城市轨道交通电机械制动系统总体设计方案和关键技术研究--中国期刊网

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城市轨道交通电机械制动系统总体设计方案和关键技术研究

发表时间：2021/4/6 来源：《建筑科技》2021年1月上作者：哈伊达

[导读] 随着经济的的发展，我国的城市化建设的发展迅速，城市轨道交通现有的空气制动、液压制动系统已发展多年，积累了成熟的技术方案并得到广泛应用，但随着工业控制技术的革新和城市轨道交通整体性能的不断提高，对制动系统电气化的要求不断提高已成必然趋势。目前，城市轨道交通制动系统的制动指令已经实现了电气化，但在将制动指令转换为制动力的环节中仍然无法摆脱对空气或液压介质的依赖，从而限制了制动系统在高响应、轻量化、环保

山东省青岛市四方川崎车辆技术有限公司哈伊达 266000

摘要：随着经济的的发展，我国的城市化建设的发展迅速，城市轨道交通现有的空气制动、液压制动系统已发展多年，积累了成熟的技术方案并得到广泛应用，但随着工业控制技术的革新和城市轨道交通整体性能的不断提高，对制动系统电气化的要求不断提高已成必然趋势。目前，城市轨道交通制动系统的制动指令已经实现了电气化，但在将制动指令转换为制动力的环节中仍然无法摆脱对空气或液压介质的依赖，从而限制了制动系统在高响应、轻量化、环保性方向的进一步发展。在应对城市轨道交通车辆制动系统发展的新需求，提高产品的电气化、自动化程度等方面，具有高集成、快响应、高精度特性的电机械制动（EMB）技术提供了潜在的解决方案，其在航空、汽车领域已经有了一定的应用经验，但在城市轨道交通领域还处在探索阶段。因此，应充分借鉴其他行业的成功经验，结合城市轨道交通的自身特点，对既有系统进行EMB优化设计，以推动城市轨道交通制动系统向轻量化、智能化方面发展。
关键词：城市轨道交通；机械制动系统；总体设计方案；关键技术研究
        引言
        城市轨道交通作为一种公共空间交通工具，在我国许多大中城市得到了推广，实际服务人数远远超出了他们的想象。因此，它已经成为每个人日常生活中相对常见的交通方式。随着城市轨道交通道路交通的发展和应用方式的不断扩大，必须保证轨道交通运行的稳定性、安全性和可靠性。对于进入轨道城市交通的车辆来说，电气设备系统是城市中最关键的环节。它不仅对驾驶员和乘客的生命安全起到了很好的作用，而且大大减少了企业的运营工作量。风险因素还可以提供更高效、快捷、便捷的出行方式，这将改变本市车辆拥挤、骑自行车上班存在诸多不便的事实。密切相关人员的身份必须为直接技术处理做好充分准备，以便及时发现解决方案。创新固有核心技术，大幅度提高大城市轨道公共交通车辆运行效率、质量和安全性。新技术已经取代了传统技术，并已应用于城市，以进入铁路交通和车辆。与传统形式的交流接触器控制技术相比，PLC控制技术具有独特而强大的优势，因此逐渐得到应用，使整个都市轨道车辆行驶，另一方面使电子软件系统的信息的整体水平向智能化方向发展。完全控制其技术缺陷并大大减少它可能是最传统的中间继电器所缺少的，这是减少停电并大大减少人为因素的重要因素。尤其是在连续操作可控性和安全性方面，提高轨道加速车辆的整体性能更为重要。
        1电机械制动系统简介
        EMB技术是一种通过电机驱动机械传动机构使其输出直线运动实现制动摩擦副的夹紧动作，从而输出可控制动力的新型制动技术。相对于目前成熟的空气制动和液压制动系统，EMB系统的优点主要体现在以下几方面。（1）轻量化。由于省去了沉重复杂的管路和控制元件，因此可降低系统的整体复杂度，大幅提高单位质量制动力的输出能力。（2）故障点减少和高可维护性。系统的零部件大量减少，可减少其相应的故障点，从根本上避免了介质泄露风险，更加环保；产品模块化的集成，降低了调试和维护的难度。（3）高性能和智能化。实现夹紧力直接闭环控制，相比介质压力闭环控制精度更高、响应更快；且具有丰富的自检及状态监控功能，可实现元件故障的自动识别和定位功能。（4）高效节能。避免了传统介质压力制动系统造成的能量损失；由于采用电机直接驱动，可减少中间环节和额外的效率损失。
        2城市轨道交通电机械制动系统总体设计方案和关键技术
        2.1城市轨道交通车辆牵引与制动控制系统
        惯性紧急制动可以控制该系统，这对于城市轨道交通车辆的运行是必不可少的。

