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摘 要：地铁车辆根据牵引、制动指令完成运行控制，需结合不同的制动指令形式及特点，设计出制动指令的生成系统及指令传输系统。我们要根据地铁车辆配置的制动系统特性，研究合适混合制动控制策略，从而实现列车优良的制动性能。
关键词：地铁车辆；制动控制系统；设计
中图分类号：S611文献标识码： A
随着城市化进程的加快，城市内交通日益拥堵，因此如何缓解城市交通拥堵问题成为摆在人们面前的重要课题。地铁可以有效缓解道路拥堵的问题，并且可以扩展城市的发展空间，目前我国已建成和在建地铁的城市有30多个，本文分析的地铁车辆车体采用铝合金材料，设计最高运行速度为80km/h，列车构造速度为90km/h，列车为六辆编组，三辆动车三辆拖车的配置方式。制动系统作为列车运行的安全保障，必须严格遵循故障导向安全的原则。
1、地铁制动控制系统
沈阳地铁制动系统采用克诺尔公司的EP2002制动控制系统，这套系统有别于高速动车组采用的集成式制动控制系统，采用分散式控制，即以每个转向架为单位设置单个制动控制单元。此系统将常用制动阀、紧急制动阀、防滑保护功能的阀以及执行制动控制功能和制动管理功能的电子设备模块式地集成在一起组成网关阀或智能阀，分别安装在其控制的转向架附近的车体底架上，这两个阀体的区别是网关阀执行制动管理的功能。三辆车作为一个单元，这个单元内部的网关阀和智能阀通过CAN总线进行连接，每个网关阀通过MVB总线与列车控制系统进行通信。
2、制动系统功能
2.1 紧急制动
緊急制动为纯空气制动，紧急制动时，牵引锁闭同时启动防滑保护系统。紧急制动时，产生最大的制动力，同时达到最大的减速度；紧急制动的平均减速度大于1.2m/s2，属于不可取消的制动，在列车没有停止前不能缓解。紧急制动的安全环路采用失电触发紧急，即环路失电列车自动施加紧急制动。紧急制动是通过安全环路控制直通空气制动的紧急电磁阀向大气排风，产生最大的制动缸压力。紧急制动的触发源有：司机警惕装置、紧急制动按钮、总风管压力低、列车超速、多个司机室同时占用、制动减速度不足、安全环路中断等。在紧急制动过程中，制动力大小根据车辆载荷进行自动调整。
2.2常用制动
常用制动用于列车正常运行时，常用制动优先使用电制动，电制动不足时空气制动补充，动车的电制动优先满足列车制动指令要求，不足的部分首先由列车中不能实施电制动车辆的空气制动补足，还不足时由能实施电制动车辆的空气制动均匀补足，补充的大小要受粘着系数的限制。常用制动的平均减速度是1.0m/s2，它属于可取消的制动。制动力设定值通过制定手柄和列车保护系统传送给列车控制系统，由制动管理系统进行再生制动和电空制动的复合。制动管理系统在保证不超过摩擦系数情况下施加最大的制动力，同时保证列车摩擦制动与实际乘客载重匹配，依据每节车的重量分配制动力，从而使最重的车获取最大的制动力，使各车的减速度相同。
2.3 快速制动
列车快速制动是一种特殊的制动方式，控制方式和常用制动相同，制动手柄置于“快速制动”位时触发快速制动，具有和紧急制动相同的减速度。快速制动不是安全的紧急制动，属于可取消制动，制动过程中需要防滑控制。快速制动优先使用电制动，每车都将施加相同的减速度值，当电制动故障或电制动不足时由空气制动进行补充。
2.4 停放制动
停放制动缸通过弹簧力施加，通过压缩空气抵消弹簧力的方式进行缓解，并可以进行手动缓解。司机控制台上的按钮控制停放制动施加和缓解，并有相应的指示灯进行指示，司机显示屏上面显示每个轴的停放制动的施加和缓解状态。当停放制动缸压力下降到规定数值后，停放制动自动施加。在列车运行过程中，如果检测到施加了停放制动，为了防止踏面损伤，制动控制单元会触发停放制动监控回路断开，实施紧急制动。
