摘要：目前，我国的地铁建设在不断的完善，地铁车辆制动系统是其非常重要的核心部件，直接影响着列车的安全性和稳定性。通过对空气制动系统重要组成部件及功能的分析，表明其具有部件集成模块化、响应快、稳定性高等优点，便于地铁车辆的应用、维护；未来地铁车辆空气制动系统将向着更高集成化、网络化、低维护的方向发展。
关键词：地铁车辆；空气制动系统；集成；维护
引言
随着我国现代化建设速度不断加快，城市人口逐渐增多，这使得地铁逐渐成为很多大中型城市人们出行的首选交通工具。地铁车辆空气制动系统作为地铁控制系统的关键组成部分，其运行是否可靠直接影响到列车行驶的平稳性。地铁车辆空气制动系统通常由风源系统、制动控制单元与基础制动装置构成。传统的制动系统分析多利用实验法和仿真两种手段，但这两种实验法需要建立实际研究模型，花费大量时间与成本，且实验法还容易受到实验条件的影响，导致分析结果出现较大误差。因此，在对地铁车辆空气制动系统进行分析时，通常使用仿真法对制动系统进行分析，这样不仅可以节约许多时间，而且不需要花费大量资金就可以对制动系统性能进行详细分析。
1电制动系统的技术原理
当今地铁车辆中使用的制动系统可以分为电制动与空气制动，而电制动系统还可以划分为电阻制动和再生制动，电制动系统是地铁车辆优先使用的制动技术。首先，再生制动是利用定子控制定频率原理，通过减少定子控制定频率，来实现地铁车辆电机的降速、停机，通过再生制动也能够保证系统的平稳运行。但是因为地铁车辆存在惯性，所以电机的转子在运行过程中就会处于被动状态，还会形成再生循环使用。其次，电阻制动是借助制动电阻实现的车辆制动，当接触网无法吸收再生制度产生的能量后，就会转化为电阻制动，制动电阻由镍铬金制成，因此不会被磁化，但会产生大量的热量，需要通过风机进行降温。
2空气制动系统组成
空气制动系统主要由风源系统A01、制动控制单元B06、基础制动装置C、空气悬挂系统L、气路控制箱B30、辅助供风装置、储风缸及管路系统等组成，如图1所示。各个系统通过吊挂形式主要布置于地铁车辆的车底，管路及电路系统将各个系统有机连接起来，从而实现地铁车辆制动系统的功能。风源系统是空气制动系统的动力来源，每列车一般在列车两端无动力的头车（Tc车）配备两套完整的供气系统，空压机的容量应满足制动系统和所有辅助系统在最恶劣条件下用气量的需要。空气压缩机采用380V/50Hz三相交流鼠笼式异步电动机驱动。空压机单元具有重量轻、体积小、安装空间紧凑的特点，并且可靠性高、噪声低、易维修和产品生命周期成本低。空压机能可靠地向空气制动系统和辅助系统提供清洁干燥的压缩空气。在空气压缩机和主风缸之间提供容量合适的干燥器，干燥器为无热再生，与空压机的供给量相配合，保证压缩空气的相对湿度≤35%。在干燥器前采用油水分离器，保护环境不受污染。制动控制单元为空气制动系统的中央控制单元，它将压缩空气通过压力控制并送至基础制动装置完成制动功能的实现。制动控制单元通过各个车上的空气弹簧压力传感器采集到的车辆载荷信号并结合当前电制动的投入情况进行每辆车的空气制动力施加，以达到不同制动工况下实现不同的制动力控制。制动控制单元接收ATC系统及车辆的制动指令，随时控制动缸的制动压力，实现制动功能的连续控制。基础制动装置为空气制动系统的制动执行部件，安装于转向架的构架上，通过单元踏面制动缸及闸瓦实现制动力的执行。基础制动装置可完成紧急制动、常用制动、快速制动、保持制动、停放制动、制动缓解及防滑保护等功能动作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆带手缓解拉绳的具有停放功能的单元制动缸通过缸体内弹簧的弹簧力施加停放制动，对停放制动缸充入压缩空气可缓解停放制动，压缩空气不足或停放缸故障时可通过其上手缓解拉绳缓解停放制动。释放或降低单元制动缸的空气压力能实现制动的缓解及防滑保护。