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直接牵引制动踏板控制系统可以在大城市中实现各种技术的运行，而车辆则可以控制其中一项核心技术。复合制动效果和控制系统功能包括摩擦紧急制动、气流制动踏板、电动紧急制动和紧急制动以发出指令。系统中铁路加速车辆的制导和紧急制动技术能力将极大地影响运行中的轨道车辆的安全性和综合运输能力，而这种城市轨道交通系统对运行中的轨道车辆的安全性和综合运输能力具有很大的影响。车辆的站点之间的短距离是为了延长车辆的行驶时间，从而加速轨道并提高运输的综合性能。减速控制技术通常用于城市交通中的车辆。制动命令只能通过电气产品系统功能来完成并迅速完成。紧急制动系统功能必须基于电气系统功能的减速度和制动命令。不需要施加制动力，驾驶员和乘客都位于平台两侧的可固定区域中的汽车两侧。因为法规要求车辆在轨道上的停车位置必须更准确。为了超越该最终目标，实现最终目标系统，ATO公司可以根据车辆停放距离的长度发布行驶车辆电气产品系统中的减速指令。
        2.2更换电子元件
        相对于普通的地面交通方法而言，城市轨道交通具有明显的特殊性，通过有效完成制动检修工作可以极大地减少故障风险，保证制动系统安全平稳运行。其既可以降低事故和延误的出现概率，又可以让乘客享受优质的服务。现阶段，我国轨道交通制动系统结构十分复杂，而且开展检修工作也涉及到方方面面。特别是制动系统，其包括不同类型的电子元件，其应用时间通常结合实际环境发生改变。为了可以保证运行正常，必须要及时更换已经老化磨损程度严重的电子元件，防止电子单元出现故障。第一，需要更换现有的电子控制元件和电子芯片。第二，需要对电容以及电阻情况进行检测，将现有的各个电路板进行替换。利用红外检测设备对轨道制动系统内每个电子元件的参数进行检测，主要包括电流值以及功率等等，结合有关安装规范对设备元件结构做出科学的调整，实现制动系统运行的预先制定目标。
        2.3基础制动装置设计
        一个典型的基础制动装置应当具有以下机构：①提供驱动力的力矩电机；②将圆周运动转化为直线运动的机构；③力的放大机构；④力或位移传感器。由于城市轨道交通车辆转向架空间的限制，制动系统的安装接口和安装空间的要求较高，在使用EMB系统时，需要将电机、减速机构等众多元件集成在制动夹钳上，因此对基础制动装置的整体结构尺寸设计提出了更高的要求。在进行基础制动装置设计时，需要根据现有车型的安装接口、尺寸限制，综合考虑电机选型、机构布局、位置反馈技术以及传动机构类型等因素。如同济大学开发的第三代系统样机的基础制动装置由盘型中空力矩电机、行星齿轮减速机构、滚珠丝杠副、失电电磁离合器组成。常用制动时，电机产生的力矩通过行星齿轮减速器放大传递给滚珠丝杠螺母，螺母的旋转运动再通过螺旋机构转换为滚珠丝杠的平动传递至压盘，进而通过制动夹钳上的制动杠杆使闸片与制动盘压紧。电磁离合器是实施停放制动的关键元件，在常用制动时，电磁离合器通电，对螺母无制动作用；在停放制动时，首先通过电机将丝杠运动到位，然后离合器断电，对螺母产生制动作用，此时螺母不能回转，随后电机断电，从而实现停放制动。综上所述，基础制动装置对力矩电机的性能和结构要求较高，因此结构紧凑、体积小巧同时可提供大力矩、快速反应的力矩电机的设计将是未来需要关注的重点；另外，制动执行机构的机械零件繁多、结构复杂，如何简化机构组成同时更有效地传递并增大扭矩也是EMB走向实用的关键研究。
        结语
        城市轨道交通涉及了多方面的内容，有关人员应当共同努力才能有效确保到城市轨道交通的运行质量，使其能具有智能化，这样才能够满足当前我国对城市轨道交通的需求，为其今后的发展奠定良好的基础。
参考文献
[1]李洪果，王锴，吴瑞祥，等.飞机全电刹车系统研究[J].北京航空航天大学学报，2004，30（4）：339-343.
[2]张秋红，李玉忍.飞机全电刹车系统设计与分析[J].航空计算技术，2003，33（3）：97-100.