论文部分内容阅读
【摘要】在城市交通网络的建设过程中，地铁由于能快速准时到达目的地而备受关注。地铁由于站间距离的限制需要经常的启动和停止，因而制动系统的安全可靠成为地铁车辆运行过程中所要考虑的重要问题。一般来说地铁车辆的制动控制要精确，还要尽可能的达到安稳停靠，避免制动过程中出现急停现象。本文从这些问题出发，对地铁车辆的制动和列车冲动问题进行了介绍，并列出了几种常用的制动系统。
【关键词】地铁车辆；制动系统；列车冲动
中图分类号：U231文献标识码： A
为满足地铁车辆运行速度快、启动制动频繁、制动精确度要求高等，其制动系统的选用一般都采用多种制动方式共存。地铁制动方式中，电制动和摩擦制动最为常见，制动效果也能基本满足要求。但随着计算机技术的普及，制动系统的技术也跟着升级换代。国产技术中，电空制动系统和电空模拟制动系统已经逐步取代了原先的空气制动，而且全列车协调配合制动技术的应用很好的解决了制动过程中的列车冲动问题。
一、制动减速度与列车冲击率
从舒适度角度看，应尽量减缓列车制动过程中的冲动，尽量提高地铁车辆运行的品质。为了能有效的减轻列车冲动问题，在地铁车辆的各节车厢连接处采用了密接式车钩，另外还加装了弹性阻尼装置。现在的地铁车辆一般都采用了电控制动装置，这很好的保证了制动指令的同步性，为协同制动的技术保障，避免了各节车厢制动不同步带来了列车冲动问题。
由于列车冲击率反映的是物体受到合力的变化率，而列车冲动主要由制动和缓解引起，所以研究列车冲击率就必然要研究列车制动力的变化。对于空气制动而言，列车制动力的变化取决于各车制动缸的充风特性，即制动缸压力的上升速度。因此，对于地铁列车，要减轻列车冲动，降低纵向冲击率，必须控制制动缸压力的上升速度。但如果制动缸压力上升速度过慢，则会导致空走时间增加，空走距离相应增加，则整个停车制动距离会相应延长，制动的平均减速度也会受到影响(制动缸压力上升速度与冲动存在着必然联系，地铁制动控制需同时满足制动的平均减速度，列车纵向冲击率等要求。
二、制动系统与ATP和ATO系统的关系
1. ATP系统
ATP系统即超速防护系统，在地铁交通系统中承担着确保行车安全的重要职责。它具有停车点防护、速度监督与超速防护、列车间隔控制等功能。另外，ATP系统还有测速测距、车门控制等功能。总之，ATP系统是一种安全防护系统，是地铁列车运行时必不可少的安全保障，它时刻监督列车速度，最终通过制动系统来实现其防护目的。
2ATO系统
ATO系统是地铁列车准确、平稳停车的重要保障，它能够提高地铁列车的运行质量。对于制动系统而言，ATO系统的一个重要功能就是能根据停车位置要求，计算出最合适(既准确又平稳地停在规定的停车位置)的减速度，把根据该减速度确定的制动力提供给制动系统，最终通过制动系统实现列车的准确、平稳停车。
对于国产地铁来说， ATP和ATO 2种系统均应采用，既可保證列车的运行安全，又可提高列车运行的综合技术水平，特别在列车停车位置准确性要求越来越严格(如广州地铁二号线准备采用门对门即车门对站台屏蔽门的控制)的今天，有了ATO系统，制动系统实现这个要求更有保障。可以这样说:ATP系统是地铁列车运行时必不可少的安全保障，ATO系统则是提高地铁列车运行质量的技术措施。
三、电制动控制简介以及我国地铁制动系统研究原则
当“制动列车线”激活发出制动指令时，优先采用电制动。如果“运行系统网络”允许，使用的主要制动模式是再生制动，当接触网网压高于 1 800 V时，不能够吸收再生制动反馈回来的能量，则采用牵引控制单元控制的电阻制动。
1. 再生制动
在变频调速系统中，电机降速和停机是通过逐渐减小定子给定频率来实现的，由于惯性原因，电机的转子仍旧处于被动的运行状态，当同步转速ω1小于转子ω时，转子电流相位几乎改变了 180°，电机从电动机状态变为发电机状态；与此同时，电机轴上的转矩变成制动转矩 Te，电机处于再生制动状态。电机再生的电能经续流二极管全波整流后反馈到直流电路，再生循环使用。
2. 电阻制动
