廣州地鐵4號(hào)線列車EP2002制動(dòng)系統(tǒng)介紹及故障分析

1、廣州地鐵4號(hào)線列車EP2002制動(dòng)系統(tǒng)介紹及故障分析第3O卷第6期2010年12月鐵道機(jī)車車輛RAIIWAYLOCOMOTIVE&CAR文章編號(hào):10087842(2010)06006505廣州地鐵4號(hào)線列車EP2002制動(dòng)系統(tǒng)介紹及故障分析萬(wàn)宇(廣州地鐵車輛中心,廣東廣州510730)摘要對(duì)廣州地鐵4號(hào)線列車EP2002制動(dòng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述,詳細(xì)介紹4號(hào)線列車EI2002制動(dòng)系統(tǒng)各項(xiàng)功能,對(duì)EP2002閥之問(wèn)的通訊,以及EP2002閥同列車線,TMS和VVVF之間的通汛進(jìn)行_r介,結(jié)合列車在運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行了分析.關(guān)鍵詞EP2002;制動(dòng);控制;敞障;分析中圖分

2、類號(hào):U273.99文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A廣州地鐵4號(hào)線采用KNORR(克諾爾)生產(chǎn)的的是架控式,即一個(gè)制動(dòng)微機(jī)控制單元控制一個(gè)轉(zhuǎn)向架,同一列車的兩個(gè)(A-LB)車作為一個(gè)單元進(jìn)行制動(dòng)控制.編組列車的每個(gè)A車安裝有一個(gè)第4軸切除電磁閥,由于4號(hào)線車輛全為動(dòng)車,為了能在ATO模式下更好的采集速度信號(hào),將每個(gè)A車的第4軸空氣制動(dòng)切除,防止列車出現(xiàn)滑行而導(dǎo)致列車速度采集信號(hào)失真.該系統(tǒng)由一個(gè)G閥(網(wǎng)關(guān)閥,GatewayValve)和一個(gè)S閥(智能閥,SmartValve)組成一個(gè)分散式制動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò).每輛車具有一個(gè)G閥和一個(gè)S閥(圖1),通過(guò)的接口,同時(shí)接受列車指令指示列車狀態(tài)和制動(dòng)等級(jí).為保持冗余性,系統(tǒng)中

3、所有G閥功能相同,兩個(gè)G閥的件連接指示器,用于對(duì)EP2OO2閥位置的識(shí)別.系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),在以兩輛車為單元組成的制動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)向制動(dòng)和防滑電子控制裝置傳遞,主閥向各個(gè)制動(dòng)閥分以數(shù)字模式輸入,通過(guò)模擬信號(hào)傳輸?shù)絇WM,并在TMS備份(圖2).主G閥進(jìn)行混合制動(dòng),它計(jì)算并傳輸模擬制動(dòng)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(dòng)反饋數(shù)據(jù)通過(guò)模擬接口傳輸給主閥和另一個(gè)G閥.除接受和傳遞ED制動(dòng)數(shù)據(jù),主G閥也通過(guò)TMS傳輸診斷信號(hào)以進(jìn)行故障診斷.同時(shí)另一個(gè)G閥處于待命狀態(tài)來(lái)監(jiān)視主閥的狀態(tài).一旦主閥出現(xiàn)故障,通訊給另外一個(gè)G閥,備用G閥取代主G閥的功能,由其他3個(gè)閥補(bǔ)充故障閥所失去的

4、制動(dòng)力,避免了因?yàn)橐粋€(gè)閥的故障而導(dǎo)致整節(jié)車制動(dòng)力的消失,這樣提高了列車運(yùn)行的可靠性,這是4號(hào)線EP2002系統(tǒng)比其他線路制動(dòng)系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn).1制動(dòng)控制廣州地鐵4號(hào)線列車制動(dòng)類型包括常用制動(dòng),緊急制動(dòng),快速制動(dòng),停放制動(dòng),保壓制動(dòng),防滑保護(hù)等.PWM列車線向系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)指令,并以TMS網(wǎng)絡(luò)作為備用,制動(dòng)指令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的壓力指令,與得到的電制動(dòng)比較計(jì)算后主閥通過(guò)制動(dòng)線向其他閥分配相應(yīng)的制動(dòng)力.(1)常用制動(dòng)控制常用制動(dòng)控制可以通過(guò)列車線,制動(dòng)模式以及電源模式的不同匹配,利用PWM列車線或TMS網(wǎng)絡(luò)方式實(shí)現(xiàn).制動(dòng)控制以PWM列車線為優(yōu)先,若PWM列車線出現(xiàn)故障,將以TMS網(wǎng)絡(luò)作為備用來(lái)控制制動(dòng).利用

