陳 旭

（克諾爾車輛設(shè)備（蘇州）有限公司 銷售系統(tǒng)部，江蘇蘇州 215151）

停放制動是防止列車在靜止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生溜逸的一種制動方式，根據(jù)鐵路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其制動力應(yīng)僅通過機(jī)械方式產(chǎn)生并施加。目前，國內(nèi)的地鐵車輛上廣泛采用制動缸與停放制動缸一體化結(jié)構(gòu)的制動單元方式，通過彈簧儲能式停放制動缸來實(shí)現(xiàn)停放制動力的輸出［1-3］。而文獻(xiàn)［4］則提出列車需要半數(shù)的單元制動缸帶有停放制動裝置才能滿足“在線路最大坡度、最大載荷的情況下施加停放制動的列車不會發(fā)生溜逸”的條件。當(dāng)車輛靜止施加停放制動時，通過排空停放制動缸內(nèi)的壓縮空氣，停放制動彈簧推動活塞施加停放制動；當(dāng)需要緩解停放制動時，則向停放缸內(nèi)充入壓縮空氣。

1 防疊加方案

一體化結(jié)構(gòu)的制動單元方式為了更好地使用停放制動功能，防止可能產(chǎn)生力的疊加而對制動部件帶來的影響，提出2種解決方案：一是在制動單元內(nèi)部加裝雙向閥；二是在管路中加裝雙向閥。文獻(xiàn)［5］則介紹了2種在管路中加裝閥的停放制動的控制方式：一是通過雙脈沖電磁閥和雙向閥的組合來控制停放制動和常用制動間的混合施加；二是通過停放制動電磁閥來實(shí)現(xiàn)。

1.1 制動單元防疊加

對于早期部分A型地鐵項(xiàng)目，在帶停放功能的踏面制動單元上設(shè)置了雙向閥，該雙向閥的原理如圖1所示，具有常用制動與停放制動防疊加功能，此時空氣管路系統(tǒng)無需再設(shè)置防疊加雙向閥。但該產(chǎn)品已經(jīng)處于被更新替換狀態(tài)，也就是在新項(xiàng)目上不再采用。對于大部分的踏面制動單元及新設(shè)計的踏面制動單元，結(jié)構(gòu)設(shè)計上已經(jīng)沒有防疊加功能，因此空氣管路系統(tǒng)中仍需要采用防疊加設(shè)置。

圖1 踏面制動單元設(shè)置雙向閥

1.2 制動管路防疊加

除了基礎(chǔ)制動單元中自帶防疊加功能外，還可以在制動系統(tǒng)管路中添加控制閥實(shí)現(xiàn)防疊加功能。通過對管路中添加閥的方案進(jìn)行深入分析，介紹停放制動和常用制動防疊加的原理。地鐵車輛基礎(chǔ)制動裝置配置如圖2所示，也就是每軸2個制動執(zhí)行器，其中1個制動執(zhí)行器僅具有空氣制動功能（1和2部件），另1個制動執(zhí)行器除空氣制動外還具備機(jī)械停放制動功能（3和4部件）和手動緩解裝置（8和9部件）。

圖2 制動單元配置方式

考慮到每個制動執(zhí)行器最大可承受制動力限制（對于地鐵踏面制動單元來說，通常最大不超過40 kN推力）。因此，在空氣制動系統(tǒng)設(shè)計時需要考慮如何避免空氣制動力與停放制動力同時施加在同一個制動執(zhí)行器上，這就是空氣制動與停放制動的防疊加。

在實(shí)現(xiàn)上述目的的具體方案上，通常在空氣制動管路與停放制動管路間采取相應(yīng)配置而實(shí)現(xiàn)，如圖3所示，雙向閥3個端口分別連接到不同的管路中。端口1連接到停放制動管（即圖2中的管路5處），該管路直接與轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動裝置的停放缸氣路接口連接；端口2連接到停放控制管路，該管路將來自總風(fēng)管的壓縮空氣通過停放控制電磁閥（雙脈沖電磁閥）接入雙向閥；端口3連接到空氣制動管路中（即圖2中的管路6或者7處），圖3中的管路6或者7處空氣制動力來自于制動控制單元。

2 防疊加原理分析

從圖3中可以明顯看出，制動部件3和4連接2部分氣路，即常用空氣制動管路和停放制動管路，以此為例具體分析空氣制動和停放制動的防疊加原理，分2種情況分析。

圖3 雙向閥控制方式防疊加

2.1 先停放后常用

當(dāng)先施加停放制動，后施加空氣制動時，停放缸內(nèi)的壓縮空氣變化如圖4所示：其中綠色線為常用制動施加前的停放缸內(nèi)壓縮空氣壓力；紫色線為踏面制動單元停放制動最小緩解壓力，當(dāng)停放缸內(nèi)的壓縮空氣低于此壓力值時，停放制動開始施加（具體輸出力與當(dāng)時停放缸內(nèi)的壓力有關(guān)）；紅色線為常用制動施加后，停放缸內(nèi)的壓力。

