城轨车辆制动控制系统

城轨车辆制动控制系统（精选九篇）

城轨车辆制动控制系统 篇1

对城轨轨道交通来讲, 制动系统有着非常重要的作用。车辆因故障不能出发不会有什么危险, 若在运行中因制动系统故障不能按要求停车, 则后果不堪设想。城市轨道交通的站距短, 因此车辆的调速及停车比较频繁。为了提高车辆运行速度, 必须使车辆启动快, 制动距离短。同时城市有轨交通车辆的旅客上下波动大, 对车辆载重有较大的影响, 因此需根据现场实际情况, 选择最佳的车辆制动系统。

1 城轨车辆制动系统

现代城轨车辆的制动系统主要由两种方式组成: (1) 电制动为主, 空气制动系统为辅; (2) 电制动为主, 液压制动为辅。空气制动系统主要由空气压缩机、制动控制装置、微机单元、空气管路、基础制动装置 (用于放大空气制动力的装置) 等组成。液压制动系统主要由液压单元 (分为主动式液压单元和被动式液压单元) 、液压管路、电子控制单元、制动夹钳等组成。

2 工作原理

2.1 空气制动系统的工作原理

空气制动系统以广州三号线为例, 其空气制动系统的过程为:首先由空气压缩机 (A00) 产生压缩空气, 然后通过主风管将压缩空气输入到主风缸 (A06) 内, 然后通过过滤器、球阀及单向阀将压缩空气输入到制动风缸 (B04) 内, 然后压缩空气到达双脉冲电磁阀 (B19) , 在双脉冲电磁阀 (B19) 处制动管路分为两个部分。其中一部分压缩空气进入微机控制单元 (B06、B07) , 然后连接到转向架上的基础制动装置的C02上, 此部分管路主要用于列车的常用制动及紧急制动。另一部分管路经双脉冲电磁阀 (B19) , 经三通梭阀 (B20) , 连接到转向架上的基础制动装置的C03上, 此部分管路用于列车的驻车制动 (停放制动) 。空气制动系统原理图如图1所示。

2.2 液压制动系统的工作原理

以广州市海珠区的储能低地板项目的液压制动系统为例, 车辆编组为3动1拖 (Mc1-T-M-Mc2) 。车辆液压制动系统包括了在动力转向架上的被动式电子液压制动系统, 以及拖车转向架上的主动式电子液压控制系统, 具有车辆防滑控制和补偿负载控制。该制动系统的原理图如图2所示。

2.2.1 动力转向架。

动力转向架液压单元由被动式液压单元、被动式弹簧制动夹钳机构、轴式制动盘组成。车辆在运行过程中, 被动式液压单元中的二位二通电磁阀关闭, 使被动式液压单元与制动夹钳导通, 液压油流入制动夹钳内, 使制动夹钳内被动式弹簧受到液压单元的输入压力, 从而使制动夹钳保持张开。而在车辆需要动力转向架施加制动时, 被动式液压单元中的二位二通电磁阀开启, 从而使液压油直接回流到油箱, 制动夹钳中的被动式弹簧失去输入压力, 从而使制动夹钳合拢, 夹紧轴式制动盘, 产生制动力。动力转向架的液压制动主要用于车辆的停放制动及安全制动。

2.2.2 拖车转向架。

拖车转向架液压单元由制动控制单元 (BCU) 、主动式液压单元、主动式弹簧制动夹钳机构、轮装式制动盘等部件组成。车辆在运行过程中, 主动式液压单元中的油泵不工作, 主动式制动夹钳没有输入压力, 此时制动夹钳在主动弹簧作用下保持张开状态。而在车辆需要拖车转向架施加制动时, 主动式液压单元中的油泵开始工作, 往制动夹钳单元内输入压力, 使制动夹钳动作, 夹紧制动盘, 从而产生制动力。比例电磁阀会根据制动控制单元发来的信号对阀的开度进行控制, 从而控制制动力。主动式液压单元为无级式比例单元, 可实现对制动力的连续控制。拖车转向架的液压制动系统主要用于车辆的常用制动及紧急制动。

3 空气制动系统与液压制动系统的特点

空气制动系统的主要特点为:安装空间需要很大, 结构简单, 工作压力低, 维护方便, 维护成本较低。适用于地铁、动车组等车辆。

液压制动系统的主要特点为:结构紧凑, 系统安装所需空间小, 工作压力压力高, 需要专业的维护设备, 且在运营过程需加注液压油, 维护成本较高。适用于低地板等轻轨项目。

4结束语

综上所述, 空气制动系统与液压制动系统有各自的优缺点。空气制动系统结构复杂, 但维护性较好, 对于车辆安装空间充裕的车辆来讲, 是可以优先考虑使用过的制动系统。而液压制动系统具有结构紧凑、制动设备小, 便于整车的模块化设计和安装的特点, 对于安装空间有限的车辆来讲, 选用液压制动系统是不错的选择。

参考文献

[1]张振淼.城市轨道交通车辆[M].北京:中国铁道出版社, 1998 (9) .

[2]李润林.程建会.低地板轻轨车液压与磁轨制动技术概述[J].铁道车辆, 2007 (11) .

