地鐵列車制動系統故障及改進優化思路分析

魯禮丁

摘要：本文主要分析了地鐵列車制動系統組成及常見的制動模式，重點介紹了制動系統故障及改進措施，其不僅可以更好的發揮制動系統的作用，而且還可以降低制動系統故障的發生率，進而提高其運行效率。通過對制動系統故障及改進對策進行研究，以期為地鐵列車的安全運行提供可靠保障，創造出最大化的經濟與社會效益。

關鍵詞：地鐵列車;制動系統;故障;改進對策

1.地鐵車輛制動系統概述

1.1地鐵車輛制動系統組成

通常情況下，地鐵車輛制動系統主要包括了制動控制和制動執行兩大部分，其扮演著控制指令發出與中斷的角色，由信號傳輸裝置和控制裝置組成，該過程中信號傳遞媒介為電或空氣。

1.2地鐵列車制動模式

在地鐵列車正常運行過程中，制動模式類型如下：（1）常用制動。其選擇了減速度控制方式，并根據具體的載荷和收到的減速指令來對其制動力進行調整。通過常用制動既能夠降低減速時的不適感，而且還可以提高乘客的舒適感;（2）緊急制動。其一般是基于單個轉向架來進行操作，且不存在沖擊限制。如果斷開緊急制動安全回路時，將會使所有車輛緊急制動。如果開啟緊急制動功能后，使地鐵列車一直處于制動狀態，以確保列車安全停車。如果出現緊急制動電路失電故障時，將會導致緊急電磁閥失電，并根據實際載荷產生的壓力來調節變載荷閥，按照1：1的比例中繼閥完成對壓縮空氣的輸送，進而達到緊急制動的目的;（3）快速制動。其主要是由列車自動運行ATO或司機控制裝置發出，并且在司控器手柄運移至相應位置時，才會啟動系統。如果將司控器手柄移至“0”位時，將會得到緩解制動的目的;（4）停放制動。其主要是保證已停止車輛處于穩定不動狀態，其所具備的作用如下：①避免已停穩車輛在外力作用下發生移動;②防止停止在坡道上的列車因為停放不平順而出現溜車、倒溜問題。實際上，停放制動原理與常用制動相似，其主要區別是制動力的大小和作用條件。停放制動具有相對比較苛刻的應用條件，只有列車停穩后才啟動，此時的制動力為固定值，并且在正常啟動車輛后，制動作用將會緩解。

2.地鐵列車制動系統故障

空氣制動防滑系統屬于地鐵列車制動系統中比較重要的組成部分，其一般是由速度傳感器、防滑排風閥和防滑控制器組成，其中在速度很低時速度傳感器可以實現對速度的準確檢測。在發生制動滑行時，防滑排風閥可以達到緩解單個軸空氣制動的效果，從而使制動滑行消除。通常情況下，空氣制動防滑系統通過如下兩種滑行探測方法來對其是否有滑行現象進行判斷：（1）減速度判據。某一軸減速度符合判定滑行數值;（2）速度差判據。與參考速度（基準速度）相比，某一軸速度比其低時，則說明達到判定滑行數值。如果發生上述任何一種情況時，則可以說明該軸出現了制動滑行，此時的防滑控制系統將會借助防滑排風閥將該軸制動缸到中繼閥的通路切斷，并保證制動缸壓力不再增大。當滑行持續增大時，可以通過防滑閥將一部分制動缸的壓力空氣排出，以此來降低該軸上的制動力和滑行程度，并保證該軸恢復至黏著狀態。

2.1故障數據

通過對A1車制動系統記錄數據（圖1）進行分析發現，在補充空氣制動后，A1車端轉向架的1軸和2軸同時出現了滑行，同時對制動缸實現了排風控制。實際上，當1軸排風后，將會在短時間內恢復軸速，并且在軸速恢復階段，將會使1軸制動缸繼續充風，并持續保壓約5s后使其排風得到緩解，該過程中軸速一直處于正常狀態。實際上，2軸排風后軸速較慢恢復，并降低了排風后軸速下降速度。在2軸制動缸得到徹底緩解后，不僅軸速未得到快速恢復，而且還持續下降直至徹底抱死，約5s后1軸制動缸開始進行排風緩解，并且在緩解后2軸軸速也達到了正常值。

2.2制動抱死和防滑失效原因

通過對圖1進行分析發現，在2軸制動缸完全緩解后，A1車轉向架2軸軸速未恢復，然而在1軸制動缸緩解后，短時間內軸速恢復正常。實際上，轉向架1、2軸制動缸管路接反是誘發制動抱死和防滑失效的主要原因。

2.3制動重故障原因

通過對記錄數據進行分析發現，在滑行大概2s后，下調了制動級位（圖1），此時的A1車轉向架不需要繼續空氣制動，從而緩解了制動缸壓力。然而，因為A1轉向架2軸的軸速還沒有恢復，從而使滑行仍處于激活狀態。在防滑激活狀態下，防滑控制軟件通過未滑行軸的黏著來實現對滑行軸上的制動力損失進行補償，并且對沒有滑行的輪軸制動缸給予了保壓和充風控制，未給予排風控制。當處于滑行激活狀態時，如果2軸防滑控制失效后，將會導致未滑行的1軸制動缸無法實現正常緩解，如果該狀態持續5s后，將會導致制動重故障和制動不緩解故障。

3.地鐵列車制動系統改進對策

3.1優化防滑控制軟件

如今，在防滑激活后，防滑控制軟件優先實施防滑控制，并對未滑行的輪軸制動缸提供保壓和充分控制，未實施緩解排風控制。雖然在某些情況下，該控制模式能夠提高滑行后的黏著利用，然而由于防滑控制失效后無法使制動壓力隱患得到緩解，進而觸發制動重故障。為了使防滑控制失效后無法觸發和緩解制動重故障得到解決，則需要優化防滑控制軟件，具體內容如下：（1）如果空氣制動得到部分緩解后，當未滑行軸的制動缸壓力超過了制動缸壓力目標值時，則需要為未滑行軸提供緩解排風控制，并部分緩解未滑行軸的制動缸壓力;（2）如果空氣制動得到徹底緩解后，則不啟動空氣制動防滑控制，并通過正常緩解方式來實現對制動缸壓力的有效緩解，避免防滑失效后還存在持續防滑控制。將上述兩個功能增加到控制軟件后，在部分或完全緩解空氣制動目標壓力時，將會有效降低或緩解制動缸壓力，進而達到預期的制動效果。

3.2生產、質量管理

通常情況下，轉向架制動缸管路接反主要是由于在工藝文件中未明確標注制動缸管路連接要求，而且在發現錯誤后未及時進行改進。為了避免上述問題的發生，則需要強化生產、質量管理工作，并從設計、生產、試驗、工藝、驗收、質檢等環節對其故障原因進行分析，制定完善的整改方案，進而降低地鐵列車制動系統故障的發生率。

4.結束語

綜上所述，制動系統是地鐵列車運行中比較重要的組成部分，然而在實際運行階段，制動系統出現了防滑控制故障，此時在對其進行分析的基礎上，制定了改進優化對策，以此來更好的發揮制動系統作用，確保地鐵車輛安全、高效運行。

參考文獻：

[1]王仁慶. 地鐵列車制動系統故障原因分析及改進[J]. 軌道交通裝備與技術，2021（3）：35-37.

[2]胡利江. 地鐵列車制動系統故障判斷與解決闡述[J]. 今日自動化，2019（6）：138-139.