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干货|地铁车辆制动防滑控制故障分析

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#楼主# 2021-5-26

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本帖最后由 行者无疆 于 2021-5-26 17:17 编辑

导读

制动滑行控制一般分为空气制动滑行和电制动滑行两种控制方式,这两种控制方式相互配合,完成制动滑行的调整。在制动过程中,一般首先进行电制动滑行的调整,然后再进行空气制动滑行的调整。如果防滑控制出现故障,直接的结果就是列车制动距离过长,严重时可能导致擦轮。优化了两种滑行方式的触发方式以及两者之间的配合方式。试验结果表明,优化方案改善了列车的运营品质和行车安全。

近几年来,我国为了缓解道路拥挤、交通堵塞等问题,加快了在各大城市建设铁道交通的进程,对于任何一种交通工具来说,其安全性能永远是放在第一位的,地铁车辆运行中最为显著的特点就是速度快、时间短,这就表明它需要不断的启动、加速、减速以及制动,所以对于安全制动的要求自然而然的非常严苛,地铁车辆的空气制动系统是我国目前为止在地铁车辆中应用最为广泛的一种安全制动系统,接下来笔者就空气制动系统防滑原理以及通用防滑试验方法等方面进行分析探讨。

一、概述
  1、地铁车辆制动的必要性
  制动技术是随着铁路高速发展而引出的技术难题之一,地铁的制动技术则是摆在城市发展前列的技术障碍。制动技术发展至今,其发展有限,目前依然采取轮轨粘着的方式来进行制动。以上我们提到,地铁制动技术粘着力有限,在某些情况下其制动力不足,便会发生地铁安全事故。统计分析,国内出现的地铁安全事故均与地铁制动有较大关系。在提倡民生的当今社会,保障地铁安全成为民生建设的首要项目。以安全作为地铁运营的主题,要求我们高度重视地铁高速运行时制动的有效和可靠,保证地铁运营安全,有效提升城市化进程和质量。从这种情况来看,地铁车辆制动研究势在必行,不容忽视。
  2、防滑系统的构成
  我们一直所提到的地铁车辆空气制动系统的防滑部分包括速度传感器、防滑阀等几个部分的构件,具体在实际应用过程中,各部件需要相互配合协作,才能更好地发挥其制动效果。例如,在地铁车辆运行过程中需要紧急制动,防滑系统中的控制器需要在设计好的时间轴上截取至少四个位置的信息数据加以分析其速度行驶过程,通过精确的计算得出其加速度或者速度差值等信息进行检测和监控地铁车辆是否出现滑行,如果通过这些数据检测出有滑行的趋势,防滑阀便会自动进行空气制动,以保证地铁车辆能够顺利的运行。综合来看,空气制动系统中防滑部分的构件每一个都有其自身独有的特点以及用处,这些构成部件共同组成了空气制动系统,为了保证地铁车辆行驶过程中乘客的安全性,我们要科学合理的对空气制动系统的每一个部件进行研究和改善,争取让其在今后的空气制动系统的实际应用中发挥更大的作用。
二、防滑数据分析

