1、地鐵車輛在制動方面的優(yōu)化設(shè)計 第1章緒論1.1研究背景制動系統(tǒng)作為地鐵車輛的重要子系統(tǒng)之一，在保證車輛安全方面發(fā)揮著重要作用。我國城市軌道交通車輛制動技術(shù)的開始于20世紀(jì)60年代在北京建成的第一輛地鐵車輛，考慮到當(dāng)時的技術(shù)條件，列車采用了DK型自動電磁空氣制動系統(tǒng)，基本制動系統(tǒng)采用踏面制動。在電阻制動與空氣制動的匹配中，系統(tǒng)采用切換方式。因此，制動力控制性能較差。此后，我國相關(guān)企業(yè)和高校共同開發(fā)了數(shù)字化氣動電控制動系統(tǒng)，在動力制動與空氣制動的協(xié)調(diào)性、制動性和緩解一致性方面有了明顯的提高。然而，在制動力的精確控制和動力制動能力的充分利用方面仍有改進(jìn)的空間。隨后，AR12電控模擬指令制動系統(tǒng)應(yīng)運而

2、生。該系統(tǒng)采用電氣控制和模擬信號傳輸，實現(xiàn)了動力制動與空氣制動的連續(xù)配合，制動力控制更為方便。然而，由于該系統(tǒng)是由電子邏輯電路控制的，很難實現(xiàn)拖拉機(jī)的電制動能力的利用和系統(tǒng)的通用性。不強(qiáng)，特別是不能實現(xiàn)實時故障監(jiān)測。簡單地說，制動系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了純空氣制動、主電制動為輔助控制制動、主空氣制動為輔助電制動的過程。制動系統(tǒng)的控制技術(shù)也從空氣控制、電氣控制發(fā)展到目前的數(shù)字化控制。近年來，國產(chǎn)制動系統(tǒng)逐步開發(fā)并應(yīng)用到個別的地鐵車輛項目中，主要為中國鐵道科學(xué)研究院和中車四方機(jī)車車輛研究所研制的車控及架控制動系統(tǒng)。伴隨著國產(chǎn)制動系統(tǒng)的逐步應(yīng)用，將有利于提高目前城市軌道車輛國產(chǎn)化率，降低整車成本、但目前產(chǎn)品

3、競爭力不足，例如零部件質(zhì)量不可靠影響產(chǎn)品質(zhì)量，研發(fā)投入不夠?qū)е禄A(chǔ)試驗設(shè)備及項目不足等方面，但最主要方面體現(xiàn)在產(chǎn)品的運用經(jīng)驗不足，造成系統(tǒng)性能較之外國產(chǎn)品不夠完善，現(xiàn)在使用較多的制動系統(tǒng)伴隨中國城市軌道交通市場的不斷發(fā)展系統(tǒng)性能逐步完善。1.2研究意義及目的本文研究的目的:針對城市軌道交的站間距較短（一般都在3公里左右）的特點，這就決定了城軌車輛制動系統(tǒng)的特性必須具備其制動裝置必須滿足操作靈活、動作迅速、停車平穩(wěn)準(zhǔn)確、制動率及制動功率相對較大等要求。同時，軌道交通的客流量波動大，空載時重量僅為車輛自重，二滿載時列車重量突然增加到極限。要求制動裝置應(yīng)具備各種載荷工況下車輛制動力自動調(diào)整的性能，使

4、車輛制動率能夠維持不變，從而實現(xiàn)制動的準(zhǔn)確性和停車的平穩(wěn)性。，也便于國產(chǎn)制動系統(tǒng)的借鑒和分析。本文研究的意義:希望我國制動系統(tǒng)方面的專業(yè)人才能夠集中力量，共同努力，自主研發(fā)出具有市場競爭力、適用于新型城軌車輛的制動系統(tǒng)，以滿足我國日益增長的軌道交通產(chǎn)品的需求，同時使我國的制動技術(shù)得到新的發(fā)展。1.3我國地鐵車輛制動系統(tǒng)現(xiàn)狀制動系統(tǒng)作為地鐵車輛上的重要子系統(tǒng)之一，對車輛有著保證運行安全的重要作用。90年代以來，我國城市軌道交通產(chǎn)業(yè)持續(xù)飛速發(fā)展，大部分城市軌道車輛的制動系統(tǒng)均采用國外引進(jìn)的制動系統(tǒng)，其中，以英國WESTINGHOUSE公司研制，現(xiàn)為克諾爾子公司生產(chǎn)的基于架控的EP2002制動系統(tǒng)應(yīng)

