鄭州市軌道交通5號線工程車輛制動系統

王麗 陽靖 王偉波

【摘 要】簡要介紹了鄭州市軌道交通5號線車輛制動系統組成、結構及控制原理，參考目前國內城軌地鐵車輛常規結構，集成設計鄭州市軌道交通5號車輛的制動系統。

【關鍵詞】制動系統；控制；設計

引言

鄭州市軌道交通5號線工程車輛（以下簡稱鄭州5號線）為鄭州市環形地鐵線路，全線約長40公里，采用A型地鐵車輛，車輛最高運行速度為80 km/h，是鄭州市地鐵貫通交叉線路，對整個鄭州市地鐵交通運輸極為重要。制動系統的設計，是保證列車安全運行的關鍵技術，重點解決列車停車、制動、故障及救援等相關技術點，形成完整可靠的列車制動系統。

1 制動系統功能

鄭州5號線車輛制動系統具有以下制動功能：

車輛制動系統設置2套制動系統，即電制動系統與電空制動系統。電制動系統由列車牽引系統提供，電空制動系統為摩擦制動系統。鄭州5號線摩擦制動系統為空氣制動系統。

●常用制動

在列車司機臺設置司控器手柄，將手柄移至制動區域，列車投入常用制動。常用制動為電空混合制動，列車常用制動平均減速度為1.0 m/s2。列車施加常用制動功能時，優先施加電制動力，當電制動力不足時，由空氣制動進行補充。

●快速制動

當司控器手柄移至快速制動區域時，制動系統按緊急制動減速度進行制動作用。快速制動為電空混合制動。列車快速制動時，優先施加電制動力，當電制動力不足時，由空氣制動進行補充。

●緊急制動

車輛通過列車線施加、緩解緊急制動，緊急制動是純空氣制動，列車緊急制動平均減速度為1.2 m/s2。列車施加緊急制動直到車輛停車，車輛緊急制動緩解。

●停放制動

停放制動可以保證車輛安全停放在線路最大坡道上，不溜滑。停放制動為被動式制動方式，采用排出壓縮空氣彈簧自動施加停放制動，充入壓縮空氣緩解停放制動的形式。

2 制動系統結構

鄭州5號線列車車輛由6節車輛編組而成，車輛編組形式為：Tc+Mp+M+M+Mp+Tc。其中：Tc車為帶司機室的拖車；Mp車為帶受電弓的動車；M車為不帶受電弓的動車。列車制動系統主要配置有風源系統、制動控制單元、制動系統輔助控制單元、受電弓控制系統、基礎制動裝置（集成在車輛轉向架內）、列車空氣懸掛單元、車鉤氣路操作裝置等。

如圖1所示的結構圖中，列車通過MVB網絡和列車硬線發送相關制動命令到各車輛的制動控制單元，制動控制單元收到命令后協同單元車輛的制動系統輔助控制模塊內相關閥動作，使主風管內的壓縮空氣，輸出至轉向架上的基礎制動裝置，產生列車需求的制動力。

2.1 制動控制單元

列車制動控制單元為架控模式，每個轉向架配置1件。制動控制單元集成MVB網絡裝置，是一個機電一體化的電子機械裝置。主要功能為接受司機或者列車控制單元給出的控制信號，實現列車的制動施加和制動緩解控制功能。

每件制動控制單元控制一個轉向架的制動，具有列車重量管理、常用制動、緊急制動、系統故障檢測、空簧壓力檢測、防滑控制、空氣制動力分配等功能，電氣接口見圖2所示。

2.2 制動系統輔助控制單元

制動系統輔助控制單元接收列車停放制動施加/緩解命令，通過控制內置電磁閥的通電/失電，使壓縮空氣向基礎制動裝置的停放制動缸排氣/充氣，實現車輛的停放制動控制功能。

2.3受電弓控制系統

受電弓控制系統為受電弓的升降提供壓縮空氣。主風管的壓縮空氣通過截斷塞門、空氣過濾器、單向閥、升弓風缸、電磁閥等裝置，使受電弓實現升降個功能。

當主風管壓縮空氣不足時，列車配置腳踏泵和電動升弓泵為受電弓控制系統供風。

2.4 風源系統

風源系統為整列車的耗風裝置提供壓縮空氣。風源系統包含了空氣壓縮機、干燥器、冷卻器、過濾器等裝置，還集成有防止系統過壓的安全閥部件。空氣壓縮機產生的壓縮空氣經過干燥器和過濾器去除壓縮空氣中含有的水汽、油氣等，再經過冷卻器使壓縮空氣冷卻至設定溫度，最后經過供風模塊的出風口向制動系統用風設備供風。

