武漢地鐵2號線車輛制動控制系統典型故障及處理措施

居曉凡 朱強強 王晨霞

摘 要：介紹武漢地鐵2號線車輛制動系統工作原理，對車輛在運用過程中出現的典型故障進行分析，包括BC（制動）壓力異常故障、AV閥（制動電磁閥）卡滯故障等，根據不同故障類型給出相應的處理措施。

關鍵詞：地鐵車輛;制動控制系統;典型故障

中圖分類號：U270.35 文獻標識碼：A

1 概述

武漢地鐵2號線車輛制動系統采用微機控制的模擬式電-控制動系統，控制系統采用車控方式，每輛車都配有一套電控制動控制裝置（BCU），BCU內設有監控終端，具有自診斷和故障記錄功能。

2 制動系統控制原理

司機通過牽引手柄給列車發送制動指令和參考值，不同的參考值代表不同的目標減速度，列車將目標減速度設為最終完成目標。

常用制動的BC壓力產生原理為是列車將制動指令通過MVB網絡發送給BCU，BCU中的EPC板卡根據指令計算過后，通過控制AV閥與RV閥的得電和失電來輸出一個AC（預控）壓力，預控壓力通過中繼閥放大之后輸出BC（制動）壓力到制動缸，產生制動。

緊急制動的BC壓力產生原理為制動控制裝置中的空重閥采集空簧的反饋壓力，通過一定的比例關系輸出一個緊急狀態的AC到EBV（緊急制動電磁閥），當列車緊急制動環路失電時，EBV失電，緊急狀態的AC壓力被輸送到中繼閥，經中繼閥流量放大之后輸出到制動缸。

BCU中的EPC板卡通過目標減速度來計算出一個AC值，此為AC計算值，AC計算值減去一定的壓差后即為BC計算值，將此BC計算值設為制動缸目標壓力。即：當每個制動缸都達到目標壓力后，此時列車的減速度應為目標減速度。在此過程中，列車一直實行雙閉環控制，如圖1所示：

制動系統雙閉環控制原理：若通過BC壓力傳感器檢測到的BC實測值不是BC計算值之后，會通過EPC板卡來控制AV閥得電和失電來改變AC（預控）壓力，使BC的實測值與BC的計算值相等。

3 BC（制動）壓力異常故障

3.1 故障現象

車輛事件信息報出BC壓力異常，HMI顯示常用制動壓力為1.9 bar，緊急制動壓力為2.1 bar，均比正常值低0.4 bar左右。

3.2 故障分析

列車停止后，根據制動系統維護終端的數據，BC的實測值與BC的計算值相差40 kPa左右，但是數據中卻沒有出現BC壓力傳感器報故障的問題，如圖2所示。

根據行車數據，列車在制動過程中，由于BC壓力傳感器未報故障，系統認為是正常的，系統為了將6車的BC壓力達到與BC計算值相同的壓力，而錯誤地將AC值提高，因此可以看出制動過程中，AC的實測值比AC的計算值高了40 kPa左右。

結合以上原理及故障現象分析：由于常用制動與緊急制動的BC壓力都比正常值偏低，因此排除為空重閥的原因。結合實際發現，不管是常用制動還是緊急制動的BC壓力都是通過BC壓力傳感器來采集數值然后反饋給HMI，再結合壓力傳感器比較高的故障率，分析是壓力傳感器故障導致BC壓力的顯示值偏低。

正常情況下，當AC的實測值與AC的計算值相同之后，BC的實測值應該與BC的計算值相同。但是由于BC壓力傳感器故障，導致BC實測值比計算值小，即BCU認為目前BC值未達到制動缸目標壓力，因此為了將BC實測值達到與BC計算值相同，BCU控制AV閥得電，輸出一個更大的AC（預控）壓力，AC（預控）壓力變大之后導致AC的實測值比AC的計算值高40 kPa。由于AC、BC的控制均為閉環控制，但是BC的閉環控制等級比AC高，因此最終結果為，AC的實測值比AC的計算值高，BC的實測值與BC的計算值相等。

此現象造成的后果：由于該車的AC實測值比其他車的高，因此該車BC的實際值比目標壓力高，因此列車實際減速度會比目標減速大一些，為了達到與目標減速的一致，列車會同步減少6輛車的BC值來達到目標減速度，最終結果是達到列車目標減速度，但是列車空氣制動分布不均，即該車制動壓力高于其他車輛。將壓力傳感器問題放大，即在壓力傳感器不報故障的范圍內，如果其顯示值與實際值有更大的偏差的話，將會導致該車閘瓦產生異常磨耗，嚴重可能導致該車出現滑行、車輪擦傷等。

3.3 解決措施

根據故障現象和數據判斷為BC壓力傳感器故障，更換故障車輛的BC壓力傳感器后故障恢復。

4 AV閥（制動控制閥）卡滯故障

4.1 故障現象

AV（制動電磁閥）閥卡滯導致制動控制裝置出現異響，嚴重情況下會導致單車制動不緩解的故障。

4.2 故障分析

考慮到制動控制系統的雙閉環控制回路原理，認為有可能為AC、BC壓力不足，AV閥需通過不斷調節來滿足制動力需求，通過制動控制裝置維護軟件查看該制動控制裝置的實時數據，發現AC壓力不停在跳變，這就證明了該故障正是閉環控制原理所致。于是認為是AC泄漏導致閉環控制檢測到AC壓力不足，導致AV閥動作來調節AC壓力。

AC壓力傳感器O型圈破損，導致輕微泄漏，由于泄漏量小所以沒有漏風聲，故不容易查找原因。當AC壓力部分泄漏后，制動閉環控制發現AC實測值比AC計算值小，于是通過AV閥動作來補充AC預控壓力，補充完成后泄漏量又導致AC實測值不足，所以最終導致AV頻繁動作。按照原理分析AC、BC泄漏量到達足以影響各自的實測值時，在雙閉環控制的作用下均會導致AV閥頻繁動作的故障現象，此處之所以能將BC壓力傳感器的O型圈安裝到該處是因為該處不安裝密封圈的情況下泄漏量較小，AV壓力流量本身也較小，所以即使在泄漏量不能聽見的情況下也會造成影響，而BC壓力是AC經過流量放大后的壓縮空氣，其流量較大，如此小的泄漏量不會影響BC實測值，也不會導致因BC實測值較計算值小而導致AV閥頻繁動作的故障現象。

4.3 解決措施

根據故障現象和數據判斷為AV閥故障，更換AV閥后故障恢復。

5 總結

本文介紹了武漢地鐵2號線車輛制動控制系統的基本原理，對車輛在日常運用過程中出現的典型故障進行了分析并給出相應的解決措施。制動系統是地鐵車輛中最關鍵的系統之一，對正線運營影響較大，通過對典型故障的分析能夠優化檢修修程，保障運營安全。

參考文獻：

[1]中車株洲電力機車有限公司.武漢地鐵2號線一期車輛使用維護說明書[Z].湖南株洲：中車株洲電力機車有限公司，2012.

[2]中車長春軌道客車股份有限公司.武漢地鐵機場線車輛維修手冊[Z].吉林長春：中車長春軌道客車股份有限公司，2016.