制动系统功能说明.docx
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制动系统功能说明
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制动控制功能说明
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1制动概念
1.1概述
车辆构成及列车编组
由4节动车和2节拖车组成的4M2T六辆编组列车。
即:
=Tc—Mp—M*M—Mp—Tc=
Tc——带司机室的拖车
Mp——带受电弓的动车
=——全自动车钩
*——半自动车钩
———半永久牵引杆
制动系统
郑州市轨道交通1号线一期工程车辆列车配备有两套制动系统:
Ø一套电制动系统(ED制动)
Ø一套电空制动系统(EP制动)
电制动由牵引系统提供,只有再生制动不设电阻制动,电制动由列车牵引控制单元按车控制。
制动能量反馈给电网。
若输出电压持续高于DC1980V(暂定),则断开高速断路器或线路接触器,再生制动的能力取决于电网条件。
电空制动系统为模拟式单管直通摩擦制动系统。
每个转向架空气制动由制动单元独立控制,制动力由基础制动单元施加。
每个轴设有两个踏面制动单元。
踏面制动单元能主动(常用制动)或被动(停放制动)的施加空气制动。
主动制动靠向制动缸中充入压缩空气将闸瓦压紧在轮对踏面上,施加制动。
被动制动靠弹簧力将闸瓦压紧在轮对踏面上施加制动,而靠向制动缸中充入压缩空气克服弹簧力缓解停放制动。
主动制动由安装在每个转向架附近的制动控制单元实行无级控制。
被动制动(停放制动)由司机室按钮操作。
1.2制动模式
制动模式分为可恢复制动和不可恢复制动,两种模式之间存在区别。
任何时候,操作人员均可缓解可恢复制动,而不可恢复性制动则施加制动力直到列车停车,一旦施加不可恢复制动,直至列车停止制动才能缓解。
制动系统具有常用制动、紧急制动、快速制动、停放制动等制动模式。
制动操作模式见表1。
表1制动操作模式
制动方式→
操作模式↓
电制动
空气制动
平均减速度
常用制动
√
√
0-1.0m/s2
快速制动
√
√
1.2m/s2
紧急制动
--
√
≥1.2m/s2
停放制动
--
√**
--
注:
√:
自动激活;√**弹簧施加,空气缓解。
常用制动
常用制动在正常运行状态使用,由司机将司控器手柄置制动位或ATC施加。
如手动施加常用制动,需将司控器手柄移至制动位,制动设置点直接与手柄位置成比例。
常用制动时,电制动优先。
空气制动根据减速要求提供剩余的减速力。
最大常用制动平均减速度为1.0m/s2。
常用制动时电制动力受踏面粘着限制。
常用制动具有防滑保护和受冲动限制(0.75m/s3)。
常用制动是可恢复的制动。
快速制动
当司机主控制器位于快速制动位时,列车施加快速制动。
快速制动设计以紧急制动减速率1.2m/s2制动而不断开安全回路。
快速制动设计为紧急情况下的一种制动方式。
快速制动具有防滑保护,并受冲动限制。
快速制动不是紧急制动。
快速制动由电制动和电空制动产生。
快速制动命令是可恢复的。
紧急制动
紧急制动平均减速率设计为1.2m/s2,仅由空气制动完成,可由多个系统施加。
每种操作模式(自动和手动模式)总能施加紧急制动。
紧急制动命令不可恢复,并予以零速互锁。
此外,当通过紧急制动按钮施加紧急制动时,受电弓降弓,断路器断开。
在下列任一情况下,将导致紧急制动施加:
司机室中的警惕装置触发;
按下司机室中的紧急停车按钮(蘑菇形按钮);
断开司机室钥匙;
车与车之间在运行中脱钩;
安全回路中断或失电;
主风缸压力低于550kPa(暂定);
超速限制(88km/h)。
ATO系统发出紧急制动指令;
ATP系统发出列车超速紧急制动指令;
当列车运行时,方向手柄拉至“0”位
停车制动
在低速范围内(6~8km/h,具体值在调试阶段确定),停车制动被激活。
停车制动指令由VCU产生,BCU控制空气制动施加。
有两种可能停车:
●电制动能够使制动列车接近停止,列车停车时(速度低于0.5km/h),空气制动施加保持制动。
●电制动不能够使制动列车接近停止,空气制动力将更早的替代电制动力制停列车。
停车制动过程分为停车混合过程和保持制动施加。
