地鐵車輛制動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

楊明瑞 楊海全

沈陽地鐵集團有限公司運營分公司

1 地鐵制動系統(tǒng)

在日常生活中，制動系統(tǒng)對運輸安全起著非常重要作用，任何的運輸工具都離不開它。那么，制動系統(tǒng)究竟是什么呢？制動就是指人為地對列車產(chǎn)生減速控制力的大小，從而操控列車減速、阻止加速的過程。對于城市交通車輛，使運行著的電動車組迅速減速或停車，對它必須實施制動；電動車組在下坡道路運行過程中由于電動車組的重力作用導(dǎo)致電動車組迅速增加，也必須要對它實施制動；同時停放的車輛為了避免因為重力作用或風力吹動而被溜走，也需要對它實施停放制動。在新形勢下，地鐵具有多樣化優(yōu)勢，已成為我國大眾城市常見的交通工具之一。在地鐵運行過程中，制動系統(tǒng)是其必不可少的關(guān)鍵性組成要素，關(guān)乎地鐵的安全、穩(wěn)定運行。制動系統(tǒng)由多種元素組成，電子線路、啟動控制等，制動控制單元是其重要組成部件。以控制方式為基點，地鐵制動系統(tǒng)可以分為兩類，即車控式制動系統(tǒng)、架控式制動系統(tǒng)，前者以每輛車為單元，后者以地鐵轉(zhuǎn)向架為單元，組成要素相同，即制動控制單元、電子、輔助部件。在地鐵運行過程中，這兩類制動系統(tǒng)都能高效制動并控制地鐵車輛，有效滿足地鐵車輛運行中在定點停車方面的客觀要求，都具有較好的安全性、穩(wěn)定性，但二者也存在不同點，性能、制動原理等并不相同。

2 地鐵車輛制動系統(tǒng)的特點

(1)地鐵站間距離較短，這是由于站間距離短，列車調(diào)速、停車比較頻繁，為了提高車輛運行速度，這就使列車制動距離短、列車在啟動上速度一定要快。由此可以看出，地鐵車輛的制動系統(tǒng)具有的特點有停車平穩(wěn)、準確、操縱靈活、迅速和制動力大等

(2)地鐵列車乘客量波動大。空車時地鐵車輛自重相對來說比較輕，但是，乘客量對車輛總重有很大影響，這樣易引起制動率變比。制動率變化大，對列車制動時要減速度、防止車輪滑行和減小車輛縱向沖動都是不利影響。所以說，制動系統(tǒng)應(yīng)有各種乘客量的情況下，使車輛制動率恒定性能。

3 地鐵車輛制動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 車控式制動系統(tǒng)

車控式制動系統(tǒng)的主要控制設(shè)備集中在底架中部，制動管路由車中向兩端布置，在轉(zhuǎn)向架附近管路較少，管子布置較為簡單，設(shè)備可以合理布置。車控式制動系統(tǒng)設(shè)備采用了模塊化設(shè)計，互換性較高，制動控制單元及其單獨插件板可以單獨更換，維護方便，節(jié)約維護等待時間，且維護成本較低，相對于架控制動系統(tǒng)，車控制動系統(tǒng)單元設(shè)備數(shù)量較少，主要體現(xiàn)在制動控制單元的數(shù)量上，可以節(jié)約備件的購置成本，減少維護工時，不僅降低了設(shè)備的維護成本，還大大減少了全壽命周期成本。

3.2 架控式控制系統(tǒng)

架控式制動系統(tǒng)的主要控制設(shè)備均布置在轉(zhuǎn)向架附近，制動管路較多，布置較為復(fù)雜，會出現(xiàn)底架空間緊張，不便于調(diào)整的問題，但是由于制動控制單元輸出管路距轉(zhuǎn)向架較近，因此，空走時間變短，制動響應(yīng)速度加快，據(jù)制動供應(yīng)商實驗數(shù)據(jù)，架控制動系統(tǒng)響應(yīng)時間比車控制動系統(tǒng)響應(yīng)時間縮短約0.2S。同時，提高了制動精度，車控制動系統(tǒng)制動精度約為：±0.2×105Pa，而架控制動系統(tǒng)控制系統(tǒng)精度可達到：±0.15×105Pa。架控式制動系統(tǒng)與車控式制動系統(tǒng)相比，采用了標準化和模塊化生產(chǎn)，減少了布線和布管數(shù)量，很多小元件集成在制動控制閥內(nèi)部，無防滑排風閥，減少了車輛制造廠商的工作量，模塊接口也較方便拆卸和更換，降低接口的復(fù)雜性，縮短了設(shè)計、生產(chǎn)和調(diào)試時間，但是架控式制動系統(tǒng)的設(shè)備技術(shù)含量和集成化控制很高，若部件出現(xiàn)故障，需要整體更換，返廠經(jīng)行維修，維護時間長。

3.3 車控和架控的融合技術(shù)

制動系統(tǒng)采用車控式，牽引系統(tǒng)采用車控式。當出現(xiàn)一個轉(zhuǎn)向架電制動故障時，為了滿足總制動力需求，需要補充空氣制動，但是由于制動為車控式，為了避免制動力疊加過大造成車輪抱死，需切除電制動(包括沒有故障的架子)，造成電制動力的浪費并增加機械制動的磨耗，因此該種配置方式目前較少采用。

制動系統(tǒng)采用架控式，牽引系統(tǒng)采用車控式。當出現(xiàn)電制動故障時或滑行時，任何一個制動控制單元發(fā)出切除電制動的信號都將會把電制動切除，本車的總制動力將全部由空氣制動完成，也不會出現(xiàn)由于電制動故障而導(dǎo)致某臺轉(zhuǎn)向架上制動力疊加的情況出現(xiàn)，電空制動匹配性能較好。

制動系統(tǒng)采用車控式，牽引系統(tǒng)采用車控式。若單節(jié)車逆變器故障，則需由空氣制動提供該車全部的制動力，因此該種情況不會出現(xiàn)制動力疊加的情況。

制動系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)均采用架控方式。當出現(xiàn)某轉(zhuǎn)向架電制動故障時或是某根軸滑行時，對應(yīng)的制動控制單元發(fā)出切除電制動的信號僅切除本轉(zhuǎn)向架的電制動，不影響其他的電制動力的使用，從而充分利用了電制動，降低了磨耗，電空制動匹配性能好。

結(jié)語

總而言之，在地鐵運行過程中，地鐵運營部門要高度重視地鐵制動系統(tǒng)，加強對制動技術(shù)的有效分析。以此，促使地鐵制動系統(tǒng)處于高效運行中，提高地鐵車輛的穩(wěn)定性和可靠性，保障軌道交通的運營效率。

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[3]張兆良，寧國寶.車輛機-電復(fù)合制動系統(tǒng)[J].上海汽車，2009(11)：42-46.