地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

李 磊

中車長春軌道客車股份有限公司 吉林 長春 130062

引言

近年來,隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展,對于軌道交通載運(yùn)工具的要求也日益提高。無論是運(yùn)營的高速化還是維護(hù)的智能化都對軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)提出了更高的要求。

1 城市軌道交通制動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀

關(guān)于電客車最常見的三項(xiàng)制動(dòng)即常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)、停放制動(dòng),我們主要以這些制動(dòng)方式作用原理進(jìn)行相應(yīng)的探討。針對電制動(dòng)和空氣制動(dòng)相互配合的制動(dòng)模式下,電客車首先采用的是電制動(dòng),當(dāng)電制動(dòng)達(dá)到一定量的時(shí)候,就會施加空氣制動(dòng),靠閘瓦進(jìn)行制動(dòng)。首先,電客車在日常運(yùn)行情況下采用的都是常用制動(dòng),是電制動(dòng)和空氣制動(dòng)相互配合的制動(dòng)力;而緊急制動(dòng)則是僅空氣制動(dòng)的施加,當(dāng)司機(jī)遇到緊急事件等情況施加的制動(dòng),是電客車可以采用的最大制動(dòng)力;最后的停放制動(dòng),是電客車在靜止?fàn)顟B(tài)下施加的制動(dòng),等于家用乘務(wù)車的“手剎”,它是靠彈簧施加的力。

2 制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律

(1)制動(dòng)力的源動(dòng)力發(fā)展已經(jīng)歷了由人力到大氣壓力,再到壓縮空氣(在一些特殊車輛上,由于安裝空間等因素,也有用液壓這種壓力流體替代)的演變歷程,無論是可實(shí)現(xiàn)的最大制動(dòng)力還是制動(dòng)性能都有了大幅度的提高。但是,這類制動(dòng)系統(tǒng)(以微機(jī)控制直通式電空制動(dòng)系統(tǒng)為例)的制動(dòng)指令和制動(dòng)力施加仍然需要經(jīng)過電空轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)和壓縮空氣的作用環(huán)節(jié),即首先將電信號通過電空閥(EP閥)轉(zhuǎn)換為預(yù)控壓力信號,再經(jīng)過中繼閥放大流量后,壓縮空氣才能按指令進(jìn)入制動(dòng)缸內(nèi),推動(dòng)制動(dòng)缸的活塞桿移動(dòng),從而帶動(dòng)閘瓦貼靠踏面或閘片貼靠制動(dòng)盤,最終通過輪軌關(guān)系形成制動(dòng)力。這一制動(dòng)力的建立過程需要較長時(shí)間(1～3s),不但響應(yīng)慢,而且控制精度受空氣壓力和制動(dòng)缸摩擦阻力等因素的影響極大,更是難以實(shí)現(xiàn)空氣部分和基礎(chǔ)制動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,致使系統(tǒng)的智能控制和智能維保舉步維艱。因此,空氣制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)很難再發(fā)生根本性的變革。(2)制動(dòng)指令傳遞方式從以司機(jī)鳴笛聲為信號進(jìn)化到利用列車制動(dòng)管壓力變化的空氣波沿列車長度方向傳遞,使列車制動(dòng)實(shí)現(xiàn)了司機(jī)一人操縱的基本要求;在空氣波傳播速度的范圍內(nèi)提高了列車制動(dòng)、緩解的一致性。但隨著列車編組、載重的不斷增加,以空氣波傳播速度為極限的制動(dòng)指令傳輸方式嚴(yán)重影響了列車的制動(dòng)性能和乘坐舒適性。當(dāng)制動(dòng)指令傳遞方式升級為利用電信號的變化,其傳播速度提升了近100倍。這不但可極大地提高列車的制動(dòng)性能和乘坐舒適性,而且開啟了列車制動(dòng)信號智能化的演進(jìn)。

