地铁车辆制动系统关键技术分析

马成杰

摘 要： 地铁由于快捷、准时、载量大等优势，是当前人们生活工作出行的首选交通工具。同时安全问题最受人们关注的主要问题之一。地铁制动系统涉及到行车安全，因此，本文对地铁制动系统及其关键技术、故障等问题进行分析，具有重要的现实意义。

关键词： 地铁车辆; 制动系统; 关键技术分析

一、地铁车辆制动系统概念

地铁车辆的制动系统的作用是让列车快速、平稳地制动，同时也是一套完整的系统设备。刹车的意义在于减速，控制地铁车辆的进一步运动，这些都需要人工组织，不是地铁本身能做到的。目前，我国地铁发展迅速，已日趋成熟，国内已经制造了许多制动系统。我们自己的制动系统可以分为电子制动控制单元和空气制动控制单元。电子制动控制单元是由计算机控制的，而空气制动则相对复杂，主要由电控转换阀、继阀等组成，和电子制动有所不同。两种制动可简称为电制动和气制动。

二、两种制动方式制动力简要分析

地铁正常运行时，采用行车制动器制动。第一种使用方法是电刹车。当这种方式的动力不足时，车辆会以空气制动作为辅助方式进行。当地铁车辆在不运行的状态下，其电制动则很难发挥其作用，也就是不能及时施加制动，此时，需要空气制动，使列车更安全地停车。两种电制动方式的区别在于何时需要气制动方式。当列车停稳后，再生制动需要空气制动的介入，也就是说，空气制动虽然效果不是很好，但能及时发挥其作用，形成一种安全可靠的制动系统。当车辆速度为O时，气制动就会介入，这比再生制动早，一般为6km/h，这意味着同样的电制动，再生制动的制动力会更强。

电制动与气制动的转换体现了地铁电空转换的特点，因为电制动不可能在任何情况下都能及时施加，因此，为满足车辆制动需求，需要补充足够的空气制动，空气制动的补充不是凭空决定的，而是要遵循一定的原则和时机。首先是平均磨损。这一原理意味着施加在每个轴上的气制动力是相同的。其次，平均制动力。按照平均的磨损原则，对每个轴的制动均衡，当电制动失效时，按该原则实现正常制动作业，让车辆安全平稳停车。

三、地铁车辆制动系统的特点

（一）地铁由于站与站之间的距离偏短，列车的频繁制动距离也相对短很多，而且车辆速度较快，由此可见，制动系统的频繁使用，需要具备准确、制动力大及准确等特征。

（二）地铁客流量浮动很大，车辆本身自重就重，再加上载量大的情况下，制动系统的频繁使用，导致减速、车轮打滑、纵向冲击等现象。因此，制动系统具备应对各种客流量的制动性能。

四、地铁车辆制动系统关键技术分析

（一） 闸瓦材料的选择

闸瓦地铁车辆制动的重要材料及设备，制动效果的重要组成部分。闸瓦实际上是制动时的制动块，是制动时的磨损产物，因此在选择闸瓦时，不仅要保证质量，还需根据不同的车辆采取不同的制动材料。闸瓦材料主要分为高磷铸铁和合成材料。高磷铸铁的磷含量较高，比较耐磨，在进行制动时所产生的火花较少，但同时也比较容易损坏，相对而言，使用此种材料更安全可靠。当耐磨性及强度达到平衡时，采取闸瓦上补钢的方式 ，利用石墨、树脂等材料合成，应用热压工艺，显得更为方便与先进。

（二）制动执行装置车轮热处理工艺

车轮作为铁路最重要的部件之一，与闸瓦和轨道有很大的摩擦，其热处理状态直接影响车轮的寿命和稳定性。地铁车辆专用轮的热处理硬度高于铁路客车专用轮。继续采取铁路车轮的热处理工艺是无法满足地铁车辆的运行要求。有必要对热处理工艺进行调整。首先选取少量地铁车轮，采用铁路车轮热处理工艺进行试处理。淬火比热处理温度885rim，回火3h比热处理温度390～410。相关验证结果表明，车轮硬度相对铁路车轮是足够的，但对地铁车辆车轮而言，轮缘全断面靠近轮缘侧的硬度较低，踏面以下的硬度较高。为此，结合地铁车辆车轮的硬度要求，通过调整淬火工作台喷水喷嘴的角度和高度，改变淬火水流量和喷水角度，对车轮硬度进行了再次测试。结果表明，轮缘侧附近的硬度值有较大幅度的提高，与踏面下硬度监测点的差值也明显减小，说明通过调整淬火水喷淋的位置和方向来提高轮缘侧的硬度是可行的。

（三）进一步提升和维护

目前的制动系统有所进步，采用了更先进的制动系统，从而达到了更均衡、更合适的制动体验。例如，作为主流模块化设计的车控制动系统，设备少、维修方便、成本低、操作方便。再比如架控式制动系统，其标准性、集成度高、接口设计比较合理，减少了防滑排气阀等部件，维修时间更短。但是如果出现问题，其维护时间较长，因此日常需要维护保养好。

五、地铁制动系统故障控制

（一）制动电子控制单元故障

地铁制动系统运行过程中，制动电子控制单元是一种采用16位单片机的处理器，在制动系统运行过程中对制动阀电路进行动态控制。它不仅可以控制制动系统的制动压力，还可以动态地控制车辆的行驶，科学地分配拖车的制动力。它是制动系统的关键部件。在排除故障的过程中，维修人员需要根据检测情况进行科学的维修工作，全面客观的检测制动系统的单片机芯片，一些部件存在老化现象，导致控制程序不正确，维护人员需要第一时间更换老化的单片机芯片及其单元电路板，在这个基础上对故障问题加强关注及检测。借助测试台科学地调整和校验制动电控单元的数值，科学地解决故障问题，并确保制动电子控制单元有效工作。

（二）防滑故障

地铁车辆运行中，如果防滑速度传感器和防滑阀出现故障，则会引发一系列的故障问题。车辆踏面的磨损及制动力不均匀，对车辆行车安全运行造成影响。 防滑技术中如探头与轴箱速度档的探测距离过远，不在规定范围内的情况下，其速度档则会出现大量的铁粉异物。因此，需要加强防滑速度传感器的日常维护。

在解决防滑故障的过程中，地铁运营部门应把地铁制动系统的维修保养工作放在重点位置，并要求维修人员定期、全面地对防滑速度传感器探头和齿轮进行清洗。在维修保养过程中，要多次检测防滑车速传感器探头的检测距离，准确掌握垫片的操作情况，科学调整垫片数据。轴箱装配过程中，装配人员应按装配要求合理装配。装配后，应彻底清除探头和齿轮上的铁粉和油脂。另外，维修人员要借根据试验数据，采取适当的维修方法，对防滑控制阀进行科学的维修。如果情况严重，应及时更换防滑控制阀。

结语

综上所述，地铁运维部门需要高度关注车辆制动系统，对发生的故障全面客观分析，采取有效的解决对策，从而提升地铁车辆运行的安全可靠性，保证运营效率及质量。

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