制动系统功能说明

郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 1 页 共 15 页第 1 页共 24 页第 1 页共 24 页 第 1 页共 24 页 制动控制功能说明制动控制功能说明 版本 版本 0 0状态 签发状态 签发 如无正式授权 禁止对此文件的任何复制 转发 使用或传递 违者将承担损失赔付责任 我方 保留由专利授予 实用模型注册或设计专利产生的所有权利 普通普通 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 2 页 共 15 页第 2 页共 24 页第 2 页共 24 页 第 2 页共 24 页 签发记录签发记录 姓名部门日期签名 批准 审核 编制 发放记录发放记录 姓名公司部门 更改记录更改记录 更改日期更改内容更改说明 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 3 页 共 15 页第 3 页共 24 页第 3 页共 24 页 第 3 页共 24 页 目录目录 1制动概念制动概念 4 1 1概述 4 1 2制动模式 4 1 3载重检测 7 1 4速度检测 7 1 5防滑保护 8 2制动力分配方案制动力分配方案 9 2 1电制动正常 100 再生制动 时的最大常用制动力分配 9 2 2一辆动车电制动故障时 最大常用制动的分配方案 10 2 3两列动车电制动故障时 最大常用制动力的分配方案 11 3故障概念故障概念 13 3 1转向架空气制动失效 13 3 2制动控制单元失电 13 3 3主风管 缸 压力低 13 3 4制动不缓解 13 4空压机管理方案空压机管理方案 14 4 1概述 14 4 2空压机控制方式 14 4 3空压机控制原则 14 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 4 页 共 15 页第 4 页共 24 页第 4 页共 24 页 第 4 页共 24 页 1 1制动概念制动概念 1 11 1概述概述 1 1 1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 1 1 2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 一套电制动系统 ED 制动 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 21 2制动模式制动模式 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 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 5 页 共 15 页第 5 页共 24 页第 5 页共 24 页 第 5 页共 24 页 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 0 m s2 快速制动 1 2 m s2 紧急制动 1 2 m s2 停放制动 注 自动激活 弹簧施加 空气缓解 1 2 1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 0 m 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 75 m s3 常用制动是可恢复的制动 1 2 2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 2 m 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 1 2 3紧急制动 紧急制动平均减速率设计为1 2 m 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 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 6 页 共 15 页第 6 页共 24 页第 6 页共 24 页 第 6 页共 24 页 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 1 2 4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 5 km 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 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 7 页 共 15 页第 7 页共 24 页第 7 页共 24 页 第 7 页共 24 页 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 1 2 5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 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 8 页 共 15 页第 8 页共 24 页第 8 页共 24 页 第 8 页共 24 页 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 31 3载重检测载重检测 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 41 4速度检测速度检测 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 51 5防滑保护防滑保护 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 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 9 页 共 15 页第 9 页共 24 页第 9 页共 24 页 第 9 页共 24 页 2 2制动力分配方案制动力分配方案 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 AW0时制动力分配框图 60606060 0 10 20 30 40 50 60 70 TcMpM M MpTc 制动力 kN AW0电制动力 AW0空气制动力 图 3 AW0 负载状态下 电制动正常时 100 再生制动 的制动力分配 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 10 页 共 15 页第 10 页共 24 页第 10 页共 24 页 第 10 页共 24 页 AW3时制动力分配框图 94949494 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 TcMpMM MpTc 制动力 kN AW3电制动力 AW3空气制动力 图 4 AW3 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 AW0时制动力分配框图 202020 606060 0 10 20 30 40 50 60 70 TcMpM MMpTc 制动力 kN AW0电制动力 AW0空气制动力 图 5 AW0 负载状态下 一辆动车电制动故障时的制动力分配 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 11 页 共 15 页第 11 页共 24 页第 11 页共 24 页 第 11 页共 24 页 AW3时制动力分配框图 313131 94 9494 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 TcMpMMMpTc 制动力 kN AW3电制动力 AW3空气制动力 图 6 AW3 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 AW0时制动力分配框图 30303030 6060 0 10 20 30 40 50 60 70 TcMpMMMpTc 制动力 kN AW0电制动力 AW0空气制动力 图 7 AW0 负载状态下 两辆动车电制动故障时的制动力分配 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 12 页 共 15 页第 12 页共 24 页第 12 页共 24 页 第 12 页共 24 页 AW3时制动力分配框图 47474747 9494 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 TcMpMMMpTc 制动力 kN AW3电制动力 AW3空气制动力 图 8 AW3 负载状态下 两辆动车电制动故障时的制动力分配 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 13 页 共 15 页第 13 页共 24 页第 13 页共 24 页 第 13 页共 24 页 3 3故障概念故障概念 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 郑州市轨道交通 1 号线一期工程车辆制动控制功能说明 第 14 页 共 15 页第 14 页共 24 页第 14 页共 24 页 第 14 页共 24 页 4 4空压机管理方案空压机管理方案 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