車輛制動控制系統(tǒng)選型分析

1、車輛制動控制系統(tǒng)選型分析摘要本文通過對車控和架控制動控制系統(tǒng) 的介紹、應(yīng)用、特點(diǎn)進(jìn)行分析制動控制系統(tǒng)的選型。關(guān)鍵詞車控；架控；kgpm-p； ep08； ep2002； ep09中圖分類號:u270.35文獻(xiàn)標(biāo)識碼:a文章編號：1009-914x （2015） 35-0391-01引言制動系統(tǒng)的主要功用是使行駛中的車輛減速甚至 停車，使停止的車輛保持不動。車輛制動系統(tǒng)的性能 將直接影響著城市軌道交通車輛的安全運(yùn)營狀況和舒 適性，因此制動系統(tǒng)的選型顯得尤為重要。城市軌道 交通車輛制動系統(tǒng)在控制上分以車輛為單元進(jìn)行制動 力控制的制動系統(tǒng)（簡稱車控）和基于轉(zhuǎn)向架為單元 進(jìn)行制動力控制的制動系統(tǒng)（簡稱

2、架控）兩種方式。1車控制動系統(tǒng)采用車控方式時，每輛車具有1個制動控制單元 （bcu）,以車輛為單位進(jìn)行制動力的計算和分配。每 個bcu直接連接至車輛總線（如mvb總線等）上， 各車直接接收列車的制動指令，適用于牽引控制采用 車控型式的車輛進(jìn)行制動力的混合分配。制動控制部分主要由電子控制部分和氣動控制部 分組成。微機(jī)電子控制單元根據(jù)制動缸目標(biāo)壓力和壓 力傳感器檢測的作用風(fēng)缸壓力，控制e/p轉(zhuǎn)換閥對作 用風(fēng)缸充風(fēng)或排風(fēng)，實(shí)現(xiàn)對中繼閥預(yù)控壓力的閉環(huán)控 制；中繼閥根據(jù)預(yù)控壓力實(shí)現(xiàn)流量放大，實(shí)現(xiàn)常用制 動功能。緩解時，ep制動/緩解電磁閥將中繼閥預(yù)控 腔的壓力空氣排入大氣。在中繼閥的作用下，制動缸 的壓

3、力空氣經(jīng)中繼閥排到大氣中，實(shí)現(xiàn)了緩解操作。常用制動的空重車調(diào)整是根據(jù)檢測反映車輛載重 的空氣簧壓力信號，對列車不同載重下的制動力進(jìn)行 相應(yīng)調(diào)整。在空氣簧破裂或p-e轉(zhuǎn)換電路的輸出小于 空車的信號或大于超員時的車重信號時，則可按車輛 的設(shè)計安全載重進(jìn)行計算。車控制動技術(shù)使用比較廣泛，例如德國knorr 公司的kbgm-p制動控制系統(tǒng)、中國鐵科院ep08制動 控制系統(tǒng)、法國faiveley公司的epac lite制動控制系 統(tǒng)、日本nabtesco公司的hrda制動控制系統(tǒng)等均 采用車控制動技術(shù)。其中前兩種系統(tǒng)在國內(nèi)應(yīng)用較廣 泛。2架控制動系統(tǒng)采用架控方式時，每輛車具有兩個架控制動單元, 以轉(zhuǎn)向架

4、為單位進(jìn)行制動力的計算和控制。其中部分 架控制動單元具有網(wǎng)關(guān)功能，負(fù)責(zé)接收制動指令以及 向其它架控單元輸出制動信息。其它無網(wǎng)關(guān)功能的架 控制動單元，通過內(nèi)部can總線從具有網(wǎng)關(guān)功能架控 制動單元獲取制動指令。架控制動控制主要是針對同 時配有動力轉(zhuǎn)向架和非動力轉(zhuǎn)向架的車輛應(yīng)運(yùn)而生的, 實(shí)現(xiàn)基于轉(zhuǎn)向架為單元實(shí)現(xiàn)電制動與空氣制動的混合 控制，也比較適合牽引系統(tǒng)采用架控控制車輛或者短 編組列車，能夠充分發(fā)揮每個轉(zhuǎn)向架的電制動能力和 黏著利用率。knorr、鐵科院、faiveley 公司和 nabtesc0 公 司已推出架控制動產(chǎn)品，但技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同。knorr公 司的ep2002制動系統(tǒng)和鐵科院的ep0

5、9制動系統(tǒng)，都 取消了與原來制動控制獨(dú)立的空氣防滑閥控制，通過 氣動閥實(shí)現(xiàn)制動壓力和空氣防滑一體化控制。前者采 用多功能集成閥結(jié)構(gòu)，是將電子和氣動集成一體的整 體閥的概念。后者采用多個獨(dú)立氣動閥基于氣路板集 成，電子控制和氣動控制為模塊化結(jié)構(gòu)，便于檢測及 維護(hù)。而faiveley公司和nabtesco公司的架控控制 技術(shù)理念是每個軸上仍保留獨(dú)立的防滑閥控制方式， 制動控制部分是在車控基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)小型化的結(jié)果。3主要車控制動系統(tǒng)的介紹3.1 knorr公司kgpm-p制動系統(tǒng)knorr公司kgpm-p制動系統(tǒng)，制動電子控制單 元一般單獨(dú)設(shè)置在車廂內(nèi)，氣動集成板固定在車輛底 架下。3.1.1制動電子