2.5 基礎制動裝置

基礎制動裝置集成在車輛轉向架上。鄭州5號線采用踏面制動單元。每根軸配置2套踏面制動單元，其中一套帶有停放制動功能。當列車停放制動不緩解時，司機可以在車側通過手動緩解拉繩，進行手動緩解停放制動操作。

2.6 列車空氣懸掛單元

列車空氣懸掛單元包括空簧附加風缸組裝、高度閥、差壓閥、速度傳感器、測速齒輪等裝置。其中，速度傳感器、測速齒輪等裝置設計集成在車輛轉向架上，用于采集列車運行的速度信號。空簧附加風缸可以為車輛空氣彈簧提供快速沖排的壓縮空氣，保證車輛地板保持在一定高度，不會因為上下乘客而改變。鄭州5號線車輛采用3點調平方式，在車輛I端轉向架設置2件高度閥，2個高度閥之間設置差壓閥，當2個高度閥之間的壓差達到1.5 bar時，差壓閥導通，保證車輛底架保持水平位置，II端轉向架設置1個高度閥。

3 制動系統設計集成

3.1 制動系統控制單元

制動系統控制單元為高度集成的模塊，安裝在車體底架靠近車輛轉向架的位置，方便進行檢修、維護的一側。每個轉向架設計1件制動系統控制單元。制動系統控制單元的電連接器為快速插拔式連接器，方便連接更換設備。

3.2 制動系統輔助控制模塊

制動系統輔助控制模塊主要由制動系統輔助控制單元與供風風缸組成，每輛車配置1件。制動系統輔助控制單元與供風風缸集成設計在一個框架上，布置在車輛底架中央管路上，保證車輛兩端轉向架基礎制動裝置均可快速獲取壓縮空氣。

3.3升弓控制單元

將受電弓控制單元的零部件集成設計在一個模塊上，模塊安裝在靠近受電弓的Mp車客室內，方便檢修與操作。

3.4 風源系統

風源系統集成設計有空氣壓縮機、干燥氣、冷卻器、濾清器、安全閥等零部件。所有設備集成設計在一個安裝架上，集成供風模塊，每輛M車配置1套。供風模塊使用彈性元件懸掛在車體底架上，避免壓縮機在運行過程中產生的震動傳遞到車體上。

3.5 基礎制動裝置

踏面制動單元為雙閘瓦結構，確保閘瓦與車輪有足夠的接觸面積，保證車輛制動減速度與制動距離。車輛所使用的踏面制動單元具備成熟的裝車使用業績，經過大量試驗驗證滿足列車使用性能。

3.6 列車空氣懸掛裝置

列車空氣懸掛裝置包含2個空氣懸掛風缸，集成在一個安裝框架內，每個空氣懸掛風缸均配置風缸箍帶，確保風缸安裝穩定可靠。每個轉向架配置1套空氣懸掛風缸。

4 結束語

對比常規軌道交通車輛的制動系統，鄭州5號線制動系統具有以下特點：

1）制動系統設置電動升弓泵，當主風管空氣壓力低時，通過電動升弓泵打風，相比腳踏泵泵風，可以更加省力、便捷的升起受電弓；

2）踏面制動單元手動緩解裝置采用雙側緩解，可以車輛一側就完成一個轉向架的停放制動手動緩解，方便司機在緊急情況下操作；

3）輔助控制單元采用帶蓋板的型式，保證設備的防水、防塵等級；

4）制動系統增加數據記錄儀，擴大制動系統故障存儲空間，確保制動系統故障信息可以保存至少3個月。

（作者單位：中車株洲電力機車有限公司 產品研發中心）