摘? 要：簡(jiǎn)要介紹液壓制動(dòng)系統(tǒng)在新制式軌道交通車(chē)輛上使用的作用，再介紹液壓制動(dòng)系統(tǒng)在新制式軌道交通車(chē)輛上應(yīng)用的特點(diǎn)，著重提出在新制式軌道交通車(chē)輛上應(yīng)用的三種液壓制動(dòng)模式，詳細(xì)介紹其工作原理及應(yīng)用特點(diǎn)，并且進(jìn)行比較，最后得出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：新制式軌道交通車(chē)輛;液壓制動(dòng)系統(tǒng);液壓制動(dòng)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：U232? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1671-2064（2019）24-0000-00

1 概述

新制式軌道交通車(chē)輛包括中低速磁浮列車(chē)、跨座式單軌列車(chē)、懸掛式空軌列車(chē)等。在新制式軌道交通車(chē)輛上，其制動(dòng)方式包括電制動(dòng)、液壓制動(dòng)及落車(chē)制動(dòng)，電制動(dòng)優(yōu)先級(jí)最高，液壓制動(dòng)其次，落車(chē)制動(dòng)僅在緊急狀況下使用。在常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)時(shí)，優(yōu)先采用電制動(dòng)，以減小基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的磨耗，不足部分由液壓制動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)充。緊急制動(dòng)時(shí)，僅施加液壓制動(dòng)。所以，液壓制動(dòng)在新制式軌道交通車(chē)輛上也起著非常關(guān)鍵的作用。

新制式軌道交通車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)已廣泛使用液壓制動(dòng)模式，列車(chē)在進(jìn)站停止、遇到突發(fā)緊急狀況以及停放等過(guò)程中，都需要施加液壓制動(dòng)。所以，液壓制動(dòng)系統(tǒng)在新制式軌道交通車(chē)輛上是一個(gè)至關(guān)重要的單元。

液壓制動(dòng)系統(tǒng)是采用液壓傳動(dòng)與控制的方式為制動(dòng)裝置提供壓力，進(jìn)行控制。液壓制動(dòng)系統(tǒng)確保新制式軌道交通車(chē)輛上的運(yùn)動(dòng)部件對(duì)整個(gè)車(chē)輛進(jìn)行受控的減速和穩(wěn)定的停止。作為與安全有關(guān)的要素，液壓制動(dòng)系統(tǒng)必須滿足非常高的要求。所以，液壓制動(dòng)系統(tǒng)的每一個(gè)部件的可靠性和耐久性將決定了整個(gè)車(chē)輛的品質(zhì)水準(zhǔn)和安全等級(jí)。

2 液壓制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

在新制式軌道交通車(chē)輛上，液壓制動(dòng)系統(tǒng)必須確?？焖?、可靠和可控的制動(dòng)動(dòng)作。為了滿足這些要求，設(shè)計(jì)師必須考慮到一些指導(dǎo)原則。靈敏度控制的先決條件是液壓制動(dòng)系統(tǒng)本身的液壓缸盡可能地實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)，并且僅允許呈現(xiàn)微小的滯后。

所以，液壓制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

（1）可控性。為了實(shí)現(xiàn)可控的制動(dòng)動(dòng)作，制動(dòng)液壓力必須盡可能穩(wěn)定地可調(diào)。

（2）快速性。作為控制元件的液壓閥的響應(yīng)時(shí)間必須很短，以便在制動(dòng)指令開(kāi)始之時(shí)實(shí)現(xiàn)最小的時(shí)間滯后。