5、用最為廣泛。近年來，國產(chǎn)制動系統(tǒng)逐步開發(fā)并應(yīng)用到個別的地鐵車輛項目中，主要為中國鐵道科學(xué)研究院和中車四方機(jī)車車輛研究所研制的車控及架控制動系統(tǒng)。伴隨著國產(chǎn)制動系統(tǒng)的逐步應(yīng)用，將有利于提高目前城市軌道車輛國產(chǎn)化率，降低整車成本、但目前產(chǎn)品競爭力不足，研發(fā)投入不夠?qū)е禄A(chǔ)試驗設(shè)備及項目不足等方面，但最主要方面體現(xiàn)在產(chǎn)品的運用經(jīng)驗不足，造成系統(tǒng)性能較之外國產(chǎn)品不夠完善。我國地鐵制動的國產(chǎn)化，實際上包含兩個內(nèi)容:一是重要設(shè)備要實現(xiàn)在國內(nèi)制造生產(chǎn)，或進(jìn)口國外零部件國內(nèi)組裝，一些國外公司在國內(nèi)設(shè)立的合資企業(yè)生產(chǎn)組裝的設(shè)備就屬于這個范疇;二是要實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主創(chuàng)新，這種國產(chǎn)化又稱自主化，實際上是國產(chǎn)化

6、所追求的深一層目標(biāo)，而這個目標(biāo)正是目前國內(nèi)品牌制動系統(tǒng)供應(yīng)商所追求的，每個國內(nèi)品牌制動系統(tǒng)供應(yīng)商都為之付出了極大的財力、物力和人力。早在2015年2月，我國鐵道科學(xué)院自行開發(fā)的制動系統(tǒng)就通過了相關(guān)機(jī)構(gòu)的技術(shù)鑒定。并且在天津的濱海快速車上進(jìn)行了實驗，實驗結(jié)果表明，我國自行制造的制動系統(tǒng)完全能夠滿足要求。而在2007年的最后一次實驗中，在國際考評組通過，考評組成員認(rèn)為，我國自行研發(fā)的制動系統(tǒng)不僅達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，及時是在國際上，也是名列前茅。其可靠性、安全性和維護(hù)成本都能夠達(dá)到市場應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。之后我國很多的地鐵制動系統(tǒng)都將此系統(tǒng)作為了主要的應(yīng)用系統(tǒng)，這個我國鐵道車輛制動發(fā)展帶來了重要的意義。二、目

7、前地鐵車輛制動系統(tǒng)概述及組成2.1概述EP2002制動系統(tǒng)采用架控的形式即一個制動控制單元控制一個轉(zhuǎn)向架，如果一個制動閥發(fā)生故障，只需要切除一個轉(zhuǎn)向架上的制動閥，使故障對列車運行的影響減至最小。制動系統(tǒng)的核心部件是制動閥，它是機(jī)電一體化的模塊部件，可以進(jìn)行制動系統(tǒng)的控制、監(jiān)控以及與列車控制系統(tǒng)之間的通訊。系統(tǒng)主要由風(fēng)源系統(tǒng)、制動控制單元、基礎(chǔ)制動裝置、空氣懸掛設(shè)備等部分組成。具有常用制動、緊急制動、決速制動、保持制動、停放制動和滑行控制等功能。地鐵制動系統(tǒng)組成目前我國地鐵車輛的制動系統(tǒng)主要由風(fēng)源系統(tǒng)部分、制動控制系統(tǒng)部分、轉(zhuǎn)向架制動設(shè)備部分、微機(jī)控制輪對防滑設(shè)備部分、空氣懸掛設(shè)備部分、車鉤驅(qū)動

