地铁车辆的防滑控制分析探讨

殷彬雄

摘 要：随着世界铁路运输的发展，高速和重载成为城轨车辆设计的重要方向。这就对城轨车辆制动系统的发展提出了更高的要求。为此，本文主要就地铁车辆的防滑控制进行了详细的分析，以供大家交流探讨。

关键词：地铁车辆；防滑系统；制动控制

1 地铁车辆制动的重要性

制动技术是随着 路高速发展而引出的技术难题之一，地铁的制动技术则是摆在城市发展前列的技术障碍。制动技术发展至今， 其发展有限， 目前依然采取 轮轨粘着的方式来进行制动。以上我们提到， 地铁制动技术粘着力有限， 在某些情况下其制动力不足， 便会发生地铁安全事故。统计分析， 国内出现的地铁安全事故均与地铁制动有较大关系。

在提倡民生的当今社会， 保障地铁安全成为民生建设的首要项目。以安全作为地铁运营的主题， 要求我们高度重视地铁高速运行时制动的有效和可靠， 保证地铁运营安全， 有效提升城市化进程和质量。从这种情况来看， 地铁车辆制动研究势在必行， 不容忽视。

2 地铁车辆防滑制动系统

国内现有地铁车辆防滑系统与已有客车防滑器一样，普遍具有以下特点： （1）采用微机控制； （2）根据速度差、减速度等多个判据的变化进行防滑控制； （3）具有自检和故障存储功能； （4）能进行轮径补偿； （5）能充分利用粘着等。

但是，由于地铁车辆采用动力制动和空气制动的混合制动方式，所以，国内现有地铁车辆在进行空气制动防滑控制的同时，还兼顾动力制动的防滑控制。不过，无论是空气制动还是动力制动的防滑控制，在不同的制动系统中，防滑系统的结构组成和控制方法并不完全一样。

2.1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“新型地铁客车制动系统”，其空气制动防滑系统组成如图1所示。

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。

如图 2所示是另一种地铁的空气制动防滑系统。

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“新型地铁客车制动系统”的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。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。

2. 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；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）。

另外 ，國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5 s，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。

3 地铁车辆防滑控制措施

地铁车辆防滑控制需依据参考速度进行信号检测， 同时制动方式及防滑失 效监控也影响防滑控制， 本文简要介绍了以下3 种地铁车辆防滑控制方法。

3.1确定参考速度

参考速度能够为防滑控制系统微处理器提供依据， 从而判断列车速度差及滑移率， 因此， 参考速度的确定对于系统做出相应的指令极为重要。

参考速度通过4 根轴的轴速来进行计算， 通常情况下等于4 根轴中的最高轴速。当4个轴均出现滑行时， 防滑控制系统便会采取短时空气制动， 缓解轴速以便对参考速度进行修正， 从而减少参考速度的累积偏差。 除此之外， 防滑控制 系统还须利用网络信息进行校正参考速度。

3.2电气复合制动

地铁车辆防滑控制宜采用电制动和空气制动的复合制动方式。 采用复合制动方式时， 一旦出现滑行的倾向， 电制动首先进行防滑控制， 同时电制动体系将滑行信号传输到空气制动系统， 以防止发生滑行的车辆空气制动继续增加；当电制动无法有效控制防滑时， 则仅采取空气制动实施防滑控制。

3.3 防滑失效监控

监控设备是防滑控制单元的独立设备， 防滑控制单元进行防滑控制时若出现防滑异常现象， 该监控设备可及时切断输出端， 以防止空气制动失去制动力或 者损失过大。采用相对独立的防滑失效监控系统时， 若防滑控制系统采用空气制动失效， 只是防滑控制功能受到单方面的影响， 而不会影响到空气制动功能， 从而保证空气制动力有效。

4 结束语

总之，地铁车辆防滑系统是制动系统一个重要的组成部分 ，它除了具有铁路客车微机控制防滑器常有的特点外，还有自己独特的组成形式和防滑控制方法。因此，我们应对地铁车辆的防滑系统，不断的进行研究与完善，以满足地铁车辆的制动需要，从而进一步推动我国地铁车辆制动技术及防滑控制体系的发展。

参考文献：

[1]姚寿文. 智能型电子防滑器控制系统的研究[J].中国铁道科学， 2001， 22（4）.

[2]何可. 机车制动系统防滑技术研究[D]北京：北京交通大学， 2008.

[3]李云峰.城轨车辆空气制动防滑控制方法[J] .铁道车辆，2011， 49（12）.