武汉地铁2号线车辆制动控制系统典型故障及处理措施

居晓凡 朱强强 王晨霞

摘 要：介绍武汉地铁2号线车辆制动系统工作原理，对车辆在运用过程中出现的典型故障进行分析，包括BC（制动）压力异常故障、AV阀（制动电磁阀）卡滞故障等，根据不同故障类型给出相应的处理措施。

关键词：地铁车辆;制动控制系统;典型故障

中图分类号：U270.35 文献标识码：A

1 概述

武汉地铁2号线车辆制动系统采用微机控制的模拟式电-控制动系统，控制系统采用车控方式，每辆车都配有一套电控制动控制装置（BCU），BCU内设有监控终端，具有自诊断和故障记录功能。

2 制动系统控制原理

司机通过牵引手柄给列车发送制动指令和参考值，不同的参考值代表不同的目标减速度，列车将目标减速度设为最终完成目标。

常用制动的BC压力产生原理为是列车将制动指令通过MVB网络发送给BCU，BCU中的EPC板卡根据指令计算过后，通过控制AV阀与RV阀的得电和失电来输出一个AC（预控）压力，预控压力通过中继阀放大之后输出BC（制动）压力到制动缸，产生制动。

紧急制动的BC压力产生原理为制动控制装置中的空重阀采集空簧的反馈压力，通过一定的比例关系输出一个紧急状态的AC到EBV（紧急制动电磁阀），当列车紧急制动环路失电时，EBV失电，紧急状态的AC压力被输送到中继阀，经中继阀流量放大之后输出到制动缸。

BCU中的EPC板卡通过目标减速度来计算出一个AC值，此为AC计算值，AC计算值减去一定的压差后即为BC计算值，将此BC计算值设为制动缸目标压力。即：当每个制动缸都达到目标压力后，此时列车的减速度应为目标减速度。在此过程中，列车一直实行双闭环控制，如圖1所示：

制动系统双闭环控制原理：若通过BC压力传感器检测到的BC实测值不是BC计算值之后，会通过EPC板卡来控制AV阀得电和失电来改变AC（预控）压力，使BC的实测值与BC的计算值相等。

3 BC（制动）压力异常故障

3.1 故障现象

车辆事件信息报出BC压力异常，HMI显示常用制动压力为1.9 bar，紧急制动压力为2.1 bar，均比正常值低0.4 bar左右。

3.2 故障分析

列车停止后，根据制动系统维护终端的数据，BC的实测值与BC的计算值相差40 kPa左右，但是数据中却没有出现BC压力传感器报故障的问题，如图2所示。

根据行车数据，列车在制动过程中，由于BC压力传感器未报故障，系统认为是正常的，系统为了将6车的BC压力达到与BC计算值相同的压力，而错误地将AC值提高，因此可以看出制动过程中，AC的实测值比AC的计算值高了40 kPa左右。

结合以上原理及故障现象分析：由于常用制动与紧急制动的BC压力都比正常值偏低，因此排除为空重阀的原因。结合实际发现，不管是常用制动还是紧急制动的BC压力都是通过BC压力传感器来采集数值然后反馈给HMI，再结合压力传感器比较高的故障率，分析是压力传感器故障导致BC压力的显示值偏低。

正常情况下，当AC的实测值与AC的计算值相同之后，BC的实测值应该与BC的计算值相同。但是由于BC压力传感器故障，导致BC实测值比计算值小，即BCU认为目前BC值未达到制动缸目标压力，因此为了将BC实测值达到与BC计算值相同，BCU控制AV阀得电，输出一个更大的AC（预控）压力，AC（预控）压力变大之后导致AC的实测值比AC的计算值高40 kPa。由于AC、BC的控制均为闭环控制，但是BC的闭环控制等级比AC高，因此最终结果为，AC的实测值比AC的计算值高，BC的实测值与BC的计算值相等。

此现象造成的后果：由于该车的AC实测值比其他车的高，因此该车BC的实际值比目标压力高，因此列车实际减速度会比目标减速大一些，为了达到与目标减速的一致，列车会同步减少6辆车的BC值来达到目标减速度，最终结果是达到列车目标减速度，但是列车空气制动分布不均，即该车制动压力高于其他车辆。将压力传感器问题放大，即在压力传感器不报故障的范围内，如果其显示值与实际值有更大的偏差的话，将会导致该车闸瓦产生异常磨耗，严重可能导致该车出现滑行、车轮擦伤等。

3.3 解决措施

根据故障现象和数据判断为BC压力传感器故障，更换故障车辆的BC压力传感器后故障恢复。

4 AV阀（制动控制阀）卡滞故障

4.1 故障现象

AV（制动电磁阀）阀卡滞导致制动控制装置出现异响，严重情况下会导致单车制动不缓解的故障。

4.2 故障分析

考虑到制动控制系统的双闭环控制回路原理，认为有可能为AC、BC压力不足，AV阀需通过不断调节来满足制动力需求，通过制动控制装置维护软件查看该制动控制装置的实时数据，发现AC压力不停在跳变，这就证明了该故障正是闭环控制原理所致。于是认为是AC泄漏导致闭环控制检测到AC压力不足，导致AV阀动作来调节AC压力。

AC压力传感器O型圈破损，导致轻微泄漏，由于泄漏量小所以没有漏风声，故不容易查找原因。当AC压力部分泄漏后，制动闭环控制发现AC实测值比AC计算值小，于是通过AV阀动作来补充AC预控压力，补充完成后泄漏量又导致AC实测值不足，所以最终导致AV频繁动作。按照原理分析AC、BC泄漏量到达足以影响各自的实测值时，在双闭环控制的作用下均会导致AV阀频繁动作的故障现象，此处之所以能将BC压力传感器的O型圈安装到该处是因为该处不安装密封圈的情况下泄漏量较小，AV压力流量本身也较小，所以即使在泄漏量不能听见的情况下也会造成影响，而BC压力是AC经过流量放大后的压缩空气，其流量较大，如此小的泄漏量不会影响BC实测值，也不会导致因BC实测值较计算值小而导致AV阀频繁动作的故障现象。

4.3 解决措施

根据故障现象和数据判断为AV阀故障，更换AV阀后故障恢复。

5 总结

本文介绍了武汉地铁2号线车辆制动控制系统的基本原理，对车辆在日常运用过程中出现的典型故障进行了分析并给出相应的解决措施。制动系统是地铁车辆中最关键的系统之一，对正线运营影响较大，通过对典型故障的分析能够优化检修修程，保障运营安全。

参考文献：

[1]中车株洲电力机车有限公司.武汉地铁2号线一期车辆使用维护说明书[Z].湖南株洲：中车株洲电力机车有限公司，2012.

[2]中车长春轨道客车股份有限公司.武汉地铁机场线车辆维修手册[Z].吉林长春：中车长春轨道客车股份有限公司，2016.