圖4 停放缸和常用缸內(nèi)氣壓變化

先施加停放制動，再施加常用制動。此時管路6和7中沒有壓縮空氣，雙向閥閥芯在3端口，按下停放制動按鈕后，部件3和4中停放制動缸內(nèi)的壓縮空氣通過管路5經(jīng)過雙向閥的1和2，在雙脈沖電磁閥處排入到大氣中，此時停放控制處于施加狀態(tài)（也就是基礎(chǔ)制動裝置停放缸內(nèi)的壓縮空氣已經(jīng)通過停放控制電磁閥排大氣）；再施加常用制動時，由于此時常用制動缸內(nèi)有壓縮空氣，則雙向閥的閥芯被壓縮空氣推到2處，雙向閥的1和3端口接通，則常用制動缸管內(nèi)的壓縮空氣將通過雙向閥進(jìn)入停放缸，但是停放缸內(nèi)的壓力并不足以緩解停放制動，因此此時常用制動的制動力小于停放的彈簧力，常用制動并沒有施加到部件上。防止了兩者疊加共同作用在制動部件上。

2.2 先常用后停放

當(dāng)先施加空氣制動，后施加停放制動時，制動缸內(nèi)的壓縮空氣變化如圖5所示：其中綠色線為停放缸內(nèi)壓縮空氣壓力；紫色線為踏面制動單元停放制動最小緩解壓力，當(dāng)停放缸內(nèi)的壓縮空氣低于此壓力值時，停放制動開始施加（具體輸出力與當(dāng)時停放缸內(nèi)的壓力有關(guān)）；紅色線為常用制動缸管壓力。

圖5 停放缸和常用缸內(nèi)氣壓變化

先施加空氣制動，后施加停放制動，在沒有按下空氣制動按鈕前，雙向閥端口3處的壓力為0，小于端口2處的壓力。施加空氣制動后，端口3有一定的壓力，但是依然低于端口2，雙向閥依然是端口1和2通路；再施加停放制動后，則停放缸內(nèi)的壓力通過雙向閥1和2經(jīng)過雙脈沖電磁閥排入到大氣。當(dāng)停放缸管內(nèi)（管路5）的壓縮空氣略低于常用缸管內(nèi)（連接到端口3）的壓縮空氣時，雙向閥內(nèi)部進(jìn)行通路切換，將原先停放缸管與停放電磁閥（雙脈沖電磁閥）間的通路切斷，同時將停放缸管與常用制動缸管間的通路開通（端口1和3通路）。此時停放制動缸內(nèi)的壓縮空氣并沒有完全排空，即常用制動先施加，停放制動只能施加部分的壓力，避免停放制動完全施加在制動部件上，造成施加在制動部件上壓力過大。

3 其他防疊加方案

上述防疊加功能采用了雙向閥結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是停放控制電磁閥或者雙脈沖電磁閥的排氣口通大氣，也就是當(dāng)施加停放制動時，停放缸內(nèi)的壓縮空氣是可以通過該停放電磁閥直接排入大氣。當(dāng)然在施加空氣制動（常用制動及緊急制動）時，常用制動缸管內(nèi)的壓縮空氣會通過雙向閥再次充入停放缸內(nèi)。

另外，較多地鐵項(xiàng)目還采用防疊加方案［5］如圖6所示。相對于前面所述的方案，此方案并沒有雙向閥。雙向閥的選擇功能被圖6所示的氣路連接替代。停放電磁閥B09具有2位三通閥功能，在停放緩解狀態(tài)下，A1~A3通路相通；當(dāng)施加停放制動時，A2~A3通路相通。因此，停放施加時，通路A 2~A 3自動實(shí)現(xiàn)了雙向閥通路選擇功能。

圖6 停放電磁閥控制防疊加

當(dāng)施加停放制動時該車空氣制動沒有施加，也就是常用缸管6和7端口通過SMART-VALVE端口2和3通大氣。此時施加停放制動，則停放缸管內(nèi)的壓縮空氣將通過管路5進(jìn)入SMARTVALVE閥的端口6，再經(jīng)過停放控制電磁閥（如圖6中B09）的A2口再通向SMART-VALVE端口3，由于此時該車空氣制動處于緩解狀態(tài)，因此，進(jìn)入該車SMART-VALVE端口3的壓縮空氣也將被排大氣，從而實(shí)現(xiàn)停放制動完全施加的功能。

當(dāng)施加停放制動時，該車的空氣制動已經(jīng)施加。則此時如果再施加停放制動，停放缸管內(nèi)的壓縮空氣仍通過停放控制電磁閥（如圖6中B09）A2口通向SMART-VALVE端口3，因?yàn)橥７鸥讐毫Υ笥诖藭r常用制動管目標(biāo)壓力值，因此，此時充入端口3通過管路6進(jìn)入常用缸管內(nèi)的多余壓縮空氣將被SMART-VALVE控制排出，直至停放缸管與常用缸管內(nèi)的壓縮空氣壓力相同（即B09端口2和3壓力相同）。此時停放制動也沒有完全施加上，和上述雙脈沖電磁閥控制的防疊加方案一致。

上述2種方案實(shí)現(xiàn)了常用制動與停放制動的防疊加（僅是對帶有停放缸的踏面制動或者盤型制動單元而言），對于不帶停放制動功能的制動單元，其常用制動力并沒有變化。

4 結(jié)論

地鐵車輛上的基礎(chǔ)制動單元作為列車制動時的重要執(zhí)行單元，按照其功能配備了常用制動和停放制動2種功能，但是為了不影響制動力的重復(fù)施加，保護(hù)制動單元，需要為基礎(chǔ)制動單元設(shè)計防疊加功能。文中基于上述需求，介紹了2種目前地鐵車輛上使用的防疊加方法，并對其功能原理進(jìn)行分析和介紹，以期能夠提高車輛設(shè)計和運(yùn)營人員對于停放制動的理解，為推動軌道交通車輛發(fā)展提供支撐。