3地铁车辆空气制动系统应用
3.1紧急制动
紧急制动采用纯空气制动，无电制动的施加。这种制动模式使列车完全独立于电网之外。紧急制动功能通过列车紧急制动安全硬线回路控制，安全回路一直有电，列车安全运行不施加紧急制动。当列车出现紧急情况拍打紧急制动按钮或有影响运行安全的故障时，安全回路断开失电，列车施加紧急制动，制动控制单元内部独立的电磁阀根据当前车辆的载荷信号控制紧急制动力的施加。紧急制动触发后不能立即缓解，只有当列车以紧急制动模式停车后并重新建立安全环，使安全环路重新得电，紧急制动才能缓解。
3.2摩擦制动控制装置
制动系统内BCE能接收所有地铁车辆上空气弹簧的压力信号值，进一步根据这一信号地铁车辆制动时需要的驱动力，在这个过程中，还需要将展现车辆重量的负载信号传递至FIP网络，拖车对应的荷载信号同样会通过网络线路传递至牵引控制装置中，在控制装置接收到相关信号后，将做出相应反应。地铁车辆的荷载信号传输到牵引控制装置中，控制装置将在计算后进行制动力的合理分配。动力制动装置以及摩擦制动系统可同时存在，由司机控制室或自动驾驶装置对上述系统进行控制。如果系统制动能力不能满足车辆的制动要求时，则空气制动将结合整个制动力需求来弥补制动力不足的部分。两种制动方式共同作用下，主要运行目标在于满足车辆制动力需求。PCE会将计算得到的需要补充的制动力传递至BCE，之后将这一信号传输至BCU。另外，紧急制动同样是摩擦制动控制装置的一种，当紧急制动直流线路达到电流时，将为电磁阀提供一定电能，并且旁路的实行允许风缸中的空气进入中继阀中，进而缓解紧急制动。
3.3快速制动
制动控制单元在受到车辆快速制动硬线电平信号后，施加或缓解快速制动，从而使制动器处于快速制动位，此时车辆硬线发出低电平信号；如果列车紧急制动模式没有被触发，则列车立即施加快速制动模式；如果制动器处于非快速制动状态，则车辆硬线发出高电平信号，快速制动得到缓解。在实际应用中，快速制动设定配备列车防滑保护措施；快速制动动力源来自空气和电制动两种形式，若电制动力不能实现快速制动，则控制单元会通过计算，使用纯空气制动力补充完成快速制动。
3.4常用制动
列车通过施加常用制动来实现运行中的正常停车。制动控制单元可根据司机室司机控制器制动控制手柄或列车ATC系统发出的制动指令进行常用制动，制动力设定与制动控制手柄的扳动角度成比例，制动控制单元通过网络读取制动级位（0%～100%常用制动）、根据空气弹簧反馈的车辆载荷信息及电制动投入情况施加所需的常用制动力。制动控制单元内压力传感器采集车辆空气弹簧当前的压力转换成电信号后作为车辆的载荷信号。空气制动系统同时接收来自列车线的常用制动硬线信号，将最大常用制动力（常用制动100%级位）作为备份，用于网络故障时及硬线模式控制。
结语
地铁车辆空气制动系统是地铁控制系统的关键组成部分，其运行是否可靠将直接影响列车行驶的平稳性，因此有必要对地铁车辆空气制动系统进行深入研究。随着我国科学技术水平不断提升，地铁车辆制动系统必将更加的集成化与网络化，使人们出行更加便捷与安全。
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论文作者:余贺,李亮
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/8/1
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