当接触网不能够吸收再生制动反馈能量的时候，1.55 Ω制动电阻将提供电阻制动。制动电阻安装在车体底架上的牵引逆变箱外，制动电阻由不会被磁化的镍铬合金制成。在使用电阻制动时会产生大量的热量，制动电阻通过一个 1 500 W 三相风机进行强迫风冷。
3. 我国地铁制动系统研究原则
(1)采用模拟式制动系统。
(2)采用动力制动和空气制动， 2种制动方式可混合使用。
(3)优先采用动力制动。
(4)当动力制动力无法满足制动力要求时，由空气制动力补足。
(5)能够根据冲动限制和车辆载荷自动调整制动力。
(6)制动方式包括常用制动、快速制动、紧急制动和弹簧停放制动。
(7)紧急制动只使用空气制动。
(8)适应列车自动驾驶控制。自动驾驶控制的优先等级高于司机控制器。
(9)防滑控制包括动力制动防滑和空气制动防滑。
(10)具有自检和故障显示功能。故障处理措施完善，以保证安全。
四、列车制动过程防滑控制
地铁列车制动频繁，制动减速度大，所以防滑控制非常重要。一般情况下，地铁列车以动力制动为主，动力制动的防滑控制不可缺少，所以对于动力制动和空气制动均应进行防滑控制。引进地铁列车的动力制动防滑作用同时对动车的4个轮对进行集中控制，而空气制动防滑作用可对每个轮对进行独立控制，空气制动防滑原理与我国提速、准高速车辆防滑器基本相同，根据速度差、减速度的变化进行防滑控制。为使防滑作用更好一些，当载荷不超过规定满载荷时，只使用动力制动，所以防滑作用由动力制动控制单元TCU控制，如果TCU判断为滑行，则减小动力制动力，并将信号传至拖车，减小的动力制动力由拖车的空气制动补充。
五、结束语
在国产的地铁车辆制动系统研究中，应在分析并了解国外地铁车辆制动系统的先进性之后，以其标准为研究目标，在高起点、高要求、高标准的前提下研究出满足我国地铁车辆运行的制动系统，并投入市场使用。这使一个漫长的过程，但研究过程中一定不能降低标准，高标准的要求才能使我们与世界一流水平之间的差距越来越小。
参考文献
[1] 王建岗.制动故障关门车的分析及对策[J].铁道机车车辆.2007 (3)
[2] 严峻.新型高摩合成闸瓦的研究与实践[J].铁道机车车辆.2007 (2)
[3] 吴萌岭.微机控制直通电空制动系统的FMEA和FTA分析[J].机车电传动.2008
[4] 任翠纯.岳旭锋.广州地铁制动系统设计[J].铁道车辆2000增刊
【关键词】地铁车辆；制动系统；列车冲动
中图分类号：U231文献标识码： A
为满足地铁车辆运行速度快、启动制动频繁、制动精确度要求高等，其制动系统的选用一般都采用多种制动方式共存。地铁制动方式中，电制动和摩擦制动最为常见，制动效果也能基本满足要求。但随着计算机技术的普及，制动系统的技术也跟着升级换代。国产技术中，电空制动系统和电空模拟制动系统已经逐步取代了原先的空气制动，而且全列车协调配合制动技术的应用很好的解决了制动过程中的列车冲动问题。
一、制动减速度与列车冲击率
从舒适度角度看，应尽量减缓列车制动过程中的冲动，尽量提高地铁车辆运行的品质。为了能有效的减轻列车冲动问题，在地铁车辆的各节车厢连接处采用了密接式车钩，另外还加装了弹性阻尼装置。现在的地铁车辆一般都采用了电控制动装置，这很好的保证了制动指令的同步性，为协同制动的技术保障，避免了各节车厢制动不同步带来了列车冲动问题。
由于列车冲击率反映的是物体受到合力的变化率，而列车冲动主要由制动和缓解引起，所以研究列车冲击率就必然要研究列车制动力的变化。对于空气制动而言，列车制动力的变化取决于各车制动缸的充风特性，即制动缸压力的上升速度。因此，对于地铁列车，要减轻列车冲动，降低纵向冲击率，必须控制制动缸压力的上升速度。但如果制动缸压力上升速度过慢，则会导致空走时间增加，空走距离相应增加，则整个停车制动距离会相应延长，制动的平均减速度也会受到影响(制动缸压力上升速度与冲动存在着必然联系，地铁制动控制需同时满足制动的平均减速度，列车纵向冲击率等要求。
二、制动系统与ATP和ATO系统的关系
1. ATP系统
ATP系统即超速防护系统，在地铁交通系统中承担着确保行车安全的重要职责。它具有停车点防护、速度监督与超速防护、列车间隔控制等功能。另外，ATP系统还有测速测距、车门控制等功能。总之，ATP系统是一种安全防护系统，是地铁列车运行时必不可少的安全保障，它时刻监督列车速度，最终通过制动系统来实现其防护目的。
