贵阳1号线架控制动系统选型与应用研究

王春萌 徐红星

摘 要：贵阳地铁1号线采用EP2002架控制动系统，针对长大坡道、冻雨低黏着及高原等环境条件，车辆制动系统在选型上做了多方面的研究。其中包括基础制动型式，空压机排量选择及改善黏着。

关键词：地铁车辆；制动系统；空压机；基础制动；低黏着；踏面清扫

中图分类号：U270.35 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）02-0126-02

Study on Lectotype and Application of Break System

in Gui Yang Metro Line one

WANG Chunmeng XU Hongxing

（CRRC Nanjing Puzhen Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 210031）

Abstract： Gui yang Metro Line 1 used the EP2002 brake control system， environmental conditions for growing up the ramp， freezing rain， low friction and plateau， vehicle braking system in the application selection do research in many aspects. These include the type of foundation brake ，the displacement of the air compressor and improvement of adhesion.

Keywords： metro vehicle； braking system；air compressor ；foundation brake ；low adhesion； tread cleaning

贵阳是一座“山中有城，城中有山，绿带环绕，森林围城，城在林中，林在城中”的具有高原特色的现代化都市。贵阳地铁1号线具有长大连续坡道及位于高原等特点，需要改善长大连续坡道对轮轨间的黏着[1]。长大连续坡道对基础制动热负荷要求较高，而高原地区对空气压缩机的选型和计算提出了更高的要求。本文将从高原地区空压机选型、基础制动选型、有效改善黏着等方面进行阐述。

1 主要技术参数

车辆构造速度：90km/h；最高运行速度：80km/h；最大常用制动：≥1.0m/s2；紧急制动：≥1.2m/s2；坡道：最大坡度不大于30‰，困难条件下35‰。

2 空压机选型

由于贵阳的海拔高度为1 100～1 300m，在空压机选型和计算时，考虑到空气的稀薄程度，使空压机的排量乘以对应海拔系数（0.86），贵阳1号线使用的空压机排量为920L/min，实际排量为700L/min，且双塔干燥器工作耗风率为25%～26%，实际风源系统输出的实际排量为601L/min。空压机的选型参数及技术指标如表1所示。

表1 空压机的技术参数

[风源系统 技术参数 型号 VV120 工作转速 1 450r/min 空气净输出量 700L/min±6% 工作压力 9.5bar 轴功率 6.5kW±7% 油容量（max/min） 3.7/1.5L 油型号 RIMULA R6 M 10W-40 电机型号 KB/04C-132M 工作温度范围 -40～+50℃ 工作电压 AC 380V+15%/-5% 频率 50Hz ]

通过估算列车总的耗风量为：

[ min 279.4Qnet_veh nor =393.2 L/min max 518.6]

其中，Qnet_veh min是认为车辆在理想条件下运行，如在相对平直的轨道上，载客不多，车站之間很少采用制动，很少用喇叭，正常条件（少量泄漏……）等；Qnet_veh nor是认为车辆在一般条件下运行；Qnet_veh max是认为车辆在极端条件下运行，如在有很多弯道的线路上运行，满载和大负载变化、多次使用风笛及门控驱动器、撒砂包括砂干燥等。

最终计算出单台空压机工作时的相对负荷率为：

[ min 46.5DCcomp nor=65.4 % max 86.3]

通过对空压机的选型计算可知，上述空压机设计参数完全能满足贵阳1号线的使用。值得注意的是，高原地区空气稀薄，通过计算可知，初充风时间较一般平原地区略长。

3 基础制动选型

贵阳1号线线路复杂，坡度大，曲线多，且坡度较长。为保证车辆的安全性，结合自然环境等要求，基础制动优先选择盘型制动。相对于踏面制动而言，盘型制动装置的显著优点是能承受地铁等城轨车辆频繁制动所产生的热负荷，进而能大大减轻车轮踏面的机械和热作用，而车轮不直接承受制动热量，能延长其使用寿命。研究结果表明，盘型制动的极限功率主要取决于制动盘表面的最高温度和闸片的耐热性，因此，盘型制动具有高于踏面制动的制动功率，适合更高的制动速度。对于合成闸片而言，可用于200km/h以下的铁路客车，这一点也同样适用于地铁及轻轨列车。

从技术分析的角度可以看出，对于列车运行速度小于80km/h的城市轨道交通线路，可以采用踏面制动的方式；对于客流量比较平稳的城市轨道交通线路，当列车运行速度在100km/h及以上或者速度小于100km/h，但轨道线路较恶劣时，如长大坡道，连续站间距过短时，应采用盘型制动方式。通过线路热容量计算得出盘型制动满足要求。

4 有效利用黏着

4.1 有效利用黏着的原理

WSP以轴为单位进行控制，当EP2002阀检测到车轮打滑时，其将控制制动缸压力，以修正打滑。轴速由每个轴上的速度传感器测得，此速度信息在CAN总线单元内的阀之间共享，从而根据WSP算法检测和控制滑动。当检测到打滑深度大于5%时，制动防滑保护系统被激活并随后将打滑深度控制在15%至20%之间以获得最大的轮轨黏着。常用制动和紧急制动模式都具有WSP功能，但工作原理并不完全相同[2]。

4.2 改善黏着

在冻雨天气下，轮轨黏着条件差，列车在制动过程中可能会出现滑行。在某些极端条件下，黏着过低时，制动距离将严重超标。针对黏着不可控的风险，贵阳1号线采取相应措施尽可能提高黏着，如增加研磨子（踏面清扫功能）。

研磨子（踏面清扫装置）具有增黏功能，其增黏原理参见图1。

[][][][增黏着研磨子][金属粒子][水膜]

图1 踏面清扫原理示意图

金属颗粒通过热塑性树脂黏附在车轮踏面上，通过轮轨碾压，形成金属粒子薄膜，改变轮轨接触区受力状态，提高黏着系数。

控制模式主要有以下两种。

①网络自动控制。网络根据时钟每天执行一次，在每天零点过后，当列车在牵引工况下速度首次达到40km/h时，网络会自动发出踏面清扫命令V1，驱动踏面清扫电磁阀。该命令采用施加10s、缓解5s的输出方式交替进行，持续1min。若在此过程中，列车速度低于25km/h或列车转为制动工况，则停止输出该指令V1，当天不再输出踏面清扫指令。

②当该车任意一轴产生滑行时，其踏面清扫装置按照施加20s、缓解10s的周期作用。只要满足滑行条件，就至少动作一个周期，当触发条件不满足时，直至该动作周期结束后，踏面清扫装置才停止动作。

5 结语

贵阳地铁1号线制动系统采用了国内常用的EP2002架控制动系统，基础制动采用盘型制动。在空压机选型、基础制动选型及改善黏着等方面进行重点设计，以符合贵阳地铁1号线的环境特点，减少列车滑行的概率，提高地铁列车的运行品质。

参考文献：

[1]邬志伟，胡用生，沈刚，等.城市轨道车辆牵引、制动与防滑系统的效率研究[J].城市轨道交通研究，1998（4）：33-35.

[2]倪庆博.地铁车辆ESRA制动系统防滑功能解析[J].科技资讯，2009（3）：253-254.