地鐵車輛的防滑控制分析探討

第第頁地鐵車輛的防滑控制分析探討摘要：隨著世界鐵路運輸?shù)陌l(fā)展，高速和重載成為城軌車輛設(shè)計的重要方向。這就對城軌車輛制動系統(tǒng)的發(fā)展提出了更高的要求。為此，本文主要就地鐵車輛的防滑控制進行了詳細的分析，以供大家交流探討。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；防滑系統(tǒng)；制動控制

1地鐵車輛制動的重要性

制動技術(shù)是隨著路高速發(fā)展而引出的技術(shù)難題之一，地鐵的制動技術(shù)則是擺在城市發(fā)展前列的技術(shù)障礙。制動技術(shù)發(fā)展至今，其發(fā)展有限，目前依然采取輪軌粘著的方式來進行制動。以上我們提到，地鐵制動技術(shù)粘著力有限，在某些情況下其制動力不足，便會發(fā)生地鐵安全事故。統(tǒng)計分析，國內(nèi)出現(xiàn)的地鐵安全事故均與地鐵制動有較大關(guān)系。

在提倡民生的當今社會，保障地鐵安全成為民生建設(shè)的首要項目。以安全作為地鐵運營的主題，要求我們高度重視地鐵高速運行時制動的有效和可靠，保證地鐵運營安全，有效提升城市化進程和質(zhì)量。從這種情況來看，地鐵車輛制動研究勢在必行，不容忽視。

2地鐵車輛防滑制動系統(tǒng)

國內(nèi)現(xiàn)有地鐵車輛防滑系統(tǒng)與已有客車防滑器一樣，普遍具有以下特點：（1）采用微機控制；（2）根據(jù)速度差、減速度等多個判據(jù)的變化進行防滑控制；（3）具有自檢和故障存儲功能；（4）能進行輪徑補償；（5）能充分利用粘著等。

但是，由于地鐵車輛采用動力制動和空氣制動的混合制動方式，所以，國內(nèi)現(xiàn)有地鐵車輛在進行空氣制動防滑控制的同時，還兼顧動力制動的防滑控制。不過，無論是空氣制動還是動力制動的防滑控制，在不同的制動系統(tǒng)中，防滑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和控制方法并不完全一樣。

2.1空氣制動的防滑控制

國內(nèi)現(xiàn)有地鐵車輛空氣制動防滑系統(tǒng)的控制原理基本相同（當然在具體的控制方法和控制參數(shù)上不會完全相同），但結(jié)構(gòu)組成有較大不同。主要有2種形式：

一種是“新型地鐵客車制動系統(tǒng)”，其空氣制動防滑系統(tǒng)組成如圖1所示。

該防滑系統(tǒng)主要由1臺控制單元、4個速度傳感器、2個防滑排風閥組成。該系統(tǒng)與我國目前鐵路客車使用的防滑器的最大區(qū)別是每套系統(tǒng)只有2個防滑排風閥，1個排風閥控制1臺轉(zhuǎn)向架制動缸的充排氣作用，控制的精確程度要低于鐵路客車防滑器。該防滑系統(tǒng)采用了3個滑行判據(jù)，即速度差（軸速與車輛參考速度之差）、滑行率（速度差與參考速度之比值）和減速度。制動時，速度傳感器將測得的信號傳給控制單元，控制單元計算出每根軸的速度、速度差、減速度、滑行率等，當控制單元根據(jù)上述3個判據(jù)判斷出某根軸的車輪要出現(xiàn)滑行時，就控制該軸所在轉(zhuǎn)向架的防滑排風閥的排氣、保壓及充氣作用，從而控制該軸的制動缸壓力，實現(xiàn)防滑目的。

