車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)選型分析

1、車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)選型分析摘要本文通過(guò)對(duì)車控和架控制動(dòng)控制系統(tǒng) 的介紹、應(yīng)用、特點(diǎn)進(jìn)行分析制動(dòng)控制系統(tǒng)的選型。關(guān)鍵詞車控；架控；kgpm-p； ep08； ep2002； ep09中圖分類號(hào):u270.35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a文章編號(hào)：1009-914x （2015） 35-0391-01引言制動(dòng)系統(tǒng)的主要功用是使行駛中的車輛減速甚至 停車，使停止的車輛保持不動(dòng)。車輛制動(dòng)系統(tǒng)的性能 將直接影響著城市軌道交通車輛的安全運(yùn)營(yíng)狀況和舒 適性，因此制動(dòng)系統(tǒng)的選型顯得尤為重要。城市軌道 交通車輛制動(dòng)系統(tǒng)在控制上分以車輛為單元進(jìn)行制動(dòng) 力控制的制動(dòng)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱車控）和基于轉(zhuǎn)向架為單元 進(jìn)行制動(dòng)力控制的制動(dòng)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱

2、架控）兩種方式。1車控制動(dòng)系統(tǒng)采用車控方式時(shí)，每輛車具有1個(gè)制動(dòng)控制單元 （bcu）,以車輛為單位進(jìn)行制動(dòng)力的計(jì)算和分配。每 個(gè)bcu直接連接至車輛總線（如mvb總線等）上， 各車直接接收列車的制動(dòng)指令，適用于牽引控制采用 車控型式的車輛進(jìn)行制動(dòng)力的混合分配。制動(dòng)控制部分主要由電子控制部分和氣動(dòng)控制部 分組成。微機(jī)電子控制單元根據(jù)制動(dòng)缸目標(biāo)壓力和壓 力傳感器檢測(cè)的作用風(fēng)缸壓力，控制e/p轉(zhuǎn)換閥對(duì)作 用風(fēng)缸充風(fēng)或排風(fēng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)中繼閥預(yù)控壓力的閉環(huán)控 制；中繼閥根據(jù)預(yù)控壓力實(shí)現(xiàn)流量放大，實(shí)現(xiàn)常用制 動(dòng)功能。緩解時(shí)，ep制動(dòng)/緩解電磁閥將中繼閥預(yù)控 腔的壓力空氣排入大氣。在中繼閥的作用下，制動(dòng)缸 的壓

3、力空氣經(jīng)中繼閥排到大氣中，實(shí)現(xiàn)了緩解操作。常用制動(dòng)的空重車調(diào)整是根據(jù)檢測(cè)反映車輛載重 的空氣簧壓力信號(hào)，對(duì)列車不同載重下的制動(dòng)力進(jìn)行 相應(yīng)調(diào)整。在空氣簧破裂或p-e轉(zhuǎn)換電路的輸出小于 空車的信號(hào)或大于超員時(shí)的車重信號(hào)時(shí)，則可按車輛 的設(shè)計(jì)安全載重進(jìn)行計(jì)算。車控制動(dòng)技術(shù)使用比較廣泛，例如德國(guó)knorr 公司的kbgm-p制動(dòng)控制系統(tǒng)、中國(guó)鐵科院ep08制動(dòng) 控制系統(tǒng)、法國(guó)faiveley公司的epac lite制動(dòng)控制系 統(tǒng)、日本nabtesco公司的hrda制動(dòng)控制系統(tǒng)等均 采用車控制動(dòng)技術(shù)。其中前兩種系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣 泛。2架控制動(dòng)系統(tǒng)采用架控方式時(shí)，每輛車具有兩個(gè)架控制動(dòng)單元, 以轉(zhuǎn)向架

