摘要：在我国目前所新研制的高铁列车、城市轨道交通车辆中都采用到了利用微机控制的直通电空制动系统，它能够提高列车速度与车辆停车准确度。就以城市轨道交通车辆为例，基于空气制动的车辆单元制动器就是在微机控制下所实现的直通电空制动系统安全制动方式。为了保证该单元制动器的安全可靠性，本文着重以耐久性试验操作过程与相关数据处理展开分析，希望实现对城市轨道交通车辆单元制动器日常工作机制的有效完善。
关键词：车辆单元制动器；城市轨道交通；可靠性；耐久性试验；数据处理
为了有效提高城市轨道交通列车速度与停车准确度，必须强化制动系统可靠性，所以采用具有空气制动功能的车辆单元制动器是有必要的，因为空气制度也被认为是基于微机控制背景下最为安全可靠的直流电空制动方式。在目前的城市轨道交通车辆单元制动器应用中，针对这一机制的应用研究也是最多、最深入的。
一、城市轨道交通车辆单元制动器的基本工作原理
如前言所述，目前的城市轨道交通车辆单元制动器均采用微机控制直通电空制动系统，如图1。
图1微机控制直通电空制动系统中的空气制动原理示意图
如图1，微机控制直通电空制动系统中的制动控制单元都是以空气制动作为基本原理的，它的快速制动控制单元与紧急制动控制单元都是通过列车首尾的供风单元获得丰源，再结合控制模式产生相应控制压力信号的。在该过程中，大量的中继阀流量被放大再输入到基础制动装置中，最后由基础制动装置实施制动。比如说现在的城市轨道交通车辆中就存在一种踏面型单元制动器，它就是一种典型的空气制动执行装置。
踏面型单元制动器在制动力闭环控制范围内可能会产生气路故障，而此时在制动系统中的制动器控制单元BCU就会通过补偿有效降低故障所带来影响。但如果在单元制动器制动闭环控制以外发生故障，BCU是无法得知的，这就将直接影响到整个列车的制动性能发挥，甚至对乘客乘车安全也会带来一定负面影响。为此，必须要提高车辆单元制动器的可靠性[1]。
二、城市轨道交通车辆单元制动器可靠性的耐久性试验分析
（一） 关于可靠性工程技术
可靠性工程技术最早起源于电子计算机领域，它的可靠性设计、试验数据分析以及相关标准都根据电子产品故障的随机性、寿命服从指数分布特点所制定。考虑到机械产品中大量零部件故障多以损耗性失效为主，因此针对零部件的故障可靠性分析与建模则变得相当困难。为此，必须要建立可靠性试验平台，结合耐久性试验方式评估零部件的可靠性水平。在城市轨道交通车辆中，基于车辆单元制动器的可靠性试验分析就采用到了这一试验方法。
（二）基于车辆单元制动器可靠性分析的耐久性试验
基于车辆单元制动器可靠性分析的耐久性试验主要配合当前的微机控制直通电空制动系统展开，配合可靠性试验台展开一系列的试验分析。这其中可靠性试验台主要包括了主台和辅台两部分，其中车辆单元制动器就安装于辅台。在试验台中，可同时实现对5套车辆单元制动器的耐久性试验，并能够创建最多20个耐久性试验样本。但一般来说，还要综合考虑试验实施的经济性条件，一般同步实施两台车辆单元制动器的耐久性试验更为合理。
结合车辆单元制动器的基本工作方式特点，再结合动作次数可靠性指标时间变量，可为两台车辆单元制动器同时实施性能检测，并对性能检测的参数值进行对比分析，设置性能检测试验循环，并将实测制动缸充排风时间设置为7~8s左右。每当充排风正常完成一次，电子计数器示数就会相应加一，如果在监测途中出现故障则会自动退出循环并报错，以下给出耐久性试验的整个操作流程：
充排风（1次）→制动器动作（1次）→电子计数器显示数加一→检测到故障→停止试验→故障报警
总体而言，针对车辆单元制动器的耐久性试验非常消耗人力物力和财力，一般来说针对两台车辆单元制动器样本的耐久性试验要完成100万次，历时6个月。结合《可靠性鉴定和验收试验》相关技术要求，需要对可能存在的车辆单元制动器故障进行深入分析，并将其故障分类为相关故障、非相关故障、责任故障、非责任故障等多种类型。这里以责任故障与非责任故障为例展开分析，前者主要是由车辆单元制动器设计与生产环节所决定，因此在这两大环节中要尽量避免责任故障发生；而后者非责任故障则不在设计生产承制方的责任范围之内，所以可以忽略不计。以上述耐久性试验为例，在探究车辆单元制动器的故障发生规律过程中，需要提出准确的判别准则，并对其中所存在的责任故障进行深度筛选，如表1。
表1车辆单元制动器的耐久性试验（责任故障数据分析）
（三） 基于车辆单元制动器可靠性分析的数据处理
结合平均无故障工作时间进行统计，一般车辆单元制动器的平均故障间隔时间应该如下：
在上述算式中， 就分别代表了1号与2号车辆单元制动器的耐久性试验总次数[2]。
总结：
结合耐久性试验，对城市轨道交通车辆单元制动器的故障进行分析，发现其首次故障在动作到58万次左右发生，该阶段需要做好相应的检修工作。当产品运行处于稳定状态后，则需要在每隔100万次对车辆单元制动器进行一次检修维护。整体来讲，要基于可靠性评估结果来展开耐久性试验，确保车辆单元控制器始终保持在较为稳定的工作运维状态中。
参考文献
[1]余晴,邹艳.城市轨道交通车辆制动系统故障检修探析[J].数字通信世界,2018(8):272-273.
[2]王孝延,吴萌岭.城市轨道交通车辆单元制动器可靠性研究[J].城市轨道交通研究,2010,13(11):52-53,73.
论文作者:刘志伟 刘瑞锋
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年9月上
论文发表时间:2019/5/9
标签：制动器论文; 单元论文; 车辆论文; 耐久性论文; 故障论文; 可靠性论文; 交通论文; 《新材料.新装饰》2018年9月上论文;