EP2002制动系统在深圳地铁三号线列车中的应用及其阀体内部气路浅析

郎海涛

摘要：简单介绍深圳地铁三号线地铁车辆制动系统所采用的EP2002制动控制系统，并分析其阀体内部气路构造以及在常用制动、紧急制动、滑动保护过程中各阀体的动作状况及气路走向。

关键词：地铁车辆；制动系统；EP2002阀；内部气路；动作状况

中图分类号：U260文献标识码： A

0 引言

深圳地铁三号线车辆采用了德国克诺尔公司提供的EP2002摩擦制动系统。EP2002制动控制系统为电气模拟指令式制动控制系统，其核心部件是EP2002阀，负责空气制动系统的控制、监控及与车辆控制系统的通信。EP2002制动控制系统区别于常规制动控制系统的最显著特点为：采用一个EP2002阀控制一个转向架的分布式控制方式。这样，万一一节车的一个阀出现故障，只会失去一个转向架的制动力，减小了对车辆产生的影响。

1 EP2002制动控制系统中各阀简介及分布

1.1 阀体简介

EP2002系统引入分散式制动控制概念，将制动控制和制动管理电子设备以及常用制动(SB)气动阀、紧急(EB)制动阀和车轮防滑保护装置(WSP)气动阀等多个模块集成到一个阀体中，分别组成智能阀或网关阀，并安装在其所控制的转向架上(每个转向架1个阀门)。

1.1.1 智能阀

智能阀是一个机电一体化集成阀，主要由气动阀单元(PVU)、供电单元(PSU)卡、本地制动管理(RBX)卡等部件组成。智能阀根据相应网关阀提供的制动要求(通过CAN总线传输)来控制其所在转向架上的制动器缸压力(BCP)，同时对每根轴的WSP进行控制。采用软、硬件组合的方式控制和监测制动施加情况，并检测潜在的危险故障。防滑系统结合本车取得的轴速数据和从其他相关阀(网关阀或智能阀)获得的速度数据进行控制。

1.1.2 网关阀

网关阀由气动阀单元(PVU)、供电单元(PSU)卡、本地制动管理(RBX)卡、制动管理(BCU)卡、可选网络COMMS卡等部件组成，具备EP2002智能阀的所有功能，并执行制动管理功能和提供EP2002控制系统与列车管理系统之间的接口。通过定制的网关阀可与MVB、LON、FIP、RS485通信网络或传统的列车线及PWM系统等各种接口方式进行通信传输。在EP2002系统中，网关阀可将制动要求分配到系统所有的制动器上，以满足列车制动需求。

1.2 阀体分布

深圳地铁三号线的车辆为6辆车编组，编组方式为：-Tc+M+M1+M2+M+Tc-。其中Tc车为拖车，M车为动车。如下图1，每个Tc车有2个EP2002智能阀，每个M车有1个EP2002智能阀和1个EP2002网关阀，组合后的智能阎、网关阀通过1根专用的CAN控制总线连接在一起构成EP2002制动控制系统。

图1

2 EP2002制动控制系统气路作用分析

2.1 EP2002阀内部气路结构

图2

所有的EP2002阀的内部气路都是相同的，为了便于理解，将其功能区域分成如图2所示的几个区域来进行说明。

a.主调节器（A区）：主调节器是一种负责调节装置供应压力的继动阀，它可以将装置供应压力降低至与已称量载荷的紧急制动压力相应的水平。在电子载荷称量系统发生故障的情况下，它也负责提供源自机械的紧急最低压力。

b.副调节器（B区）：副调节器位于主调节器的上游，它负责将制动气缸可获得的最大压力限制在紧急制动的最大压力的范围之内。

c.载荷称量（C区）：负责向主调节器继动阀提供紧急状态下已称量载荷的控制压力。这种控制在任何时候都是处于激活状态，而且是与气垫压力相对称的。

d.制动气缸压力调控（D区）：负责从主调节器获取输出压力，并进一步将这种压力调节至常用制动要求的制动气缸压力的水平。 制动气缸压力调控部分也负责车轮滑行保护过程中制动气缸压力的气动控制。