8、裝置部分和升弓設(shè)備部分組成一起組成。2.2.1風(fēng)源系統(tǒng)EP2002風(fēng)源系統(tǒng)主要包括活塞式（常見vv120型）帶后冷卻器空壓機(jī)、雙塔式吸附干燥器、安全閥、濾油器、吊裝框架等設(shè)備，所有設(shè)備被集成為一個風(fēng)源模塊，該模塊通過螺栓直接聯(lián)接到車體底架上。在每節(jié)車上均配置了一套壓縮空氣風(fēng)源模塊。該風(fēng)源模塊的供風(fēng)能力可以滿足地鐵車輛用風(fēng)需求。圖1風(fēng)源系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)由冷卻器、帶粘液禍合器的風(fēng)扇葉輪、活塞式壓縮機(jī)和三相交流電動機(jī)等組成，采用空氣冷卻，兩級活塞壓縮的空壓機(jī)，由一個三相交流，50Hz,AC380V的電動機(jī)驅(qū)動。空氣壓縮機(jī)有兩個低壓氣缸和一個高壓氣缸。拿vv120型空氣壓縮機(jī)來舉例說明，優(yōu)點，如加長的吸

9、氣管，彈性阻尼冷卻風(fēng)扇聯(lián)軸節(jié)，空壓機(jī)與電機(jī)間的柔性聯(lián)接，彈性減振器，可以盡量降低空壓機(jī)的噪音水平。空壓機(jī)的風(fēng)扇配備了一個粘液禍合器。這樣，冷卻裝置會根據(jù)環(huán)境溫度和壓縮機(jī)出口溫度自行進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，從而保證壓縮機(jī)以一個適宜的工作溫度來運行。粘液禍合器同時作為滑動離合器使用，以使在風(fēng)扇結(jié)冰或被異物如樹枝等卡住的情況下不會造成設(shè)備損壞。空氣壓縮機(jī)通過自帶的吸氣過濾器吸入空氣，保證了對壓縮機(jī)的最佳保護(hù)，空氣在第一級被壓縮后流經(jīng)中間冷卻器，然后進(jìn)行第二級壓縮。壓縮空氣在流經(jīng)空氣壓縮機(jī)的后冷卻器后通過一根壓力軟管到達(dá)一個雙塔空氣干燥器。壓縮空氣被通到雙塔空氣干燥器中，壓縮空氣在一個干燥塔內(nèi)進(jìn)行干燥，同時在另

10、一個干燥塔內(nèi)回流的潔凈總風(fēng)對干燥劑進(jìn)行再生處理。在干燥器內(nèi)的電子計時器控制兩個塔的干燥及再生。只有在空氣壓縮機(jī)工作時，該計時器的控制周期才起作用，這樣可以確保兩個干燥塔可以均衡工作。雙塔空氣干燥器通過去除系統(tǒng)中的水份并達(dá)到等于或小于35%的相對溫度。所有軸頸以及活塞和氣缸均采用噴射潤滑油的方法進(jìn)行潤滑。連桿浸入油池中，在每次轉(zhuǎn)動時即會造成潤滑。潤滑油會自己流回油池中。無需附加裝置如濾油器、油泵或者閥門等。這種浸入潤滑方式的優(yōu)點是即使在冬季的特殊外界條件下也具有很好的可靠性。AlA2A3A2-1空r濾淸猛2電動機(jī)3冷卻界4帶枯液粥育黯的風(fēng)腳葉輪5戒紋背聯(lián)軸器6曲柚7曲彩前8=319防護(hù)閥“油位顯

11、川沖11減振零件讓屮間憩71H除油過濾15閥門16閥門址弋口A5禽油氣體排吒口P1中間壓力抽毆r體P2高壓冷卻休O1潤滑汕圖2空氣壓縮機(jī)制動控制系統(tǒng)EP2002制動控制設(shè)備主要由單管式、基于各轉(zhuǎn)向架踏面制動單元架控形式的電空控制和空氣制動系統(tǒng)組成。制動系統(tǒng)設(shè)計組成通過三個核心部分來形成分布式制動控制網(wǎng)絡(luò)。這三個組件是網(wǎng)關(guān)閥、RIO閥和智能閥。在地鐵車輛EP2002制動系統(tǒng)設(shè)計中，每節(jié)帶司機(jī)室車箱和動車配置有單個網(wǎng)關(guān)閥和單個智能閥，在每節(jié)帶受電弓的車箱上配置有單個智能閥和單個RI0閥。每個閥都安裝在相應(yīng)的轉(zhuǎn)向架上。EP2002網(wǎng)關(guān)閥是一個機(jī)電一體的部件，它包含一個被稱為氣動閥單元(PVU)的直接

