地铁车辆制动系统关键技术分析 卢小强

地铁车辆制动系统关键技术分析卢小强
发表时间：2018-10-12T10:09:16.297Z 来源：《知识-力量》5中作者：卢小强
[导读] 地铁在我国发展的时间还比较短，很多二线和三线城市至今为止都没有地铁，这也在一定程度上制约了我国经济的进步。

而地铁中最为重要的就是其制动系统，据调查，单一的制动方式已经无法满足地铁车辆运行过程中的要
（陕西城际铁路有限公司，陕西西安 710003）
摘要：地铁在我国发展的时间还比较短，很多二线和三线城市至今为止都没有地铁，这也在一定程度上制约了我国经济的进步。

而地铁中最为重要的就是其制动系统，据调查，单一的制动方式已经无法满足地铁车辆运行过程中的要求，因此还需要把两种制动方式相结合，才能够保证地铁运行的安全和可靠性。

这样的情况就需要再次进行改革和创新，想要做到制动系统的完整发展，在选材和程序控制以及效果、舒适性等方面均需要给予充分的考虑。

关键词：地铁车辆；制动系统；关键技术
随着社会经济的快速发展，地铁车辆以其先进性、可靠性及实用性逐渐被国内大中城市作为一种便利的交通工具广泛采用，而由于制动系统与车辆的行车安全息息相关，因此在选型时尤为慎重。

制动系统设备中，制动控制单元是保证制动系统功能的关键部件，目前多采用模拟式直通控制方式。

根据控制方式的不同，地铁车辆的制动系统被分为车控式制动系统和架控式制动系统。

一、地铁车辆制动系统的特点
1.地铁站间距离较短，列车调速、停车比较频繁，为了提高车辆运行速度，这就使列车制动距离短、列车在启动上速度快。

由此可以看出，地铁车辆的制动系统具有停车平稳、准确、操纵灵活、迅速和制动力大等特点。

2.地铁列车乘客量波动大。

空车时地铁车辆自重相对较轻，但是，乘客量对车辆总重有很大影响，这样易引起制动率变比。

制动率变化大，对列车制动时要减速度、防止车轮滑行和减小车辆纵向冲动都是不利影响。

所以说，制动系统应有各种乘客量的情况下，车辆制动率恒定的性能。

二、制动力分配法则
由于地铁车辆的各个单位都有动车和拖车、动车和拖车分别采用不同的制动方式，因此如何协调车辆之间的制动力是一个重要问题。

先由制动系统对机械制动力和电制动力践行混合，然后进行滞后充气分散制动，是一种比较合理的方式。

应尽可能多地利用列车电制动，而减少机械制动使用。

车辆负载信息是通过控制网络传输的，如果动车电制动力不能满足制动减速，那么动车机械制动立即增加，动车电制动力和机械制动力应最大限度地使用15%的粘着力。

在超负荷条件下，如果动车制动力仍然不能满足制动减速的要求，拖车的机械制动将会补充上来。

在正常关闭电制动前，每辆动车都会发出一个信号，将信号发送到拖车上，拖车将根据信号逐渐增大，使机械制动力逐渐增大。

然而，动车的机械制动力度受到该车负载的限制。

因此，机械制动力在减速度约1 m/s2时限定使用10.2%的粘着力，不足的部分由拖车进行补充。

当车辆速度小于10 km/h时，所有的电制动是关闭的，只有机械制动发生作用。

当列车运行速度小于0.5 km/h时，机械制动力开始下降。

当列车完全停止，机械制动力降低至70%的全制动力，并一直维持，直到车辆重新启动。

快速制动力和常用制动是同样原理，施加优先顺序分别为再生制动、电阻制动和机械制动，但如果减速度为1.3 m/s2，快速制动的制动过程是可逆的，可以重新转移到滑行或者牵引模式。

紧急制动是不可逆的机械制动，当车辆接收到紧急制动信号时，动车和拖车立即发出的制动力大约可带来10.2m/s2的减速度。

与此同时，动车还会发出禁止电制动启动的信号，配合紧急制动。

停车制动一般在车辆长时间停车时应用停车的制动方式，制动力是由具有停放制动功能的踏板内的储能弹簧提供的，需要在≤35‰的坡道上应用。

三、机械制动和电制动的结合使用特点
现阶段随着我国社会的发展和进步，人们的生活质量也得到了快速提高，也正因为如此，人们对于吃穿住行的要求也逐渐上升，其中出行是人们比较注重的一项内容，因为不仅仅涉及到人们的安全问题，还涉及到国家的进步情况。