列车在正线运行过程中,曾出现多次因制动滑行导致停车误差较大的事件,且发生在不同区间、不同的时间段,没有一定的规律性。经查阅相关数据发现,每次滑行均为电制动防滑系统发出,且在持续2s后,由BCU切除电制动防滑系统,并由空气制动防滑系统接管列车的滑行调整。而在这多次滑行事件中,空气制动防滑系统并未直接检测到列车的滑行,且在切除电制动后,也未检测到列车的滑行。从数据可以看出,电制动防滑控制直接影响到了列车的停车精度。因此,需要重点关注电制动的防滑控制。通过对数据的分析发现,当CCU在发送列车运行速度给TCU时,某一速度信号发生了突变(突变值大于3km/h),持续时间约100ms,然后列车运行速度恢复正常。TCU在检测到该突变速度后,判断列车当前处于滑行状态,就发出滑行信号给BCU,并且持续了2s。之后,BCU切除电制动,完全使用空气制动。可见,在整个制动过程中,列车运行速度只在某一瞬间有突变,且在100ms后恢复正常。此外,该突变值也未达到空气制动防滑的阈值。因此,可以说在列车实际运营过程中并未出现真正的滑行。TCU对电制动滑行的监控是实时记录的。当监控到列车参考速度与电机速度的差值大于3km/h时,TCU开始进入滑行激活状态,并在延迟200ms后,将滑行信号发送给CCU。同时,TCU还会降低电制动力来调整滑行状态。在检测到此时输出的电制动力和列车要求的电制动力相等时,TCU判断滑行消除。TCU根据力矩差判断,而不再根据速度差判断。在实际运行过程中,一般采用ATO系统控车,当列车发生滑行的时候,CCU会将滑行信号发送给ATO系统,而ATO系统仅在屏幕上报出提示,但是不进行任何的调整,即制动级位不会降低,ATO系统仍依据减速度曲线模式控制列车运行。在滑行后,制动力减小,减速度随之变小。此时,ATO系统就会增大制动级位的输出以保证制动距离。这样就会形成一个现象:如果电制动出现滑行,TCU可能需要较长时间才能调整过来。

三、优化措施
  1、灵敏度
  众所周知,地铁车辆之所以广受人们的喜爱是因为它的行驶速度非常快,但也同样是因为其速度过快,地铁车辆在行驶过程中也会非常容易发生滑行,在行驶速度非常快时,非常短暂的滑行时间也会产生很长的滑行距离,这对地铁车站的安全性会造成一定的危害,有可能会导致前后两辆临近的地铁车辆发生相撞,这都是我们所需要在最大程度上避免的,所以,从客观的角度来说,我们所要检测的地铁车辆上的空气制动系统所依据的一个重要因素就是灵敏度。
  2、防滑失效监控
  监控设备是防滑控制单元的独立设备,防滑控制单元进行防滑控制时若出现防滑异常现象,该监控设备可及时切断输出端,以防止空气制动失去制动力或者损失过大.采用相对独立的防滑失效监控系统时,若防滑控制系统采用空气制动失效,只是防滑控制功能受到单方面的影响,而不会影响到空气制动功能,从而保证空气制动力有效。
  3、动态试验
  与静态防滑试验相对应的就是动态防滑试验,动态防滑试验主要是为了真实地模拟出地铁车辆在运行时的运动状态,在这种状态下再进行对空气制动系统的检测与考量,这种试验效果较静态防滑试验更为准确和具有说服力,在实验过程中,一般会用到水和化合物乙二醇的混合液体,这种液体可以对地铁轨道起到润滑的作用,这样可以有效地降低动态防滑试验对轨道所产生的一些损耗和负面影响。具体的动态防滑实验过程如下:首先,将我们上文提到的已经配制好的液体放置在第一辆车厢内,与此同时还应一同放置的是电动水泵;接着,需要将我们事先布置好的水管从第一辆车厢的两侧分别抽出,并且将其固定在第一辆车厢下方的排障器上,需要格外注意的一点是,在固定水管时一定要将水管的位置明确好,其出水口应正对地铁轨道的截面;然后,可以将地铁车辆进行试运行,通过运行过程中的水管的出水速度等一系列相关的数据信息,我们可以准确地判断出地铁车辆在既定轨道上运行过程中出现滑行时相应的空气制动系统滑行控制的效果。这种试验方法非常直观,而且通过模拟真实的地铁车辆的运行所得出的结论对于人们而言也是非常有说服力的,所以这种动态试验方法也值得我们去推广。
  列车运行速度数值的准确性,是保证列车防滑系统正常工作的前提。为保证列车运行速度的精确性,TCU都会需要列车提供参考速度,以用于电制动的防滑控制。但是,列车提供的速度最好由CCU或TCU进行相应的过滤处理,以避免异常速度突变导致列车意外滑行。同时,需要针对BCU的速度采集源做好相应的电磁干扰防护,从根源上解决速度突变的问题。


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