張紅萍，穆東波

沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線一期和沈陽(yáng)至鐵嶺城際鐵路工程車輛制動(dòng)系統(tǒng)方案對(duì)比

張紅萍，穆東波

文章對(duì)沈陽(yáng)市地鐵二號(hào)線一期工程車輛和沈陽(yáng)至鐵嶺城際鐵路工程（松山路—道義）車輛所采用制動(dòng)系統(tǒng)的不同之處進(jìn)行了對(duì)比說(shuō)明，特別是對(duì)兩類風(fēng)源系統(tǒng)從其工作原理及各自優(yōu)缺點(diǎn)方面進(jìn)行了較為詳盡的介紹。

制動(dòng)系統(tǒng)；風(fēng)源系統(tǒng)；干燥器

一、引言

隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加深，地鐵車輛以其先進(jìn)性、可靠性及實(shí)用性被越來(lái)越多的城市作為一種便利的交通工具廣泛采用，而其中制動(dòng)系統(tǒng)作為地鐵車輛一個(gè)涉及安全的、極其關(guān)鍵的系統(tǒng)，在選型上顯得尤為慎重。目前各城市地鐵車輛所采用制動(dòng)系統(tǒng)因供應(yīng)商的不同而不同，例如德國(guó)Knorr制動(dòng)系統(tǒng)、日本Nabtesco制動(dòng)系統(tǒng)、北京縱橫機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)、南京海泰制動(dòng)系統(tǒng)等。本文以沈陽(yáng)市地鐵二號(hào)線一期工程車輛及沈陽(yáng)至鐵嶺城際鐵路工程（松山路—道義）車輛為例，對(duì)兩條線路所采用制動(dòng)系統(tǒng)的不同之處加以介紹、說(shuō)明。

二、對(duì)比說(shuō)明

地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)包括兩部分：風(fēng)源系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)，而制動(dòng)系統(tǒng)又分為制動(dòng)控制系統(tǒng)和制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)。對(duì)于風(fēng)源系統(tǒng)，沈陽(yáng)—鐵嶺項(xiàng)目采用嘉祥的風(fēng)源系統(tǒng)，沈陽(yáng)2號(hào)線采用阿特拉斯的風(fēng)源系統(tǒng)，而對(duì)于其中的制動(dòng)系統(tǒng)，沈陽(yáng)—鐵嶺項(xiàng)目及沈陽(yáng)2號(hào)線項(xiàng)目采用完全相同的北京縱橫機(jī)電的車控制動(dòng)系統(tǒng)。

（一）風(fēng)源系統(tǒng)

風(fēng)源系統(tǒng)作為地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)的最關(guān)鍵部件之一，其作用是用來(lái)給空氣制動(dòng)系統(tǒng)及所有輔助用風(fēng)設(shè)備（如受電弓、風(fēng)笛、解鉤等設(shè)備）提供清潔干燥的壓縮空氣。其工作狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到列車的安全和氣動(dòng)機(jī)械能否正常工作。因此，選擇合適的風(fēng)源系統(tǒng)并合理控制壓縮機(jī)運(yùn)行顯得尤為重要。

1.空壓機(jī)

沈陽(yáng)至鐵嶺項(xiàng)目選用嘉祥的AGTU-0.9型空壓機(jī)組，此空壓機(jī)組由螺桿空氣壓縮機(jī)、雙塔干燥器、最小壓力閥、安全閥、啟動(dòng)控制箱、吊架等組成。螺桿空氣壓縮機(jī)通過(guò)空氣濾清器吸氣并壓縮到1000kPa，然后經(jīng)冷卻器進(jìn)行冷卻、過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾后進(jìn)入干燥器，在空氣干燥器中，空氣首先經(jīng)過(guò)分離和過(guò)濾，然后由干燥塔內(nèi)的干燥劑進(jìn)行干燥。

沈陽(yáng)地鐵2號(hào)線采用阿特拉斯的GAR10型空壓機(jī)組，此空壓機(jī)組由螺桿式空氣壓縮機(jī)、膜式干燥器、安全閥、啟動(dòng)控制箱、吊架等組成。兩類風(fēng)源系統(tǒng)的氣動(dòng)原理基本相同，但具體參數(shù)存在一定差別，具體如圖1。

