蘇州軌道交通有限公司運(yùn)營(yíng)分公司車輛中心 215000

摘要：由于地鐵交通站間距短、客流量不穩(wěn)定、通常要穿過(guò)人口密集區(qū)域等，地鐵列車的制動(dòng)系統(tǒng)會(huì)被反復(fù)開啟?？諝庵苿?dòng)作為地鐵列車制動(dòng)體系的重要組成部分，通過(guò)車輪踏面與閘瓦（或制動(dòng)夾鉗與制動(dòng)盤）摩擦后將列車動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能并最終耗散于大氣，能夠在電制動(dòng)不足或特殊情況下為列車提供部分或全部制動(dòng)力，最終實(shí)現(xiàn)列車減速的目的。本文將從風(fēng)源設(shè)備、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、氣笛裝置、空氣懸掛裝置以及制動(dòng)施加、防滑控制等8個(gè)方面對(duì)蘇州1號(hào)線采用的克諾爾空氣制動(dòng)方案的進(jìn)行原理解析。

關(guān)鍵詞：克諾爾；空氣制動(dòng)；原理；解析

一、克諾爾制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

克諾爾制動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)EP2002網(wǎng)關(guān)閥和EP2002智能閥形成分散式制動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)，分別安裝在它們所控制的轉(zhuǎn)向架上，網(wǎng)關(guān)閥與智能閥通過(guò)一根專用的CAN總線連接在一起。

EP2002 將制動(dòng)控制和制動(dòng)管理電子設(shè)備以及常用制動(dòng)氣動(dòng)閥、緊急制動(dòng)氣動(dòng)閥和車輪防滑保護(hù)裝置氣動(dòng)閥都集成到裝在各轉(zhuǎn)向架上的機(jī)電包中。

智能閥是一個(gè)“機(jī)電”裝置，其中包括一個(gè)電子控制段，該電子控制段直接裝在一個(gè)稱為氣動(dòng)閥單元的氣動(dòng)伺服閥上。具有控制作用的網(wǎng)關(guān)閥通過(guò)CAN 制動(dòng)總線傳達(dá)制動(dòng)要求，每個(gè)閥門據(jù)此控制著各自轉(zhuǎn)向架上制動(dòng)調(diào)節(jié)器內(nèi)的制動(dòng)缸壓力。本設(shè)備通過(guò)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)，同時(shí)通過(guò)車軸進(jìn)行車輪防滑保護(hù)控制。閥門受軟件和硬件的聯(lián)合控制和監(jiān)控。

網(wǎng)關(guān)閥執(zhí)行智能閥的所有功能，并將常用制動(dòng)壓力分配至所有裝在本地 CAN 網(wǎng)絡(luò)中的 EP2002 閥門。網(wǎng)關(guān)閥也可以提供 EP2002 控制系統(tǒng)與列車控制系統(tǒng)的連接。在 EP2002 系統(tǒng)中，一個(gè)網(wǎng)關(guān)閥中的制動(dòng)要求分配功能可以將 SB 制動(dòng)力要求分配至列車裝有的所有制動(dòng)系統(tǒng)，以達(dá)到司機(jī)/ATO 要求的制動(dòng)力。

二、克諾爾空氣制動(dòng)原理解析

（一）空氣供給（風(fēng)源系統(tǒng)）

空氣供給設(shè)備安裝在拖車上（每列車2套），該設(shè)備通過(guò)貫穿整列車的總風(fēng)缸（管）給全列車所有的用風(fēng)設(shè)備提供壓力空氣，主要包括空壓機(jī)、風(fēng)缸、壓力開關(guān)、測(cè)試接口、截?cái)嗳T等。該空壓機(jī)為兩級(jí)壓縮，低壓級(jí)有兩個(gè)氣缸，高壓級(jí)只有一個(gè)氣缸，空氣由低壓缸吸入并由一個(gè)干式空氣過(guò)濾器濾清，送到高壓缸進(jìn)行下一步的壓縮。

當(dāng)檢測(cè)到主風(fēng)缸的壓力值低于7.5bar并且SIV容量滿足一個(gè)空氣壓縮機(jī)的啟動(dòng)要求時(shí)，VCU輸出壓縮機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，單個(gè)空氣壓縮機(jī)將會(huì)啟動(dòng)，直至壓力值達(dá)到9bar；當(dāng)主風(fēng)缸的壓力值低于6.8bar并且SIV容量滿足兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)的啟動(dòng)要求，兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)會(huì)啟動(dòng)，若此時(shí)SIV容量?jī)H滿足一臺(tái)空氣壓縮機(jī)的啟動(dòng)要求，主空氣壓縮機(jī)會(huì)啟動(dòng)，當(dāng)主風(fēng)缸的壓力值達(dá)到9bar時(shí)，兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)都停止。其中主輔空氣壓縮機(jī)的控制按照單雙日進(jìn)行控制。

為了提高系統(tǒng)工作的可靠性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)過(guò)止回閥后通往雙塔干燥器與精細(xì)濾油器進(jìn)行處理。供氣單元與主風(fēng)缸之間設(shè)置一常通球閥將主風(fēng)缸與供氣單元隔離。除此之外，每輛車設(shè)置一個(gè)總風(fēng)缸、空氣懸掛風(fēng)缸和制動(dòng)風(fēng)缸，三個(gè)風(fēng)缸的容積均為100L，設(shè)計(jì)壓力為10bar。

