關于地鐵車輛制動控制的探討與研究

郭 帥 白雁翔

武漢地鐵集團運營有限公司 湖北 武漢430000

1 導言

隨著我國城市化建設進度的不斷加快,大量的人流涌入城市促進了超級大都市的形成,也帶動了大城市的發展,現如今新一線城市的地鐵、輕軌規劃已經非常成熟,多個一線城市也逐步進行了地鐵的修建以及城市交通線路網絡的完善。地鐵成為了很多人日常生活中必要的一環,在動輒十幾公里的上班路上不僅方便了人們的出行,也為城市帶來了流動活力。軌道交通的建設如今可謂是如火如荼,為了更加安全、合理的使用地鐵軌道交通,下文對地鐵制動方面做了一些研究。

2 停車對標中的制動

地鐵車輛的停車基準通常是指運營車輛在正線站點站臺上的準確停車。準確的停車基準是確保系統運行效率的要求之一,也是保障地鐵運營滿足乘客優質乘坐質量的關鍵因素,還是保障乘客及時上車下車的服務之一。在武漢、寧波現有的一些項目中,屏蔽門設置在地下站,安全門設置在高架站。站臺屏蔽門/安全門的布局會影響停車精度,其中不帶PSD (軌道交通站臺屏蔽門系統)系統的站臺停車誤差大約為一米到兩米,不方便乘客的上下車,帶PSD系統的站臺可以把停車誤差縮小到正負零點三米以內。當地鐵車輛的側門與PSD系統的屏蔽門/安全門中心線之間的偏差超過±0.5 m 時,列車車廂的側門和PSD系統屏蔽門/安全門不能聯動打開,只有手動調整相應標記后才能打開車門與站臺屏蔽門/安全門。

地鐵停車對標功能中除了自動對標還有人工對標,就是人工駕駛來進行對標工作,司機遵循DMI的顯示駕駛車輛,進行停車制動工作的時候需要根據要求使車輛緩慢降速進入站臺然后精確停車對標對齊。在司機制動過程中要求過標距離大于零點五米的時候主控CC不給予開門信號,這時候需要司機繼續操作司控器進行稍微的移動,完成對標后再進行開門工作。如果制動中沖標超過五米則沒辦法繼續進行推進,必須采取緊急制動。緊急制動模式需要切除ATP模式轉化為RM 模式再運行,一定情況下可以選擇放棄此次開門到下一站停車。所以無論是自動停車對標還是人工駕駛停車對標,都需要制動系統達到一定的精準度控制好停車位置,還要使車輛減速時能夠平穩緩和保證舒適性。

3 車輛系統制動行為影響因素

在部分裸露于外部環境的線路中,車輛運行軌道可能因為天氣或環境因素遇到落葉、結冰、雨雪、水霧、風沙等情景,這會改變車輛輪對與軌道間的摩擦力、粘著力等接觸力,使得車輛出現滑行或受阻現象。在列車制動中,任何的細微因素都可能影響制動效果,而制動的啟動和執行結果必然要比平常的站臺制動有更高標準。比如車輛在特別工況下出現滑行的時候,傳感器測得的某一個車軸的速度達到判定滑行值或者某一車軸的減速度達到判定滑行數值,系統就會對滑行軸上的制動缸進行一定程度的排風從而減小滑行軸上的空氣制動力,當前方到達站點站臺需要停車時極有可能出現沖標現象。因此,車輛處于粘著系數可能較低的工況(如雨雪、結冰)時,一般盡可能的由司機人工低速駕駛,把握好減速時機與制動級位,做到精準停車保障乘客能夠及時上下車。

4 制動形式分析

從車輛的運行過程分析,地鐵車輛有電制動、電空制動、空氣制動幾種形式,其中電制動又可分為再生制動、電阻制動兩種。而車輛的制動系統在功能上又有常用制動、快速制動、緊急制動等幾種。它們都可以使車輛達到降速停車的效果。實際運用中,常用制動采用電空混合制動并優先使用電制動的形式,且具有沖擊率限制功能,這可以使乘客的乘坐舒適性得到改善;快速制動也可以電制動與空氣制動混合使用,它能夠達到與緊急制動相當的瞬時減速度,但是仍舊受沖擊極限的限制,快速制動較緊急制動來說更具靈活性,在車輛停車前可以對其進行緩解;緊急制動則完全為純空氣制動方式,緊急制動安全回路斷開時,列車直接施加緊急制動,且停車前不能緩解。

顯然,電空混合制動的方式在節能經濟應用上更為實惠,因為在車輛的制動過程中,它把一部分動能轉化為電能與熱能,而轉化的電能又可以再次利用。此外,相比于純粹的空氣制動,它還能一定程度減少車輪與閘瓦的磨耗,延長它們的使用壽命。純空氣制動形式的緊急制動,因為它不受沖擊極限的限制,乘客會因為慣性有很大的前傾感,在乘坐舒適體驗上效果較差。地鐵的運行過程中要考慮巨大人流時乘客的平衡感、舒適感以及安全性,所以不可能過多的進行純空氣形式的緊急制動,一般采用電制動優先降速,然后空氣制動延時接入的準確停車模式,這樣可以減少機械制動結構的磨損與消耗,又能提升安全性能和乘坐舒適性能。

6 超速繼電器

通過對超速繼電器功能中線路的研究,嚴格執行斷電形成7-8-9回路可以實現緊急制動功能。在超速繼電器改裝中可以改造增加二極管和觸點個數防止故障,最大程度上保障地鐵車輛的緊急制動效果。經過分析發現,這種改造不僅可以增加緊急制動效果,還可以通過布線方式和功能保障緊急制動。

7 結語

在地鐵制動中首先要理解制動方式,增強制動效果,然后在良好的制動效果下考慮制動情況。由于地鐵的特殊性和重要交通意義,保持地鐵運營通常可以保證城市交通的有序與條理。而地鐵運行中,比較不同的策略選擇合適的制動方式,又讓地鐵車輛的運行有條不紊。對制動控制而言,從電制動到空氣制動,在合理計算程序下調試到無縫對接的狀態,可以使車輛對標更為精準,速度曲線更為平滑;而對于地鐵的整個系統,考慮各個系統之間的平和運作,集中控制于與配合,合理安排每個信號指令的輸出,最終能夠讓乘客體驗到最優質的乘坐效果。