昆明地铁车辆停放制动不缓解故障分析

昆明地铁车辆停放制动不缓解故障分析

刘诗祺

昆明地铁运营有限公司  云南昆明  650500

摘要：随着城市轨道交通的快速发展及列车速度的不断提高，对车辆制动性能提出了更高要求，为满足地铁车辆的运行需要，其制动系统应采用多样化的制动方式。基于此，本文主要对地铁车辆制动系统制动方式进行介绍，以昆明地铁为例对其出现的停放制动无法缓解故障进行分析，得出此次故障为T23车由于M2-1车B05截断塞门受到异物撞击，使之变为“截止位”，停放制动缓解气路被截断，导致列车施加了停放制动且无法缓解，牵引封锁的结论。

关键词：轨道交通车辆 制动方式 停放制动不缓解

1 地铁车辆制动方式及工作原理简介

本文主要分析探讨地铁车辆制动系统，其作用是根据需要使车辆按规定减速、停车，是车辆保证安全的重要环节，同时也是车辆是否先进的重要标志之一。地铁制动系统一般分为：风源系统（主要是空压机、风缸滤油器和干燥塔等部件）、基础制动装置（主要是踏面制动机和盘形制动机等）、辅助用风装置（主要是空气弹簧和鸣笛等）、制动系统（昆明地铁首期工程采用KNORR的EP2002系统，三、六号线工程采用西屋的系统）。目前地铁车辆制动方式多为电制动、纯空气制动、电空混合制动。

电制动主要是再生制动和电阻制动，由动车（M1、M2）牵引系统提供，由车辆控制单元（VCU）和牵引逆变器控制单元（ICU）无极控制，把车辆机械动能转换为电能，并产生一个与车辆运行方向相反的作用力，从而达到车辆减速的目的。没有任何物理接触，使用成本非常低，是首选的制动方式，但在低速和高速行驶时效果差。

空气制动采用机械制动原理，以压缩空气作为动力源，推动闸瓦与制动盘摩擦，产生摩擦力使车辆停止运行。使用成本较高，但比电制动性能稳定且不会使车轮磨损更大，所以大多数列车在紧急制动时都只用空气制动。

电空混合制动分常用制动、快速制动、紧急制动、停放制动四种形式。将电和空气制动综合利用起来，当动车施加的电制动不足时，补充空气制动，空气制动力分配遵循减少拖车踏面磨耗原则。

2 昆明地铁车辆停放制动不缓解典型故障分析

2.1故障概况

昆明地铁1号线车辆为6编组B型车。T23车驼峰街上行HMI屏显示M2-1 车停放制动未缓解，BCU制动缸压力不足，停放制动施加灯亮红，列车无法动车，导致救援。

2.2 停放制动控制原理

停放制动属于被动施加的制动方式，靠弹簧的机械张力将制动夹钳作用在制动盘上施加制动；当需要缓解停放制动时，将基础制动单元器上的停放制动缸充入压缩空气，抵消弹簧的张力，因此停放制动是“充气缓解、排气施加”的制动方式，跟常用制动的作用原理相反。停放制动仅在静止时采用，防止列车滚动。停放制动由车辆控制电路控制并受VCU（车辆控制单元）监控。通过按压停放制动按钮激活停放制动，按压停放制动缓解按钮缓解停放制动。停放制动还可手动缓解，通过转向架上的停放制动缓解拉环逐个缓解停放制动。当第一次空气制动时，该机械缓解装置被自动复位。

2.3停放制动气路原理

从制动风缸（B00B04）出来的压缩空气经过本车制动系统风源隔离塞门（B00B05）、缩堵（B00B10）、脉冲电磁阀（B00B19）、双向阀（B00B20）、带电塞门（B00B09.01/B00B09.02）、软管（C16）给停放制动缸供风。通过制动控制装置G阀，停放制动缸的状态将被一个压力开关(B00B21)和一个压力传感器监控，压力传感器位于EP2002阀(B06)内。制动控制装置S阀出来的压缩空气与从脉冲电磁阀过来的压缩空气在双向阀处交汇，两者数值大的一路压缩空气流经双向阀、带电塞门、软管给停放制动缸供风。双向阀的作用就是为了防止空气制动和弹簧停放制动力的混合叠加。

