(廣州地下鐵道總公司，廣東 廣 州 5 10385)

廣州市珠江新城旅客自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)（APM）列車是美國(guó)龐巴迪公司生產(chǎn)的CX100車型列車，采用全自動(dòng)無(wú)人駕駛控制模式。APM列車沒(méi)有單獨(dú)司機(jī)室，其牽引、制動(dòng)等子系統(tǒng)均無(wú)獨(dú)立的控制單元，全部控制由車載ATC系統(tǒng)及區(qū)域ATC系統(tǒng)來(lái)完成。列車控制系統(tǒng)車載ATC控制所有車載的安全和非安全的操作，其由車載ATP和車載ATO組成。車載ATP主要負(fù)責(zé)列車安全方面的功能：與區(qū)域ATP通信，確認(rèn)列車的具體位置，保護(hù)列車行進(jìn)，車門允許動(dòng)作使能，監(jiān)控系統(tǒng)安全和自我診斷；車載ATO主要負(fù)責(zé)列車非安全方面的功能：與區(qū)域ATO和車載ATP通信，控制列車行進(jìn)，與牽引制動(dòng)控制接口，操作車門動(dòng)作，乘客信息控制，與ORS通信，接觸屏終端接口和自我診斷等。

APM列車的制動(dòng)方式包括動(dòng)態(tài)制動(dòng)、摩擦制動(dòng)兩種。動(dòng)態(tài)制動(dòng)[1~2]又稱電制動(dòng)，是列車上的主要制動(dòng)形式；摩擦制動(dòng)[3~4]又稱氣制動(dòng)，是動(dòng)態(tài)制動(dòng)的補(bǔ)充。氣制動(dòng)又分為緊急制動(dòng)和常用制動(dòng)兩種，二者最終控制的制動(dòng)機(jī)構(gòu)是相同的，都是摩擦制動(dòng)閘瓦機(jī)構(gòu)。但二者的控制原理完全不同，施加與否也各自獨(dú)立。在自動(dòng)模式下，當(dāng)列車速度大于10 km/h時(shí)，系統(tǒng)投入動(dòng)態(tài)制動(dòng)；在自動(dòng)模式下，當(dāng)列車速度小于10 km/h時(shí)，系統(tǒng)投入摩擦制動(dòng)，在手動(dòng)模式下列車的制動(dòng)方式為摩擦制動(dòng)；當(dāng)列車在緊急狀況或在維修區(qū)時(shí)會(huì)施加緊急制動(dòng)。其中緊急制動(dòng)又被稱為彈簧制動(dòng)或停車制動(dòng)。

1 動(dòng)態(tài)制動(dòng)

圖1所示是APM電客車的動(dòng)態(tài)制動(dòng)的電路原理圖。當(dāng)動(dòng)態(tài)制動(dòng)時(shí)，BS接觸器會(huì)閉合，同時(shí)LS接觸器和牽引整流接觸器PRC會(huì)保持?jǐn)嚅_(kāi)。制動(dòng)電阻變壓器會(huì)在中央抽頭供應(yīng)一個(gè)47V交流電到TH4-TH5晶閘管控制電路，晶閘管控制電路輸出0至21伏的直流電來(lái)控制電機(jī)勵(lì)磁。此時(shí)電機(jī)勵(lì)磁電流從F2流向F1(與牽引時(shí)反向)電機(jī)電樞的極性反轉(zhuǎn)，并作為一個(gè)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行。動(dòng)態(tài)制動(dòng)二極管為正向偏置，使電流流過(guò)制動(dòng)電阻器，將車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。

圖1 APM電客車動(dòng)態(tài)制動(dòng)電路

2 摩擦制動(dòng)

2.1 常用制動(dòng)

APM列車摩擦制動(dòng)裝置原理如圖2所示。該摩擦制動(dòng)裝置可分為三大部分：彈簧制動(dòng)室、常用制動(dòng)室和制動(dòng)器。

彈簧制動(dòng)裝置使用壓縮空氣擠壓制動(dòng)室中的彈簧，使得彈簧制動(dòng)得以緩解。當(dāng)壓縮空氣不足或故障安全緊急閥門（即FSE電磁閥）未啟用時(shí)，制動(dòng)室內(nèi)的彈簧會(huì)啟動(dòng)彈簧制動(dòng)。啟用緊急彈簧制動(dòng)是不可撤消的操作，也不允許對(duì)制動(dòng)操作進(jìn)行改動(dòng)。除了壓縮空氣外，也可用圖中最左端的螺栓組件機(jī)械釋放彈簧制動(dòng)。手動(dòng)擰緊螺母的過(guò)程即是壓縮彈簧的過(guò)程，起到和充入壓縮空氣一樣的效果。

圖2 APM電客車摩擦制動(dòng)裝示意圖

常用制動(dòng)室則是充氣施加，放氣緩解，同彈簧制動(dòng)相反。無(wú)論是彈簧制動(dòng)還是常用制動(dòng)，其最終效果都是推動(dòng)圖正中的桿件發(fā)生向右的軸向移動(dòng)，從而使楔形塊擠壓閘瓦機(jī)構(gòu)發(fā)生動(dòng)作（動(dòng)作方向如圖中右側(cè)兩個(gè)箭頭方向）。閘瓦動(dòng)作后和輪轂貼合摩擦，起到制動(dòng)的效果。