地铁车辆在运行和使用的过程中有比较高的要求，其中主要的就是需要考虑到电制动自身所具有的特点，还有车辆在运行过程中的安全问题，在这其中地铁车辆中的制动系统也需要进行一定的改变，比较常用的就是电制动和机械制动之间的结合。

但是在地铁车辆比较常用的方式中，电制动不仅能够减少设备的磨损，同时还能够在一定程度上起到节能的作他用。

所以电制动在地铁车辆的工作过程中，能够完全满足地铁运行的条件，也能够在电制动的过程中保证地铁车辆的运行，避免地铁车辆出现超负荷的现象，同时电制动和机械制动之间的复合制动功能，能够有效的保证地铁的运行速度，也能够避免地铁运行过程中由于制动原因被限制运行的情况，这也是机械制动和电制动相结合呈现出的主要特点。

四、地铁车辆制动系统关键技术
1.车控式制动系统。

车控式制动系统的主要控制设备集中在底架中部，制动管路由车中向两端布置，在转向架附近管路较少，管子布置较为简单，设备可以合理布置。

车控式制动系统设备采用了模块化设计，互换性较高，制动控制单元及其单独插件板可以单独更换，维护方便，节约维护等待时间，且维护成本较低，相对于架控制动系统，车控制动系统单元设备数量较少，主要体现在制动控制单元的数量上，可以节约备件的购置成本，减少维护工时，不仅降低了设备的维护成本，还大大减少了全寿命周期成本。

2.架控式控制系统。

架控式制动系统的主要控制设备均布置在转向架附近，制动管路较多，布置较为复杂，会出现底架空间紧张，不便于调整的问题，但是由于制动控制单元输出管路距转向架较近，因此，空走时间变短，制动响应速度加快，据制动供应商实验数据，架控制动系统响应时间比车控制动系统响应时间缩短约0.2S。

同时，提高了制动精度，车控制动系统制动精度约为：±0.2×105Pa，而架控制动系统控制系统精度可达到：±0.15×105Pa。

架控式制动系统与车控式制动系统相比，采用了标准化和模块化生产，减少了布线和布管数量，很多小元件集成在制动控制阀内部，无防滑排风阀，减少了车辆制造厂商的工作量，模块接口也较方便拆卸和更换，降低接口的复杂性，缩短了设计、生产和调试时间，但是架控式制动系统的设备技术含量和集成化控制很高，若部件出现故障，需要整体更换，返厂经行维修，维护时间长。

3.车控和架控的融合技术。

制动系统采用车控式，牵引系统采用车控式。

当出现一个转向架电制动故障时，为了满足总制动力需求，需要补充空气制动，但是由于制动为车控式，为了避免制动力叠加过大造成车轮抱死，需切除电制动(包括没有故障的架子)，造成电制动力的浪费并增加机械制动的磨耗，因此该种配置方式目前较少采用。

制动系统采用架控式，牵引系统采用车控式。

当出现电制动故障时或滑行时，任何一个制动控制单元发出切除电制动的信号都将会把电制动切除，本车的总制动力将全部由空气制动完成，也不会出现由于电制动
故障而导致某台转向架上制动力叠加的情况出现，电空制动匹配性能较好。

制动系统采用车控式，牵引系统采用车控式。

若单节车逆变器故障，则需由空气制动提供该车全部的制动力，因此该种情况不会出现制动力叠加的情况。

制动系统和牵引系统均采用架控方式。

当出现某转向架电制动故障时或是某根轴滑行时，对应的制动控制单元发出切除电制动的信号仅切除本转向架的电制动，不影响其他的电制动力的使用，从而充分利用了电制动，降低了磨耗，电空制动匹配性能好。

总之，在地铁运行过程中，地铁运营部门要高度重视地铁制动系统，加强对制动技术的有效分析。

以此，促使地铁车辆制动系统处于高效运行中，提高地铁车辆的稳定性和可靠性，保障轨道交通的运营效率。

参考文献
[1]郭敏栋.电动车辆再生制动系统控制策略的研究.2017.
[2]李继超.刘晓燕，地铁车辆制动系统关键技术分析.2017.。