浅谈轨道车辆制动防滑系统

浅谈轨道车辆制动防滑系统

摘要：随着我国城市化进程的加快，城市交通拥堵、事故频繁、环境污染等交通问题日益成为城市发展的难题。城市轨道交通以其大运量、高速准时、节省空间及能源等特点，已逐渐成为我国城市交通发展的主流。

关键词：轨道车辆;防滑系统;防滑控制

Abstract: Along with our country city changes a course accelerate, traffic problem in the city traffic congestion, frequent accidents, environmental pollution is increasingly becoming a problem of city development. Characteristics of city rail traffic with its large capacity, high speed on time, save space and energy, it has gradually become the mainstream of city traffic development in China.

Key words: rail vehicle; antiskid systems; antiskid control

前言

随着我国城市化进程的加快，城市交通拥堵、事故频繁、环境污染等交通问题日益成为城市发展的难题。城市轨道交通以其大运量、高速准时、节省空间及能源等特点，已逐渐成为我国城市交通发展的主流。在城市轨道交通系统中，跨坐式单轨交通制式因其路线占地少，可实现大坡度、小曲率线径运行，且线路构造简单、噪声小、乘坐舒适、安全性好等优点而逐渐受到关注。

一、HRA 制动系统功能描述

1、可变负载功能

可变负载功能即空重车调整功能。地铁列车的乘客量波动大，乘客量对车辆总重有较大的影响。为了保证列车制动具有一定的减速度，制动系统具备有可变负载功能，即实时地将载荷值传递到BECU，转换成对应的制动力输出。

HRA 制动系统通过前后转向架空气弹簧压力信号的平均值来计算车辆重量，这种信号是由EP 电空中继阀里的压力传感器提供。BECU 接收载荷信号后计算出应施加的列车总制动力，然后再根据电制动能力得出应分配到各辆车的空气制动力大小，并以电信号的形式传递到EP 电空中继阀。EP 电空中继阀输出相应的空气压力，而后进入制动缸。

当空气弹簧发生破裂或压力传感器接收的压力信号小于空车信号时，系统默认按空车状态的80%进行计算；若接收的信号过大，将按照满车重量的120%进

行计算。当然，根据实际情况可对计算系数作相应调整。

2、防滑控制功能

防滑系统由速度传感器、防滑阀等部件构成。速度传感器安装于转向架轴端，将相应速度的脉冲信号传递到BECU。BECU 通过接收的信号来控制各条车轴的防滑阀，而使它操作制动缸的压缩空气，即实现BC 压力的排出、供气和保持。防滑控制的原理见图1。

图1 防滑控制示意图

防滑控制主要通过两种方式实现：

1）检测减速度。若速度传感器检测到列车的减速度超过预设值而在车轴产生滑动现象时，BECU 将控制防滑阀使之排气，减小制动作用力；列车排气后随着黏着的恢复而加速，当加速信号超过预设值时，BECU 又发出重新施加制动作用力的指令。

2）检测速度差。系统比较4 个速度传感器检测的信号，若任两条车轴的速度差超过预设值，BECU 将发出指令减小相应车轴的制动力。

3、其它功能

该制动系统除具有上述基本功能外，为改善列车的运行性能还开发了其它一些功能。为防冲击而确保列车乘坐舒适，系统具有冲动控制功能。BC 压力滞后补正功能将补偿EP 转换中继阀产生的制动气缸压力滞后现象。初充气功能旨在解决由于制动气缸回位弹簧力所致的制动力减少，以及减弱电气制动力时制动气缸无行程的气压制动动作的迟滞现象。系统还能够通过接收输入信号检测制动是否缓解，即检测制动不能缓解功能。产生制动不能缓解的状态时，它可通过强迫缓解开关给强迫缓解指令回路供电，从而控制不能缓解车辆的压力控制阀，实现缓解制动。另外，BECU 通过压力传感器能检测出施加制动力的不足，此时，紧急制动辅助继电器动作施加紧急制动，确保列车安全。

二、城轨车辆空气制动防滑系统

1、防滑系统组成及控制原理

空气制动防滑系统在紧急制动和常用制动过程中都可以起作用。图2为城轨车辆空气制动防滑系统组成图。

B19.带电触点塞门；B28．测试点；C1.停放软管组成；C2、C3．制动软管组成；C4.制动夹钳；C5.带停放制动夹钳；C9.闸片；C10.地铁轮装制动盘；C11.制动缸软管组成；C12.停放制动缸软管组成；C13.测试点；G1.防滑排风阀；G2.测速齿轮；G3.速度传感器。

图2空气制动防滑系统

1.1 空气制动防滑系统应具有以下特点

采用微机控制，计算速度快，检测精度高；

可根据速度差、减速度等多个判据的变化进行防滑控制；

具有自检和故障存储功能，自动监督速度传感器和排风阀状态及控制输出状态，同时控制单元进行自监督；

能进行轮径补偿；

具有邻轴互补功能；

能充分利用轮轨黏着等。

空气制动防滑系统主要由速度传感器、防滑控制单元（制动控制系统的电子控制单元具有制动和防滑控制功能，本文将防滑控制部分称为防滑控制单元）及防滑排风阀组成。速度传感器应能在低速时仍保持稳定的信号输出幅值。防滑控制单元可以在较大的速度范围内进行精确控制，能够根据速度差、减速度等多种滑行判据有效地防止滑行。防滑排风阀根据防滑控制单元的控制信号对制动缸压力进行控制，防滑排风阀可以有以下３种工作状态：

1）充气位：保压电磁阀（ＨＶ）和缓解电磁阀（ＲＶ）均不得电，不影响制动系统正常的制动、缓解作用；

2)保压位：保压电磁阀得电，切断通往制动缸的通路，制动缸压力保持不变；

3)排气位：保压电磁阀和缓解电磁阀均得电，切断通往制动缸的通路，同时将制动缸中的压力空气排向大气，为实现防滑控制时对制动缸压力的精细控制，防滑控制单元还可使防滑阀采用脉冲式排风（阶段排风）或脉冲式充风（阶段充风）来充排风。

2、防滑控制方法

防滑系统主要根据速度差、减速度变化进行滑行检测。防滑控制并不是在车轮出现滑行时再进行控制，而是在车轮出现滑行趋势时即进行控制，防止出现滑行。