12、安裝在氣動伺服閥上的電子控制部分。通過相應(yīng)的CAN總線制動信號，每個網(wǎng)關(guān)閥對相應(yīng)轉(zhuǎn)向架上制動缸壓力(BCP)進(jìn)行控制。網(wǎng)關(guān)閥對每個轉(zhuǎn)向架的常用制動、緊急制動和防滑保護(hù)實施控制。通過軟件和硬件結(jié)合的方式對網(wǎng)關(guān)閥進(jìn)行監(jiān)控，還可以發(fā)現(xiàn)潛在的故障。通過相應(yīng)轉(zhuǎn)向架的軸速參數(shù)和專門的CAN總線發(fā)出的其它閥門的速度參數(shù)共同進(jìn)行車輪滑動保護(hù)。智能閥是一個機(jī)電一體化的部件，包括一個電子控制部分，直接安裝在氣動伺服閥上。智能閥提供滿足制動要求的制動缸壓力(BCP)到轉(zhuǎn)向架上的制動器執(zhí)行機(jī)構(gòu)中。同時還進(jìn)行每根軸的WSP控制。該閥采用軟件和硬件組合的方式予以控制和監(jiān)視，從而能夠檢測到潛在的危險故障。車輪滑動保護(hù)是采用

13、本車取得的軸速數(shù)據(jù)和從其他閥門（網(wǎng)關(guān)閥或智育度數(shù)據(jù)相結(jié)合并通過專用CAN制動器總線來提供的。智能閥同時根據(jù)由過來的壓力要求對制動壓力進(jìn)行調(diào)整。RIO閥（遠(yuǎn)程輸入/輸出閥）具有與網(wǎng)關(guān)閥同樣的輸入/輸出。RIO閥可以讀出可編程輸入并通過雙通路CAN總線發(fā)送給主網(wǎng)關(guān)閥。RIO閥可編程輸出的狀態(tài)由主網(wǎng)關(guān)閥進(jìn)行控制。網(wǎng)關(guān)閥、RIO閥和智能閥的內(nèi)部氣路是一樣的，都是氣動閥單元（PVU）。它的功能區(qū)域可分成如下幾個部分，氣路原理圖參見下圖:n-41TO川一r.4ififI*_土Hjiiprnr嚴(yán)刊廠L1-i|f.F.P_I占SIl卩衛(wèi)ImAD*rcui.Lir_lAUXEHrrmHi*!*Amgr1if卑-

14、甲丄KE-LZi-dT時UhIiElw訪也hikNairit耳TDM2*XlE圖3氣動閥單元轉(zhuǎn)向架制動設(shè)備每個輪對上裝有2套踏面制動單元，并且其中1套踏面制動單元具有彈簧停放功能。踏面制動單元的停放制動缸用cube上的電磁閥控制及制動閥的端口來監(jiān)控停放制動的狀態(tài)。制動單元的彈簧作用部分作為停放執(zhí)行器，在每個停放制動作用器上還配備了一個手動緩解裝置。當(dāng)壓力空氣首次施加后，該機(jī)械緩解裝置將自動復(fù)位。微機(jī)控制輪對防滑設(shè)備防滑裝置由在控制閥內(nèi)的微機(jī)控制電路板、速度傳感器和測速齒輪組成。每根車軸端部裝有測速齒輪和速度傳感器。根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)動，速度傳感器將脈沖信號發(fā)給控制該轉(zhuǎn)向架上的制動閥用于防滑控制。2.