2ATO系统
ATO系统是地铁列车准确、平稳停车的重要保障，它能够提高地铁列车的运行质量。对于制动系统而言，ATO系统的一个重要功能就是能根据停车位置要求，计算出最合适(既准确又平稳地停在规定的停车位置)的减速度，把根据该减速度确定的制动力提供给制动系统，最终通过制动系统实现列车的准确、平稳停车。
对于国产地铁来说， ATP和ATO 2种系统均应采用，既可保證列车的运行安全，又可提高列车运行的综合技术水平，特别在列车停车位置准确性要求越来越严格(如广州地铁二号线准备采用门对门即车门对站台屏蔽门的控制)的今天，有了ATO系统，制动系统实现这个要求更有保障。可以这样说:ATP系统是地铁列车运行时必不可少的安全保障，ATO系统则是提高地铁列车运行质量的技术措施。
三、电制动控制简介以及我国地铁制动系统研究原则
当“制动列车线”激活发出制动指令时，优先采用电制动。如果“运行系统网络”允许，使用的主要制动模式是再生制动，当接触网网压高于 1 800 V时，不能够吸收再生制动反馈回来的能量，则采用牵引控制单元控制的电阻制动。
1. 再生制动
在变频调速系统中，电机降速和停机是通过逐渐减小定子给定频率来实现的，由于惯性原因，电机的转子仍旧处于被动的运行状态，当同步转速ω1小于转子ω时，转子电流相位几乎改变了 180°，电机从电动机状态变为发电机状态；与此同时，电机轴上的转矩变成制动转矩 Te，电机处于再生制动状态。电机再生的电能经续流二极管全波整流后反馈到直流电路，再生循环使用。
2. 电阻制动
当接触网不能够吸收再生制动反馈能量的时候，1.55 Ω制动电阻将提供电阻制动。制动电阻安装在车体底架上的牵引逆变箱外，制动电阻由不会被磁化的镍铬合金制成。在使用电阻制动时会产生大量的热量，制动电阻通过一个 1 500 W 三相风机进行强迫风冷。
3. 我国地铁制动系统研究原则
(1)采用模拟式制动系统。
(2)采用动力制动和空气制动， 2种制动方式可混合使用。
(3)优先采用动力制动。
(4)当动力制动力无法满足制动力要求时，由空气制动力补足。
(5)能够根据冲动限制和车辆载荷自动调整制动力。
(6)制动方式包括常用制动、快速制动、紧急制动和弹簧停放制动。
(7)紧急制动只使用空气制动。
(8)适应列车自动驾驶控制。自动驾驶控制的优先等级高于司机控制器。
(9)防滑控制包括动力制动防滑和空气制动防滑。
(10)具有自检和故障显示功能。故障处理措施完善，以保证安全。
四、列车制动过程防滑控制
地铁列车制动频繁，制动减速度大，所以防滑控制非常重要。一般情况下，地铁列车以动力制动为主，动力制动的防滑控制不可缺少，所以对于动力制动和空气制动均应进行防滑控制。引进地铁列车的动力制动防滑作用同时对动车的4个轮对进行集中控制，而空气制动防滑作用可对每个轮对进行独立控制，空气制动防滑原理与我国提速、准高速车辆防滑器基本相同，根据速度差、减速度的变化进行防滑控制。为使防滑作用更好一些，当载荷不超过规定满载荷时，只使用动力制动，所以防滑作用由动力制动控制单元TCU控制，如果TCU判断为滑行，则减小动力制动力，并将信号传至拖车，减小的动力制动力由拖车的空气制动补充。
五、结束语
在国产的地铁车辆制动系统研究中，应在分析并了解国外地铁车辆制动系统的先进性之后，以其标准为研究目标，在高起点、高要求、高标准的前提下研究出满足我国地铁车辆运行的制动系统，并投入市场使用。这使一个漫长的过程，但研究过程中一定不能降低标准，高标准的要求才能使我们与世界一流水平之间的差距越来越小。
参考文献
[1] 王建岗.制动故障关门车的分析及对策[J].铁道机车车辆.2007 (3)
[2] 严峻.新型高摩合成闸瓦的研究与实践[J].铁道机车车辆.2007 (2)
[3] 吴萌岭.微机控制直通电空制动系统的FMEA和FTA分析[J].机车电传动.2008
[4] 任翠纯.岳旭锋.广州地铁制动系统设计[J].铁道车辆2000增刊