傅揚(yáng)+趙旭松

摘 要：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市擁堵的現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，而發(fā)展城市軌道交通是緩解這一現(xiàn)象的必然選擇。然而城市軌道交通設(shè)備的安全性也備受關(guān)注。這就使得城軌車輛制動(dòng)控制方式的適用性分析顯得尤為重要。因此，本文首先對(duì)城軌車輛架控和車控制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及車輛總體方案進(jìn)行了概述，并詳細(xì)分析了城軌車輛制動(dòng)系統(tǒng)的選用，旨在促進(jìn)我國(guó)城市交通的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：城軌交通；車輛制動(dòng)系統(tǒng)；研究

1 架控和車控制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1架控制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

架控制動(dòng)系統(tǒng)是以每個(gè)轉(zhuǎn)向架為單位來(lái)設(shè)置制動(dòng)控制單元的控制方式。制動(dòng)控制單元1具有MVB網(wǎng)關(guān)功能，負(fù)責(zé)接收制動(dòng)指令以及向車控系統(tǒng)反饋制動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)，制動(dòng)控制單元2無(wú)網(wǎng)關(guān)功能通過(guò)內(nèi)部CAN總線從制動(dòng)控制單元1處獲取制動(dòng)指令。

對(duì)于6編組的車輛ho控制動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)制動(dòng)力分配單元構(gòu)成海個(gè)制動(dòng)力分配單元采用主輔兩個(gè)制動(dòng)控制單元進(jìn)行功能控制通過(guò)MVB網(wǎng)絡(luò)與列車進(jìn)行通信單元內(nèi)的制動(dòng)控制單元通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)相互通信。

1.2車控空氣制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

采用車控制動(dòng)控制方式時(shí)，每輛車設(shè)有一個(gè)制動(dòng)控制單元，以車輛為單位進(jìn)行制動(dòng)力的計(jì)算和分配。每個(gè)制動(dòng)控制單元直接連接至MVB總線，各車直接接收列車的制動(dòng)指令。

2 選型分析

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展車控和架控制動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)有了非常成熟的運(yùn)用。兩種方式雖然都可以對(duì)車輛進(jìn)行精確地控制但是在車輛總體方案、制動(dòng)系統(tǒng)性能以及LCC方面仍有一定區(qū)別而這些特點(diǎn)可以作為制動(dòng)控制系統(tǒng)的選型依據(jù)。

2.1車輛總體方案分析

2.1.1牽引控制型式

采用架控牽引控制的車輛，由于以轉(zhuǎn)向架為單位進(jìn)行制動(dòng)力的分配與控制，當(dāng)每個(gè)轉(zhuǎn)向架的電制動(dòng)發(fā)揮不同時(shí)，電制動(dòng)對(duì)粘著的使用也不同此時(shí)為了能夠充分發(fā)揮每個(gè)轉(zhuǎn)向架的電制動(dòng)能力選用架控制動(dòng)方式更為適合。而對(duì)于采用車控牽引控制的車輛，一輛車上的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架分配的電制動(dòng)力相同，此時(shí)不需要按照轉(zhuǎn)向架為單位來(lái)補(bǔ)充空氣制動(dòng)，雖然架控制動(dòng)方式也同樣適用但采用車控制動(dòng)方式可以盡量降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度、成本以及風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.2列車編組長(zhǎng)度

對(duì)于4輛編組或更短編組的列車在牽引控制型式相同的條件下架控制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)比較明顯。由于架控制動(dòng)系統(tǒng)以轉(zhuǎn)向架為單位進(jìn)行制動(dòng)力控制損失一個(gè)制動(dòng)控制單元時(shí)損失的制動(dòng)力1 /2X（ X為車輛編組）。對(duì)于6輛編組列車，由于采用車控制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，各節(jié)車之間制動(dòng)力已有較高的冗余度。單車制動(dòng)失效時(shí)，電空混合控制效果在車控與架控方式之間沒有本質(zhì)區(qū)別。對(duì)于6輛以上編組的列車，由于車輛之間的冗余度更高，但車控制動(dòng)系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)各個(gè)制動(dòng)控制裝置之間為分布式結(jié)構(gòu)互相依存度低。架控制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力精細(xì)化管理的優(yōu)勢(shì)不明顯沮由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜河靠性降低。