5、模擬信號(hào)向G閥發(fā)送制動(dòng)命令,主G閥得到羽翠焉瘸萬(wàn)字(1984一)男,四川崇州市人,助理工程師(修回日期:20100608)圖2制動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)鐵道機(jī)車車輛第3o卷命令后通過(guò)CAN總線向本單元(A車+B車)的G閥和S閥發(fā)出制動(dòng)指令.在人工或AT()控制下,常用制動(dòng)力在01()()變化).常用制動(dòng)的實(shí)施和緩解的平均沖擊限制值小于(2)快速制動(dòng)快速制動(dòng)(平均減速度為1.3m/s.)通過(guò)一條單獨(dú)的110V列車線來(lái)激活,激活時(shí)電壓值為l10V.(3)緊急模式下的常用制動(dòng)控制無(wú)論哪個(gè)制動(dòng)閥檢測(cè)到緊急制動(dòng),都將產(chǎn)生滿負(fù)荷最大常用制動(dòng)力作為緊急制動(dòng)的備用.緊急制動(dòng)時(shí),VVVF的電制動(dòng)將被禁止,但是電制動(dòng)力有效的信

6、號(hào)不會(huì)減少常用制動(dòng)壓力.(4)車輪滑動(dòng)控制在4號(hào)線列車每根軸上各安裝有一個(gè)速度傳感器,用于檢測(cè)車軸速度,并通過(guò)CAN總線將速度傳遞給各個(gè)EP2002閥.如果檢測(cè)到列車有滑行,車輪防滑控制裝置啟動(dòng),EP2002閥將檢測(cè)到的速度通過(guò)制動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較,監(jiān)測(cè)并控制車輪滑行,并將監(jiān)測(cè)到的車輛滑行狀態(tài)傳輸給TMS.(5)空氣彈簧載荷通過(guò)在列車每個(gè)轉(zhuǎn)向架上取一個(gè)空氣彈簧的壓力信號(hào),并從每輛車上的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架采集的空氣彈簧壓力取續(xù)采集空氣彈簧壓力信號(hào),不斷地計(jì)算空氣制動(dòng)壓力,將有車門均被關(guān)閉的信號(hào)時(shí),載荷信號(hào)將被固定(如圖3).廣州地鐵4號(hào)線車輛制動(dòng)系統(tǒng)EP2002閥主要包括S閥和G閥兩種.S閥產(chǎn)生電控制信號(hào)直

7、接控制氣閥,對(duì)該轉(zhuǎn)向架的電空制動(dòng)和車輪的防滑進(jìn)行控制,并通過(guò)制動(dòng)CAN總線與G閥進(jìn)行通信.另外,S閥還對(duì)該轉(zhuǎn)向架的空氣制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)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(jié)車的停放制動(dòng)控制和制動(dòng)管理功能.施加制動(dòng)時(shí),它接收各種與制動(dòng)有關(guān)的信號(hào),計(jì)算出當(dāng)時(shí)本節(jié)車所需空氣制動(dòng)力大小的電信號(hào),并將電信號(hào)傳輸給其他3個(gè)閥,每個(gè)閥根據(jù)本轉(zhuǎn)向架的載重而換算出相應(yīng)的空氣壓力,并通過(guò)空氣閥單元調(diào)整出需要的空氣壓力傳向轉(zhuǎn)向架的盤形制動(dòng)器來(lái)施加空氣制動(dòng).(1)S閥S閥是制動(dòng)系統(tǒng)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(fù)責(zé)通訊和制動(dòng)控制;黃色部分為閥類元件,負(fù)責(zé)執(zhí)行電子裝置發(fā)出的各項(xiàng)

