GB/T 44853-2024《城市軌道交通車輛 電空制動系統》標準解讀

關鍵詞：城市軌道交通，車輛，電空制動系統，國家標準，標準解讀

0引言

目前，電空制動系統已廣泛應用在我國城市軌道交通車輛。隨著城市軌道交通運輸業的迅猛發展，我國已具備城市軌道交通車輛電空制動系統產品的研發和生產能力。為進一步推動我國城市軌道交通車輛電空制動系統產品技術標準體系的建立，中車青島四方車輛研究有限公司牽頭，聯合10余家行業內城市軌道交通車輛電空制動系統設計、研發、制造和檢驗驗證相關單位，向全國城市軌道交通標準化技術委員會提出了制定《城市軌道交通車輛電空制動系統》推薦性國家標準的申請。2021年8月，根據《國家標準化管理委員會關于下達2021年第二批推薦性國家標準計劃及相關標準外文版計劃的通知》，本標準正式立項。2024年10月26日本標準正式發布，并將于2025年5月1日起實施。本文對標準的制定背景及主要內容進行了解讀，并重點對標準中關鍵技術指標的確定進行了詳細說明和解釋，以促進標準的推廣和實施。

1標準制定背景及意義

電空制動系統作為國內城市軌道交通車輛關鍵核心裝備，長期以來一直缺乏能對其系統設計、制造、檢驗、運用等全領域進行指導和支撐的國家及行業層面的專業技術標準，導致城市軌道交通用戶對制動系統的技術要求不盡相同，且存在個性化定制需求，造成電空制動系統產品差異性較大，研發、制造和運用成本較高；同時由于缺乏相應的技術法規，國外制動產品進入我國城市軌道交通市場的技術門檻較低，造成國內城市軌道交通車輛制動系統種類較多，且國外公司的產品占據了大部分市場份額，給產品的使用維護帶來不便。

自2000年以來，我國陸續制定了GB50490—2009《城市軌道交通技術規范》[1]、GB50157—2013《地鐵設計規范》[2]、GB/T7928—2003《地鐵車輛通用技術條件》[3]等通用性的國家標準，但是這些標準只對城市軌道交通車輛制動系統提出了部分頂層技術要求，無法支撐制動技術和產業發展。其他相關的行業和地方、團體標準等對電空制動系統的部分技術要求和性能指標也沒有統一要求或要求不完整。比如快速制動減速度要求、總風壓力要求、長編組列車的初充風時間要求、制動系統熱容量要求等缺失或需要完善，氣密性檢驗方法、防滑試驗方法等也需結合裝車試驗的實際經驗進行完善。

在此背景下，通過制定本標準將填補我國城市軌道交通車輛電空制動系統國家標準的空白，進一步規范制動系統的設計、制造、檢驗和運用要求，提升國內企業在城市軌道交通車輛制動技術標準領域內的話語權和主導權，有助于打破國外公司對技術和市場的壟斷，促進國產化產品市場占有率的提升，同時構建中國城市軌道交通車輛制動產品走向世界的橋梁，提高國產化產品的國際市場競爭力。

2標準主要內容

2.1標準適用范圍

本標準規定了城市軌道交通車輛電空制動系統的使用環境條件，技術要求，試驗方法，檢驗規則，標志、包裝、運輸和貯存。

本標準適用于地鐵、市域快速軌道車輛用電空制動系統，輕軌、單軌、有軌電車、自導向軌道等城市軌道交通車輛用電空制動系統可參照執行。

2.2標準主要架構

本標準正文包括范圍，規范性引用文件，術語和定義，使用環境條件，技術要求，試驗方法，檢驗規則，標志、包裝、運輸和貯存，參考文獻共9部分內容，詳細架構見圖1。

標準第4～8章為重點內容。其中，第4章主要規定了電空制動系統的使用環境條件，包括海拔、環境溫度、最濕月月平均最大相對濕度以及特殊氣候和天氣環境等；第5章節主要從通用、主要部件、功能和性能4個方面對電空制動系統及其組成部件提出了具體的技術要求；第6章規定了電空制動系統裝車后的試驗方法，具體包括靜置試驗和運行試驗；第7章規定了電空制動系統裝車后的檢驗，包括分類、型式檢驗和出廠檢驗要求以及具體檢驗項目；第8章規定了電空制動系統部件的標志和包裝以及電空制動系統的運輸和貯存基本要求。

2.3試驗方法

試驗方法是驗證電空制動系統的參數及指標是否滿足各項技術要求的關鍵，也是本標準重點研究討論和確認的內容。本標準第6章節的試驗方法主要依據了國內地鐵、市域快速軌道車輛等城市軌道交通車輛普遍采用的電空制動系統型式檢驗和出廠檢驗過程中總結出的經驗，并在此基礎上對各試驗項目和試驗方法等進行了統一，同時參考了國外相關標準、國內部分企業標準和團體標準的試驗內容。

