地铁列车制动系统故障分析及研究

黄维民

摘 要：本文主要分析了地铁列车制动系统的工作原理，重点介绍了地铁列车制动系统常见的故障及风险性，它不仅能够使列车在短时间内完成减速或停车，而且还可以确保地铁列车制动系统的运行效率。通过对地铁列车制动系统故障进行分析及研究，以期为地铁列车制动系统的安全、可靠运行提供保障，并实现经济与社会效益的最大化。

关键词：地铁列车；制动系统；故障

1.地铁列车制动系统概述

通常情况下，地铁列车会配备两套制动系统，分别是气制动系统（EP制动）和电制动系统（ED制动）。电制动系统的工作原理是在制动过程中使驱动电机转化为发电机，在对列车动能消耗同时产生电能，随后将电能传输至供电系统。随着地铁列车运行速度的下降，制动效能也会随之降低。实际上，电制动系统一般需要与牵引系统结合在一起进行设计，而且地铁列车制动系统会首选电制动，如果电制动无法满足制动要求时，才会由气制动进行补充。

气制动系统属于地铁列车制动系统中不可或缺的组成部分，其能够在任何情况下施加，以更好的弥补电制动系统无法满足减速或停车制动要求。气制动系统的实现能够及时的将制动命令传输给列车主控制系统，借助气制动控制单元中的微处理器来完成对地铁列车的有效控制。图1描述的是气制动系统的工作原理图。

实际上，气制动系统主要是由主控制系统发出制动指令传输至制动控制单元，随后制动控制单元就可以将制动指令的电信号转变为受控的气压，并通过管路传输至制动执行单元，该单元可以把受控的气压转化成机械力，这样不仅可以实现摩擦制动的效果，而且还可以达到精确制动目的。

2.地铁列车制动系统故障分析及研究

2.1制动控制单元故障

（1）可能的严重故障。在地铁列车制动系统中，EP2002阀体故障是制动控制系统比较常见的故障，如果EP2002阀无法正常运行，将会导致地铁列车制动效果不理想。

（2）故障风险性。EP2002阀是制动控制系统的核心，其通常是把气动控制单元、电子制动控制单元安装在同一个箱体内，以便对他们进行集中控制。通常情况下，EP2002可以分为网关阀和智能阀两种，其中网关阀主要负责与MVB的硬线通讯及信号通信，而智能阀可以借助CAN总线完成与网关阀的通信。实际上，在地铁列车制动过程中，每个EP2002阀肩负着防滑控制及各转向架的制动。由于紧急制动是地铁列车制动的最后一道屏障，因此需要对其运行原理进行分析，以便及时的了解和掌握紧急制动失效发生的概率。图2描述的地铁列车紧急制动的原理图。

2.2基础制动装置故障

（1）可能的严重故障。在地铁列车制动系统中，基础制动装置常见的故障类型有：制动闸片脫落、制动夹钳单元变形、制动缸内部部件损坏等。其中闸瓦脱落，主要是因为夹钳臂上的闸片锁扣的锁紧弹簧头发生变形或者闸片托架紧固螺栓出现松脱，导致其压紧作用失效，最终诱发动闸片掉落，致使摩擦制动效果不理想。制动夹钳单元变形主要是因为在外力作用下导致夹钳臂变形，无法实现闸瓦对制动盘的有效贴合，影响摩擦制动效果。缸内部件损坏，主要是因为制动缸膜片出现不同程度变形，导致其气密性失效，由于漏气问题而使夹钳臂不能有效工作，进而影响气制动效果。

（2）故障风险性。上述所属制动故障大多数发生在单个基础制动装置，很少同时出现在两个及多个制动装置上，他们有可能导致地铁列车的制动距离和制动减速度失效，无法达到预期的制动效果。

2.3供风系统故障

（1）可能的严重故障。地铁列车制动主要是将足够的气压冲入到制动缸中实现的，因此，要想达到理想的地铁列车制动效果，就需要具备稳定的气压源，一旦气压出现不足现象，将会引发气制动失灵，诱发上述气压不足的原因可能是管路或阀体出现泄露，致使空压机无法正常工作。

（2）故障风险性。目前，我国大多数的地铁列车制动均选择了气制动系统，其一般是借助空压机产生气源后，通过主风管与各个制动控制单元进行有效的连接，并且每一个制动控制单元将会对一个转向架进行控制。如果管路或EP2002阀体出现泄露现象，此时各阀体可以对列车压力状况进行实时监测，并将监测结果反馈给主控制单元，随后主控制单元就能够发出气压低预警，如果气压低于一定的值或低预警超过一定时间，则会诱发地铁列车的牵引封锁，这样一来即使气压不足也可以满足紧急制动要求。同时，地铁列车的每节车厢还配备了辅助制动装置，并安装了储气风缸，其可以减缓气泄露速度，不会由于气源不足而诱发制动失灵

3.结束语

综上所述，地铁列车制动系统属于地铁列车运行过程中，不可或缺的一部分，因此在对其进行设计过程中，要对其潜在的制动控制单元故障、基础制动装置故障、供风系统故障等系统故障进行分析和研究，并制定针对性的预防和解决措施，以更好的发挥地铁列车制动系统的作用。

参考文献

[1]王令军，李培署，纪铅磊.某地铁列车制动系统建模与仿真研究[J].铁道车辆，2015，8（10）：67-68.

[2]张玮.试析地铁列车空气制动系统仿真模型[J].中国机械，2015，11（8）：114-115.

（作者单位：南京地铁运营有限责任公司）