浅谈城市轨道车辆空气制动防滑控制系统

1 引言

城市轨道车辆制动模式主要包括电动制动和空气制动, 两者都是附着制动, 即现有城市轨道车仍依靠粘附制动和停止。对于执行附着制动, 在制动力过程中施加的制动力过大或者由于车轮与轨道之间的粘附情况改变, 车轮滑动存在的必然存在的问题。随着车速的增加, 车轮与轨道之间的附着力系数下降, 概率增加。滑轮滑动的不利影响主要延长了制动距离, 车轮磨损等问题。为了尽量减少滑轨车辆配备了城市电动防滑制动装置和空气制动防滑装置。

2 空气制动防滑控制系统的特点

空气制动防滑控制系统应具有以下特点:

(1) 采用微机控制, 计算速度快, 检测精度高;

(2) 可根据速度差、减速度和滑移率等多个判据的变化进行防滑控制;

(3) 具有自检和故障存储功能, 自动监督速度传感器和防滑电磁阀状态及控制输出状态, 同时控制单元进行自动监督;

(4) 能进行轮径补偿;

(5) 具有邻轴互补功能;

(6) 能充分利用轮轨黏着等。

3 空气制动防滑控制系统的组成

空气制动防滑控制系统在常用制动、快速制动和紧急制动过程中都可以起作用。

空气制动防滑控制系统主要由速度传感器、防滑控制单元及防滑电磁阀组成, 其中防滑控制单元是防滑控制系统的核心部分。

3.1 速度传感器

用于检测列车速度和车轮速度的装置称为速度传感器, 也称为速度信号发生器。它安装在每个车轮, 拖车或EMU。其结构原理如图1所示。速度传感器由速度齿轮, 速度传感器和电缆组成。在速度齿轮和速度传感器之间存在间隙, 永磁体传感器将在磁场线的间隙中感应。当齿轮旋转时, 顶齿轮齿, 交替地切断磁力线, 从而产生与永磁式传感器的运行速度中的脉冲信号成比例的频率。脉冲信号被发送到微处理器速度Degree信号。

3.2 防滑控制单元

防滑控制单元的微机控制按照规定的分析和逻辑判断的计算方法, 来自速度传感器的旋转脉冲信号在滑行时, 传感器检测车轮, 防滑控制动作电磁阀, 减少车辆制动力使得车轮再次旋转, 同时缓解压力, 制动模式和制动防滑控制。为了提高操作速度, 最新款的控制单元现在使用32位微型计算机。

3 3防滑电磁阀

防滑电磁阀是轨道车辆电子防滑控制系统的一部分, 在电子控制单元中驱动控制回路, 防滑阀像一个阀门致动器。在防滑支架中, 制动缸压力C可以通过数字D.继动阀逐渐减小或恢复到设定值

防滑电磁阀根据防滑控制单元的控制信号来控制制动缸的压力, 防滑电磁阀可具有以下3种工作状态:

(1) 充气位

有两种情况下都能形成该位置:一种情况是无滑行, 当防滑阀没有接收到防滑控制单元的信号时;另一种情况是有滑行, 当防滑阀接收到防滑控制单元的缓解指令时。在这两种情况下, VM1和VM2均不励磁, 连通气路D→C;其作用是:第一种情况是保证制动系统正常的制动和缓解作用不受影响;第二种情况是使该轴的制动缸压力再次恢复到当前应有的制动缸压力水平。

(2) 保压位

有滑行, 当防滑阀接收到防滑控制单元的保压指令时, VM1不励磁, VM2保持励磁, 切断所有气路, 其作用是使该轴的制动缸压力停止继续下降。

(3) 排气位

有滑行, 当防滑阀接收到防滑控制单元的缓解指令时, VM1和VM2均励磁;连通气路C→O;其作用是使该轴的制动缸压力下降。

为实现防滑控制时对制动缸压力的精细控制, 防滑控制单元还可使防滑阀采用脉冲式排风 (阶段排风) 或脉冲式充风 (阶段充风) 来充排风。

4 空气制动防滑控制系统的工作原理

防滑控制系统种类繁多, 但工作原理基本相同。当车轮制动时, 由于轨道污染, 潮湿的气候或制动力太大而不能“锁定”, 立即在车轮和轨道之间滑动。此时, 降低车轮的速度将大大超过列车的减速。实现相当的价值。也就是说, 在“锁定”车轮和车轮的其他正常操作之间具有大的速度差。滑移控制系统可以用速度传感器检测列车的正常速度, 并且列车和“锁定”之间的车轮速度差进行两次检测。该信号被传送到防滑控制微处理器, 微处理器根据比较和判断, 然后发出防滑控制指令。执行器防滑控制系统根据说明采取措施使车轮的制动力迅速下降, 迅速缓解车轮的滑动。当滑动速度信号消失时, 微处理器获得后发出指令恢复车轮制动力。防滑控制系统的工作原理如图2所示。

