面向導軌電車的制動系統模塊化設計

肖云鵬

(青島中車四方軌道車輛有限公司，山東 青島 266000)

0 引言

隨著我國經濟建設的飛速發展，作為城市軌道交通產品的一種新制式導軌電車具有環保、節能、經濟效益好、運用成本低的特點，有著很好的市場前景。為有效地提高車輛裝配效率、控制組裝質量、提高檢修維護的便利性，對相對分散的制動系統開展了模塊化設計工作。

1 導軌電車制動系統組成

導軌電車制動系統主要由風源系統、氣路控制系統和執行機構組成。其中氣路控制系統因采用冗余設計，導致系統中控制閥的種類和數量較多。這就導致設備安裝時需要占用較多的空間，同時因各個控制閥分散安裝，也導致各閥間的管路連接多有交錯，極易造成錯接、漏接。為此，計劃對車下各制動控制閥進行集成，進行模塊化設計。

2 導軌電車制動系統模塊化設計方法

根據導軌電車制動的原理及各部件的功能，將導軌電車制動系統設計為3個模塊，車下形成兩個模塊，即風源模塊和制動控制模塊，分開安裝，布置于車下牽引電機兩側；車上為制動管路模塊。

(1) 風源模塊：風源模塊集成了空氣壓縮機、過濾裝置、冷卻器以及一個獨立的壓力開關。

(2) 制動控制模塊：制動控制模塊集成了干燥器、四回路閥、雙繼動閥、成比例繼動閥、安全電磁閥、EBS閥和限壓閥等制動閥類以及一個風缸組件。

(3) 制動管路模塊：對貫穿整列車的制動管路包括總風管路、停放控制管路、制動控制管路和空簧管路等9根管路進行集成。

車下部分制動系統氣路原理圖如圖1所示。

圖1 車下部分制動系統氣路原理圖

2.1 風源模塊

風源模塊中包括空氣壓縮機、過濾器、冷卻器、油氣分離器、壓力開關組件和安全閥等部件。外界空氣經由過濾器過濾后進入空壓機進行壓縮，壓縮后的氣體經油氣分離器過濾和冷卻器冷卻后，由管路連接至制動控制模塊進行控制。同時氣路與安全閥、壓力開關連通，用以進行保護和控制。將這些部件集成為模組，通過4個吊裝點安裝于車下。其中空氣壓縮機的減振通過壓縮機底部的4個減振橡膠實現。設計的風源模塊如圖2所示。

圖2 風源模塊

由于風源模塊靠近牽引電機，考慮到牽引電機工作產生的高溫，設計時將冷卻器布置在風源模塊的端部，以避免牽引電機溫度影響冷卻器的冷卻效果；同時，風源模塊內的散熱排風口設計為朝向底部，依靠車輛在行駛中產生的氣流可以快速帶走空壓機運轉時產生的熱量。

由于車底環境較為復雜，為對風源模塊進行防護，在風源模塊的框架四周加裝了防護板，防護板上開散熱格柵，便于進行散熱；為降低空壓機運行噪聲對環境的影響，在防護板內壁加貼吸音棉，用以進行降噪。

2.2 制動控制模塊

制動控制模塊中包括干燥器、四回路閥、雙繼動閥、成比例繼動閥、安全電磁閥、EBS閥和限壓閥等制動閥類以及一個風缸組件，通過閥架頂部4個吊裝點進行吊裝。

由于車下空間不規整，設計的模塊框架采用不規則的梯形結構，將各閥類根據制動系統氣路原理圖的連接關系在閥架內進行布置，該結構能最大限度地利用車下空間進行模塊化布置。設計的制動控制模塊如圖3所示。

圖3 制動控制模塊

制動系統中，空壓機排出的壓縮氣體需經雙塔干燥器進行干燥處理，因此需要定期對干燥筒內的干燥劑進行更換，在設計時將干燥器布置于閥架最外側，這樣可以直接在車側對干燥劑進行更換作業。干燥后的氣體進入四回路閥，四回路閥與車下4個風缸進行連接，考慮到管路走向，因此布置于閥架的背側。由于成比例繼動閥、EBS閥、雙繼動閥屬于控制類閥，這類閥氣口數量較多，因此選擇布置于閥架的下層空間，這樣可有效地利用下層充裕的空間進行管路的布置連接，同時也方便后期的檢修維護。由于風缸的故障率、檢修維護頻率較低，因此布置于閥架上層；其余體積較小、氣路接口少的閥體，如安全電磁閥、限壓閥，則根據原理圖采用氣路連接管路，關聯閥類就近布置的方式。

2.3 制動管路模塊

對于車上貫穿整車的制動管路，設計思想是整體安裝，少維護。因此采用兩端設置氣路閥塊，中間采用卡套式接頭連接不銹鋼管的設計。

先將閥塊、鋼管、管卡連接在一起，再將管路模塊整體吊裝，利用閥塊、管卡上預留的安裝孔固定在車體上。這種設計方法實現了車下預組裝，同時保證了所有管路的一致性，降低了管路連接的出錯率，縮短了裝配周期。設計的管路模塊如圖4所示，管卡如圖5所示。

圖4 管路模塊

圖5 管卡圖6 氣路閥塊

由于車輛各客室間由貫通道連接，貫通道頂部也有制動設備需要進行氣路連接，無法采用鋼管進行直連。因此，在氣路閥塊側根據制動氣路原理，預留相應數量的氣路接口，并采用柔韌性能較好的橡膠軟管進行連接。氣路閥塊如圖6所示。

3 結語

導軌電車的制動系統通過模塊化設計，實現了設計的規范化、通用化。同時更有效地利用了車下空間，提高了組裝人員的工作效率，縮短了安裝時間，降低了人工成本，也提升了裝配的質量，降低了裝配差錯率，對后期其他產品的模塊化設計具有一定的幫助。

但在制動系統模塊化的過程中，仍存在一些不足，如模塊內部管路布置，因為采用普通尼龍管，在保證管路不出現彎折的情況下，受限于尼龍管折彎半徑，導致不同模塊內部管路無法做到排布統一，緊密整齊。后期將探索定型管在模塊內部管路布置上的應用，將模塊內部的各管路定型、定長，可互換，實現模塊內管路的標準化、通用化。