城轨车辆制动控制系统 篇2

Nabtesco地铁车辆制动系统概述

介绍了Nabtesco公司HRA制动系统的构成,并对该系统的`有关功能做了相应描述,最后提出了制动系统未来的发展方向.

作 者：王伟波 胡跃文 蒋廉华 WANG Wei-bo HU Yue-wen JIANG Lian-hua  作者单位：南车株洲电力机车有限公司,湖南,株洲,41 刊 名：电力机车与城轨车辆 英文刊名：ELECTRIC LOCOMOTIVES & MASS TRANSIT VEHICLES 年，卷(期)： 32(3) 分类号：U260.35 关键词：Nabtesco   地铁车辆   制动系统   电子控制单元  

城轨车辆制动控制系统 篇3

关键词：城轨车辆；以可靠性为中心的维修（RCM）；车门系统；维修

【分类号】U279

1 引言

可靠的设备是地铁安全运行的基础，定期的检查和维护是保证设备安全正常的重要途径。目前，城市轨道交通行业采用以可靠性为重点的维修管理（RCM）理念和方法，其主要是通过对地铁设备的功能结构划分，在此基础上对各子系统、零部件，工作过程逐一进行分析，找出关键薄弱元件，根据每个关键元件的故障后果进行重要性评估，选择优化部件维修方式，最终制定出经济、合理、科学的维修计划。

地铁车辆是技术含量较高的机电设备，购置和维修成本非常高，其中购置成本约占整个轨道交通建造成本的10%，维修成本约占总维修成本的40%[1]。因此，在保证车辆设备安全运行的前提下，降低保养维修成本，很具经济意义。随着全国地铁运营里程的增加，配车数量不断增多，车辆检修作业日渐繁重，对现行的维修质量和效率提出更高要求。我国地铁车辆模块化程度高，产品质量单一，设备故障模式稳定，基于可靠性的维修决策方法在地体车辆检修中具有较好的实践意义。

2 RCM基本原理

地铁车辆的维修包括预防性维修和故障维修。RCM的基本原理是统计地铁车辆各部件的失效模式，分析各失效模式的影响功能与故障后果严重程度，从而判断部件采用的维修策略。其具体思路是先系统编号，系统功能划分，建立功能结构图，统计故障模式，分析故障原因、影响及危害，得出故障模式汇总表并判断出维修策略。

RCM以可靠性为中心的维修理论是在保证车辆设备安全运营的条件下，综合故障后果和单元的故障模式进行统计，分析每种故障模式发生的原因、对系统的影响及发生的可能性，并统计计算出各故障模式的发生条件概率，最终确认每种故障模式的严重度。严重度是设备的故障率及故障后果影响的综合指标。现结合地铁车门系统的实际状况，采用定性分析和定量分析两个分析表的形式进行可靠性分析。

3 地铁车辆车门系统的RCM维修决策

3.1车门系统功能结构划分

以康尼KNT-CGM01 电动塞拉门为例，其主要包括五个子系统，分别为门驱机构、电气控制系统、门页及定位装置、门密封装置、内外操作装置。主要的结构如根据近六年康尼地铁车门系统故障数据，发现车门故障发生率较高的部件主要包括车门控制单元EDCU、止档、驱动电机、紧急解锁行程开关S3、车门关到位行程开关S1、门切除行程开关S2、滚轮等。车门系统功能结构如表1。

3.2 故障模式、故障原因及危害性分析

在RCM分析决策中，通常采用FMEA法（故障模式影响分析），分析各种故障模式对整个系统的影响。一般以制约系统功能的重要相关项为基础，依次分析各相关项的功能、故障、故障模式和故障后果及类型。就地铁车门系统而言，主要对其关键部件的事故模式、事故原因及危害进行逻辑分析，如表2。

在得出康尼KNT-CGM01车门部件的FMEA表后，需对各故障模式进行故障频率（O）、后果严重程度（S），故障原因检测度（D）进行半定量分析[4] [3]，用1-10的数值衡量，数值越高表示故障发生频率越高，故障后果越严重，故障原因难以检测。各指标的表徵值的乘积称为风险乘数，风险乘数越大，则这种失效的后果越严重，需要重点维修，杜绝该故障模式发生。根据风险乘数大的故障模式，即為车门系统的维修关键点和重要点，需要采取相应维修策略。

3.3 地铁车门系统维修逻辑决策

依据表1所得到的FMEA分析，确定相应的预防性维修工作并提出维修级别建议。具体分析结果如表3所示。

表中，“F”、“FF”、“FM”分别零部件功能、故障模式、故障原因的编码； “H”、“S”、“E”、“O”分别代表隐蔽性故障后果、安全性后果、环境性后果、使用性后果；“H1/S1/O1/N1”是从技术和经济角度评判，是否能找到适当的“保养”工作；“H2/S2/O2/N2”表示是否能找到适当的“视情维修”工作；“H3/S3/O3/N3”表示是否能找到适当的“定期恢复”工作；“Y”表示具有该类故障后果；填“N”表示不具有该类故障后果。“建议工作”填写有效合适的维修类型或不作预防性维修的决策。

