地铁车辆制动系统关键技术分析

杨明瑞 杨海全

沈阳地铁集团有限公司运营分公司

1 地铁制动系统

在日常生活中，制动系统对运输安全起着非常重要作用，任何的运输工具都离不开它。那么，制动系统究竟是什么呢？制动就是指人为地对列车产生减速控制力的大小，从而操控列车减速、阻止加速的过程。对于城市交通车辆，使运行着的电动车组迅速减速或停车，对它必须实施制动；电动车组在下坡道路运行过程中由于电动车组的重力作用导致电动车组迅速增加，也必须要对它实施制动；同时停放的车辆为了避免因为重力作用或风力吹动而被溜走，也需要对它实施停放制动。在新形势下，地铁具有多样化优势，已成为我国大众城市常见的交通工具之一。在地铁运行过程中，制动系统是其必不可少的关键性组成要素，关乎地铁的安全、稳定运行。制动系统由多种元素组成，电子线路、启动控制等，制动控制单元是其重要组成部件。以控制方式为基点，地铁制动系统可以分为两类，即车控式制动系统、架控式制动系统，前者以每辆车为单元，后者以地铁转向架为单元，组成要素相同，即制动控制单元、电子、辅助部件。在地铁运行过程中，这两类制动系统都能高效制动并控制地铁车辆，有效满足地铁车辆运行中在定点停车方面的客观要求，都具有较好的安全性、稳定性，但二者也存在不同点，性能、制动原理等并不相同。

2 地铁车辆制动系统的特点

(1)地铁站间距离较短，这是由于站间距离短，列车调速、停车比较频繁，为了提高车辆运行速度，这就使列车制动距离短、列车在启动上速度一定要快。由此可以看出，地铁车辆的制动系统具有的特点有停车平稳、准确、操纵灵活、迅速和制动力大等

(2)地铁列车乘客量波动大。空车时地铁车辆自重相对来说比较轻，但是，乘客量对车辆总重有很大影响，这样易引起制动率变比。制动率变化大，对列车制动时要减速度、防止车轮滑行和减小车辆纵向冲动都是不利影响。所以说，制动系统应有各种乘客量的情况下，使车辆制动率恒定性能。

3 地铁车辆制动系统关键技术

3.1 车控式制动系统

车控式制动系统的主要控制设备集中在底架中部，制动管路由车中向两端布置，在转向架附近管路较少，管子布置较为简单，设备可以合理布置。车控式制动系统设备采用了模块化设计，互换性较高，制动控制单元及其单独插件板可以单独更换，维护方便，节约维护等待时间，且维护成本较低，相对于架控制动系统，车控制动系统单元设备数量较少，主要体现在制动控制单元的数量上，可以节约备件的购置成本，减少维护工时，不仅降低了设备的维护成本，还大大减少了全寿命周期成本。

3.2 架控式控制系统

架控式制动系统的主要控制设备均布置在转向架附近，制动管路较多，布置较为复杂，会出现底架空间紧张，不便于调整的问题，但是由于制动控制单元输出管路距转向架较近，因此，空走时间变短，制动响应速度加快，据制动供应商实验数据，架控制动系统响应时间比车控制动系统响应时间缩短约0.2S。同时，提高了制动精度，车控制动系统制动精度约为：±0.2×105Pa，而架控制动系统控制系统精度可达到：±0.15×105Pa。架控式制动系统与车控式制动系统相比，采用了标准化和模块化生产，减少了布线和布管数量，很多小元件集成在制动控制阀内部，无防滑排风阀，减少了车辆制造厂商的工作量，模块接口也较方便拆卸和更换，降低接口的复杂性，缩短了设计、生产和调试时间，但是架控式制动系统的设备技术含量和集成化控制很高，若部件出现故障，需要整体更换，返厂经行维修，维护时间长。

3.3 车控和架控的融合技术

制动系统采用车控式，牵引系统采用车控式。当出现一个转向架电制动故障时，为了满足总制动力需求，需要补充空气制动，但是由于制动为车控式，为了避免制动力叠加过大造成车轮抱死，需切除电制动(包括没有故障的架子)，造成电制动力的浪费并增加机械制动的磨耗，因此该种配置方式目前较少采用。

制动系统采用架控式，牵引系统采用车控式。当出现电制动故障时或滑行时，任何一个制动控制单元发出切除电制动的信号都将会把电制动切除，本车的总制动力将全部由空气制动完成，也不会出现由于电制动故障而导致某台转向架上制动力叠加的情况出现，电空制动匹配性能较好。

制动系统采用车控式，牵引系统采用车控式。若单节车逆变器故障，则需由空气制动提供该车全部的制动力，因此该种情况不会出现制动力叠加的情况。

制动系统和牵引系统均采用架控方式。当出现某转向架电制动故障时或是某根轴滑行时，对应的制动控制单元发出切除电制动的信号仅切除本转向架的电制动，不影响其他的电制动力的使用，从而充分利用了电制动，降低了磨耗，电空制动匹配性能好。

结语

总而言之，在地铁运行过程中，地铁运营部门要高度重视地铁制动系统，加强对制动技术的有效分析。以此，促使地铁制动系统处于高效运行中，提高地铁车辆的稳定性和可靠性，保障轨道交通的运营效率。

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