城市轨道交通车辆制动系统

城市轨道交通车辆制动系统

孙津 陈鹏 姜惠中

青岛地铁集团有限公司运营分公司，山东 青岛 266000

摘要：我国城市轨道交通行业的大规模发展全面带动了装备制造业及产业链的发展和技术升级。按照国家发改委《增强制造业核心竞争力三年行动计划》和《关于加强城市轨道交通车辆投资项目监管有关事项的通知》要求，应积极开展城轨装备标准制修订，发展团体标准和企业标准，完善城轨装备标准规范，加快构建中国城轨装备标准体系。作为城轨交通车辆关键核心装备的制动系统，有必要建立技术标准体系，以更好地推进制动系统统型产品开发，提高产品的通用性与互换性，满足制动系统产品设计、制造和运用需求。

关键词：城轨交通车辆；制动系统；标准现状；标准体系

１我国城轨交通车辆制动系统技术现状

目前地铁车辆、轻轨车辆、有轨电车在国内均已批量运用，中低速磁浮车辆、市域快速车辆、单轨车辆也逐步扩大应用。制动系统是城轨交通车辆的核心系统，组成较为复杂，以地铁列车为例，每列地铁列车制动系统通常由五六十种部件组成，且技术领域跨度大，涵盖了气动控制、计算机控制、机械驱动、摩擦材料、密封等技术，不同的城轨交通车辆采用的制动技术也有所不同，有的甚至差异较大。绝大部分地铁车辆、轻轨车辆和市域快速车辆采

用微机控制直通电空制动系统，主要由制动控制系统（也称为制动控制装置）、基础制动装置、风源装置、防滑装置、辅助设备及管路供风部件等组成。制动控制装置分为车控和架控２种形式，主要由电子制动控制单元、中继阀、空重车阀、紧急阀、电磁阀、压力传感器等组成。大部分城轨车辆基础制动采用踏面制动方式，主要包括单元制动器和闸瓦；１００ｋｍ／ｈ及以上速度等级的大部分地铁车辆、轻轨车辆等采用盘形基础制动装置，主要由夹钳单元、制动盘、闸片组成，多采用铸铁制动盘和合成闸片。风源装置分为主空压机组成和辅助空压机组成，主要包括空压机和干燥器，大部分采用活塞式或螺杆式空压机和双塔吸附式干燥器，部分采用膜式干燥器，主空压机组成为全列车用风设备提供压缩空气，辅助空压机组成为升弓设备提供压缩空气。防滑装置除了电子控制部分集成在电子控制单元内，还包括防滑阀和速度传感器。辅助设备及管路供风部件包括维护终端、回送装置、风缸和阀类部件等。

有轨电车、单轨车辆、磁浮车辆和自导向轨道车辆主要采用微机控制的液压（也称为电液）制动系统，部分采用空气－液压转换制动系统。微机控制的液压制动系统主要由制动控制及动力装置、基础制动装置等组成，部分设有防滑装置。制动控制及动力装置主要包括电子制动控制单元、液压单元、蓄能器；基础制动装置随车型不同结构形式差异较大，包括主动式和被动式夹钳单元、液压制动器、气－液转换制动器、制动盘、闸片等。空气－液压转换制动系统主要应用在部分跨座式单轨车辆、中低速磁浮车辆上，其制动控制装置与直通电空制动系统的基本相同，基础制动装置采用液压制动方式。有轨电车和部分其他形式的城轨车辆还装有非黏着制动的磁轨制动装置。

大部分城轨车辆在常用制动时采用空气／液压制动与动力制动的复合制动方式，优先并充分发挥动力制动的作用，空气／液压制动只是作为补充，起到节能环保的作用；紧急制动时采用空气／液压制动，确保列车遇到紧急情况时能够安全停车。动力制动由牵引系统实施，包括再生制动和电阻制动２种形式。城轨车辆制动系统通常也可划分为供风和制动两部分，风源装置、风缸及相关供风部件等属于供风部分，其余设备属于制动部分。

