低地板轻轨车辆制动形式探析

低地板轻轨车辆制动形式探析

罗文凯

身份证号：43030219931223****

引言

低地板轻轨车辆一般指地板面距轨面高度为２５０ｍｍ～３５０ｍｍ的轻轨车辆，设多关节，能够通过小半径曲线。由于其地板面低，便于旅客上下车，甚至可以不使用站台，大大方便了乘客。近年来，现代化的轻轨交通系统（ＬＲＴ）在欧美得到显著发展，其中德国有５６个城市、美国有１６个城市、法国有８个城市开通了ＬＲＴ，日本的ＬＲＴ在引进海外技术的基础上推动其国产化进程，目前已在若干城市营业运行。低地板轻轨车辆在国内尚处于起步阶段，目前许多大中城市纷纷策划修建轻轨交通项目，并且已有多个城市投入大量的人力物力。制动系统作为低地板轻轨车辆的关键系统之一，有必要对其制动形式进行探讨。

1低地板轻轨车制动系统的特点

欧洲国家沿袭传统的有轨电车首先进行了低地板轻轨车的研制。欧洲有关国家规定在街道上穿行的车辆必须附加一套与轮轨粘着力无关的制动装置,大多采用电磁轨道制动器。因轻轨车的紧急制动减速度比地铁要高得多,故低地板轻轨车的紧急制动与地铁车辆不同,其电制动、机械制动与磁轨制动同时起作用。我国行业标准CJ/T5021-1995《轻轨交通车辆通用技术条件》规定,紧急制动平均减速度不低于1.3m/s2,而欧洲的轻轨车一般为1.5～2.5m/s2。低地板轻轨车的常用制动系统一般有两种,即电制动与机械制动。优先采用无磨耗的电制动,而机械制动作为电制动的补充在低速时使车辆减速并制动。机械制动装置通常有两种作用方式:一种为电磁式,制动螺线管通过连杆将制动力传至轮对;一种为压缩空气作用式,即所谓"气制动"。电磁螺线管制动被欧洲的有轨电车大量采用,突出优点是在寒冷气候下无气制动所发生的冻管问题,欧洲称之为电-机械制动。另外,车辆在车辆段或车场停放时还需要一套停放制动装置。上述制动装置的联合作用情况见图1。随着低地板轻轨车的发展,车辆底部空间越来越小,电-机械制动与空气制动难以满足要求,为此新型的电液制动装置得以很快发展。比较典型的是西门子公司为美国波特兰市制造的SD-600型70%低地板轻轨车制动系统,它由4种制动装置组成:①电制动(ED制动);②有源与无源制动(EH/AP制动);③有源电液制动(EH/A制动);④磁轨制动(MT制动)。4种制动装置的联合作用模式见表1。轻轨车由3节车体组成,最高运行速度88km/h。两端为A车与B车,装有动力转向架,每根轴上装一台交流牵引电动机和盘形制动装置。中间车体(C车)装有4个独立车轮组成的走行部分,每个外侧装一套盘形制动装置。A车、B车与C车均装有磁轨制动器.

2低地板轻轨车辆制动形式

2.1磁轨制动+液压制动+电制动

在国外很多发达国家中，低地板轻轨车辆制动系统常常会选用"磁轨制动+液压制动+电制动"组合形式。其中，液压制动系统的主要优点有体积较小，便于置于车体结构件和转向架上，同时和电机械制动的连杆传动系统相比，液压制动系统机械传动部分更加简单。液压单元和电子制动液压控制单元在互相融合后，能够产生电液制动控制功能。当制动控制器向液压控制单元船体制动指令时，应能够对电制动进行充分运用，如果电制动无法达到减速度要求时，应运用液压制动来对其进行有效补充。也就是说为能够有效控制制动系统，制动指令信号在液压控制单元作用下，能够转化成为对应的液压单元信号。在进行紧急制动时，应联合运用磁轨制动系统、液压制动系统、电制动系统。