8、指令.S閥直接安裝在被稱作氣動(dòng)閥單元(PVU)的氣動(dòng)伺服閥上.s閥負(fù)責(zé)接收G閥通過(guò)CAN總線信號(hào),驅(qū)有以下功能:常用制動(dòng)控制;緊急制動(dòng)控制;每一從各個(gè)位置所獲得的輪軸速度數(shù)據(jù)與從其他閥門(S或G閥)獲得的速度數(shù)據(jù)組合起來(lái),以此來(lái)實(shí)現(xiàn)車輪防滑保護(hù);施加制動(dòng)顯示功能;主風(fēng)缸低壓監(jiān)控;閥身份定位;閥本身故障監(jiān)控及狀態(tài).(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(dòng)計(jì)算及分配,本單元車的制動(dòng)控制和故障性能數(shù)據(jù)管理功能.除此之外,G閥還負(fù)責(zé)與TMS和列車線之間的通訊,以及本單元車內(nèi)的各個(gè)制(圖5).2×轉(zhuǎn)速計(jì)緊急任選kBSR遠(yuǎn)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(fēng)ASP1&2AMXl&2低BSR繼電器制動(dòng)施加顯示圖解氣動(dòng)電源BCP1信號(hào)BCP2彈簧應(yīng)用制動(dòng)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(yàn)裝置;圜n】q任刺小總固f一調(diào)壓器;g切斷開(kāi)關(guān);h一溢流閥;i一減壓閥.圖3BCU控制氣路圖出圖5G閥內(nèi)部功能示意圖第6期,州地鐵4號(hào)線列車EP2002制動(dòng)系統(tǒng)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(hù)接口,速度傳感器,列車線及其他控制線信號(hào)(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(dòng)指令;緊急制動(dòng)指令;制動(dòng)命令;電源模式;保壓制動(dòng)請(qǐng)求;拖車模式;AT()模式;制動(dòng)需求.這些模擬信號(hào)通過(guò)列車直接傳送給EP2002閥,其中G閥可以接收所有的信號(hào),而s閥只能接收110V直流電源及緊急制動(dòng)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(guò)RS485與TMS進(jìn)行通訊,TMS作為列車線的熱備份,當(dāng)列車線出現(xiàn)故障,TMS作為備用進(jìn)行制動(dòng)控制.除此之外,EP2002閥通過(guò)TMS將閥狀態(tài)及故障信息發(fā)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(jì)計(jì)算每個(gè)VVVF的電制動(dòng)力大小,然后計(jì)算出所必需的摩擦制動(dòng)力后,平均地分配給A訊如圖7.車重信號(hào)ED失效信號(hào)G閥ED大小信號(hào)VVVFDB有效信號(hào)圖7EP2002閥與VVVF之間的通訊G閥負(fù)責(zé)與VVVF之間的通訊,并且制動(dòng)系統(tǒng)與牽引系統(tǒng)只有4個(gè)信號(hào)進(jìn)行通訊:電制動(dòng)有效.當(dāng)VVVF產(chǎn)生電制動(dòng)時(shí),VVVF發(fā)送電制動(dòng)有效信號(hào)給G閥.在制動(dòng)的開(kāi)始階段,制信號(hào),高電頻表示信號(hào)有效.電制動(dòng)退出.在速度大約為6km/h(具體數(shù)值可調(diào))時(shí),VVVF將會(huì)向G閥發(fā)送一個(gè)電制動(dòng)退出信號(hào),空氣制動(dòng)壓力隨之按照比例增大,執(zhí)行保壓制動(dòng).除保壓制動(dòng)外,在電空制動(dòng)轉(zhuǎn)換后,空氣制動(dòng)壓力將根據(jù)沖擊限

12、制與載荷成正比.號(hào),代表O一44kN的電制動(dòng)力.制動(dòng)時(shí),G閥不斷接收來(lái)自VVVF的電制動(dòng)力信號(hào),并且根據(jù)載荷信號(hào)計(jì)算列車需要的總制動(dòng)力,判斷是否需要空氣制動(dòng)補(bǔ)充.VVVF,信號(hào)的大小為4問(wèn)的車總重.(4)速度傳感器信號(hào)每個(gè)軸的速度傳感器信號(hào)都直接送給控制轉(zhuǎn)向架的EP2002閥,在CAN內(nèi)該信息被送至各個(gè)EP2002閥.(5)施加制動(dòng)信號(hào)EP2002閥內(nèi)有一個(gè)常閉的施加制動(dòng)繼電器,每個(gè)閥檢測(cè)各自轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)缸壓力,當(dāng)制動(dòng)缸壓力>50kPa,施加制動(dòng)繼電器常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),施加制動(dòng)信號(hào)被發(fā)出,列車施加制動(dòng)燈亮;當(dāng)制動(dòng)缸壓力<50kPa時(shí),施加制動(dòng)繼電器恢復(fù)閉合狀態(tài),列車緩解燈亮.(6)其他信號(hào)G閥通過(guò)控制線發(fā)