黃金橋 王皎偉

摘要：城市軌道車輛對(duì)于一個(gè)城市來說是重要的基礎(chǔ)公共交通工具，其可靠性及安全性必須獲得保障。因此城軌車輛的空氣制動(dòng)系統(tǒng)要進(jìn)行嚴(yán)格的制動(dòng)控制，要通過其中的防滑控制方法降低其輪對(duì)抱死以及車輪踏面擦傷等滑動(dòng)問題，通過滑動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提升整體的制動(dòng)力提升防滑性能，減少對(duì)輪對(duì)的制動(dòng)力。避免出現(xiàn)車輪的滑行情況影響整體城軌車輛運(yùn)行安全。本文從城軌車輛空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)的組成和工作原理入手，研究了如何實(shí)現(xiàn)防滑控制的有效策略方法。

關(guān)鍵詞：城軌車輛;空氣制動(dòng);制動(dòng)控制

0? 引言

城軌交通車輛主要是通過空氣制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其安全距離內(nèi)的制動(dòng)過程，作為空氣制動(dòng)實(shí)現(xiàn)其防滑性能的防滑系統(tǒng)，其制動(dòng)管路系統(tǒng)以及整體的防滑原理必須控制得當(dāng)，確保在安全性方面為城市軌道車輛提供安全保障。制動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)于車輛來說是十分重要的，因此要確保不會(huì)出現(xiàn)輪對(duì)滑動(dòng)以及抱死滑行的影響。制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)，要對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行防滑控制的研究，確?？諝庵苿?dòng)防滑系統(tǒng)在緊急制動(dòng)以及常用制動(dòng)過程中都能夠起到防滑的作用。

1? 城軌車輛制動(dòng)情況及空氣制動(dòng)

城軌車輛的制動(dòng)系統(tǒng)主要包含兩個(gè)部分，分別是空氣制動(dòng)系統(tǒng)以及液壓制動(dòng)系統(tǒng)?？諝庵苿?dòng)系統(tǒng)在其中應(yīng)用較為廣泛，其由空氣壓縮機(jī)、制動(dòng)控制裝置、計(jì)算機(jī)單元，空氣管路以及基礎(chǔ)制動(dòng)裝置組成。其基礎(chǔ)制動(dòng)裝置能夠放大空氣制動(dòng)力，形成穩(wěn)定的車輛自動(dòng)控制。

1.1 空氣制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理? 空氣制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理，是將整個(gè)系統(tǒng)流程進(jìn)行空氣的壓縮，進(jìn)而完成空氣制動(dòng)力的應(yīng)用。其主要自動(dòng)流程為，將空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，通過主風(fēng)管輸送到主風(fēng)缸。然后過濾器、球閥以及單向閥等，能夠?qū)嚎s空氣進(jìn)一步輸入到制動(dòng)風(fēng)缸內(nèi)。這時(shí)，壓縮空氣到達(dá)雙脈沖電磁閥，在雙脈沖電磁閥處，通過制動(dòng)管路，劃分為兩個(gè)部分。其中一部分進(jìn)入到計(jì)算機(jī)控制單元，連接到轉(zhuǎn)向架上，并進(jìn)入到基礎(chǔ)制動(dòng)裝置上。由這一部分，主要實(shí)現(xiàn)車輛的常用制動(dòng)以及緊急制動(dòng)。而另一部分壓縮空氣，進(jìn)入雙脈沖電磁閥后，轉(zhuǎn)經(jīng)三通梭閥，據(jù)此連接到轉(zhuǎn)向架上，進(jìn)行基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的連接。這一部分主要用于車輛的駐車制動(dòng)，也就是在停放過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的制動(dòng)控制。

1.2 空氣制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)? 空氣制動(dòng)系統(tǒng)的安裝空間較大，但是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)在工作過程中能夠確保相對(duì)較低的空氣壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的運(yùn)行。并且對(duì)于空氣制動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)和維修成本都較低，對(duì)于城市軌道交通車輛來說具有適用性，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行的穩(wěn)定，同時(shí)保證運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2? 空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)組成及原理

空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)是在空氣制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行防滑系統(tǒng)的組成，其增加了多重的控制裝置，并且能夠?qū)χ苿?dòng)進(jìn)行多組位的控制。其主要在于系統(tǒng)中增設(shè)的防滑控制板，通過防滑控制板增加兩位轉(zhuǎn)向架，對(duì)于停放制動(dòng)控制裝置和運(yùn)行制動(dòng)控制裝置有分開的管控，最后形成中繼閥連接，實(shí)現(xiàn)總體的防滑控制。

空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)的組成，包括帶電觸點(diǎn)塞門、測(cè)試點(diǎn)、停放軟管組成、制動(dòng)軟管組成、自動(dòng)加線，帶停放制動(dòng)夾鉗、閘片、輪裝制動(dòng)盤，自動(dòng)鋼軟管，停放制動(dòng)缸軟管，防滑排風(fēng)閥、測(cè)速齒輪以及速度傳感器。

