黃學(xué)翾

(佛山市軌道交通發(fā)展有限公司,528000,佛山∥工程師)

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直線電機(jī)地鐵車(chē)輛如何降低制動(dòng)磨耗

黃學(xué)翾

(佛山市軌道交通發(fā)展有限公司,528000,佛山∥工程師)

由于直線電機(jī)車(chē)輛的固有特性及某軌道交通線路的運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)，實(shí)施電制動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致空氣制動(dòng)被迫頻繁補(bǔ)充,造成制動(dòng)磨耗件消耗較快。介紹了改造前、后制動(dòng)閘片、制動(dòng)盤(pán)及制動(dòng)施加情況，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析。通過(guò)改善空氣制動(dòng)施加邏輯及更換新型號(hào)的閘片,制動(dòng)磨耗量明顯降低,可大幅降低運(yùn)營(yíng)成本。

地鐵； 直線電機(jī)車(chē)輛; 空氣制動(dòng); 磨耗量

Author′s address Foshan Metro Co.,Ltd，528000，F(xiàn)oshan，China

某城市的軌道交通4號(hào)線,運(yùn)營(yíng)里程46.7 km,在建里程12.6 km,2014年日均客流量約為28萬(wàn)人次,列車(chē)采用4節(jié)(直線電機(jī)車(chē)輛)編組。由于直線電機(jī)車(chē)輛的固有特性,在從牽引直接轉(zhuǎn)向制動(dòng)時(shí)需要較長(zhǎng)的時(shí)間建立電制動(dòng)力,而在行車(chē)密集的線路,為保證運(yùn)營(yíng)密度,通常頻繁轉(zhuǎn)換牽引、制動(dòng)且無(wú)惰行時(shí)間。因此，為保證制動(dòng)效果,電制動(dòng)建立期間就需要空氣制動(dòng)短時(shí)間補(bǔ)償后再退出?？諝庵苿?dòng)頻繁施加,致使閘片、制動(dòng)盤(pán)磨耗增大。頻繁更換制動(dòng)磨耗件不僅大幅增加運(yùn)營(yíng)成本,更增加了檢修部門(mén)的工作量。為此需要采取改造措施來(lái)緩解上述問(wèn)題。

1 改造前的制動(dòng)閘片、制動(dòng)盤(pán)及制動(dòng)施加情況

該線的直線電機(jī)車(chē)輛采用雙側(cè)外軸盤(pán)夾鉗式基礎(chǔ)制動(dòng)裝置。4節(jié)車(chē)均為動(dòng)車(chē),分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元(見(jiàn)圖1)。自2005年出廠以來(lái),一直使用的制動(dòng)盤(pán)及閘片型號(hào)分別為II56104/1480(AMD)及C105882/35D5T。改造前磨耗相當(dāng)嚴(yán)重。

圖1 直線電機(jī)車(chē)輛的制動(dòng)裝置配置情況

根據(jù)在正線測(cè)得的ATO(列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行)指令曲線(見(jiàn)圖2),車(chē)載信號(hào)設(shè)備為保證旅行速度,在牽引到最高速度后直接轉(zhuǎn)入制動(dòng),或者在制動(dòng)中途短暫停止后繼續(xù)制動(dòng),上述操作之間沒(méi)有惰行環(huán)節(jié),造成電制動(dòng)不能及時(shí)建立,所有轉(zhuǎn)向架氣制動(dòng)頻繁地進(jìn)行短時(shí)間、小制動(dòng)缸壓力補(bǔ)償。根據(jù)文獻(xiàn)[1],產(chǎn)生同等的制動(dòng)功率時(shí),特定的小制動(dòng)缸壓力比大制動(dòng)缸壓力造成的制動(dòng)盤(pán)及閘片磨耗量大。同時(shí),由于目前的閘片壽命接近制動(dòng)盤(pán)壽命,說(shuō)明閘片材質(zhì)偏硬。

圖2 ATO模式下制動(dòng)裝置動(dòng)作曲線

2 改造后的制動(dòng)閘片及制動(dòng)施加邏輯

基于上述條件,廠家換裝了偏軟的閘片C105882/35F4T,制動(dòng)盤(pán)繼續(xù)沿用。除此外還編寫(xiě)了新版制動(dòng)軟件,相對(duì)舊版,新版制動(dòng)系統(tǒng)的常用制動(dòng)施加邏輯變化如下。

