王丽 阳靖 王伟波

【摘 要】简要介绍了郑州市轨道交通5号线车辆制动系统组成、结构及控制原理，参考目前国内城轨地铁车辆常规结构，集成设计郑州市轨道交通5号车辆的制动系统。

【关键词】制动系统；控制；设计

引言

郑州市轨道交通5号线工程车辆（以下简称郑州5号线）为郑州市环形地铁线路，全线约长40公里，采用A型地铁车辆，车辆最高运行速度为80 km/h，是郑州市地铁贯通交叉线路，对整个郑州市地铁交通运输极为重要。制动系统的设计，是保证列车安全运行的关键技术，重点解决列车停车、制动、故障及救援等相关技术点，形成完整可靠的列车制动系统。

1 制动系统功能

郑州5号线车辆制动系统具有以下制动功能：

车辆制动系统设置2套制动系统，即电制动系统与电空制动系统。电制动系统由列车牵引系统提供，电空制动系统为摩擦制动系统。郑州5号线摩擦制动系统为空气制动系统。

●常用制动

在列车司机台设置司控器手柄，将手柄移至制动区域，列车投入常用制动。常用制动为电空混合制动，列车常用制动平均减速度为1.0 m/s2。列车施加常用制动功能时，优先施加电制动力，当电制动力不足时，由空气制动进行补充。

●快速制动

当司控器手柄移至快速制动区域时，制动系统按紧急制动减速度进行制动作用。快速制动为电空混合制动。列车快速制动时，优先施加电制动力，当电制动力不足时，由空气制动进行补充。

●紧急制动

车辆通过列车线施加、缓解紧急制动，紧急制动是纯空气制动，列车紧急制动平均减速度为1.2 m/s2。列车施加紧急制动直到车辆停车，车辆紧急制动缓解。

●停放制动

停放制动可以保证车辆安全停放在线路最大坡道上，不溜滑。停放制动为被动式制动方式，采用排出压缩空气弹簧自动施加停放制动，充入压缩空气缓解停放制动的形式。

2 制动系统结构

郑州5号线列车车辆由6节车辆编组而成，车辆编组形式为：Tc+Mp+M+M+Mp+Tc。其中：Tc车为带司机室的拖车；Mp车为带受电弓的动车；M车为不带受电弓的动车。列车制动系统主要配置有风源系统、制动控制单元、制动系统辅助控制单元、受电弓控制系统、基础制动装置（集成在车辆转向架内）、列车空气悬挂单元、车钩气路操作装置等。

如图1所示的结构图中，列车通过MVB网络和列车硬线发送相关制动命令到各车辆的制动控制单元，制动控制单元收到命令后协同单元车辆的制动系统辅助控制模块内相关阀动作，使主风管内的压缩空气，输出至转向架上的基础制动装置，产生列车需求的制动力。

2.1 制动控制单元

列车制动控制单元为架控模式，每个转向架配置1件。制动控制单元集成MVB网络装置，是一个机电一体化的电子机械装置。主要功能为接受司机或者列车控制单元给出的控制信号，实现列车的制动施加和制动缓解控制功能。

每件制动控制单元控制一个转向架的制动，具有列车重量管理、常用制动、紧急制动、系统故障检测、空簧压力检测、防滑控制、空气制动力分配等功能，电气接口见图2所示。

2.2 制动系统辅助控制单元

制动系统辅助控制单元接收列车停放制动施加/缓解命令，通过控制内置电磁阀的通电/失电，使压缩空气向基础制动装置的停放制动缸排气/充气，实现车辆的停放制动控制功能。

2.3受电弓控制系统

受电弓控制系统为受电弓的升降提供压缩空气。主风管的压缩空气通过截断塞门、空气过滤器、单向阀、升弓风缸、电磁阀等装置，使受电弓实现升降个功能。

当主风管压缩空气不足时，列车配置脚踏泵和电动升弓泵为受电弓控制系统供风。

2.4 风源系统

风源系统为整列车的耗风装置提供压缩空气。风源系统包含了空气压缩机、干燥器、冷却器、过滤器等装置，还集成有防止系统过压的安全阀部件。空气压缩机产生的压缩空气经过干燥器和过滤器去除压缩空气中含有的水汽、油气等，再经过冷却器使压缩空气冷却至设定温度，最后经过供风模块的出风口向制动系统用风设备供风。