空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)，通過功能上的劃分，可以將其主要?jiǎng)澐譃樗俣葌鞲衅?、防滑控制單元以及防滑排風(fēng)閥三個(gè)部分。其防滑控制單元主要是通過系統(tǒng)中的電子控制元件，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和防滑的雙重控制功能。防滑控制單元可以實(shí)現(xiàn)速度范圍內(nèi)的精確控制，并且能夠根據(jù)速度差、減速度等多種滑行依據(jù)，進(jìn)行有效的判定，防止運(yùn)行過程中出現(xiàn)的輪對(duì)滑行。速度傳感器則是在低速時(shí)保持穩(wěn)定的信號(hào)輸出幅值，為整個(gè)防滑系統(tǒng)提供速度判定的數(shù)據(jù)依據(jù)。防滑排風(fēng)閥則是根據(jù)防滑控制的信號(hào)以及制動(dòng)缸的壓力，進(jìn)行排風(fēng)工作狀態(tài)的調(diào)整，借此來提升整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

防滑排風(fēng)閥的三個(gè)工作狀態(tài)分別是：①充電位工作狀態(tài)。這一工作狀態(tài)中，電磁閥以及緩解電磁閥均未實(shí)現(xiàn)供電，但是并不影響整體制動(dòng)系統(tǒng)的正常制動(dòng)和緩解作用。②保壓位工作狀態(tài)。這一工作狀態(tài)中電磁閥是通電的，但是切斷了在制動(dòng)缸范圍內(nèi)的電力通路，制動(dòng)缸本身是壓力保持恒定的。③排氣位工作狀態(tài)。排氣位工作狀態(tài)，對(duì)于整個(gè)保壓電磁閥以及緩解電磁閥來說，都是通電的，但是切斷了自動(dòng)鋼方面的通電通路。這一過程主要實(shí)現(xiàn)的是制動(dòng)缸中的空氣排出，實(shí)現(xiàn)防滑控制對(duì)制動(dòng)缸壓力的精準(zhǔn)控制。

3? 空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)的特性

空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)，具有多種控制特性，能夠?qū)崿F(xiàn)城軌車輛的空氣制動(dòng)防滑控制。①其整體采用微型計(jì)算機(jī)，控制實(shí)現(xiàn)了計(jì)算精度的提升，并且保證了計(jì)算速度和計(jì)算效率。②對(duì)于速度差異及減速等多種速度變化，控制能夠進(jìn)行有效的防滑計(jì)算，能夠以此進(jìn)行多種防滑措施的分析，實(shí)現(xiàn)防滑控制過程。③空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自檢以及完成已有故障的存儲(chǔ)。對(duì)于城軌車輛運(yùn)行過程的速度，能夠形成監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)速度傳感器以及排風(fēng)閥狀態(tài)的監(jiān)控，并形成相應(yīng)的輸出狀態(tài)。向控制單元進(jìn)行自監(jiān)督的數(shù)據(jù)提供。④對(duì)于城軌車輛不同的車輪直徑，能夠進(jìn)行相應(yīng)的速度或自動(dòng)補(bǔ)償。⑤空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)臨近軸之間的互補(bǔ)功能。⑥對(duì)于車輛輪軌粘著力等應(yīng)力能夠?qū)崿F(xiàn)空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)的充分利用，確保對(duì)于車輛的防滑制動(dòng)效果。

4? 防滑控制方法

通過建設(shè)，城軌車輛空氣制動(dòng)系統(tǒng)的防滑系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的其防滑控制方法應(yīng)用。防滑系統(tǒng)的控制方法主要是根據(jù)速度差、減速度變化進(jìn)行滑行的檢測(cè)?？刂七^程并不是在車輛出現(xiàn)滑行時(shí)，再完成滑行的控制，而是提前預(yù)測(cè)車輪可能出現(xiàn)滑行的趨勢(shì)或隱患。通過速度的判別，以及提前的計(jì)算分析，當(dāng)出現(xiàn)滑行趨勢(shì)時(shí)，就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了滑行控制、杜絕滑行現(xiàn)象的出現(xiàn)。對(duì)于滑行的控制檢測(cè)來說，并不單獨(dú)的依靠速度作為判別依據(jù)或者單獨(dú)依靠減速度作為判別依據(jù)，要將速度差和減速度進(jìn)行綜合的檢測(cè)，有時(shí)還可能采用滑移率作為判別自動(dòng)的依據(jù)?？諝庵苿?dòng)防滑系統(tǒng)，可以根據(jù)判定參數(shù)的變化，對(duì)制動(dòng)缸進(jìn)行一次排氣或者階段性的排氣，并實(shí)現(xiàn)保壓、充氣等控制，在防止車輪滑行的同時(shí)，多向的利用輪軌之間的粘著力等應(yīng)力，對(duì)防滑效率、防滑效果做出最大的優(yōu)化。

