地鐵車(chē)輛的防滑控制分析探討

第第頁(yè)地鐵車(chē)輛的防滑控制分析探討摘要：隨著世界鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，高速和重載成為城軌車(chē)輛設(shè)計(jì)的重要方向。這就對(duì)城軌車(chē)輛制動(dòng)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(chē)輛的防滑控制進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以供大家交流探討。

關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)輛；防滑系統(tǒng)；制動(dòng)控制

1地鐵車(chē)輛制動(dòng)的重要性

制動(dòng)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(dòng)技術(shù)則是擺在城市發(fā)展前列的技術(shù)障礙。制動(dòng)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(lái)進(jìn)行制動(dòng)。以上我們提到，地鐵制動(dòng)技術(shù)粘著力有限，在某些情況下其制動(dòng)力不足，便會(huì)發(fā)生地鐵安全事故。統(tǒng)計(jì)分析，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的地鐵安全事故均與地鐵制動(dòng)有較大關(guān)系。

在提倡民生的當(dāng)今社會(huì)，保障地鐵安全成為民生建設(shè)的首要項(xiàng)目。以安全作為地鐵運(yùn)營(yíng)的主題，要求我們高度重視地鐵高速運(yùn)行時(shí)制動(dòng)的有效和可靠，保證地鐵運(yùn)營(yíng)安全，有效提升城市化進(jìn)程和質(zhì)量。從這種情況來(lái)看，地鐵車(chē)輛制動(dòng)研究勢(shì)在必行，不容忽視。

2地鐵車(chē)輛防滑制動(dòng)系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有地鐵車(chē)輛防滑系統(tǒng)與已有客車(chē)防滑器一樣，普遍具有以下特點(diǎn)：（1）采用微機(jī)控制；（2）根據(jù)速度差、減速度等多個(gè)判據(jù)的變化進(jìn)行防滑控制；（3）具有自檢和故障存儲(chǔ)功能；（4）能進(jìn)行輪徑補(bǔ)償；（5）能充分利用粘著等。

但是，由于地鐵車(chē)輛采用動(dòng)力制動(dòng)和空氣制動(dòng)的混合制動(dòng)方式，所以，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有地鐵車(chē)輛在進(jìn)行空氣制動(dòng)防滑控制的同時(shí)，還兼顧動(dòng)力制動(dòng)的防滑控制。不過(guò)，無(wú)論是空氣制動(dòng)還是動(dòng)力制動(dòng)的防滑控制，在不同的制動(dòng)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(dòng)的防滑控制

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有地鐵車(chē)輛空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)的控制原理基本相同（當(dāng)然在具體的控制方法和控制參數(shù)上不會(huì)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(chē)制動(dòng)系統(tǒng)”，其空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)組成如圖1所示。

該防滑系統(tǒng)主要由1臺(tái)控制單元、4個(gè)速度傳感器、2個(gè)防滑排風(fēng)閥組成。該系統(tǒng)與我國(guó)目前鐵路客車(chē)使用的防滑器的最大區(qū)別是每套系統(tǒng)只有2個(gè)防滑排風(fēng)閥，1個(gè)排風(fēng)閥控制1臺(tái)轉(zhuǎn)向架制動(dòng)缸的充排氣作用，控制的精確程度要低于鐵路客車(chē)防滑器。該防滑系統(tǒng)采用了3個(gè)滑行判據(jù)，即速度差（軸速與車(chē)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(dòng)時(shí)，速度傳感器將測(cè)得的信號(hào)傳給控制單元，控制單元計(jì)算出每根軸的速度、速度差、減速度、滑行率等，當(dāng)控制單元根據(jù)上述3個(gè)判據(jù)判斷出某根軸的車(chē)輪要出現(xiàn)滑行時(shí)，就控制該軸所在轉(zhuǎn)向架的防滑排風(fēng)閥的排氣、保壓及充氣作用，從而控制該軸的制動(dòng)缸壓力，實(shí)現(xiàn)防滑目的。

如圖2所示是另一種地鐵的空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)。

該防滑系統(tǒng)主要由控制單元、4個(gè)速度傳感器、4個(gè)防滑排風(fēng)閥組成。從組成上看，它與“新型地鐵客車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)”的防滑系統(tǒng)的主要區(qū)別有：一是將主機(jī)與空氣制動(dòng)微機(jī)控制單元合二為一，二是每根軸裝有1個(gè)防滑排風(fēng)閥，可單獨(dú)控制每根軸制動(dòng)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(guó)提速、準(zhǔn)高速客車(chē)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(jìn)行防滑控制。但防滑排風(fēng)閥有所不同，它利用總風(fēng)壓力作為先導(dǎo)壓力，打開(kāi)排風(fēng)閥上制動(dòng)控制單元中繼閥與制動(dòng)缸的通路，切斷制動(dòng)缸與大氣的通路；制動(dòng)時(shí)制動(dòng)風(fēng)缸的壓縮空氣經(jīng)中繼閥、防滑排風(fēng)閥到達(dá)制動(dòng)缸；產(chǎn)生防滑作用時(shí)，利用電磁力打開(kāi)排風(fēng)閥上制動(dòng)缸與大氣的通路，可排出制動(dòng)缸內(nèi)的壓縮空氣，同時(shí)切斷中繼閥到制動(dòng)缸的通路。另外，該排風(fēng)閥只有1個(gè)電磁閥，即排氣電磁閥，這可能主要考慮地鐵車(chē)輛運(yùn)行速度較低，且空氣制動(dòng)通常在低速時(shí)起作用，一旦判斷出要滑行，需立即使制動(dòng)缸排氣，當(dāng)滑行停止，又要馬上對(duì)制動(dòng)缸充氣，因而不設(shè)保壓電磁閥。

