濟南地鐵3號線制動防滑控制淺析

趙永強

濟南軌道交通集團第一運營有限公司，中國·山東 濟南 250300

1 引言

制動防滑控制系統又叫車輪防滑保護系統，制動滑行控制一般分為空氣制動滑行和電制動滑行兩種控制方式，這兩種控制方式相互配合，完成制動滑行的調整[1]。通常情況下，電制動防滑控制的靈敏度要高于空氣制動[2]。濟南地鐵3號線車輛防滑控制系統滿足UIC 541—05《制動機—制動機部件制造規程—車輪防滑裝置》要求，并具有滑行檢測、滑行控制、輪徑校驗、故障導向安全控制等功能。在正常情況下，防滑控制基于車軸進行控制，當列車速度大于某個設定值，在常用制動、快速制動和緊急制動時激活；當總風壓力值低于某個設定值或制動儲風缸壓力低于緊急制動壓力或車速小于某個設定值時，防滑功能進入關閉狀態。

防滑控制采用軸控，即每條車軸軸端安裝有制動速度傳感器，通過該傳感器實時采集車輛速度，以此判斷具體哪條車軸發生了滑行。在每個制動控制單元內均設有防滑閥，每個防滑閥對應一條車軸地防滑控制。

在發生空氣制動滑行時，防滑閥動作，將制動缸內的氣壓排出，釋放制動壓力，使車輪的滑行恢復為滾動，運行恢復后，制動系統將再次對制動缸充氣，恢復制動力。上述動作視制動工況進行一次或多次的重復，直至制動狀態恢復正常。

2 牽引系統防滑策略

針對濟南3號線運營工況，牽引系統采用蠕化率、加減速度等相結合的防滑控制方法。在防止黏著破壞的前提下，實時辨識輪軌黏著特性，及時對電機轉矩進行調節。充分發揮電制動力，優化輪軌黏著控制，保證列車正常安全運行。

牽引系統觸發防滑有兩個條件：一是減速度大于某限值A；二是軸減速度某限值B且蠕化速度差（軸速與參考速度差，Vt為列車參考速度）大于c×Vt+d（c、d為某一系數值，km/h）。當觸發二者任一個條件時，均會進行防滑行動作，降低電制動力。當軸減速度小于某限值E且蠕化速度差小于f×Vt+h（f、h為某一系數值，km/h）時，逐漸上升制動力。

在軌面濕滑等低黏著工況下，牽引系統檢測到滑行后持續做防滑動作，且在防滑過程中給制動系統發送防滑標志位，3s后空氣制動出于安全考慮切除電制動。

3 制動系統防滑策略

3.1 空氣制動防滑系統組成

空氣制動防滑系統主要由速度傳感器、防滑控制部件（集成在制動控制單元中）組成。

防滑控制微機控制板集成在制動控制模塊中，通過調整制動缸壓力的方式實現空氣防滑控制。防滑速度傳感器的檢測精度為0.5km/h。控制裝置根據CAN網段內各軸的速度信號計算列車速度，并按減速度準則和速度差準則，分別對各個軸進行防滑控制。

3.2 電控混合防滑控制

制動系統具有空電混合制動防滑控制功能，空氣制動控制單元和牽引控制單元均有車輪滑行保護控制功能。電制動具有靈敏度高、粘著恢復快等優點。因此，在空電混合制動時，一般電制動防滑控制先動作。當電制動因滑行保護使實際電制動力降低時，同時向制動控制單元發送電制動滑行保護動作信號，使空氣制動暫時不要因實際電制動力下降而在動車軸上補充空氣，從而有利于動軸的粘著恢復，防止因補充空氣制動使滑行加重。當空氣制動防滑系統檢測到滑行時，空氣制動系統也進行防滑控制，同時將防滑信息發送給電制動系統。

在嚴重滑行時，如果電制動系統不能有效地進行防滑控制，使得電制動連續降低超過一定時間后，則制動系統將切除電制動而投入空氣制動，由空氣制動實施防滑控制，以保證制動距離和防止輪對擦傷。

在空電混合制動時，拖車軸上沒有電制動，所以當拖車軸有空氣制動時，仍可以正常的空氣制動方式進行防滑控制。

3.3 空氣制動防滑控制

空氣制動防滑系統用于防止制動力過大造成的輪對制動抱死和輪對踏面擦傷。當由于制動力過大使輪對由滾動到出現滑動狀態時，防滑系統能夠檢測出這種滑行并能減小滑行輪對上的制動力，以減小出現滑行輪對上的滑動程度，從而防止輪對抱死和輪對踏面擦傷。

3.4 空氣制動滑行檢測方法

3.4.1 減速度準則防滑控制

如果車輛任何一條軸的相應減速度信號超出預定基準值時，制動控制單元則減小滑行軸上的空氣制動力。如果該滑行軸由于輪軌間粘著的恢復而加速并超出預定值時，則恢復粘著的滑行軸上施加空氣制動力。在排風及充風的中間過程，可實施保壓控制。

3.4.2 速度差準則防滑控制

如果某軸的速度與基準速度間的速度差超過預定的基準值，制動控制單元則減小滑行軸上的空氣制動力。當粘著恢復到足夠大，則恢復粘著的滑行軸上施加空氣制動力。

當一個速度傳感器出現故障時，該軸的防滑閥會利用本轉向架的另一個速度傳感器進行防滑控制，這在一定程度上減小了故障軸的制動抱死概率。

4 結語

牽引、制動系統根據車輛運行工況，進行防滑控制，屬于正常現象。在滑行控制過程中整車牽引力、制動力會降低，但不會喪失，不會影響車輛運行的安全。同時，在整個防滑過程中檢測防滑狀態，保證在單個軸防滑過程中不能持續超過4s，即車輛每個軸在單次防滑控制時制動力喪失時間不會超過4s，所以保證車輛安全。

一般情況下，車輛在正線運行時觸發防滑，極有可能是由于軌道不滿足粘著要求所致，常見情形有軌面濕滑、油液污染輪軌等。由于黏著不滿足要求，牽引及制動系統觸發防滑動作，是車輛的一種保護措施，但車輪踏面在觸發防滑時出現嚴重擦傷，則應引起檢修人員重視，須對車輛防滑控制邏輯進行分析，排查程序邏輯是否存在問題。