液壓閥通常選用比例閥，所以，比例閥被應(yīng)用在現(xiàn)代化的液壓制動(dòng)系統(tǒng)中。比例電磁鐵具有有效地控制閥芯位置及工作壓力，使制動(dòng)液壓力呈線性增加。該液壓制動(dòng)系統(tǒng)通常配有比例壓力閥或比例節(jié)流閥。比例壓力閥、比例節(jié)流閥和電子控制系統(tǒng)對(duì)液壓回路進(jìn)行閉環(huán)控制，目的是為了確保良好的可控性，這些閥呈現(xiàn)出很小的滯后，并且可以精確地調(diào)節(jié)系統(tǒng)線性度。這樣的設(shè)計(jì)原則常常在壓力閉環(huán)回路中被應(yīng)用，使泄漏量和控制油量變小。在彈簧加載的制動(dòng)系統(tǒng)中，可以避免制動(dòng)閘片的連軸打滑，使壓力損失幾乎為零。

（3）可靠性。為保證液壓制動(dòng)系統(tǒng)的全時(shí)可靠的功能，其組件必須滿足嚴(yán)格的可靠性要求。

（4）功效性。液壓制動(dòng)系統(tǒng)的功耗必須最小化，以避免液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中過(guò)熱，產(chǎn)生高溫現(xiàn)象。

（5）耐久性。液壓制動(dòng)系統(tǒng)是由現(xiàn)代高性能的材質(zhì)制成的，這是耐久的性能保證和低維護(hù)成本的關(guān)鍵條件。

（6）緊湊性。液壓制動(dòng)控制單元、液壓制動(dòng)器應(yīng)該都具備出色的功率密度。從而盡可能實(shí)現(xiàn)緊湊的尺寸和最小的空間要求。

3 液壓制動(dòng)模式

液壓制動(dòng)系統(tǒng)分為主動(dòng)型和被動(dòng)型兩種。運(yùn)行液壓制動(dòng)器通常是主動(dòng)型液壓制動(dòng)系統(tǒng)，而安全液壓制動(dòng)器通常是被動(dòng)型液壓制動(dòng)系統(tǒng)，其制動(dòng)動(dòng)作由彈簧力驅(qū)動(dòng)。對(duì)于這兩種類(lèi)型，設(shè)計(jì)人員可以選擇多種不同的液壓控制設(shè)計(jì)。在新制式軌道交通車(chē)輛上，液壓制動(dòng)方案的解決可采用壓力限制、壓力控制或電比例控制等三種模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在壓力閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)的情況下，常規(guī)地采用壓力控制閥或帶壓力限制的節(jié)流閥，對(duì)于這樣的控制模式，最有效地閥控回路配以電子控制回路是至關(guān)重要的。

3.1 壓力限制液壓制動(dòng)模式

針對(duì)壓力限制液壓制動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示，調(diào)整制動(dòng)油缸的壓力設(shè)定值至滿足制動(dòng)液壓力。同時(shí)，增

設(shè)壓力傳感器以監(jiān)測(cè)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的壓力。通常，使用直動(dòng)式控制閥就可以滿足緊湊的尺寸和快速的響應(yīng)時(shí)間。而在被動(dòng)型液壓制動(dòng)系統(tǒng)的情況下，須采用反向邏輯液壓控制閥。這種設(shè)計(jì)，是由彈簧來(lái)打開(kāi)制動(dòng)盤(pán)，液壓閥在失電的情況下輸出最大制動(dòng)液壓力實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。最大壓力值是使用液壓閥調(diào)節(jié)桿予以設(shè)定。

壓力限制液壓制動(dòng)模式空間要求很緊湊，經(jīng)濟(jì)成本很低，壓力控制精度較低，泄漏量較大，并且響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。適用于需持續(xù)供給油液、響應(yīng)時(shí)間和壓力控制精度要求不高的場(chǎng)合。

3.2 壓力控制液壓制動(dòng)模式

在這種壓力控制液壓制動(dòng)系統(tǒng)中（如圖2所示），通過(guò)比例壓力控制閥將制動(dòng)油缸的壓力調(diào)整到所

需的制動(dòng)液壓力。控制閥的輸出壓力與輸入壓力分離，從而消除了較高系統(tǒng)輸入壓力對(duì)制動(dòng)作用的影響。這種解決方案常常會(huì)用到蓄能器保壓技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵的長(zhǎng)時(shí)間靜止間隔。所以，這種應(yīng)用的比例控制閥必須具備低泄漏率性能。而對(duì)于被動(dòng)型液壓制動(dòng)系統(tǒng)，則必須使用反比例控制閥。

