西安3號線制動系統淺析

陳晉鵬

摘要：本文主要對西安3號線制動系統主要設備組成，控制功能及安全可靠性設計簡要介紹，為今后其他地鐵線路車輛制動系統的選用提供參考。

關鍵詞：Ep2002閥;制動系統

西安3號線一期電客車采用六列編組，車輛最高設計時速80Km/h，制動系統選用knorr公司的EP2002制動系統，制動設備包括電制動和電一空制動控制裝置及基礎制動裝置。

一、制動系統組成

西安3號線制動系統主要由風源裝置、制動控制設備等組成。

（一）風源裝置

風源裝置包括VV120型空壓機、雙塔式空氣干燥器等設備，每列車裝有2臺，單臺的供風能力可以滿足整車的供風需求。

1.空壓機

VV120型空壓機采用3相交流電動機，兩級活塞式壓縮機和兩段風冷裝置。可提供約920升/分的供氣量，空壓機控制采用單雙日主輔控制方式，當總風壓力低于7.5bar時啟動主空壓機，達到9.0bar時關閉;當總風壓力持續下降到7.0bar時，啟動兩臺空壓機，達到9.0bar時關閉。另外系統還設置有總風低壓力開關，當總風壓力下降到6.0bar時，壓力開關會動作觸發緊急制動，以保證車輛安全。

2.空氣干燥器

壓縮空氣從空壓機出口流入雙塔空氣干燥器。壓縮空氣在一個塔中干燥，另一個塔處于再生狀態，每2分鐘交替一次，兩個干燥塔基本上處于均衡工作。經過雙塔干燥器的壓力空氣濕度降低到35%以下，這樣風缸、車輛管路以及制動控制設備可以具有更長的壽命。

（二）制動控制設備

制動控制設備主要由EP2002制動閥和輔助控制模塊組成。每個轉向架上裝有一個EP2002閥，控制該轉向架的制動力。一個EP2002閥故障只會導致一個轉向架制動力的丟失，且丟失的制動力可以在整個制動單元內重新分配。EP2002閥分為網關閥、RIO閥和智能閥，為本轉向架提供常用制動、緊急制動和滑行保護。

1.智能閥

智能閥包括一個電子控制部分和一個氣動閥單元，具有常用制動和緊急制動功能，通過接收CAN網絡的制動需求控制踏面制動單元的制動缸壓力，同時結合自身軸速和通過CAN網絡傳輸過來的速度數據執行防滑保護。

2.網關閥

網關閥具有智能閥的所有功能，通過MVB網絡與TCMS進行通訊，將列車所需的常用制動壓力分配到所有EP2002閥上。

3.RIO閥

RIO閥除了不執行制動力管理和沒有網絡接口卡外，具有與網關閥同樣的輸入/輸出功能，還可以讀出可編程輸入并通過CAN總線發給主網關閥，其狀態由網關閥控制。

二、制動系統功能

西安3號線電客車自動系統具有常用制動、緊急制動、保持制動、快速制動、防滑保護等功能，系統采用3節車一個CAN網絡的結構，每列車包括兩個CAN網絡。

（一）常用制動控制

西安3號線制動系統收到TCMS的制動指令后，將其轉換為壓力指令，常用制動采用載荷補償方式，CAN單元內的主網關閥接收制動指令進行制動力計算，如果制動過程中發生滑行，防滑控制功能將被激活，BCP壓力調節器將控制單軸的BCP壓力控制輪對滑行。

常用制動采用電一空混合制動，電制動優先，電制動不足時由空氣制動補充，空氣制動采用在粘著極限范圍內先拖后動的方式。TCMS接收來自司控器或ATO/ATP的制動指令，通過MVB接口傳輸給網關閥，網關閥根據載荷情況和制動指令計算所需要的總的制動力，牽引系統根據載荷和制動級位信號計算并施加電制動力，并反饋給網關閥，網關閥再根據總的制動力要求、實際電制動值計算拖車轉向架應施加的制動力，并控制拖車轉向架施加空氣制動，如果拖車轉向架制動力不足，則在動車轉向架上施加空氣制動。

停車制動階段，當車輛速度達到電空轉換點時，牽引系統將通過TCMS發送給制動系統電制動退出信號，延時一定時間后，電制動開始衰減，空氣制動開始上升，速度降到1km/h之前，電空轉換結束。

（二）保持制動控制

制動系統收到非牽引指令且速度<0.5km/h時，制動系統將施加保持制動;制動系統收到牽引指令且無制動指令，同時收到保持制動緩解信號為1，速度大于3km/h，則保持自動緩解。

（三）緊急制動控制

緊急制動控制采用常帶電方式，緊急電路失電，全車將自動實施緊急制動，全部制動力由空氣制動獨立承擔。緊急制動不考慮沖擊極限但具有防滑保護功能。

（四）快速制動控制

制動系統收到快速制動指令后施加快速制動。快速制動控制方式與常用制動管理相同，采用電空混合制動方式，平均減速度比緊急制動的稍低。

三、系統可靠性設計方案

西安3號線制動系統作為行車安全最重要的設備之一，本身具有故障監測，可靠性設計，避免車輛正線發生行車類安全問題，即使故障發生后可以將故障影響降至最低。

（一）故障監測

自檢：每次上電及列車投入運營之前，車輛必須進行自檢，且每24小時最少執行一次自檢，確保系統的最大安全性。EP2002閥的自檢主要包括防滑、常用制動及緊急制動測試等。

制動不緩解：列車運行過程中無制動缸壓力請求持續5s，且制動系統檢測到相應轉向架制動處于施加狀態（制動缸壓力大于0.4bar）;當滿足這兩個條件并持續超過5s就會報出制動不緩解故障。

（二）可靠性設計

網關閥故障：主網關閥出現斷電或故障時，制動管理和TCMS通訊由輔助網關閥承擔，輔助網關閥在大約1.5秒內接替主網關閥，制動缸的壓力和所有的可編程輸出保持在各自最后的程序狀態。閥損失的制動力將被平均分配到制動總線中的其它EP2002閥上。

智能閥故障：故障的智能閥所控制的轉向架處于緩解狀態，損失的制動力將被平均分配到制動總線中的其它EP2002閥上，所承擔的制動力受最大制動力限制。

四、結束語

目前西安3號線制動系統已運行多年，電空轉換、防滑控制性能良好，各種參數滿足運營需求，該系統還具有制動精度高、維護工作量小等優點，國產制動系統可以研究借鑒。

參考文獻：

[1]西安市地鐵三號線一期工程電動客車采購項目合同書.西安市軌道交通集團有限公司運營分公司，2014年4月.

[2]吳雷朋，徐廣增.城軌地鐵EP2002空氣制動系統的應用分析[A].中車青島四方機車車輛股份有限公司，2019年7月.