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摘要：我国基础设施和城市化不断推进，很多城市都已经有了地铁，而针对地铁这种交通工具的特殊性能而言，列车在制动方面有较高要求。本文以地铁列车制动原理为切入点，深入分析了制动系统中涵盖的核心技术，并对地铁运行的安全性提升给出了客观建议，希望对地铁实际工作的优化升级有所帮助，从而提高地铁的安全性保障，使地铁产业的发展更具潜力。
关键词：地铁车辆；制动系统；关键技术
引言
地铁通行已经逐渐成为人们普遍选择的一种通行方式，与其他交通方式共同组成了城市交通网络。针对城市轨道交通而言，地铁运行有：站点直线距离较短、车辆行驶速度较快、制动系统介入频繁等特点。在进行地铁车辆的制动系统设计时，需要坚持可靠、安全的原则，利用微机控制下的电制动和空气制动。这一制动系统体现出反应迅速、制动响应迅速、动力储备充足等优势，在系统内部，机械制动结构质量较小，相比传统技术而言有更高的集成度，可实现多种功能[1]。
1、制动力分配法则
由于地铁车辆的各个单位都有动车和拖车，二者相比，制动方式有较大差异，因此，需要解决的首要任务就是综合分配各节车之间的制动力。制动系统通过混合机械制动力与电制动力，执行滞后充气分散制动，相对而言，此种方法能实现更好的车辆制动。增大电制动所占比重，尽可能压缩地铁制动系统中机械制动的比例是更科学的制动方式。控制网络负责传输车辆行驶的负载信息。在面临制动力不足的情况下，通过制动系统的响应调配，车辆的机械制动应立即增加，并且车辆的电动制动力和机械制动力最多实现粘着力的15％。在过载状态时，面对制动响应的过程中，制动需求存在缺口的情况，拖车的机械制动将作为补充方式介入。在电制动器的响应结束前，各动车都会向拖车发送信号，随着信号的递加，拖车逐渐增加机械制动力。但是，动车的负载限制了其理论机械制动力。因此，当减速度约为1 m / s2时，机械制动力被限制为粘着力的10.2％，并且，制动缺口部分被整合到拖车中。当车速低于10 km / h时，将停用所有电子制动器，而仅应用机械制动器进行制动。当列车速度进一步降低，低于0.5 km / h时，机械制动力开始降低。当车辆完全停止时，机械制动力将减小到总制动力的70％，并一直保持到车辆重新启动为止。快速制动与正常制动的原理相同。优先采取恢复性再生制动，电阻制动，最后介入机械制动。快速制动过程可逆，返回滑行或牵引模式需要减速度达到1.3m/s²。来自拖车和动车提供的制动力大约维持在10.2 m / s²的减速度。同时，车辆还将发出一个信号，该信号禁止电动制动开始与紧急制动相互作用。停车时间较长时通常使用驻车制动器。制动力由具有驻车制动功能的踏板中的储能弹簧提供，应在≤35‰的坡度上施加[2]。
2、地铁车辆制动系统关键技术分析
2.1、摩擦制动控制装置
制动系统内BCE能接收所有地铁车辆上空气弹簧的压力信号值，进一步根据这一信号地铁车辆制动时需要的驱动力，在这个过程中，还需要将展现车辆重量的负载信号传递至FIP网络，拖车对应的荷载信号同样会通过网络线路传递至牵引控制装置中，在控制装置接收到相关信号后，将做出相应反应。地铁车辆的荷载信号传输到牵引控制装置中，通过精确计算，控制装置合理分配制动力。动力制动装置以及摩擦制动系统有同时存在的可能，由司机控制室的设备进行统一调度或自动驾驶装置进行控制。如果系统制动能力不能满足车辆的制动要求时，则空气制动将结合整个制动力需求来弥补制动力不足的部分。两种制动方式共同作用下，主要运行目标在于满足车辆制动力需求。PCE会将计算得到的需要补充的制动力传递至BCE，之后将这一信号传输至BCU。另外，紧急制动同样是摩擦制动控制装置的一种，当紧急制动直流线路达到电流时，将为电磁阀提供一定电能，并且旁路的实行允许风缸中的空气进入中继阀中，进而缓解紧急制动[3]。