2.2動(dòng)力制動(dòng)的防滑控制

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有地鐵車(chē)輛的動(dòng)力制動(dòng)包括電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)。防滑控制過(guò)程中，同時(shí)對(duì)動(dòng)車(chē)的4根軸進(jìn)行集中控制，也就是說(shuō)，在動(dòng)力制動(dòng)過(guò)程中判斷出某根軸的車(chē)輪出現(xiàn)滑行，總的動(dòng)力制動(dòng)力即4根軸的動(dòng)力制動(dòng)力均要減少。在制動(dòng)力的控制上，主要有2種控制方式：一種是在判斷出滑行時(shí)，將動(dòng)力制動(dòng)力全部切除，用空氣制動(dòng)代替（相應(yīng)的動(dòng)車(chē)和拖車(chē)中的空氣制動(dòng)取代），再對(duì)空氣制動(dòng)進(jìn)行防滑控制；另一種是根據(jù)防滑要求，部分減少動(dòng)力制動(dòng)力，減少的制動(dòng)力用空氣制動(dòng)補(bǔ)充（首先是拖車(chē)的空氣制動(dòng)補(bǔ)充，如果仍不足，相應(yīng)的動(dòng)車(chē)也施加空氣制動(dòng)）。

另外，國(guó)內(nèi)大多數(shù)地鐵對(duì)動(dòng)力制動(dòng)和空氣制動(dòng)防滑控制時(shí)的制動(dòng)力緩解時(shí)間有所限制?？諝庵苿?dòng)防滑時(shí)，如果防滑排風(fēng)閥連續(xù)排風(fēng)時(shí)間超過(guò)5s，將自動(dòng)恢復(fù)制動(dòng)作用。動(dòng)力制動(dòng)防滑時(shí)，如果制動(dòng)力連續(xù)降低時(shí)間超過(guò)5s，一種辦法是切除動(dòng)力制動(dòng)，用空氣制動(dòng)代替，如上海一號(hào)線(xiàn)；另一種辦法是相應(yīng)地保持部分動(dòng)力制動(dòng)力，減少的部分由空氣制動(dòng)代替。

3地鐵車(chē)輛防滑控制措施

地鐵車(chē)輛防滑控制需依據(jù)參考速度進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，同時(shí)制動(dòng)方式及防滑失效監(jiān)控也影響防滑控制，本文簡(jiǎn)要介紹了以下3種地鐵車(chē)輛防滑控制方法。

3.1確定參考速度

參考速度能夠?yàn)榉阑刂葡到y(tǒng)微處理器提供依據(jù)，從而判斷列車(chē)速度差及滑移率，因此，參考速度的確定對(duì)于系統(tǒng)做出相應(yīng)的指令極為重要。

參考速度通過(guò)4根軸的軸速來(lái)進(jìn)行計(jì)算，通常情況下等于4根軸中的最高軸速。當(dāng)4個(gè)軸均出現(xiàn)滑行時(shí)，防滑控制系統(tǒng)便會(huì)采取短時(shí)空氣制動(dòng)，緩解軸速以便對(duì)參考速度進(jìn)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(jìn)行校正參考速度。

3.2電氣復(fù)合制動(dòng)

地鐵車(chē)輛防滑控制宜采用電制動(dòng)和空氣制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)方式。采用復(fù)合制動(dòng)方式時(shí)，一旦出現(xiàn)滑行的傾向，電制動(dòng)首先進(jìn)行防滑控制，同時(shí)電制動(dòng)體系將滑行信號(hào)傳輸?shù)娇諝庵苿?dòng)系統(tǒng)，以防止發(fā)生滑行的車(chē)輛空氣制動(dòng)繼續(xù)增加；當(dāng)電制動(dòng)無(wú)法有效控制防滑時(shí)，則僅采取空氣制動(dòng)實(shí)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(dú)立設(shè)備，防滑控制單元進(jìn)行防滑控制時(shí)若出現(xiàn)防滑異常現(xiàn)象，該監(jiān)控設(shè)備可及時(shí)切斷輸出端，以防止空氣制動(dòng)失去制動(dòng)力或者損失過(guò)大。采用相對(duì)獨(dú)立的防滑失效監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，若防滑控制系統(tǒng)采用空氣制動(dòng)失效，只是防滑控制功能受到單方面的影響，而不會(huì)影響到空氣制動(dòng)功能，從而保證空氣制動(dòng)力有效。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，地鐵車(chē)輛防滑系統(tǒng)是制動(dòng)系統(tǒng)一個(gè)重要的組成部分，它除了具有鐵路客車(chē)微機(jī)控制防滑器常有的特點(diǎn)外，還有自己獨(dú)特的組成形式和防滑控制方法。因此，我們應(yīng)對(duì)地鐵車(chē)輛的防滑系統(tǒng)，不斷的進(jìn)行研究與完善，以滿(mǎn)足地鐵車(chē)輛的制動(dòng)需要，從而進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)地鐵車(chē)輛制動(dòng)技術(shù)及防滑控制體系的發(fā)展。

參考