氣制動(dòng)系統(tǒng)為摩擦制動(dòng)器提供壓縮空氣。APM車輛的氣制動(dòng)系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、空氣控制設(shè)備、輔助釋放設(shè)備、兩套制動(dòng)控制設(shè)備（前后轉(zhuǎn)向架各一套）、常用制動(dòng)室、故障-安全制動(dòng)室、摩擦制動(dòng)器及相關(guān)氣路管道。

空氣壓縮機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為一個(gè)單獨(dú)裝置安裝在底架隔振器上懸掛的機(jī)架上。該安裝方法隔離了壓縮機(jī)，從而防止將壓縮機(jī)的振動(dòng)傳至車輛上。一臺(tái)3馬力電機(jī)通過(guò)雙V形皮帶帶動(dòng)二級(jí)活塞式壓縮機(jī)。壓縮機(jī)吸入空氣，壓縮至155 PSI的壓力，并保存在兩個(gè)存儲(chǔ)器中，當(dāng)壓力降至120 PSI以下時(shí)，CSO壓力開(kāi)關(guān)啟動(dòng)電機(jī)工作，當(dāng)壓力達(dá)到155 PSI時(shí)，即關(guān)閉電機(jī)。

當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，排氣閥關(guān)閉，來(lái)自壓縮機(jī)的熱空氣將通過(guò)內(nèi)置過(guò)濾器進(jìn)入干燥器。空氣在壓力下經(jīng)過(guò)干燥劑處理，進(jìn)入空氣干燥器室的上部，最后進(jìn)入主儲(chǔ)氣罐。空氣干燥器包括一個(gè)壓力室，在壓力室內(nèi)一個(gè)更換方便的盒子內(nèi)裝有干燥劑?？諝飧稍锲鞯撞垦b有排氣閥，便于排出裝置內(nèi)的空氣。當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，排氣閥關(guān)閉，來(lái)自壓縮機(jī)的熱空氣將通過(guò)內(nèi)置過(guò)濾器進(jìn)入干燥器。空氣在壓力下經(jīng)過(guò)干燥劑處理，進(jìn)入空氣干燥器室的上部，最后進(jìn)入主風(fēng)缸。

來(lái)自干燥器的空氣將通過(guò)兩個(gè)主風(fēng)缸，這兩個(gè)風(fēng)缸為串行連接，安裝在空氣控制設(shè)備的背后?？諝飧稍锲髋c第一個(gè)主風(fēng)缸之間裝有止回閥，可防止主風(fēng)缸通過(guò)干燥器排氣閥排出空氣。第一個(gè)風(fēng)缸裝有卸壓閥，第二個(gè)風(fēng)缸可將壓縮空氣分別送往空氣彈簧、兩套制動(dòng)控制設(shè)備、輔助釋放設(shè)備、故障安全緊急制動(dòng)系統(tǒng)及換向器。

空氣控制設(shè)備也裝有閥門及壓力開(kāi)關(guān)，可調(diào)節(jié)各項(xiàng)功能的氣壓。例如當(dāng)主風(fēng)缸壓力低于95 PSI時(shí)，MRP(主風(fēng)缸壓力開(kāi)關(guān))動(dòng)作，向ATC和手動(dòng)控制器顯示屏發(fā)出“主風(fēng)缸壓力低”報(bào)警信息，同時(shí)列車無(wú)法自動(dòng)解鉤；當(dāng)彈簧制動(dòng)氣路氣壓低于65 PSI時(shí)，PBR(停車制動(dòng)釋放壓力開(kāi)關(guān))向ATC發(fā)送“彈簧制動(dòng)施加”報(bào)警信息，同時(shí)手動(dòng)控制器的彈簧制動(dòng)緩解燈熄滅?？諝饪刂圃O(shè)備裝有兩個(gè)故障安全應(yīng)急閥門（FSE1和FSE2），以便在單個(gè)部件出現(xiàn)故障時(shí)緊急備用。FSE為三向電磁控制閥。當(dāng)BIR（制動(dòng)插入式繼電器盒）為該電磁閥加電時(shí)，該閥門讓空氣進(jìn)入，保持緊急制動(dòng)停用狀態(tài)。當(dāng)FSE斷電時(shí)，該閥門會(huì)排出FSE內(nèi)的空氣，啟用緊急制動(dòng)。因此，無(wú)論是缺少電力或氣壓（保持緊急制動(dòng)停用需要的條件），均會(huì)啟用緊急制動(dòng)。

空氣控制設(shè)備也裝有兩個(gè)快速釋放閥QRV，QRV是為緊急制動(dòng)專門服務(wù)的，受FSE控制。當(dāng)FSE失電時(shí)，會(huì)使得QRV快速釋放彈簧制動(dòng)室中的空氣，使緊急制動(dòng)施加。在QRV輸出端口之間使用了止回閥，因此在加壓期間，閥門以串聯(lián)形式工作，在排氣時(shí)以并聯(lián)形式工作。

