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地铁车辆制动防滑控制故障分析徐晓薇

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：隋玉龙徐晓薇

[导读] 摘要：随着我国经济和科技的迅速发展，我国的地铁发展迅速，但是在发展过程中，地铁车辆的制动滑行控制系统是地铁运行过程中安全方面的重要保障。

        （中车四方车辆有限公司山东青岛 266000）
        摘要：随着我国经济和科技的迅速发展，我国的地铁发展迅速，但是在发展过程中，地铁车辆的制动滑行控制系统是地铁运行过程中安全方面的重要保障。制动滑行控制可以分为空气制动滑行和电制动滑行两种控制方式，通过将这两种控制方式相互配合的形式来实现制动滑行的调整。在进行制动过程中，首先进行电制动滑行的调整之后再对于空气制动滑行进行进一步调整。如果在这个过程中发生防滑控制方面的故障，就会导致列车制动距离较长，严重时可能发生擦轮现象。本文通过对于实际地铁运行过程中的控制方法来对于两种花型方式的触发方式以及两者之间的配合方式进行优化。
        关键词：地铁车辆；制动防滑；故障分析
        我国已决定按照世界先进水平对地铁制动系统进行国产化，作为制动系统一部分的防滑系统，也需进行研制。尽管地铁车辆防滑系统与我国现有铁路客车防滑器在控制原理上基本相同，但由于地铁制动系统在结构组成和制动控制等方面有自己的特点，使得防滑系统的组成和控制方法也必然与现有铁路客车防滑器不尽相同，因此，在地铁制动系统国产化的过程中，直接照搬铁路客车已有的防滑器已不太合适，有必要对地铁车辆的防滑控制进行研究。
        一、两种控制系统的工作形式
        1.1 空气制动的防滑控制
        国内现有地铁车辆空气制动防滑系统的控制原理基本相同（当然在具体的控制方法和控制参数上不会完全相同），但结构组成有较大不同。主要有2种形式：一种是以北京地铁“新型地铁客车制动系统”等为代表的组成形式，其空气制动防滑系统组成。
        该防滑系统主要由1台控制单元、4个速度传感器、2个防滑排风阀组成。该系统与我国目前铁路客车使用的防滑器的最大区别是每套系统只有2个防滑排风阀，1个排风阀控制1台转向架制动缸的充排气作用，控制的精确程度要低于铁路客车防滑器。该防滑系统采用了3个滑行判据，即速度差（轴速与车辆参考速度之差）、滑行率（速度差与参考速度之比值）和减速度。制动时，速度传感器将测得的信号传给控制单元，控制单元计算出每根轴的速度、速度差、减速度、滑行率等，当控制单元根据上述3个判据判断出某根轴的车轮要出现滑行时，就控制该轴所在转向架的防滑排风阀的排气、保压及充气作用，从而控制该轴的制动缸压力，实现防滑目的。
        另一种是以上海、广州进口地铁为代表的防滑控制方式。图2所示是上海地铁的空气制动防滑系统组成电信号线。
        该防滑系统主要由控制单元、4个速度传感器、4个防滑排风阀组成。从组成上看，它与北京地铁“新型地铁客车制动系统”防滑系统的主要区别有：一是将主机与空气制动微机控制单元合二为一，二是每根轴装有1个防滑排风阀，可单独控制每根轴制动缸的充排气作用。该防滑系统采用的防滑控制原理及滑行判据与我国提速、准高速客车使用的克诺尔防滑器基本一样，根据速度差、减速度的变化进行防滑控制。但防滑排风阀有所不同，它利用总风压力作为先导压力，打开排风阀上制动控制单元中继阀与制动缸的通路，切断制动缸与大气的通路；制动时制动风缸的压缩空气经中继阀、防滑排风阀到达制动缸；产生防滑作用时，利用电磁力打开排风阀上制动缸与大气的通路，可排出制动缸内的压缩空气，同时切断中继阀到制动缸的通路。

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另外，该排风阀只有1个电磁阀，即排气电磁阀，这可能主要考虑地铁车辆运行速度较低，且空气制动通常在低速时起作用，一旦判断出要滑行，需立即使制动缸排气，当滑行停止，又要马上对制动缸充气，因而不设保压电磁阀。
        1.2 动力制动的防滑控制
        国内现有地铁车辆的动力制动包括电阻制动和再生制动。防滑控制过程中，同时对动车的4根轴进行集中控制，也就是说，在动力制动过程中判断出某根轴的车轮出现滑行，总的动力制动力即4根轴的动力制动力均要减少。在制动力的控制上，主要有2种控制方式：一种是在判断出滑行时，将动力制动力全部切除，用空气制动代替（相应的动车和拖车中的空气制动取代），再对空气制动进行防滑控制，北京地铁主要采用这种方式；另一种是根据防滑要求，部分减少动力制动力，减少的制动力用空气制动补充（首先是拖车的空气制动补充，如果仍不足，相应的动车也施加空气制动），上海和广州地铁采用这种方式。
        另外，国内大多数地铁对动力制动和空气制动防滑控制时的制动力缓解时间有所限制。空气制动防滑时，如果防滑排风阀连续排风时间超过5s，将自动恢复制动作用。动力制动防滑时，如果制动力连续降低时间超过5s，一种办法是切除动力制动，用空气制动代替，如上海一号线；另一种办法是相应地保持部分动力制动力，减少的部分由空气制动代替，如上海二号线。
        二、防滑控制方法
        国产化地铁车辆应综合考虑动力制动和空气制动的防滑控制。制动时，防滑控制单元根据速度差和减速度等判据来判断车轮是否滑行。动力制动防滑控制可像进口地铁车辆一样，同时对动车的4个轮对进行集中控制，也就是说，在动力制动过程中判断出某根轴的。
        车轮出现滑行，4根轴的动力制动力均要减少，而空气制动的防滑控制则是对每根轴分别进行控制。不过，从防滑控制的角度来讲，动力制动防滑控制时按轴控制更为合理。如果粘着恢复较快，滑行较小，只有动力制动防滑控制单元进行防滑控制，列车总制动力不减少；如果粘着恢复缓慢，滑行较大，当实际的动力制动力下降过大，则拖车的空气制动力也大，有可能使拖车的空气制动防滑控制单元产生防滑作用，即空气制动力有可能减少，这样列车总制动力会减少。当载荷超过规定的满载载荷时，动力制动与空气制动同时作用，如果动车出现滑行，则该车空气制动防滑控制单元首先产生防滑作用。
        结束语
        地铁的车辆制动防滑控制系统涉及到轮轨关系的轨道行业是非常重要的一个过程。为了保证地铁运行过程中的安全性，就需要对于地铁车辆的防滑配合控制系统进行优化，根据具体的问题进行调整。本文通过对于车辆制动过程中的轮轨黏着状态进行研究，并且针对其提出相应的改善方法。有效防止了车轮踏面擦伤以及车辆制动距离得到保证。防滑配合原理的应用，使得在电制动过程中防滑控制减少，同时空气制动得到补充。通过对于车辆防滑控制系统的控制设计和调试来对于两者的配合关系进行调整，从而有效防止出现地铁运行过程中安全方面的问题。
        参考文献：
        [1] 李毅.新型地铁客车制动系统[J].铁道车辆，1994，（6）：10—13.
        [2] 夏寅荪，等.上海地下铁道车辆制动系统（下）[J].铁道车辆，1995，33（3）：28—31.