直线电机地铁车辆如何降低制动磨耗

黄学翾

(佛山市轨道交通发展有限公司,528000,佛山∥工程师)



直线电机地铁车辆如何降低制动磨耗

黄学翾

(佛山市轨道交通发展有限公司,528000,佛山∥工程师)

由于直线电机车辆的固有特性及某轨道交通线路的运营特点，实施电制动时，导致空气制动被迫频繁补充,造成制动磨耗件消耗较快。介绍了改造前、后制动闸片、制动盘及制动施加情况，并进行了经济分析。通过改善空气制动施加逻辑及更换新型号的闸片,制动磨耗量明显降低,可大幅降低运营成本。

地铁； 直线电机车辆; 空气制动; 磨耗量

Author′s address Foshan Metro Co.,Ltd，528000，Foshan，China

某城市的轨道交通4号线,运营里程46.7 km,在建里程12.6 km,2014年日均客流量约为28万人次,列车采用4节(直线电机车辆)编组。由于直线电机车辆的固有特性,在从牵引直接转向制动时需要较长的时间建立电制动力,而在行车密集的线路,为保证运营密度,通常频繁转换牵引、制动且无惰行时间。因此，为保证制动效果,电制动建立期间就需要空气制动短时间补偿后再退出。空气制动频繁施加,致使闸片、制动盘磨耗增大。频繁更换制动磨耗件不仅大幅增加运营成本,更增加了检修部门的工作量。为此需要采取改造措施来缓解上述问题。

1 改造前的制动闸片、制动盘及制动施加情况

该线的直线电机车辆采用双侧外轴盘夹钳式基础制动装置。4节车均为动车,分为两个相对独立的单元(见图1)。自2005年出厂以来,一直使用的制动盘及闸片型号分别为II56104/1480(AMD)及C105882/35D5T。改造前磨耗相当严重。

图1 直线电机车辆的制动装置配置情况

根据在正线测得的ATO(列车自动运行)指令曲线(见图2),车载信号设备为保证旅行速度,在牵引到最高速度后直接转入制动,或者在制动中途短暂停止后继续制动,上述操作之间没有惰行环节,造成电制动不能及时建立,所有转向架气制动频繁地进行短时间、小制动缸压力补偿。根据文献[1],产生同等的制动功率时,特定的小制动缸压力比大制动缸压力造成的制动盘及闸片磨耗量大。同时,由于目前的闸片寿命接近制动盘寿命,说明闸片材质偏硬。

图2 ATO模式下制动装置动作曲线

2 改造后的制动闸片及制动施加逻辑

基于上述条件,厂家换装了偏软的闸片C105882/35F4T,制动盘继续沿用。除此外还编写了新版制动软件,相对旧版,新版制动系统的常用制动施加逻辑变化如下。

2.1 避免小制动力施加

为了避免在转向架上施加小制动力,设定每个转向架上施加的制动力最小为3.8 kN。所以在列车中,如果；

(1) 制动力请求<3.8 kN时,没有转向架被施加空气制动；

(2) 3.8 kN≤制动力请求<7.6 kN时,1个转向架被施加空气制动,制动力为3.8 kN；

(3) 7.6 kN≤制动力请求<11.4 kN,2个转向架被施加空气制动,制动力各为3.8 kN；

(4) 11.4 kN≤制动力请求<15.2 kN,3个转向架被施加空气制动,制动力各为3.8 kN；

(5) 制动力请求>15.2 kN时,空气制动力平均施加在4个转向架上。

2.2 新版软件的制动力分配原则

新版软件的制动力由原整车绝对平均分配变更为有条件的逐个转向架施加，仅在一定周期内均衡各个转向架的制动磨耗。

(1) 对转向架进行逐个依次控制施加;

(2) 按天为单位进行逐个控制,确保在一天内各转向架磨耗平均。

3 改造前后经济分析对比

改造后车辆ATO停车精度调试到改造前水平,常用制动、紧急制动距离合格。经过约5.6万km的运营考核后,测得的磨耗量与原磨耗量的对比情况如图3所示。

图3 改造前后制动磨耗量对比

每列车装有制动盘32块,闸片64对。制动盘可运用厚度7 mm,闸片可运用厚度29 mm。该线路配车30列,单列年均运行19万km。改造前、后闸片价格每对均约600元,制动盘价格每块8 700元。基于以上数据,制动盘及闸片改造前后年消耗量及经济成本对比如图4。

图4 改造前后制动磨耗件年消耗量及经济成本对比

4 结语

虽然本次改造后考核里程较短,数据不适合做最终结论,但趋势非常明显。可以肯定，长期低压力制动会造成制动磨耗量陡增。建议在新线建设阶段就从车辆自身及ATO策略上尽量避免该情况。目前,此项改造成果正在该城市的轨道交通5号线的增购车及6号线的车辆上推广使用,效果明显。

[1] 符蓉,高飞.高速列车制动材料 [M].北京:化学工业出版社,2011.

[2] 克诺尔.GZL4 & 5 New Blending and New Pad Summary Report[R].苏州:克诺尔,2013.

Reduction of Braking Wear Rate for Linear Motor Metro VehiclesHUANG Xuexuan

Due to the inherent characteristics of linear motors in metro vehicles, much time is needed to switch from towing mode to braking mode without coasting, that results in frequent and momentary replacement of mechanical brakes, higher wear rate of brake disks and pads.By introducing the modified situation of the front and rear breaking pads with an economic analysis, the improvement of braking control logic and adoption of new-type brake pads have significantly reduced the wear rate,therefore allowing considerable operational cost reduction.

metro; linear motor vehicle; air brake; wear consumption

U 270.35

10.16037/j.1007-869x.2016.05.025

2015-03-16)