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1、地鐵車輛主流制動系統(tǒng)淺析 麻建省 （西安地鐵運營分公司車輛部 710000） 摘 要：本文主要介紹了目前國內(nèi)主要地鐵車輛制動系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷，并分析了國產(chǎn)制動系統(tǒng)發(fā)展不起來的主要原因。 Abstract: This paper mainly introduces the current development of domestic major metro vehicle braking experience, analyzes the main reasons of development of domestic brake system is not up。 關(guān)鍵詞：地鐵車輛、制

2、動系統(tǒng)、制動 Keywords: metro vehicle, braking system, brake 城軌車輛制動系統(tǒng)的其部件壽命遠低于整車壽命，需求量更是巨大。隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)在地鐵車輛上的普遍應用，地鐵車輛制動系統(tǒng)的技術(shù)也得到了很大發(fā)展。國產(chǎn)地鐵車輛制動系統(tǒng)由最初的空氣制動系統(tǒng)發(fā)展到了電空制動系統(tǒng)和電空模擬制動系統(tǒng)，由單車的制動系統(tǒng)發(fā)展到了動拖車協(xié)調(diào)配合的電空制動系統(tǒng)。本文對目前國產(chǎn)地鐵車輛上所采用的3種制動系統(tǒng)技術(shù)原理作了較全面的介紹。 １我國城市軌道車輛制動技術(shù)的發(fā)展 1.1 DK型自動式電磁空氣制動系統(tǒng) 我國城市軌道車輛制動技術(shù)的起源應該追溯到上世紀60年代

3、北京修建我國第一條地鐵時。我國自行設(shè)計制造了地鐵列車，鑒于當時的技術(shù)條件，在該列車上采用了DK型自動式電磁空氣制動系統(tǒng)，基礎(chǔ)制動裝置為踏面制動。其技術(shù)脫胎于干線旅客列車的LN型制動機，主控機構(gòu)先期直接采用GL3型三通閥，60年代末又設(shè)計制造了膜板分配閥，在操縱靈活性和可靠性上較GL3型三通閥有所提高。該制動系統(tǒng)在電阻制動與空氣制動的匹配上采用切換方式，因而制動力控制性能較差。 1.2 SD型數(shù)字式氣壓計算型電控制動系統(tǒng) 隨著晶閘管斬波技術(shù)的發(fā)展，地鐵車輛逐步采用斬波控制動力制動（再生制動或電阻制動）。但采用這種控制技術(shù)，動力制動的制動力在制動初期上升較慢，而列車快要停車時又衰減較快，需要

4、空氣制動力作及時補償。為此我國有關(guān)工廠、高校和科研院所一起，研制了確SD 型數(shù)字式氣壓計算型電控制動系統(tǒng)，其原理見圖 １。 該制動系統(tǒng)由制動控制器、空重車調(diào)整閥、七級中繼閥、控導閥、空電轉(zhuǎn)換器、緊急電磁閥、備用電磁閥、雙向閥、故障緩解電磁閥等組成。 該制動系統(tǒng)較 ＤＫ 型自動式電磁空氣制動系統(tǒng)在動力制動與空氣制動的配合、制動和緩解的一致性與列車自動控制裝置的接駁等性能上具有明顯優(yōu)勢但由于其數(shù)字式氣壓控制型的特點，決定了它在制動力的精確控制、動力制動能力的充分運用上存在著改進的余地，而且在實踐中，控導閥的性能受材料和工藝的影響極大。 1.3 AR12電氣控制型模擬指令式制動系統(tǒng) A

5、R12電氣控制型模擬指令式制動系統(tǒng)原理圖見圖2。該系統(tǒng)由制動控制器、編碼器、解碼器、EP單元、中繼閥、臺車中繼閥、制動缸等組成。 該制動系統(tǒng)采用了電氣控制和模擬信號傳遞，因此可以做到動力制動與空氣制動的連續(xù)配合，制動力控制更為方便。但由于該制動系統(tǒng)采用電子邏輯電路進行控制，因此難以實現(xiàn)拖車利用動車電力制動能力，并且系統(tǒng)的通用性不強，尤其是它不能實現(xiàn)故障的實時監(jiān)控。 1.4 微機控制直通電空制動系統(tǒng) 改革開放特別是90年代后，我國出現(xiàn)了修建城市軌道交通的高潮。除了長春輕軌車輛的制動系統(tǒng)采用了AR12電氣控制型模擬指令式制動系統(tǒng)之外，其他城市軌道車輛的制動系統(tǒng)均采用國外引進的制動系統(tǒng)。

6、主要有德國Knorr和日本Nabco等公司的產(chǎn)品。 2 我國城市軌道車輛制動技術(shù)的現(xiàn)狀 目前我國城軌車輛主要選用國外進口的制動系統(tǒng)，主要包括日本NABCO制動系統(tǒng)、德國Knorr制動系統(tǒng)、英國WESTINGHOUSE制動系統(tǒng)和SABWABCO(FAIVELEY)制動系統(tǒng)。由于不同制動系統(tǒng)的風源和基礎(chǔ)制動單元差別不大，下面主要對這些制動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)或單元進行介紹。 2．1 上海和廣州1、2號線為代表的德國Knorr公司的城市軌道車輛制動系統(tǒng) 德國Knorr公司的城市軌道車輛制動系統(tǒng)是目前國內(nèi)Ａ 型車上運用最廣的制動系統(tǒng)，為模擬式制動系統(tǒng)，制動指令采用PWM信號或網(wǎng)絡(luò)信號。微機制動控制

