德令哈市新能源現代有軌電車制動系統

梁會超 汪楓

摘要：德令哈市新能源現代有軌電車由2個模塊，3臺轉向架組成。首先分析制動系統的結構組成和各主要部件主要功能，然后介紹液壓制動系統的工作原理，最后強調有軌電車液壓制動系統優勢。

關鍵詞：有軌電車;制動系統;制動原理;液壓制動優勢

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隨著國內經濟快速發展與轉型，軌道交通裝備制造產業成為國家高端裝備制造業中重點發展方向之一。其中現代有軌電車因建設成本低、載客量大、舒適度高、噪音低、綠色環保等優點，近幾年得到長足的發展。目前南京、蘇州、廣州、青島、珠海等幾大城市均已開通有軌電車。

1.概述

本文介紹德令哈市新能源現代有軌電車項目，其車輛擁有2模塊3臺轉向架型式，A/B為動力轉向架，C為非動力轉向架，使用液壓制動系統。車輛電子制動控制單元接受車輛制動指令，控制液壓單元輸壓力到夾鉗，產生制動力。

2.制動系統

2.1制動功能劃分

德令哈市有軌電車制動系統設計依據EN13452標準，[1]德令哈有軌電車制動系統功能包括常用制動、緊急制動、安全制動和停放制動。其中，常用制動和緊急制動具有載荷自動補償功能。車輛制動系統方式包括電制動、液壓摩擦制動和磁軌制動。其中電制動優先級最高，液壓摩擦制動其次，磁軌制動優先級最低。

2.1.1常用制動

司機操縱主控制器可以啟動常用制動，電子制動控制單元根據接收到制動指令、車輛載荷及車輛速度輸出制動力，常用制動可以隨時被取消。常用制動方式包括電制動和液壓制動，車輛優先施加電制動，當電制動力不足時，液壓制動及時補充，以滿足車輛減速度要求。整個常用制動過程中，防滑保護功能一直有效。

2.1.2安全制動

司機室蘑菇按鈕觸發列車安全環路失電，引起車輛施加安全制動。安全制動采用零速度連鎖，一旦觸發，在車輛完全停止前不能被取消。安全制動方式包括液壓制動和磁軌制動，同時會激活車輛前進側撒沙裝置進行撒沙。

2.1.3緊急制動

司機加緊急制動指令或者車輛緊急環路失電均會導致車輛施加緊急制動緊急。根據“故障導向安全”的設計理念，緊急制動在車輛完全停止前無法緩解。緊急制動由電制動、液壓制動和磁軌制動共同完成，同時激活撒沙功能，車輛具有防滑保護功能和載荷自動補償功能。

2.1.4停放制動

車輛斷電時，3個轉向架同時施加最大液壓制動力，保證車輛在50‰最大的坡度上能夠長時間停放。停放制動可以通過緊急緩解單元或手動逐個進行緩解。

2.2制動控制原理

2.2.1制動系統結構組成

制動系統由電子制動控制單元、液壓制動控制單元、緊急緩解單元、被動式液壓制動夾鉗和磁軌制動器構成。

電子制動控制單元是液壓系統核心控制部件，主要實現與車輛控制系統進行通信、制動力計算、故障診斷等功能。

液壓制動控制單元由電機泵、溢流閥、過濾器、單向閥、測試接頭、比例壓力控制閥等部件構成。接受電子制動控制單元發出的制動力信號并轉化相應液壓制動壓力，實現常用制動、緊急制動、安全制動、停放制動等功能。

緊急緩解單元由手動泵、壓力開關、油壓表等部件組成。在液壓制動系統出現故障而無法緩解時，使用緊急緩解單元可實現對單個轉向架強制緩解。

在國產輕軌車輛制動系統中，液壓制動夾鉗分為兩種，被動式液壓制動夾鉗和主動式液壓制動夾鉗。而且為滿足轉向架的狹小安裝空間，采用軸盤式基礎制動，液壓夾鉗為緊湊型。[2] 被動式液壓制動夾鉗具有液壓緩解功能和手動緩解功能，另外還具有閘片間隙自動補償功能。

在 EN13452標準中要求低地板輕軌車輛制動系統中必須設置非粘制動，以滿足在緊急制動時對較大制動力和制動減速度的要求。德令哈有軌電車采用了磁軌制動器。

2.2.2施加和緩解制動

車輛液壓制動控制系統采用被動式制動系統，其中液壓控制單元起到關鍵作用控制制動的施加與緩解。

電子制動控制單元通過P1壓力傳感器采集到HA蓄能器內壓力低于規定值時，啟動單元內電機帶動齒輪泵經過CV單向閥向HA蓄能器內沖入達到標準的高壓油，P1壓力傳感器檢測到壓力達標后單元停止打壓，因CV單向閥的作用，HA蓄能器內高壓油無法逆流回儲油箱內。當系統檢測到過載時，電子制動控制單元控制過載壓力通過PV溢流閥返回到儲油箱，起到安全保護作用，如圖1所示。

車輛通過網絡或硬線輸出制動緩解信號，電子制動控制單元接收到信號后，控制液壓控制單元內SV壓力調節閥將HA蓄能器內壓力通過F2出口過濾閥送達BC制動夾鉗內，克服夾鉗的彈簧力，達到制動緩解效果。同時通過P2制動夾鉗壓力傳感器反饋其壓力，再次控制SV壓力調節閥達到精準控制BC夾鉗壓力的目的。

當車輛需要施加液壓制動時，電子制動控制單元根據車輛下發的制動指令控制液壓控制單元內SV壓力調節閥，使其動作將BC制動夾鉗內壓力經過F2出口過濾閥回流到儲油箱內，同時P2制動夾鉗壓力傳感器反饋其壓力，再次控制SV壓力調節閥達到精準控制BC夾鉗壓力，達到預定制動力。當液壓控制單元無法正常動作時，可通過R1手動緩解閥，將蓄能器內壓力完全泄壓到0。

3.液壓制動優勢

第一代低地板有軌電車采用空氣制動方式。依靠壓縮機將壓縮空氣存儲到儲氣風缸，電子制動控制單元接受車輛發出制動信號，控制空氣制動單元輸出一定壓力到夾鉗等基礎制動部件實現空氣制動。

空氣制動系統體積大、布局不靈活等劣勢不能滿足70%和100%低地板有軌電車的發展需求。

液壓制動系統單位功率重量輕、平穩快速，使用模塊集成方式使得液壓系統更為緊湊且制動系統各裝置布局更靈活，已得到世界各國城市軌道交通廣泛認可。

4.結束語

低地板有軌電車作為城市新興的先進公交方式，陸續在我國各大城市推廣，制動系統作為有軌電車的核心系統之一，對其可靠性有著較高的要求。液壓制動代替空氣制動是有軌電車的重要發展方向。通過對德令哈市有軌電車液壓制動原理、優勢、制動系統組成等方面的介紹，可為后期其他城市有軌電設計制造車提供一定參考意義。

參考文獻：

[1]EN13452-1-2003 鐵路設施 制動 公共運輸制動系統 第1部分：性能要求[s]

[2]曹國利，曾憲華，劉睿.國產低地板輕軌車輛制動系統方案[J].城市軌道交通研究，2012（2）：111-114.

（作者單位：南京中車浦鎮海泰制動設備有限公司）