6、控制單元制動電子控制單元簡稱為becuo整個制動系統(tǒng)的 控制采用二級控制，簡述為“電控制氣，氣再控制氣”。 即為becu控制氣路控制單元，控制氣（cv壓力）再 控制執(zhí)行氣。becu可對列車的常用制動和快速制動的 制動力進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，通過均衡閥將流量放大后最終 輸入到基礎(chǔ)制動裝置。becu采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)電子柜, 按功能分類設(shè)計的印刷電路板插件排列在電子控制柜 中。3.1.2氣制動控制單元?dú)庵苿涌刂茊卧喎Q為bcu。它是氣制動的核心， 它接受制動系統(tǒng)電腦（becu）的指令，然后再指示制 動執(zhí)行部件動作。如圖5所示，包括的部件有均衡閥 （d）、模擬轉(zhuǎn)換閥（a）、緊急電磁閥（e）、壓力開 關(guān)（h）、

7、稱重閥（c）、壓力傳感器（f）和測試接頭 （k、m、n、j、l）o這些部件都安裝在一塊鋁合金的 氣路板上，猶如電子分立元件安裝在印刷線路板上一 樣，實(shí)現(xiàn)了集成化，其氣路內(nèi)部連接圖可用圖6來表 示。這樣可避免用管道連接而造成容易泄漏和所占空 間大等敝病。而且在氣路板上還裝置了一些測試接口, 要測量各個控制壓力和閘缸壓力。3.2鐵科院ep08制動控制系統(tǒng)ep08制動控制系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計，將微機(jī)制 動控制單元與氣制動控制單元集成在一起。主要由電 子制動控制單元（ebcu）和氣動制動控制單元（pbcu） 等組成，并將電子制動控制單元與氣制動控制單元集 成在一起。3.2.1電子制動控制單元ebcu是

8、bcu中電子控制的核心部件，它接收常 用制動電氣指令，根據(jù)制動指令和載重信號計算本車 所需的制動力，輸出制動電磁閥和緩解電磁閥的控制 信號。ebcu還接收所在車輛4根軸的速度信號，按照 速度差或減速度等滑行判據(jù)判定車軸的滑行狀態(tài)。當(dāng) 符合滑行的條件時，ebcu輸出防滑閥控制信號。ebcu 主要由電源插件、制動控制插件、防滑控制插件、開 關(guān)量輸入輸出插件和通信顯示插件等組成。3.2.2氣動制動控制單元pbcu是bcu中氣動控制的核心部件，它接收 ebcu發(fā)出的常用制動電氣執(zhí)行信號，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng) 級別的空氣信號后輸出常用制動制動缸壓力輸出。同 時，pbcu還接收緊急制動電氣指令，在經(jīng)空重閥的控

9、制后輸出緊急制動的制動缸壓力。pbcu由壓力傳感器、 壓力測點(diǎn)、壓力開關(guān)、空重閥、電磁閥、中繼閥等組oep08車控制動控制裝置的ebcu和pbcu均安裝在制動控制裝置機(jī)箱中。保證了電氣控制部件和氣動 控制部件各自獨(dú)立，又能使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使檢修和 維護(hù)變得方便和快捷。氣動控制單元是微機(jī)直通電空 制動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，由電空變換閥、中繼閥、緊急 制動電磁閥、空重車調(diào)整閥、總風(fēng)壓力開關(guān)等組成。 氣動控制單元采用模塊化設(shè)計，它將有關(guān)的氣動閥組 裝在集成控制板上，在內(nèi)部將各通路有機(jī)的聯(lián)系在一 起。制動缸壓力基于微控制器智能數(shù)字控制，是根據(jù) 制動缸目標(biāo)壓力和壓力傳感器檢測的預(yù)控壓力以及制 動缸壓力，來控制兩個ep轉(zhuǎn)換閥對作用風(fēng)缸的充風(fēng)或 排風(fēng)，實(shí)現(xiàn)對中繼閥預(yù)控壓力的閉環(huán)控制。中繼閥采 用雙膜板結(jié)構(gòu)，有緊急制動和常用制動兩個預(yù)控壓力 輸入，輸出壓力根據(jù)二者之間取大的原則，由緊急制 動和常用制動兩個預(yù)控壓力中壓力較高的控制，中繼 閥根據(jù)預(yù)控壓力控制輸出大流量的制動缸壓力。4 結(jié)論對于采用車控牽引控制的車輛，或雖為架控但同 一車輛的兩個轉(zhuǎn)向架牽引力不可分別控制的車輛。既 可以采用車控制動系統(tǒng)，也可以采用架控制動系統(tǒng)。 此時，可以根據(jù)列車編組長度進(jìn)行選擇，對于短編組 的列車