通过对车门系统的常见故障部件进行可靠性为中心的维修决策，可以看出车门系统故障尽管在地铁运营过程中故障频率高，但是其故障程度很低，维修简单，故障频率高的部件都属于基层维修级别，都不需要进行非主动维修工作。其中止档、门位置传感器、滚轮进行视情维修；各种行程开关和控制单元需要定期恢复，而驱动电机、橡胶密封条和电磁阀则需要保养工作，工作的周期主要依据原有维修经验得到。

4 结论

通过上面实例，可以看出RCM分析法能够充分利用现有故障的统计数据，根据研究设备的结构情况进行结构功能框架的划分，找出薄弱环节进行故障统计和危害性分析，最后总结出故障模式统计表，为地铁车门系统以后的故障分析提供了标准规范和简洁快速的维修决策。对于优化维修策略、提升维修管理水平，提高维修效率，降低维修成本等方面具有明显的优势[4][5]。可以将RCM分析方法引入到地铁车辆的维修工作中去，为城市轨道行业优化维修策略提供有益的参考。

参考文献

[1] 许平洋.基于可靠性的城轨车辆维修模式及应用[J].电力机车与城市车辆，2008，31（6）：44

[2]时旭.地铁车门系统故障诊断与维修决策的方法研究[D].北京交通大学，2009年

[3]严俊，周峰.以可靠性为中心的维修在地铁车辆制动系统中的应用[J].共用事业科技， 2008.

[4] 温清. 关于地铁车辆检修制度.城市轨道交通研究，2004（4）

[5] 贾希胜，程中华.以可靠性为中心的维修发展动态[J].中国兵工学会维修专业委员会RCM专栏，2005（1）.

城轨车辆制动检修区布局规划研究 篇4

1 城轨车辆制动系统检修区域简介

1.1 津滨轻轨制动系统组成和主要功能

制动方式采用单元式踏面制动, 制动系统主要包括风源系统、制动控制装置、停放制动控制装置、基础制动装置、空气悬挂装置等部分, 其中风源系统为全列车制动系统、空气弹簧等使用压缩空气的装置提供干燥、清洁的压缩空气。制动作用单元 (BCU) 主要由电子控制装置 (ECD) 及电空变换阀等气动控制部件及压力传感器的气动控制单元组成;基础制动装置由踏面制动单元缸、带停放的制动缸及闸瓦等组成;每台转向架配有一套空簧系统, 制动系统的基本配置包括如下设备:

1.2 津滨轻轨目前已经开展的维修模式和主要特点

目前津滨轻轨已经开展的维修有日检、月修、定修A、架修、定修B、厂修A等六个修程。每个修程对应的走行公里数如图1。 (单位:公里)

在已经开展的修程中, 制动系统主要以预防修为主, 部分临时故障实行故障修, 月修修程中主要以调整及检查为主, 定、架修中开展主要维修项目, 随着修程的深入, 检修深度和范围也逐步加大, 各修程车辆同步维修的情况基本持续。制动系统的检修工作开展主要以部件下车维修居多, 部件分解清洗并进行检查, 其部件的组装和调整均温度、湿度、落尘度等环境因素有较高要求, 主要内容如下。

(1) 满足检修工艺的要求; (2) 满足现有检修能力的程度; (3) 提高劳动生产效率; (4) 降低职工的劳动强度; (5) 保持通畅; (6) 满足检修配件的存储及输送的要求; (7) 满足噪音、烟尘等环境的控制要求; (8) 方便设备检修。

2 目前工艺布局存在的问题

2.1 现有工艺布局情况

现有制动检修区域包括阀检修区域、制动缸检修区域、空压机检修间三个部分。阀检修区域如图2, 布局为按照作业顺序一字排开结构, 各房间为封闭独立结构。

制动缸检修区域如图3, 整个区域为顶部开放式结构, 各区域间无格挡, 工作区域环境无法保证, 尤其是装配温度和落尘度方面, 不符合生产装配要求。各区域间存在交叉作业。

原空压机检修区与制动缸检修区类似, 为无顶棚区域, 温度和落尘度无法控制。

2.2 津滨轻轨目前工艺布局存在的问题

原有制动检修区域设置较为分散, 制动缸检修区和空压机检修区均为开放式结构, 环境条件较差, 个别因素不符合作业要求, 作业区温度受外界影响大, 冬夏两季不适合长时间作业, 作业区内区域划分不明显, 存在交叉作业现象, 互相影响。阀检修区域规划面积较小, 备件及物料存放空间紧张, 随着大修程的开展, 该问题尤为凸显。

3 制动系统检修模式分析和检修方案的长期规划

根据制动系统多年来的检修情况, 从其维修特点及实际检修方法规划了制动系统目前检修模式及其检修模式发展趋势。

3.1 制动系统检修模式介绍

制动系统作为车辆安全的重要保障系统, 主要以计划性检修为主, 个别设备采用状态维修。这种维修方式安全系数高, 主要周期依据为车辆使用时间和运行里程, 维修作业量和作业时间具有可预见性, 维修场地相对固定。维修部件包括了机械部件和电气部件, 其中机械部件较为精密, 检修环境和工艺要求相对较高。电气类部件可分为开关类和电子类部件, 其中电子类部件检修专业水平要求高。

