地鐵車輛制動系統關鍵技術分析

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

在日常生活中，制動系統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，制動系統究竟是什么呢？制動就是指人為地對列車產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，制動系統是其必不可少的關鍵性組成要素，關乎地鐵的安全、穩定運行。制動系統由多種元素組成，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，地鐵制動系統可以分為兩類，即車控式制動系統、架控式制動系統，前者以每輛車為單元，后者以地鐵轉向架為單元，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 地鐵車輛制動系統的特點

(1)地鐵站間距離較短，這是由于站間距離短，列車調速、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具有的特點有停車平穩、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，制動系統應有各種乘客量的情況下，使車輛制動率恒定性能。

3 地鐵車輛制動系統關鍵技術

3.1 車控式制動系統

車控式制動系統的主要控制設備集中在底架中部，制動管路由車中向兩端布置，在轉向架附近管路較少，管子布置較為簡單，設備可以合理布置。車控式制動系統設備采用了模塊化設計，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，節約維護等待時間，且維護成本較低，相對于架控制動系統，車控制動系統單元設備數量較少，主要體現在制動控制單元的數量上，可以節約備件的購置成本，減少維護工時，不僅降低了設備的維護成本，還大大減少了全壽命周期成本。

3.2 架控式控制系統

架控式制動系統的主要控制設備均布置在轉向架附近，制動管路較多，布置較為復雜，會出現底架空間緊張，不便于調整的問題，但是由于制動控制單元輸出管路距轉向架較近，因此，空走時間變短，制動響應速度加快，據制動供應商實驗數據，架控制動系統響應時間比車控制動系統響應時間縮短約0.2S。同時，提高了制動精度，車控制動系統制動精度約為：±0.2×105Pa，而架控制動系統控制系統精度可達到：±0.15×105Pa。架控式制動系統與車控式制動系統相比，采用了標準化和模塊化生產，減少了布線和布管數量，很多小元件集成在制動控制閥內部，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，降低接口的復雜性，縮短了設計、生產和調試時間，但是架控式制動系統的設備技術含量和集成化控制很高，若部件出現故障，需要整體更換，返廠經行維修，維護時間長。

3.3 車控和架控的融合技術

制動系統采用車控式，牽引系統采用車控式。當出現一個轉向架電制動故障時，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。

制動系統采用架控式，牽引系統采用車控式。當出現電制動故障時或滑行時，任何一個制動控制單元發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，也不會出現由于電制動故障而導致某臺轉向架上制動力疊加的情況出現，電空制動匹配性能較好。

制動系統采用車控式，牽引系統采用車控式。若單節車逆變器故障，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制動力疊加的情況。

制動系統和牽引系統均采用架控方式。當出現某轉向架電制動故障時或是某根軸滑行時，對應的制動控制單元發出切除電制動的信號僅切除本轉向架的電制動，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，加強對制動技術的有效分析。以此，促使地鐵制動系統處于高效運行中，提高地鐵車輛的穩定性和可靠性，保障軌道交通的運營效率。

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