２国内城轨交通车辆制动系统技术标准现状

近年来，为适应行业发展的需要，中国城市轨道交通协会组织制定了电空制动系统的３项系统类和７项部件类团体标准（Ｔ／ＣＡＭＥＴ系列），于２０１７—２０１８年发布实施。这几项标准主要用于指导电空制动系统及主要部件的设计和试验验证，但标准数量少，覆盖面小，无法对城轨交通车辆制动技术及产品全领域提供支持。我国有轨电车、单轨车辆、中低速磁浮车辆及部分轻轨车辆等采用的液压制动系统或空气－液压转换制动系统及其部件产品的标准还处于空白状态。面对城轨车辆制动系统技术标准缺乏对制动技术和产业发展所带来的不利影响，从２０１８年底起，中国中车集团有限公司组织相关企业，在国内外制动系统供应商、城轨用户的大力支持下，进行了城轨车辆制动系统技术标准体系的建立工作，制定了２０余项电空制动系统、液压制动系统、空气－液压转换制动系统及其主要部件产品的企业标准，并陆续发布实施。

３城轨交通车辆制动系统技术标准体系架构研究

3.1电空制动控制装置

电空制动控制装置是城轨车辆制动系统核心组件，主要应用于地铁车辆、市域快速车辆、部分跨座式单轨车辆和大部分轻轨车辆上，由电子制动控制单元以及气动控制部分（单元）的中继阀、空重车阀、紧急阀、电磁阀、压力传感器等组成。另外，电空制动控制装置中的中继阀、空重车阀、紧急阀等均为可实现某一功能的功能件，运用于干线铁路的制动系统中同类部件均有专门标准或与之相关的标准规范，对制动系统的简统化具有重要意义，而城轨制动系统的相应部件缺乏统一要求，有必要通过相关标准进行规范。

3.2电空制动辅助控制装置

电空制动辅助控制装置主要负责停放制动控制、空气弹簧供风等，由停放制动控制阀、减压阀、双向止回阀、溢流阀、压力开关、过滤器等组成，是电空制动系统的重要组件。早期的地铁车辆，大部分将电空制动辅助控制部件分散布置在空气管路上，后来逐步集成到一个单元中，形成辅助控制装置。目前越来越多的城轨车辆将辅助控制装置与总风缸、制动风缸、空簧风缸集成到一起，形成辅助控制模块，整体吊装到车体底架上。国内外没有针对电空制动辅助控制装置及其主要部件的技术标准，造成不同地铁车辆的电空制动辅助控制装置差别较大，结构、功能不尽相同，零部件选型要求、性能参数均有一定差异，给装置统型及使用维护带来困难。因此，有必要制定电空制动辅助控制装置的技术标准，规范装置及其主要部件的设计、制造和试验要求。

3.3液压制动控制装置

液压制动控制装置为液压制动系统提供液压动力，并进行液压压力的调节等，主要包括电子制动控制单元、液压单元、蓄能器、辅助缓解单元等，主要应用在低地板有轨电车、中低速磁浮车辆、跨座式单轨车辆、悬挂式单轨车辆上。国内外没有液压制动控制装置的专用标准。国外ＥＮ１３４５２－１：２００３虽然涉及了液压制动系统整体性能要求，但缺乏对液压制动控制装置的组成、功能、性能、试验检验等方面的要求。其主要功能部件如液压单元、蓄能器、辅助缓解单元也没有相关标准。因此，需要对液压制动控制装置及其主要功能部件制定相关的技术标准。

4结论

为更好地推进城轨交通车辆制动系统统型产品开发，提高制动系统产品的通用性与互换性，满足制动系统产品设计、制造和运用需求，应建立城轨交通车辆制动系统技术标准体系。城轨交通车辆制动系统技术标准体系应按照通用技术标准和产品专用标准进行构建。通用标准部分应主要列出系统级的通用技术条件、制动计算规范等，被制动系统相关标准引用的基础设计类、材料类、通用零部件类等标准不再单独列入体系中；产品专用标准部分按子系统、功能组件、功能部件划分，构建技术标准体系。国内外既有的城轨交通车辆制动系统相关标准无法满足构建技术标准体系的需要，特别是城轨车辆制动系统产品标准缺失较多，有许多标准需要完善或制定。

参考文献：

［１］中华人民共和国住房和城乡建设部．城市轨道交通技术规范：ＧＢ５０４９０—２００９［Ｓ］．

［２］机辆技术函［２０１８］２８号，关于印发铁路客车技术标准体系（Ｖ１．０）的通知［Ｓ］．

［３］国家铁路局．铁道车辆制动系统第１部分：客车：ＴＢ／Ｔ２２３１．１—２０１７［Ｓ］．

［４］国家铁路局．铁道车辆制动系统第２部分：货车：ＴＢ／Ｔ２２３１．２—２０１８［Ｓ］．