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地铁车辆制动系统工作原理


地铁车辆制动系统工作原理 摘要: 随着城市规模的快速发展和城市人口的不断增多,所面临的交通问题 也越来越严重。 本文对地铁车辆的制动功能设计进行了说明,并介绍了制动指令 的相关设计, 最后介绍了混合制动控制系统设计及相关控制策略,以供读者参考 关键词:地铁车辆;制动系统 随着我国经济建设的不断推进,近年来城市轨道交通快速发展,国内许 多大型城市都已有了地铁或者轻轨,随着大量的轨道交通项目投入运营,人们的 日常出行变得更加方便,可随之而来的担忧也困扰着人们:“我们经常乘坐的地 铁会不会刹车失灵呢、会不会追尾呢?” 1.地铁车辆的制动功能设计 地铁车辆采用减速度控制模式,制动指令为电气指令,即制动系统根据电气 减速度指令施加制动力。 乘客通过站台固定区域上下车,因而地铁车辆每次停站 位置要求准确无误,为满足此要求,ATO 系统或司机根据停车距离给定列车减 速度电气指令, 地铁车辆制动过程中必须能够根据减速度指令快速施加相应制动 力,即制动响应准确、迅速。 制动系统设有载荷补偿功能。由于城市轨道交通车辆载客量大,乘客上下频 繁, 因此要求制动过程中能够根据车辆载荷变化自动调整制动力,称之为载荷调 整功能。 常用制动具有防冲动限制功能。制动指令是电气信号,制动指令变化瞬间可 以完成,如果制动力跟随制动指令迅速变化,就可能造成冲动,引起乘客不适, 而且常用制动需频繁施加, 为减少制动时的冲动以避免制动力变化过快引起乘客 不适,常用制动过程中需限制制动力的变化速率,称之为冲动限制功能。 2.制动系统功能 2.1 常用制动 常用制动采用模拟电气指令方式,是由微处理器控制的直通式电空制动, 它采用减速度控制模式, 其制动力随输入指令大小无级控制,制动控制单元根据 减速度指令和车辆实际载重来计算目标制动力,产生相应的减速度。常用制动具 有冲击率限制功能, 以改善乘坐的舒适性;常用制动采用空电混合制动并优先使 用电制动,不足部分由空气制动补足,以尽可能减少空气制动的负荷。 2.2 快速制动 当司机操作主控制器手柄使其处于快速制动位时快速制动被触发。 快速制动 是一种特殊的制动模式。 快速制动与紧急制动的制动率相同。快速制动优先使用 电制动, 当电制动故障或电制动力不足时由空气制动补充。快速制动命令是可以 恢复的。快速制动时具有防滑控制功能并且受到冲击极限的限制。 现代地铁车辆停车频繁, 要求的停车精度高,而制动系统依据制动指令产生 相应的制动动作, 因此制动指令能够准确及时的响应制动需求至关重要。早期车 辆制动机釆用空气制动机, 相应的制动控制指令采用空气指令,指令通过专门在 车辆中设置的空气管路中传输。 由于空气指令传输方式的理论传输速率不可能超 过声速,指令响应无法满足地铁车辆的使用要求,因此随后发展出了电气指令, 成为目前制动指令的基本方式。 2.3 紧急制动 紧急制动是列车在紧急情况下而采取的制动方式。 紧急制动是通过列车安全 回路来控制的,一般情况下紧急制动可以由以下系统或元件触发:紧急按钮、列 车超速、警惕按钮等。紧急制动一经触发,列车安全回路中断,触发信号传输给 列车控制单元和牵引控制单元, 牵引控制单元中断牵引系统工作。紧急制动是按 照比常用制动更高的制动率而设计的。紧急制动仅仅由空气制动提供,且制动命 令在停车之前是不可恢复的, 紧急制动时具有防滑控制功能但不受冲击极限的限 制。 3.制动系统的主要部件 以沈阳地铁一号线为例。沈阳地铁一号线采用的是德国克诺尔公司的 EP2002 制动系统,该系统是轨道车辆制动控制系统的最新一代产品,为分布式 架

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