郑州地铁1号线制动系统简析

冯俊杰

摘 要：介绍郑州地铁1号线1期工程车辆制动系统中的电制动和空气制动作用原理及实施过程，较详细地描述空气制动中的气路执行过程。

关键词：地铁车辆 空气制动 工作原理

中图分类号：U260 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0077-01

郑州地铁1号线配备有两套制动系统如下。

电制动系统（简称：ED）。

电空制动系统（简称：EP）。

电制动由四组动车的牵引系统提供，由于项目的制动电阻为地面式的，所有只有再生制动，无电阻制动，电制动的控制由列车的牵引控制单元按车进行控制。制动能量反馈给电网，若输出电压持续高于DC1950V，高速断路器将断开，所以再生制动的能力取决于电网条件。

电空制动为模拟式单管直通摩擦制动系统。每个转向架空气制动由制动单元独立控制，制动力由制动机施加。每个轴设有两个踏面制动机，其中一个带有停放功能。根据制动机的制动力施加方式可分为：主动制动和被动制动。主动制动是靠向制动缸中充入压缩空气将闸瓦压紧在轮对轮对踏面上施加制动，如常用制动、快速制动、紧急制动，其是靠安装在每个转向架附近的制动控制单元实行无级控制；被动制动是靠弹簧力将闸瓦压紧在轮对踏面上施加制动，靠向制动缸中充入压缩空气克服弹簧力缓解，如停放制动，它是由司机室按钮操作实现的。

1 电制动

郑州地铁1号线电制动采用再生制动与电阻制动。当行驶/制动管理器发出制动指令时，优先采用电制动。如果接触网网压允许，使用的主要制动模式是再生制动，当接触网网压高于1800 V时，不能够吸收再生制动反馈回来的能量，则采用地面电阻制动装置。

2 空气摩擦制动

空气摩擦制动的核心部件有两个：一个是EP2002阀，EP2002系统设计成通过EP2002的两个核心产品来形成分布式制动控制网络。这两个产品是EP2002网关阀和EP2002 智能阀。在推荐的系统中，每节TC 车和M 车有一个EP2002 网关阀和一个EP2002智能阀，在每节MP车上有两个EP2002智能阀。每个阀都安装在相应的转向架附近（每个转向架一个阀）。EP2002智能阀提供每个转向架的常用制动、紧急制动和滑动保护。EP2002网关阀除了具备EP2002智能阀的所有功能外，还具有制动管理及与列车控制系统的接口；另一个CUBE是车辆与EP2002的连接部件，其上面集成了各种阀类，进行气路压力的调节和控制。

郑州地铁空气摩擦制动常用的制动模式主要有以下几类。

2.1 常用制动

列车的常用制动为电空混合制动，其优先采用电制动，需要补充时优先在拖车上施加空气制动，常用制动的减速度a=-1m/s2，当EB0失效时，速度<6 km/h电制动向气制动过渡，电制动故障时，在动车轴上施加气制动。

常用制动中的空气制动由每个EP2002阀测量各自转向架上的载荷，并将各自制动控制卡发出的数据在分布式制动CAN网络间传输。网关阀内的制动控制（BCU）卡根据列车控制数据及转向架载荷数据对每节车的每转向架产生与车辆载荷成比例的相应制动力命令。这考虑了每个转向架的粘着限制。常用制动的监测分为硬线与网络两种：两种监测的采集点一样，监测回路不同。网络监测回路是由每个阀通过内部的CAN网络传输至主网关阀，主网关阀再通过MVB将各个转向架的制动状态传给VCU，最终显示在HMI屏上。硬线监测回路通过EP2002阀里的反馈传感器控制制动继电器的得失电，最终反应在司机台的制动施加缓解灯，当所有转向架制动缓解时，缓解灯亮当，所有转向架制动施加时，制动施加灯亮。

2.2 快速制动

快速制动是由司机将主控手柄拉至快速制动位实现的，此时电制动是可以施加的。其减速度与紧急制动一样为a=-1.2m/s2，在快速制动过程中防滑保护和冲动限制有效，因气制动故障损失的制动力会平均分配补偿在其他正常的转向架上。

2.3 紧急制动

紧急制动是在紧急情况下施加的制动，在列车紧急制动环线失电时，自动施加或由司机按下驾驶台上蘑菇状按扭施加。紧急制动只采用空气制动，而且制动命令是不可更改的。当需要执行紧急制动时，所有车辆都按最大值施加空气摩擦制动。紧急制动必须是安全可靠的，此时电制动是不予考虑的。在紧急制动过程中，牵引立即切断，紧急制动激活是不可挽回的。列车施加紧急制动直至停车，若恢复牵引，必须在列车速度等于零时重新设置。郑州1号线紧急制动由MVB触发、全保护设备（ATP）、110 V电源断电、司机室的紧急制动按钮、紧急控制回路上的电子设备开路或失电、车辆脱勾灯设备或系统激活。

2.4 停放制动

停放制动是为了防止车辆在救援、库内停放等过程中发生溜车现象，郑州1号线的停放制动可以确保列车在AW3载荷的情况下能停在35‰斜坡上。

停放制动是通过司机室停放制动施加按钮控制停放电磁阀得失电来改变气路连接，实现停放制动的施加与缓解。为了有效的监控停放制动的施加与缓解，减少轮对擦伤的风险，停放制动监测有网络与硬线两种方式：（1）网络监测通过EP2002阀内部的压力监测传感器来采集停放制动缓解与施加状态将采集的信号发至主网关阀，网关阀同MVB线传至VCU最终反应在HMI屏上【P】为停放制动施加，【●】停放制动缓解，当某个EP2002意外失去DC110V电的时候默认安全期间默认其对应的转向架为停放施加状态；（2）硬线监测是通过外置的压力开关采集停放制动管路压力来控制停放制动施加和缓解继电器的得失电，当所有施加继电器得电司机台停放制动施加灯亮，当所有缓解继电器得电司机台停放制动缓解灯亮。

2.5 停车与保持制动

由于郑州1号线使用的电制动到0的技术，正常情况下列车停稳后，直接从电制动转换为保持制动，只有当电制动故障时，才会启动停车制动，这个时候电制动与气制动的速度过渡点为6Km/h。当列车完全停稳后，停车制动转变为保持制动。当列车再次启动时，为防止列车溜车，当VCU检测到有足够的牵引力时，会向BCU发出缓解保持制动的指令，保证列车安全启动。

3 结语

本文详细介绍了郑州地铁1号线车辆的制动系统及其各个制动模式，能够对郑州地铁1号线的制动系统有一个深刻的了解。endprint