（二）常用制動(dòng)施加

在通常情況下，當(dāng)列車施加制動(dòng)時(shí)，車輛控制單元將計(jì)算經(jīng)過(guò)載荷補(bǔ)償?shù)恼熊嚨闹苿?dòng)力及電制動(dòng)狀態(tài)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)閥，網(wǎng)關(guān)閥將空氣制動(dòng)力平均分配到每個(gè)拖車（包括故障的動(dòng)車轉(zhuǎn)向架）。當(dāng)列車速度達(dá)到一定速度后后，空氣制動(dòng)取代電制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電空轉(zhuǎn)換。

（三）緊急制動(dòng)施加/緩解

緊急制動(dòng)由列車的緊急制動(dòng)環(huán)路失電觸發(fā)，并最終由空氣制動(dòng)基礎(chǔ)裝置執(zhí)行，是通過(guò)一個(gè)安全回路控制的純空氣制動(dòng)模式，是列車運(yùn)行安全導(dǎo)向保證中最重要的環(huán)節(jié)，因此緊急制動(dòng)不可逆。列車緊急制動(dòng)功能采用硬線控制，在制動(dòng)控制單元上裝備了由列車安全環(huán)路硬線控制的緊急制動(dòng)部分.若安全環(huán)線斷開，列車將產(chǎn)生緊急制動(dòng)。

圖一 緊急制動(dòng)器在EP2002內(nèi)的運(yùn)行

（四）EP2002閥內(nèi)部氣路原理

制動(dòng)供氣風(fēng)缸壓力進(jìn)入氣動(dòng)閥單元，并被分為兩條單獨(dú)的線。第一條較粗的線將空氣供應(yīng)給一次調(diào)節(jié)階段。此階段主要為中繼閥根據(jù)控制壓力將 BSR 壓力下調(diào)到一個(gè)中間壓力，并在稱重電子裝置硬件的控制之下經(jīng)過(guò)了EP閥的調(diào)節(jié)；控制壓力通過(guò)二次調(diào)節(jié)器后被限制在一定的范圍以內(nèi)，該數(shù)值即為能夠在一次調(diào)節(jié)器輸出情況下提供滿載緊急制動(dòng)壓力的數(shù)值，這就保證了制動(dòng)缸不會(huì)供給一個(gè)大于緊滿載緊急制動(dòng)壓力值。

圖二 EP閥控制電子裝置運(yùn)行圖

壓力空氣經(jīng)過(guò)一次調(diào)節(jié)器后，分別供給軸 1 和軸 2。每路供氣都通過(guò)EP 閥之后進(jìn)入制動(dòng)缸。在緊急制動(dòng)情況下，這些 EP閥處于非啟動(dòng)狀態(tài)。緊急制動(dòng)緩解時(shí)，VCU輸出緩解命令給網(wǎng)關(guān)閥，網(wǎng)關(guān)閥在緊急制動(dòng)緩解后，并且零速、制動(dòng)指令有效時(shí)，施加保持制動(dòng)。

（五）停放制動(dòng)施加/緩解

停放制動(dòng)力應(yīng)能使一列4編組的列車在AW3載荷下停放在3.5‰的坡道上，停放制動(dòng)可通過(guò)按壓司機(jī)臺(tái)上的“停放制動(dòng)施加/緩解”按鈕施加或緩解。停放制動(dòng)為彈簧儲(chǔ)能施加，且由彈簧彈力生成的停放制動(dòng)力不受時(shí)間流逝的影響，可以滿足列車長(zhǎng)期斷電停放的需求。

除此之外，當(dāng)列車總風(fēng)壓力不足時(shí)，因停放制動(dòng)缸內(nèi)壓縮空氣壓力無(wú)法克服彈簧彈力，因此停放制動(dòng)將會(huì)自動(dòng)施加，而緩解時(shí)則需要通過(guò)拉動(dòng)停放制動(dòng)緩解拉繩來(lái)緩解。

（六）防滑管控（WSP系統(tǒng)）

蘇州一號(hào)線所有車輛上都裝有空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)的檢測(cè)和實(shí)施都是按照“軸控”的方式進(jìn)行的。防滑保護(hù)控制單元與排氣閥集成在EP2002閥內(nèi)部，每根車軸都裝有速度傳感器用來(lái)檢測(cè)車輪速度，該信息被采集后在同一個(gè)CAN網(wǎng)區(qū)域中的EP2002閥中共享，此時(shí)如果檢測(cè)到單個(gè)車軸減速度過(guò)大，或車軸與車軸之間存在速差，系統(tǒng)都會(huì)激活防滑保護(hù)功能并且通過(guò)制動(dòng)連接閥將兩根軸的制動(dòng)力分開，進(jìn)而控制充氣閥和排氣閥來(lái)恢復(fù)該軸的黏著狀態(tài)。

結(jié)束語(yǔ)：

空氣制動(dòng)是制動(dòng)控制系統(tǒng)的有機(jī)構(gòu)成元素?？酥Z爾空氣制動(dòng)系統(tǒng)由于其構(gòu)成特色以及氣路原理等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍然是地鐵空氣制動(dòng)領(lǐng)域的主要課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]周光德，王坪.克諾爾、法維萊機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)與既有客車電空制動(dòng)系統(tǒng)接口分析[J].鐵道車輛，2013，51（3）：27-30.

[2]張春輝.克諾爾集團(tuán)液壓制動(dòng)產(chǎn)品跨文化營(yíng)銷實(shí)例分析與研究[J].商，2015，（7）：117-117.

[3]開啟智能化時(shí)代 打造全球化品牌——山東派克諾爾機(jī)器有限公司[J].門窗，2014，（10）：1-4.