1、廣州地鐵4號線列車EP2002制動系統介紹及故障分析第3O卷第6期2010年12月鐵道機車車輛RAIIWAYLOCOMOTIVE&CAR文章編號:10087842(2010)06006505廣州地鐵4號線列車EP2002制動系統介紹及故障分析萬宇(廣州地鐵車輛中心,廣東廣州510730)摘要對廣州地鐵4號線列車EP2002制動控制系統特點進行了簡要描述,詳細介紹4號線列車EI2002制動系統各項功能,對EP2002閥之問的通訊,以及EP2002閥同列車線,TMS和VVVF之間的通汛進行_r介,結合列車在運營中出現的故障進行了分析.關鍵詞EP2002;制動;控制;敞障;分析中圖分

2、類號:U273.99文獻標志碼:A廣州地鐵4號線采用KNORR(克諾爾)生產的的是架控式,即一個制動微機控制單元控制一個轉向架,同一列車的兩個(A-LB)車作為一個單元進行制動控制.編組列車的每個A車安裝有一個第4軸切除電磁閥,由于4號線車輛全為動車,為了能在ATO模式下更好的采集速度信號,將每個A車的第4軸空氣制動切除,防止列車出現滑行而導致列車速度采集信號失真.該系統由一個G閥(網關閥,GatewayValve)和一個S閥(智能閥,SmartValve)組成一個分散式制動控制網絡.每輛車具有一個G閥和一個S閥(圖1),通過的接口,同時接受列車指令指示列車狀態和制動等級.為保持冗余性,系統中

3、所有G閥功能相同,兩個G閥的件連接指示器,用于對EP2OO2閥位置的識別.系統運行時,在以兩輛車為單元組成的制動系統網向制動和防滑電子控制裝置傳遞,主閥向各個制動閥分以數字模式輸入,通過模擬信號傳輸到PWM,并在TMS備份(圖2).主G閥進行混合制動,它計算并傳輸模擬制動指A車B車B車A車翌里IL一!里ll里!lI旦里/圖1閥的布置中,ED制動反饋數據通過模擬接口傳輸給主閥和另一個G閥.除接受和傳遞ED制動數據,主G閥也通過TMS傳輸診斷信號以進行故障診斷.同時另一個G閥處于待命狀態來監視主閥的狀態.一旦主閥出現故障,通訊給另外一個G閥,備用G閥取代主G閥的功能,由其他3個閥補充故障閥所失去的

4、制動力,避免了因為一個閥的故障而導致整節車制動力的消失,這樣提高了列車運行的可靠性,這是4號線EP2002系統比其他線路制動系統最大的優點.1制動控制廣州地鐵4號線列車制動類型包括常用制動,緊急制動,快速制動,停放制動,保壓制動,防滑保護等.PWM列車線向系統發出制動指令,并以TMS網絡作為備用,制動指令轉換成相應的壓力指令,與得到的電制動比較計算后主閥通過制動線向其他閥分配相應的制動力.(1)常用制動控制常用制動控制可以通過列車線,制動模式以及電源模式的不同匹配,利用PWM列車線或TMS網絡方式實現.制動控制以PWM列車線為優先,若PWM列車線出現故障,將以TMS網絡作為備用來控制制動.利用

5、模擬信號向G閥發送制動命令,主G閥得到羽翠焉瘸萬字(1984一)男,四川崇州市人,助理工程師(修回日期:20100608)圖2制動系統網絡鐵道機車車輛第3o卷命令后通過CAN總線向本單元(A車+B車)的G閥和S閥發出制動指令.在人工或AT()控制下,常用制動力在01()()變化).常用制動的實施和緩解的平均沖擊限制值小于(2)快速制動快速制動(平均減速度為1.3m/s.)通過一條單獨的110V列車線來激活,激活時電壓值為l10V.(3)緊急模式下的常用制動控制無論哪個制動閥檢測到緊急制動,都將產生滿負荷最大常用制動力作為緊急制動的備用.緊急制動時,VVVF的電制動將被禁止,但是電制動力有效的信

6、號不會減少常用制動壓力.(4)車輪滑動控制在4號線列車每根軸上各安裝有一個速度傳感器,用于檢測車軸速度,并通過CAN總線將速度傳遞給各個EP2002閥.如果檢測到列車有滑行,車輪防滑控制裝置啟動,EP2002閥將檢測到的速度通過制動網絡進行比較,監測并控制車輪滑行,并將監測到的車輛滑行狀態傳輸給TMS.(5)空氣彈簧載荷通過在列車每個轉向架上取一個空氣彈簧的壓力信號,并從每輛車上的兩個轉向架采集的空氣彈簧壓力取續采集空氣彈簧壓力信號,不斷地計算空氣制動壓力,將有車門均被關閉的信號時,載荷信號將被固定(如圖3).廣州地鐵4號線車輛制動系統EP2002閥主要包括S閥和G閥兩種.S閥產生電控制信號直

