陳晉鵬

摘要：本文主要對(duì)西安3號(hào)線制動(dòng)系統(tǒng)主要設(shè)備組成，控制功能及安全可靠性設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要介紹，為今后其他地鐵線路車輛制動(dòng)系統(tǒng)的選用提供參考。

關(guān)鍵詞：Ep2002閥;制動(dòng)系統(tǒng)

西安3號(hào)線一期電客車采用六列編組，車輛最高設(shè)計(jì)時(shí)速80Km/h，制動(dòng)系統(tǒng)選用knorr公司的EP2002制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)設(shè)備包括電制動(dòng)和電一空制動(dòng)控制裝置及基礎(chǔ)制動(dòng)裝置。

一、制動(dòng)系統(tǒng)組成

西安3號(hào)線制動(dòng)系統(tǒng)主要由風(fēng)源裝置、制動(dòng)控制設(shè)備等組成。

（一）風(fēng)源裝置

風(fēng)源裝置包括VV120型空壓機(jī)、雙塔式空氣干燥器等設(shè)備，每列車裝有2臺(tái)，單臺(tái)的供風(fēng)能力可以滿足整車的供風(fēng)需求。

1.空壓機(jī)

VV120型空壓機(jī)采用3相交流電動(dòng)機(jī)，兩級(jí)活塞式壓縮機(jī)和兩段風(fēng)冷裝置?？商峁┘s920升/分的供氣量，空壓機(jī)控制采用單雙日主輔控制方式，當(dāng)總風(fēng)壓力低于7.5bar時(shí)啟動(dòng)主空壓機(jī)，達(dá)到9.0bar時(shí)關(guān)閉;當(dāng)總風(fēng)壓力持續(xù)下降到7.0bar時(shí)，啟動(dòng)兩臺(tái)空壓機(jī)，達(dá)到9.0bar時(shí)關(guān)閉。另外系統(tǒng)還設(shè)置有總風(fēng)低壓力開關(guān)，當(dāng)總風(fēng)壓力下降到6.0bar時(shí)，壓力開關(guān)會(huì)動(dòng)作觸發(fā)緊急制動(dòng)，以保證車輛安全。

2.空氣干燥器

壓縮空氣從空壓機(jī)出口流入雙塔空氣干燥器。壓縮空氣在一個(gè)塔中干燥，另一個(gè)塔處于再生狀態(tài)，每2分鐘交替一次，兩個(gè)干燥塔基本上處于均衡工作。經(jīng)過雙塔干燥器的壓力空氣濕度降低到35%以下，這樣風(fēng)缸、車輛管路以及制動(dòng)控制設(shè)備可以具有更長(zhǎng)的壽命。

（二）制動(dòng)控制設(shè)備

制動(dòng)控制設(shè)備主要由EP2002制動(dòng)閥和輔助控制模塊組成。每個(gè)轉(zhuǎn)向架上裝有一個(gè)EP2002閥，控制該轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)力。一個(gè)EP2002閥故障只會(huì)導(dǎo)致一個(gè)轉(zhuǎn)向架制動(dòng)力的丟失，且丟失的制動(dòng)力可以在整個(gè)制動(dòng)單元內(nèi)重新分配。EP2002閥分為網(wǎng)關(guān)閥、RIO閥和智能閥，為本轉(zhuǎn)向架提供常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)和滑行保護(hù)。

1.智能閥

智能閥包括一個(gè)電子控制部分和一個(gè)氣動(dòng)閥單元，具有常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)功能，通過接收CAN網(wǎng)絡(luò)的制動(dòng)需求控制踏面制動(dòng)單元的制動(dòng)缸壓力，同時(shí)結(jié)合自身軸速和通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的速度數(shù)據(jù)執(zhí)行防滑保護(hù)。

2.網(wǎng)關(guān)閥

網(wǎng)關(guān)閥具有智能閥的所有功能，通過MVB網(wǎng)絡(luò)與TCMS進(jìn)行通訊，將列車所需的常用制動(dòng)壓力分配到所有EP2002閥上。

3.RIO閥

RIO閥除了不執(zhí)行制動(dòng)力管理和沒有網(wǎng)絡(luò)接口卡外，具有與網(wǎng)關(guān)閥同樣的輸入/輸出功能，還可以讀出可編程輸入并通過CAN總線發(fā)給主網(wǎng)關(guān)閥，其狀態(tài)由網(wǎng)關(guān)閥控制。

二、制動(dòng)系統(tǒng)功能

西安3號(hào)線電客車自動(dòng)系統(tǒng)具有常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)、保持制動(dòng)、快速制動(dòng)、防滑保護(hù)等功能，系統(tǒng)采用3節(jié)車一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，每列車包括兩個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)。

（一）常用制動(dòng)控制

西安3號(hào)線制動(dòng)系統(tǒng)收到TCMS的制動(dòng)指令后，將其轉(zhuǎn)換為壓力指令，常用制動(dòng)采用載荷補(bǔ)償方式，CAN單元內(nèi)的主網(wǎng)關(guān)閥接收制動(dòng)指令進(jìn)行制動(dòng)力計(jì)算，如果制動(dòng)過程中發(fā)生滑行，防滑控制功能將被激活，BCP壓力調(diào)節(jié)器將控制單軸的BCP壓力控制輪對(duì)滑行。