2.5 防滑控制
车轮防滑控制系统采用轴控式防滑方式，防滑控制单元和防滑阀集成在EP2002阀内部。EP2002系统通过检测单个轴的减速度和每根轴与旋转速度最高的轴的速度差来判断车轮是否发生了滑行，通过控制施加的制动力来校正车轮滑行，防滑控制用于实现车轮和轮轨间较好的接触。为避免锁轴，当制动擦系数降低时，需要减小这些轴上的制动力。
2.6机械有绝缘轨道电路
机械有绝缘轨道电路以铁路两根钢轨作为导体、两端加以机械绝缘节隔离、分别接上发送设备和接收设备而构成的电路。当轨道电路控制区段内钢轨完整且无列车占用时，继电器前接点闭合接通信号机绿灯电路。当轨道电路控制区段内钢轨断轨或有列车占用时，继电器后接点闭合接通信号机红灯电路，信号关闭。在铁路发展的初期，这种信号传递方式大大提高了铁路的运行安全。
3、空电联合控制列车的缓解
列车运行当中使用空气制动时，列车管内的压缩空气由后向前传输，列车的制动波是由前向后产生，列车的车钩将由前向后迅速产生压缩，如果制动前列车车钩处于伸张状态，车钩的向后压缩会产生大的冲动，这种冲击波由前向后传播，传播的速度近似于空气波。列车尾部的冲动最大最容易发生脱钩分离，所以在列车制动之前应该使列车先处于压缩状态，而机车的单独制动受单面抱闸制动力弱限制，所以应当先投入电阻制动再进行空气制动；当列车缓解空气制动时压缩空气由前向后传播，列车由前向后缓解，这时瞬间会出现前缓解、后制动造成前拉后拽，车钩突然开始伸张，所以在缓解空气制动时应该加大机车的电阻制动力，以确保车钩一直处于压缩状态平稳缓解。列车制动减压的同时，单阀手把推向缓解位或解除电阻制动等，这种人为地不使机车发生制动作用的方法，称为“大劈叉”制动法。列车惰力运行，一般为车辆推机车前进，机车与列车连接车钩呈压缩状态。当施行制动时，特别减压量较大时，使用大劈叉，机车不发生制动作用，而后部车辆迅速制动，猛然拉动车钩，这样前拥后拉，很容易造成车钩断裂。即使不发生断钩，天长日久，也会使车钩各部受到严重损伤。同时，由于机车不发生制动作用，使整个列车制动力下降，对安全不利。所以严禁大劈叉操作。
4、基于无线通信控制方式
传统的轨道电路无法承载大量的信息且实时性不够，车地之间不能实行双向通信，地面设备工作稳定性易受环境影响。而当前铁路运输正向高速化、信息化、网络化的方向发展，因此
基于无线通信方式的列控系统应运而生。GSM-R是专为铁路应用而开发的数字式无线通信系统，它已成为世界上最通用的铁路通信系统，在欧洲铁路以及各国铁路得到广泛应用。
无线通信方式可以容纳车地之间的双向、大容量、实时的信息传递。我国未来CTCS-4级列控方式采取目标距离控制模式，列车按照移动闭塞或虚拟闭塞方式运行，其追踪的目标点是前列车的尾部，列车制动仅仅根据目标距离、目标速度以及列车的性能决定，是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。系统对列车速度进行连续式监控，采取无线通信，地面不设区间传统信号设备和检查轨道状况的设备，列车运行控制功能集中与车上，列车具有自行定位功能，只设立地面应答器用于列车定位校准。这和日本新干线的ATACS列控系统，欧洲ERTMS 3级系统功能相当。
随着铁路信息传递量的扩大，轨道电路技术正在进一步完善；而无线通信系统在大容量，实时性和数据双向交互上优于轨道电路，可以预见基于无线通信的移动闭塞列控系统将逐步取代轨道电路。
5、结束语
制动系统是列车故障导向安全的重要保障，EP2002制动控制系统能够很好地满足列车快起快停、准确停车的要求，具有模块化、故障率低、便于维护等优点，是未来城轨车辆的主流制动控制系统之一。
参考文献：
[1]段继超.地铁车辆制动控制系统设计[J].成都：西南交通大学，2012.