检修作业项目除车上和车下外的维修项目外, 还包括了试验调整项目, 各试验台因设备构造电子元件较多, 对温度和湿度有较高要求, 例如制动阀试验台要求温度在20摄氏度到24摄氏度间, 因此该区域的设置应为密闭且安装空调。

3.2 制动系统未来检修趋势发展

制动系统的检修发展, 主要趋于循环式检修, 中间穿插着部件及系统的升级改造, 但整体作业量不会有大的改变, 这种状态至少会保持在车辆的报废期限内, 因此其检修模式及作业量基本固定。考虑到检修必要性及成本等因素, 电子类部件主要以升级或换新为主。

4 制动检修区域规划

制动系统检修间将承载电客车制动系统检修的绝大部分作业, 包括:制动缸分解、清洗、组装、试验;各类阀的分解、清洗、组装、试验;空压机的检修。检修作业要求工作场所的环境也有严格的要求:制动缸检修区温度应在20-26℃、湿度小于70%;各类阀检修间落尘量应≤80mg/m2。

目前制动系统检修区分布较散, 布局不合理, 制动缸检修区、空气弹簧检修区房间无顶棚, 照明、温度、湿度、落尘量等条件无法满足目前车辆检修工艺要求。鉴于现状, 对整体检修工艺布局进行了系统地规划, 对制动检修间进行整修, 以适应今后大量的电客车检修任务。既定规划后的制动检修间工艺布局如下:将整体检修间划分为制动系统检修及试验区 (648m2) 、空气弹簧检修及试验区 (432m2) 、空压机检修区 (243m2) 三大功能模块。

4.1制动系统、空气弹簧检修间改造规划图 (如图4所示)

4.2功能区域介绍

区域整体包括制动检修区、空气弹簧检修区和空压机检修区三个主要区域, 附带有整套的压缩空气站、水电配套设施, 各区域部件检修间与试验间相邻, 中间设有可开启的通道, 配有相应的部件存放场地, 从检修到试验基本满足流水作业条件, 中间如有试验不合格情况可立即展开重新检修, 方便运输与沟通。

5结束语

实施检修规划是设备检修的一场重大变革, 它不仅有利于保证安全生产, 降低检修费用, 提高设备利用率和企业自身效益, 更重要的是有利于培养生产技术管理人员运用科学的思维, 正确的观点和方法分析问题, 有利于培养尊重实践, 实事求是的工作作风和敢于实践, 敢于开拓创新的精神。此次研究, 统一了制动系统部件检修的思路, 确定了检修的方向和程度, 为今后的工作奠定了坚实的基础。

摘要：文章介绍了津滨轻轨电客车制动系统检修模式和作业场地工艺布局规划, 结合津滨轻轨电客车近几年来的检修实际经验, 分析电客车制动系统原有检修模式特性和存在的问题, 对如何优化检修模式和工艺布局以适应当前车辆检修实际工作, 进行了简要阐述, 并提出了对当前车辆制动系统检修工艺布局的优化方案。

关键词：城轨车辆,制动系统维护,工艺布局

参考文献

[1]长春轨道客车有限公司.天津滨海快速轨道客车使用维护说明书[Z].

[2]李益民, 阳东.城市轨道交通车辆制动系统维护与检修[M].机械工业出版社.

城轨车辆轮重减载试验探讨 篇5

城轨车辆轮重减载试验探讨

轮重减载率是评定城轨车辆运行安全性的重要指标之一,文章介绍了城轨车辆轮重减载的两种试验方法,并对其进行了对比.

作 者：齐斌 杨海通 QI Bin YANG Hai-tong 作者单位：南车株洲电力机车有限公司,湖南,株洲,412001刊 名：电力机车与城轨车辆英文刊名：ELECTRIC LOCOMOTIVES & MASS TRANSIT VEHICLES年，卷(期)：200932(3)分类号：U270.1+4关键词：城轨车辆 轮重减载率 试验方法 对比

城轨车辆电气配线系统设计探讨 篇6

城轨车辆 (如地铁、轻轨、火车等) 是交通运输的重要工具, 车辆安全的重要性不言而喻[1]。近年, 国内城轨交通事故频频发生, 特别是电气线路如高压对地短路问题引发故障或事故等尤为突出。因此对车辆电气配线系统设计进行分析和研究具有一定意义, 旨在确保电气系统正常工作, 降低事故发生概率, 改善城轨交通的安全现状。

2 电气设备配置原则

2.1 车下电气设备配置原则

(1) 外形偏大或重量偏大的电气设备应优先考虑, 在配置的过程中应综合考虑设备功能与重量平衡需求。其余设备则可按照电气原理与接线顺序进行布置和安装。 (2) 制动电阻、逆变器等发热设备, 不但要考虑发热设备本身的通风降温, 而且还应考虑热量对其他设备可能造成的影响。在实际设备配置中, 可以通过将发热设备置于通风口, 同时为设备留有一定空间, 避免其他设备与发热设备距离太近, 阻止散热。设计中还应避免将对热敏感的设备置于发热设备周围, 必要时可以考虑安装隔热装置, 以降低整个车间的温度, 减慢电线的老化进程以及避免线路老化引起的安全问题。 (3) 高速断路器等具有喷弧现象的设备, 应考虑将喷弧方向朝向车外, 避免喷弧现象发生时, 对其他设备运行产生干扰。 (4) 由于轨道车辆运行时会产生一定的振动现象, 故对于车下的电气设备还应考虑其防震功能。同时, 车辆运行时还会产生泥土飞溅现象, 故在进行设备配置时, 应适当考虑车轮周围设备的防泥土飞溅措施。 (5) 基于上述配置方案, 设备的检修与配线方便也是车下设备配置原则中不可忽视的问题。