如圖2所示是另一種地鐵的空氣制動防滑系統(tǒng)。

該防滑系統(tǒng)主要由控制單元、4個速度傳感器、4個防滑排風閥組成。從組成上看，它與“新型地鐵客車制動系統(tǒng)”的防滑系統(tǒng)的主要區(qū)別有：一是將主機與空氣制動微機控制單元合二為一，二是每根軸裝有1個防滑排風閥，可單獨控制每根軸制動缸的充排氣作用。該防滑系統(tǒng)采用的防滑控制原理及滑行判據(jù)與我國提速、準高速客車使用的克諾爾防滑器基本一樣，根據(jù)速度差、減速度的變化進行防滑控制。但防滑排風閥有所不同，它利用總風壓力作為先導壓力，打開排風閥上制動控制單元中繼閥與制動缸的通路，切斷制動缸與大氣的通路；制動時制動風缸的壓縮空氣經(jīng)中繼閥、防滑排風閥到達制動缸；產(chǎn)生防滑作用時，利用電磁力打開排風閥上制動缸與大氣的通路，可排出制動缸內(nèi)的壓縮空氣，同時切斷中繼閥到制動缸的通路。另外，該排風閥只有1個電磁閥，即排氣電磁閥，這可能主要考慮地鐵車輛運行速度較低，且空氣制動通常在低速時起作用，一旦判斷出要滑行，需立即使制動缸排氣，當滑行停止，又要馬上對制動缸充氣，因而不設(shè)保壓電磁閥。

2.2動力制動的防滑控制

國內(nèi)現(xiàn)有地鐵車輛的動力制動包括電阻制動和再生制動。防滑控制過程中，同時對動車的4根軸進行集中控制，也就是說，在動力制動過程中判斷出某根軸的車輪出現(xiàn)滑行，總的動力制動力即4根軸的動力制動力均要減少。在制動力的控制上，主要有2種控制方式：一種是在判斷出滑行時，將動力制動力全部切除，用空氣制動代替（相應的動車和拖車中的空氣制動取代），再對空氣制動進行防滑控制；另一種是根據(jù)防滑要求，部分減少動力制動力，減少的制動力用空氣制動補充（首先是拖車的空氣制動補充，如果仍不足，相應的動車也施加空氣制動）。

另外，國內(nèi)大多數(shù)地鐵對動力制動和空氣制動防滑控制時的制動力緩解時間有所限制?？諝庵苿臃阑瑫r，如果防滑排風閥連續(xù)排風時間超過5s，將自動恢復制動作用。動力制動防滑時，如果制動力連續(xù)降低時間超過5s，一種辦法是切除動力制動，用空氣制動代替，如上海一號線；另一種辦法是相應地保持部分動力制動力，減少的部分由空氣制動代替。

3地鐵車輛防滑控制措施

地鐵車輛防滑控制需依據(jù)參考速度進行信號檢測，同時制動方式及防滑失效監(jiān)控也影響防滑控制，本文簡要介紹了以下3種地鐵車輛防滑控制方法。

3.1確定參考速度

參考速度能夠為防滑控制系統(tǒng)微處理器提供依據(jù)，從而判斷列車速度差及滑移率，因此，參考速度的確定對于系統(tǒng)做出相應的指令極為重要。

參考速度通過4根軸的軸速來進行計算，通常情況下等于4根軸中的最高軸速。當4個軸均出現(xiàn)滑行時，防滑控制系統(tǒng)便會采取短時空氣制動，緩解軸速以便對參考速度進行修正，從而減少參考速度的累積偏差。除此之外，防滑控制系統(tǒng)還須利用網(wǎng)絡(luò)信息進行校正參考速度。

3.2電氣復合制動

地鐵車輛防滑控制宜采用電制動和空氣制動的復合制動方式。采用復合制動方式時，一旦出現(xiàn)滑行的傾向，電制動首先進行防滑控制，同時電制動體系將滑行信號傳輸?shù)娇諝庵苿酉到y(tǒng)，以防止發(fā)生滑行的車輛空氣制動繼續(xù)增加；當電制動無法有效控制防滑時，則僅采取空氣制動實施防滑控制。

3.3防滑失效監(jiān)控

監(jiān)控設(shè)備是防滑控制單元的獨立設(shè)備，防滑控制單元進行防滑控制時若出現(xiàn)防滑異?，F(xiàn)象，該監(jiān)控設(shè)備可及時切斷輸出端，以防止空氣制動失去制動力或者損失過大。采用相對獨立的防滑失效監(jiān)控系統(tǒng)時，若防滑控制系統(tǒng)采用空氣制動失效，只是防滑控制功能受到單方面的影響，而不會影響到空氣制動功能，從而保證空氣制動力有效。

4結(jié)束語

總之，地鐵車輛防滑系統(tǒng)是制動系統(tǒng)一個重要的組成部分，它除了具有鐵路客車微機控制防滑器常有的特點外，還有自己獨特的組成形式和防滑控制方法。因此，我們應對地鐵車輛的防滑系統(tǒng)，不斷的進行研究與完善，以滿足地鐵車輛的制動需要，從而進一步推動我國地鐵車輛制動技術(shù)及防滑控制體系的發(fā)展。

參考