[2]马琪.国产地铁车辆制动系统[J]. 都市快轨交通，2013
关键词：地铁车辆；制动控制系统；设计
中图分类号：S611文献标识码： A
随着城市化进程的加快，城市内交通日益拥堵，因此如何缓解城市交通拥堵问题成为摆在人们面前的重要课题。地铁可以有效缓解道路拥堵的问题，并且可以扩展城市的发展空间，目前我国已建成和在建地铁的城市有30多个，本文分析的地铁车辆车体采用铝合金材料，设计最高运行速度为80km/h，列车构造速度为90km/h，列车为六辆编组，三辆动车三辆拖车的配置方式。制动系统作为列车运行的安全保障，必须严格遵循故障导向安全的原则。
1、地铁制动控制系统
沈阳地铁制动系统采用克诺尔公司的EP2002制动控制系统，这套系统有别于高速动车组采用的集成式制动控制系统，采用分散式控制，即以每个转向架为单位设置单个制动控制单元。此系统将常用制动阀、紧急制动阀、防滑保护功能的阀以及执行制动控制功能和制动管理功能的电子设备模块式地集成在一起组成网关阀或智能阀，分别安装在其控制的转向架附近的车体底架上，这两个阀体的区别是网关阀执行制动管理的功能。三辆车作为一个单元，这个单元内部的网关阀和智能阀通过CAN总线进行连接，每个网关阀通过MVB总线与列车控制系统进行通信。
2、制动系统功能
2.1 紧急制动
緊急制动为纯空气制动，紧急制动时，牵引锁闭同时启动防滑保护系统。紧急制动时，产生最大的制动力，同时达到最大的减速度；紧急制动的平均减速度大于1.2m/s2，属于不可取消的制动，在列车没有停止前不能缓解。紧急制动的安全环路采用失电触发紧急，即环路失电列车自动施加紧急制动。紧急制动是通过安全环路控制直通空气制动的紧急电磁阀向大气排风，产生最大的制动缸压力。紧急制动的触发源有：司机警惕装置、紧急制动按钮、总风管压力低、列车超速、多个司机室同时占用、制动减速度不足、安全环路中断等。在紧急制动过程中，制动力大小根据车辆载荷进行自动调整。
2.2常用制动
常用制动用于列车正常运行时，常用制动优先使用电制动，电制动不足时空气制动补充，动车的电制动优先满足列车制动指令要求，不足的部分首先由列车中不能实施电制动车辆的空气制动补足，还不足时由能实施电制动车辆的空气制动均匀补足，补充的大小要受粘着系数的限制。常用制动的平均减速度是1.0m/s2，它属于可取消的制动。制动力设定值通过制定手柄和列车保护系统传送给列车控制系统，由制动管理系统进行再生制动和电空制动的复合。制动管理系统在保证不超过摩擦系数情况下施加最大的制动力，同时保证列车摩擦制动与实际乘客载重匹配，依据每节车的重量分配制动力，从而使最重的车获取最大的制动力，使各车的减速度相同。
2.3 快速制动
列车快速制动是一种特殊的制动方式，控制方式和常用制动相同，制动手柄置于“快速制动”位时触发快速制动，具有和紧急制动相同的减速度。快速制动不是安全的紧急制动，属于可取消制动，制动过程中需要防滑控制。快速制动优先使用电制动，每车都将施加相同的减速度值，当电制动故障或电制动不足时由空气制动进行补充。
2.4 停放制动
停放制动缸通过弹簧力施加，通过压缩空气抵消弹簧力的方式进行缓解，并可以进行手动缓解。司机控制台上的按钮控制停放制动施加和缓解，并有相应的指示灯进行指示，司机显示屏上面显示每个轴的停放制动的施加和缓解状态。当停放制动缸压力下降到规定数值后，停放制动自动施加。在列车运行过程中，如果检测到施加了停放制动，为了防止踏面损伤，制动控制单元会触发停放制动监控回路断开，实施紧急制动。
2.5 防滑控制