15、2.5空氣懸掛設(shè)備每節(jié)車均配置有空氣懸掛系統(tǒng)，包括一個四點控制及在空氣彈簧故障時作用的均衡裝置和壓力保持裝置。空氣彈簧壓力及車體高度將由高度閥控制。來自總風(fēng)管的壓力空氣通過溢流閥，減壓閥，截止閥向空氣彈簧充風(fēng)。通向空氣懸掛系統(tǒng)的風(fēng)源可通過截斷塞門來隔離。本系統(tǒng)向空氣彈簧提供與車體載重相應(yīng)的壓力空氣。差壓閥的作用是避免兩個相聯(lián)空氣簧內(nèi)的壓差大于100Kpa。2.2.6車鉤驅(qū)動裝置設(shè)備包括連接軟管，截斷塞門和電磁閥。通過截斷塞門可以隔離每節(jié)車的總風(fēng)管。2.2.7升弓設(shè)備升EP2002弓設(shè)備配置在帶受電弓動車，包括腳踏泵、電動泵、供風(fēng)單元和控制單元，作用是為受電弓的升起和降落提供外部風(fēng)源和控制。升弓

16、設(shè)備與車輛總風(fēng)管路相連接，正常情況下由車輛向升弓設(shè)備供風(fēng)，當(dāng)車輛總風(fēng)壓力低時，系統(tǒng)控制電動升弓泵工作進(jìn)行供風(fēng)，當(dāng)車輛蓄電池?zé)o法提供110V電源等因素導(dǎo)致電動升弓裝置無法工作時，可以通過腳踏泵的手動操作升起受電弓。2.3系統(tǒng)功能2.3.1常用制動控制每個閥測量各自轉(zhuǎn)向架上的載荷，并將各自制動控制卡發(fā)出的數(shù)據(jù)在分布式制動CAN網(wǎng)絡(luò)間傳輸。網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)的制動控制(BCU)卡根據(jù)列車控制數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)向架載荷數(shù)據(jù)對每節(jié)車的每個轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生與車輛載荷成比例的相應(yīng)制動力命令。這考慮了每個轉(zhuǎn)向架的粘著限制。每個本地制動控制卡通過EP閥和氣動閥單元內(nèi)的傳感器反饋信號同時提供空氣制動閉環(huán)控制。緊急制動控制為保證車輛安全，列

17、車設(shè)有獨立的緊急制動控制系統(tǒng)，并采用常時帶電方式，任何原因造成緊急電路失電，全列車將自動實施緊急制動。在列車正常工作時，無論是在牽引、惰行或是常用制動時都不會發(fā)生緊急制動，但當(dāng)有下列情況之一發(fā)生時，EP2002將立即實施緊急制動:觸發(fā)司機(jī)室中的警惕裝置；按下司機(jī)室控制臺上的緊急制動按鈕；列車脫鉤；緊急制動電氣列車線環(huán)路中斷或失電和總風(fēng)欠壓等意外情況。當(dāng)緊急制動指令發(fā)出時，將實施緊急制動，此時電制動被自動切除，全部制動力僅由空氣制動獨立承擔(dān)。停放制動功能EP2002系統(tǒng)配置停放制動功能，在每根軸上設(shè)置踏面單元制動單元可以提供彈簧施加和氣動緩解的停放制動，能夠使AW3的列車停于最大坡道上。當(dāng)總風(fēng)壓

18、力低于4.8bar時，停放制動自動施加，當(dāng)總風(fēng)壓力恢復(fù)時停放制動能自動緩解并恢復(fù)停放制動的正常工作。同時，在司機(jī)室操作臺上設(shè)置按鈕可以方便地控制停放制動的施加和緩解，并在轉(zhuǎn)向架上設(shè)置手動緩解裝置，以便在軌道旁完成對停放制動的手動緩解。保持制動功能系統(tǒng)具有保持制動功能，在車輛站停時制動系統(tǒng)將施加保持制動，保持制動力的大小為當(dāng)前載荷下70%最大常用制動力。2.3.5緊急制動空重車調(diào)整EP2002系統(tǒng)提供本轉(zhuǎn)向架獨立的電子加權(quán)載荷信號緊急制動控制。氣動載荷信號被測量，該信號用來調(diào)整入口端調(diào)節(jié)器控制室的壓力。調(diào)節(jié)器中繼閥將供風(fēng)壓力調(diào)節(jié)到相應(yīng)載荷下的緊急制動壓力水平。電子緊急壓力控制裝置將調(diào)節(jié)器的輸出壓

