沈阳地铁二号线一期和沈阳至铁岭城际铁路工程车辆制动系统方案对比

2015-11-20张红萍穆东波

沿海企业与科技 2015年1期

关键词：干燥器铁岭空压机

张红萍，穆东波

张红萍，穆东波

文章对沈阳市地铁二号线一期工程车辆和沈阳至铁岭城际铁路工程（松山路—道义）车辆所采用制动系统的不同之处进行了对比说明，特别是对两类风源系统从其工作原理及各自优缺点方面进行了较为详尽的介绍。

制动系统；风源系统；干燥器

一、引言

随着中国城市化进程的不断加深，地铁车辆以其先进性、可靠性及实用性被越来越多的城市作为一种便利的交通工具广泛采用，而其中制动系统作为地铁车辆一个涉及安全的、极其关键的系统，在选型上显得尤为慎重。目前各城市地铁车辆所采用制动系统因供应商的不同而不同，例如德国Knorr制动系统、日本Nabtesco制动系统、北京纵横机电制动系统、南京海泰制动系统等。本文以沈阳市地铁二号线一期工程车辆及沈阳至铁岭城际铁路工程（松山路—道义）车辆为例，对两条线路所采用制动系统的不同之处加以介绍、说明。

二、对比说明

地铁车辆制动系统包括两部分：风源系统和制动系统，而制动系统又分为制动控制系统和制动执行系统。对于风源系统，沈阳—铁岭项目采用嘉祥的风源系统，沈阳2号线采用阿特拉斯的风源系统，而对于其中的制动系统，沈阳—铁岭项目及沈阳2号线项目采用完全相同的北京纵横机电的车控制动系统。

（一）风源系统

风源系统作为地铁车辆制动系统的最关键部件之一，其作用是用来给空气制动系统及所有辅助用风设备（如受电弓、风笛、解钩等设备）提供清洁干燥的压缩空气。其工作状态的好坏直接关系到列车的安全和气动机械能否正常工作。因此，选择合适的风源系统并合理控制压缩机运行显得尤为重要。

1.空压机

沈阳至铁岭项目选用嘉祥的AGTU-0.9型空压机组，此空压机组由螺杆空气压缩机、双塔干燥器、最小压力阀、安全阀、启动控制箱、吊架等组成。螺杆空气压缩机通过空气滤清器吸气并压缩到1000kPa，然后经冷却器进行冷却、过滤器进行过滤后进入干燥器，在空气干燥器中，空气首先经过分离和过滤，然后由干燥塔内的干燥剂进行干燥。

沈阳地铁2号线采用阿特拉斯的GAR10型空压机组，此空压机组由螺杆式空气压缩机、膜式干燥器、安全阀、启动控制箱、吊架等组成。两类风源系统的气动原理基本相同，但具体参数存在一定差别，具体如图1。

2.干燥器

沈阳至铁岭项目采用双塔干燥器，此双塔式干燥器由前置过滤系统和干燥过滤系统组成。具体工作原理见图1，含有污染物的空气进入前置过滤器后，通过前置过滤器的离心作用将污染物分离出来。大体积的液体物质被收集到过滤器的液体收集部分，并通过卸放阀进行卸放。由于空压机连续运行，卸放阀每60秒卸放一次。

前置过滤器可以收集油和凝聚的小水滴，而且通过第二个卸放阀排出收集起来的液体。集成过滤器还可以分离出气体中的固体污染物。固体颗粒物被吸附在集成过滤器的纤维上，这样就能提高部件的使用寿命。此部件的尺寸比较大，因此能够最高限度地降低污染物对设备的损坏。

表1 空压机的对比说明

经过前置过滤器后，空气中的液态水的含量很大程度地减少，但是气态水的含量仍然处在饱和状态，因此干燥系统进气口的进气转向阀，把空气送入干燥剂层。

一小部分经过干燥的空气将通过反吹孔进入另一个已经卸完压的干燥塔内，然后通过卸放阀把干燥剂层中吸收的水分吹出干燥塔外。一个出口处的自动换向阀使得通过干燥室的空气能够进入出气口处，并且能够阻止处于再生状态的干燥室内空气进入干燥塔。

空气经过干燥过滤系统后，气态水的含量将会降低到出口空气的露点值以下。

两个干燥塔的干燥与再生是由一个时间继电器来控制的。在一个循环开始时，空气进入一个干燥塔，同时另一个干燥塔的卸放阀打开并且进行再生。在48秒之后处于再生状态的干燥塔的卸放阀关闭12秒。在这12秒中，再生的干燥塔通过反吹孔被外部的气流充满压力。这个渐进的升压过程可以使得该塔之后的干燥过程可以避免气流的突然增大带来的再生耗气率过高或者干燥剂吸附能力的损坏。当此12秒钟结束的时候，气流通过换向阀进入刚刚完成再生的干燥塔，同时原来的干燥塔变为再生状态，并且泄放阀打开。这个60秒的循环过程会在两个塔之间交替进行。

沈阳2号线采用膜式干燥器，具体工作原理见图2。湿空气通过预过滤器进入干燥器，在预过滤器中油和水滴被去除掉，然后空气进入中空纤维，水蒸气透过纤维壁，干空气流出纤维出口。在出口一定的空气被分出来通过一个孔板被引导纤维的外部以带走外部空间的水蒸气。

图1 双塔式干燥器工作原理图

图2 膜式干燥器工作原理图

两类干燥器的具体对比说明参见表2，

3.空压机的控制方案

为提高空压机的工作率，有效降低空压机油的乳化，沈阳至铁岭项目的空压机控制方案采用单双日主辅控制原则，例如：当总风压力低于（750±20）kPa时，主空压机（奇数天为1号车，偶数天为6号车）启动，当总风压力上升到（900±20）kPa时，主空压机停止工作。如果总风压力在主空压机启动后，持续下降到（680±20）kPa时，辅助空压机开始动作，两台空压机持续打风到（900±20）kPa时，两台空压机都停止工作，而非沈阳2号线采用的由头尾车控制空压机的启动。

4.风源系统比较说明

与沈阳2号线所采用风源系统相比，沈阳—铁岭项目所采用风源系统具有以下特点：

（1）吸附式干燥器的干燥介质，在正常运用温度区间，随运用环境的温度降低，其吸附能力随之增强；膜式干燥器中脱水膜丝为高分子结构，其本身对温度不敏感，低温不会导致其损坏，但如果膜丝内部压缩空气湿度较高，冷凝后形成液态水，在低温状态下，冷凝水结冰后体积增大，存在损坏膜丝的可能。所以，低温运用环境下，吸附式干燥器可靠性更高。

（2）当用风设备对压缩空气露点温度要求不高或运用环境温度相对较高时，膜式干燥器可满足使用要求；但如果对压缩空气露点要求较高、运用环境温度较低时，吸附式干燥器的干燥效果更好。

（3）运用过程中，如果出现干燥器损坏，吸附式干燥器具有更好的可维修性，膜式干燥器采用的高分子结构脱水膜具有不可修复性，一旦出现故障，需整体更换脱水膜，使用成本较吸附式干燥器更高。所以采用新的风源系统可以降低后期维护保养、备品备件等成本。

（4）采用国产风源系统在售后技术支持方面具有明显的优势，可以做到快速响应，保证机组的正常功能。