西安3号线制动系统浅析

陈晋鹏

摘要：本文主要对西安3号线制动系统主要设备组成，控制功能及安全可靠性设计简要介绍，为今后其他地铁线路车辆制动系统的选用提供参考。

关键词：Ep2002阀;制动系统

西安3号线一期电客车采用六列编组，车辆最高设计时速80Km/h，制动系统选用knorr公司的EP2002制动系统，制动设备包括电制动和电一空制动控制装置及基础制动装置。

一、制动系统组成

西安3号线制动系统主要由风源装置、制动控制设备等组成。

（一）风源装置

风源装置包括VV120型空压机、双塔式空气干燥器等设备，每列车装有2台，单台的供风能力可以满足整车的供风需求。

1.空压机

VV120型空压机采用3相交流电动机，两级活塞式压缩机和两段风冷装置。可提供约920升/分的供气量，空压机控制采用单双日主辅控制方式，当总风压力低于7.5bar时启动主空压机，达到9.0bar时关闭;当总风压力持续下降到7.0bar时，启动两台空压机，达到9.0bar时关闭。另外系统还设置有总风低压力开关，当总风压力下降到6.0bar时，压力开关会动作触发紧急制动，以保证车辆安全。

2.空气干燥器

压缩空气从空压机出口流入双塔空气干燥器。压缩空气在一个塔中干燥，另一个塔处于再生状态，每2分钟交替一次，两个干燥塔基本上处于均衡工作。经过双塔干燥器的压力空气湿度降低到35%以下，这样风缸、车辆管路以及制动控制设备可以具有更长的寿命。

（二）制动控制设备

制动控制设备主要由EP2002制动阀和辅助控制模块组成。每个转向架上装有一个EP2002阀，控制该转向架的制动力。一个EP2002阀故障只会导致一个转向架制动力的丢失，且丢失的制动力可以在整个制动单元内重新分配。EP2002阀分为网关阀、RIO阀和智能阀，为本转向架提供常用制动、紧急制动和滑行保护。

1.智能阀

智能阀包括一个电子控制部分和一个气动阀单元，具有常用制动和紧急制动功能，通过接收CAN网络的制动需求控制踏面制动单元的制动缸压力，同时结合自身轴速和通过CAN网络传输过来的速度数据执行防滑保护。

2.网关阀

网关阀具有智能阀的所有功能，通过MVB网络与TCMS进行通讯，将列车所需的常用制动压力分配到所有EP2002阀上。

3.RIO阀

RIO阀除了不执行制动力管理和没有网络接口卡外，具有与网关阀同样的输入/输出功能，还可以读出可编程输入并通过CAN总线发给主网关阀，其状态由网关阀控制。

二、制动系统功能

西安3号线电客车自动系统具有常用制动、紧急制动、保持制动、快速制动、防滑保护等功能，系统采用3节車一个CAN网络的结构，每列车包括两个CAN网络。

（一）常用制动控制

西安3号线制动系统收到TCMS的制动指令后，将其转换为压力指令，常用制动采用载荷补偿方式，CAN单元内的主网关阀接收制动指令进行制动力计算，如果制动过程中发生滑行，防滑控制功能将被激活，BCP压力调节器将控制单轴的BCP压力控制轮对滑行。

常用制动采用电一空混合制动，电制动优先，电制动不足时由空气制动补充，空气制动采用在粘着极限范围内先拖后动的方式。TCMS接收来自司控器或ATO/ATP的制动指令，通过MVB接口传输给网关阀，网关阀根据载荷情况和制动指令计算所需要的总的制动力，牵引系统根据载荷和制动级位信号计算并施加电制动力，并反馈给网关阀，网关阀再根据总的制动力要求、实际电制动值计算拖车转向架应施加的制动力，并控制拖车转向架施加空气制动，如果拖车转向架制动力不足，则在动车转向架上施加空气制动。

停车制动阶段，当车辆速度达到电空转换点时，牵引系统将通过TCMS发送给制动系统电制动退出信号，延时一定时间后，电制动开始衰减，空气制动开始上升，速度降到1km/h之前，电空转换结束。

（二）保持制动控制

制动系统收到非牵引指令且速度<0.5km/h时，制动系统将施加保持制动;制动系统收到牵引指令且无制动指令，同时收到保持制动缓解信号为1，速度大于3km/h，则保持自动缓解。

（三）紧急制动控制

紧急制动控制采用常带电方式，紧急电路失电，全车将自动实施紧急制动，全部制动力由空气制动独立承担。紧急制动不考虑冲击极限但具有防滑保护功能。

（四）快速制动控制

制动系统收到快速制动指令后施加快速制动。快速制动控制方式与常用制动管理相同，采用电空混合制动方式，平均减速度比紧急制动的稍低。

三、系统可靠性设计方案

西安3号线制动系统作为行车安全最重要的设备之一，本身具有故障监测，可靠性设计，避免车辆正线发生行车类安全问题，即使故障发生后可以将故障影响降至最低。

（一）故障监测

自检：每次上电及列车投入运营之前，车辆必须进行自检，且每24小时最少执行一次自检，确保系统的最大安全性。EP2002阀的自检主要包括防滑、常用制动及紧急制动测试等。

制动不缓解：列车运行过程中无制动缸压力请求持续5s，且制动系统检测到相应转向架制动处于施加状态（制动缸压力大于0.4bar）;当满足这两个条件并持续超过5s就会报出制动不缓解故障。

（二）可靠性设计

网关阀故障：主网关阀出现断电或故障时，制动管理和TCMS通讯由辅助网关阀承担，辅助网关阀在大约1.5秒内接替主网关阀，制动缸的压力和所有的可编程输出保持在各自最后的程序状态。阀损失的制动力将被平均分配到制动总线中的其它EP2002阀上。

智能阀故障：故障的智能阀所控制的转向架处于缓解状态，损失的制动力将被平均分配到制动总线中的其它EP2002阀上，所承担的制动力受最大制动力限制。

四、结束语

目前西安3号线制动系统已运行多年，电空转换、防滑控制性能良好，各种参数满足运营需求，该系统还具有制动精度高、维护工作量小等优点，国产制动系统可以研究借鉴。

参考文献：

[1]西安市地铁三号线一期工程电动客车采购项目合同书.西安市轨道交通集团有限公司运营分公司，2014年4月.

[2]吴雷朋，徐广增.城轨地铁EP2002空气制动系统的应用分析[A].中车青岛四方机车车辆股份有限公司，2019年7月.