2.2系統(tǒng)性能分析

車控制動(dòng)控制主要由制動(dòng)控制模塊、防滑排風(fēng)閥、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等部件組成能夠執(zhí)行司機(jī)或ATO或ATP指令實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的常用、緊急和緩解控制等功能，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)車輛進(jìn)行防滑控制。架控制動(dòng)控制內(nèi)部設(shè)置的制動(dòng)控制模塊兼有制動(dòng)控制和防滑控制功能，因而取消了防滑排風(fēng)閥，簡(jiǎn)化了布管工藝。架控制動(dòng)系統(tǒng)可以按照每個(gè)轉(zhuǎn)向架獨(dú)立進(jìn)行控制，由于制動(dòng)控制單元輸出的管路距離轉(zhuǎn)向架較近制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間較為迅速。架控的載荷信號(hào)取自單個(gè)轉(zhuǎn)向架，因此，當(dāng)其中一個(gè)制動(dòng)控制單元出現(xiàn)故障時(shí)，fig車會(huì)損失1 /ax（ x為車輛編組）的制動(dòng)力對(duì)整列車制動(dòng)影響較小。而車控系統(tǒng)則是取兩個(gè)轉(zhuǎn)向架載荷信號(hào)的平均值，當(dāng)一個(gè)制動(dòng)控制單元出現(xiàn)故障時(shí)，列車會(huì)損失l/X（X為車輛編組）的制動(dòng)力。

3 LCC分析

無(wú)論是架控控制還是車控控制均能夠?qū)Τ擒壾囕v進(jìn)行精確的制動(dòng)控制滿足定點(diǎn)停車的需要，因而目前更應(yīng)關(guān)注的應(yīng)是制動(dòng)控制部件維護(hù)和檢修的問(wèn)題。從維護(hù)角度分析，架控和車控制動(dòng)系統(tǒng)的LC；C；均以大修和更換成本為主車控相比架控制動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)槠渌渲孟嗤?，而制?dòng)控制單元的數(shù)量減少了一半使得制動(dòng)控制單元的大修和更換成本減少近一半。再加上車控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)可以單獨(dú)更換制動(dòng)控制裝置的部件，維護(hù)方便，維修周期短。而架控系統(tǒng)需要進(jìn)行整機(jī)更換，且只能進(jìn)行返廠維修，維修周期長(zhǎng)威本較高。因此車控系統(tǒng)相比架控系統(tǒng)可以大大減少全壽命周期成本。

4城軌車輛制動(dòng)系統(tǒng)選用分析

4.1制動(dòng)控制單元小型化趨勢(shì)

由上述城軌車輛制動(dòng)控制單元介紹可知，與20世紀(jì)90年代NABCO的H RDA制動(dòng)控制單元和KNORR的ESRA制動(dòng)控制單元相比，制動(dòng)控制單元小型化已是現(xiàn)在以至未來(lái)制動(dòng)控制單元的發(fā)展方向。制動(dòng)控制單元小型化，如EP2002和EPAC制動(dòng)控制單元，使制動(dòng)控制單元成為了一個(gè)可在線更換的裝置，方便車輛的安裝和維護(hù)，減輕了車輛的總重，減少了列車庫(kù)停檢修的時(shí)間。

4.2制動(dòng)控制單元新解決方案的挑戰(zhàn)

我國(guó)城軌車輛大多數(shù)制動(dòng)控制單元采用傳統(tǒng)的制動(dòng)控制解決方案：即制動(dòng)氣動(dòng)裝置接受制動(dòng)電子控制裝置的控制，由電空轉(zhuǎn)換閥產(chǎn)生與制動(dòng)需求相一致的預(yù)控壓力，然后通過(guò)中繼閥進(jìn)行流量放大，最終控制制動(dòng)缸的壓力；防滑控制由制動(dòng)電子控制裝置通過(guò)控制靠近轉(zhuǎn)向架的防滑閥實(shí)現(xiàn)車輪防滑。值得注意的是，一些新的制動(dòng)控制單元采用了全新的制動(dòng)控制解決方案，將制動(dòng)缸控制和防滑控制合并在一起。但由于制動(dòng)缸控制和防滑控制不同的機(jī)械和氣動(dòng)特性，新的制動(dòng)控制解決方案面臨著較大的挑戰(zhàn)。

4.3考慮制動(dòng)控制系統(tǒng)的壽命成本

由于城軌交通的安全性要求較高，目前我國(guó)主要采用了國(guó)外的車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)。但在保證了安全性的同時(shí)，也不得不面對(duì)產(chǎn)品的壽命周期成本。這一大問(wèn)題。面對(duì)上述我國(guó)采用的城軌制動(dòng)控制系統(tǒng)，運(yùn)用一定時(shí)期的可維修性需著重考慮。所以在選用城軌制動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，需要研究其零部件維修的可能性，而不是自始至終從國(guó)外購(gòu)買整機(jī)。

5總結(jié)

綜上所述，在城市軌道迅猛發(fā)展的過(guò)程中，車控制動(dòng)控制和架控制動(dòng)控制有著各自的優(yōu)勢(shì)將在以后的發(fā)展中長(zhǎng)期并存。在選擇制動(dòng)控制方式時(shí)河以從其適用性的角度著手針對(duì)列車牽引控制型式、列車編組長(zhǎng)度、系統(tǒng)性能以及全壽命周期維護(hù)成本等影響因素進(jìn)行綜合考慮，從而為乘客提供了一個(gè)舒適的乘車環(huán)境。

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