地铁列车空电联合制动控制技术研究

潘炯

摘要：制动控制技术是地铁列车安全运行的重要技术，地铁在行驶过程中会出现骤停的情况，给地铁的安全运行带来一定的影响，空电联合制动控制技术有效的解决这一问题，保证地铁的平稳运行。本文将以空电联合制动系统的工作原理为研究点，对联合制动技术进行全面的分析。

关键词：地铁列车空电联合制动控制技术地铁列车的制动系统的好坏和列车的整体运行安全有一定的积极影响，制动系统在地铁运行过程中的重要性也越来越大，为了保证列车的平稳运行，需要具备完善的联合制动控制技术，满足列车停车或者调速的需要。不同的制动管理系统在实践中有不同的作用，空电联合制动设备具有节省电力资源的目的，在列车运行过程中的作用更明显。

一、地铁列车制动系统的工作原理

1.电制动系统由于地铁是再生制为主，在启动时，需要将控制系统逐渐转化为发电机工作系统。如果存在高压障碍的情况，需要将其转化为电阻制动，在此过程中需要配备辅助的电源维持供电环节的初始供电，将其作为牵引电动机的励磁分量。电制动力和大小是根据制动力的特征而变的，从操作层面，可以分为独立操纵和非独立操纵。独立操纵指的是早期机车电阻制动使用的是电制动力，如果电制动力不足则会转化为空气制动。非独立操作是需要制动的，利用制动控制系统在联合制动的要求下对制动力进行自主分配。

2.空气制动系统无锡轨道交通一号线一期工程空气制动系统采用克诺尔公司提供的EP2002架控制动系统。空气制动系统的制动方式可分为主动制动和被动制动，前者是制动缸充气时制动、无气时缓解，如常用制动、紧急制动。后者是停放制动缸充气时缓解、无气时通过弹簧力制动，主要是指停放制动。它们虽是不同性质的两种制动，也有各自相对独立的两个控制系统，但带停放制动功能的基础制动单元将两种制动揉合在了一起，同时作用在一套闸瓦上，且系统设置了相应的防过制动装置。空气制动系统主要实现两个面的功能：空气制动控制（制动施加与缓解、防滑控制、转向架故障隔离）、停放制动控制（施加与缓解）。此外，本系统部件设置应保证在任何情况下有紧急制动所需的风源。这些功能是通过下面的方式实现的：总风来的压缩空气经空气过滤器（B00B01）、单向阀（B00B02）、球阀（B00B04）分为两支。一支进入制动风缸（B03）及截断塞门（B05）后，给空气制动供气；一支给停放制动供气。单向阀（B00B02）和制动风缸（B03）的设置可保证系统在任何情况下有紧急制动所需的气源。供给空气制动系统的压缩空气分别经塞门（B05.01、B05.02）供给靠两端转向架处的EP2002阀。空气制动的施加与缓解、防滑控制等功能由EP2002阀在列车的控制下自动完成。空气制动的施加最终体现为从EP2002阀制动缸管出来的压缩空气经软管（B40）进入转向架空气制动管路，进而进入所有基础制动单元（C02、C03）的空气制动缸。当某转向架的空气制动管路发生严重泄漏时，关闭转向架故障隔离塞门（B05.01或B05.02），其所对应的EP2002阀将排空所控制转向架管路中制动缸管系的压力并保持为零，从而实现转向架的故障隔离功能。

