调车过程中地铁车辆参与制动的制动方案研究

2018-03-24李洪

城市轨道交通研究 2018年3期

李洪

（中车四方车辆有限公司，266111，青岛∥高级工程师）

1 目前调车方式及存在问题

当车辆故障或供电故障使地铁车辆不能依靠自身动力运行时，常用内燃机车牵引地铁车辆运行；在库内，以内燃机车为动力对地铁车辆的调动也比较频繁。采用内燃机车调动地铁车辆时，在调速及制动停车过程中,制动力仅由机车提供。由于机车与地铁车辆之间无制动控制系统的关联,因此机车不能控制地铁车辆的制动系统工作，故地铁车辆不参与制动。对整列车（包括机车及地铁列车）来说，制动力不足；对机车来说，需提供的制动力过大。由于整列车的制动力不足，故制动距离长，由此不能提高牵引速度，只能以较低速度调车。因此，调车效率低，调车线路占用时间长。但对机车来说，为满足整列车的制动力需求，必须采用较大级别的制动力，当轮轨黏着状况不佳时，制动力很容易大于黏着力，进而导致机车的车轮擦伤。实际操作中，机车虽可采用双机重联运用，但上述矛盾依然存在。

为保证内燃机车牵引车辆安全高效运行，避免车辆设备损坏，有必要分析机车牵引地铁车辆技术，考虑调车时的地铁车辆状态，激活地铁车辆的制动能力,使机车和地铁车辆同步产生制动力，以提高调车效率及安全性。

2 制动方案

2.1 内燃机车制动控制方式

内燃调机机车采用传统的自动空气制动机，通过控制列车管的增减压来实现制动与缓解。该制动控制方式的特点是：制动指令由列车管压力变化的空气波来传递，制动力的大小随列车管的减压量不同而变化。对定压0.50 MPa的机车来说，最大有效减压量为0.14 MPa；对定压0.60 MPa的机车来；说最大有效减压量为0.17 MPa。制动指令的传递速度受空气波速的限制，相应制动空走时间会较长。

2.2 地铁车辆制动控制方式

地铁车辆空气制动大多采用直通电空制动机。以克诺尔公司的EP2002系统为例，其空气制动力的计算和分配通过控制阀内的微处理器进行，制动指令传输通过网络或硬线进行。

制动系统工作模式分为正常模式、备用模式及回送模式。在不同工况下采用不同的模式。

（1）正常模式：当车辆控制系统及制动系统均正常时，采用正常模式，其制动指令通过网络传输。

（2）备用模式：当车辆控制系统或网络故障时，采用备用模式，其制动指令通过硬线传输。

（3）回送模式：当车辆从工厂运往地铁车辆段时，采用回送模式。此模式下，制动阀可识别列车管压力的变化，并对应输出不同大小的制动力。目前，大多为车辆临时铺设1条和机车列车管相连的管路。相应的气路接口中，网关阀6口和机车列车管相连。网关阀根据车重及列车管定压确定列车管减压量，并生成具有量化指标的制动指令；同时将此指令通过网络传给本单元内其它制动阀，以控制本单元内的车辆与机车同步产生制动或缓解作用。在电气接口方面，车辆的回送模式硬线信号和列车管定压硬线信号通过网关阀的输入端口进入网关阀（高电平代表6 bar定压，低电平代表5 bar定压）。由于总风压力开关和警惕继电器开关断开使紧急制动回路失电，需使回路得电，缓解紧急制动。

2.3 建议

以克诺尔EP2002制动系统为例,该系统在回送模式下,可识别调车机车列车管的压力变化信号，能使地铁车辆的制动阀产生制动及缓解作用。如果在日常采用机车调动地铁车辆的过程中运用此功能，则不仅可显著提高调车效率；而且由于机车与地铁车辆共同产生制动力，可显著增大整列列车的制动力，进而提高调车过程的安全性。当制动力增大时，还可适当提高调车速度，以提升工作效率；同时，减少机车制动负荷，以减少机车制动部件的损耗。

因此，建议在地铁车辆设计制造初期增加1根列车管，即采用双管供风。在地铁车辆正常运行时，增加的列车管不起作用；在地铁车辆被工程机车牵引时，增加的列车管可和机车的列车管相连，接受机车的制动缓解信号，使地铁车辆和工程机车同步产生制动缓解作用。机车的总风管通过车端连接器和地铁车辆的总风管相连，以供给地铁车辆制动用风和其它附属用风。

运用过程中，地铁车辆处激活状态，回送状态有效。制动系统不能隔离,缓解紧急制动。

正线或段内调车时，机车总风进入地铁车辆总风管。总风通过贯穿全列列车的总风管进入各车的总风缸，为缓解停放制动，各车正常的制动用风及附属用风做好准备。机车的列车管风压通过车端连接器进入地铁车辆新增加的列车管。该列车管贯通全列，且与每单元主、辅网关阀的6口相连。通过网关阀口将机车列车管减压量信号，即制动缓解信号传给网关阀，由网关阀识别减压量信号，控制本单元车辆的制动与缓解。

采用这种调车方式时，地铁车辆制动系统功能须正常，每单元车组须至少有1个正常的网关阀，单元内部网络正常，能把网关阀输出的制动指令传递给单元内其它制动阀。