19、力在空車載荷和超員載荷BCP壓力之間進(jìn)行調(diào)整。緊急制動壓力調(diào)節(jié)功能始終處于有效狀態(tài)。當(dāng)發(fā)出緊急指令時，微控制器的常用制動輸出只將控制閥置于WSP狀態(tài)，以此使制動缸處于經(jīng)過載荷補(bǔ)償?shù)木o急制動壓力水平。2.3.6防滑保護(hù)控制功能控制系統(tǒng)將定期執(zhí)行地速檢測，以便更新實際的列車速度。系統(tǒng)能精確地控制滑動程度，從而對軌道進(jìn)行清掃。這樣可以改進(jìn)后面車輪的粘著環(huán)境，在低粘著下使制動力最大化，同時確保沒有車輪擦傷。當(dāng)WSP控制確定粘著條件恢復(fù)到正常狀態(tài)時，則系統(tǒng)將返回到初始狀態(tài)，定期地速測試將結(jié)束。三、地鐵車輛制動系統(tǒng)存在問題制動切除裝置的問題EP2002制動系統(tǒng)為車輛每個轉(zhuǎn)向架配備一套空氣制動力切除裝置，主

20、體由帶電觸點制動切除塞門組成，其作用是在車輛制動系統(tǒng)故障以及檢修、救援、試驗等特殊情況下，可以對相應(yīng)轉(zhuǎn)向架的空氣制動力進(jìn)行切除與恢復(fù)操作，對制動系統(tǒng)及列車而言有著重要作用。通常是將每節(jié)車的兩套制動切除塞門分別布置在車輛前后兩端制動單元上方的客室內(nèi)的座椅骨架下。此方案缺點在于切除裝置在車輛前后分別布置，對于一列六節(jié)編組的地鐵列車要分別操作12次，操作繁瑣，增加了切除與恢復(fù)的操作時間，并且只能在車上實現(xiàn)切除和恢復(fù)功能，而在車下無法實現(xiàn)對切除裝置的操作。腳踏泵布置的問題制動系統(tǒng)為每列帶氣動受電弓的地鐵車輛配備至少一套腳踏泵裝置，用于當(dāng)車輛總風(fēng)壓力低，并且蓄電池?zé)o法提供110V電源等因素導(dǎo)致電動升弓裝

21、置無法工作時，手動升起受電弓。公司以往項目車輛的傳統(tǒng)安裝方案參見圖，將其安裝在客室內(nèi)的間壁柜內(nèi)，通過四角安裝支架固定在地板上，將腳踏泵水平安裝在支架上。此結(jié)構(gòu)缺點是由于受間壁柜內(nèi)空間及柜門尺寸所限，一旦安裝定位尺寸稍有偏差，腳踏泵與間壁柜很容易發(fā)生接磨現(xiàn)象，并且使用時，腳踏泵不方便取出。圖4腳踏閥停放制動存在的問題EP2002制動系統(tǒng)通常在司機(jī)室操縱臺故障指示燈上設(shè)置停放制動指示燈，用于司機(jī)或檢修人員直觀、方便地判別車輛停放制動的施加與緩解狀態(tài)。常見的項目方案的停放制動顯示方案原理存在通過將整列車所有網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)停放制動緩解開關(guān)（閉合緩解，打開施加）串聯(lián)起來，進(jìn)行判斷。在司機(jī)室激活的情況下（CFC

22、R得電），若所有車輛停放制動緩解，則所有網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)停放制動緩解開關(guān)閉合，停放制動緩解繼電器PBRR得電，操縱臺上停放制動指示燈不亮，即停放制動緩解。該方案基本能夠如實反應(yīng)車輛停放制動的狀態(tài)，但在特定情況下，該方案缺點具有一定的缺點，因為此方案停放制動狀態(tài)的判斷都依賴于制動閥電源，一旦電源故障則不能正確反映停放制動狀態(tài)。圖6制動緩解繼電器故障記錄系統(tǒng)問題EP2002系統(tǒng)設(shè)置故障記錄插件，具有故障記錄功能，但存儲容量不足1MB,存儲容量過小，使得可以存儲的信息過少，造成故障信息覆蓋周期過短，并且只能通過維護(hù)終端讀取，操作繁瑣并且操作人員的專業(yè)性要求過高，給列車故障的及時處理和分析都帶來一定的困難。制