對于城市軌道交通車輛電空制動系統，只有裝車后才能形成完整的制動系統，因此本標準規定的試驗方法和檢驗規則均是針對裝車后的制動系統。目前，國內外沒有專門針對軌道交通車輛電空制動系統裝車后的國際標準、國家標準和行業標準，與電空制動系統試驗相關的標準主要有EN13452-2：2003《鐵路應用制動公共交通制動系統第2部分：試驗方法》[4]、GB/T14894—2005《城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗規則》[5]（正在修訂中）。其中，EN13452-2：2003是針對公共交通車輛（包括有軌電車、輕軌、地鐵、通勤/區域鐵路車輛）制動系統性能試驗的標準，對EN13452-1：2003《鐵路應用制動公共交通制動系統第1部分：性能要求》[6]規定的制動系統典型參數給出了相應的試驗方法，但作為電空制動系統試驗檢驗依據來說內容不完整；GB/T14894—2005是關于整車組裝后的試驗標準，其中一些條款與電空制動系統試驗相關，包括“5.4壓縮空氣設備全面氣密性檢查和運轉試驗”“5.5靜置制動試驗”“6.5線路制動試驗”，這些條款主要對制動系統試驗提出原則性的要求，對具體試驗方法未作明確規定，而且調研表明實際試驗過程中，部分制動試驗沒有完全按照本標準進行。

本標準編制組單位包含了城市軌道交通車輛電空制動系統研發制造企業和檢驗單位、城市軌道交通車輛的主機制造企業及用戶、高等院校等。這些單位，在電空制動系統的裝車試驗、檢驗檢測方面積累了大量經驗。在本標準編制過程中，編制組對上述標準及其他相關標準進行了大量研究，結合實際試驗經驗，完成了試驗方法章節內容的編寫，確保了標準內容的規范性和權威性。

3標準關鍵技術指標的確定

3.1車輛載荷的定義

車輛載荷也稱車輛荷載，是指車輛通過輪壓作用在軌道上的作用力，也就是說車輛載荷等于車輛總重。“空車載荷”“定員載荷”“超員載荷”等名詞術語在城市軌道交通車輛設計、計算、試驗中經常使用。本標準涉及“空車載荷”和“超員載荷”。但上述載荷的定義在不同的標準中不完全相同。

GB/T37532—2019《城市軌道交通市域快線120km/h～160km/h車輛通用技術條件》[7]對“空車載荷”和“超員載荷”進行了定義，GB/T39426—2020《城市軌道交通永磁直驅車輛通用技術條件》[8]對“定員載荷”和“超員載荷”進行了定義。GB/T37532—2019中將“空車載荷”定義為“列車技術裝備完整且無乘客時的重量。此狀態下車輛總重為車輛自重”，GB/T37532—2019和GB/T39426—2020中將“超員載荷”均定義為“列車在超員狀態時的載客重量。此狀態下車輛總重為空載和超員載客重量之和”。2項標準分別從“列車”和“車輛”的重量狀態進行了定義。對于“列車”來說，“空車載荷”“超員載荷”分別為列車技術裝備完整且無乘客時的重量、列車在超員狀態時的載客重量；對于“車輛”來說，“空車載荷”“超員載荷”分別為車輛自重、車輛自重和超員載客重量之和。不難看出，從“車輛”的角度出發，對于“空車載荷”和“超員載荷”的定義均不會有異議；但從“列車”的角度來說，對“超員載荷”的定義與該狀態下對“車輛”載荷的定義含義不同，“列車超員載荷”指的是超員載客的重量，而“車輛超員載荷”指的是自重和超員載客重量之和。正在修訂的GB/T14894—2005征求意見稿5.3.2條規定“空車載荷應為車輛自重載荷狀態”“超員載荷應為車輛可安全運行的超員載荷，即車輛自重與最大載客重量之和”，顯然該定義不會產生異議。

綜合以上情況，本標準將“空車載荷”定義為“車輛在裝備完整且無乘客時的重量”，將“超員載荷”定義為“車輛在超員狀態時的重量”，統一從車輛重量狀態的不同進行定義，以滿足電空制動系統的設計和試驗檢驗等需要。

