地铁车辆制动系统的优化设计

李 磊

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林 长春 130062

引言

近年来,随着我国交通事业的发展,对于轨道交通载运工具的要求也日益提高。无论是运营的高速化还是维护的智能化都对轨道车辆制动系统提出了更高的要求。

1 城市轨道交通制动系统的现状

关于电客车最常见的三项制动即常用制动、紧急制动、停放制动,我们主要以这些制动方式作用原理进行相应的探讨。针对电制动和空气制动相互配合的制动模式下,电客车首先采用的是电制动,当电制动达到一定量的时候,就会施加空气制动,靠闸瓦进行制动。首先,电客车在日常运行情况下采用的都是常用制动,是电制动和空气制动相互配合的制动力;而紧急制动则是仅空气制动的施加,当司机遇到紧急事件等情况施加的制动,是电客车可以采用的最大制动力;最后的停放制动,是电客车在静止状态下施加的制动,等于家用乘务车的“手刹”,它是靠弹簧施加的力。

2 制动系统的发展规律

(1)制动力的源动力发展已经历了由人力到大气压力,再到压缩空气(在一些特殊车辆上,由于安装空间等因素,也有用液压这种压力流体替代)的演变历程,无论是可实现的最大制动力还是制动性能都有了大幅度的提高。但是,这类制动系统(以微机控制直通式电空制动系统为例)的制动指令和制动力施加仍然需要经过电空转换的环节和压缩空气的作用环节,即首先将电信号通过电空阀(EP阀)转换为预控压力信号,再经过中继阀放大流量后,压缩空气才能按指令进入制动缸内,推动制动缸的活塞杆移动,从而带动闸瓦贴靠踏面或闸片贴靠制动盘,最终通过轮轨关系形成制动力。这一制动力的建立过程需要较长时间(1～3s),不但响应慢,而且控制精度受空气压力和制动缸摩擦阻力等因素的影响极大,更是难以实现空气部分和基础制动的实时监控,致使系统的智能控制和智能维保举步维艰。因此,空气制动系统已经很难再发生根本性的变革。(2)制动指令传递方式从以司机鸣笛声为信号进化到利用列车制动管压力变化的空气波沿列车长度方向传递,使列车制动实现了司机一人操纵的基本要求;在空气波传播速度的范围内提高了列车制动、缓解的一致性。但随着列车编组、载重的不断增加,以空气波传播速度为极限的制动指令传输方式严重影响了列车的制动性能和乘坐舒适性。当制动指令传递方式升级为利用电信号的变化,其传播速度提升了近100倍。这不但可极大地提高列车的制动性能和乘坐舒适性,而且开启了列车制动信号智能化的演进。

3 地铁车辆制动系统的优化设计

(1)制动切除装置改进方案。制动系统为车辆每个转向架配备一套空气制动力切除装置,主体由带电触点制动切除塞门组成,其作用是在车辆制动系统故障以及检修、救援、试验等特殊情况下,可以对相应转向架的空气制动力进行切除与恢复操作,对制动系统及列车而言有着重要作用。通常是将每节车的两套制动切除塞门分别布置在车辆前后两端制动单元上方的客室内的座椅骨架下。此方案缺点在于切除装置在车辆前后分别布置,对于一列六节编组的地铁列车要分别操作12次,操作繁琐,增加了切除与恢复的操作时间,并且只能在车上实现切除和恢复功能,而在车下无法实现对切除装置的操作。我们充分考虑上述问题,进行合理改进。每节车的两套带电触点制动切除塞门模块化设计,并将其集中布置在车辆底架下靠近车外侧便于操作的位置,将切除塞门的结构加以改进,在切除塞门上安装机械缓解装置,并在车辆客室内座椅下方的地板上设置操作手柄,使得车上和车下的操作手柄相反方向布置,通过机械缓解装置上的万向联轴器的力传递作用实现对切除塞门的车上、车下的同步操作。并应用一带锁塞门箱将其扣罩在座椅下地板上。(2)停放制动状态显示改进方案。制动系统通常在司机室操纵台故障指示灯上设置停放制动指示灯,用于司机或检修人员直观、方便地判别车辆停放制动的施加与缓解状态。通过将整列车所有网关阀内停放制动缓解开关(闭合缓解,打开施加)串联起来,进行判断。在司机室激活的情况下(CFCR 得电),若所有车辆停放制动缓解,则所有网关阀内停放制动缓解开关闭合,停放制动缓解继电器PBRR得电,操纵台上停放制动指示灯不亮,即停放制动缓解。该方案基本能够如实反应车辆停放制动的状态,但在特定情况下,该方案缺点具有一定的缺点,因为此方案停放制动状态的判断都依赖于EP2002阀电源,一旦电源故障则不能正确反映停放制动状态。我们对该方案进行了合理改进,停放制动状态的判断不再采用网关阀内的停放制动缓解信号,而是在停放制动管路中设置压力开关,将压力开关布置在每节车辆制动系统的辅助控制模块上,利用压力开关的机械性能解决上述问题,具体为将所有压力开关输出电信号(断开缓解,闭合施加)并联起来判断停放制动状态：其中任意一个压力开关闭合则停放制动施加继电器PBAR 得电,操纵台上的停放制动指示灯点亮;所有压力开关断开则停放制动施加继电器PBAR 失电,操纵台上的停放制动指示灯不亮。此优化方案判定停放制动的状态与EP2002阀电源无关,并且由于不与头车继电器联锁,既使司机室没有被激活,停放制动指示灯也能够正确反映出车辆实际停放制动状态。

结束语

综上所述,车辆采购项目管理是一项庞大的系统工程,是城轨行业关心的重点话题。作为城轨企业管理者,必须从全局角度把握车辆采购项目管理的内在精要,全面拓宽城轨企业车辆采购项目管理的思路,明确如何把控项目管理重点、如何控制产品质量、如何把握项目进度等问题,通过整合优化项目管理各个阶段的重点工作,做到杂而不乱、重点突出、抓牢关键、有序推进,高效组织开展车辆采购项目的各项工作。