城轨车辆空气制动防滑控制方法

黄金桥 王皎伟

摘要：城市轨道车辆对于一个城市来说是重要的基础公共交通工具，其可靠性及安全性必须获得保障。因此城轨车辆的空气制动系统要进行严格的制动控制，要通过其中的防滑控制方法降低其轮对抱死以及车轮踏面擦伤等滑动问题，通过滑动系统的设计，提升整体的制动力提升防滑性能，减少对轮对的制动力。避免出现车轮的滑行情况影响整体城轨车辆运行安全。本文从城轨车辆空气制动防滑系统的组成和工作原理入手，研究了如何实现防滑控制的有效策略方法。

关键词：城轨车辆;空气制动;制动控制

0  引言

城轨交通车辆主要是通过空气制动，实现其安全距离内的制动过程，作为空气制动实现其防滑性能的防滑系统，其制动管路系统以及整体的防滑原理必须控制得当，确保在安全性方面为城市轨道车辆提供安全保障。制动系统，对于车辆来说是十分重要的，因此要确保不会出现轮对滑动以及抱死滑行的影响。制动系统运行的同时，要对制动系统进行防滑控制的研究，确保空气制动防滑系统在紧急制动以及常用制动过程中都能够起到防滑的作用。

1  城轨车辆制动情况及空气制动

城轨车辆的制动系统主要包含两个部分，分别是空气制动系统以及液压制动系统。空气制动系统在其中应用较为广泛，其由空气压缩机、制动控制装置、计算机单元，空气管路以及基础制动装置组成。其基础制动装置能够放大空气制动力，形成稳定的车辆自动控制。

1.1 空气制动系统的工作原理  空气制动系统的工作原理，是将整个系统流程进行空气的压缩，进而完成空气制动力的应用。其主要自动流程为，将空气压缩机产生的压缩空气，通过主风管输送到主风缸。然后过滤器、球阀以及单向阀等，能够将压缩空气进一步输入到制动风缸内。这时，压缩空气到达双脉冲电磁阀，在双脉冲电磁阀处，通过制动管路，划分为两个部分。其中一部分进入到计算机控制单元，连接到转向架上，并进入到基础制动装置上。由这一部分，主要实现车辆的常用制动以及紧急制动。而另一部分压缩空气，进入双脉冲电磁阀后，转经三通梭阀，据此连接到转向架上，进行基础制动装置的连接。这一部分主要用于车辆的驻车制动，也就是在停放过程中实现对车辆的制动控制。

1.2 空气制动系统优势  空气制动系统的安装空间较大，但是结构相对简单，同时在工作过程中能够确保相对较低的空气压力，能够实现低成本的运行。并且对于空气制动系统的维护和维修成本都较低，对于城市轨道交通车辆来说具有适用性，能够实现运行的稳定，同时保证运行的经济性。

2  空气制动防滑系统组成及原理

空气制动防滑系统是在空气制动系统的基础上进行防滑系统的组成，其增加了多重的控制装置，并且能够对制动进行多组位的控制。其主要在于系统中增设的防滑控制板，通过防滑控制板增加两位转向架，对于停放制动控制装置和运行制动控制装置有分开的管控，最后形成中继阀连接，实现总体的防滑控制。

空气制动防滑系统的组成，包括带电触点塞门、测试点、停放软管组成、制动软管组成、自动加线，带停放制动夹钳、闸片、轮装制动盘，自动钢软管，停放制动缸软管，防滑排风阀、测速齿轮以及速度传感器。

空气制动防滑系统，通过功能上的划分，可以将其主要划分为速度传感器、防滑控制单元以及防滑排风阀三个部分。其防滑控制单元主要是通过系统中的电子控制元件，实现制动和防滑的双重控制功能。防滑控制单元可以实现速度范围内的精确控制，并且能够根据速度差、减速度等多种滑行依据，进行有效的判定，防止运行过程中出现的轮对滑行。速度传感器则是在低速时保持稳定的信号输出幅值，为整个防滑系统提供速度判定的数据依据。防滑排风阀则是根据防滑控制的信号以及制动缸的压力，进行排风工作状态的调整，借此来提升整个系统的运行。

防滑排风阀的三个工作状态分别是：①充电位工作状态。这一工作状态中，电磁阀以及缓解电磁阀均未实现供电，但是并不影响整体制动系统的正常制动和缓解作用。②保压位工作状态。这一工作状态中电磁阀是通电的，但是切断了在制动缸范围内的电力通路，制动缸本身是压力保持恒定的。③排气位工作状态。排气位工作状态，对于整个保压电磁阀以及缓解電磁阀来说，都是通电的，但是切断了自动钢方面的通电通路。这一过程主要实现的是制动缸中的空气排出，实现防滑控制对制动缸压力的精准控制。

