中车北京长客二七轨道交通装备有限公司总体开发室制动组 北京市 100068
摘要：本文介绍了120km/h中低速磁浮车辆项目供风系统及液压制动系统的组成、系统功能及方案说明。
关键词：磁悬浮；液压制动；供风系统；
Abstract： This paper introduces the air supply system and hydrarlic braking system of 120km/h magnetic levitation vehicle.This paper contain the composition，function and project introduction of the systems.
Key words braking system；air supply system；hydraulic brake；breaking system；
1 概述
120km/h中低速磁浮车辆制动系统采用纯液压系统，液压制动系统是微机控制的模拟式电－液制动控制系统，控制系统采用车控方式。单车进行混合计算。全列车设两套空气压缩机单元。
液压系统具有反应迅速、操纵灵活、能与电制动混合使用、紧急制动等功能，是一个充分考虑安全的城轨交通车辆制动系统。
空气供风系统是给列车的空气簧进行供风，通过用压力传感器采集空气簧的压力进行计算整车的载荷，通过TCMS提供给需要列车在中的各个系统。
2 系统组成
车辆编组：-Mc1=M=Mc2-
Mc1、Mc2：带司机室的动车
M：不带司机室的动车
-：自动车钩
=：半永久车钩
制动系统的零部件均采用具有成熟使用业绩的产品，整个系统的设计是高度完整的。制动系统构成按照功能划分，主要包括以下几个部分（参见系统图）：
供风及空气悬挂系统；
液压制动控制系统；
基础制动设备；
3 制动参数
列车最高运行速度： 120km/h
在任何载荷工况下，在平直轨道上，列车从最高运行速度到停车，如无特殊要求，制动平均减速度（包含响应时间）为：
常用制动平均减速度（120km/h-0）≥1.1m/s2
紧急制动平均减速度（120km/h-0）≥1.3m/s2
电-液转换点：3.5-8km/h（可调整）
常用制动时冲击极限：≤0.75m/s3
停放制动应满足AW3列车在70‰坡道上安全、可靠地停放。
紧急制动距离（初始速度120km/h时）：≤430m
4 供风系统
整列车有两套风源系统组成，放置在Mc车上，风源系统主要包括涡旋式电动压缩机单元（配有干燥型空气滤清器、冷却装置，弹性安装），吸附式双塔空气干燥器，油水分离器，安全阀，电气元件和管路集成一体，整个风源模块采用模块化设计理念。
空气压缩机为三相交流电机驱动的三缸两级活塞式压缩机。空气压缩机通过自带的吸气过滤器吸入空气，在第一级被压缩后流经中间冷却器，然后进行第二级压缩。
压缩空气在流经空气压缩机的后冷却器后通过一根压力软管到达双塔空气干燥器。到达空气干燥器的压缩空气在一个干燥塔内进行干燥，同时在另一个干燥塔内回流的洁净空气对干燥剂进行再生处理。
来自空气干燥器的干燥后的压缩空气进入油水分离器，用于去除压缩空气中的残油，经过处理的压缩空气被贮存在总风缸内并通过贯通全列车的总风管路送到每个用风设备。
悬挂系统：每辆车设置4个高度阀，保证车辆载荷变化下的地板面高度在同一水平。每辆车设置2个差压阀。
EBCU通过测量每空气簧的压力，计算出车辆重量，并输送到列车总线传至牵引系统和列车控制系统，用于计算牵引力及制动力。
5 液压制动控制系统
制动控制系统采用电子控制单元（EBCU），以车为基础进行制动控制，具有常用制动、紧急制动、快速制动等功能。
液压制动系统采用车控制动控制单元。每个电子制动控制单元控制2个液压制动控制单元，一个液压制动控制单元控制2个悬浮架上的液压夹钳，另一个液压控制单元控制3个悬浮架上的液压夹钳，每个液压制动控制单元设有一个蓄能器为其储备液压油。制动控制由电子控制单元进行控制处理。
电子控制单元
电子制动控制单元EBCU根据列车载荷并综合制动工况，进行整车的制动力计算，并将制动力请求发送给牵引系统。同时，牵引系统将电制动施加情况反馈给电子制动控制单元。电子制动控制单元根据电制动的施加情况，判断是否需要补充液压摩擦制动。如需补充，则控制液压单元中的阀和油泵输出压力，同时采集液压单元中的制动缸压力信号用于闭环控制。
各功能模块的电路板安装在一个标准机箱里，通过前面板的连接器与电气接口相连。电子制动控制单元的设计满足工作电压为+110VDC，±25%的公差范围。所有输入输出信号在电池电压下工作，同时受到高压干扰保护。
根据摩擦制动系统的实际工作状态，电子制动控制单元将“制动缓解”“制动施加”和“主要故障”及主要环境数据等信号发送给列车控制单元用于诊断和监控，电子制动控制单元可以通过机箱中的显示板显示事件实时状态（故障，实际事件或短暂事件）。
事件的详细信息可以通过显示板的RS232口连接到便携式电脑读出进行实时监控。
故障记录内容也可以通过RS232口用定制的连接线连接便携式电脑，用故障诊断软件读出。
液压制动控制单元
