地铁车辆制动系统关键技术分析

李越超 雷 洋

沈阳地铁集团有限公司运营分公司

1、制动系统种类

自从1863年第一条地下铁路在伦敦诞生以来，地铁列车的制动技术随着干线列车的制动技术的发展而不断改进，优化。

早期的制动是人工操作：司机搅动刹车钢丝，使闸瓦紧贴车轮踏面。用摩擦力使车轮减速直至停止，列车的动能通过闸瓦与车轮的摩擦，以热能的形式散发出去。这种原始的制动形式既不安全也不节能。空气制动机出现后，代替原来的机械式制动，用压缩空气推动闸瓦贴合在车轮踏面或制动盘上。在安全性和可靠性上都有了极大的提高，广泛应用于铁路、地铁及其它轨道交通车辆上。随着电子技术的发展，20世纪30年代，出现了以电信号来传递制动指令的制动控制系统，由于采用电信号进行传递制动信息，传输速度得到较大提高，全列车的制动信号一致性好，制动时的冲击较小，制动距离也有所减小，提高了列车上车钩、闸片等部件的寿命。

随着电机技术的发展，列车牵引系统由原来的集中式向分散式发展，“火车跑得快，全靠车头带”在地铁车辆的牵引系统中已经很少；更多的是采用了分布式动力系统。而目前在地铁车辆中制动系统采用电制动+空气制动的电空联合制动形式。

2、地铁车辆制动系统关键技术

2.1 电气制动系统

2.1.1 电气制动与再生制动系统

在各种形式的制动中，电气制动是一种较理想的动力制动方式，在制动工况时，将列车运行的机械能转换为电能，产生制动力，使列车减速或在下坡线路上以一定的限速度运行。车辆进行电气制动时，首先应该是再生制动，即向供电网反馈电能，是一种使用在电动车辆上的制动技术。再生制动在电力机车、有轨电车、无轨电车及纯电动或混合动力汽车上常见。再生制动可以分为第一、能量消耗型，第二、并联直流母线吸收型，第三、能量回馈型。

2.1.2 电阻制动

电阻制动又称动态制动是铁路机车的一种制动方式，广泛应用于电力机车和电传动柴油机车。再生制动是在电阻制动基础上进一步发展而成的制动方式。由于电阻制动的原理是因为转子有电流流动，所以，制动力与速度成正比。加馈电阻制动正是为了解决这个问题而出现，使机车在慢速下也能进行电阻制动，有效扩大电阻制动的应用范围。

2.2 空气制动控制系统

2.2.1 空气制动控制单元

一般空气制动控制单元由各种不同功能的电磁阀和气动阀组成。

2.2.2 电子制动控制单元的主要功能

(1)接收司机控制器或ATO的指令，与牵引控制系统协调列车的制动和缓解。

(2)将接收到的动力(电气)制动实际值经EP转换，将电信号转换为气动信号发送给空气制动控制单元。

(3)在列车制动过程中始终收集列车所有轮对速度传感器发来的速度参数，对轮对在制动中出现的滑行进行监视。

(4)控制供气系统中空气压缩机组的工作周期，监视主风缸输出压力等参数。

(5)对列车制动时的各种参数和故障进行监视和记录。

3、地铁制动系统故障控制

3.1 制动电子控制单元故障

在地铁制动系统运行过程中，制动电子控制单元是具有16位单片微机的一类处理器，可以对制动系统运行中的制动阀进行动态化的回路控制，动态监测制动系统的制动压力，还能动态控制动车运行，科学分配拖车制动力，是制动系统的关键性组成部件。在故障解决过程中，检修人员需要根据检测情况，科学开展检修工作，严格按照相关规定，全面、客观检查制动电子控制单元的印刷电路板单片机芯片，要及时更换已老化，无法修理的芯片。如果发现制动电子控制单元元件老化，出现控制程序不正确问题，检修人员一定要及时更换制动电子控制单元电路板。在此基础上，检修人员要根据故障问题，科学开展加密试验检测工作，借助试验台，科学调整、校验制动电子控制单元数值，科学解决故障问题，确保制动电子控制单元处于高效运行中。

3.2 防滑故障

在地铁制动系统运行中，一旦防滑速度传感器、防滑阀出现故障问题，会引发一系列问题，地铁车辆踏面频繁被擦伤，制动力分配不均等，影响制动系统的稳定运行。就防滑速度传感器来说，如果探头、车轴轴箱速度齿轮检测距离将不再规定范围内，即0.2—1.5毫米间，速度齿轮出现大量异物，比如，铁粉，加上日常防滑速度传感器维修不合理，线缆老化速度加快，将会引发防滑故障问题。在解决防滑故障过程中，地铁运营部门要将地铁制动系统检修维护工作放在关键性位置，要求检修人员定期全方位仔细清理防滑速度传感器探头、齿轮，检修维修过程中，要多次检测防滑速度传感器探头检测距离，准确把握垫片运行情况，科学调整垫片数据。在组装轴箱过程中，组装人员要按照组装要求，合理组装，组装结束后，要将探头、齿轮上的铁粉、油脂彻底清理掉。此外，检修人员要借助试验台，做好检测工作，根据试验数据，采用适宜的维修方法，科学维修防滑控制阀，情况严重的话，要及时更换防滑控制阀。

总之，制动系统作为地铁车辆行车安全必不可少的一部分，本文分析了地铁车辆制动系统关键技术，以期提供一些借鉴。

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