2.干燥器

沈陽(yáng)至鐵嶺項(xiàng)目采用雙塔干燥器，此雙塔式干燥器由前置過(guò)濾系統(tǒng)和干燥過(guò)濾系統(tǒng)組成。具體工作原理見(jiàn)圖1，含有污染物的空氣進(jìn)入前置過(guò)濾器后，通過(guò)前置過(guò)濾器的離心作用將污染物分離出來(lái)。大體積的液體物質(zhì)被收集到過(guò)濾器的液體收集部分，并通過(guò)卸放閥進(jìn)行卸放。由于空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)行，卸放閥每60秒卸放一次。

前置過(guò)濾器可以收集油和凝聚的小水滴，而且通過(guò)第二個(gè)卸放閥排出收集起來(lái)的液體。集成過(guò)濾器還可以分離出氣體中的固體污染物。固體顆粒物被吸附在集成過(guò)濾器的纖維上，這樣就能提高部件的使用壽命。此部件的尺寸比較大，因此能夠最高限度地降低污染物對(duì)設(shè)備的損壞。

表1 空壓機(jī)的對(duì)比說(shuō)明

經(jīng)過(guò)前置過(guò)濾器后，空氣中的液態(tài)水的含量很大程度地減少，但是氣態(tài)水的含量仍然處在飽和狀態(tài)，因此干燥系統(tǒng)進(jìn)氣口的進(jìn)氣轉(zhuǎn)向閥，把空氣送入干燥劑層。

一小部分經(jīng)過(guò)干燥的空氣將通過(guò)反吹孔進(jìn)入另一個(gè)已經(jīng)卸完壓的干燥塔內(nèi)，然后通過(guò)卸放閥把干燥劑層中吸收的水分吹出干燥塔外。一個(gè)出口處的自動(dòng)換向閥使得通過(guò)干燥室的空氣能夠進(jìn)入出氣口處，并且能夠阻止處于再生狀態(tài)的干燥室內(nèi)空氣進(jìn)入干燥塔。

空氣經(jīng)過(guò)干燥過(guò)濾系統(tǒng)后，氣態(tài)水的含量將會(huì)降低到出口空氣的露點(diǎn)值以下。

兩個(gè)干燥塔的干燥與再生是由一個(gè)時(shí)間繼電器來(lái)控制的。在一個(gè)循環(huán)開(kāi)始時(shí)，空氣進(jìn)入一個(gè)干燥塔，同時(shí)另一個(gè)干燥塔的卸放閥打開(kāi)并且進(jìn)行再生。在48秒之后處于再生狀態(tài)的干燥塔的卸放閥關(guān)閉12秒。在這12秒中，再生的干燥塔通過(guò)反吹孔被外部的氣流充滿壓力。這個(gè)漸進(jìn)的升壓過(guò)程可以使得該塔之后的干燥過(guò)程可以避免氣流的突然增大帶來(lái)的再生耗氣率過(guò)高或者干燥劑吸附能力的損壞。當(dāng)此12秒鐘結(jié)束的時(shí)候，氣流通過(guò)換向閥進(jìn)入剛剛完成再生的干燥塔，同時(shí)原來(lái)的干燥塔變?yōu)樵偕鸂顟B(tài)，并且泄放閥打開(kāi)。這個(gè)60秒的循環(huán)過(guò)程會(huì)在兩個(gè)塔之間交替進(jìn)行。

沈陽(yáng)2號(hào)線采用膜式干燥器，具體工作原理見(jiàn)圖2。濕空氣通過(guò)預(yù)過(guò)濾器進(jìn)入干燥器，在預(yù)過(guò)濾器中油和水滴被去除掉，然后空氣進(jìn)入中空纖維，水蒸氣透過(guò)纖維壁，干空氣流出纖維出口。在出口一定的空氣被分出來(lái)通過(guò)一個(gè)孔板被引導(dǎo)纖維的外部以帶走外部空間的水蒸氣。

