地铁车辆停车制动的一种调节方法

地铁车辆停车制动的一种调试方法

龙智俭

摘要：

地铁车辆的停车制动涉及电制动力与摩擦制动力的交叉配合，面对摩擦制动力的不稳定性和机械装置的动作的滞后性的问题，本文介绍了一种地铁车辆停车制动的调教目标和方法

关键词：停车制动，电空配合，地铁制动

前言

目前大多数地铁车辆在停车制动阶段，需要进行电空转换，在低速时由气制动力接管电制动力，实现最终停车，这个过程是车辆调试的一个重点，对后续ATO停车精度有较大影响。通常来说ATO采用速度闭环控制策略控制车辆进站停车，车辆停车的精度要控制在+/-25cm之内（车站屏蔽门比地铁车门，一般宽50cm）。

正文

1、问题起源

a)摩擦制动力不稳定

气制动力的施加，通过闸瓦与车轮或制动盘的摩擦力实现，影响摩擦系数的因素很多，主要有摩擦副材质、表面粗糙度和温度等。这些不定因素可能会引起气制动力的施加与与理论的偏差。

b)机械装置的滞后性

面对的情况：1、停车制动过程时间短：一般车辆要求最大限度的利用电制动力，停车制动从开始到结束，一般2s左右就完成了。2、机械机构执行命令需响应时间长：一般200ms~500ms 才正常开始动作。

在停车制动期间，如果摩擦制动力异常波动，那么发生的情况如下：ATO检测到速度偏差到一定程度，发出调节指令，制动系统接收指令，执行机械动作。从时间上考虑很难做大精确闭环控制。

2、建模分析

a)设定一种典型的停车制动过程，如下表：

采用电制动退出策略为：设定电制动力必须完全退出的速度点，依据电制动力下降

b)设定摩擦制动力的波动大小：

摩擦制动力，没有直接的测量手段，要依靠减速度效果来间接度量。

根据经验，对于踏面制动,由于摩擦系数引发的减速度波动大多数在 +/-0.15m/s^2 的范围内; 夹钳制动的情况比踏面制动会好一些；为了能覆盖更恶劣的情况，这里取摩擦系数引发的减速度波动大约 +/-0.25m/s^2 。

c)工况设定：

理想工况：简称工况1：

电制动力，气制动力，大小相等，配合时间完美，总体的制动力在停车制动前后，保持不变；此时ATO控车，精度偏差为0cm；

结合具体项目中实际，同时设定以下常用参数：

电制动力下降斜率（=气制动力上升斜率）为1m/s^3；完全退出点为2kph（气制动也会在这个速度点达到最大值）；全常用制动的减速度设为1.1m/s^2;制动级位分7个等级来模拟；

最大波动工况：简称工况2，

引入气制动力波动的这一个变化因素（气制动在相同的制动缸压力建立的情况下，由于摩擦系数的变化，产生了+/-0.25m/s^2波动），其他设定与理想工况一致定义。

d)分析

通过对上述两个工况的计算，结合具体一个项目，提取有用的分析如下：

图1所示曲线，纵坐标代表：0.25-（波动工况与理想工况的距离之差）（单位是米），横坐标代表制动级位。

两条红色曲线之间的区域，代表：实测的距离偏差如在红色区域内，则可以应对

+/-0.25m/s^2的减速度波动，使车辆可以停入+/-0.25m的屏蔽门内。

另外3条曲线，是示例项目中，对气制动的压力大小进行调节的三个实际曲线，（代表气制动力调节到设定值的80%，85%，90%），粗线条曲线（85%）位于红色曲线中间区域，是一个比较好的参数设置。

图1 图2

为了辅助对压力大小调节量的分析，引入减速度偏差a_dif，见上图2，纵坐标代表：在波动工况中的平均减速度和理想工况的平均减速度的偏差；横坐标代表制动级位，通过这个偏差，可以为增减制动缸压力的提供依据。

3 结论与讨论：

通过停车距离偏差分析，为停车制动中的电空调节提供方向；

通过减速度偏差的分析，把所有影响因素融合到制动压力的控制，为停车制动的调节提供了方法。

通过上述方法调节后车辆，在实际应用中，ATO在停车制动阶段，目标点设定在屏蔽门中间，同时保持制动命令不变，在级位B4-B7级位范围内，都可以使车辆准确进入屏蔽门内。