5 防滑控制方法

防滑控制系统主要根据速度差、减速度变化进行滑行检测。

防滑控制并不是在车轮出现滑行时再进行控制, 而是在车轮出现滑行趋势时即进行控制, 防止出现滑行。

有时滑行检测不单独依靠速度差判据和减速度判据进行判断, 而是根据速度差和减速度进行综合检测, 有的还采用滑移率判据控制。

防滑系统根据判据参数的变化, 对制动缸进行排气 (一次排气或阶段排气) 、保压、充气 (一次充气或阶段充气) 控制, 在防止车轮滑行的同时, 充分利用轮轨之间的黏着力, 尽可能实现较高的防滑效率。

当4个轴同时出现滑行时, 或4个轴的减速度都远大于正常的制动减速度时, 防滑系统会定期短时缓解基准轴的空气制动, 使基准轴的轴速能快速恢复, 以便对参考速度进行周期性的修正, 减小参考速度的累加偏差。

为了更有效地防止4个轴同时滑行可能产生的参考速度的累加偏差, 防滑系统还通过网络来校准参考速度。当某车的参考速度与网络信息中的其他车的参考速度相差较多时, 空气防滑系统会短时缓解基准轴的空气制动, 使基准轴的轴速度能快速恢复。

对于采用独立防滑阀和防滑控制单元的防滑系统, 特别是又采用了独立的防滑失效监控的防滑系统而言, 当空气制动防滑控制系统失效时, 受影响的只是防滑控制功能, 而不影响到空气制动, 因此在防滑系统出现故障时, 不会导致制动力的丧失。

6 结束语

防滑控制系统主要基于速度差, 降低速度变化进行滑动检测。

防滑控制不是在车轮的滑动控制下, 而是在车轮的滑动趋势被控制以防止滑动的发生。

有时出租车测试不仅依靠速度差准则和减速判据进行判断, 而且根据速度差和减速度的综合检测, 有些还使用滑差率判据控制。

防滑系统根据标准的参数变化, 排气制动缸 (或排气压力, 排气级) , 空气 (气体或气体相) 的控制, 防止车轮滑动同时, 使全部使用车轮与轨道之间的附着力, 尽可能地实现高制动效率。

当4轴同时滑动时, 或4个减速轴比正常制动减速度大得多时, 防滑系统将减轻短期正常气动制动基准轴, 轴参考轴速度可快速恢复, 以定期修正参考速度, 减小参考速度的累积偏差。

为了更有效地防止4轴偏差的积累和可能的参考速度滑动, 防滑系统还通过网络校准参考速度。当车辆在参考速度差值中的其他车辆参考速度和网络信息较大时, 空气将减慢空气制动防滑系统短期溶解基准轴, 使参考轴速度轴可以快速恢复。

防滑系统采用独立的防滑阀和防滑控制单元, 特别是防滑系统采用独立滑动故障监测, 当空气制动防抱死系统故障时, 只影响防滑控制功能, 并且不影响空气制动, 防滑系统故障, 不会导致制动力的损失。

结语

城市轨道车辆空气制动防滑控制系统用于在由过度的车轮锁定和车轮踏面引起的制动力期间防止制动。当制动轮滑动出现大使的趋势时, 防滑控制系统可以减少制动力对车轮的影响, 避免出现锁定滑动, 从而防止表面刮伤。

摘要：空气制动防滑控制系统作为城市轨道车辆空气制动系统的重要组成部分, 车辆的制动效率和车轮轨道的关系起着非常重要的影响。本文的主要特点, 从城市轨道车辆的空气制动防滑控制系统, 工作原理和防滑控制方法。

关键词：城市轨道车辆,空气制动,防滑控制系统

参考文献

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