面向导轨电车的制动系统模块化设计

肖云鹏

(青岛中车四方轨道车辆有限公司，山东 青岛 266000)

0 引言

随着我国经济建设的飞速发展，作为城市轨道交通产品的一种新制式导轨电车具有环保、节能、经济效益好、运用成本低的特点，有着很好的市场前景。为有效地提高车辆装配效率、控制组装质量、提高检修维护的便利性，对相对分散的制动系统开展了模块化设计工作。

1 导轨电车制动系统组成

导轨电车制动系统主要由风源系统、气路控制系统和执行机构组成。其中气路控制系统因采用冗余设计，导致系统中控制阀的种类和数量较多。这就导致设备安装时需要占用较多的空间，同时因各个控制阀分散安装，也导致各阀间的管路连接多有交错，极易造成错接、漏接。为此，计划对车下各制动控制阀进行集成，进行模块化设计。

2 导轨电车制动系统模块化设计方法

根据导轨电车制动的原理及各部件的功能，将导轨电车制动系统设计为3个模块，车下形成两个模块，即风源模块和制动控制模块，分开安装，布置于车下牵引电机两侧；车上为制动管路模块。

(1) 风源模块：风源模块集成了空气压缩机、过滤装置、冷却器以及一个独立的压力开关。

(2) 制动控制模块：制动控制模块集成了干燥器、四回路阀、双继动阀、成比例继动阀、安全电磁阀、EBS阀和限压阀等制动阀类以及一个风缸组件。

(3) 制动管路模块：对贯穿整列车的制动管路包括总风管路、停放控制管路、制动控制管路和空簧管路等9根管路进行集成。

车下部分制动系统气路原理图如图1所示。

图1 车下部分制动系统气路原理图

2.1 风源模块

风源模块中包括空气压缩机、过滤器、冷却器、油气分离器、压力开关组件和安全阀等部件。外界空气经由过滤器过滤后进入空压机进行压缩，压缩后的气体经油气分离器过滤和冷却器冷却后，由管路连接至制动控制模块进行控制。同时气路与安全阀、压力开关连通，用以进行保护和控制。将这些部件集成为模组，通过4个吊装点安装于车下。其中空气压缩机的减振通过压缩机底部的4个减振橡胶实现。设计的风源模块如图2所示。

图2 风源模块

由于风源模块靠近牵引电机，考虑到牵引电机工作产生的高温，设计时将冷却器布置在风源模块的端部，以避免牵引电机温度影响冷却器的冷却效果；同时，风源模块内的散热排风口设计为朝向底部，依靠车辆在行驶中产生的气流可以快速带走空压机运转时产生的热量。

由于车底环境较为复杂，为对风源模块进行防护，在风源模块的框架四周加装了防护板，防护板上开散热格栅，便于进行散热；为降低空压机运行噪声对环境的影响，在防护板内壁加贴吸音棉，用以进行降噪。

2.2 制动控制模块

制动控制模块中包括干燥器、四回路阀、双继动阀、成比例继动阀、安全电磁阀、EBS阀和限压阀等制动阀类以及一个风缸组件，通过阀架顶部4个吊装点进行吊装。

由于车下空间不规整，设计的模块框架采用不规则的梯形结构，将各阀类根据制动系统气路原理图的连接关系在阀架内进行布置，该结构能最大限度地利用车下空间进行模块化布置。设计的制动控制模块如图3所示。

图3 制动控制模块

制动系统中，空压机排出的压缩气体需经双塔干燥器进行干燥处理，因此需要定期对干燥筒内的干燥剂进行更换，在设计时将干燥器布置于阀架最外侧，这样可以直接在车侧对干燥剂进行更换作业。干燥后的气体进入四回路阀，四回路阀与车下4个风缸进行连接，考虑到管路走向，因此布置于阀架的背侧。由于成比例继动阀、EBS阀、双继动阀属于控制类阀，这类阀气口数量较多，因此选择布置于阀架的下层空间，这样可有效地利用下层充裕的空间进行管路的布置连接，同时也方便后期的检修维护。由于风缸的故障率、检修维护频率较低，因此布置于阀架上层；其余体积较小、气路接口少的阀体，如安全电磁阀、限压阀，则根据原理图采用气路连接管路，关联阀类就近布置的方式。

2.3 制动管路模块

对于车上贯穿整车的制动管路，设计思想是整体安装，少维护。因此采用两端设置气路阀块，中间采用卡套式接头连接不锈钢管的设计。

先将阀块、钢管、管卡连接在一起，再将管路模块整体吊装，利用阀块、管卡上预留的安装孔固定在车体上。这种设计方法实现了车下预组装，同时保证了所有管路的一致性，降低了管路连接的出错率，缩短了装配周期。设计的管路模块如图4所示，管卡如图5所示。

图4 管路模块

图5 管卡图6 气路阀块

由于车辆各客室间由贯通道连接，贯通道顶部也有制动设备需要进行气路连接，无法采用钢管进行直连。因此，在气路阀块侧根据制动气路原理，预留相应数量的气路接口，并采用柔韧性能较好的橡胶软管进行连接。气路阀块如图6所示。

3 结语

导轨电车的制动系统通过模块化设计，实现了设计的规范化、通用化。同时更有效地利用了车下空间，提高了组装人员的工作效率，缩短了安装时间，降低了人工成本，也提升了装配的质量，降低了装配差错率，对后期其他产品的模块化设计具有一定的帮助。

但在制动系统模块化的过程中，仍存在一些不足，如模块内部管路布置，因为采用普通尼龙管，在保证管路不出现弯折的情况下，受限于尼龙管折弯半径，导致不同模块内部管路无法做到排布统一，紧密整齐。后期将探索定型管在模块内部管路布置上的应用，将模块内部的各管路定型、定长，可互换，实现模块内管路的标准化、通用化。