3  空气制动防滑系统的特性

空气制动防滑系统，具有多种控制特性，能够实现城轨车辆的空气制动防滑控制。①其整体采用微型计算机，控制实现了计算精度的提升，并且保证了计算速度和计算效率。②对于速度差异及减速等多种速度变化，控制能够进行有效的防滑计算，能够以此进行多种防滑措施的分析，实现防滑控制过程。③空气制动防滑系统能够实现自检以及完成已有故障的存储。对于城轨车辆运行过程的速度，能够形成监督，实现速度传感器以及排风阀状态的监控，并形成相应的输出状态。向控制单元进行自监督的数据提供。④对于城轨车辆不同的车轮直径，能够进行相应的速度或自动补偿。⑤空气制动防滑系统能够实现临近轴之间的互补功能。⑥对于车辆轮轨粘着力等应力能够实现空气制动防滑系统的充分利用，确保对于车辆的防滑制动效果。

4  防滑控制方法

通过建设，城轨车辆空气制动系统的防滑系统，就可以实现对汽车的其防滑控制方法应用。防滑系统的控制方法主要是根据速度差、减速度变化进行滑行的检测。控制过程并不是在车辆出现滑行时，再完成滑行的控制，而是提前预测车轮可能出现滑行的趋势或隐患。通过速度的判别，以及提前的计算分析，当出现滑行趋势时，就已经实现了滑行控制、杜绝滑行现象的出现。对于滑行的控制检测来说，并不单独的依靠速度作为判别依据或者单独依靠减速度作为判别依据，要将速度差和减速度进行综合的检测，有时还可能采用滑移率作为判别自动的依据。空气制动防滑系统，可以根据判定参数的变化，对制动缸进行一次排气或者阶段性的排气，并实现保压、充气等控制，在防止车轮滑行的同时，多向的利用轮轨之间的粘着力等应力，对防滑效率、防滑效果做出最大的优化。

4.1 参考速度的确定方法  在进行防滑系统防滑控制方法的实施时，进行参考速度的确定，以此来获得速度差以及滑移率等参考参数，通过参考速度和轴轮之间的速度，制定正确的确定及以此来实现轴速的计算，并对防滑监控系统提供参考的速度一致。一般情况下参考速度是等于4根轴中的最高轴速度，但是，最高轴速度达到最大化时，车辆的减速度计算更具有车辆速度的参考价值。因此，采用车辆减速度作为参考速度。当4个轴同时出现滑行时，或4个轴的减速度都远大于正常的自动速度减速度，这时就可以确定防滑系统需要采用短时的缓解基准轴的空气制动，实现整体的走速快速恢复，以免对于滑行过程中的速度无法保证。这一过程中，要对参考速度进行周期性的调整，避免参考速度出现了累积偏差，无法实现有效的制动减速度计算。

在进行参考速度累加偏差的避免时，还可以采用有效的预防措施杜绝偏差出现。主要通过网络基准来实现参考速度的校准。也就是说，通过网络上其他车的参考速度，进行车辆的参考速度规划，如果存在了较大的速度偏差，就说明该车已经出现了参考速度的累加偏差，通过空气防滑系统，要进行短时缓解基准轴的空气制动，以快速的实现基准轴的轴速度恢复。

4.2 复合制动防滑控制方法  采取复合制动的防滑控制，对城轨车辆进行控制防滑措施十分常见。复合制动防滑控制，在空气制动的基础上，增加了电制动的制动效果，能够通过电自动进行防滑控制，将滑行信息提前传递给空气制动系统。这样在发生滑行前，车辆空气制动力并不增加，但是一旦出现滑行情况趋势，就可以有效的切除电控制，自动迅速的实现空气制动，实施防滑控制。复合制动防滑的控制，通过电子制动和空气制动的混合应用，实现了电磁制动在一次控制过程中的快速抽离，这样保证了空气制动在制动防滑过程中的效用。同时，电制动，在防滑过程中不再增加控制力，这样就不会将其转变为力的牵引，能够提升防滑效果。

4.3 防滑失控监控方法  防滑失控监控是在制动和参考速度基础确定的情况下能够实现的，监控性的预测防滑控制方法。这种方法控制是在防滑控制单元，进行滑行控制时，通过限制的排风和保压时间，或者空气制动力的损失监控，实现的防滑控制系统之外的监控功能实现。监控设备的安装能够实现这种防滑失效的监控，其对于防滑控制单元出现控制异常，或者防滑控制设备出现了异常的功能输出，都能够通过监控设备快速发现，迅速的切断防滑控制单元的输出，防止空气制动力的减少或降低空气制动力对滑动的控制力下降情况。防滑失控监控对于采取单独的防滑阀或者防滑控制单元的系统来说，能够实现整体的独立性监控。这样当空气制动防滑系统出现控制失效时，仅仅是部分制动系统受到了控制，而空气制动防滑系统，并没有完全失效，能够继续实现防滑的功能，制动力不会完全丧失，这样就保障了城轨交通的运行安全。

5  结语

通过城轨车辆的防滑系统研究，可以在空气制动上采取参考速度的防滑控制方法、复合制动防滑控制方法以及实测防滑监控的控制方法。通过多种防滑控制方法的应用，能够进一步提升车辆系统防滑控制单元的作用，确保能够自动限制车辆空气系统的排风或保压情况，降低制动力的损失，并通过防滑控制方法实现整体控制系統的效用提升，确保车辆不会出现滑行，保证车辆的稳定运行安全。

参考文献：

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