調車過程中地鐵車輛參與制動的制動方案研究

杜乾

摘 要：本文分析了目前地鐵運行過程中調車方式存在的一些問題，簡要介紹了調車過程中內燃機車和地鐵車輛的空氣制動控制方式。通過在地鐵車輛上增加一根列車管，并利用地鐵車輛的回送模式，可以在內燃機車對地鐵車輛的牽引過程中，使內燃機車能有效的操縱地鐵車輛的制動，提高調車過程的可操控性、安全性及調車效率。

關鍵詞：地鐵車輛;內燃機車;調車;制動

近些年來，隨著我國城鎮化進程的不斷加快，人口越來越多的集中到大城市里，如北上廣深等一線城市。再加上人均汽車擁有量也在不斷增加，導致大城市的交通壓力越來越大，大城市內堵車問題也越來越成為城市管理的一個難關。越來越擁堵的交通在極大程度上影響了人們的日常出行和城市的運作效率。地鐵的修建有利于地面交通壓力的減緩，為人們的出行帶來很多便利，大幅度提高了大城市居民的生活質量和城市的運作效率。雖然地鐵技術越來越完善，很多技術難題可以完美解決，但是就目前來看，地鐵車輛在調車方面的制動過程仍然有很多技術難點需要突破。本文分析了調車時列車的制動問題及相關技術瓶頸，并提出一定的解決方案。

1 地鐵調車方式及瓶頸分析

在整列車運行時，地鐵車輛的動力系統可能會出現故障，此時地鐵車輛沒有辦法依靠自身的動力系統運行。因此，地鐵車輛需要一個內燃機車對其進行驅動。在地鐵車庫內，地鐵機車也通常通過內燃機車進行調車，其調速和制動僅僅通過內燃機車來進行。由于在地鐵系統中，地鐵車輛和內燃機車的制動系統沒有進行連接。因此在制動過程中，地鐵車輛的制動系統并沒有得到有效地利用。對整列車來說，在調車時容易出現制動力不足的情況，此時整列車的制動距離就會過長，容易發生交通事故。因此內燃機車的驅動速度會受到制動力的限制，從而極大的降低了調車的效率。[1]因此，機車必須要提供很大的制動力，降低地鐵車輛的制動距離。但如果制動力過大，就會增加車輛與軌道的摩擦，使車輛的磨損更加嚴重，降低車輛的使用壽命。在實際操作中，雖然可以采用將兩輛車的制動系統串聯起來，但依舊不能解決上述矛盾。為了保證內燃機車能夠更安全有效的完成調車工作，需要對內燃機車的牽引技術進行改進。同時，還可以將內燃車輛的狀態通過某種信號發送到地鐵車輛的制動系統，充分利用地鐵車輛的制動力，從根本上解決地鐵制動技術的瓶頸。

2 制動方案的討論與分析

2.1內燃機車的制動方式

一般來講，內燃機車通過控制機車上列車管的氣壓大小來給機車提供相應的制動力。傳統的制動方式的特點如下：制動力隨著列車管的內部氣壓的變化而變化，并通過列車管來傳輸制動信號。機車定壓0.50 MPA時，有效減壓量的極限為0.14 MPA;定壓0.60 MPA時，最大減壓量為 0.17 MPA。信號在空氣中的傳播速度有限，會影響到制動信號的傳遞。因此制動技術的發展遇到了瓶頸。

2.2 地鐵車輛的制動方式

地鐵車輛采用直通電空制動機提供制動力，[2]如克諾爾公司的 EP2002 系統。地鐵車輛通過微處理器計算所需制動力，然后通過網絡或硬線傳輸信號。在不同工作情況下，制動系統采用不同的工作模式。制動系統主要通過以下幾種模式對地鐵車輛進行制動：

（1）正常模式：當制動系統和控制網絡正常工作時，地鐵車輛保持正常模式，通過控制網絡進行制動。[3]

（2）備用模式：當車輛的控制網絡無法運行時，則變為備用模式。此時，車輛的制動指令傳輸方式由網絡轉為硬線。

（3）回送模式：當車輛剛剛生產調試完畢，從工廠運往地鐵車庫時，制動系統將地鐵轉換為回送模式。在這種模式下，制動閥可根據列車管壓力的變化，來提供相應的制動力對車輛進行制動。目前來看，地鐵車輛大多會臨時增加一條管路和列車管相互連接。通過對列車管定壓的輸入，網關閥可以確定列車管的減壓量，并發送模擬信號，控制制動力進行制動。同時，網關閥通過信號傳輸網絡將制動信號傳輸給整列車其他的閥門，實現內燃機車和地鐵車輛的同時制動。在電氣接口方面，當定壓為6 BAR時，傳輸信號為高電位;若定壓為5 BAR，則硬件信號傳輸低電平。警惕繼電器或總風壓力開關突然斷開時，只能讓回路得電來緩解緊急制動。

2.3 改進調車制動方案

在回送模式下，很多類型的制動系統都可以檢測列車管的氣壓變化，接受制動控制信號，使制動閥能夠為地鐵提供定量的制動力來進行制動。這種功能可以有效的在調車過程中對地鐵進行制動，從而提高調車效率。與此同時，由于地鐵車輛的制動系統得到充分利用，整列車就能在增加制動力的同時減少磨損，進而使調車過程更加安全可靠，同時提高調車效率。

因此，本文建議在地鐵車輛上增加一根列車管，讓兩根列車管同時提供氣壓，參與車輛的制動過程。在地鐵車輛的制動系統不出現問題時，增加的列車管處于閑置狀態。在內燃機車牽引地鐵車輛時，額外的列車管與內燃機車的列車管相連，使內燃機車的制動控制信號能夠傳輸到地鐵車輛的制動系統中，使兩輛車同時提供制動力，更安全有效的對整列車進行制動。同時，這種方式還可以對其它附屬用風進行供給。當第二根列車管使用時中，地鐵車輛的回送模式處于激活狀態。總風進入各個車段的總風缸后，為控制信號提供有效地傳輸，使氣壓的變化能夠及時輸入到地鐵車輛的檢測系統中。內燃機車的列車管和地鐵車輛新增加的列車管通過車端連接器相連，使機車的制動信號能夠同時傳輸到地鐵車輛的控制系統中，使兩車能夠同時制動。該列車管跟每個列車單元的主、輔網關閥相連。機車列車管的制動信號可以通過網關閥口傳送給網關閥，車輛的控制系統檢測控制信號，控制本單元車輛的制動與緩解。只要地鐵的制動系統不出現故障，每個車組的網關閥都能正常工作，就可以通過新增的列車管提高調車過程中的制動效率。

3 結語

從前面的分析中可以得知，在地鐵車輛上增加一根列車管，就可以在調車過程中利用地鐵車輛的制動系統，與內燃機車進行同步制動。地鐵車輛的回送模式不僅在列車回送時進行有效制動，在列車的后續工作中也能有效制動。通過這種方式可以提高調車過程的效率，增加調車過程的安全性。

參考文獻：

[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.