深圳地鐵9號線制動不緩解故障分析與解決措施

尚小菲，孟繁輝，楊 東，楊再保，楊 欣

（中車長春軌道客車股份有限公司，長春130062）

某日晚22：06，深圳9號線940車6車1架報出制動不緩解故障，司機切除B09塞門后，車輛下線回庫。

隨后另一日晚22：50，深圳9號線937車在下沙站時，6車2架報出制動不緩解故障。

以上兩起故障現象一致。

1 原因分析

1.1 制動控制系統工作原理

制動控制單元氣路原理圖如圖1所示。

圖1 制動控制單元氣路原理圖

圖1中紅色線表示主供氣路，從制動儲風缸經中繼閥、防滑閥到達制動缸BC1/2；紫色方框內表示預控壓力控制氣路，從減壓閥經EP調壓模塊到達中繼閥預控口。

車輛常用制動時，緊急閥EMV得電，中繼閥預控口與EP模塊常用支路導通，制動控制單元中氣動制動控制單元PBCU根據電子制動控制單元EBCU傳來的電信號，通過常用調壓閥H1、R1將來自制動儲風缸的壓縮空氣轉換成與電信號相對應的常用預控壓力，常用預控壓力經緊急閥到中繼閥，打開中繼閥中制動儲風缸與制動缸的通路，最后使制動缸獲得符合制動力要求的壓力。

車輛緊急制動時，串聯入緊急環路的緊急電磁閥EMV失電，中繼閥預控口與EP模塊緊急支路導通，制動儲風缸壓縮空氣通過緊急調壓閥H2、R2調節后經緊急閥到中繼閥，進而打開制動儲風缸與制動缸的通路，使制動缸獲得符合制動力要求的壓力。

1.2 故障數據分析

（1）對故障時刻的制動數據進行分析，數據如圖2所示。

圖2 制動不緩解發生時刻電磁閥得失電狀態

由圖2數據可以看出：故障時刻，EBCU給出的壓力設定為0 kPa，EBCU的制動計算正常；總預控壓力為541 kPa，2個軸的制動缸壓力分別為541 kPa、546 kPa，總預控壓力與制動缸壓力基本一致。

綜上可以看出，制動不緩解故障發生時，EB?CU及中繼閥均正常，但中繼閥前端預控壓力與目標需求值不一致，發生了誤輸出。

（2）對故障發生前一段時間的制動數據進行分析，數據如圖3所示。

圖3 牽引狀態殘壓

從圖3可以看出，故障發生之前，牽引狀態下制動缸仍有10～15 kPa的壓力，分析認為常用保壓電磁閥H1存在泄漏，一直在往常用預控充風，此時排氣閥R1能夠正常排氣，導致制動缸一直有10～15 kPa的壓力。

1.3 故障復現

將H1閥常帶電，模擬H1電磁閥故障［1］，制動缸內保持10～15 kPa左右的殘壓，此時R1電磁閥正常，仍能夠正常施加與緩解，與車輛制動不緩解故障前現象一致，如圖4所示。

圖4 模擬H1故障制動缸殘壓狀態

再將R1電磁閥常帶電，模擬R1電磁閥不能正常排風故障，預控壓力在2.5 s左右上升到550 kPa，出現制動不緩解故障，如圖5所示。

圖5 模擬R1故障制動曲線

1.4 拆解檢查

（1）過濾器拆解檢查

將制動控制單元內空氣過濾器拆下，濾芯中并未發現明顯雜質，過濾器如圖6所示。

圖6 濾芯情況

（2）電磁閥分析調查情況

對充排氣電磁閥進行拆解，拆解后檢查電磁閥閥芯、閥體等狀態，可明顯看出閥體為一次成型的零件，各閥口處結構光滑，無拼接、焊接等的痕跡，但仔細觀察活塞橡膠密封結構有損傷，如圖7所示。

圖7 拆解后電磁閥活塞與彈簧狀態

（3）電磁閥氣密性測試

針對充排氣閥故障率高的情況，將庫內尚未使用的MAC閥全部進行例行試驗（即得電、失電時的氣密性試驗），氣密性不通過的比例高達9%。

綜合以上分析，可以確認制動不緩解故障非中繼閥故障［2］，是由常用制動充氣、排氣電磁閥的活塞橡膠密封問題導致的，為電磁閥自身質量問題。

2 優化方案

針對電磁閥問題導致的制動不緩解故障，從電磁閥本身及控制邏輯2個方面進行優化，具體如下：

2.1 電磁閥換型

目前深圳9號線制動控制單元內使用電磁閥為國外產品（品牌1），將充排氣電磁閥更換為同等技術參數及接口規格的另一國外產品（品牌2）的電磁閥。產品參數對比見表1。

表1 電磁閥參數對比

2.2 控制邏輯優化

在制動不緩解故障判斷觸發前，增加通過防滑閥進行強制排氣的控制邏輯，避免發生制動不緩解故障，影響列車運用效率，具體如下：

2.2.1 制動不緩解判斷邏輯（原有，未變）

（1）制動不緩解故障置位邏輯

無制動力施加需求時，BCU檢測到制動缸壓力大于40 kPa時且持續時間達到5 s。

（2）制動不緩解故障復位邏輯

無制動力施加需求時，BCU檢測到制動缸壓力小于40 kPa。

2.2.2 防滑閥排氣控制邏輯（新增）

（1）無制動力需求時的動作邏輯無制動力需求時，制動缸壓力大于10 kPa且持續3 s，防滑閥將制動缸內的空氣排空，且向TC?MS報維修警告，且在1個制動單元內僅允許1個轉向架執行防滑閥排風。

（2）有制動力需求時的動作邏輯

有制動力需求時，防滑閥僅受防滑程序控制。

3 優化效果

對電磁閥換型及軟件優化分別進行了地面及裝車測試，具體情況如下：

3.1 電磁閥驗證情況

（1）地面試驗驗證

對新型電磁閥進行了外觀檢查、功能試驗、氣密性試驗、響應時間試驗、絕緣試驗、耐壓試驗、低溫試驗、高溫試驗、疲勞試驗（700萬次），試驗結果均合格，未出現故障。

（2）線路裝車考核

對新型電磁閥搭載深圳9號線2列車進行了為期3個月的裝車考核，考核情況良好，未發生故障。

3.2 軟件驗證情況

（1）地面試驗驗證

在地面分別進行了充風電磁閥持續充氣+排氣電磁閥不排氣、充風電磁閥持續充氣+排風電磁閥持續排氣、無制動力需求時充風電磁閥不充氣+排氣電磁閥不排氣、1個制動單元先后發生多個制動不緩解的故障模擬，在以上各種故障工況下軟件控制策略均正常，避免了制動不緩解故障的發生。

（2）線路裝車考核

選取安裝舊電磁閥的深圳9號線2列車，搭載新版軟件進行了為期3個月的裝車考核，考核期間發生了1次不緩解故障，進行了預定的控制策略，避免了制動不緩解故障的發生。具體如下：

由制動工況轉為牽引工況，非制動狀態下，壓力設定值為0，6車2架常用預控壓力值、制動缸1和制動缸2壓力均大于10 kPa持續3 s，此時防滑閥動作將制動缸內的空氣排空，制動缸壓力降為0，如圖8所示。

圖8 故障數據圖

4 結束語

制動不緩解故障為城軌車輛制動系統最為常見的故障，發生故障后一般需要停車、手動隔離制動并盡快清客退出運營，會對運營秩序和運營效率產生較大的影響，通過以上硬件和軟件同步優化的措施，在保證安全的前提下能夠大大降低故障率，提高運營效率。