2.2 车内电气设备配置原则

(1) 高压配电室应为一、二级耐火等级建筑, 低压配电室的耐火等级不应低于三级。配电室的窗应有防雨雪、防水、防小动物进入的措施。高、低压配电装置同在一室时, 它们之间的距离应不小于1米。 (2) 每台充油电气设备, 如断路器、电压互感器等, 应装在两侧有隔板的间隔之内, 或防爆间隔之内, 总油量超过600公斤时, 应安装在单独的防爆间内, 或采用成套的高、低压配电装置。总油量在60公斤以上, 如油浸电压互感器, 应有贮油设施或挡油设施。 (3) 连接母线、电缆、通风管道等穿过墙、楼板及地面留下孔洞, 应用耐火材料堵塞, 防止充油设备着火后火灾扩大。 (4) 配电室内应配备一定数量的灭火器材。

2.3 车顶电气设备配置原则

配置于车顶的受电弓与浪涌吸收器是车辆牵引系统的重要设备。受电弓从架空电网上获得直流1500v电源, 浪涌吸收器安装于受电弓上以防止过电压。此外, 高压电缆接由于有高电压大电流的存在, 考虑到检修人员及附近乘客的人身安全以及减少对其他设备的电磁辐射影响, 其线路布线安地对于整个电源系统尤为重要, 故在设计中应安装接地开关实现高压电缆的保护性接地, 并应对贯穿车体的高压电缆采取有效的电磁场屏蔽工艺。

3 电气设备布线原则

3.1 电线槽布线原则

电线槽布线的主要优点包括:减少可视化线路数量、保护电线、节约空间、操作方便和管理方便等。电线槽布线一般安装在车下, 以下对其设计原则加以分析。

(1) 在实际应用中, 设计者可以根据设计要求或车辆材质不同, 选择铝质电线槽或钢质电线槽。铝质电线槽比钢质电线槽轻, 屏蔽效果好, 但价格更昂贵。 (2) 由于铝质电线槽具有较强的平直度, 且不易变形, 故一般在具有较大空间的前提下使用, 且屏蔽功能强;而钢质电线槽具有易变形性, 在使用中具有更强的灵活性, 故它可与车下电气设备共用一个较大空间, 安置灵活。 (3) 为了减少线路之间的耦合现象, 在电线槽布线设计时, 应该考虑将不同性质、不同受压线路进行隔离。如将直流与交流线路隔离, 将高电压线路与低电压线路隔离。如图1显示了两层钢质电线槽截面图, 可用于隔离交流线路与直流线路等。 (4) 电线槽的断面尺寸可由电路中电线数量及电线横截面积共同决定。 (5) 在做电线槽设计时, 可以考虑对电线槽截面做变形处理, 以满足设备配置空间需求。

3.2 电线管布线原则

与电线槽类似, 电线管也包括铝质电线管和钢质电线管。由于铝质电线管具有重量轻, 不易变形的优点, 同时考虑到减少车厢重量, 故大多数城轨车辆都采用铝质电线管进行布线。铝质电线管的布线原则:

(1) 电线管应尽量紧凑, 使其与制动管路之间具有明显的区域性, 增强两者在功能上和视觉上的区分度, 且保证两者之间最低的线路耦合程度。 (2) 应合理布置电线管内各电线电缆的空间位置, 以增强电线电缆与外部接口线路的可连接性。 (3) 若管内电线电缆与车下电气设备连接, 则必须考虑分线箱的设置, 它为电气设备和电线管的连接提供通路。电线管与分线箱的实物图如2所示。

3.3 分线箱布线原则

分线箱作为电气设备与电线管的接口路线, 在设计时应该考虑几方面要点:

(1) 分线箱与其他两种电线容器一样, 具有铝质和钢质, 一般采用钢质分线箱。当设计目标对线路的屏蔽性能要求较高时, 采用铝质分线箱。同时务必考虑分线箱的接地情况。 (2) 分线箱一般是长方体外形, 但可以针对不同的实际情况对其进行局部变形。比如:当分线箱与转向架、车身横梁、车钩等外围设备产生局部干扰时, 需要对分线箱进行局部变宽、变窄、弯曲等变形操作。 (3) 分线箱的尺寸由电线电缆横截面积、数量、接口空间、检修空间等因素决定。 (4) 位于车钩和转向架周围的分线箱, 应保证它与转向架、车钩的距离控制在9cm~12cm内。

4 电气配线设计中应注意的几点问题

4.1 接地保护。

在进行电气配线设计时, 必须考虑电气设备的接地安全。如在进行电线槽、电线管、分线箱等金属外壳配置时, 必须保证金属外壳接地良好。汇流箱、配电盘、低压回路分线箱等电器设备都需考虑接地保护。