2.5 基础制动装置

基础制动装置集成在车辆转向架上。郑州5号线采用踏面制动单元。每根轴配置2套踏面制动单元，其中一套带有停放制动功能。当列车停放制动不缓解时，司机可以在车侧通过手动缓解拉绳，进行手动缓解停放制动操作。

2.6 列车空气悬挂单元

列车空气悬挂单元包括空簧附加风缸组装、高度阀、差压阀、速度传感器、测速齿轮等装置。其中，速度传感器、测速齿轮等装置设计集成在车辆转向架上，用于采集列车运行的速度信号。空簧附加风缸可以为车辆空气弹簧提供快速冲排的压缩空气，保证车辆地板保持在一定高度，不会因为上下乘客而改变。郑州5号线车辆采用3点调平方式，在车辆I端转向架设置2件高度阀，2个高度阀之间设置差压阀，当2个高度阀之间的压差达到1.5 bar时，差压阀导通，保证车辆底架保持水平位置，II端转向架设置1个高度阀。

3 制动系统设计集成

3.1 制动系统控制单元

制动系统控制单元为高度集成的模块，安装在车体底架靠近车辆转向架的位置，方便进行检修、维护的一侧。每个转向架设计1件制动系统控制单元。制动系统控制单元的电连接器为快速插拔式连接器，方便连接更换设备。

3.2 制动系统辅助控制模块

制动系统辅助控制模块主要由制动系统辅助控制单元与供风风缸组成，每辆车配置1件。制动系统辅助控制单元与供风风缸集成设计在一个框架上，布置在车辆底架中央管路上，保证车辆两端转向架基础制动装置均可快速获取压缩空气。

3.3升弓控制单元

将受电弓控制单元的零部件集成设计在一个模块上，模块安装在靠近受电弓的Mp车客室内，方便检修与操作。

3.4 风源系统

风源系统集成设计有空气压缩机、干燥气、冷却器、滤清器、安全阀等零部件。所有设备集成设计在一个安装架上，集成供风模块，每辆M车配置1套。供风模块使用弹性元件悬挂在车体底架上，避免压缩机在运行过程中产生的震动传递到车体上。

3.5 基础制动装置

踏面制动单元为双闸瓦结构，确保闸瓦与车轮有足够的接触面积，保证车辆制动减速度与制动距离。车辆所使用的踏面制动单元具备成熟的装车使用业绩，经过大量试验验证满足列车使用性能。

3.6 列车空气悬挂装置

列车空气悬挂装置包含2个空气悬挂风缸，集成在一个安装框架内，每个空气悬挂风缸均配置风缸箍带，确保风缸安装稳定可靠。每个转向架配置1套空气悬挂风缸。

4 结束语

对比常规轨道交通车辆的制动系统，郑州5号线制动系统具有以下特点：

1）制动系统设置电动升弓泵，当主风管空气压力低时，通过电动升弓泵打风，相比脚踏泵泵风，可以更加省力、便捷的升起受电弓；

2）踏面制动单元手动缓解装置采用双侧缓解，可以车辆一侧就完成一个转向架的停放制动手动缓解，方便司机在紧急情况下操作；

3）辅助控制单元采用带盖板的型式，保证设备的防水、防尘等级；

4）制动系统增加数据记录仪，扩大制動系统故障存储空间，确保制动系统故障信息可以保存至少3个月。

（作者单位：中车株洲电力机车有限公司 产品研发中心）