当速度降到电空转换点(具体调试时确定)时,VCU发出停车制动请求指令,经短暂延时(具体时间调试时确定),电制动受控,按比例减少,空气制动按比例增加,直到完全施加空气制动,停车混合过程结束。
当速度低于0.5km/h时,BCU施加空气制动到保持制动最大常用制动力的70%(此时,如果制动参考值高于70%,将按指令施加制动力)。
紧急牵引模式下,制动指令有效,当制动系统检测列车速度接近零速(0.5km/h),自动实施保持制动的施加。
保持制动缓解:
正常时,制动系统接收到来自VCU的保持制动缓解指令将缓解保持制动。
紧急牵引模式下,BCU接收到牵引指令,并经过延时一定时间后(暂定2s,具体延时时间调试时间确定),自动实施保持制动的缓解。
图1电制动制动至零(即EB0模式)示意图
图2电空渐变混合示意图
停放制动
停放制动由弹簧施加,采用充气缓解,为被动制动。
停放制动仅在静止时采用,防止列车滚动。
可保证AW3载荷的列车停在不超过35‰的坡道上。
停放制动由车辆控制电路控制并由控制系统监控。
正常时,停放制动未缓解时,禁止列车牵引。
运行中检测到停放制动施加时,列车将封锁牵引。
1.3载重检测
制动控制单元通过网络向车辆控制系统发送车辆载荷信号。
制动控制单元发送的重量信号包含旋转质量(暂定空车总重量的10%,动车按80%,拖车按20%分担)。
总制动力(也包括总牵引力)根据实际的乘客载重调整。
电制动力按载荷分配在四个动车上。
载荷信号失效时,制动控制单元复位反馈信号,采用默认的值(AW3)代替受影响的载荷信号。
每站停车后和低牵引命令时车辆重量被储存,直到下一站为止重量值被固定并用于计算制动力和牵引力。
1.4速度检测
每轴配备一套速度传感器,速度传感器把各轴的运转频率信号(7mA-14mA的模拟量信号)发给相应的制动控制单元。
制动控制单元将根据接收到的频率信号转算成转速值并通过列车网络发送给牵引系统。
1.5防滑保护
电制动(ED)和电空(EP)制动采用各自独立的防滑系统。
动车转向架电制动滑行保护作用时,仅由电制动纠正滑行。
但当空气制动检测到该轴长时间滑行时(暂定1s),发出电制动切除信号切除该车的电制动,空气制动补充,直到该次制动过程结束。
2制动力分配方案
下述说明是针对常用制动时制动力分配,快速制动时制动力分配与常用制动相同。
制动力的分配原则是:
常用制动和快速制动时,采用电制动优先,不足部分由空气制动补足;紧急制动时采用纯空气制动。
VCU执行整列车的制动力管理,接收BCU通过MVB传输的载荷等参数,计算列车所需总制动力,生成制动力设定点,并控制电制动力的分配。
BCU控制列车的空气制动力的分配。
每个转向架的空气制动都由BCU独立控制。
如果电制动故障或超过粘着限制,无法由电制动单独满足列车所需总制动力的要求,BCU将在拖车和故障动车上分配空气制动力补足总制动力和电制动力的差值,仍不足的部分补充到无故障的动车上。
VCU将通过MVB把制动力设定点和实际的电制动力传输给所有与MVB通讯的BCU,由BCU计算出需要施加的空气制动力,并由主BCU将空气制动力分配给拖车和故障动车的转向架,仍不足的部分补充到无故障的动车转向架上。
考虑黏着限制为0.16情况下的制动力分配框图。
2.1电制动正常(100%再生制动)时的最大常用制动力分配
图3AW0负载状态下,电制动正常时(100%再生制动)的制动力分配
图4AW3负载状态下,电制动正常时(100%再生制动)的制动力分配
2.2一辆动车电制动故障时,最大常用制动的分配方案
列车所需的总制动力和电制动力之间的剩余差异值将平均分配到拖车以及带有故障牵引系统的动车上,TMS的VCU中内置制动管理器将控制电制动力的分配。
图5AW0负载状态下,一辆动车电制动故障时的制动力分配
图6AW3负载状态下,一辆动车电制动故障时的制动力分配
2.3两列动车电制动故障时,最大常用制动力的分配方案
图7AW0负载状态下,两辆动车电制动故障时的制动力分配
图8AW3负载状态下,两辆动车电制动故障时的制动力分配
3故障概念
3.1转向架空气制动失效
在下列条件下,系统视为转向架空气制动功能失效:
●相应转向架塞门切除
●相应转向架制动控制单元故障(严重故障)
●制动风缸压力低
其中转向架切除塞门带有电接点,转向架空气制动一旦被切除,其状态被列车控制系统监控并在显示器上显示。
