（中车唐山机车车辆有限公司 河北 唐山 063035）
摘要：本文介绍了城轨车辆制动系统电空混合制动的方案、网络结构、信号接口及电制动和空气制动施加模式，同时对停车制动过程进行了详细的分析。
关键词：制动系统；电空混合制动；网络结构
1电空混合制动控制方案
本文提供的方案是全列通过网络组成一个制动单元，电空混合制动控制在单元（列车间各车内）内实现。采用电制动与空气制动实时协调配合、电制动优先、空气制动延时投入的混合制动方式。
1 .1电空混合制动控制的网络结构
本文以6编组列车为例，电空混合制动按图1所示网络结构进行混合控制。
图1 6编组制动控制系统CAN网络结构框图
G ：EP2002 网关阀 ；S ：EP2002 智能阀 ； Tc车：带司机室的拖车；
Mp车：带受电弓的动车；M车：不带受电弓的动车。
每个CAN单元上的制动系统的制动微机控制单元（网关阀）能随时根据车辆载荷及再生制动的反馈信号来调节空气制动力，以满足不同工况时制动指令对总制动力的要求。连续的电空配合可随时改变制动缸的空气压力，从而使再生制动力和空气制动力之和满足制动指令要求。
1.2 电制动和空气制动接口
司机控制器、ATO系统、制动控制单元和牵引控制单元、列车控制和管理系统（TCMS）之间的接口信号如图2所示。
图2 接口信号框图
TCMS不参与地铁列车的制动管理计算。在制动管理进行时发挥数据传输作用，制动系统计算列车总制动力，牵引系统计算电制动力，具体控制指令传输过程如下：
1）TCMS根据来自司控器或ATO的指令信号产生控制指令，通过MVB网络发送给牵引系统和制动系统；2）制动系统根据制动级位和载荷等信息，计算列车总制动力；3）TCMS与制动系统同时进行载荷计算，TCMS将载荷信息发送给牵引系统；4）牵引系统根据列车载荷与司控器级位进行电制动力设定值的计算，并将电制动能力值和实际值反馈给TCMS；5）TCMS将各车牵引系统的电制动能力值和实际值反馈给制动系统；6）制动系统根据反馈的电制动力实际值判断电制动力是否满足列车总的制动力需求，如果不满足，则通过气制动力进行补足。
2 电制动和空气制动施加模式
一辆动车的电制动力足够本车用，并且能够在一定速度和载荷条件，在没有空气制动系统的支持下，供给与其相关联的拖车一部分制动力，因此，动车和拖车的电制动和空气制动有两种不同的施加模式，如图3所示：
图3 车辆电制动和空气制动模式
模式1：速度大于V1时，电制动力能够发挥至最大值。电制动力能够提供动车和部分拖车的减速之用。为了能够达到TCMS信号要求的减速度值，在拖车还补充了一部分空气制动。
模式2：速度小于V1时，仅仅依靠电制动而没有空气制动，不仅不能满足拖车制动的要求，连该动车的制动力要求都无法满足，那意味着动车的电制动和空气制动是同时施加的。拖车施加的是空气制动。
3停车制动的过程分析
停车制动是常用制动的一部分。在停车制动过程中，车辆低速运行，空气制动将替代电制动。
停车制动可以分为以下几个阶段：（1）电制动被空气制动取代阶段；（2）由空气制动实施停车制动阶段；（3）保持制动阶段；（4）缓解保持制动阶段。
第一阶段：当列车速度低于暂定6km/h出现“制动”和“电制动衰减”信号时，就会启动停车制动的第一阶段。然后，空气制动取代电制动的过程就会在暂定400ms内开始执行。接着，电制动会以0.75m/s3的恒定冲动限制比率衰减，而空气制动力则以同样的比率增强，逐渐取代电制动力修正载荷并使用制动指令参考值。在“牵引”和“惰行”模式下，无法激活停车制动指令。
第二阶段：电制动完全被空气制动取代。所施加的空气制动力取决于制动指令的参考值。停车时冲动的降低由司机通过增加或降低制动指令值来加以控制。
第三阶段：列车接近静止时，进入保持制动阶段，保持制动是一个已设定的恒定值，为最大常用制动的70%（暂定），此值可以确保列车在AW3载荷下停放在线路的最大坡道上而不溜车。保持制动一旦设定，就会一直处于实施状态，直到启动缓解保持制动指令。
第四阶段：为了重新开始运行，牵引信号必须为真，保持制动缓解信号必须被设定。确认牵引力足够防止车辆向后移动的情况下对保持制动缓解信号进行设定。如果“保持制动缓解”信号出现故障，则当设定“牵引”信号、复位“制动”信号，且检测到车辆速度大于暂定5km/h时，保持制动也会被缓解。这是为了防止在牵引模式下产生制动。在保持制动缓解的最初阶段，即使牵引制动有效，还是需要一些时间来缓解保持制动。因此，为了避免在这个阶段发出制动不缓解信号，当列车速度低于5km/h时，保持制动不缓解信号将被抑制。停车制动的过程详见图4所示：
图4 停车过程示意图
4总结
设计者应尽最大可能的使用电制动力，减少空气制动的使用，以减少轮盘和闸片的磨耗，降低维修维护成本。本文提供的电空制动混合方案，对城轨车辆电空制动控制设计具有重要的借鉴意义。
论文作者:王琳，王利，苏会芳
论文发表刊物:《科技新时代》2019年5期
论文发表时间:2019/7/25
标签：空气论文; 信号论文; 载荷论文; 指令论文; 列车论文; 拖车论文; 制动系统论文; 《科技新时代》2019年5期论文;