劉永科

（長春軌道客車股份限公司,長春 130062）

0 前言

地鐵列車制動分為電制動和空氣制動，由于電制動節(jié)能環(huán)保且沒有機械磨耗，一直被優(yōu)先使用，在電制動不足的情況下才通過空氣制動進行補充?？諝庵苿拥膱?zhí)行部分—基礎(chǔ)制動又分為踏面制動和盤形制動，由于受到熱容量限制，對于最高運營速度不低于100公里/小時的地鐵列車主要配置盤形制動，閘片作為盤形制動的消耗材料，價格也較為昂貴，如果閘片使用壽命過短，勢必增加列車運營成本。

1 項目背景及問題提出

某新線地鐵車輛采用8輛編組，6輛動車加上2輛拖車，最高運營速度為100公里/小時，交流1500伏受電弓受流，基礎(chǔ)制動裝置采用輪盤制動。閘片全部厚度為24mm，可磨耗厚度為19mm。電制動的形式采用再生制動，即將車輛動能轉(zhuǎn)化為電能反饋到供電電網(wǎng)。

列車制動采用電制動與空氣制動實時協(xié)調(diào)配合，電制動優(yōu)先，空氣制動延時投入的混合制動方式，同時從更換閘片方便性角度上考慮，采用了全列車等磨耗的空氣制動力管理方式，此方式主要有如下優(yōu)點：

可以將摩擦制動平均分配給每一軸的制動夾鉗，避免不均勻施加，提高整列車整體的熱復(fù)合性能；

在某車故障情況下，全列車范圍內(nèi)其余可用車仍然可以平均分擔(dān)故障車損失的制動力，避免制動力的損失；

等磨耗分配原則相較原先的分配方法可以減小TC車的磨耗，延長整車的檢修和制動盤更換周期。

為了保證電制動利用率最大化，從而最大限度減少空氣制動的投入，在車輛設(shè)計之初就將節(jié)能環(huán)保，降低運營成本作為重要研究方向，使其電制動發(fā)揮到極限，其能力可以達到：

AW0 最大常用制動（電空混合）工況：總制動力336KN，電制動可發(fā)揮的最大能力：336KN?？諝庵苿有枰a充的制動力為0。

AW2 最大常用制動（電空混合）工況：總制動力460KN，電制動可發(fā)揮的最大能力：370KN?？諝庵苿有枰a充的制動力僅為90 KN。

AW3 最大常用制動（電空混合）工況：總制動力496KN，電制動可發(fā)揮的最大能力：370KN?？諝庵苿有枰a充的制動力為僅126 KN，制動缸壓力僅需要0.5bar。

車輛實際運營期間，均采用ATO自動駕駛，使用最大常用制動幾率很小，也就意味著空氣制動投入將更少。根據(jù)用戶反饋，在閘片壽命期間車輛僅能走行13萬公里，時間約為1年，而全部更換一次閘片的費用約1000多萬，用戶對此無法接受。

2 原因分析

按照理論推算，空氣制動需要投入很小，就可以滿足車輛制動性能要求。

為了找出問題的原因，首先對閘片的耐磨性再次確認(rèn)，并將其排出。通過車輛自身的數(shù)據(jù)記錄儀，隨機下載第29組和33組車在某段時間的運行數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，車輛普遍存在車輛高速區(qū)段，電制動不能完全投入的異常現(xiàn)象，并具有以下特點：

電制動退出時車輛運行速度較高，基本都是大于65甚至達到90以上，也就意味著空氣制動需要投入較長時間，加快了閘片的磨耗；

每次電制動異常退出的車輛數(shù)量從1到6輛車不等，退出的時間在車輛運營高峰和平常時段均有發(fā)生；

電制動退出的現(xiàn)象十分頻繁，以第29組車為例，此列車在21:52到次日10:14區(qū)間，共運營41站，其中發(fā)生不同程度的電制動異常退出現(xiàn)象共計19起，占該車整體運行情況的46.3%）。

在所有電制動異常退出的瞬間，網(wǎng)壓值均在1760-1780伏之間，考慮網(wǎng)絡(luò)采集電壓與逆變器真實電感電壓的誤差，實際電制動退出值在1800伏左右，而正是由于在此網(wǎng)壓數(shù)值下，地面吸收電阻仍然沒有動作，最終觸發(fā)逆變器內(nèi)部保護進而切除電制動，導(dǎo)致空氣制動過多的投入。

在對磨耗到限的閘片進行測量時，又發(fā)現(xiàn)約有15%的閘片存在左右偏磨現(xiàn)象，即閘片左右兩側(cè)磨耗的厚度差超過5mm，導(dǎo)致閘片一側(cè)達到磨耗極限，整個閘片不得不被替換。經(jīng)過分析，造成偏磨原因為固定閘片的制動夾鉗的安裝臂在生產(chǎn)過程中發(fā)生部分批量安裝角度傾斜，造成閘片左右兩側(cè)不能平行與制動盤接觸，進而產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象。

3 解決措施及改善效果驗證

針對于電制動異常退出的問題，通過優(yōu)化地面網(wǎng)壓的吸收裝置設(shè)定值，使其在觸發(fā)車輛逆變器內(nèi)部保護前動作，同時保證其在網(wǎng)壓正常波動范圍內(nèi)不能啟動。

對于閘片偏磨的問題，通過在生產(chǎn)過程中增加夾鉗臂安裝角度質(zhì)量控制項點改善，對現(xiàn)有車輛通過調(diào)整夾鉗臂安裝角度來徹底解決。

通過實施以上兩項改進方案，閘片平均磨耗量減少到0.5mm/萬公里，每副閘片可以使用約38萬公里，改善效果極為顯著，獲得用戶的認(rèn)可。

4 結(jié)束語

閘片的磨耗涉及眾多因素，不僅與閘片的耐磨性、空氣制動運用情況、制動力的分配管理、電制動潛在能力等車輛自身的因素有關(guān)，還與地面吸收裝置運用情況、電制動實際發(fā)揮水平、站間距、車輛實際載荷載運狀態(tài)、信號系統(tǒng)的控車方式等因素息息相關(guān)，因此要想使閘片的磨耗達到滿意的效果，還需要在各個設(shè)計環(huán)節(jié)進行控制，深入和全面地系統(tǒng)考慮。

[1]巫紅波.廣州地鐵4號線車輛制動盤異常磨耗調(diào)查分析及解決對策[J].鐵道機車車輛，2013(10):90.

[2]克諾爾.制動計算報告[M].制動計算報告，2013(08):1.