3.2制動距離的定義

在本標準中，制動距離（stoppingdistance）定義為“從制動指令發出開始直至停車，列車所經過的距離”。在國內既有標準中，GB/T4549.3—2004《鐵道車輛詞匯第3部分：制動裝置》[9]將制動距離（brakingdistance）定義為“在制動時間內列車所運行的距離”，而將制動時間定義為“從司機操縱制動閥施行制動瞬間時起，到列車減速至預定的速度時止的時間”；T/CAMET04004.1—2018《城市軌道交通車輛制動系統第1部分：電空制動系統通用技術規范》[10]將制動距離（stoppingdistance）定義為“從列車制動指令發出開始，直至停車所經過的距離”。

從定義看，本標準與GB/T4549.3—2004所定義的制動距離含義不完全相同，與T/CAMET04004.1—2018的定義相同，且這兩項標準對制動距離的定義符合行業的通常認知。此外，既有標準對制動距離的英語表述也有所差異。本標準中制動距離的定義和英文表述均與EN13452-1：2003中“stoppingdistance”相同，EN13452-1：2003中的“brakingdistance”與GB/T4549.3—2004中“實制動距離（actualbrakingdistance）”的含義相同。顯然在國際上“brakingdistance”與GB/T4549.3—2004及本標準所說的“制動距離”是不一致的。因此，綜合考慮，本標準中制動距離的英文表述與T/CAMET04004.1—2018保持一致，采用“stoppingdistance”。

3.3快速制動減速度值的規定

快速制動已成為新造城市軌道交通車輛不可或缺的重要功能。目前國內外標準均沒有對快速制動減速度值作出規定，許多城市軌道交通車輛制動系統的技術文件中要求快速制動的減速度與緊急制動相同，在沒有特別說明的情況下，一般默認為平均減速度相同。但由于快速制動有沖動限制要求，其制動力上升速率比緊急制動慢，導致空走時間稍長。如果要使空氣制動狀態下快速制動平均減速度與緊急制動平均減速度相同，其制動缸壓力就要設計得高于緊急制動。由于緊急制動是保障列車運行安全的最終一道防線，如果快速制動的制動缸壓力高于緊急制動則不是一種合理的設計，且部分系統架構也無法實現。也有用戶要求將緊急制動平均減速度值設計的比設定值高出較多，因為快速制動平均減速度值略高于設定值可使空氣制動狀態下快速制動的制動缸壓力不超過緊急制動的制動缸壓力，同時又保證二者的平均減速度均不低于設定值，但人為地將緊急制動平均減速度設計得較高，則背離了快速制動減速度與緊急制動相同的要求。

因此，本標準參考EN13452-1：2003，引入“等效減速度”和“等效響應時間”的概念。“等效減速度”為用于計算制動距離的理論恒定減速度，在“等效響應時間”內的理論減速度為0，在“等效響應時間”之后的理論減速度為“等效減速度”，“等效響應時間”與GB/T4549.3—2004中定義的“空走時間”相同，“等效減速度”與鐵路機車車輛的實制動減速度一致。這樣使得去掉“等效響應時間（空走時間）”后，快速制動減速度與緊急制動減速度相同，從而為快速制動減速度的設計和測試提供了明確依據。“等效減速度”的定義及計算公式參考EN13452-1：2003作出規定。

3.4防滑效率的定義與試驗方法的確定

由于防滑控制缺少量化指標，近幾年來，越來越多的城市軌道交通車輛技術文件提出了防滑效率的要求，也就是說在要求制動系統能有效防止車輪滑行擦傷的情況下，還應能充分利用輪軌黏著力，避免制動力損失過大，獲得較短的制動距離，但由于防滑效率沒有統一的定義，指標要求也不相同，給防滑效率指標的確定和檢驗帶來困難。

目前涉及制動系統防滑要求的標準主要有UIC541-05：2016《制動機各種制動機零部件的制造規范車輪防滑裝置（WSP）》[11]、EN15595：2018《鐵路應用制動車輪防滑裝置》[12]、TB/T3009—2019《機車車輛制動系統用防滑裝置》[13]和T/CAMET04004.3—2018《城市軌道交通車輛制動系統第3部分：空氣制動防滑系統技術規范》[14]，這些標準均沒有對防滑效率作出定義，也沒有對防滑效率的指標作出規定。

上述標準均通過規定初始滑行減速度來保證防滑試驗的有效性，同時UIC541-05：2016和EN15595：2018還通過規定最少滑行軸數、最小滑行時間比來保證防滑試驗的有效性。在此基礎上，EN15595：2018和TB/T3009—2019對濕軌條件下制動距離相較于同等速度下干軌制動距離的延長比率作出了規定，相當于間接地對防滑效率作出了規定。

