào)來(lái)傳遞制動(dòng)指令的制動(dòng)控制系統(tǒng)，由于采用電信號(hào)進(jìn)行傳遞制動(dòng)信息，傳輸速度得到較大提高，全列車(chē)的制動(dòng)信號(hào)一致性好，制動(dòng)時(shí)的沖擊較小，制動(dòng)距離也有所減小，提高了列車(chē)上車(chē)鉤、閘片等部件的壽命。

隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，列車(chē)牽引系統(tǒng)由原來(lái)的集中式向分散式發(fā)展，“火車(chē)跑得快，全靠車(chē)頭帶”在地鐵車(chē)輛的牽引系統(tǒng)中已經(jīng)很少；更多的是采用了分布式動(dòng)力系統(tǒng)。而目前在地鐵車(chē)輛中制動(dòng)系統(tǒng)采用電制動(dòng)+空氣制動(dòng)的電空聯(lián)合制動(dòng)形式。

2、地鐵車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 電氣制動(dòng)系統(tǒng)

2.1.1 電氣制動(dòng)與再生制動(dòng)系統(tǒng)

在各種形式的制動(dòng)中，電氣制動(dòng)是一種較理想的動(dòng)力制動(dòng)方式，在制動(dòng)工況時(shí)，將列車(chē)運(yùn)行的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生制動(dòng)力，使列車(chē)減速或在下坡線路上以一定的限速度運(yùn)行。車(chē)輛進(jìn)行電氣制動(dòng)時(shí)，首先應(yīng)該是再生制動(dòng)，即向供電網(wǎng)反饋電能，是一種使用在電動(dòng)車(chē)輛上的制動(dòng)技術(shù)。再生制動(dòng)在電力機(jī)車(chē)、有軌電車(chē)、無(wú)軌電車(chē)及純電動(dòng)或混合動(dòng)力汽車(chē)上常見(jiàn)。再生制動(dòng)可以分為第一、能量消耗型，第二、并聯(lián)直流母線吸收型，第三、能量回饋型。

2.1.2 電阻制動(dòng)

電阻制動(dòng)又稱(chēng)動(dòng)態(tài)制動(dòng)是鐵路機(jī)車(chē)的一種制動(dòng)方式，廣泛應(yīng)用于電力機(jī)車(chē)和電傳動(dòng)柴油機(jī)車(chē)。再生制動(dòng)是在電阻制動(dòng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展而成的制動(dòng)方式。由于電阻制動(dòng)的原理是因?yàn)檗D(zhuǎn)子有電流流動(dòng)，所以，制動(dòng)力與速度成正比。加饋電阻制動(dòng)正是為了解決這個(gè)問(wèn)題而出現(xiàn)，使機(jī)車(chē)在慢速下也能進(jìn)行電阻制動(dòng)，有效擴(kuò)大電阻制動(dòng)的應(yīng)用范圍。

2.2 空氣制動(dòng)控制系統(tǒng)

2.2.1 空氣制動(dòng)控制單元

一般空氣制動(dòng)控制單元由各種不同功能的電磁閥和氣動(dòng)閥組成。

2.2.2 電子制動(dòng)控制單元的主要功能

(1)接收司機(jī)控制器或ATO的指令，與牽引控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)列車(chē)的制動(dòng)和緩解。

(2)將接收到的動(dòng)力(電氣)制動(dòng)實(shí)際值經(jīng)EP轉(zhuǎn)換，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣動(dòng)信號(hào)發(fā)送給空氣制動(dòng)控制單元。

(3)在列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中始終收集列車(chē)所有輪對(duì)速度傳感器發(fā)來(lái)的速度參數(shù)，對(duì)輪對(duì)在制動(dòng)中出現(xiàn)的滑行進(jìn)行監(jiān)視。

(4)控制供氣系統(tǒng)中空氣壓縮機(jī)組的工作周期，監(jiān)視主風(fēng)缸輸出壓力等參數(shù)。

(5)對(duì)列車(chē)制動(dòng)時(shí)的各種參數(shù)和故障進(jìn)行監(jiān)視和記錄。

3、地鐵制動(dòng)系統(tǒng)故障控制

3.1 制動(dòng)電子控制單元故障

在地鐵制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，制動(dòng)電子控制單元是具有16位單片微機(jī)的一類(lèi)處理器，可以對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中的制動(dòng)閥進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的回路控制，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)壓力，還能動(dòng)態(tài)控制動(dòng)車(chē)運(yùn)行，科學(xué)分配拖車(chē)制動(dòng)力，是制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵性組成部件。在故障解決過(guò)程中，檢修人員需要根據(jù)檢測(cè)情況，科學(xué)開(kāi)展檢修工作，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定，全面、客觀檢查制動(dòng)電子控制單元的印刷電路板單片機(jī)芯片，要及時(shí)更換已老化，無(wú)法修理的芯片。如果發(fā)現(xiàn)制動(dòng)電子控制單元元件老化，出現(xiàn)控制程序不正確問(wèn)題，檢修人員一定要及時(shí)更換制動(dòng)電子控制單元電路板。在此基礎(chǔ)上，檢修人員要根據(jù)故障問(wèn)題，科學(xué)開(kāi)展加密試驗(yàn)檢測(cè)工作，借助試驗(yàn)臺(tái)，科學(xué)調(diào)整、校驗(yàn)制動(dòng)電子控制單元數(shù)值，科學(xué)解決故障問(wèn)題，確保制動(dòng)電子控制單元處于高效運(yùn)行中。

3.2 防滑故障

在地鐵制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中，一旦防滑速度傳感器、防滑閥出現(xiàn)故障問(wèn)題，會(huì)引發(fā)一系列問(wèn)題，地鐵車(chē)輛踏面頻繁被擦傷，制動(dòng)力分配不均等，影響制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。就防滑速度傳感器來(lái)說(shuō)，如果探頭、車(chē)軸軸箱速度齒輪檢測(cè)距離將不再規(guī)定范圍內(nèi)，即0.2—1.5毫米間，速度齒輪出現(xiàn)大量異物，比如，鐵粉，加上日常防滑速度傳感器維修不合理，線纜老化速度加快，將會(huì)引發(fā)防滑故障問(wèn)題。在解決防滑故障過(guò)程中，地鐵運(yùn)營(yíng)部門(mén)要將地鐵制動(dòng)系統(tǒng)檢修維護(hù)工作放在關(guān)鍵性位置，要求檢修人員定期全方位仔細(xì)清理防滑速度傳感器探頭、齒輪，檢修維修過(guò)程中，要多次檢測(cè)防滑速度傳感器探頭檢測(cè)距離，準(zhǔn)確把握墊片運(yùn)行情況，科學(xué)調(diào)整墊片數(shù)據(jù)。在組裝軸箱過(guò)程中，組裝人員要按照組裝要求，合理組裝，組裝結(jié)束后，要將探頭、齒輪上的鐵粉、油脂徹底清理掉。此外，檢修人員要借助試驗(yàn)臺(tái)，做好檢測(cè)工作，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用適宜的維修方法，科學(xué)維修防滑控制閥，情況嚴(yán)重的話(huà)，要及時(shí)更換防滑控制閥。

總之，制動(dòng)系統(tǒng)作為地鐵車(chē)輛行車(chē)安全必不可少的一部分，本文分析了地鐵車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，以期提供一些借鑒。

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