停放制动系统缓解时，供给停放制动系统的压缩空气经缩堵（B00B10）、停放电磁阀（B00B09）、二位三通阀（B00B11）、软管（B41）进入转向架停放制动管路，进而进入带停放功能的基础制动单元（C03）的停放制动缸。停放电磁阀是停放制动系统的关键控制部件，它是一个二位三通的电磁阀。通过操作司机室的“停车制动”旋钮可控制停放制动的施加或缓解。同时，该电磁阀可以防止空气制动与停放制动产生叠加使车辆产生过制动引起制动装置或相关部件损坏。即当停放制动已作用的同时存在空气制动时，若制动缸压力大于停放制动缸压力，则制动缸压力空气经电磁阀A2、A3口充入停放制动缸，压缩储能弹簧，部分缓解停放制动作用，使得任一带停放制动的单元制动器所提供的空气制动力和弹簧制动力的和等于其所能提供的最大停放制动力。随着停放时间的延长，空气制动力因闸缸泄漏而递减，弹簧制动力则因闸缸泄漏而递增，但两者的和保持不变（单指带停放制动的单元制动器，此时整车的制动力递减），直至制动缸压力为0，由停放制动提供整车的制动力。压力开关（B00.B22）用于给控制系统提供停放制动的信息，指示停放制动完全缓解与否。设于EP2002阀的测试口6可用于B00.B22的压力整定值的校正。

3.空电联合制动系统地铁列车采用的是电气指令微机控制系统，基本分为四个组成部分，分别是：制动指令产生及传输装置、自动控制装置、基础制动装置及制动控制装置。传输装置是列车运行过程中的主要组成软件，主要是利用网络传输指令。制动控制装置是将每车的制动系统控制在合理范围内，基础制动装置是向基础制动装置传送压力空气，也是列车制动系统的重要组成部分。空电联合制动系统是用一条电缆贯通整个列车，将其形成一个连续循环的回路。由于列车制动系统比较复杂，需要动作迅速，保证停车的稳定性。

二、空电联合制动系统设计

地铁列车的制动决定了列车是否能正常运行，是车辆安全运行的衡量标准。制动是地铁列车运行的重要环节，系统的有效性直接影响列车的安全。具体设计方式如下：

1.车载设备制动系统地铁列车是由多个系统构成的，为了保证该系统的正常运行，需要重视车载设备制动系统的整体设计。

（1）列车信息系统设计列车的信息系统有助于司机观察列车的整体运行情况，保证信息系统的准确性是优化设计方案的重要方式。管理员可以对列车进行综合控制，如果列车出现故障，需要驾驶员以信息系统为依据，迅速找到准确的应对措施，及时进行检修，减少维修时间。列车的信息系统能提供列车在短时间内运行的瞬态变量，对故障原因进行及时的查询，为列车运行提供安全的运行环境。

（2）中央控制单位计算分析地铁上有多个设备，由于车自身的制动系统比较复杂，为了保证列车运行的安全性，需要对车载设备进行计算。

2.地铁列车编组设计地铁列车在交通运输中有重要的作用，需要根据不同的城市发展情况设置不同的列车编组。采用6辆编组设计结构，将其设置为+Tc-Mp-M-T-Mp-Tc，M：动车，T表示无牵引力的车。Tc表示带有司机室的车。在拖车过程中需要对制动控制单元管理进行整体式管理，与常规式拖车相比，动车的制动系统设备额外增加的供风单元和受电单元受力存在一定的差距。

3.地铁列车空电联合制动框架设计基于空电联合制动控制系统的重要性，需要明确组成部分，针对不同部分制定完善的框架系统。制动系统是由微处理器的制动控制单位控制的，制动控制单元需要和TCMS保持通信，必要时进行可行性操控和诊断的全面管理。司机台上的牵引及控制器需要处于制动位置，借助信息系统的辅助作用，利用ATP或LKJ2000装置进行牵引。

制动控制系统需要借助信号作用，将制动指令发到操纵端上，主机接收到制动指令时，同时将指令发在TMS中。这样可以从中央管理系统和制动控制系统两方面获取指令，对地铁列车的牵引和控制单元产生电制动力。

4.制动系统的紧急制动紧急制动是对列车行驶过程中紧急制动令失调管理的一种方式，司机可起到控制紧急位置的作用。紧急开关作用不仅仅是ATP装置发出的紧急指令，同时也包括相关故障的警示作用。

结束语地铁列车的整体制动力的设计过程中，空电联合制动系统是重要组成部分，关系到列车的安全运行。因此必须对列车的空电系统进行合理的设计，调整制动系统的安全性，将中央控制体系和列车的信息管理系统及控制单元进行综合性的思考，最终达到合理应用技术的目的。