天津中车唐车轨道车辆有限公司 天津 300304
摘要：随着社会的发展，我国的城市化建设的发展也越来越迅速。城市轨道交通车辆制动系统作为列车各系统中安全要求最高、最复杂的系统之一，对列车的安全可靠运行至关重要。在列车运行过程中，进站减速、对标停车及离站等多种工况下制动系统都会频繁工作，其设备及子系统比较容易发生故障，从而引起制动系统功能的部分或全部故障。不同的制动系统故障对列车的功能产成的影响不同，分析地铁列车制动系统自身的故障导向安全设计，并评估列车制动系统故障后对行车安全的影响程度，研究制动系统各种故障模式下的最优应急处置措施，列车正线运行出现制动系统故障后尽可能的减小对地铁运营的影响。
关键词：城轨列车制动系统；正线故障；应急处理措施
引言
制动系统是用来控制机车、车辆、列车的速度或使之停止的所有装置和部件的总和，也是列车控制机构的核心，其可靠性及安全性对行车安全有着巨大的影响。通常情况下，城轨列车会配备两套制动系统，分别是气制动系统（EP制动）和电制动系统（ED制动）。电制动系统的工作原理是在制动过程中使驱动电机转化为发电机，在对列车动能消耗同时产生电能，随后将电能传输至供电系统。随着城轨列车运行速度的下降，制动效能也会随之降低。实际上，电制动系统一般需要与牵引系统结合在一起进行设计，而且城轨列车制动系统会首选电制动，如果电制动无法满足制动要求时，才会由气制动进行补充。
1 地铁制动系统故障导向安全设计及对列车制动性能的影响
制动系统是城轨车辆关键系统之一，直接关系到列车的运行安全。即使列车在运行中制动系统出现故障，也要保证列车的安全。故障导向安全设计的基本原则为当在列车牵引运行或惰行时，要避免产生不期望的制动力，以使列车能够维持运行；当列车制动停车时要保证有足够的制动力，确保列车能够安全停车。按照上述故障导向安全原则，在城市轨道交通车辆制动系统设计及研制阶段，对于制动系统各部件故障模式进行了全面的评估，并通过采用软硬件的冗余及软件降级保护等策略，进行了完善的制动系统故障导向安全设计。
2 城轨列车制动系统正线故障应急处理措施
2.1 制动切除装置改进方案
制动系统为车辆每个转向架配备一套空气制动力切除装置，主体由带电触点制动切除塞门组成，其作用是在车辆制动系统故障以及检修、救援、试验等特殊情况下，可以对相应转向架的空气制动力进行切除与恢复操作，对制动系统及列车而言有着重要作用。通常是将每节车的两套制动切除塞门分别布置在车辆前后两端制动单元上方的客室内的座椅骨架下。此方案缺点在于切除装置在车辆前后分别布置，对于一列六节编组的地铁列车要分别操作12次，操作繁琐，增加了切除与恢复的操作时间，并且只能在车上实现切除和恢复功能，而在车下无法实现对切除装置的操作。我们充分考虑上述问题，进行合理改进。每节车的两套带电触点制动切除塞门模块化设计，并将其集中布置在车辆底架下靠近车外侧便于操作的位置，将切除塞门的结构加以改进，在切除塞门上安装机械缓解装置，并在车辆客室内座椅下方的地板上设置操作手柄，使得车上和车下的操作手柄相反方向布置，通过机械缓解装置上的万向联轴器的力传递作用实现对切除塞门的车上、车下的同步操作。并应用一带锁塞门箱将其扣罩在座椅下地板上。
通过对截断塞门模块安装，我们可以了解到，截断塞门安装在车下的优点就是列车在隧道故障需要操作此截断塞门，如果遇到乘客较多的情况下，司机不需要穿过拥挤的客室，只需要到列车的下面操作截断塞门就可以；将截断塞门安装在列车客室座椅下面的方案的优点是当列车需要在隧道中出现故障需要操作截断塞门的时候，列车司机不需要到车的下面去，只需要穿过客室操作此截断塞门就可以，安全性大大提高。
2.2 MVB的实际应用
MVB (Multifunction Vehicle Bus)全称是多功能列车总线，它的使用场合比较单一，高铁和地铁上基本都在使用 MVB。列车速度较快，并且与乘客的安全息息相关，所以对通讯速度和稳定性的要求更高，MVB 的通讯速率为 1.5M，为了保证通讯的稳定性，它有两条通讯线路，A 线和 B 线，当其中一条线路出现问题，可以快速切换到另一条，保证系统能够继续正常稳定地运行。
2.3 停放制动状态显示改进方案
制动系统通常在司机室操纵台故障指示灯上设置停放制动指示灯，用于司机或检修人员直观、方便地判别车辆停放制动的施加与缓解状态。通过将整列车所有网关阀内停放制动缓解开关(闭合缓解，打开施加)串联起来，进行判断。在司机室激活的情况下，若所有车辆停放制动缓解，则所有网关阀内停放制动缓解开关闭合，停放制动缓解继电器得电，操纵台上停放制动缓解指示灯亮，即停放制动缓解。该方案基本能够如实反应车辆停放制动的状态，但在特定情况下，该方案缺点具有一定的缺点，因为此方案停放制动状态的判断都依赖于EP2002阀电源，一旦电源故障则不能正确反映停放制动状态。
2.4 电机械制动技术
电机械制动（EMB）技术是一种利用电能直接驱动基础制动中的摩擦副产生摩擦力，从而使得运动减缓或停止的制动技术。它是一种能够替代空气制动系统的新型制动系统，既继承了电空制动系统的制动指令传递方式，又直接用电能作为制动力的源动力，通过电动机驱动闸瓦或闸片，其中电动机可由BECU直接控制，中间不需要通过空气（液压）的转换、放大。同时，电机械制动将电能直接驱动机械摩擦副，真正地实现了轨道交通车辆制动系统的全电气化。这使得制动系统的响应和控制精度在空气制动系统基础上大幅提升，使制动过程的智能化控制和系统的智能化维保成为可能，必将成为新一代制动系统的发展方向。
3 结语
城市轨道交通车辆的制动系统是集机械、电子、自动控制等多学科于一体的产品，制动系统自身具有非常完备的故障监测、报警和故障导向安全的控制功能，当制动系统的某一部件发生故障时，监测装置会提示及报警，并采取相应的故障处理措施，保证地铁的安全运行。尽管地铁制动系统具有完善的安全保障措施，但在实际运营中仍需考虑其故障后的安全性，在出现故障后，需根据制动系统的原理，深入进行分析，全面评估对列车运行的影响，采取有效的安全处置及防护措施，将对线路运营的影响降到最小。在电机械制动系统被大规模应用之前，空气制动系统仍是列车运行安全的重要保障。空气制动系统利用压力空气的作用产生制动力，是一种复杂的非线性时滞系统，围绕这一特点，其未来发展仍需以提高控制性能和安全性能为目标。在货车制动领域，继续推进系统电气化，发展电控技术；在客车制动领域，加深系统的智能化程度，应用减速度控制等新型控制技术，提高制动及防滑控制性能，发展故障预测与健康管理技术，提升系统安全性。
参考文献
[1]段继超.地铁车辆制动控制系统设计[D].西南交通大学,2012.
[2]王伟波,胡跃文,蒋廉华.Nabtesco地铁车辆制动系统概述[J].电力机车与城轨车辆,2009,32(3):40-42.