4.2 设备及线路隔离。

对于距离较近的设备或线路, 应考虑其相互之间的信号耦合或干扰, 必要时可以采用隔离器对其进行隔离;对于噪声较大的设备也可使用噪声隔离器对其进行噪声隔离, 对于高压回路应保证线路之间的绝缘性能及安全距离, 从根源上切除干扰, 并保证乘客及检修人员的人身安全。

4.3 防火保护。

防火保护是城铁车辆系统安全运行的保障, 防火保护应以预防为主, 线路老化、设备温度过高、设备使用不当、顾客抽烟点火等都可能引起火灾的发生。在运行前, 不但需要仔细检查设备的运行情况, 而且还应考虑设计一套完整的自动防火系统。

4.4 耐热耐寒。

在配置制动电阻、逆变器等发热设备周围的电气设备时, 需要考虑发热设备本身及周围设备的耐热性。同时, 还应考虑车辆在冬季运行时的耐寒功能, 以保证电气设备在不同环境下均能正常工作。

5 结束语

造成城轨车辆运行故障的原因有多种因素, 电气配线系统正常工作是车辆正常运行的保障。在信息社会不断发展的今天, 只有各种信号正确, 互不干扰地传播才能确保城轨交通系统正常高效地运行。

参考文献

[1]李为为, 唐祯敏.地铁运营事故分析及其对策研究[J].中国安全科学学报, 2004 (6) .

城轨车辆电气配线系统设计探讨 篇7

1 整体电气设备配备设计工艺要点解析

1.1 电气设施构造的整体布置

整体设计要让系统可以整体性地集中、紧密, 首先应想到主回路的关键设备、较大设施、震动噪声大的电气零件的安置, 尽可能放在车下或分离开;但对功能性或适宜性的电气设备, 应顾虑列车的整个体系还有带有规律的设置, 比如配电箱、水和卫生系统的设置大都放在车子的两头, 以便检测与维护以及顾客的应用;乘客消息系统, 广播影音系统、常用的开关按钮等应安置在方便且明显的地方。

1.2 电气设备设置的设计

(1) 根据系统装饰的规定, 综合各面研究车型特点, 分别将车上与车下之间进行版块化分割, 把同一车型且同一性能的设备放在同一处。 (2) 在车间、车下及车上合理地放置分线设施, 比如车端的电力和控制连接器, 低压回路分线柜、汇流箱、车上的配电箱等。 (3) 走线规划。a.走线路线应放于专门使用的线槽、管道与路线支架, 除了那些特殊性的设计结构的规定, 在电线通过的地方尽量不要留下伤线, 就比如说焊屑、铆接、螺丝等;b.根据线路与设置结构, 在设计图上标出或画出配线的保护区 (工艺分析里研制相应的保护方案) ;c.在结构组装或是零件设计图纸上, 画出线缆通过的线路和部件外表应把建材的突起, 棱角, 拐角等除去的圆滑作业的技术需求完成。 (4) 电气接线的连接结构。在安置与处理电气设备间、电气分线柜之间以及电气分线柜与被控制设备间的连线结构时, 不仅应实现设计性能等需要, 也要全面顾虑以下的规定:a.借用接线端子连线时, 依照电流大小与进出线数量选取相应规格的接线端子, 尽可能正规掌控与缩减接线端子的规格。b.电气柜 (箱) 、调控柜、柜 (台) 间以及其他们与被控制设备之间, 凭借接线端子踢除工业接线器的连接。挑选连接器的结构, 便于车辆装置完后线路的检验和抗压检查。c.对接线端子和连接器的样式的选择, 是在完成各个设计技术功能的基础上, 要考虑每项目车型配件的交换性。就资源设置层面来说, 防止使用同样的不同型端子而获得的工艺设备或是压接部件。 (5) 为便于检验、整顿与产品维护, 要综合性地思考产品的使用时间内的维修和可维护性。

1.3 电气走线结构和功能空间的策划

在电气设备的放置与装备过程里, 除去国家或是行业拟定的制度外, 也应综合性地思考线路、接线结构和操作等空间。

电气整体配线的多个选择密封式或敞开式的线槽结构, 且根据配线电压等级的不同设计高压回路线位、低压回路线位。在策划中也应考虑以下几个方面的空间设置:设置间容、性能间容、操作间容、防护和封闭间容、观看检测间容。

2 电气配线体系设计防滑和工艺准则要点

配线的设计包括了对国家行业、客户需求、电气系统回路、设备里面的连接、设备设置的精准性, 也包含了电缆的选择、路线与走线空间的设计、配线防护、备用线的安放等实施整体策划与系统解析。针对设计准则、设施端口安置、电线选取等策划和一些设计因素在设计时期的实施, 在工艺检测与工艺设计过程中都应给予遵守和综合性思考, 并且看看能否有利于作业与模块的施工的实施。

设计与电气体系的整体策划过程: (1) 材料与设计准备。 (2) 电线类型的选择。 (3) 线路的设计。 (4) 防护。 (5) 电线槽、线管的占用面积等。

3 配置电气的设计中要注意的几个问题

3.1 接地保护

在做电气配线设计时, 一定要全面考虑电气设施的接地的安全性。比方说在进行电线槽、电线管、分线箱等金属外壳调配的时候, 一定要确保金属外壳保持良好地接地状况。汇流箱、配电盘、低压回路分线箱等电器设施都应该考虑到接地的保护性。