2.1 避免小制動(dòng)力施加

為了避免在轉(zhuǎn)向架上施加小制動(dòng)力,設(shè)定每個(gè)轉(zhuǎn)向架上施加的制動(dòng)力最小為3.8 kN。所以在列車(chē)中,如果；

(1) 制動(dòng)力請(qǐng)求<3.8 kN時(shí),沒(méi)有轉(zhuǎn)向架被施加空氣制動(dòng)；

(2) 3.8 kN≤制動(dòng)力請(qǐng)求<7.6 kN時(shí),1個(gè)轉(zhuǎn)向架被施加空氣制動(dòng),制動(dòng)力為3.8 kN；

(3) 7.6 kN≤制動(dòng)力請(qǐng)求<11.4 kN,2個(gè)轉(zhuǎn)向架被施加空氣制動(dòng),制動(dòng)力各為3.8 kN；

(4) 11.4 kN≤制動(dòng)力請(qǐng)求<15.2 kN,3個(gè)轉(zhuǎn)向架被施加空氣制動(dòng),制動(dòng)力各為3.8 kN；

(5) 制動(dòng)力請(qǐng)求>15.2 kN時(shí),空氣制動(dòng)力平均施加在4個(gè)轉(zhuǎn)向架上。

2.2 新版軟件的制動(dòng)力分配原則

新版軟件的制動(dòng)力由原整車(chē)絕對(duì)平均分配變更為有條件的逐個(gè)轉(zhuǎn)向架施加，僅在一定周期內(nèi)均衡各個(gè)轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)磨耗。

(1) 對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行逐個(gè)依次控制施加;

(2) 按天為單位進(jìn)行逐個(gè)控制,確保在一天內(nèi)各轉(zhuǎn)向架磨耗平均。

3 改造前后經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比

改造后車(chē)輛ATO停車(chē)精度調(diào)試到改造前水平,常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)距離合格。經(jīng)過(guò)約5.6萬(wàn)km的運(yùn)營(yíng)考核后,測(cè)得的磨耗量與原磨耗量的對(duì)比情況如圖3所示。

圖3 改造前后制動(dòng)磨耗量對(duì)比

每列車(chē)裝有制動(dòng)盤(pán)32塊,閘片64對(duì)。制動(dòng)盤(pán)可運(yùn)用厚度7 mm,閘片可運(yùn)用厚度29 mm。該線路配車(chē)30列,單列年均運(yùn)行19萬(wàn)km。改造前、后閘片價(jià)格每對(duì)均約600元,制動(dòng)盤(pán)價(jià)格每塊8 700元?；谝陨蠑?shù)據(jù),制動(dòng)盤(pán)及閘片改造前后年消耗量及經(jīng)濟(jì)成本對(duì)比如圖4。

圖4 改造前后制動(dòng)磨耗件年消耗量及經(jīng)濟(jì)成本對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

雖然本次改造后考核里程較短,數(shù)據(jù)不適合做最終結(jié)論,但趨勢(shì)非常明顯?？梢钥隙?，長(zhǎng)期低壓力制動(dòng)會(huì)造成制動(dòng)磨耗量陡增。建議在新線建設(shè)階段就從車(chē)輛自身及ATO策略上盡量避免該情況。目前,此項(xiàng)改造成果正在該城市的軌道交通5號(hào)線的增購(gòu)車(chē)及6號(hào)線的車(chē)輛上推廣使用,效果明顯。

[1] 符蓉,高飛.高速列車(chē)制動(dòng)材料 [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

[2] 克諾爾.GZL4 & 5 New Blending and New Pad Summary Report[R].蘇州:克諾爾,2013.

Reduction of Braking Wear Rate for Linear Motor Metro VehiclesHUANG Xuexuan

Due to the inherent characteristics of linear motors in metro vehicles, much time is needed to switch from towing mode to braking mode without coasting, that results in frequent and momentary replacement of mechanical brakes, higher wear rate of brake disks and pads.By introducing the modified situation of the front and rear breaking pads with an economic analysis, the improvement of braking control logic and adoption of new-type brake pads have significantly reduced the wear rate,therefore allowing considerable operational cost reduction.

metro; linear motor vehicle; air brake; wear consumption

U 270.35

10.16037/j.1007-869x.2016.05.025

2015-03-16)