地鐵列車制動系統故障分析及研究

黃維民

摘 要：本文主要分析了地鐵列車制動系統的工作原理，重點介紹了地鐵列車制動系統常見的故障及風險性，它不僅能夠使列車在短時間內完成減速或停車，而且還可以確保地鐵列車制動系統的運行效率。通過對地鐵列車制動系統故障進行分析及研究，以期為地鐵列車制動系統的安全、可靠運行提供保障，并實現經濟與社會效益的最大化。

關鍵詞：地鐵列車；制動系統；故障

1.地鐵列車制動系統概述

通常情況下，地鐵列車會配備兩套制動系統，分別是氣制動系統（EP制動）和電制動系統（ED制動）。電制動系統的工作原理是在制動過程中使驅動電機轉化為發電機，在對列車動能消耗同時產生電能，隨后將電能傳輸至供電系統。隨著地鐵列車運行速度的下降，制動效能也會隨之降低。實際上，電制動系統一般需要與牽引系統結合在一起進行設計，而且地鐵列車制動系統會首選電制動，如果電制動無法滿足制動要求時，才會由氣制動進行補充。

氣制動系統屬于地鐵列車制動系統中不可或缺的組成部分，其能夠在任何情況下施加，以更好的彌補電制動系統無法滿足減速或停車制動要求。氣制動系統的實現能夠及時的將制動命令傳輸給列車主控制系統，借助氣制動控制單元中的微處理器來完成對地鐵列車的有效控制。圖1描述的是氣制動系統的工作原理圖。

實際上，氣制動系統主要是由主控制系統發出制動指令傳輸至制動控制單元，隨后制動控制單元就可以將制動指令的電信號轉變為受控的氣壓，并通過管路傳輸至制動執行單元，該單元可以把受控的氣壓轉化成機械力，這樣不僅可以實現摩擦制動的效果，而且還可以達到精確制動目的。

2.地鐵列車制動系統故障分析及研究

2.1制動控制單元故障

（1）可能的嚴重故障。在地鐵列車制動系統中，EP2002閥體故障是制動控制系統比較常見的故障，如果EP2002閥無法正常運行，將會導致地鐵列車制動效果不理想。

（2）故障風險性。EP2002閥是制動控制系統的核心，其通常是把氣動控制單元、電子制動控制單元安裝在同一個箱體內，以便對他們進行集中控制。通常情況下，EP2002可以分為網關閥和智能閥兩種，其中網關閥主要負責與MVB的硬線通訊及信號通信，而智能閥可以借助CAN總線完成與網關閥的通信。實際上，在地鐵列車制動過程中，每個EP2002閥肩負著防滑控制及各轉向架的制動。由于緊急制動是地鐵列車制動的最后一道屏障，因此需要對其運行原理進行分析，以便及時的了解和掌握緊急制動失效發生的概率。圖2描述的地鐵列車緊急制動的原理圖。

2.2基礎制動裝置故障

（1）可能的嚴重故障。在地鐵列車制動系統中，基礎制動裝置常見的故障類型有：制動閘片脫落、制動夾鉗單元變形、制動缸內部部件損壞等。其中閘瓦脫落，主要是因為夾鉗臂上的閘片鎖扣的鎖緊彈簧頭發生變形或者閘片托架緊固螺栓出現松脫，導致其壓緊作用失效，最終誘發動閘片掉落，致使摩擦制動效果不理想。制動夾鉗單元變形主要是因為在外力作用下導致夾鉗臂變形，無法實現閘瓦對制動盤的有效貼合，影響摩擦制動效果。缸內部件損壞，主要是因為制動缸膜片出現不同程度變形，導致其氣密性失效，由于漏氣問題而使夾鉗臂不能有效工作，進而影響氣制動效果。

（2）故障風險性。上述所屬制動故障大多數發生在單個基礎制動裝置，很少同時出現在兩個及多個制動裝置上，他們有可能導致地鐵列車的制動距離和制動減速度失效，無法達到預期的制動效果。

2.3供風系統故障

（1）可能的嚴重故障。地鐵列車制動主要是將足夠的氣壓沖入到制動缸中實現的，因此，要想達到理想的地鐵列車制動效果，就需要具備穩定的氣壓源，一旦氣壓出現不足現象，將會引發氣制動失靈，誘發上述氣壓不足的原因可能是管路或閥體出現泄露，致使空壓機無法正常工作。

（2）故障風險性。目前，我國大多數的地鐵列車制動均選擇了氣制動系統，其一般是借助空壓機產生氣源后，通過主風管與各個制動控制單元進行有效的連接，并且每一個制動控制單元將會對一個轉向架進行控制。如果管路或EP2002閥體出現泄露現象，此時各閥體可以對列車壓力狀況進行實時監測，并將監測結果反饋給主控制單元，隨后主控制單元就能夠發出氣壓低預警，如果氣壓低于一定的值或低預警超過一定時間，則會誘發地鐵列車的牽引封鎖，這樣一來即使氣壓不足也可以滿足緊急制動要求。同時，地鐵列車的每節車廂還配備了輔助制動裝置，并安裝了儲氣風缸，其可以減緩氣泄露速度，不會由于氣源不足而誘發制動失靈

3.結束語

綜上所述，地鐵列車制動系統屬于地鐵列車運行過程中，不可或缺的一部分，因此在對其進行設計過程中，要對其潛在的制動控制單元故障、基礎制動裝置故障、供風系統故障等系統故障進行分析和研究，并制定針對性的預防和解決措施，以更好的發揮地鐵列車制動系統的作用。

參考文獻

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[2]張瑋.試析地鐵列車空氣制動系統仿真模型[J].中國機械，2015，11（8）：114-115.

（作者單位：南京地鐵運營有限責任公司）