车轮防滑控制系统采用轴控式防滑方式，防滑控制单元和防滑阀集成在EP2002阀内部。EP2002系统通过检测单个轴的减速度和每根轴与旋转速度最高的轴的速度差来判断车轮是否发生了滑行，通过控制施加的制动力来校正车轮滑行，防滑控制用于实现车轮和轮轨间较好的接触。为避免锁轴，当制动擦系数降低时，需要减小这些轴上的制动力。
2.6机械有绝缘轨道电路
机械有绝缘轨道电路以铁路两根钢轨作为导体、两端加以机械绝缘节隔离、分别接上发送设备和接收设备而构成的电路。当轨道电路控制区段内钢轨完整且无列车占用时，继电器前接点闭合接通信号机绿灯电路。当轨道电路控制区段内钢轨断轨或有列车占用时，继电器后接点闭合接通信号机红灯电路，信号关闭。在铁路发展的初期，这种信号传递方式大大提高了铁路的运行安全。
3、空电联合控制列车的缓解
列车运行当中使用空气制动时，列车管内的压缩空气由后向前传输，列车的制动波是由前向后产生，列车的车钩将由前向后迅速产生压缩，如果制动前列车车钩处于伸张状态，车钩的向后压缩会产生大的冲动，这种冲击波由前向后传播，传播的速度近似于空气波。列车尾部的冲动最大最容易发生脱钩分离，所以在列车制动之前应该使列车先处于压缩状态，而机车的单独制动受单面抱闸制动力弱限制，所以应当先投入电阻制动再进行空气制动；当列车缓解空气制动时压缩空气由前向后传播，列车由前向后缓解，这时瞬间会出现前缓解、后制动造成前拉后拽，车钩突然开始伸张，所以在缓解空气制动时应该加大机车的电阻制动力，以确保车钩一直处于压缩状态平稳缓解。列车制动减压的同时，单阀手把推向缓解位或解除电阻制动等，这种人为地不使机车发生制动作用的方法，称为“大劈叉”制动法。列车惰力运行，一般为车辆推机车前进，机车与列车连接车钩呈压缩状态。当施行制动时，特别减压量较大时，使用大劈叉，机车不发生制动作用，而后部车辆迅速制动，猛然拉动车钩，这样前拥后拉，很容易造成车钩断裂。即使不发生断钩，天长日久，也会使车钩各部受到严重损伤。同时，由于机车不发生制动作用，使整个列车制动力下降，对安全不利。所以严禁大劈叉操作。
4、基于无线通信控制方式
传统的轨道电路无法承载大量的信息且实时性不够，车地之间不能实行双向通信，地面设备工作稳定性易受环境影响。而当前铁路运输正向高速化、信息化、网络化的方向发展，因此
基于无线通信方式的列控系统应运而生。GSM-R是专为铁路应用而开发的数字式无线通信系统，它已成为世界上最通用的铁路通信系统，在欧洲铁路以及各国铁路得到广泛应用。
无线通信方式可以容纳车地之间的双向、大容量、实时的信息传递。我国未来CTCS-4级列控方式采取目标距离控制模式，列车按照移动闭塞或虚拟闭塞方式运行，其追踪的目标点是前列车的尾部，列车制动仅仅根据目标距离、目标速度以及列车的性能决定，是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。系统对列车速度进行连续式监控，采取无线通信，地面不设区间传统信号设备和检查轨道状况的设备，列车运行控制功能集中与车上，列车具有自行定位功能，只设立地面应答器用于列车定位校准。这和日本新干线的ATACS列控系统，欧洲ERTMS 3级系统功能相当。
随着铁路信息传递量的扩大，轨道电路技术正在进一步完善；而无线通信系统在大容量，实时性和数据双向交互上优于轨道电路，可以预见基于无线通信的移动闭塞列控系统将逐步取代轨道电路。
5、结束语
制动系统是列车故障导向安全的重要保障，EP2002制动控制系统能够很好地满足列车快起快停、准确停车的要求，具有模块化、故障率低、便于维护等优点，是未来城轨车辆的主流制动控制系统之一。
参考文献：
[1]段继超.地铁车辆制动控制系统设计[J].成都：西南交通大学，2012.
[2]马琪.国产地铁车辆制动系统[J]. 都市快轨交通，2013