2.2、机械制动与电制动结合使用
基于较高的操作安全要求，因此在制动系统中结合使用了机械制动和电气制动。在常规的制动过程中，电制动相对于机械制动具有明显的优势，这在节能和无磨损等方面得以实现。同时，分析了电制动功能，包括负载校正和惯性保护。因此，在正常情况下，电动制动是首选制动方法，如果纯电动制动方法不能满足制动的减速度要求，那么可以自动执行组合制动。组合系统可以有效地将机械制动和电气制动相结合。但是，从组合制动的观点出发，如果将电气制动和机械制动组合使用，主管人员应明确上述两种制动方法的组合使用的要点，熟练把握制动结合点。列车以低速或高速行驶，如果驾驶员使用纯电动制动，则可以保证制动效果。如果车辆速度低于10 km / h，则机械制动应完全介入车辆的制动系统。如果列车速度超过160 km / h，则也需要机械制动的辅助以达到良好的制动效果。在紧急制动期间，只能使用机械制动来避免故障，例如电源故障，钩子脱落等问题对安全制动有极大影响。同时，在停止之前，不能改善列车的机械制动状态：不仅应使冲击最小化，而且不能具体限制冲击[4]。
2.3、车轮的热处理
制动系统中，作为重要的制动装置，影响车辆平稳运行状态的车轮需要给予特别关注。制动衬块和车轨之间的较大摩擦会导致车轮受到热处理，从而影响车轮的耐用性。从硬度来看，铁道车辆的车轮的硬度不能满足地铁车辆车轮的硬度的要求。因此，对于地铁车辆，如果仅采用铁路车轮的热处理工艺，则会因为不同的工况带来极大的安全隐患。因此，对于地下车辆，有必要优化升级车轮的相应热处理工艺，使产品能够满足更严格的要求。首先，基于轨道车轮的热处理，可以在测试为目的，处理少量的地铁车轮。在热处理过程中，应合理设置热处理温度。大量实验数据给出结论：轮辋的淬火温度在885℃左右比较科学，回火温度则应为390-410℃，回火时间理论维持3小时。[2]但是，车轮的硬度分析显示：在轮缘面，轮辋的截面硬度始终偏低，而与之相对应的，车轮踏面则发生了高硬度的问题。因此，在淬火工作时，应该调整水嘴的角度和高度。因此，在骤冷水流的层面，高度和喷雾角度发生变化。通过深入研究分析后，在轮辋侧，相应轮辋的硬度值已得到明显改善。踏面高硬度的问题也得到了改善[5]。
2.4、进一步提升和维护
目前的制动系统又有了进一步的进步，采用更为先进的制动系统，从而达到更平衡、更合适的制动体验。比如车控式制动系统，这个系统是现在比较主流的模块化设计，整体的设备较少，而且维护起来也更加容易，成本更低，使用操作起来也更加容易。又比如架控式制动系统，这种系统标准化程度更高，减少了防滑排风阀等部件，接口也设计得更加合理，集成度更高，维护时间较短，但是出问题了维修时间较长，所以应该小心使用，做好维护。
结束语
综上所述，加大对地铁车辆制动系统特点的分析及研究，在提高地铁车辆运行稳定性与可靠性方面有重要意义，能为之后制动系统的研发与应用提供借鉴。在对电制动和空气制动这两类制动系统进行分析时，能做到对地铁车辆制动系统特点的有效掌握，进一步针对制动系统的运行性能进行分析，从而提高制动系统设计合理性，促进制动技术的良好发展，体现出较高的现实意义。
参考文献：
[1]张天朋.西安地铁三号线车辆制动系统优化性能研究[D].大连交通大学，2017.
[2]苗勃.地铁车辆咨询相关技术研究[D].中国铁道科学研究院，2017.
[3]徐菲菲.地铁车辆制动能量回收利用研究[D].东南大学，2017.
[4]顾培忠.地铁车辆制动系统关键技术分析[J].中国设备工程，2016（07）：64+67.
[5]韩晓明.南港岛地铁车辆制动系统原理概述[J].装备机械，2015（02）：14-18.