摘 要：文章介紹了地鐵車輛空氣制動系統(tǒng)的防滑控制原理，設(shè)計了一種通用防滑試驗器及靜態(tài)防滑試驗方法，并通過動態(tài)防滑試驗進(jìn)一步驗證了車輛的防滑性能。

關(guān)鍵詞：防滑；制動；地鐵車輛；試驗

引言

隨著城市軌道交通行業(yè)的發(fā)展，地鐵車輛越來越多的應(yīng)用于城市公共交通中，對車輛的制動性能提出了更高的要求。

空氣制動防滑系統(tǒng)用于防止制動力超過粘著引起的輪對滑行或抱死造成輪對踏面擦傷。當(dāng)由于制動力超過粘著使輪對踏面由滾動到出現(xiàn)滑動狀態(tài)時，防滑系統(tǒng)能夠檢測出這種滑行并能減小滑行輪對上的制動力，以減小出現(xiàn)滑行輪對上的滑動程度，既能防止車輪擦傷，又能充分利用粘著，得到較短的制動距離[1][2]。為保證車輛正常運(yùn)行，必須采用合適的試驗方法對車輛防滑功能進(jìn)行充分的試驗驗證。

1 空氣制動防滑控制原理

1.1 防滑控制組成

目前各地鐵車輛的空氣防滑系統(tǒng)雖然外觀各有不同，但其基本構(gòu)成類似，均由速度傳感器、制動控制裝置、防滑閥、基礎(chǔ)制動裝置組成。

車控制動系統(tǒng)防滑控制如圖1所示（架控系統(tǒng)類似），制動控制裝置中設(shè)有專用防滑控制器采集本車4個軸的速度信號，防滑控制器具有速度差、減速度值等多種滑行檢測方式，能有效地檢測和控制滑行。防滑閥用于在車輛產(chǎn)生滑行時對單個軸的空氣制動缸壓力進(jìn)行控制。

根據(jù)制動時的車輛狀態(tài)，防滑閥具有表1所示3種工作狀態(tài)。

非滑行狀態(tài)：制動缸管路與制動控制裝置輸出相連通，防滑閥未對制動壓力進(jìn)行控制。

緩解狀態(tài)：防滑閥不僅切斷通往制動缸的壓力空氣，同時還將制動缸中的壓力空氣排出，使單個軸的空氣制動力減小。

保壓狀態(tài)：防滑閥切斷通往制動缸通路，制動缸壓力保持不變。

1.2 防滑控制策略

空氣制動滑行控制系統(tǒng)主要采用速度差和減速度進(jìn)行滑行檢測判斷[3]。當(dāng)某一軸速度低于參考速度一定程度時或某一軸減速度達(dá)到某一數(shù)值時，判定該軸處于滑行狀態(tài)。

防滑系統(tǒng)的滑行檢測和控制的典型曲線如圖2所示。當(dāng)通過減速度判據(jù)檢測到滑行，防滑系統(tǒng)就會對滑行軸的制動缸階段排風(fēng)；當(dāng)通過速度差判據(jù)檢測到滑行時，防滑系統(tǒng)就會對滑行軸的制動缸快速排風(fēng)，以盡快減小滑行軸上的空氣制動力。當(dāng)檢測到滑行軸加速度達(dá)到粘著恢復(fù)的判據(jù)時，開始階段充風(fēng)，制動力和制動缸壓力開始恢復(fù)；當(dāng)軸速恢復(fù)到接近參考速度，達(dá)到粘著恢復(fù)的速度差判據(jù)時，不再進(jìn)行防滑控制。

空氣制動進(jìn)行滑行控制時，單軸連續(xù)排風(fēng)時間不超過5s（可調(diào)）。當(dāng)空氣制動滑行控制失效時不影響正常的常用制動和緊急制動的施加。

2 通用防滑試驗方法

2.1 靜態(tài)防滑試驗

根據(jù)前述防滑原理設(shè)計一種適用于各種地鐵車型的通用防滑試驗方法，在車輛靜態(tài)下對其防滑系統(tǒng)進(jìn)行試驗驗證，無需車輛運(yùn)行，操作方便快捷。試驗流程見圖3。

首先使用自制防滑試驗器向制動控制裝置模擬速度傳感器信號，將各軸設(shè)定為相同的速度（比如60kph，可調(diào)），然后按照1、2、3、4軸的順序操作試驗器進(jìn)行單軸防滑試驗，防滑試驗軸的速度按照一定速率下降至某一速度（比如30kph，可調(diào)），其余三個軸仍然保持原速度狀態(tài)，滑行軸即產(chǎn)生相應(yīng)防滑控制，車輛閘瓦動按照“施加（制動過程）、緩解（檢測到滑行并采取防滑控制）、5s后再施加（防滑控制失效，施加制動）”的順序進(jìn)行動作。

防滑試驗器操作面板及基本原理見圖4。模擬的速度傳感器方波信號通過555定時器發(fā)出，通過可調(diào)電阻可以對方波的周期、占空比等進(jìn)行調(diào)整。防滑試驗器輸出端通過光耦進(jìn)行轉(zhuǎn)化，可以模擬電流型和電壓型兩種傳感器的輸出模式，滿足各種地鐵車型的試驗要求。

2.2 動態(tài)防滑試驗

動態(tài)防滑試驗為地鐵車輛的型式試驗，考量車輛在實際動態(tài)滑行過程中的防滑控制功能。為增強(qiáng)滑行效果，并防止對軌道造成影響，采用乙二醇和水的混合溶液作為潤滑劑進(jìn)行試驗。

將混合溶液及電動水泵放置于頭車客室內(nèi)，從兩側(cè)客室門各引出一條出水管，在車下排障器處對出水管進(jìn)行固定，使出水口正對軌面，車輛動態(tài)運(yùn)行時可在車內(nèi)控制出水速度和時間，從圖5可以清楚地看出各軸頻繁滑行，車輛防滑檢測及防滑控制動作正常。

3 結(jié)束語

通過對地鐵車輛防滑控制原理的分析，設(shè)計出一種通用的靜態(tài)防滑試驗裝備和試驗方法，可方便快捷的對車輛防滑系統(tǒng)進(jìn)行試驗。而后通過動態(tài)防滑試驗對車輛的防滑系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步驗證，確保地鐵車輛防滑功能的完整性。

參考文獻(xiàn)

[1]隋燕，孫宗先.城軌車輛防滑防空轉(zhuǎn)控制淺析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2013，42（4）：98-99.

[2]李云峰.城軌車輛空氣制動防滑控制方法[J].鐵道車輛，2011，49（12）：38-40.

[3]李培曙.地鐵車輛的防滑控制[J].地鐵車輛，2001，39（7）：9-12.

作者簡介：徐廣增，2010年畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)機(jī)械制造專業(yè)，工學(xué)碩士，現(xiàn)從事城市軌道車輛電氣調(diào)試工作，工程師。