4、為單位進(jìn)行制動(dòng)力的計(jì)算和控制。其中部分 架控制動(dòng)單元具有網(wǎng)關(guān)功能，負(fù)責(zé)接收制動(dòng)指令以及 向其它架控單元輸出制動(dòng)信息。其它無(wú)網(wǎng)關(guān)功能的架 控制動(dòng)單元，通過(guò)內(nèi)部can總線從具有網(wǎng)關(guān)功能架控 制動(dòng)單元獲取制動(dòng)指令。架控制動(dòng)控制主要是針對(duì)同 時(shí)配有動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的車輛應(yīng)運(yùn)而生的, 實(shí)現(xiàn)基于轉(zhuǎn)向架為單元實(shí)現(xiàn)電制動(dòng)與空氣制動(dòng)的混合 控制，也比較適合牽引系統(tǒng)采用架控控制車輛或者短 編組列車，能夠充分發(fā)揮每個(gè)轉(zhuǎn)向架的電制動(dòng)能力和 黏著利用率。knorr、鐵科院、faiveley 公司和 nabtesc0 公 司已推出架控制動(dòng)產(chǎn)品，但技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同。knorr公 司的ep2002制動(dòng)系統(tǒng)和鐵科院的ep0

5、9制動(dòng)系統(tǒng)，都 取消了與原來(lái)制動(dòng)控制獨(dú)立的空氣防滑閥控制，通過(guò) 氣動(dòng)閥實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力和空氣防滑一體化控制。前者采 用多功能集成閥結(jié)構(gòu)，是將電子和氣動(dòng)集成一體的整 體閥的概念。后者采用多個(gè)獨(dú)立氣動(dòng)閥基于氣路板集 成，電子控制和氣動(dòng)控制為模塊化結(jié)構(gòu)，便于檢測(cè)及 維護(hù)。而faiveley公司和nabtesco公司的架控控制 技術(shù)理念是每個(gè)軸上仍保留獨(dú)立的防滑閥控制方式， 制動(dòng)控制部分是在車控基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)小型化的結(jié)果。3主要車控制動(dòng)系統(tǒng)的介紹3.1 knorr公司kgpm-p制動(dòng)系統(tǒng)knorr公司kgpm-p制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)電子控制單 元一般單獨(dú)設(shè)置在車廂內(nèi)，氣動(dòng)集成板固定在車輛底 架下。3.1.1制動(dòng)電子

6、控制單元制動(dòng)電子控制單元簡(jiǎn)稱為becuo整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的 控制采用二級(jí)控制，簡(jiǎn)述為“電控制氣，氣再控制氣”。 即為becu控制氣路控制單元，控制氣（cv壓力）再 控制執(zhí)行氣。becu可對(duì)列車的常用制動(dòng)和快速制動(dòng)的 制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，通過(guò)均衡閥將流量放大后最終 輸入到基礎(chǔ)制動(dòng)裝置。becu采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)電子柜, 按功能分類設(shè)計(jì)的印刷電路板插件排列在電子控制柜 中。3.1.2氣制動(dòng)控制單元?dú)庵苿?dòng)控制單元簡(jiǎn)稱為bcu。它是氣制動(dòng)的核心， 它接受制動(dòng)系統(tǒng)電腦（becu）的指令，然后再指示制 動(dòng)執(zhí)行部件動(dòng)作。如圖5所示，包括的部件有均衡閥 （d）、模擬轉(zhuǎn)換閥（a）、緊急電磁閥（e）、壓力開 關(guān)（h）、

7、稱重閥（c）、壓力傳感器（f）和測(cè)試接頭 （k、m、n、j、l）o這些部件都安裝在一塊鋁合金的 氣路板上，猶如電子分立元件安裝在印刷線路板上一 樣，實(shí)現(xiàn)了集成化，其氣路內(nèi)部連接圖可用圖6來(lái)表 示。這樣可避免用管道連接而造成容易泄漏和所占空 間大等敝病。而且在氣路板上還裝置了一些測(cè)試接口, 要測(cè)量各個(gè)控制壓力和閘缸壓力。3.2鐵科院ep08制動(dòng)控制系統(tǒng)ep08制動(dòng)控制系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)，將微機(jī)制 動(dòng)控制單元與氣制動(dòng)控制單元集成在一起。主要由電 子制動(dòng)控制單元（ebcu）和氣動(dòng)制動(dòng)控制單元（pbcu） 等組成，并將電子制動(dòng)控制單元與氣制動(dòng)控制單元集 成在一起。3.2.1電子制動(dòng)控制單元ebcu是