2.2磁轨制动

磁轨制动（电磁轨道制动）是在转向架的２个侧架下面同侧的２个车轮之间各安置１个制动用的电磁铁（或称电磁靴），制动时将其放下并利用电磁吸力紧压钢轨，通过电磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生的摩擦力对车辆实施制动控制，并把列车动能变为热能，消散于大气。磁轨制动的优点是，制动力不是通过轮轨黏着产生的，自然也不受黏着的限制，在高速列车上使用，就可以在黏着力以外再获得一份制动力，使制动列车制动信号的发生与传输部分由制动控制器、调制及逻辑控制器、制动指令线等组成，其主要任务是产生制动信号并将制动信号传递到各车辆的ＭＢＣＵ和ＰＢＣＵ。制动控制器受司机控制，产生常用或紧急制动指令，此制动指令通过调制及逻辑控制器转换为相应的脉宽调制信号并通过制动指令线传递至ＭＢＣＵ。ＭＢＣＵ除接收制动指令外，还接收速度信号、车重信号，并根据车辆运行速度、车重和制动指令计算所需要的制动力。在再生制动和空气制动的配合过程中，依照充分发挥电制动的原则，优先利用再生制动，不足部分由空气制动补充。ＰＢＣＵ由电磁阀、中继阀等机械阀类组成，它与ＭＢＣＵ一起实现微机控制直通电空制动系统的制动缸压力控制。确切地说，它是将制动指令由电信号转变为空气压力信号的部分。

2.3磁轨制动+空气制动+电制动

我国和日本国家的一些低地板轻轨车辆选用了"磁轨制动+空气制动+电制动"组合形式。其中，电制动是优先选用的制动形式。如果利用电制动系统，无法使平均减速度要求得以满足，在这种情况下，应运用空气制动系统来有效补充不足部分。在进行紧急制动时，通过联合使用磁轨制动系统、气制动系统、电制动系统时，能够生成非常大的制动减速度。在这种制度形式中，具有多种不同的系统，如磁轨制动系统、基础制动系统、供风系统、电空控制系统等。和CRH2型动车组的配置相比，一些轻轨车辆的配置和其是比较类似的。不过因为低地板轻轨车辆的地板面高度有所下降，所以一些装置便置于座椅的下方，如储风缸、除湿装置、空气压缩机等。磁轨制动的基本原理，就是将2个用于制动的电磁铁分别安装在转向架的2个侧架下方同侧的2个车轮之间，在进行制动时，便放下这两个电磁铁，同时通过在电磁吸力作用下，对钢轨产生压力作用，钢轨和电磁铁上的磨耗板进行互相摩擦，进而产生摩擦力，轻轨车辆便会在摩擦力作用下得以制动，同时轻轨列车的动能便会随之转变为热能，最后在作业的时间延长起到了重要的帮助。具体分析电缆拖拽装置的循环作业发现在不用人工吊挂的情况下，电缆靠自重可以拉出，而且整个工作的过程中，安全性和秩序性有了显著的提升。就运行技术特征分析来看，其具有6方面的突出特色：其一的电缆的走向布置十分的合理，观察能够很好的实现，而且具体的电缆卷筒设计等也达到了具体的工作要求。其二是液压系统的设计十分的合理，整个操作的便捷性和效率性有了极大的提升。其三是电缆拖拽装置采用链做传动，其拆装比较的方面，对于井下条件的适应性非常的强。其四是继电器的设计合理，整体运行的可靠性有了极大的提升。其五是钢结构架整体比较牢固。最后是电缆拖拽装置实现了人缆的分离，减轻了工作人员的工作强度。

结语

目前，各种类型的低地板轻轨车辆制动系统均包括电制动和磁轨制动，所不同的是黏着制动形式（空气制动、液压制动、电机械制动）的选择。液压制动设备孝节约空间，制动效果平稳、快速、准确，目前已经成为低地板轻轨车辆最重要的黏着制动形式，也成为未来轨道车辆制动技术的发展方向。空气制动目前被广泛应用于地铁车辆和高速动车组。电机械制动还处于研究阶段。

参考文献

[1]赵明月.连续采煤机电缆拖拽装置的研究与应用[J].工程技术:文摘版,2016(11):00254-00254.

[2]李玉华,杨传常,闫业臣,等.采煤机电缆牵引拉力过载保护装置[J].工矿自动化,2017,43(12):11-15.