浅析地铁空气制动系统模块化设计

摘要：当前国际地铁车辆技术是以模块化设计为发展方向与潮流的，我国的地铁车辆空气制动系统开发研制应依据国际化方向进行，地铁制动的模块化设计是我们发展的必经之路。本文根据现实例子，由广州地铁1号线地铁车辆所采用的空气制动系统模块分析，探究地铁制动系统的模块化设计的基本思路，分析地铁制动系统的作用原理、作用过程、空气制动并对空气地铁制动系统设计提出建议。

关键词：地铁车辆, 模块化设计,空气制动

Abstract: the current international metro vehicle technology is based on the modular design for development direction and trend, our country of the subway vehicle air brake system should be developed according to the internationalization direction, the subway brake of the modular design is our development of the only road. This paper based on real example, from guangzhou metro line 1 subway vehicle used by the air brake system module, and then explore the subway braking system of the modular design of the basic idea, the paper analyzes the braking system action principle, function process, air brake and air brake system design of metro are proposed.

Key words: the subway vehicle, modular design, air brake

中图分类号：U291文献标识码： A 文章编号：

在当今地铁设计中，对地铁车辆的试验、设计、制造、运用、维护等方面都具有深远影响的就是模块化设计，它在某些程度上完全改变了地铁设计的传统模式。如今，模块化设计已经应用到地铁设计的很多领域上，如：电子系统、电信系统及气动系统。它使各个系统在原有的基础上更深层次的发展下去。

空气制动系统是地铁车辆的一个重要的系统，它属于地铁车辆众多子系统中较早的实现了实现模块化设计。地铁车辆的制动系统向一个转向架的制动系统发展是空气制动系统的模块化设计的基础，下面我们就以广东l号线地铁车辆的空气制动系统为例，对空气制动系统的模块化设计的基本思想进行分析。

一、分析主要技术参数，深入了解地铁车辆制动系统

广州一号线地铁设计的地铁车辆采用1列车为6辆车即4动车2拖车的设计，由克诺尔制动机公司为该空气制动系统供货。该套系统设计把每3辆车分成一个单元车组进行系统设计并且对每个单独车辆设计各种控制。克诺尔公司生产的KBGM一P制动微机控制单元ECU应用到每一个车辆当中并采用一个电空模拟转换的制动控制单元BCU，执行基础制动作用的是每辆车中配备8个踏面制动单元，其中有4个踏面制动单元有弹簧停放制动装置。该系统的主要参数如下：1）主风管的常规使用压力是在750一900kPa范围之间；

2）当制动缸达到90%满负荷压力值时，紧急制动响应时间不大于1.7秒；

3）列车在80km/h时最大载荷的情况下的紧急制动距离不大于215M；

4）平均制动减速度、紧急制动减速度、常用制动冲击率分别为1.0m/s2、1.2m/s2、0.75m/S3；

5）计算用制动粘着系数在0.14一0.16之间；

6）停放制动要求满足AW3载荷、4%坡道

二、空气制动系统模块化设计的优点

1）模块化设计使空气制动系统的整体设计工作更加的简单化；

2）减小了地铁车辆的组装难度，便于整车的组装工作，极大地缩短了整车组装的工作量和时间；

3）模块化设计可以单独的完成每个组成部分，可以在使用客户的工厂进行最后的总的组装工作；

4）模块化设计使单个的阀甚至整个模块都可以进行批量生产，这样就使得模块化部件的型式试验和例行试验更加简单化；

5）在保障提高了空气制动系统的可靠性的同时更加方便保持模块化阀类的清洁；

6）模块化设计可以使单独的部件进行独立维修，大大缩短了维修的工作量，使维修工作简单化，减少维修占用时间。

三、地铁车辆空气制动系统的模块化设计

空气制动系统是在司机控制器发出正常的制动指令且列车电制动无故障的前提下电制动力不足时的补充和列车停车前阶段的制动，它主要应用在进行快速制动和紧急制动情况下，列车停靠车站时也需要空气制动系统提供制动条件，

广州地铁1号线地铁车辆的空气制动模块化设计主要分为三个部分: 制动控制单元BCU、制动微机控制单元ECU和空气控制屏Z01。

制动控制单元BCU是以铝合金板为基础的安装部件，它是以390mm边长的正方形底面，高为22mm的长方体，根据地铁车辆的气路设计，加工安装在相应空气通路的铝合金基板内。基板的后部是长方形的铝合金连接板，基板后部的空气通路与连接板上加工好的空气通路相对应，并把连接到制动控制单元BCU的外部空气管路与铝合金连接板连接。来自微机控制单元ECU的控制信号及紧急制动信号输入至制动控制单元BCU中，制动控制单元BCU由制动控制单元BCU输出的基础制动压力是根据司机主控制器手柄位相对应的模拟输出与荷重压力信号输出基础制动压力，并将预控制压力信号、荷重信号等反馈给制动微机控制单元ECU。

制动微机控制单元ECU采用的是19英寸标准电子柜，印刷电路板插件按照功能分类的设计排列在电子柜中。它的主要构成有：电源板SV、模拟转换控制板EPA、模拟输人板AD、诊断板Dl、故障储存板COM、2个防滑控制板VA、输人输出接口板SS1、模拟输出板AA、模拟输人板AE、主板CP、速度输人板GE以及暂态保护板T。各电路板通过快速拔插接头与电子柜之间实现连接。具有前端接口的SS1板、EPA板、Dl板、SV板、AA板、COM板和T板实现ECU与外部的连接的主要电路板。

空气控制屏Z01具有与制动控制单元BCU结构相似的组成结构，但它是以435mmx375mm长方形为底高28mm的长方体铝合金基板、还有435mmx200mmx39mm的长方体铝合金连接板、阀、外罩和电气插座等组成。空气控制屏Z01是集空气压力的监测、实现压力空气的调整分配、停放制动的控制等功能于一身的综合屏，由空气控制屏完成: 牵引封锁和停放制动的监测，空气车门、悬挂、制动的供风，停放制动的手动及电控制，以及车门和停放制动的降压功能等。

在电子控制方面，地铁车辆空气制动系统模块化设计继承了电子系统模块化设计的模式；在气动控制方面，地铁车辆空气制动系统模块化设计是以印刷电路板的思路进行设计的。然而地铁车辆空气制动系统模块化设计也带来了一些小的负面作用: 部分空气道路加长，增加部分原材料的使用等等。

结束语：

地铁车辆空气制动系统模块化设计在全线投人运营广州地铁1号线六年多来都表现的相当良好，模块化设计的优点在建设、运用、维护、检修等方面都得到了充分的体现，给我国地铁事业带来了十分显著的社会效益和经济效益。

当今国际地铁车辆技术的发展潮流是模块化设计，模块化设计将是地铁事业发展的一个革命式的创新，因此我国要坚定不移的走地铁车辆空气制动系统模块化研发之路，因为这是我国地铁事业发展的必经之路。