3 地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

(1)制動(dòng)切除裝置改進(jìn)方案。制動(dòng)系統(tǒng)為車輛每個(gè)轉(zhuǎn)向架配備一套空氣制動(dòng)力切除裝置,主體由帶電觸點(diǎn)制動(dòng)切除塞門組成,其作用是在車輛制動(dòng)系統(tǒng)故障以及檢修、救援、試驗(yàn)等特殊情況下,可以對相應(yīng)轉(zhuǎn)向架的空氣制動(dòng)力進(jìn)行切除與恢復(fù)操作,對制動(dòng)系統(tǒng)及列車而言有著重要作用。通常是將每節(jié)車的兩套制動(dòng)切除塞門分別布置在車輛前后兩端制動(dòng)單元上方的客室內(nèi)的座椅骨架下。此方案缺點(diǎn)在于切除裝置在車輛前后分別布置,對于一列六節(jié)編組的地鐵列車要分別操作12次,操作繁瑣,增加了切除與恢復(fù)的操作時(shí)間,并且只能在車上實(shí)現(xiàn)切除和恢復(fù)功能,而在車下無法實(shí)現(xiàn)對切除裝置的操作。我們充分考慮上述問題,進(jìn)行合理改進(jìn)。每節(jié)車的兩套帶電觸點(diǎn)制動(dòng)切除塞門模塊化設(shè)計(jì),并將其集中布置在車輛底架下靠近車外側(cè)便于操作的位置,將切除塞門的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn),在切除塞門上安裝機(jī)械緩解裝置,并在車輛客室內(nèi)座椅下方的地板上設(shè)置操作手柄,使得車上和車下的操作手柄相反方向布置,通過機(jī)械緩解裝置上的萬向聯(lián)軸器的力傳遞作用實(shí)現(xiàn)對切除塞門的車上、車下的同步操作。并應(yīng)用一帶鎖塞門箱將其扣罩在座椅下地板上。(2)停放制動(dòng)狀態(tài)顯示改進(jìn)方案。制動(dòng)系統(tǒng)通常在司機(jī)室操縱臺故障指示燈上設(shè)置停放制動(dòng)指示燈,用于司機(jī)或檢修人員直觀、方便地判別車輛停放制動(dòng)的施加與緩解狀態(tài)。通過將整列車所有網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)停放制動(dòng)緩解開關(guān)(閉合緩解,打開施加)串聯(lián)起來,進(jìn)行判斷。在司機(jī)室激活的情況下(CFCR 得電),若所有車輛停放制動(dòng)緩解,則所有網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)停放制動(dòng)緩解開關(guān)閉合,停放制動(dòng)緩解繼電器PBRR得電,操縱臺上停放制動(dòng)指示燈不亮,即停放制動(dòng)緩解。該方案基本能夠如實(shí)反應(yīng)車輛停放制動(dòng)的狀態(tài),但在特定情況下,該方案缺點(diǎn)具有一定的缺點(diǎn),因?yàn)榇朔桨竿７胖苿?dòng)狀態(tài)的判斷都依賴于EP2002閥電源,一旦電源故障則不能正確反映停放制動(dòng)狀態(tài)。我們對該方案進(jìn)行了合理改進(jìn),停放制動(dòng)狀態(tài)的判斷不再采用網(wǎng)關(guān)閥內(nèi)的停放制動(dòng)緩解信號,而是在停放制動(dòng)管路中設(shè)置壓力開關(guān),將壓力開關(guān)布置在每節(jié)車輛制動(dòng)系統(tǒng)的輔助控制模塊上,利用壓力開關(guān)的機(jī)械性能解決上述問題,具體為將所有壓力開關(guān)輸出電信號(斷開緩解,閉合施加)并聯(lián)起來判斷停放制動(dòng)狀態(tài)：其中任意一個(gè)壓力開關(guān)閉合則停放制動(dòng)施加繼電器PBAR 得電,操縱臺上的停放制動(dòng)指示燈點(diǎn)亮;所有壓力開關(guān)斷開則停放制動(dòng)施加繼電器PBAR 失電,操縱臺上的停放制動(dòng)指示燈不亮。此優(yōu)化方案判定停放制動(dòng)的狀態(tài)與EP2002閥電源無關(guān),并且由于不與頭車?yán)^電器聯(lián)鎖,既使司機(jī)室沒有被激活,停放制動(dòng)指示燈也能夠正確反映出車輛實(shí)際停放制動(dòng)狀態(tài)。

結(jié)束語

綜上所述,車輛采購項(xiàng)目管理是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程,是城軌行業(yè)關(guān)心的重點(diǎn)話題。作為城軌企業(yè)管理者,必須從全局角度把握車輛采購項(xiàng)目管理的內(nèi)在精要,全面拓寬城軌企業(yè)車輛采購項(xiàng)目管理的思路,明確如何把控項(xiàng)目管理重點(diǎn)、如何控制產(chǎn)品質(zhì)量、如何把握項(xiàng)目進(jìn)度等問題,通過整合優(yōu)化項(xiàng)目管理各個(gè)階段的重點(diǎn)工作,做到雜而不亂、重點(diǎn)突出、抓牢關(guān)鍵、有序推進(jìn),高效組織開展車輛采購項(xiàng)目的各項(xiàng)工作。