8、bcu中電子控制的核心部件，它接收常 用制動(dòng)電氣指令，根據(jù)制動(dòng)指令和載重信號(hào)計(jì)算本車 所需的制動(dòng)力，輸出制動(dòng)電磁閥和緩解電磁閥的控制 信號(hào)。ebcu還接收所在車輛4根軸的速度信號(hào)，按照 速度差或減速度等滑行判據(jù)判定車軸的滑行狀態(tài)。當(dāng) 符合滑行的條件時(shí)，ebcu輸出防滑閥控制信號(hào)。ebcu 主要由電源插件、制動(dòng)控制插件、防滑控制插件、開 關(guān)量輸入輸出插件和通信顯示插件等組成。3.2.2氣動(dòng)制動(dòng)控制單元pbcu是bcu中氣動(dòng)控制的核心部件，它接收 ebcu發(fā)出的常用制動(dòng)電氣執(zhí)行信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng) 級(jí)別的空氣信號(hào)后輸出常用制動(dòng)制動(dòng)缸壓力輸出。同 時(shí)，pbcu還接收緊急制動(dòng)電氣指令，在經(jīng)空重閥的控

9、制后輸出緊急制動(dòng)的制動(dòng)缸壓力。pbcu由壓力傳感器、 壓力測(cè)點(diǎn)、壓力開關(guān)、空重閥、電磁閥、中繼閥等組oep08車控制動(dòng)控制裝置的ebcu和pbcu均安裝在制動(dòng)控制裝置機(jī)箱中。保證了電氣控制部件和氣動(dòng) 控制部件各自獨(dú)立，又能使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使檢修和 維護(hù)變得方便和快捷。氣動(dòng)控制單元是微機(jī)直通電空 制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，由電空變換閥、中繼閥、緊急 制動(dòng)電磁閥、空重車調(diào)整閥、總風(fēng)壓力開關(guān)等組成。 氣動(dòng)控制單元采用模塊化設(shè)計(jì)，它將有關(guān)的氣動(dòng)閥組 裝在集成控制板上，在內(nèi)部將各通路有機(jī)的聯(lián)系在一 起。制動(dòng)缸壓力基于微控制器智能數(shù)字控制，是根據(jù) 制動(dòng)缸目標(biāo)壓力和壓力傳感器檢測(cè)的預(yù)控壓力以及制 動(dòng)缸壓力，來(lái)控制兩個(gè)ep轉(zhuǎn)換閥對(duì)作用風(fēng)缸的充風(fēng)或 排風(fēng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)中繼閥預(yù)控壓力的閉環(huán)控制。中繼閥采 用雙膜板結(jié)構(gòu)，有緊急制動(dòng)和常用制動(dòng)兩個(gè)預(yù)控壓力 輸入，輸出壓力根據(jù)二者之間取大的原則，由緊急制 動(dòng)和常用制動(dòng)兩個(gè)預(yù)控壓力中壓力較高的控制，中繼 閥根據(jù)預(yù)控壓力控制輸出大流量的制動(dòng)缸壓力。4 結(jié)論對(duì)于采用車控牽引控制的車輛，或雖為架控但同 一車輛的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架牽引力不可分別控制的車輛。既 可以采用車控制動(dòng)系統(tǒng)，也可以采用架控制動(dòng)系統(tǒng)。 此時(shí)，可以根據(jù)列車編組長(zhǎng)度進(jìn)行選擇，對(duì)于短編組 的列車