城市轨道交通车辆制动系统的改造及应用

2018-10-16董兆兵孙小康

机电产品开发与创新 2018年5期

董兆兵，孙小康

（南京地铁运营有限责任公司，江苏南京210012）

0 引言

南京地铁1号线国产化四列车自2011年上线运营后，制动系统故障逐渐增多，供应商售后资源配置少，很难保证高质量的售后服务和技术支持，经常发生制动系统故障导致整列车不能继续投入运营的情况，且该部件如需深度检修，必须返回至欧洲原厂，存在检修周期长，成本高等诸多困难。为此，地铁公司决定联合国内制动系统专业供应商对原列车的进口制动系统进行替换改造，降低运营故障，提高列车的使用率。

1 需求分析

制动系统是轨道交通车辆的重要组成部分，决定着车辆的重要性能，直接影响到车辆的行车安全，且与牵引、网络、配电等设备均有接口，所以制动系统替换改造需求应从整车技术规范要求及改造的接口匹配性方面进行分析研究，提出改造的要求。

设计输入在覆盖原项目技术规范基础上，增加了以下要求：①分析原制动系统的功能、接口以及在运营过程中的故障，做为一项设计输入条件；②需增设以太网维护接口，便于车上软件维护；③对改造过程中涉及的与制动相关的产品及其他与制动接口产品的匹配性负责。

2 制动系统的功能组成

2.1 主要配置及功能

系统采用成熟的EPC02型车控制动系统，主要由空气供给设备、制动控制设备、基础制动设备、空气悬挂设备、车轮滑行保护设备、汽笛设备及车钩驱动设备等部件组成，具有常用制动、快速制动、紧急制动、保持制动、远程缓解、载荷补偿、空压机控制等功能。

2.2 与原系统的区别

与原系统的区别如下：

（1）制动系统内网通信采用CAN网络。

（2）结合线路实际运营特点（大客流、地上高架），在电空制动分配策略上采用平均分配（等磨耗）原则，即电制动力不足部分由各车的气制动平均补充。

（3）车上增加维护接口，可直接从车上连接上位机进行制动系统数据采集。

3 现车改造及试验验证

3.1 系统分析计算与接口确认

在项目开展初期，即进行了制动性能计算、供风能力计算、基础制动热容量计算等相关计算，并逐步开展了各接口形式的确认工作，见表1。

表1 接口形式确认Tab.1 Interface form confirmation

3.2 试验策划

制动系统替换改造与整车接口较多，所有涉及到制动的功能试验均按策划开展，见表2。

表2 试验项点策划Tab.2 Test point planning

3.3 主要试验内容

（1）静态试验。静态试验主要针对功能性要求开展，依次完成了气密性试验、风源系统试验、辅助控制功能测试，分别在AW0空载和AW3超载条件下，完成停放能力测试、不同级位下制动压力测试及紧急制动状态下的制动响应时间测试，同时确认故障诊断条件和复位条件。

图1 紧急制动响应时间Fig.1 Emergency braking response time

（2）动调试验。测试AW0和AW3工况下的常用、快速和紧急制动距离和平均减速度，在AW3配重工况下，在线路上根据实际限速（60km/h）要求，每站进行一次最大常用制动，运行一个往返，确认车轮踏面和闸瓦温度。纯空气制动下，闸瓦最高温度为92.4℃，车轮踏面最高温度为212.2℃，热容量满足试验要求。

图2 纯空气制动下热容量Fig.2 Thermal capacity under pure air brake

（3）防滑专项试验。在试车线及正线上，分别开展了电空复合及纯空气状态下的防滑性能试验，试验结果表明，最大常用制动级位工况下，电空复合制动及纯空气制动时，制动过程均较好的利用了轮轨间的粘着，滑行控制效果较好，防滑效率满足要求。

图3 防滑控制曲线Fig.3 Antiskid control curve

（4）ATO对站停车试验。ATO模式列车的停车过程，是跟踪一条恒定制动率的推荐速度曲线的过程，ATO系统根据实时反馈的实际速度和列车位置，计算实际速度和推荐速度的差值，使实际速度不断的跟随推荐速度。在信号及牵引系统不变的条件下，通过制动特性调整满足ATO模式的对站停车要求。根据动调数据确认电制动淡出的起始速度、完成速度以及淡出斜率并结合不同速度点和进站距离条件下的指令值，通过分阶段调整制动特性，完成ATO精确停车。