图2-1 停放制动电气原理图

2.4故障原因分析

初步检查停放制动电气回路各继电器及模块功能正常。经排查，排除电气回路故障造成的停放制动不缓解，初步判定为气路系统造成的停放制动不缓解。

经查看车辆状态，推断压缩空气经主风管进入主风缸（B00A06），再经过单向阀（B00B03）、本车风源隔离塞门（B00B02）、管道过滤器（B00B01）、单向阀（B00B03）进入制动风缸（B00B04），从制动风缸（B00B04）出来的压缩空气经本车制动系统风源隔离塞门（B00B05）后分两支，一支给空气制动供风，另一支给停放制动供风。HMI显示M2-1BCU制动缸压力不足，初步判断故障点为本车风源隔离塞门（B00B02）、本车制动系统风源隔离塞门（B00B05）损坏。

下载ERM数据并结合气路原理图分析得，M2-1车停放制动施加，M2-1车本车制动监视回路中的=27-K304继电器得电，通过信号采集及反馈回路，车辆ERM数据中采集到停放制动施加信号且在HMI屏显示停放制动施加图标。根据牵引控制逻辑，列车不发挥牵引力，列车牵引封锁。

现场对T23车M2-1车的制动控制装置（智能阀）和制动控制模块进行检查，发现

M2-1车截断塞门B05被异物打击掉落，使之由“正常位”变为“截止位”，。根据制动控制原理,停放制动利用机械弹簧力进行制动，停放制动缸压力为3.8～4.8bar，充气时缓解，排气时施加，B05为本车制动系统风源隔离塞门。从制动风缸（B00B04）出来的压缩空气经塞门（B00B05）后分两支，一支给空气制动供风，另一支给停放制动供风，由于B05处于截止位置，导致停放制动管路无法处于正常充气状态，随着制动过程中管路气压逐渐下降，列车施加了停放制动（气压小于3.8bar时，无法克服弹簧力，导致自动施加）。

后对外部原因进行排查发现春融街站至斗南站上行区间弹条断裂4个，联大街站至驼峰街站上行区间弹条断裂2个、缺失1个，驼峰街站至联大街站DK35+675m处侧沟内发现断裂气阀旋钮一个，距该处约6米处发现右股钢轨外侧折断弹条一个，新亚洲体育城站至南部汽车站IDK24+800轨顶侧面现（长:20cm，深:2mm）擦痕。

2.5 结论

综上可知，T23车由于M2-1车B05截断塞门受到异物撞击，使之变为“截止位”，停放制动缓解气路被截断，导致列车施加了停放制动且无法缓解，牵引封锁。

3 解决措施与总结

针对本次故障，一是对车辆的车轴、制动单元、轴承等关键部件进行拆卸试验、检查，并更换B05阀。二是对IDK24+800轨顶侧面擦痕处进行打磨处理，对断裂弹条进行跟换，对缺失弹条进行补全。

针对此类故障，在日常检修中加强电客列车制动模块的普查；定期排查轨道，消除轨道结构离缝、整治整体道床翻浆、焊缝打磨、规范施工作业，避免此类故障再次发生。

因车辆制动系统在保证安全行车方面具有重要作用，所以对其原理、特点、典型故障、造成原因、解决措施的深入研究在提高地铁车辆安全性、稳定性和可靠性方面影响重大。

参考文献

[1] 范荣巍，武青海，王群伟.城市轨道交通车控制动系统故障分析.北京：中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所，2018.

[2] 贺震，方舟.地铁车辆紧急制动相应故障原因分析及改进措施[B].机车电传动，2016,9（10）:116-119.

[3]  王艺男，马迎春.地铁车辆制动系统特点分析与研究.科技风，2018（11）：234.