另外，國外相關供應商也提出了防滑效率的定義和指標要求。比如有的供應商將初始滑行時黏著條件所對應的車輛減速度計算出的理論制動距離與初始滑行后實測制動距離的比值作為防滑效率，要求該值應大于或等于1，也就是說防滑效率應大于或等于100%；也有的供應商認為防滑效率應通過防滑控制時的空氣消耗量、車輪擦傷情況、制動距離3個不同參數來綜合評價，3個參數是相互關聯的，但出于安全考慮，其防滑效率的定義和計算最終也是落在制動距離上，防滑效率等于初始滑行后實測制動距離與初始滑行黏著條件下對應的理論制動距離的比值。不難看出國外供應商規定防滑效率的目的均是限定防滑控制時制動距離的延長，也就是說防滑效率的高低主要取決于防滑控制時制動距離的長短。

綜上所述，現行標準和國外相關供應商均是利用制動距離來計算或表征防滑效率的高低，其中EN15595：2018和TB/T3009—2019是用整個制動過程的制動距離，也有的供應商只用防滑控制這一段制動過程的制動距離。從理論上講只用防滑控制這一段制動過程的制動距離的計算方法能更準確地反映防滑效率的高低，但檢驗起來不太方便，需要準確捕捉初始滑行時刻，受測試方法的影響也較大；EN15595：2018和TB/T3009—2019的規定也基本能反映出防滑效率的高低，檢驗也比較方便。因此本標準參考EN15595：2018和TB/T3009—2019，對防滑試驗時的制動距離作出規定，在對防止滑行擦傷作出要求的同時，也間接地規定了防滑控制的效率。

3.5氣密性試驗方法的確定

制動系統氣密性是否滿足要求是能否保證制動性能的重要條件，因此制動系統裝車后需要對氣密性指標進行檢驗。目前涉及制動系統氣密性試驗的相關標準主要有IEC61133：2016《鐵路應用機車車輛機車車輛制成后投入運用前的整車試驗》[15]、GB/T14894—2005《城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗規則》和T/CAMET04004.2—2018《城市軌道交通車輛制動系統第2部分：電空制動系統裝車后的試驗規則》[16]。這幾項標準均對氣密性試驗方法作出規定，但試驗項目及同一試驗項目的試驗方法不完全相同。

其中GB/T14894—2005的第一項試驗是對整車的總風管路和總風缸的氣密性試驗，檢驗標準是在合同規定時間內總風缸壓力的降低不大于合同規定值，合同未規定時，在5min后的壓力降低不得超過20kPa；第二項試驗是對整車所有管路及用風設備的氣密性試驗，檢驗標準是總風缸壓力在合同規定時間內不應降到小于合同規定值，合同未有規定值時，在20min內壓力不應降到小于所有設備都在正常工作時相對應的最小值；第三項試驗是除去總風缸及總風管后制動系統的氣密性試驗，檢驗標準是切斷供風后制動缸壓力經過3min后降低值不得超過10kPa。IEC61133：2016除了上述三項試驗外，還有一項國內城市軌道交通車輛所沒有的列車管及配套空氣制動機的氣密性試驗。

T/CAMET04004.2—2018規定了兩項氣密性試驗項目，一項是總風管路和總風缸的氣密性試驗，檢驗標準是5min總風壓力下降值不應大于10kPa；另一項是整車氣密性試驗，該項試驗分別在空氣制動系統處于緩解狀態和制動狀態下進行，試驗時列車各風缸、氣路和塞門處于正常工作狀態，檢驗標準是緩解狀態下5min總風壓力下降值不應大于15kPa，制動狀態下5min總風壓力下降值不應大于20kPa。

綜上所述，IEC61133：2016、GB/T14894—2005、T/CAMET04004.2—2018的第一項試驗均是對總風管路和總風缸的氣密性試驗，不涉及制動系統本身的氣密性，第二項試驗是對整車所有管路及用風設備的氣密性試驗，無法單獨檢驗制動系統的氣密性，前兩項標準的第三項試驗是除去總風缸及總風管后針對制動系統進行的氣密性試驗。

制動系統裝車后，整個系統包含了其所有部件以及與之有關的管路、風缸，因此制動系統氣密性試驗應包含上述標準的第一項試驗以及IEC61133：2016、GB/T14894—2005規定的第三項試驗。在此基礎上，本標準參考T/CAMET04004.2—2018第二項部分試驗方法并結合對現場制動系統氣密性試驗常用方法的調研情況，提出了氣密性試驗方法。

4結語

本標準的制定實施可促進城市軌道交通車輛電空制動系統產品平臺的優化及統一，提高產品設計效率，降低產品全壽命周期成本，提升產品檔次和品質。同時，有助于推動我國城市軌道交通電空制動系統領域技術法規的建立，維護良好的市場秩序，提高自主化產品市場占有率，促進國內企業創造更好的效益，為構建中國城市軌道交通車輛電空制動系統標準體系、推進自主化制動系統產品走向世界奠定基礎。