導(dǎo)軌電車制動(dòng)控制系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)

粘世昌 李明 任嫚嫚

摘 要：制動(dòng)系統(tǒng)是整個(gè)機(jī)車的重要組成部分，其制動(dòng)性能的好壞直接影響鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩托б?，沒有先進(jìn)的制動(dòng)技術(shù)就沒有現(xiàn)代化鐵路運(yùn)輸。導(dǎo)軌電車制動(dòng)系統(tǒng)由電制動(dòng)系統(tǒng)、空氣制動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)控制系統(tǒng)組成。采用電空聯(lián)合制動(dòng)的模式，電阻制動(dòng)優(yōu)先。正常情況下由司機(jī)室制動(dòng)腳踏板對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)軌電車;制動(dòng)系統(tǒng);制動(dòng)控制系統(tǒng)

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們的生活日新月異，城市規(guī)模也不斷擴(kuò)大，城市群迅速崛起，傳統(tǒng)公共交通方式已無(wú)法解決大城市之間日益突出的交通問題，嚴(yán)重制約了我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，導(dǎo)軌電車以其載客能力大、安全環(huán)保、快速舒適等優(yōu)點(diǎn)成為解決城市交通問題的有效措施。列車的制動(dòng)性能密切關(guān)系到旅客的生命安全，隨著列車速度的不斷提高以及對(duì)品質(zhì)生活的追求，人們對(duì)列車制動(dòng)各方面的要求也越來(lái)越高。一方面高速列車制動(dòng)初速度不斷提高，另一方面旅客對(duì)列車乘坐舒適性和安全性要求也不斷提高。這就對(duì)制動(dòng)控制系統(tǒng)提出了更進(jìn)一步的要求，使其不僅要滿足制動(dòng)時(shí)的安全性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，制動(dòng)過程中還要保證旅客們舒適的乘車體驗(yàn)。

2 導(dǎo)軌電車制動(dòng)方式分類

按制動(dòng)力的操縱方式，導(dǎo)軌電車的制動(dòng)方式可以分為空氣制動(dòng)、電空制動(dòng)和電制動(dòng)。

（1）直通式空氣制動(dòng)。制動(dòng)管里的壓縮空氣直接通向制動(dòng)缸，制動(dòng)管充氣制動(dòng)，排氣緩解。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，且操縱方便。缺點(diǎn)是制動(dòng)和緩解的時(shí)間較長(zhǎng)，前面的車輛制動(dòng)或緩解快，后部的車輛制動(dòng)或緩解慢，前后時(shí)間相差大;如果制動(dòng)軟管破裂或車廂斷裂，則列車制動(dòng)能力會(huì)完全喪失，安全性差。

（2）電空制動(dòng)。電空制動(dòng)即電控空氣制動(dòng)，它是在空氣制動(dòng)的基礎(chǔ)上加裝電磁閥等電氣控制部件而形成的。用電進(jìn)行制動(dòng)的操縱控制，但原動(dòng)力依然是壓縮空氣，電空制動(dòng)本質(zhì)上還是空氣制動(dòng)。電空制動(dòng)大大縮短了制動(dòng)緩解的響應(yīng)時(shí)間，改善了列車前后部動(dòng)作的一致性，顯著縮短了制動(dòng)距離。目前直通電空制動(dòng)已成為高速動(dòng)車組中不可或缺的制動(dòng)方式之一。

（3）電制動(dòng)。電制動(dòng)也叫電磁制動(dòng)，其操縱控制和原動(dòng)力都是電。根據(jù)產(chǎn)生的電能的去處又可將電制動(dòng)分為再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)。

3 制動(dòng)控制系統(tǒng)分析

導(dǎo)軌電車制動(dòng)控制系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分，第一部分由BECU（制動(dòng)控制器）、TCU（牽引控制器）、EBS閥、EP閥等器件組合實(shí)現(xiàn)常用制動(dòng)、駐車制動(dòng);第二部分由NO（安全制動(dòng)電磁閥）等器件實(shí)現(xiàn)的緊急制動(dòng)安全環(huán)路;第三部分由NF（停放制動(dòng)電磁閥）等器件實(shí)現(xiàn)的停放制動(dòng)。

3-1 制動(dòng)控制原理

（1）常用制動(dòng)控制。常用制動(dòng)是導(dǎo)軌電車正常運(yùn)行時(shí)為調(diào)節(jié)速度而施加的制動(dòng)，根據(jù)列車實(shí)際需要，通過制動(dòng)腳踏板上的角度位移傳感器采集腳踏板位移信號(hào)，經(jīng)腳踏板內(nèi)部轉(zhuǎn)換發(fā)出脈沖信號(hào)給BECU，BECU根據(jù)接收到的信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算通過列車網(wǎng)絡(luò)將制動(dòng)指令傳遞到每輛車的制動(dòng)控制單元，以此來(lái)控制常用制動(dòng)實(shí)施與緩解。并向TCU、EP閥發(fā)出信號(hào)，TCU根據(jù)BECU發(fā)出的制動(dòng)力請(qǐng)求信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的電制動(dòng)，并將電制動(dòng)力通過網(wǎng)絡(luò)反饋給BECU，BECU通過TCU反饋點(diǎn)制動(dòng)力大小調(diào)節(jié)制動(dòng)力請(qǐng)求等級(jí)并且通過EP閥調(diào)節(jié)空氣制動(dòng)力的大小以滿足整車制動(dòng)力要求。

（2）緊急制動(dòng)控制。緊急制動(dòng)控制主要由緊急制動(dòng)環(huán)路完成。安全制動(dòng)電磁閥失電緊急制動(dòng)施加，得電緊急制動(dòng)緩解。緊急制動(dòng)施加時(shí)，牽引被斷開，所有車輛施加最大空氣制動(dòng)力;每次緊急制動(dòng)施加時(shí)，車輛必須剎車到零速并且制動(dòng)腳踏板踩到一定的角度安全制動(dòng)電磁閥才能得電，緊急制動(dòng)緩解。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生緊急制動(dòng)作用：1）當(dāng)車速大于零，并且停放制動(dòng)施加時(shí);2）安全警惕按鈕在一定延時(shí)后無(wú)人操作;3）車輛超過其限制速度;4）導(dǎo)向裝置發(fā)生故障;5）接地裝置發(fā)生故障;6）方向手柄置于中間檔位;7）緊急制動(dòng)按鈕被按下;8）總風(fēng)壓力低于安全數(shù)值。

（3）停放制動(dòng)控制。停放制動(dòng)控制有兩種方式：第一種方式由手剎直接控制;第二種方式由停放制動(dòng)電磁閥控制，停放制動(dòng)電磁閥失電時(shí)停放制動(dòng)施加，得電時(shí)停放制動(dòng)緩解，停放制動(dòng)電磁閥得電失電由鑰匙開關(guān)控制，鑰匙開關(guān)打開時(shí)，電磁閥得電，關(guān)閉時(shí)電磁閥失電。

4 總結(jié)

本文以導(dǎo)軌電車制動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，深入研究了制動(dòng)系統(tǒng)的組成和功能，并根據(jù)導(dǎo)軌電車自身的特點(diǎn)，對(duì)制動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)。對(duì)制動(dòng)控制系統(tǒng)各個(gè)子部分（如BECU（制動(dòng)控制器）、TCU（牽引控制器）、EBS閥、EP閥、NO（安全制動(dòng)電磁閥）、NF（停放制動(dòng)電磁閥））的工作原理及功能進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出一套適用于此導(dǎo)軌電車的制動(dòng)系統(tǒng)方案。

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