常用制動(dòng)采用電一空混合制動(dòng)，電制動(dòng)優(yōu)先，電制動(dòng)不足時(shí)由空氣制動(dòng)補(bǔ)充，空氣制動(dòng)采用在粘著極限范圍內(nèi)先拖后動(dòng)的方式。TCMS接收來自司控器或ATO/ATP的制動(dòng)指令，通過MVB接口傳輸給網(wǎng)關(guān)閥，網(wǎng)關(guān)閥根據(jù)載荷情況和制動(dòng)指令計(jì)算所需要的總的制動(dòng)力，牽引系統(tǒng)根據(jù)載荷和制動(dòng)級(jí)位信號(hào)計(jì)算并施加電制動(dòng)力，并反饋給網(wǎng)關(guān)閥，網(wǎng)關(guān)閥再根據(jù)總的制動(dòng)力要求、實(shí)際電制動(dòng)值計(jì)算拖車轉(zhuǎn)向架應(yīng)施加的制動(dòng)力，并控制拖車轉(zhuǎn)向架施加空氣制動(dòng)，如果拖車轉(zhuǎn)向架制動(dòng)力不足，則在動(dòng)車轉(zhuǎn)向架上施加空氣制動(dòng)。

停車制動(dòng)階段，當(dāng)車輛速度達(dá)到電空轉(zhuǎn)換點(diǎn)時(shí)，牽引系統(tǒng)將通過TCMS發(fā)送給制動(dòng)系統(tǒng)電制動(dòng)退出信號(hào)，延時(shí)一定時(shí)間后，電制動(dòng)開始衰減，空氣制動(dòng)開始上升，速度降到1km/h之前，電空轉(zhuǎn)換結(jié)束。

（二）保持制動(dòng)控制

制動(dòng)系統(tǒng)收到非牽引指令且速度<0.5km/h時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)將施加保持制動(dòng);制動(dòng)系統(tǒng)收到牽引指令且無制動(dòng)指令，同時(shí)收到保持制動(dòng)緩解信號(hào)為1，速度大于3km/h，則保持自動(dòng)緩解。

（三）緊急制動(dòng)控制

緊急制動(dòng)控制采用常帶電方式，緊急電路失電，全車將自動(dòng)實(shí)施緊急制動(dòng)，全部制動(dòng)力由空氣制動(dòng)獨(dú)立承擔(dān)。緊急制動(dòng)不考慮沖擊極限但具有防滑保護(hù)功能。

（四）快速制動(dòng)控制

制動(dòng)系統(tǒng)收到快速制動(dòng)指令后施加快速制動(dòng)?？焖僦苿?dòng)控制方式與常用制動(dòng)管理相同，采用電空混合制動(dòng)方式，平均減速度比緊急制動(dòng)的稍低。

三、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方案

西安3號(hào)線制動(dòng)系統(tǒng)作為行車安全最重要的設(shè)備之一，本身具有故障監(jiān)測(cè)，可靠性設(shè)計(jì)，避免車輛正線發(fā)生行車類安全問題，即使故障發(fā)生后可以將故障影響降至最低。

（一）故障監(jiān)測(cè)

自檢：每次上電及列車投入運(yùn)營(yíng)之前，車輛必須進(jìn)行自檢，且每24小時(shí)最少執(zhí)行一次自檢，確保系統(tǒng)的最大安全性。EP2002閥的自檢主要包括防滑、常用制動(dòng)及緊急制動(dòng)測(cè)試等。

制動(dòng)不緩解：列車運(yùn)行過程中無制動(dòng)缸壓力請(qǐng)求持續(xù)5s，且制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)到相應(yīng)轉(zhuǎn)向架制動(dòng)處于施加狀態(tài)（制動(dòng)缸壓力大于0.4bar）;當(dāng)滿足這兩個(gè)條件并持續(xù)超過5s就會(huì)報(bào)出制動(dòng)不緩解故障。

（二）可靠性設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)閥故障：主網(wǎng)關(guān)閥出現(xiàn)斷電或故障時(shí)，制動(dòng)管理和TCMS通訊由輔助網(wǎng)關(guān)閥承擔(dān)，輔助網(wǎng)關(guān)閥在大約1.5秒內(nèi)接替主網(wǎng)關(guān)閥，制動(dòng)缸的壓力和所有的可編程輸出保持在各自最后的程序狀態(tài)。閥損失的制動(dòng)力將被平均分配到制動(dòng)總線中的其它EP2002閥上。

智能閥故障：故障的智能閥所控制的轉(zhuǎn)向架處于緩解狀態(tài)，損失的制動(dòng)力將被平均分配到制動(dòng)總線中的其它EP2002閥上，所承擔(dān)的制動(dòng)力受最大制動(dòng)力限制。

四、結(jié)束語

目前西安3號(hào)線制動(dòng)系統(tǒng)已運(yùn)行多年，電空轉(zhuǎn)換、防滑控制性能良好，各種參數(shù)滿足運(yùn)營(yíng)需求，該系統(tǒng)還具有制動(dòng)精度高、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)產(chǎn)制動(dòng)系統(tǒng)可以研究借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]西安市地鐵三號(hào)線一期工程電動(dòng)客車采購(gòu)項(xiàng)目合同書.西安市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，2014年4月.

[2]吳雷朋，徐廣增.城軌地鐵EP2002空氣制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用分析[A].中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，2019年7月.