简述无锡地铁1号线制动系统原理及控制方法

王晓斌

【摘 要】本文介绍了地铁车辆制动系统的主要控制方式，对控制方式做了个简要描述，还有对制动控制系统原理做个简要分析。

【关键词】地铁；制动；控制原理

当前国内地铁车辆的制动控制系统普遍采用克诺尔公司的制动系统，其精准的控制系统为各个地铁公司所运用。

一、制动系统概述

列车配备有两套制动系统：一套电制动系统（ED制动）一套电空制动系统（EP制动）

电制动（ED制动）由动车（Mp、M车）牵引系统提供，由车辆控制单元（VCU）和变流器控制单元（ICU）无级控制。制动能量反馈给电网。如果电网无法或只能部分吸收制动能量，那么剩余能量将通过制动电阻吸收。再生制动控制系统监控接触网状态，并在制动时优化电网吸收能量。再生制动的能力取决于电网条件。

如果电制动力不能满足总的制动力要求，不足的制动力由拖车上的空气制动补充。

制动控制单元（BCU）控制空气制动。每个转向架空气制动由制动控制单元（BCU）独立控制。紧急制动整合在EP2002系统独立的紧急制动控制回路中。

可恢复性和不可恢复性制动模式之间存在区别。任何时候，操作人员均可缓解可恢复性制动，而不可恢复性制动则施加制动力直到列车停车。一旦施加不可恢复性制动，列车直至停车，制动才能缓解。

二、制动系统的分类

常用制动

常用制动在正常运行状态使用。手动模式下，如要施加常用制动，需将司控器手柄移至制动位，制动设置点直接与手柄位置成比例。常用制动时，电制动优先。空气制动根据减速要求提供剩余的减速力。最大常用制动平均减速度为1.0m/s2。常用制动时电制动力受踏面粘着限制。常用制动具有防滑保护和冲动限制（0.75m/s3）。常用制动是可恢复的制动。

快速制动

当司机主控制器位于快速制动位时，列车施加快速制动。快速制动设计以紧急制动减速率1.2m/s2制动而不断开安全回路。快速制动设计为紧急情况下一种制动方式。快速制动具有防滑保护，并受冲动限制。

快速制动由电制动和电空制动产生。每个车以相同的减速率制动。

快速制动命令是可恢复的。

快速制动期间，牵引系统超温将切除电制动，该车减少的制动力由空气制动系统补足。

紧急制动―安全回路

紧急制动平均减速率设计为1.2m/s2，仅由空气制动完成，可由多个系统施加。每种操作模式（自动和手动模式）都能施加紧急制动。紧急制动命令不可恢复，一旦施加，需列车停车才能缓解。

此外，当通过紧急制动按钮施加紧急制动时，受电弓降弓，高速断路器断开。

停放制动

停放制动由弹簧施加，采用空气缓解。仅在静止时采用，以防止列车滚动。通过按压司机室操作台上的停放制动按钮来激活或缓解停放制动。同时每个停放制动单元设有远程缓解装置，可以在车侧缓解停放制动。

三、空气制动微机控制单元

空气制动微机控制单元采用EP2002系统。EP2002系统设计成通过使用EP2002的两个核心产品来实现分布式制动控制的网络，两个核心产品是网关阀和智能阀。列车TC车及M2各有一个EP2002网关阀（B06）和一个EP2002智能阀（B07），而M1有两个EP2002智能阀。每个阀都安装在靠近车体边梁其控制的转向架附近（每个转向架一个阀）。智能阀提供其控制的转向架的常用制动、紧急制动和车轮防滑保护。网关阀除了提供EP2002智能阀所具有的功能外，还提供制动管理功能以及与列车控制系统的接口功能。

列车维护接口安装在司机室的继电器柜内。PTU通过该接口可以获取单元内各EP2002阀记录的信息，并可对部分参数进行设置。一个网关阀严重故障，可将其隔离，列车限速70km/h运营至当天结束后再进行维修。单元内两个网关阀严重故障，列车将实施牵引封锁，等待救援。一个智能阀严重故障，可将其隔离，列车限速70km/h运营至当天结束后再进行维修。网关阀或智能阀轻微故障，列车可正常运营至当天结束后再进行维修。

四、辅助控制模块

辅助控制模块由停放电磁阀、单向阀、球阀、过滤器等组成，它们集成在一个铝制气路板上，安装在靠近各车第一个转向架的EP2002阀上。制动控制模块的原理图及外形如图所示：来自总风管的压缩空气通过端口0进入制动控制模块（B00）。一路空气流经管道过滤器（B00B01）、单向阀（B00B02）和球阀（B00B04）通过端口10 进入制动风缸（B03）。同时，压缩空气途径节流孔（B00B10）、电磁阀（B00B09）和二位三通阀（B00B11）通过端口6 连接到停放制动缸。壓力开关（B00B22）用于监控停放缸内的压力。

制动风缸（B03）贮存的压缩空气可以为制动控制提供快速而安全的压缩空气。制动风缸内的压缩空气由一个管道过滤器（B00B01）进行清洁处理，并由一个单向阀（B00B02）来进行保护，从而不受总风缸内空气压力低的影响。

电磁阀（B00B09）用于停放制动的控制。二位三通阀（B00B11）用于停放制动缸与总风隔离。

球阀（B00B04）可在维护时用于切除制动系统及停放制动的风源。

来自总风管的压缩空气另一路经溢流阀（B00L01）通过端口9给悬挂风缸（L02）供气，同时，压缩空气经减压阀（B00L03）、球阀（B00L06）由端口8给空气悬挂装置供气。球阀（B00L06）可切除空气悬挂装置的风源，测试口（B00L04）用于悬挂装置供气气管路的压力测试。

五、结论

自无锡地铁1号线运营以来，制动系统EP2002起着关键作用，国内多条地铁运用此系统，EP2002制动系统具有精准度高，故障率低，维护工作量小等特点。

【参考文献】

[1]杨俭，李发扬，宋瑞刚，方宇. 城市轨道交通车辆制动能量回收技术现状及研究进展[J]. 铁道学报，2011，33（02）：26-33.

[2]俞绩伟. 城市轨道交通车辆制动系统的特点及发展趋势研究[J]. 科技展望，2016，26（29）：40.