地铁列车制动系统故障及改进优化思路分析

鲁礼丁

摘要：本文主要分析了地铁列车制动系统组成及常见的制动模式，重点介绍了制动系统故障及改进措施，其不仅可以更好的发挥制动系统的作用，而且还可以降低制动系统故障的发生率，进而提高其运行效率。通过对制动系统故障及改进对策进行研究，以期为地铁列车的安全运行提供可靠保障，创造出最大化的经济与社会效益。

关键词：地铁列车;制动系统;故障;改进对策

1.地铁车辆制动系统概述

1.1地铁车辆制动系统组成

通常情况下，地铁车辆制动系统主要包括了制动控制和制动执行两大部分，其扮演着控制指令发出与中断的角色，由信号传输装置和控制装置组成，该过程中信号传递媒介为电或空气。

1.2地铁列车制动模式

在地铁列车正常运行过程中，制动模式类型如下：（1）常用制动。其选择了减速度控制方式，并根据具体的载荷和收到的减速指令来对其制动力进行调整。通过常用制动既能够降低减速时的不适感，而且还可以提高乘客的舒适感;（2）紧急制动。其一般是基于单个转向架来进行操作，且不存在冲击限制。如果断开紧急制动安全回路时，将会使所有车辆紧急制动。如果开启紧急制动功能后，使地铁列车一直处于制动状态，以确保列车安全停车。如果出现紧急制动电路失电故障时，将会导致紧急电磁阀失电，并根据实际载荷产生的压力来调节变载荷阀，按照1：1的比例中继阀完成对压缩空气的输送，进而达到紧急制动的目的;（3）快速制动。其主要是由列车自动运行ATO或司机控制装置发出，并且在司控器手柄运移至相应位置时，才会启动系统。如果将司控器手柄移至“0”位时，将会得到缓解制动的目的;（4）停放制动。其主要是保证已停止车辆处于稳定不动状态，其所具备的作用如下：①避免已停稳车辆在外力作用下发生移动;②防止停止在坡道上的列车因为停放不平顺而出现溜车、倒溜问题。实际上，停放制动原理与常用制动相似，其主要区别是制动力的大小和作用条件。停放制动具有相对比较苛刻的应用条件，只有列车停稳后才启动，此时的制动力为固定值，并且在正常启动车辆后，制动作用将会缓解。

2.地铁列车制动系统故障

空气制动防滑系统属于地铁列车制动系统中比较重要的组成部分，其一般是由速度传感器、防滑排风阀和防滑控制器组成，其中在速度很低時速度传感器可以实现对速度的准确检测。在发生制动滑行时，防滑排风阀可以达到缓解单个轴空气制动的效果，从而使制动滑行消除。通常情况下，空气制动防滑系统通过如下两种滑行探测方法来对其是否有滑行现象进行判断：（1）减速度判据。某一轴减速度符合判定滑行数值;（2）速度差判据。与参考速度（基准速度）相比，某一轴速度比其低时，则说明达到判定滑行数值。如果发生上述任何一种情况时，则可以说明该轴出现了制动滑行，此时的防滑控制系统将会借助防滑排风阀将该轴制动缸到中继阀的通路切断，并保证制动缸压力不再增大。当滑行持续增大时，可以通过防滑阀将一部分制动缸的压力空气排出，以此来降低该轴上的制动力和滑行程度，并保证该轴恢复至黏着状态。

2.1故障数据

通过对A1车制动系统记录数据（图1）进行分析发现，在补充空气制动后，A1车端转向架的1轴和2轴同时出现了滑行，同时对制动缸实现了排风控制。实际上，当1轴排风后，将会在短时间内恢复轴速，并且在轴速恢复阶段，将会使1轴制动缸继续充风，并持续保压约5s后使其排风得到缓解，该过程中轴速一直处于正常状态。实际上，2轴排风后轴速较慢恢复，并降低了排风后轴速下降速度。在2轴制动缸得到彻底缓解后，不仅轴速未得到快速恢复，而且还持续下降直至彻底抱死，约5s后1轴制动缸开始进行排风缓解，并且在缓解后2轴轴速也达到了正常值。

2.2制动抱死和防滑失效原因

通过对图1进行分析发现，在2轴制动缸完全缓解后，A1车转向架2轴轴速未恢复，然而在1轴制动缸缓解后，短时间内轴速恢复正常。实际上，转向架1、2轴制动缸管路接反是诱发制动抱死和防滑失效的主要原因。

2.3制动重故障原因

通过对记录数据进行分析发现，在滑行大概2s后，下调了制动级位（图1），此时的A1车转向架不需要继续空气制动，从而缓解了制动缸压力。然而，因为A1转向架2轴的轴速还没有恢复，从而使滑行仍处于激活状态。在防滑激活状态下，防滑控制软件通过未滑行轴的黏着来实现对滑行轴上的制动力损失进行补偿，并且对没有滑行的轮轴制动缸给予了保压和充风控制，未给予排风控制。当处于滑行激活状态时，如果2轴防滑控制失效后，将会导致未滑行的1轴制动缸无法实现正常缓解，如果该状态持续5s后，将会导致制动重故障和制动不缓解故障。

3.地铁列车制动系统改进对策

3.1优化防滑控制软件

如今，在防滑激活后，防滑控制软件优先实施防滑控制，并对未滑行的轮轴制动缸提供保压和充分控制，未实施缓解排风控制。虽然在某些情况下，该控制模式能够提高滑行后的黏着利用，然而由于防滑控制失效后无法使制动压力隐患得到缓解，进而触发制动重故障。为了使防滑控制失效后无法触发和缓解制动重故障得到解决，则需要优化防滑控制软件，具体内容如下：（1）如果空气制动得到部分缓解后，当未滑行轴的制动缸压力超过了制动缸压力目标值时，则需要为未滑行轴提供缓解排风控制，并部分缓解未滑行轴的制动缸压力;（2）如果空气制动得到彻底缓解后，则不启动空气制动防滑控制，并通过正常缓解方式来实现对制动缸压力的有效缓解，避免防滑失效后还存在持续防滑控制。将上述两个功能增加到控制软件后，在部分或完全缓解空气制动目标压力时，将会有效降低或缓解制动缸压力，进而达到预期的制动效果。

3.2生产、质量管理

通常情况下，转向架制动缸管路接反主要是由于在工艺文件中未明确标注制动缸管路连接要求，而且在发现错误后未及时进行改进。为了避免上述问题的发生，则需要强化生产、质量管理工作，并从设计、生产、试验、工艺、验收、质检等环节对其故障原因进行分析，制定完善的整改方案，进而降低地铁列车制动系统故障的发生率。

4.结束语

综上所述，制动系统是地铁列车运行中比较重要的组成部分，然而在实际运行阶段，制动系统出现了防滑控制故障，此时在对其进行分析的基础上，制定了改进优化对策，以此来更好的发挥制动系统作用，确保地铁车辆安全、高效运行。

参考文献：

[1]王仁庆. 地铁列车制动系统故障原因分析及改进[J]. 轨道交通装备与技术，2021（3）：35-37.

[2]胡利江. 地铁列车制动系统故障判断与解决阐述[J]. 今日自动化，2019（6）：138-139.