7、單元一般單獨設(shè)置在車廂內(nèi)；而氣制動控制單元由2塊氣動集成板和風缸等組成，分別固定在車輛底架下。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。目前深圳、南京地鐵車輛和大連輕軌車輛，甚至部分國內(nèi)試制的高速電動車組上也采用了該制動系統(tǒng)。 2．2 北京、天津為代表的 Ｂ 型車上采用較多的Nabco公司HRDA型制動系統(tǒng)。 系統(tǒng)為數(shù)字式制動系統(tǒng)。即常用制動指令采用3根指令線編碼，共7級。微機制動控制單元與氣制動控制單元集成在一起，固定于車輛底架下面。由于采用了流量比例閥進行EP控制，因此氣制動控制單元較為簡單。該制動系統(tǒng)批量采購價相對低些。在武漢輕軌和重慶獨輪軌等項目上也采用了此制動系統(tǒng)。基礎(chǔ)制動根據(jù)車輛的不同有所區(qū)別。 以上

8、海3、5號線為代表的原英國Westinghouse 公司的微機控制直通電空制動系統(tǒng)。系統(tǒng)按整車模塊化原則設(shè)計集成度較高。它將微機制動控制單元、氣制動控制單元、風缸、風源等除必須安置在轉(zhuǎn)向架附近的部件外全在一個安裝架上集成安裝，方便運用維護。該系統(tǒng)同樣采用PWM信號傳遞制動指令，為模擬式制動系統(tǒng)。EP轉(zhuǎn)換采用4個開關(guān)電磁閥閉環(huán)控制的方法。 3 我國城市軌道車輛制動技術(shù)現(xiàn)狀的思考和展望 如果自主開發(fā)出適用于新型城市軌道車輛的制動系統(tǒng)產(chǎn)品，將有利于提高目前城市軌道車輛的國產(chǎn)化率，降低整車成本（包括新車購置和維修成本），消除運用維護的后顧之憂。然而現(xiàn)在尚未出現(xiàn)這樣的產(chǎn)品。究其原因有多種多樣，但總結(jié)

9、起來主要有兩個方面。一是技術(shù)；二是觀念。這二者又是互相影響的，技術(shù)制約了觀念的提升；反過來觀念又限制了技術(shù)的發(fā)展。 在技術(shù)方面主要有2個問題，一系統(tǒng)概念和經(jīng)驗。從高速列車的實踐看，系統(tǒng)概念與國外比較有差距，但不大。尤其對城市軌道車輛，已有十幾年國外產(chǎn)品的運用經(jīng)驗，因此達到國外90年代末的水平不是大問題。但開發(fā)新型城市軌道車輛制動系統(tǒng)的經(jīng)驗卻是我們所沒有的，需要從實踐中培養(yǎng)。當然借鑒國外經(jīng)驗將使我們少走彎路。其次，比較我國現(xiàn)有產(chǎn)品（用于高速列車）與國外產(chǎn)品的差距，主要的問題并不在于性能，或由速度引起的變化。而是在于零部件的可靠性，并由零部件可靠性引起的系統(tǒng)可靠性問題。但這一問題也是可以解決的

10、，方法一是努力提高零部件的可靠性，可以通過零部件的全球采購和國內(nèi)零部件廠家的技術(shù)提升來實現(xiàn)。方法二是利用系統(tǒng)設(shè)計完善和冗余來提高整個系統(tǒng)的可靠性。 國內(nèi)技術(shù)力量的分散，造成低水平的重復競爭。和有限資源（人才、財力、物力）的極大浪費。目前國內(nèi)制動技術(shù)方面的主要研究人員和試驗設(shè)備主要集中在研究所（鐵科院機車所、四方車輛研究所等）、工廠（四川制動科技股份有限公司等）和高校（同濟大學、西南交通大學等）等單位。由于管理體制所限，難以聯(lián)合。根據(jù)Knorr公司統(tǒng)計，2003年來全世界鐵路制動系統(tǒng)市場Knorr占44%，SAB　Wabco占15%，Wabtec占14%，日本Nabco占6%，三菱占4%，其余

11、占17%。因此國內(nèi)的力量應聯(lián)合起來與這些對手競爭，這樣才能促進技術(shù)進步。 另外，還有科研投入嚴重不足，并分散。研究單位由于研究經(jīng)費捉襟見肘，因此在研發(fā)過程中不得不省略許多基礎(chǔ)試驗和研究。由此導致技術(shù)的粗糙和可靠性下降和制動系統(tǒng)涉及列車安全，因此有關(guān)企業(yè)考慮國產(chǎn)化較為慎重。事實上制動系統(tǒng)在研發(fā)過程中，經(jīng)過充分的試驗，達到相關(guān)標準，應該說是安全的。 4 結(jié)論 根據(jù)當前的實際情況，建議有關(guān)部門或有志于城市軌道車輛制動技術(shù)的實力企業(yè)，以項目形式，聯(lián)合國內(nèi)主要研發(fā)力量，自主開發(fā)適用于新型城市軌道交通車輛的制動系統(tǒng)，以滿足我國日益增長的軌道交通的需求。同時使我國的制動技術(shù)得到新的發(fā)展。 參考文獻： [1] 匡如華 EP2002制動系統(tǒng)及其在城軌車上的應用 機車電傳動 2009年第5期 [2] 偉波、胡躍文 Nabtesco地鐵車輛制動系統(tǒng)概述 電力機車與城軌車輛 2009年5月 [3] 呂曉輝 我國城軌車輛制動系統(tǒng)介紹及選型 城市軌道交通研究 2009第6期 [4] 徐惠林 國產(chǎn)地鐵車輛制動技術(shù)原理及其發(fā)展 鐵道車輛 2002年10月