7、接控制氣閥,對該轉向架的電空制動和車輪的防滑進行控制,并通過制動CAN總線與G閥進行通信.另外,S閥還對該轉向架的空氣制動系統進行故障診斷及故障顯示.G閥除了具有S閥的功能外,還具有該節車的停放制動控制和制動管理功能.施加制動時,它接收各種與制動有關的信號,計算出當時本節車所需空氣制動力大小的電信號,并將電信號傳輸給其他3個閥,每個閥根據本轉向架的載重而換算出相應的空氣壓力,并通過空氣閥單元調整出需要的空氣壓力傳向轉向架的盤形制動器來施加空氣制動.(1)S閥S閥是制動系統中的電子控制部分,有兩部分組成,圖4中綠色部分為電子裝置,負責通訊和制動控制;黃色部分為閥類元件,負責執行電子裝置發出的各項

8、指令.S閥直接安裝在被稱作氣動閥單元(PVU)的氣動伺服閥上.s閥負責接收G閥通過CAN總線信號,驅有以下功能:常用制動控制;緊急制動控制;每一從各個位置所獲得的輪軸速度數據與從其他閥門(S或G閥)獲得的速度數據組合起來,以此來實現車輪防滑保護;施加制動顯示功能;主風缸低壓監控;閥身份定位;閥本身故障監控及狀態.(2)G閥G閥的電氣和氣閥部件與S閥相同,除具有s閥的所有功能,還具備了制動計算及分配,本單元車的制動控制和故障性能數據管理功能.除此之外,G閥還負責與TMS和列車線之間的通訊,以及本單元車內的各個制(圖5).2×轉速計緊急任選kBSR遠程緩解編馮輸入雙路cAN總線單元電源加

9、熱器電源BSR供風ASP1&2AMXl&2低BSR繼電器制動施加顯示圖解氣動電源BCP1信號BCP2彈簧應用制動奄t懸架J;二箍辱癟辣冀圖4S閥控制示意圖d一雙止回閥(力度限制裝置);e一檢驗裝置;圜n】q任刺小總固f一調壓器;g切斷開關;h一溢流閥;i一減壓閥.圖3BCU控制氣路圖出圖5G閥內部功能示意圖第6期,州地鐵4號線列車EP2002制動系統介紹及故障分析1.3EP2002閥與列車線,TMS和VVVF通訊EP2002閥通訊接口包括VVVF通訊,TMS,CAN及維護接口,速度傳感器,列車線及其他控制線信號(圖6).(1)EP2OO2閥與列車線之間的通訊11

10、0V直流電源;0V地線;快速制動指令;緊急制動指令;制動命令;電源模式;保壓制動請求;拖車模式;AT()模式;制動需求.這些模擬信號通過列車直接傳送給EP2002閥,其中G閥可以接收所有的信號,而s閥只能接收110V直流電源及緊急制動指令.STMS&線llll帶r1Il#L生+圖6EP2002閥通訊示意圖(2)EP2002閥與TMS之間的通訊EP2002閥通過RS485與TMS進行通訊,TMS作為列車線的熱備份,當列車線出現故障,TMS作為備用進行制動控制.除此之外,EP2002閥通過TMS將閥狀態及故障信息發送到中央控制單元,并且在顯示屏上顯示.(3)EP2002閥與VVVF

11、之間的通訊正常情況下,主G閥累計計算每個VVVF的電制動力大小,然后計算出所必需的摩擦制動力后,平均地分配給A訊如圖7.車重信號ED失效信號G閥ED大小信號VVVFDB有效信號圖7EP2002閥與VVVF之間的通訊G閥負責與VVVF之間的通訊,并且制動系統與牽引系統只有4個信號進行通訊:電制動有效.當VVVF產生電制動時,VVVF發送電制動有效信號給G閥.在制動的開始階段,制信號,高電頻表示信號有效.電制動退出.在速度大約為6km/h(具體數值可調)時,VVVF將會向G閥發送一個電制動退出信號,空氣制動壓力隨之按照比例增大,執行保壓制動.除保壓制動外,在電空制動轉換后,空氣制動壓力將根據沖擊限

12、制與載荷成正比.號,代表O一44kN的電制動力.制動時,G閥不斷接收來自VVVF的電制動力信號,并且根據載荷信號計算列車需要的總制動力,判斷是否需要空氣制動補充.VVVF,信號的大小為4問的車總重.(4)速度傳感器信號每個軸的速度傳感器信號都直接送給控制轉向架的EP2002閥,在CAN內該信息被送至各個EP2002閥.(5)施加制動信號EP2002閥內有一個常閉的施加制動繼電器,每個閥檢測各自轉向架的制動缸壓力,當制動缸壓力>50kPa,施加制動繼電器常閉觸點斷開,施加制動信號被發出,列車施加制動燈亮;當制動缸壓力<50kPa時,施加制動繼電器恢復閉合狀態,列車緩解燈亮.(6)其他信號G閥通過控制線發