e.连接阀(E区)：连接阀允许将制动气缸压力输出进行气动联合或分离。

f.远程释放(F区)：应用于司机室强迫缓解功能，不得撤销紧急制动指令。

g.电磁阀（G区）：通过电控动作，实现D区活塞阀的动作。

h.压力传感器：用于内部调节或外部显示（制动风缸压力、载荷重量、制动缸压力、停放制动）。

2.2 常用制动、紧急制动、滑动保护下阀体动作及气路走向

2.2.1 常用制动、紧急制动阀体动作及气路走向

从制动风缸通过的气体到达主调节器后，经过称重单元和副调节器(副调节器与空簧联通，以将气压调节至与当前载荷相对应的最大紧急制动压力)的调节后回到主调节器，这时，主调节器阀门导通向单元制动缸供气。

a、G区R/缓解电磁阀的脉冲信号由司机室强迫缓解按钮给出，如图3，当它得电后，远程缓解阶段一的气动阀处于截止位，停止向单元制动缸充气。然后，远程缓解阶段二的气动阀在充气抵消一定的弹簧力后到达导通位，将轴1、轴2单元制动缸的空气排出，从而使制动缓解。

图3

b、非紧急制动情况下，紧急制动脉冲限制电磁阀失电导通，其相应气动阀处于截止位，制动风缸中的空气通过节流阀后向单元制动缸充气。当列车施加紧急制动后，紧急制动脉冲电磁阀得电截断，相应气动阀处于导通位，方便紧急制动快速施加。

c、表1

轴1排气MV 轴1保持MV 轴2保持MV 轴2排气MV 实现目的

得电 失电 失电 得电 /

得电 得电 得电 得电 排气

失电 得电 得电 失电 保持

失电 失电 失电 失电 充气

如表1，两轴的排气/保持电磁阀同时得电或失电。当轴1、轴2排气电磁阀得电，保持电磁阀得电时，D区轴1、轴2排气阀导通，进气/保持阀截止，单元制动缸中的空气通过排气阀排出，见图4；

图4

当轴1、轴2排气电磁阀失电，保持电磁阀得电时，D区轴1、轴2排气阀截止，进气/保持阀截止，单元制动缸中的气压保持恒定，见图5；

图5

当轴1、轴2排气电磁阀失电，保持电磁阀也失电时，D区轴1、轴2排气阀截止，进气/保持电磁阀导通，单元制动缸开始充气，见图6。

图6

在正常情况下，连接电磁阀处于失电状态，其相应气动阀导通，以保持轴1、轴2单元制动缸压力一致。压力传感器BCP1、BCP2负责感应并反馈给电控设备两个单元制动缸的气压，由电控设备控制各阀体动作以满足当前载荷下常用制动和紧急制动不同的压力需求。

2.2.2 滑动保护下阀体动作及气路走向

当制动过程中出现滑动时，压力传感器BCP1、BCP2会检测到轴1、轴2的单元制动缸压力不同，并将此信息反馈给电控设备，电控设备将会控制连接电磁阀得电，使连接活塞阀截断，继而调节气压过大的单元制动缸压力。

3 总结

EP2002是地铁和动车组制动控制阀领域的一项重要的新发展。这套模块化分散式的系统将电子和机械构件整合进一个单一的机电一体装置。一条数据总线将系统与整列机车相连，可根据乘客重量分布等各种变量适当调节制动操作。EP2002也更易安装和维护，与之前的系统相比磨损更低、使用寿命更长。同时，这套系统占用空间少，重量轻。目前EP2002已在世界各地的地铁机车上广泛应用。地铁客户包括伦敦、曼谷和马尼拉，而中国几乎所有的新建地铁都使用了这一新技术，比如北京、广州、南京、上海、沈阳、深圳和天津。它降低了地铁运营成本，实现了设备利用率最大化，提供了最优制动性能，它的车轮防滑系统（WSP）真正消除了车轮损伤，专门开发的EP2002制动系统诊断软件提供了系统的状态信息、提高了车下可接近性。

参考文献：

[1]knorr,《分布式制动控制：EP2002阀说明书》，2007年7月第五版

[2]马喜成；龙倩倩 地铁车辆用EP2002制动控制系统[J]-机车电传动，2007（4）

[3]匡如华 EP2002制动系统及其在城轨车上的应用[J]-机车电传动，2009（5）