李越超 雷 洋
沈陽地鐵集團有限公司運營分公司
自從1863年第一條地下鐵路在倫敦誕生以來,地鐵列車的制動技術隨著干線列車的制動技術的發(fā)展而不斷改進,優(yōu)化。
早期的制動是人工操作:司機攪動剎車鋼絲,使閘瓦緊貼車輪踏面。用摩擦力使車輪減速直至停止,列車的動能通過閘瓦與車輪的摩擦,以熱能的形式散發(fā)出去。這種原始的制動形式既不安全也不節(jié)能??諝庵苿訖C出現(xiàn)后,代替原來的機械式制動,用壓縮空氣推動閘瓦貼合在車輪踏面或制動盤上。在安全性和可靠性上都有了極大的提高,廣泛應用于鐵路、地鐵及其它軌道交通車輛上。隨著電子技術的發(fā)展,20世紀30年代,出現(xiàn)了以電信號來傳遞制動指令的制動控制系統(tǒng),由于采用電信號進行傳遞制動信息,傳輸速度得到較大提高,全列車的制動信號一致性好,制動時的沖擊較小,制動距離也有所減小,提高了列車上車鉤、閘片等部件的壽命。
隨著電機技術的發(fā)展,列車牽引系統(tǒng)由原來的集中式向分散式發(fā)展,“火車跑得快,全靠車頭帶”在地鐵車輛的牽引系統(tǒng)中已經很少;更多的是采用了分布式動力系統(tǒng)。而目前在地鐵車輛中制動系統(tǒng)采用電制動+空氣制動的電空聯(lián)合制動形式。
2.1.1 電氣制動與再生制動系統(tǒng)
在各種形式的制動中,電氣制動是一種較理想的動力制動方式,在制動工況時,將列車運行的機械能轉換為電能,產生制動力,使列車減速或在下坡線路上以一定的限速度運行。車輛進行電氣制動時,首先應該是再生制動,即向供電網反饋電能,是一種使用在電動車輛上的制動技術。再生制動在電力機車、有軌電車、無軌電車及純電動或混合動力汽車上常見。再生制動可以分為第一、能量消耗型,第二、并聯(lián)直流母線吸收型,第三、能量回饋型。
2.1.2 電阻制動
電阻制動又稱動態(tài)制動是鐵路機車的一種制動方式,廣泛應用于電力機車和電傳動柴油機車。再生制動是在電阻制動基礎上進一步發(fā)展而成的制動方式。由于電阻制動的原理是因為轉子有電流流動,所以,制動力與速度成正比。加饋電阻制動正是為了解決這個問題而出現(xiàn),使機車在慢速下也能進行電阻制動,有效擴大電阻制動的應用范圍。
2.2.1 空氣制動控制單元
一般空氣制動控制單元由各種不同功能的電磁閥和氣動閥組成。
2.2.2 電子制動控制單元的主要功能
(1)接收司機控制器或ATO的指令,與牽引控制系統(tǒng)協(xié)調列車的制動和緩解。
(2)將接收到的動力(電氣)制動實際值經EP轉換,將電信號轉換為氣動信號發(fā)送給空氣制動控制單元。
(3)在列車制動過程中始終收集列車所有輪對速度傳感器發(fā)來的速度參數(shù),對輪對在制動中出現(xiàn)的滑行進行監(jiān)視。
(4)控制供氣系統(tǒng)中空氣壓縮機組的工作周期,監(jiān)視主風缸輸出壓力等參數(shù)。
(5)對列車制動時的各種參數(shù)和故障進行監(jiān)視和記錄。
在地鐵制動系統(tǒng)運行過程中,制動電子控制單元是具有16位單片微機的一類處理器,可以對制動系統(tǒng)運行中的制動閥進行動態(tài)化的回路控制,動態(tài)監(jiān)測制動系統(tǒng)的制動壓力,還能動態(tài)控制動車運行,科學分配拖車制動力,是制動系統(tǒng)的關鍵性組成部件。在故障解決過程中,檢修人員需要根據檢測情況,科學開展檢修工作,嚴格按照相關規(guī)定,全面、客觀檢查制動電子控制單元的印刷電路板單片機芯片,要及時更換已老化,無法修理的芯片。如果發(fā)現(xiàn)制動電子控制單元元件老化,出現(xiàn)控制程序不正確問題,檢修人員一定要及時更換制動電子控制單元電路板。在此基礎上,檢修人員要根據故障問題,科學開展加密試驗檢測工作,借助試驗臺,科學調整、校驗制動電子控制單元數(shù)值,科學解決故障問題,確保制動電子控制單元處于高效運行中。
在地鐵制動系統(tǒng)運行中,一旦防滑速度傳感器、防滑閥出現(xiàn)故障問題,會引發(fā)一系列問題,地鐵車輛踏面頻繁被擦傷,制動力分配不均等,影響制動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。就防滑速度傳感器來說,如果探頭、車軸軸箱速度齒輪檢測距離將不再規(guī)定范圍內,即0.2—1.5毫米間,速度齒輪出現(xiàn)大量異物,比如,鐵粉,加上日常防滑速度傳感器維修不合理,線纜老化速度加快,將會引發(fā)防滑故障問題。在解決防滑故障過程中,地鐵運營部門要將地鐵制動系統(tǒng)檢修維護工作放在關鍵性位置,要求檢修人員定期全方位仔細清理防滑速度傳感器探頭、齒輪,檢修維修過程中,要多次檢測防滑速度傳感器探頭檢測距離,準確把握墊片運行情況,科學調整墊片數(shù)據。在組裝軸箱過程中,組裝人員要按照組裝要求,合理組裝,組裝結束后,要將探頭、齒輪上的鐵粉、油脂徹底清理掉。此外,檢修人員要借助試驗臺,做好檢測工作,根據試驗數(shù)據,采用適宜的維修方法,科學維修防滑控制閥,情況嚴重的話,要及時更換防滑控制閥。
總之,制動系統(tǒng)作為地鐵車輛行車安全必不可少的一部分,本文分析了地鐵車輛制動系統(tǒng)關鍵技術,以期提供一些借鑒。
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