当转向架功能失效,紧急制动时,相应转向架空气制动力不可用,制动距离将不可避免的延长,同时车轮的热负荷也将增加。
常用制动,电制动正常时,常用制动力几乎不受影响。
为保证制动距离并避免车轮热负荷增加以确保安全,需要限制列车运营速度,并采用相应运营措施。
3.2制动控制单元失电
制动控制单元失电(此时安全回路得电),空气制动将处于缓解状态。
3.3主风管(缸)压力低
在正常情况下,制动控制单元内压力传感器总风信号通过网络发送给列车控制系统。
当总风压力低于700kPa,并且延时5min,总风压力没有恢复到700kPa以上,在HMI显示警告;当总风压力低于600kPa时,列车在静止状态时实施牵引封锁,列车处于运营状态时运行至停车站实施牵引封锁,当总风压力高于700kPa时,牵引封锁解除。
当列车总风压力低于550kPa(暂定),设于供风模块内的压力开关动作,紧急制动列车线失电,列车实施紧急制动,当总风压力高于700kPa时恢复。
牵引封锁的压力值取自制动控制单元,通过MVB传输。
紧急制动的压力值取自压力开关,压力开关将串入安全回路。
紧急牵引时,牵引封锁功能失效,但总风压力低于550kPa时,紧急制动仍能激活。
3.4制动不缓解
每个操作台设有制动不缓解指示灯,分别指示停放制动状态及摩擦制动状态。
列车控制系统检测到制动不缓解发生后,列车将封锁牵引。
系统设有制动缓解旁路开关,用于紧急状态下的牵引,但此时车辆将限速运营,运营限速为10km/h。
4空压机管理方案
4.1概述
压缩空气由每节M车上的空气压缩机提供,空气压缩机由三相AC380V交流电动机驱动,电动机和空气压缩机之间的联轴节采用弹性结构。
正常情况下,一台空气压缩机提供的压缩空气足够一列车使用,另一台空气压缩机仅在列车首次启动时使用,此后为备用。
每组供风模块中设有2个压力开关。
每列车所有制动控制单元中设有压力传感器,但只选择两个车接入主风管,检测压力值。
(全部暂定MP车或其某一端)
图9供风系统示意图
4.2空压机控制方式
空气压缩机控制基于直流110V,可以通过以下两种方式控制空气压缩机:
●压力传感器压力信号
VCU根据制动系统压力传感器提供的总风管压力信号对空气压缩机进行控制。
●压力开关状态
由列车硬线根据压力开关的状态对空气压缩机进行控制。
4.3空压机控制原则
4.3.1网络控制功能---空气压缩机启停(由TCMS根据压力传感器数值进行控制)
正常时空气压缩机工作总的原则:
主风管压力到900kPa时,空压机将不打风或停止打风。
●在列车激活后首次打风两个空压机一起打风,主风管压力为900kPa时停止打风。
●正常运行时,当主风管压力下降为750kPa时,仅有一台空压机打风,主风管压力为900kPa时停止打风,两台压缩机按单双日原则交替打风。
●当主空压机故障时,另一台空压机启动打风,直到本次打风结束。
●为了保证空压机供给空气制动系统用风设备的空气质量,在任何情况下,干燥器都将保持同空压机同步工作。
4.3.2网络控制功能---封锁牵引(由TCMS根据压力传感器数值进行控制)
在正常情况下,制动控制单元内压力传感器总风信号通过网络发送列车控制系统。
当总风压力低于700kPa,并且延时5min,总风压力没有恢复到700kPa以上,在HMI显示警告;当总风压力低于600kPa时,列车在静止状态实施牵引封锁,列车处于运营状态时运行至停车实施牵引封锁,当总风压力高于700kPa时,牵引封锁解除。
列车在紧急牵引模式下,不实施此功能,不封锁牵引。
4.3.3硬线后备控制压缩机启动(通过供风模块的压力开关1)
供风模块压力开关1设定值分别为700kPa-900kPa,主风管压力低于700kPa时,压力开关1动作,两台空压机同时启动,为全列车供风。
4.3.4硬线触发紧急制动(通过压力开关2)
当列车总风压力低于550kPa,设于供风模块内的压力开关2动作,紧急制动列车线失电,列车实施紧急制动,当总风压力高于700kPa时恢复。
对压力开关设有“总风压力低”旁路开关,可旁路此功能。
压力开关2根据需要也可设置在供风模块外的适当的位置。
设置有“总风压力低”列车线和继电器,供紧急制动电路使用。
“总风压力低”旁路开关同时重复旁路继电器触点。
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