西安地铁二号线地铁车辆空气制动系统

来源:用户上传      作者: 王治根

　　摘 要： 西安地铁二号线采用Nabtesco公司HRA制动系统，介绍其主要技术特征和参数，阐明空气制动系统的控制原理、制动力分配原则、空气制动管路系统和电空混合制动的实现方法。
　　关键词： 地铁车辆；HRA制动系统；制动方式；电子控制单元
　　中图分类号：U270.35 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210030－02
　　0 引言
　　西安地铁二号线采用B2型地铁车辆，其编组形式为三动三拖六辆车编组，由两个独立单元组成，制动力的分配按单元进行设计。车辆既可以在ATC模式下自动驾驶，也可由司机手动驾驶。由于西安地铁2号线地铁车辆运营区间短，需要频繁的启动、调速、制动，这就对车辆制动系统的性能提出了较高要求，因此车辆制动系统采用电空混合制动。
　　1 空气制动系统的主要技术特征及参数
　　西安地铁二号线地铁车辆制动系统采用日本Nabtesco公司研制的采用微机控制的模拟式电――空制动系统――HRA空气制动系统，系统主要由风源系统、制动控制系统、防滑系统、基础制动装置（含停放制动）、空气悬挂系统等组成，主要技术参数见表1所示。
　　表l 空气制动系统主要技术参数
　　最大常用制动减速度／（m ・S2） 1．0
　　紧急制动减速度／（m・S2） 1．2
　　快速制动减速度／（m・S2） 1．2
　　最大粘着系数／% 16
　　冲动限制／（m・S3） 0．75
　　供风动力电源 电压／V AC400
　　频率／Hz 50
　　控制电路电源／V DC110
　　2 西安地铁二号线空气制动的管路系统
　　西安地铁二号线每一列车设2套电动空气压缩机组，机组启动由压力调节器控制。空气制动系统采用了车控方式，即一个控制单元同时负责两个转向架的制动控制。
　　图1中Fl～F9为风源系统的各部件，它通过车辆连续布置的主供气管给各种储气容器供给高压空气。F1是供风系统的核心部件电动空气压缩机，从压缩机供给的压缩空气经过软管（F2）输送到车辆上搭载的管路。F3是干燥装置附带冷却器，安装于空气压缩机后，可除去空气中的水蒸气及灰尘，雾状的油及水。此装置内藏一个止回阀，当空气压缩机发生故障或空压机软管破损时，可防止空气从原汽缸管排出。F4为附带有排水塞门（F5）的主风缸，其容积大小需根据西安地铁2号线地铁车辆的用风量计算确定。F6是空气压缩机启动装置，其内置压力调节开关可根据风压的变化控制空气压缩机的运转，采用双机同时启动、停转，保证每台空压机工作率大于30%。F7是安全阀，对压缩空气系统中的风动设备起保护作用，防止压力调节开关发生故障导致空气压力过大而造成设备的损坏。F8、F9为截断塞门，其中F8带有侧排气功能。
　　整列车配备两套供风系统，风缸总容量为720升，其总能力能够满足整列车在各种工况的用风需求。
　　3 西安地铁二号线空气制动系统的电控组成
　　西安地铁二号线空气制动系统采用的HRA制动系统是一套高应答性、高可靠性的电气指令式制动系统，适用于ATC（自动列车控制装置）、ATP（自动列车保护装置）以及ATO（自动列车运转装置）。制动装置由以下各系统来构成：
　　1）常用制动系统（与电气制动器并用辅助气压制动器）
　　常用制动系统是在正常运营中使用的一种基本制动方式。制动指令通过串口传输方式向BECU（电子控制单元）发出指令及PWM指令。在T-M组合的一动一拖的情况下，M车（电动车）的电子控制装置通过检测出自车厢以及T车（拖车）的气垫（空气弹簧）压力，同时计算并分配M车自身以及T车的制动作用力。图1表示常用制动系统的方框图。
　　
　　图1 常用制动系统的方框图
　　2）紧急制动系统（单用气压制动器）
　　紧急制动系统从安全保护的角度出发，采用特别的紧急制动环路失电时触发紧急制动的方式，以提高可靠性的激励系统。紧急制动操作系统采用复式紧急制动系统回路，来保证列车安全。图2表示紧急制动系统的方框图。
　　
　　3）停车制动系统
　　停车制动系统是采用无制动缸气压的自动控制装置。停车制动是经过司机室操纵的停车制动开关控制动作或解除，它以一条车辆列车线来传递指令。
　　4）停放制动
　　停放制动当列车速度小于3km/h并为保持停车状态而自动施加。
　　5）坡道制动
　　4 西安地铁二号线空气制动系统控制装置
　　西安地铁2号线制动系统由常用制动及紧急制动两个基本系统构成，并根据传达制动指令进行工作。制动控制装置控制给制动缸供气和排气，进而控制常用、紧急制动的动作或解除。制动装置的所有功能（从指令到空气制动力）都是通过电子回路来执行的。
　　西安地铁2号线车辆紧急制动系统考虑在车辆紧急制动回路失电的情况下会导致紧急制动阀动作从而可以保证基本的制动力，并且电空转换中继阀会通过负载的变化而实时的修改所要输出的制动力。图3表示制动控制装置的内部压缩空气通路。
　　
　　图3 制动控制装置的内部压缩气通路
　　电子控制装置装配在制动控制装置，采用微处理器数字计算方式。车辆接受从监视器所发的制动指令，并检测出两个空气弹簧的压力，然后产生相应的制动模式。T车（拖车）时，接受从M车（电动车）发出的空气制动减轻指令（即共用动车的再生制动反馈力），并计算出自车辆的补充气压制动模式。M车（电动车）时，接受T车（拖车）的电子控制装置所发出的拖车负载信息，构成一个T车与一个M车组成一个单元的制动模式，并将再生制动作用力的模式指令传递主控制装置。该装置具有以下功能：
　　1）可变负载功能
　　此功能是将前台车以及后台车空气弹簧（气垫）压力信号的均匀化来计算车辆重量的功能。这种信号是由制动控制装置上设有的P-E传感器提供的。
　　2）防滑控制功能
　　每辆车在车轴上装设有的传感器分别检测出4条车轴的速度。各传感器发出脉冲信号，同时电子控制装置计算出4条车轴的速度变换（加、减速度），并控制各车轴的压力控制阀。
　　制动控制装置内装有的电子控制装置，是检测出车轴速度以及控制防滑动作。在各车轴设有的速度传感器，将相应速度的脉冲信号传递到电子控制装置。电子控制装置控制各条车轴的防滑阀。
　　5 结束语
　　西安地铁二号线地铁车辆空气制动系统实现了与电制动的高度混合，在系统上保证了车辆运行的安全要求，是一种较好的地铁车辆制动系统。HRA制动系统可靠性较高，在国内外都有成熟的使用业绩，但是随着地铁车辆向着高集成化、模块化、网络化、低能耗、高精度化发展，HRA系统还需进一步提升，以满足地铁用户对于制动系统使用和维护的需要。
　　
　　
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