23、動緩解存在問題制動不緩解功能的定義:當(dāng)制動系統(tǒng)檢測到列車無制動指令，且列車速度大于6km/h，并且檢測到制動缸的壓力大于0.4bar時，同時滿足以上條件且大于5s后，制動系統(tǒng)才會判定列車發(fā)生制動不緩解故障，通常會切除牽引力以保護(hù)車輛。以往應(yīng)用系統(tǒng)的項目也都配置此功能，但經(jīng)過長時期的運營出現(xiàn)一些問題，在列車司控器手柄快速由制動位切換到牽引位時會偶發(fā)出現(xiàn)制動不緩解障。36網(wǎng)關(guān)閥、智能閥和RIO閥安裝存在問題網(wǎng)關(guān)閥、RIO閥和智能閥作為地鐵車輛系統(tǒng)的核心部件，其高度集成化的特點導(dǎo)致閥體模塊成為保證系統(tǒng)功能的關(guān)鍵和日常維護(hù)的集中點，所以閥體的安裝結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。常見的問題是這些閥的安裝位置多靠近車體轉(zhuǎn)向

24、輪，導(dǎo)致閥體表面經(jīng)常粘帶有輪緣的油污，給網(wǎng)關(guān)閥、RIO閥和智能閥帶來損壞的危險。3.7常用制動與快速制動電空配合常用制動與快速制動的原則是優(yōu)先采用電制動，如果實際電制動力的大小不能滿足車輛制動力需求時，用空氣制動進(jìn)行補(bǔ)償，并將補(bǔ)償?shù)目諝庵苿悠骄峙涞秸熊噧?nèi)的拖車上，如果達(dá)到拖車的茹著極限還不能滿足制動力需求時，則將剩余部分制動力補(bǔ)償?shù)秸熊噧?nèi)動車上。而電制動的建立，導(dǎo)致電制動電流具有滯后性。四、地鐵車輛制動系統(tǒng)優(yōu)化4.1制動切除裝置的優(yōu)化每節(jié)車的兩套帶電觸點制動切除塞門模塊化設(shè)計，并將其集中布置在車輛底架下靠近車外側(cè)便于操作的位置，將切除塞門的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，在切除塞上安裝機(jī)械緩解裝置，并在車

25、輛客室內(nèi)座椅下方的地板上設(shè)置操作手柄，得車上和車下的操作手柄相反方向布置，通過機(jī)械緩解裝置上的萬向聯(lián)軸器的力傳遞作用實現(xiàn)對切除塞門的車上、車下的同步操作。并應(yīng)用一帶鎖塞門箱將其扣罩在地板上。432689圖7觸點制動切除塞門模塊這樣，在車上客室內(nèi)過道處和車下車輛外側(cè)均可以實現(xiàn)對制動力切除裝置的操作，操作方便，另外，此方案結(jié)構(gòu)緊湊，減少了安裝空間，同時可以實現(xiàn)車上車下手柄的同步旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到分別操作的效果，進(jìn)一步完善了制動系統(tǒng)的性能。腳踏泵布置的優(yōu)化對地鐵車輛方案設(shè)計時充分考慮上述問題，對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理改進(jìn)。現(xiàn)有方案本著簡單力行的原則，取消原結(jié)構(gòu)的安裝支架，將腳踏泵裝置集成在安裝板上，通過4個緊固

26、螺栓將其掛裝在端墻上。此方案結(jié)構(gòu)簡單，既節(jié)約了成本，又符合輕量化的設(shè)計要求，并且使得腳踏泵取出方便，便于應(yīng)用。圖8腳踏閥停放制動狀態(tài)顯示優(yōu)化方案地鐵車輛對EP2002方案進(jìn)行了合理改進(jìn)，停放制動狀態(tài)的判斷不再采用網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)的停放制動緩解信號，而是在停放制動管路中設(shè)置壓力開關(guān)，將壓力開關(guān)布置在每節(jié)車輛制動系統(tǒng)的輔助控制模塊上，利用壓力開關(guān)的機(jī)械性能解決上述問題，具體為將所有壓力開關(guān)輸出電信號（斷開緩解，閉合施加）并聯(lián)起來判斷停放制動狀態(tài):其中任意一個壓力開關(guān)閉合則停放制動施加繼電器PBAR得電，操縱臺上的停放制動指示燈點亮;所有壓力開關(guān)斷開則停放制動施加繼電器PBAR失電，操縱臺上的停放制動指示燈

