关于地铁车辆制动控制的探讨与研究

郭 帅 白雁翔

武汉地铁集团运营有限公司 湖北 武汉430000

1 导言

随着我国城市化建设进度的不断加快,大量的人流涌入城市促进了超级大都市的形成,也带动了大城市的发展,现如今新一线城市的地铁、轻轨规划已经非常成熟,多个一线城市也逐步进行了地铁的修建以及城市交通线路网络的完善。地铁成为了很多人日常生活中必要的一环,在动辄十几公里的上班路上不仅方便了人们的出行,也为城市带来了流动活力。轨道交通的建设如今可谓是如火如荼,为了更加安全、合理的使用地铁轨道交通,下文对地铁制动方面做了一些研究。

2 停车对标中的制动

地铁车辆的停车基准通常是指运营车辆在正线站点站台上的准确停车。准确的停车基准是确保系统运行效率的要求之一,也是保障地铁运营满足乘客优质乘坐质量的关键因素,还是保障乘客及时上车下车的服务之一。在武汉、宁波现有的一些项目中,屏蔽门设置在地下站,安全门设置在高架站。站台屏蔽门/安全门的布局会影响停车精度,其中不带PSD (轨道交通站台屏蔽门系统)系统的站台停车误差大约为一米到两米,不方便乘客的上下车,带PSD系统的站台可以把停车误差缩小到正负零点三米以内。当地铁车辆的侧门与PSD系统的屏蔽门/安全门中心线之间的偏差超过±0.5 m 时,列车车厢的侧门和PSD系统屏蔽门/安全门不能联动打开,只有手动调整相应标记后才能打开车门与站台屏蔽门/安全门。

地铁停车对标功能中除了自动对标还有人工对标,就是人工驾驶来进行对标工作,司机遵循DMI的显示驾驶车辆,进行停车制动工作的时候需要根据要求使车辆缓慢降速进入站台然后精确停车对标对齐。在司机制动过程中要求过标距离大于零点五米的时候主控CC不给予开门信号,这时候需要司机继续操作司控器进行稍微的移动,完成对标后再进行开门工作。如果制动中冲标超过五米则没办法继续进行推进,必须采取紧急制动。紧急制动模式需要切除ATP模式转化为RM 模式再运行,一定情况下可以选择放弃此次开门到下一站停车。所以无论是自动停车对标还是人工驾驶停车对标,都需要制动系统达到一定的精准度控制好停车位置,还要使车辆减速时能够平稳缓和保证舒适性。

3 车辆系统制动行为影响因素

在部分裸露于外部环境的线路中,车辆运行轨道可能因为天气或环境因素遇到落叶、结冰、雨雪、水雾、风沙等情景,这会改变车辆轮对与轨道间的摩擦力、粘着力等接触力,使得车辆出现滑行或受阻现象。在列车制动中,任何的细微因素都可能影响制动效果,而制动的启动和执行结果必然要比平常的站台制动有更高标准。比如车辆在特别工况下出现滑行的时候,传感器测得的某一个车轴的速度达到判定滑行值或者某一车轴的减速度达到判定滑行数值,系统就会对滑行轴上的制动缸进行一定程度的排风从而减小滑行轴上的空气制动力,当前方到达站点站台需要停车时极有可能出现冲标现象。因此,车辆处于粘着系数可能较低的工况(如雨雪、结冰)时,一般尽可能的由司机人工低速驾驶,把握好减速时机与制动级位,做到精准停车保障乘客能够及时上下车。

4 制动形式分析

从车辆的运行过程分析,地铁车辆有电制动、电空制动、空气制动几种形式,其中电制动又可分为再生制动、电阻制动两种。而车辆的制动系统在功能上又有常用制动、快速制动、紧急制动等几种。它们都可以使车辆达到降速停车的效果。实际运用中,常用制动采用电空混合制动并优先使用电制动的形式,且具有冲击率限制功能,这可以使乘客的乘坐舒适性得到改善;快速制动也可以电制动与空气制动混合使用,它能够达到与紧急制动相当的瞬时减速度,但是仍旧受冲击极限的限制,快速制动较紧急制动来说更具灵活性,在车辆停车前可以对其进行缓解;紧急制动则完全为纯空气制动方式,紧急制动安全回路断开时,列车直接施加紧急制动,且停车前不能缓解。

显然,电空混合制动的方式在节能经济应用上更为实惠,因为在车辆的制动过程中,它把一部分动能转化为电能与热能,而转化的电能又可以再次利用。此外,相比于纯粹的空气制动,它还能一定程度减少车轮与闸瓦的磨耗,延长它们的使用寿命。纯空气制动形式的紧急制动,因为它不受冲击极限的限制,乘客会因为惯性有很大的前倾感,在乘坐舒适体验上效果较差。地铁的运行过程中要考虑巨大人流时乘客的平衡感、舒适感以及安全性,所以不可能过多的进行纯空气形式的紧急制动,一般采用电制动优先降速,然后空气制动延时接入的准确停车模式,这样可以减少机械制动结构的磨损与消耗,又能提升安全性能和乘坐舒适性能。

6 超速继电器

通过对超速继电器功能中线路的研究,严格执行断电形成7-8-9回路可以实现紧急制动功能。在超速继电器改装中可以改造增加二极管和触点个数防止故障,最大程度上保障地铁车辆的紧急制动效果。经过分析发现,这种改造不仅可以增加紧急制动效果,还可以通过布线方式和功能保障紧急制动。

7 结语

在地铁制动中首先要理解制动方式,增强制动效果,然后在良好的制动效果下考虑制动情况。由于地铁的特殊性和重要交通意义,保持地铁运营通常可以保证城市交通的有序与条理。而地铁运行中,比较不同的策略选择合适的制动方式,又让地铁车辆的运行有条不紊。对制动控制而言,从电制动到空气制动,在合理计算程序下调试到无缝对接的状态,可以使车辆对标更为精准,速度曲线更为平滑;而对于地铁的整个系统,考虑各个系统之间的平和运作,集中控制于与配合,合理安排每个信号指令的输出,最终能够让乘客体验到最优质的乘坐效果。