4.1 參考速度的確定方法? 在進(jìn)行防滑系統(tǒng)防滑控制方法的實(shí)施時(shí)，進(jìn)行參考速度的確定，以此來獲得速度差以及滑移率等參考參數(shù)，通過參考速度和軸輪之間的速度，制定正確的確定及以此來實(shí)現(xiàn)軸速的計(jì)算，并對(duì)防滑監(jiān)控系統(tǒng)提供參考的速度一致。一般情況下參考速度是等于4根軸中的最高軸速度，但是，最高軸速度達(dá)到最大化時(shí)，車輛的減速度計(jì)算更具有車輛速度的參考價(jià)值。因此，采用車輛減速度作為參考速度。當(dāng)4個(gè)軸同時(shí)出現(xiàn)滑行時(shí)，或4個(gè)軸的減速度都遠(yuǎn)大于正常的自動(dòng)速度減速度，這時(shí)就可以確定防滑系統(tǒng)需要采用短時(shí)的緩解基準(zhǔn)軸的空氣制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整體的走速快速恢復(fù)，以免對(duì)于滑行過程中的速度無法保證。這一過程中，要對(duì)參考速度進(jìn)行周期性的調(diào)整，避免參考速度出現(xiàn)了累積偏差，無法實(shí)現(xiàn)有效的制動(dòng)減速度計(jì)算。

在進(jìn)行參考速度累加偏差的避免時(shí)，還可以采用有效的預(yù)防措施杜絕偏差出現(xiàn)。主要通過網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)參考速度的校準(zhǔn)。也就是說，通過網(wǎng)絡(luò)上其他車的參考速度，進(jìn)行車輛的參考速度規(guī)劃，如果存在了較大的速度偏差，就說明該車已經(jīng)出現(xiàn)了參考速度的累加偏差，通過空氣防滑系統(tǒng)，要進(jìn)行短時(shí)緩解基準(zhǔn)軸的空氣制動(dòng)，以快速的實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)軸的軸速度恢復(fù)。

4.2 復(fù)合制動(dòng)防滑控制方法? 采取復(fù)合制動(dòng)的防滑控制，對(duì)城軌車輛進(jìn)行控制防滑措施十分常見。復(fù)合制動(dòng)防滑控制，在空氣制動(dòng)的基礎(chǔ)上，增加了電制動(dòng)的制動(dòng)效果，能夠通過電自動(dòng)進(jìn)行防滑控制，將滑行信息提前傳遞給空氣制動(dòng)系統(tǒng)。這樣在發(fā)生滑行前，車輛空氣制動(dòng)力并不增加，但是一旦出現(xiàn)滑行情況趨勢(shì)，就可以有效的切除電控制，自動(dòng)迅速的實(shí)現(xiàn)空氣制動(dòng)，實(shí)施防滑控制。復(fù)合制動(dòng)防滑的控制，通過電子制動(dòng)和空氣制動(dòng)的混合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電磁制動(dòng)在一次控制過程中的快速抽離，這樣保證了空氣制動(dòng)在制動(dòng)防滑過程中的效用。同時(shí)，電制動(dòng)，在防滑過程中不再增加控制力，這樣就不會(huì)將其轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ臓恳?，能夠提升防滑效果?/p>

4.3 防滑失控監(jiān)控方法? 防滑失控監(jiān)控是在制動(dòng)和參考速度基礎(chǔ)確定的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)的，監(jiān)控性的預(yù)測(cè)防滑控制方法。這種方法控制是在防滑控制單元，進(jìn)行滑行控制時(shí)，通過限制的排風(fēng)和保壓時(shí)間，或者空氣制動(dòng)力的損失監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)的防滑控制系統(tǒng)之外的監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控設(shè)備的安裝能夠?qū)崿F(xiàn)這種防滑失效的監(jiān)控，其對(duì)于防滑控制單元出現(xiàn)控制異常，或者防滑控制設(shè)備出現(xiàn)了異常的功能輸出，都能夠通過監(jiān)控設(shè)備快速發(fā)現(xiàn)，迅速的切斷防滑控制單元的輸出，防止空氣制動(dòng)力的減少或降低空氣制動(dòng)力對(duì)滑動(dòng)的控制力下降情況。防滑失控監(jiān)控對(duì)于采取單獨(dú)的防滑閥或者防滑控制單元的系統(tǒng)來說，能夠?qū)崿F(xiàn)整體的獨(dú)立性監(jiān)控。這樣當(dāng)空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)出現(xiàn)控制失效時(shí)，僅僅是部分制動(dòng)系統(tǒng)受到了控制，而空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)，并沒有完全失效，能夠繼續(xù)實(shí)現(xiàn)防滑的功能，制動(dòng)力不會(huì)完全喪失，這樣就保障了城軌交通的運(yùn)行安全。

5? 結(jié)語

通過城軌車輛的防滑系統(tǒng)研究，可以在空氣制動(dòng)上采取參考速度的防滑控制方法、復(fù)合制動(dòng)防滑控制方法以及實(shí)測(cè)防滑監(jiān)控的控制方法。通過多種防滑控制方法的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提升車輛系統(tǒng)防滑控制單元的作用，確保能夠自動(dòng)限制車輛空氣系統(tǒng)的排風(fēng)或保壓情況，降低制動(dòng)力的損失，并通過防滑控制方法實(shí)現(xiàn)整體控制系統(tǒng)的效用提升，確保車輛不會(huì)出現(xiàn)滑行，保證車輛的穩(wěn)定運(yùn)行安全。

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