調車過程中地鐵車輛參與制動的制動方案研究

李 洪

（中車四方車輛有限公司，266111，青島∥高級工程師）

1 目前調車方式及存在問題

當車輛故障或供電故障使地鐵車輛不能依靠自身動力運行時，常用內燃機車牽引地鐵車輛運行；在庫內，以內燃機車為動力對地鐵車輛的調動也比較頻繁。采用內燃機車調動地鐵車輛時，在調速及制動停車過程中,制動力僅由機車提供。由于機車與地鐵車輛之間無制動控制系統的關聯,因此機車不能控制地鐵車輛的制動系統工作，故地鐵車輛不參與制動。對整列車（包括機車及地鐵列車）來說，制動力不足；對機車來說，需提供的制動力過大。由于整列車的制動力不足，故制動距離長，由此不能提高牽引速度，只能以較低速度調車。因此，調車效率低，調車線路占用時間長。但對機車來說，為滿足整列車的制動力需求，必須采用較大級別的制動力，當輪軌黏著狀況不佳時，制動力很容易大于黏著力，進而導致機車的車輪擦傷。實際操作中，機車雖可采用雙機重聯運用，但上述矛盾依然存在。

為保證內燃機車牽引車輛安全高效運行，避免車輛設備損壞，有必要分析機車牽引地鐵車輛技術，考慮調車時的地鐵車輛狀態，激活地鐵車輛的制動能力,使機車和地鐵車輛同步產生制動力，以提高調車效率及安全性。

2 制動方案

2.1 內燃機車制動控制方式

內燃調機機車采用傳統的自動空氣制動機，通過控制列車管的增減壓來實現制動與緩解。該制動控制方式的特點是：制動指令由列車管壓力變化的空氣波來傳遞，制動力的大小隨列車管的減壓量不同而變化。對定壓0.50 MPa的機車來說，最大有效減壓量為0.14 MPa；對定壓0.60 MPa的機車來；說最大有效減壓量為0.17 MPa。制動指令的傳遞速度受空氣波速的限制，相應制動空走時間會較長。

2.2 地鐵車輛制動控制方式

地鐵車輛空氣制動大多采用直通電空制動機。以克諾爾公司的EP2002系統為例，其空氣制動力的計算和分配通過控制閥內的微處理器進行，制動指令傳輸通過網絡或硬線進行。

制動系統工作模式分為正常模式、備用模式及回送模式。在不同工況下采用不同的模式。

（1）正常模式：當車輛控制系統及制動系統均正常時，采用正常模式，其制動指令通過網絡傳輸。

（2）備用模式：當車輛控制系統或網絡故障時，采用備用模式，其制動指令通過硬線傳輸。

（3）回送模式：當車輛從工廠運往地鐵車輛段時，采用回送模式。此模式下，制動閥可識別列車管壓力的變化，并對應輸出不同大小的制動力。目前，大多為車輛臨時鋪設1條和機車列車管相連的管路。相應的氣路接口中，網關閥6口和機車列車管相連。網關閥根據車重及列車管定壓確定列車管減壓量，并生成具有量化指標的制動指令；同時將此指令通過網絡傳給本單元內其它制動閥，以控制本單元內的車輛與機車同步產生制動或緩解作用。在電氣接口方面，車輛的回送模式硬線信號和列車管定壓硬線信號通過網關閥的輸入端口進入網關閥（高電平代表6 bar定壓，低電平代表5 bar定壓）。由于總風壓力開關和警惕繼電器開關斷開使緊急制動回路失電，需使回路得電，緩解緊急制動。

2.3 建議

以克諾爾EP2002制動系統為例,該系統在回送模式下,可識別調車機車列車管的壓力變化信號，能使地鐵車輛的制動閥產生制動及緩解作用。如果在日常采用機車調動地鐵車輛的過程中運用此功能，則不僅可顯著提高調車效率；而且由于機車與地鐵車輛共同產生制動力，可顯著增大整列列車的制動力，進而提高調車過程的安全性。當制動力增大時，還可適當提高調車速度，以提升工作效率；同時，減少機車制動負荷，以減少機車制動部件的損耗。

因此，建議在地鐵車輛設計制造初期增加1根列車管，即采用雙管供風。在地鐵車輛正常運行時，增加的列車管不起作用；在地鐵車輛被工程機車牽引時，增加的列車管可和機車的列車管相連，接受機車的制動緩解信號，使地鐵車輛和工程機車同步產生制動緩解作用。機車的總風管通過車端連接器和地鐵車輛的總風管相連，以供給地鐵車輛制動用風和其它附屬用風。

運用過程中，地鐵車輛處激活狀態，回送狀態有效。制動系統不能隔離,緩解緊急制動。

正線或段內調車時，機車總風進入地鐵車輛總風管。總風通過貫穿全列列車的總風管進入各車的總風缸，為緩解停放制動，各車正常的制動用風及附屬用風做好準備。機車的列車管風壓通過車端連接器進入地鐵車輛新增加的列車管。該列車管貫通全列，且與每單元主、輔網關閥的6口相連。通過網關閥口將機車列車管減壓量信號，即制動緩解信號傳給網關閥，由網關閥識別減壓量信號，控制本單元車輛的制動與緩解。

采用這種調車方式時，地鐵車輛制動系統功能須正常，每單元車組須至少有1個正常的網關閥，單元內部網絡正常，能把網關閥輸出的制動指令傳遞給單元內其它制動閥。

3 結語

通過增加1根列車管，可充分挖掘出地鐵車輛制動系統的潛能。制動系統的回送功能不僅在列車回送時有用，在列車后續的使用中（比如無動力狀態的調車、正線牽引故障列車等）也能發揮作用，提高調車效率，增加安全性。

［1］ 高爽.地鐵車輛構造與維修管理［M］.北京：中國鐵道出版社，2003.

［2］ 何宗華，汪松滋，何其光.城市軌道交通車輛運行與維修［M］.北京：中國建筑工業出版社，2006.

［3］ 關明全.城軌車輛技術與應用［M］.北京：中國鐵道出版社，2005.