輔助釋放設(shè)備裝有一個(gè)儲(chǔ)氣罐，在正常供氣中斷情況下可提供取消緊急制動(dòng)的備用氣源。該儲(chǔ)備氣源通過(guò)雙止回閥作用于制動(dòng)系統(tǒng)。雙止回閥允許通過(guò)車輛底下的手控閥或手動(dòng)控制器來(lái)人工操控儲(chǔ)備氣源。

空氣常用制動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自壓縮機(jī)/儲(chǔ)氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)由各軸制動(dòng)控制設(shè)備上的比例氣閥（PAV）控制。而PAV則由自動(dòng)列車控制系統(tǒng)ATC控制。ATC會(huì)向PAV發(fā)出信號(hào)，告知PAV停車需要多大氣壓。PAV可用作中繼閥（威廉閥）的控制閥，中繼閥可按要求啟用或釋放摩擦制動(dòng)器。制動(dòng)系統(tǒng)使用安裝在中繼閥輸出上的壓力傳感器（與閥門電路相連），通過(guò)閉合回路反饋保持精確控制。來(lái)自閥門的模擬輸出信號(hào)將反饋給ATC，以監(jiān)控常用制動(dòng)壓力。該閥門的電源電壓為24 V直流電，指令信號(hào)為0.7至10.7 V直流電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)的壓力0-100 PSI。指令信號(hào)或壓力請(qǐng)求均來(lái)自制動(dòng)牽引板。反饋信號(hào)來(lái)自壓力傳感器為0至10V直流模擬信號(hào)，對(duì)應(yīng)的壓力0~100 PSI。

2.2 緊急制動(dòng)

緊急制動(dòng)系統(tǒng)是一套故障安全系統(tǒng)，電氣或氣動(dòng)故障（或ATC檢測(cè)到的其它不安全情況）會(huì)啟用緊急制動(dòng)。車上有一條緊急列車線，這條線把24V電供給BIR(制動(dòng)插入式繼電器)，BIR則在得電時(shí)供電給2個(gè)FSE（故障安全緊急電磁閥），而當(dāng)任意一個(gè)FSE失電時(shí)，緊急制動(dòng)施加。換言之，正常運(yùn)行時(shí)緊急制動(dòng)緩解的必要條件是緊急列車線得電。這條列車線上串聯(lián)了3個(gè)緊急制動(dòng)按鈕的共6組觸點(diǎn)、列車端位選擇開(kāi)關(guān)（即YES/NO選擇開(kāi)關(guān)）的觸點(diǎn)、觸停繼電器的觸點(diǎn)、ATC控制的觸點(diǎn)等，當(dāng)有任意觸點(diǎn)的動(dòng)作導(dǎo)致列車線無(wú)法供電給BIR時(shí)，緊急制動(dòng)就會(huì)施加。

3 結(jié)束語(yǔ)

廣州市珠江新城旅客自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)（APM）自從2010年11月8日正式運(yùn)營(yíng)至今制動(dòng)系統(tǒng)總體來(lái)說(shuō)是比較穩(wěn)定，主要發(fā)現(xiàn)兩種常見(jiàn)故障：

第一種：常用制動(dòng)室內(nèi)壁粗糙，在常用制動(dòng)反復(fù)施加的過(guò)程中將密封橡膠圈磨破，導(dǎo)致漏氣，將橡膠密封圈更換，同時(shí)將常用制動(dòng)室內(nèi)壁打磨光滑后，故障消除。

第二種：因?yàn)榭諌簷C(jī)安全閥松動(dòng)漏氣，導(dǎo)致空壓機(jī)無(wú)法打氣至正常值，壓縮機(jī)電機(jī)頻繁啟動(dòng)最終導(dǎo)致過(guò)熱保護(hù)裝置跳閘，重新緊固安全閥后不再漏氣，空壓機(jī)工作恢復(fù)正常。以上兩種故障都是制動(dòng)裝置的元器件的品質(zhì)或安裝品質(zhì)造成，APM電客車的制動(dòng)系統(tǒng)的功能是比較成熟、可靠的，其能實(shí)現(xiàn)電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)空氣制動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)其制動(dòng)功能。

[1]李明誠(chéng).空調(diào)壓縮機(jī)的控制原理及維修要點(diǎn)[J].汽車維修與保養(yǎng)，2012，(5):64-66.

[2]高永斌.鐵路旅客列車空調(diào)壓縮機(jī)故障原因分析及建議[J].上海鐵道科技，2011，(4):44-45.

[3]朱忠明.AC-07列車單車摩擦制動(dòng)故障判斷及處置[J].輕工科技，2012，(2):47-48.

[4]劉存香，何 仁.電磁制動(dòng)與摩擦制動(dòng)集成系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究[J].試驗(yàn)·測(cè)試，2012，(1):51-55.