液压动力单元与主动式液压制动夹钳联合使用，安装在转向架上。主动式制动夹钳的制动力是由液压单元提供的液压压力直接作用产生的，液压单元通过制动压力的调节来产生相应的制动力，达到不同的车辆制动工况要求。
压力供给
液压单元的充液回路由电机、齿轮泵、安全溢流阀、单向阀等组成，回路外接到蓄能器；蓄能器的充液压力由压力传感器（B1）经电子制动模块控制，工作压力范围为12～15MPa。当蓄能器的充液压力低于设定下限时，电机启动，带动齿轮泵工作，当充液压力达到蓄能器充液的上限设定压力时，关闭电机停止充液。蓄能器为系统储存液压动力，保证制动回路能够快速的建立相应的制动压力，同时可以减少油泵电机的工作时间。
制动施加及缓解
在系统制动施加或缓解时，快速制动阀（YV1）得电，辅助缓解阀（YV2）失电，根据制动力需求，调整充液阀AS及排液阀AT，使制动缸压力与需求值匹配，通过压力传感器B2可以实时监测制动缸的压力。
快速制动
当安全回路触发激活快速制动指令时，快速制动阀（YV1）失电，打开快速制动回路。制动缸压力通过减压阀（SV2）降低到预设值，施加快速制动力。一旦快速制动发生故障，通过充液阀AS及排液阀AT施加快速制动力。
辅助缓解
如果转向架需要内置的辅助缓解功能来进行缓解，车辆控制激活液压单元的辅助缓解阀（YV2），将主动式制动夹钳的制动缸压力降到0MPa，同时压力继电器（SW）将辅助缓解的状态反馈给车辆控制。液压单元原理如下图所示：
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泵控制模块
电子制动控制单元根据蓄能器压力信号，通过泵控制模块来控制液压动力单元电机油泵的起停。当蓄能器压力低于设定的压力下限时，电机启动，给蓄能器打压；当蓄能器压力达到设定的压力上限时，电机停止。泵控制模块安装在TS35-15导轨上。
蓄能器
蓄能器通过弹性模板分为两个腔。一个腔充满预设压力的氮气，氮气被另一个腔的液压油压缩或膨胀当油卸载后。氮气腔在保护帽下有一个螺栓作为气阀。蓄能器用于能力储存并节约油泵能力，当油泵故障后，亦可作为能量缸使用。
基础制动设备
每隔悬浮架上配备2套液压制动夹钳，每辆车配有十套夹钳制动单元，夹钳带有停放制动功能。制动时，向油缸中充入所需压力的液压油，推出活塞，通过安装在闸片托上的闸片夹紧轨道，闸片与轨道间形成摩擦力，产生制动作用，使车辆减速或停车。常用制动、紧急制动、保持制动均通过同一制动缸施加到F轨上。采用具有成熟应用业绩的液压夹钳制动单元。
6 系统功能
常用制动
常用制动时，制动系统会根据载荷进行空重车的调整，以保证不同载重情况下的相同的制动减速度要求。
常用制动采用电制动与液压制动实时协调配合、电制动优先的电液混合制动方式。电液混合制动在单辆车内实现混合。按电制动优先的原则，尽可能地使用电制动。当电制动不能满足制动指令要求的制动力时，则不足的制动力由液压制动补充，使电制动力与液压制动力之和能满足制动指令要求的制动力，制动系统将需要的液压制动力平均补充在每辆车的所有转悬浮架上的液压夹钳上。
紧急制动
紧急制动由车辆控制系统启动。根据故障导向安全原则，通过打开紧急回路施加紧急制动。紧急回路可以通过车辆控制打开或者直接按在司机室中的紧急按钮。如果紧急制动回路打开，液压单元中的紧急制动阀失电，从而给所有转向架施加一个预设定的制动力。在这种制动模式下不激活载荷补偿。
紧急制动一旦触发，在车辆完全停止前不能被取消。
快速制动
快速制动由司机通过主控制器触发，快速制动将作为正常的常用制动来处理，只是减速度是紧急制动的减速度。快速制动时载荷补偿、冲动极限和防滑保护将起作用。
停放制动
车辆停止断电后，车辆落车，依靠垂向支撑滑橇与轨面摩擦保持制动。停放制动的能力是使AW3载荷的列车能够停在35‰的坡道上。
保持制动
保持制动的施加：
当列车处于在非牵引状态下，列车速度小于1km/h时，保持制动将自动施加；
保持制动的缓解：
当制动系统收到TCMS的保持制动缓解指令时，保持制动将缓解；
如果制动系统没有收到TCMS的保持制动缓解指令，但收到牵引指令，且列车速度大于2km/h（暂定）时，制动系统可自行缓解保持制动。
强迫缓解
当液压单元无法正常缓解时，通过液压单元中的强迫缓解电磁阀得电使制动夹钳中的油压回流到油箱，夹钳得到缓解。
空重车调整
通过压力传感器对空气弹簧压力进行检测，将压力输入到制动控制单元，计算出列车的载荷并将载荷重量发送给TCMS，用于牵引力和电制动力的计算。当列车即将离站时，列车控制单元将“所有门均关闭”的信号发给制动系统，制动系统将锁存车辆载荷信号。
7结束语
120km/h中低速磁浮车辆制动系统主要包括电子制动控制单元、液压单元、蓄能器、基础制动装置、液压支撑单元等部件。实现常用制动、快速制动、紧急制动和保持制动等功能。
参考文献：
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[3]中车青岛四方车辆研究所.中低速磁浮试验车辆液压制动系统技术方案，2017.
[4]上海中低速磁浮列车制动系统与供风系统.装备机械，中国知网2010.6.30
作者简介
姓名：刘明东，男，1988年生，本科学历。中车北京长客二七轨道交通装备有限公司。主要从事轨道车辆设计工作。