3.3 電比例控制液壓制動(dòng)模式

如圖3（a）所示，選擇比例溢流閥作為控制元件。通過(guò)一個(gè)壓力傳感器監(jiān)測(cè)制動(dòng)液壓力，并將監(jiān)測(cè)信號(hào)反饋到電控系統(tǒng)，把設(shè)定值和采樣值作比較得到偏差信號(hào)。

另外一種控制方式如圖3（b）所示，采用在進(jìn)油路和回油路上各設(shè)置一個(gè)比例節(jié)流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。比例節(jié)流閥的優(yōu)勢(shì)在于響應(yīng)時(shí)間短，通過(guò)電子控制器的優(yōu)化調(diào)整可實(shí)現(xiàn)更大程度上的靈活性。

4 三種液壓制動(dòng)模式的對(duì)比

三種液壓制動(dòng)模式：壓力限制液壓制動(dòng)模式、壓力控制液壓制動(dòng)模式和電比例控制液壓制動(dòng)模式，可以從壓力精度、響應(yīng)及滯后表現(xiàn)、泄漏保護(hù)、空間要求以及經(jīng)濟(jì)性等幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比，如表1。

5 結(jié)語(yǔ)

壓力限制液壓制動(dòng)模式在新制式軌道交通車(chē)輛的液壓制動(dòng)系統(tǒng)上已經(jīng)得到非常廣泛的應(yīng)用，并且也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在國(guó)外，修建于上世紀(jì)的拉斯維加斯的空中觀光列車(chē)就采用了比例溢流閥作為其剎車(chē)壓力限制的主要控制部件。在國(guó)內(nèi)，南車(chē)旗下的南京海泰為高鐵項(xiàng)目中的兩款車(chē)型共同測(cè)試兩款流量為25L/min，壓力控制范圍分別為0～70bar 和 0～115bar 的保壓型比例溢流閥。其保壓特性和壓力測(cè)試，經(jīng)測(cè)試已經(jīng)滿足了客戶的要求，正準(zhǔn)備投入使用。

壓力控制液壓制動(dòng)模式在新制式軌道交通車(chē)輛的液壓制動(dòng)系統(tǒng)中也得到了成功使用。在低地板有軌電車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)上首次使用，經(jīng)過(guò)批量生產(chǎn)，已經(jīng)成熟。再向中低速磁浮列車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)上進(jìn)行延伸，可以為列車(chē)減輕重量、騰出空間、提高穩(wěn)定性和可靠性，使中低速磁浮列車(chē)制動(dòng)技術(shù)水平得到進(jìn)一步提高。

電比例控制液壓制動(dòng)模式是一種控制精度比較高、響應(yīng)時(shí)間比較快、系統(tǒng)泄漏量比較小的制動(dòng)模式。目前，在歐美市場(chǎng)已經(jīng)成功應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，在新制式軌道交通車(chē)輛的液壓制動(dòng)系統(tǒng)上也將會(huì)廣泛應(yīng)用。

三種液壓制動(dòng)模式在新制式軌道交通車(chē)輛的液壓制動(dòng)系統(tǒng)中得到了成功使用，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，占位空間小，經(jīng)濟(jì)成本較低，而且更重要的是具有控制精度高，時(shí)間相應(yīng)快，并且系統(tǒng)泄漏極低，保障車(chē)輛安全、穩(wěn)定工作。伴隨著電子控制系統(tǒng)的日漸成熟，三種液壓制動(dòng)模式在新制式軌道交通車(chē)輛上會(huì)越來(lái)越廣泛應(yīng)用。

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收稿日期：2019-11-18

作者簡(jiǎn)介：吳沫（1977—），男，四川巴中人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：新制式軌道交通制動(dòng)系統(tǒng)研究與工程化設(shè)計(jì)。