3.2 设施和线路隔离

对于那些近距离的设施或是线路, 要考虑其互相之间的信号偶遇或是干扰, 必要时可选择隔离器对其实施隔离;对于噪声很大的设施也可选用噪声隔离器对其实施噪声隔离, 对于高压回路要确保线路之间的绝缘功能和安全距离, 在本质上切断干扰, 且确保乘客和检修人员的人身安全。

3.3 防火保护

防火保护是城铁车辆体系安全运作的保证, 防火保护要给与防护为主, 线路老化、设施温度太高、设施操作不妥、顾客抽烟点火等都有可能带来火灾。在操作前, 不仅需要谨慎检验设施的运转状况, 也要考虑设计一套全面性的自动防火体系。

3.4 耐热耐寒

在安置制动电阻、逆变器等发热设施周围的电气设施时, 应该全面考虑发热设施自身和四周设施的耐热性。同时, 也要考虑车辆在冬季运转时的耐寒性能, 从而确保电气设施在不同环境下都能照常工作。

总的概括来说, 导致城轨车辆运作故障的因素有很多, 电气配线体系照常工作是车辆正常运作的保证。在信息社会持续进步的今天, 唯有所有信号正确, 互不干扰地传播才可保证城轨交通体系照常且高效地运作。

参考文献

[1]谢赞德, 郑如军.密接式钩缓装置拆装机的研制[J].机车车辆工艺, 2012 (3) .

城轨车辆制动控制系统 篇8

随着我国城市铁路运输的发展, 地铁车辆的产量将不断增加, 参与城轨运营的人员也会不断增多, 转向架结构及其检修信息是运用、检修人员必须掌握的知识[1]。沈阳地铁车辆采用的CCDZ50型动力转向架两轴上分别安装了两台三相四线制鼠笼式牵引电机[2]。所以与传统机车转向架相比, 检修修成有很大的不同, 因而在教学方面必须使用新设备。采用物理样机进行检修培训不但成本巨大, 而且浪费人力物力。因此, 设计开发一套具有虚拟检修、三维模型浏览、电子图纸和电子修程等相关内容的“城轨车辆转向架检修教学系统”将具有安全、高效、成本低、可重复、便于携带和进行突发事件及故障状态模拟等重要意义[3,4]。

1 虚拟检修技术及系统具有的功能特点

虚拟检修技术是虚拟现实技术的一个发展分支, 其已经成为提高检修技术水平的研究热点。用于指导实践的虚拟检修技术的基本思想就是从检修工艺的角度, 利用计算机仿真技术和虚拟现实技术, 建立一个高逼真度的检修工艺仿真环境, 用户可以在虚拟环境中直观的了解检修工艺, 确定检修工序、工件使用和拆装检修操作方法, 最终用于指导实践[5,6]。

虚拟检修系统应具有以下功能特点:

1) 系统中转向架模型能够真实准确地表达CCDZ50型转向架的结构;

2) 集成转向架三级修相关的故障情况和检修内容, 能够全面满足检修教学要求;

3) 检修模块除了能通过自动检修模式演示整个检修过程, 直观真实的演示零件的检修步骤和紧固动作外还能通过人机交互模式实现用户与虚拟环境利用鼠标和键盘进行交互并对转向架进行虚拟拆装检修的功能。

4) 集成语音、文字标注、检修文档和图片等信息对检修内容做出更全面直观的表达。

5) 培训过程控制系统可以对学员的模拟检修过程进行全程监控并对检修结果给出快速准确的评价。

2 转向架虚拟检修系统的制作方案

该体系结构主要包括模型显示系统、转向架结构分析系统、数据库管理系统和三维虚拟检修系统四部分。系统中转向架模型和检修基地场景模型格式为*.osg, 用Pro/E建立的三维实体模型通过模型导入模块转换为*.osg格式作为系统的几何数据模型。数据库管理系统用来存储和显示产品的检修层次模型, 同时管理系统数据, 本系统选用SQL Server 2000作为数据库管理系统。三维虚拟检修系统是实现产品检修仿真的场所, 用OSG, VC++2005和Windows XP操作系统建立虚拟环境, 在虚拟环境中实现虚拟检修。

整个系统的实现过程为:首先, 在CAD系统中建立产品的三维几何数据模型, 通过模型转换工具将模型转换成系统可以读取的数据, 在虚拟检修系统中提取三维几何数据;建立信息集成的装配模型, 生成产品检修树和零件属性的数据库管理系统;然后, 建立虚拟三维仿真系统, 在虚拟环境下, 用户可以从任意的角度观察和操作零部件模型, 并利用鼠标和键盘对零部件进行检修操作, 实现检修过程;然后在零部件的检修过程当中实时的对零部件之间以及零部件与操作台之间的检修动作进行调整, 并将检修结果输出到用户窗口;检修结束后, 系统以数据和检修动画的方式输出给用户。