圖1 雙塔式干燥器工作原理圖

圖2 膜式干燥器工作原理圖

兩類干燥器的具體對(duì)比說(shuō)明參見(jiàn)表2，

3.空壓機(jī)的控制方案

為提高空壓機(jī)的工作率，有效降低空壓機(jī)油的乳化，沈陽(yáng)至鐵嶺項(xiàng)目的空壓機(jī)控制方案采用單雙日主輔控制原則，例如：當(dāng)總風(fēng)壓力低于（750±20）kPa時(shí)，主空壓機(jī)（奇數(shù)天為1號(hào)車，偶數(shù)天為6號(hào)車）啟動(dòng)，當(dāng)總風(fēng)壓力上升到（900±20）kPa時(shí)，主空壓機(jī)停止工作。如果總風(fēng)壓力在主空壓機(jī)啟動(dòng)后，持續(xù)下降到（680±20）kPa時(shí)，輔助空壓機(jī)開(kāi)始動(dòng)作，兩臺(tái)空壓機(jī)持續(xù)打風(fēng)到（900±20）kPa時(shí)，兩臺(tái)空壓機(jī)都停止工作，而非沈陽(yáng)2號(hào)線采用的由頭尾車控制空壓機(jī)的啟動(dòng)。

4.風(fēng)源系統(tǒng)比較說(shuō)明

與沈陽(yáng)2號(hào)線所采用風(fēng)源系統(tǒng)相比，沈陽(yáng)—鐵嶺項(xiàng)目所采用風(fēng)源系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）吸附式干燥器的干燥介質(zhì)，在正常運(yùn)用溫度區(qū)間，隨運(yùn)用環(huán)境的溫度降低，其吸附能力隨之增強(qiáng)；膜式干燥器中脫水膜絲為高分子結(jié)構(gòu)，其本身對(duì)溫度不敏感，低溫不會(huì)導(dǎo)致其損壞，但如果膜絲內(nèi)部壓縮空氣濕度較高，冷凝后形成液態(tài)水，在低溫狀態(tài)下，冷凝水結(jié)冰后體積增大，存在損壞膜絲的可能。所以，低溫運(yùn)用環(huán)境下，吸附式干燥器可靠性更高。

（2）當(dāng)用風(fēng)設(shè)備對(duì)壓縮空氣露點(diǎn)溫度要求不高或運(yùn)用環(huán)境溫度相對(duì)較高時(shí)，膜式干燥器可滿足使用要求；但如果對(duì)壓縮空氣露點(diǎn)要求較高、運(yùn)用環(huán)境溫度較低時(shí)，吸附式干燥器的干燥效果更好。

（3）運(yùn)用過(guò)程中，如果出現(xiàn)干燥器損壞，吸附式干燥器具有更好的可維修性，膜式干燥器采用的高分子結(jié)構(gòu)脫水膜具有不可修復(fù)性，一旦出現(xiàn)故障，需整體更換脫水膜，使用成本較吸附式干燥器更高。所以采用新的風(fēng)源系統(tǒng)可以降低后期維護(hù)保養(yǎng)、備品備件等成本。

（4）采用國(guó)產(chǎn)風(fēng)源系統(tǒng)在售后技術(shù)支持方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以做到快速響應(yīng)，保證機(jī)組的正常功能。

表2 干燥器對(duì)比說(shuō)明

（5）產(chǎn)品性能及質(zhì)量完全滿足使用要求，已經(jīng)在地鐵/城軌車輛上有大量應(yīng)用業(yè)績(jī)，并經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)沈陽(yáng)—鐵嶺項(xiàng)目及沈陽(yáng)2號(hào)線項(xiàng)目制動(dòng)系統(tǒng)的不同點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)兩條線路的風(fēng)源系統(tǒng)有了初步的了解，特別是對(duì)兩套不同的干燥系統(tǒng)（雙塔干燥器及膜式干燥器）的工作原理及各自的優(yōu)缺點(diǎn)有了一定程度的認(rèn)知，對(duì)于后期新項(xiàng)目風(fēng)源系統(tǒng)的選型有一定的幫助。

［1］曾青中，韓增盛.城市軌道交通車輛［M］.重慶：西南交通大學(xué)出版社，2009.

［2］殳企平.城市軌道車輛制動(dòng)技術(shù)中國(guó)水利［M］.北京：水電出版社，2011.

張紅萍，中國(guó)南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司技術(shù)中心工程師，工學(xué)碩士，研究方向：城市軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，山東青島，266000；穆東波，法維萊交通設(shè)備科技（北京）有限公司系統(tǒng)工程師，研究方向：制動(dòng)系統(tǒng)，北京，100015

U26

A

1007-7723（2015）01-0013-0004