27、不殼。此優(yōu)化方案判定停放制動的狀態(tài)與電源無關(guān)，并且由于不與頭車?yán)^電器聯(lián)鎖，既使司機(jī)室沒有被激活，停放制動指示燈也能夠正確反映出車輛實際停放制動狀態(tài)。11111/1111N16F*C1A1111PB4.RIIF-圖9制動緩解繼電器優(yōu)化后4.4故障記錄優(yōu)化EP2002車輛制動系統(tǒng)設(shè)計時，專門針對此問題開發(fā)了數(shù)據(jù)存儲單元配置在制動系統(tǒng)中。此數(shù)據(jù)存儲單元設(shè)置可拆卸SD卡，并將存儲容量提升到8GB（可增容），能夠?qū)⒐收闲畔⒌母采w周期提高至半年左右，在存儲單元上設(shè)置USB接口，可將SD卡拆下以讀取數(shù)據(jù)，也可直接通過USB接口連接外部設(shè)備讀取，還可以通過專業(yè)維護(hù)終端讀取，增加了讀取故障信息的選擇性和方便性，

28、極大提高了故障信息的讀取效率。圖10故障記錄器EP2002傳統(tǒng)的系統(tǒng)故障記錄插件只可以報出大、中、小故障級別，無法明確具體的故障原因。西安地鐵三號線車輛制動系統(tǒng)設(shè)計時細(xì)化了故障數(shù)據(jù)等級，將所有故障分分為A,B,C,D四個等級，并細(xì)化故障信息，部分內(nèi)容如下：A大故障:正常運行到下一站，清客，返回車輛段;B中等故障：正常運行一個往返，然后返回車輛段;C小故障：列車運營到當(dāng)天結(jié)束，不再繼續(xù)投入運營;D無任何限制，僅作參考信息。A類大故障包括:兩路CAN總線故障、空氣制動未緩解、大事件（包括:制動未緩解和停放制動未緩解）。B類中等故障包括:一個轉(zhuǎn)向架上兩個速度傳感器故障、Asp超出范圍、制動力不足、中

29、等事件（包括:Asp超出范圍、Bcp壓力低和超過26小時未自檢）C類小故障包括:單個網(wǎng)關(guān)閥嚴(yán)重故障、單個網(wǎng)關(guān)閥中等故障、單個RIO閥嚴(yán)重故障、單個RIO閥中等故障、單個智能閥嚴(yán)重故障、單個智能閥中等故障、單個速度傳感器故障、單路CAN總線故障、小事件（包括:MVB總線故障、常用制動可用和緊急制動有效）。D類包括:單個網(wǎng)關(guān)閥輕微故障、單個RIO閥輕微故障、單個智能閥輕微故障。4.5制動不緩解優(yōu)化地鐵車輛制動不緩解的原因所在:當(dāng)司控器手柄快速由制動位切換到牽引位切換時，制動不緩解信號激活關(guān)聯(lián)的時序電路未能及時采用到制動級位的快速頻繁變化，造成故障誤報，說明原故障判定邏輯存在一定的不足，即采樣周期過長，原采樣周期為500ms,導(dǎo)致系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)計算時出現(xiàn)數(shù)據(jù)判斷誤差。所以，地鐵車輛制動系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，充分考慮司機(jī)等操作人員的動作極限，將制動不緩解故障的判定邏輯變?yōu)槿缦聴l件：制動缸檢測到壓力大于0.4bar；列車速度大于6km/h；沒有制動指令。當(dāng)以上條件滿足且大于5s后，制動不緩解信號才會激活。將制動不緩解激活電路中制動級位的采樣周期提升