城轨车辆制动控制方式的适用性分析

傅扬+赵旭松

摘 要：随着我国城市化进程的不断推进，城市拥堵的现象越来越严重，而发展城市轨道交通是缓解这一现象的必然选择。然而城市轨道交通设备的安全性也备受关注。这就使得城轨车辆制动控制方式的适用性分析显得尤为重要。因此，本文首先对城轨车辆架控和车控制动系统的特点及车辆总体方案进行了概述，并详细分析了城轨车辆制动系统的选用，旨在促进我国城市交通的发展。

关键词：城轨交通；车辆制动系统；研究

1 架控和车控制动系统的特点

1.1架控制动系统的特点

架控制动系统是以每个转向架为单位来设置制动控制单元的控制方式。制动控制单元1具有MVB网关功能，负责接收制动指令以及向车控系统反馈制动系统状态，制动控制单元2无网关功能通过内部CAN总线从制动控制单元1处获取制动指令。

对于6编组的车辆ho控制动系统由两个制动力分配单元构成海个制动力分配单元采用主辅两个制动控制单元进行功能控制通过MVB网络与列车进行通信单元内的制动控制单元通过CAN网络相互通信。

1.2车控空气制动系统的特点

采用车控制动控制方式时，每辆车设有一个制动控制单元，以车辆为单位进行制动力的计算和分配。每个制动控制单元直接连接至MVB总线，各车直接接收列车的制动指令。

2 选型分析

随着科学技术的发展车控和架控制动控制系统已经有了非常成熟的运用。两种方式虽然都可以对车辆进行精确地控制但是在车辆总体方案、制动系统性能以及LCC方面仍有一定区别而这些特点可以作为制动控制系统的选型依据。

2.1车辆总体方案分析

2.1.1牵引控制型式

采用架控牵引控制的车辆，由于以转向架为单位进行制动力的分配与控制，当每个转向架的电制动发挥不同时，电制动对粘着的使用也不同此时为了能够充分发挥每个转向架的电制动能力选用架控制动方式更为适合。而对于采用车控牵引控制的车辆，一辆车上的两个转向架分配的电制动力相同，此时不需要按照转向架为单位来补充空气制动，虽然架控制动方式也同样适用但采用车控制动方式可以尽量降低系统的复杂程度、成本以及风险。

2.1.2列车编组长度

对于4辆编组或更短编组的列车在牵引控制型式相同的条件下架控制动系统的优势比较明显。由于架控制动系统以转向架为单位进行制动力控制损失一个制动控制单元时损失的制动力1 /2X（ X为车辆编组）。对于6辆编组列车，由于采用车控制动系统时，各节车之间制动力已有较高的冗余度。单车制动失效时，电空混合控制效果在车控与架控方式之间没有本质区别。对于6辆以上编组的列车，由于车辆之间的冗余度更高，但车控制动系统因结构相对简单，同时各个制动控制装置之间为分布式结构互相依存度低。架控制动系统制动力精细化管理的优势不明显沮由于结构复杂河靠性降低。

2.2系统性能分析

车控制动控制主要由制动控制模块、防滑排风阀、基础制动装置等部件组成能够执行司机或ATO或ATP指令实现对车辆的常用、紧急和缓解控制等功能，并根据实际情况对车辆进行防滑控制。架控制动控制内部设置的制动控制模块兼有制动控制和防滑控制功能，因而取消了防滑排风阀，简化了布管工艺。架控制动系统可以按照每个转向架独立进行控制，由于制动控制单元输出的管路距离转向架较近制动响应时间较为迅速。架控的载荷信号取自单个转向架，因此，当其中一个制动控制单元出现故障时，fig车会损失1 /ax（ x为车辆编组）的制动力对整列车制动影响较小。而车控系统则是取两个转向架载荷信号的平均值，当一个制动控制单元出现故障时，列车会损失l/X（X为车辆编组）的制动力。

3 LCC分析

无论是架控控制还是车控控制均能够对城轨车辆进行精确的制动控制满足定点停车的需要，因而目前更应关注的应是制动控制部件维护和检修的问题。从维护角度分析，架控和车控制动系统的LC；C；均以大修和更换成本为主车控相比架控制动系统，因为其它配置相同，而制动控制单元的数量减少了一半使得制动控制单元的大修和更换成本减少近一半。再加上车控系统采用模块化设计可以单独更换制动控制装置的部件，维护方便，维修周期短。而架控系统需要进行整机更换，且只能进行返厂维修，维修周期长威本较高。因此车控系统相比架控系统可以大大减少全寿命周期成本。

4城轨车辆制动系统选用分析

4.1制动控制单元小型化趋势

由上述城轨车辆制动控制单元介绍可知，与20世纪90年代NABCO的H RDA制动控制单元和KNORR的ESRA制动控制单元相比，制动控制单元小型化已是现在以至未来制动控制单元的发展方向。制动控制单元小型化，如EP2002和EPAC制动控制单元，使制动控制单元成为了一个可在线更换的装置，方便车辆的安装和维护，减轻了车辆的总重，减少了列车库停检修的时间。

4.2制动控制单元新解决方案的挑战

我国城轨车辆大多数制动控制单元采用传统的制动控制解决方案：即制动气动装置接受制动电子控制装置的控制，由电空转换阀产生与制动需求相一致的预控压力，然后通过中继阀进行流量放大，最终控制制动缸的压力；防滑控制由制动电子控制装置通过控制靠近转向架的防滑阀实现车轮防滑。值得注意的是，一些新的制动控制单元采用了全新的制动控制解决方案，将制动缸控制和防滑控制合并在一起。但由于制动缸控制和防滑控制不同的機械和气动特性，新的制动控制解决方案面临着较大的挑战。

4.3考虑制动控制系统的寿命成本

由于城轨交通的安全性要求较高，目前我国主要采用了国外的车辆制动控制系统。但在保证了安全性的同时，也不得不面对产品的寿命周期成本。这一大问题。面对上述我国采用的城轨制动控制系统，运用一定时期的可维修性需着重考虑。所以在选用城轨制动控制系统时，需要研究其零部件维修的可能性，而不是自始至终从国外购买整机。

5总结

综上所述，在城市轨道迅猛发展的过程中，车控制动控制和架控制动控制有着各自的优势将在以后的发展中长期并存。在选择制动控制方式时河以从其适用性的角度着手针对列车牵引控制型式、列车编组长度、系统性能以及全寿命周期维护成本等影响因素进行综合考虑，从而为乘客提供了一个舒适的乘车环境。

参考文献：

[1]王娴，陈林. 城轨车辆制动控制方式的适用性分析[J]. 技术与市场，2014，v.21；No.24505：37-38.

[2]韩晓辉，林祜亭，樊贵新，王群伟，范荣巍. 城轨车辆车控制动控制方式与架控制动控制方式[J]. 铁道机车车辆，2010，v.30；No.15105：53-56. .