地鐵車輛制動系統關鍵技術分析

馬成杰

摘 要： 地鐵由于快捷、準時、載量大等優勢，是當前人們生活工作出行的首選交通工具。同時安全問題最受人們關注的主要問題之一。地鐵制動系統涉及到行車安全，因此，本文對地鐵制動系統及其關鍵技術、故障等問題進行分析，具有重要的現實意義。

關鍵詞： 地鐵車輛; 制動系統; 關鍵技術分析

一、地鐵車輛制動系統概念

地鐵車輛的制動系統的作用是讓列車快速、平穩地制動，同時也是一套完整的系統設備。剎車的意義在于減速，控制地鐵車輛的進一步運動，這些都需要人工組織，不是地鐵本身能做到的。目前，我國地鐵發展迅速，已日趨成熟，國內已經制造了許多制動系統。我們自己的制動系統可以分為電子制動控制單元和空氣制動控制單元。電子制動控制單元是由計算機控制的，而空氣制動則相對復雜，主要由電控轉換閥、繼閥等組成，和電子制動有所不同。兩種制動可簡稱為電制動和氣制動。

二、兩種制動方式制動力簡要分析

地鐵正常運行時，采用行車制動器制動。第一種使用方法是電剎車。當這種方式的動力不足時，車輛會以空氣制動作為輔助方式進行。當地鐵車輛在不運行的狀態下，其電制動則很難發揮其作用，也就是不能及時施加制動，此時，需要空氣制動，使列車更安全地停車。兩種電制動方式的區別在于何時需要氣制動方式。當列車停穩后，再生制動需要空氣制動的介入，也就是說，空氣制動雖然效果不是很好，但能及時發揮其作用，形成一種安全可靠的制動系統。當車輛速度為O時，氣制動就會介入，這比再生制動早，一般為6km/h，這意味著同樣的電制動，再生制動的制動力會更強。

電制動與氣制動的轉換體現了地鐵電空轉換的特點，因為電制動不可能在任何情況下都能及時施加，因此，為滿足車輛制動需求，需要補充足夠的空氣制動，空氣制動的補充不是憑空決定的，而是要遵循一定的原則和時機。首先是平均磨損。這一原理意味著施加在每個軸上的氣制動力是相同的。其次，平均制動力。按照平均的磨損原則，對每個軸的制動均衡，當電制動失效時，按該原則實現正常制動作業，讓車輛安全平穩停車。

三、地鐵車輛制動系統的特點

（一）地鐵由于站與站之間的距離偏短，列車的頻繁制動距離也相對短很多，而且車輛速度較快，由此可見，制動系統的頻繁使用，需要具備準確、制動力大及準確等特征。

（二）地鐵客流量浮動很大，車輛本身自重就重，再加上載量大的情況下，制動系統的頻繁使用，導致減速、車輪打滑、縱向沖擊等現象。因此，制動系統具備應對各種客流量的制動性能。

四、地鐵車輛制動系統關鍵技術分析

（一） 閘瓦材料的選擇

閘瓦地鐵車輛制動的重要材料及設備，制動效果的重要組成部分。閘瓦實際上是制動時的制動塊，是制動時的磨損產物，因此在選擇閘瓦時，不僅要保證質量，還需根據不同的車輛采取不同的制動材料。閘瓦材料主要分為高磷鑄鐵和合成材料。高磷鑄鐵的磷含量較高，比較耐磨，在進行制動時所產生的火花較少，但同時也比較容易損壞，相對而言，使用此種材料更安全可靠。當耐磨性及強度達到平衡時，采取閘瓦上補鋼的方式 ，利用石墨、樹脂等材料合成，應用熱壓工藝，顯得更為方便與先進。

（二）制動執行裝置車輪熱處理工藝

車輪作為鐵路最重要的部件之一，與閘瓦和軌道有很大的摩擦，其熱處理狀態直接影響車輪的壽命和穩定性。地鐵車輛專用輪的熱處理硬度高于鐵路客車專用輪。繼續采取鐵路車輪的熱處理工藝是無法滿足地鐵車輛的運行要求。有必要對熱處理工藝進行調整。首先選取少量地鐵車輪，采用鐵路車輪熱處理工藝進行試處理。淬火比熱處理溫度885rim，回火3h比熱處理溫度390～410。相關驗證結果表明，車輪硬度相對鐵路車輪是足夠的，但對地鐵車輛車輪而言，輪緣全斷面靠近輪緣側的硬度較低，踏面以下的硬度較高。為此，結合地鐵車輛車輪的硬度要求，通過調整淬火工作臺噴水噴嘴的角度和高度，改變淬火水流量和噴水角度，對車輪硬度進行了再次測試。結果表明，輪緣側附近的硬度值有較大幅度的提高，與踏面下硬度監測點的差值也明顯減小，說明通過調整淬火水噴淋的位置和方向來提高輪緣側的硬度是可行的。

（三）進一步提升和維護

目前的制動系統有所進步，采用了更先進的制動系統，從而達到了更均衡、更合適的制動體驗。例如，作為主流模塊化設計的車控制動系統，設備少、維修方便、成本低、操作方便。再比如架控式制動系統，其標準性、集成度高、接口設計比較合理，減少了防滑排氣閥等部件，維修時間更短。但是如果出現問題，其維護時間較長，因此日常需要維護保養好。

五、地鐵制動系統故障控制

（一）制動電子控制單元故障

地鐵制動系統運行過程中，制動電子控制單元是一種采用16位單片機的處理器，在制動系統運行過程中對制動閥電路進行動態控制。它不僅可以控制制動系統的制動壓力，還可以動態地控制車輛的行駛，科學地分配拖車的制動力。它是制動系統的關鍵部件。在排除故障的過程中，維修人員需要根據檢測情況進行科學的維修工作，全面客觀的檢測制動系統的單片機芯片，一些部件存在老化現象，導致控制程序不正確，維護人員需要第一時間更換老化的單片機芯片及其單元電路板，在這個基礎上對故障問題加強關注及檢測。借助測試臺科學地調整和校驗制動電控單元的數值，科學地解決故障問題，并確保制動電子控制單元有效工作。

（二）防滑故障

地鐵車輛運行中，如果防滑速度傳感器和防滑閥出現故障，則會引發一系列的故障問題。車輛踏面的磨損及制動力不均勻，對車輛行車安全運行造成影響。 防滑技術中如探頭與軸箱速度檔的探測距離過遠，不在規定范圍內的情況下，其速度檔則會出現大量的鐵粉異物。因此，需要加強防滑速度傳感器的日常維護。

在解決防滑故障的過程中，地鐵運營部門應把地鐵制動系統的維修保養工作放在重點位置，并要求維修人員定期、全面地對防滑速度傳感器探頭和齒輪進行清洗。在維修保養過程中，要多次檢測防滑車速傳感器探頭的檢測距離，準確掌握墊片的操作情況，科學調整墊片數據。軸箱裝配過程中，裝配人員應按裝配要求合理裝配。裝配后，應徹底清除探頭和齒輪上的鐵粉和油脂。另外，維修人員要借根據試驗數據，采取適當的維修方法，對防滑控制閥進行科學的維修。如果情況嚴重，應及時更換防滑控制閥。

結語

綜上所述，地鐵運維部門需要高度關注車輛制動系統，對發生的故障全面客觀分析，采取有效的解決對策，從而提升地鐵車輛運行的安全可靠性，保證運營效率及質量。

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