一种停放制动缓解装置的设计

一种停放制动缓解装置的设计

刘志新  温金宇  康全全  付子通  姜轲

中车大连机车车辆有限公司

摘要：系统介绍了地铁车辆停放制动系统的控制原理，针对地铁车辆运行中停放制动意外施加问题，设计了一种停放制动缓解装置，并重点阐述了该装置缓解停放制动的原理。该装置可有效解决停放制动意外施加后在车上缓解停放制动的问题。

关键词：地铁车辆、停放制动、手动缓解

1. 前言

现如今，地铁车辆均设有停放制动功能[1]，停放制动是列车在长时间驻停或空气制动不可用时，防止列车溜逸而施加的制动，制动力由带停放制动功能的基础制动单元内的储能弹簧提供，为保证列车能在线路最大坡道安全停驻[2,3].一般车辆50%基础制动单元带停放制动，其缓解方式分为两种：一种为充风缓解，即向停放制动缸内充入压缩空气，克服弹簧力，缓解停放制动；另一种为，通过车下的手缓解拉绳，缓解停放制动。当车辆运行过程中，停放制动供气管路出现漏风问题，而无法克服停放制动缸内的弹簧力，导致停放制动意外施加[4]，且无法通过车上的相关设置缓解车辆的停放制动时，便需要人员去车下操作手缓解拉绳缓解停放制动，此时便会存在极大的安全隐患。因此本文设计了一种可以在车上和车下均能缓解停放制动的装置，该装置结构简单，操作方便，且易于实现，能够保证操作人员的人身安全。

2. 停放制动系统控制原理

停放制动气路原理如图1所示，主要包括总风塞门1、过滤器2、压力测点3、减压阀4、缩堵5、双脉冲电磁阀6、双向止回阀7、停放制动隔离塞门8、压力开关10等，其中a口与总风相连，b口与制动缸相连，c口与停放缸相连。图示位置双脉冲电磁阀6处于失电状态，总风可通过电磁阀为停放缸供风。通过设置双向止回阀7，可防止制动缸和停放制动缸制动作用叠加而造成制动力过大损伤车轮踏面。

图1停放制动气路原理

2.1.停放制动施加：

收到停放制动施加指令，双脉冲电磁阀得电，截断总风供风，停放缸内的压缩空气经双脉冲电磁阀排入大气，停放弹簧力被部分释放，停放活塞在停放弹簧作用下向下运动，停放丝杠将停放弹簧力传递给制动缸活塞，实现停放制动施加。

2.2.停放制动缓解：

1）有风状态

收到停放制动缓解指令时，双脉冲电磁阀失电，总风经双脉冲电磁阀进入到停放制动缸，克服停放弹簧力，停放活塞、停放丝杠上移至最顶端，同时制动缸活塞恢复至缓解位。

2）无风状态

当车辆无风状态下需要缓解停放制动时，需操作人员在车下转向架附近拉动手拉缓解把手，使棘轮与棘爪脱离，停放丝杠在制动缸活塞及停放丝杠弹簧作用下推至最上端，制动缸活塞回至缓解位，停放制动缓解。

停放制动手动缓解后，需对停放缸充风，停放活塞上移并压缩停放弹簧，保证停放活塞、停放丝杠移至最顶端后，棘爪勾住棘轮，停放制动手动缓解装置复位。

通过对停放制动控制原理分析可知，当双脉冲电磁阀故障或停放制动缸的供风管路由于接头松动等原因导致停放缸内气体泄漏，可使某架某轴的停放制动在车辆运行时意外施加，由于风压的泄漏，无法通过向停放缸内充风的方式进行缓解，需施加制动使车辆停车后，由操作人员下车后通过手缓解把手缓解该架的停放制动。人员在正线车辆旁进行作业，存在极大的安全隐患，易造成生命财产损失。如不采取有效措施缓解停放制动，车辆带闸行驶，会对闸瓦（闸片）或踏面造成损伤，欠标等问题。

3. 停放制动缓解装置组成及原理

基于以上问题，本文设计了一种可以在车上缓解停放制动的装置，通过该装置仅需转动塞门把手便可缓解停放制动，降低了操作人员的劳动强度。其原理如下图2所示。

图2 停放制动缓解装置原理

该缓解装置主要由单向阀1、单向阀2、塞门3、气动阀5、缓解缸6和缓解拉绳等组成，其中缓解缸分为上下两部分，上部分为执行缸，执行缸与车下的手动缓解拉绳连接，下部分为保护缸，保护缸中的弹簧弹力大于执行缸中弹簧弹力。整个控制气路亦分为两部分，上部分为执行气路，下部分为保护气路。

3.1.常时状态：

压缩空气经单向阀1和塞门3进入缓解缸6的执行缸，压缩弹簧，此时缓解拉绳不受力；执行气路中的压缩空气作用于气动阀上，使其处于图示位置，压缩空气便可经单向阀1、单向阀2和气动阀5进入到缓解缸6的保护缸中，同样压缩弹簧。

需要缓解停放制动时：转动塞门3，执行缸中的压缩空气经塞门3排出，弹簧力被释放，推动活塞运动，拽动缓解拉绳缓解停放制动。整个过程中，只需操作人员转动塞门把手即可，不需要费力拽动缓解拉绳，提高了作业人员操作的舒适性。

停放制动缓解后，恢复塞门3，执行缸重新充入压缩空气，克服弹簧力，整个装置恢复到待缓解状态。

3.2.保护气路作用：

当车辆长时间停放在库内时或执行气路漏气等原因导致执行气路中的压缩空气压力逐渐降低，此时气动阀5在弹簧力的作用下动作，排空保护缸内压缩空气，保护缸活塞在弹簧力作用下伸出，阻止执行缸活塞运动。避免由于执行缸内气体压力下降缓解停放制动的风险。

如不设计保护气路部分，若执行缸中的压缩空气泄漏，执行缸内压缩空气降低，无法克服弹簧力，从而拽动缓解拉绳使停放制动缓解，易造成溜车风险，存在安全隐患。

4. 结论

本文设计的停放制动缓解装置，结构简单，易于操作，降低了作业人员的劳动强度，提高了作业人员的安全状态。可有效解决停放制动意外施加后在车上缓解停放制动的问题，减少对列车运营秩序的影响，提高了系统的可靠性和安全性。本文的研究对地铁停放制动缓解方案的设计具有一定借鉴和指导意义。

5. 参考文献

[1]秦强,丁富昌,杨东.基于人机工程分析的地铁车辆制动系统远程隔离装置设计[J].机车车辆工艺,2024,60(01):33-36.

[2]杜平海.地铁车辆停放制动状态的指示与判断[J].北方交通,2020,(01):75-79.

[3]曹楚君.地铁车辆制动系统的优化设计[J].中外企业家,2019,(25):89.

[4]马永靖,郑魏婧,李松,等.高速动车组停放制动状态冗余监控方案设计研究[J].铁道车辆,2024,62(02):50-54+83.