深圳地铁9号线制动不缓解故障分析与解决措施

尚小菲，孟繁辉，杨 东，杨再保，杨 欣

（中车长春轨道客车股份有限公司，长春130062）

某日晚22：06，深圳9号线940车6车1架报出制动不缓解故障，司机切除B09塞门后，车辆下线回库。

随后另一日晚22：50，深圳9号线937车在下沙站时，6车2架报出制动不缓解故障。

以上两起故障现象一致。

1 原因分析

1.1 制动控制系统工作原理

制动控制单元气路原理图如图1所示。

图1 制动控制单元气路原理图

图1中红色线表示主供气路，从制动储风缸经中继阀、防滑阀到达制动缸BC1/2；紫色方框内表示预控压力控制气路，从减压阀经EP调压模块到达中继阀预控口。

车辆常用制动时，紧急阀EMV得电，中继阀预控口与EP模块常用支路导通，制动控制单元中气动制动控制单元PBCU根据电子制动控制单元EBCU传来的电信号，通过常用调压阀H1、R1将来自制动储风缸的压缩空气转换成与电信号相对应的常用预控压力，常用预控压力经紧急阀到中继阀，打开中继阀中制动储风缸与制动缸的通路，最后使制动缸获得符合制动力要求的压力。

车辆紧急制动时，串联入紧急环路的紧急电磁阀EMV失电，中继阀预控口与EP模块紧急支路导通，制动储风缸压缩空气通过紧急调压阀H2、R2调节后经紧急阀到中继阀，进而打开制动储风缸与制动缸的通路，使制动缸获得符合制动力要求的压力。

1.2 故障数据分析

（1）对故障时刻的制动数据进行分析，数据如图2所示。

图2 制动不缓解发生时刻电磁阀得失电状态

由图2数据可以看出：故障时刻，EBCU给出的压力设定为0 kPa，EBCU的制动计算正常；总预控压力为541 kPa，2个轴的制动缸压力分别为541 kPa、546 kPa，总预控压力与制动缸压力基本一致。

综上可以看出，制动不缓解故障发生时，EB⁃CU及中继阀均正常，但中继阀前端预控压力与目标需求值不一致，发生了误输出。

（2）对故障发生前一段时间的制动数据进行分析，数据如图3所示。

图3 牵引状态残压

从图3可以看出，故障发生之前，牵引状态下制动缸仍有10～15 kPa的压力，分析认为常用保压电磁阀H1存在泄漏，一直在往常用预控充风，此时排气阀R1能够正常排气，导致制动缸一直有10～15 kPa的压力。

1.3 故障复现

将H1阀常带电，模拟H1电磁阀故障［1］，制动缸内保持10～15 kPa左右的残压，此时R1电磁阀正常，仍能够正常施加与缓解，与车辆制动不缓解故障前现象一致，如图4所示。

图4 模拟H1故障制动缸残压状态

再将R1电磁阀常带电，模拟R1电磁阀不能正常排风故障，预控压力在2.5 s左右上升到550 kPa，出现制动不缓解故障，如图5所示。

图5 模拟R1故障制动曲线

1.4 拆解检查

（1）过滤器拆解检查

将制动控制单元内空气过滤器拆下，滤芯中并未发现明显杂质，过滤器如图6所示。

图6 滤芯情况

（2）电磁阀分析调查情况

对充排气电磁阀进行拆解，拆解后检查电磁阀阀芯、阀体等状态，可明显看出阀体为一次成型的零件，各阀口处结构光滑，无拼接、焊接等的痕迹，但仔细观察活塞橡胶密封结构有损伤，如图7所示。

图7 拆解后电磁阀活塞与弹簧状态

（3）电磁阀气密性测试

针对充排气阀故障率高的情况，将库内尚未使用的MAC阀全部进行例行试验（即得电、失电时的气密性试验），气密性不通过的比例高达9%。

综合以上分析，可以确认制动不缓解故障非中继阀故障［2］，是由常用制动充气、排气电磁阀的活塞橡胶密封问题导致的，为电磁阀自身质量问题。

2 优化方案

针对电磁阀问题导致的制动不缓解故障，从电磁阀本身及控制逻辑2个方面进行优化，具体如下：

2.1 电磁阀换型

目前深圳9号线制动控制单元内使用电磁阀为国外产品（品牌1），将充排气电磁阀更换为同等技术参数及接口规格的另一国外产品（品牌2）的电磁阀。产品参数对比见表1。

表1 电磁阀参数对比

2.2 控制逻辑优化

在制动不缓解故障判断触发前，增加通过防滑阀进行强制排气的控制逻辑，避免发生制动不缓解故障，影响列车运用效率，具体如下：

2.2.1 制动不缓解判断逻辑（原有，未变）

（1）制动不缓解故障置位逻辑

无制动力施加需求时，BCU检测到制动缸压力大于40 kPa时且持续时间达到5 s。

（2）制动不缓解故障复位逻辑

无制动力施加需求时，BCU检测到制动缸压力小于40 kPa。

2.2.2 防滑阀排气控制逻辑（新增）

（1）无制动力需求时的动作逻辑无制动力需求时，制动缸压力大于10 kPa且持续3 s，防滑阀将制动缸内的空气排空，且向TC⁃MS报维修警告，且在1个制动单元内仅允许1个转向架执行防滑阀排风。

（2）有制动力需求时的动作逻辑

有制动力需求时，防滑阀仅受防滑程序控制。

3 优化效果

对电磁阀换型及软件优化分别进行了地面及装车测试，具体情况如下：

3.1 电磁阀验证情况

（1）地面试验验证

对新型电磁阀进行了外观检查、功能试验、气密性试验、响应时间试验、绝缘试验、耐压试验、低温试验、高温试验、疲劳试验（700万次），试验结果均合格，未出现故障。

（2）线路装车考核

对新型电磁阀搭载深圳9号线2列车进行了为期3个月的装车考核，考核情况良好，未发生故障。

3.2 软件验证情况

（1）地面试验验证

在地面分别进行了充风电磁阀持续充气+排气电磁阀不排气、充风电磁阀持续充气+排风电磁阀持续排气、无制动力需求时充风电磁阀不充气+排气电磁阀不排气、1个制动单元先后发生多个制动不缓解的故障模拟，在以上各种故障工况下软件控制策略均正常，避免了制动不缓解故障的发生。

（2）线路装车考核

选取安装旧电磁阀的深圳9号线2列车，搭载新版软件进行了为期3个月的装车考核，考核期间发生了1次不缓解故障，进行了预定的控制策略，避免了制动不缓解故障的发生。具体如下：

由制动工况转为牵引工况，非制动状态下，压力设定值为0，6车2架常用预控压力值、制动缸1和制动缸2压力均大于10 kPa持续3 s，此时防滑阀动作将制动缸内的空气排空，制动缸压力降为0，如图8所示。

图8 故障数据图

4 结束语

制动不缓解故障为城轨车辆制动系统最为常见的故障，发生故障后一般需要停车、手动隔离制动并尽快清客退出运营，会对运营秩序和运营效率产生较大的影响，通过以上硬件和软件同步优化的措施，在保证安全的前提下能够大大降低故障率，提高运营效率。