3 系统的结构划分及功能描述

系统分为一个主控模块和四个功能子模块, 功能子模块分别为:虚拟环境建立模块、模型操作模块、数据库管理模块和系统界面模块。系统的四个模块受同一主模块控制, 系统的模块结构如图1所示。各模块的主要功能如下:

1) 系统主控模块:协调和控制以下四个模块的运行。

2) 数据库管理模块:用来管理系统全部数据。另外, 根据产品模型进行数据库整体结构设计, 实现模型显示和对数据库中数据管理和检修结果处理等相关功能。

3) 虚拟环境建立模块:它是通过OSG建立的图形显示视口, 是用于检修显示的虚拟环境, 并包括摄影机视口的相关动作, 可以从不同的角度、放大或缩小观看物体, 其间还可以改变背景色和光照。

4) 模型操作模块:它完成对虚拟环境中的物体模型进行操作, 是进行虚拟检修的关键模块, 通过该模块完成对操作对象的点选、旋转和拖拽等功能;另一方面又能用实体图 (Face) 或线框图 (wireframe) 观看物体。

5) 系统界面模块:通过Qt编写, 是系统直接面向用户的窗口。用户对于系统的所有操作都是通过系统界面进行操作的, 它是所有功能子模块前端显示的容器。

4 教学系统制作过程中关键技术及其实现

4.1 创建用户界面应用程序

用户操作界面是检修系统的重要组成内容, 用户操作系统时直接面对的就是系统界面, 系统界面应该包括操作检修系统所需要的功能键和用于虚拟检修的虚拟环境。在进入系统后, 用户可以使用鼠标及功能键对界面上的按钮进行点选等动作以完成相应的指令。这里选取Windows XP操作系统与VC++2005和Qt三者相结合的方式创建系统操作界面。

根据Qt提供的组件, 设计了三类与系统相关的组件:系统主界面组件、检修视口组件、功能组件。其中功能组件包括菜单组件、按钮组件、结构列表组件、状态栏组件等。它们之间通信合作的关系如图2所示。通过Qt创建的虚拟检修教学系统界面如图3所示。

4.2 转向架模型建立

转向架虚拟检修的实现采用基于模型方法建立虚拟检修环境, 其中, 几何模型是构建虚拟检修环境的基础。现在主流的工业建模软件Pro/E、CATIA等都能提供专业、简洁、精确的工业模型绘制功能, 更适合转向架模型的建立。考虑目前学校的软件配置, 在Pro/E中建立三维模型、装配零件和进行干涉检查是一种较为合理的方法。

4.3 虚拟检修系统中的交互设计

在虚拟检修过程当中, 用户直接面对的就是检修视口, 用户对转向架的观察与交互都是通过检修视口完成的。视口需要具备摄影机平移、旋转和镜头拉近拉远功能。在用户与转向架的交互方面, 用户需要标识屏幕上的物体, 然后移动、操纵这些物体, 以便进行检修的基本操作。

4.3.1 检修视口的创建

检修视口的创建以及视口与用户交互的创建是通过OSG中的osg Viewer类建立的。osg Viewer视口类支持使用多个视口和渲染器的多线程程序。osg Viewer视口类提供对摄像机运动, 事件处理的支持。

本系统需要单一视口和单一摄影机对虚拟检修的过程进行交互和观看, 但考虑到以后系统功能有可能升级为多部摄影机对转向架的拆装过程进行记录, 所以这里需要Viewer:Viewer类建立虚拟检修的环境视口。Viewer:Viewer类用于管理多个同步摄像机, 可从多个方向渲染单一的视口。根据底层图形系统的能力, Viewer可以创建一个或多个自己的窗口以及图形上下文, 因此使用单一视口的程序也可以在单显示或者多显示的系统上运行。

4.3.2 摄影机的创建

摄影机创建是通过Viewer类在内部创建了一个osg::Camera摄像机对象来管理OSG的模型-视图矩阵。设置Camera对象的投影矩阵和观察矩阵为自定义的矩阵值。这样也可以保证用户程序能够完全控制视口的浏览动作。

4.3.3 用户选择

由于绘制在屏幕上的物体通常经过了旋转、平移、缩放和透视变化, 因此要确定哪个物体被操作者选中是一件比较困难的事。OSG提供的最简单的形式为用户将鼠标移动到场景中特定的位置并点击鼠标, 程序内部将进行运算, 以便将2D的鼠标XY坐标位置映射到正确的3D场景图形节点上, 并保存节点地址以便将来使用。

4.3.4 零件的操作

OSG包含了一系列实用的类和工具, 其中用于基本的拖拽和旋转缩放功能工具是存放在osg Manipulator名字空间下的Dragger, 以下几种方式都可以应用到零件的检修操作中:

当程序需要实现相应的功能时只需对其调用就可以了。

5 系统实现及应用实例

根据上述介绍的系统体系结构及各个功能模块综合建立了虚拟检修教学系统的主界面效果如图3所示。系统中进行虚拟检修的检修界面如图4所示。

检修界面分为三大部分, 顶端菜单栏;左侧是需检修零件名称显示区;右侧是用来显示三维实体的检修显示环境, 所有的检修过程都将在此环境中实现并显示;

当需要对某一部分进行检修时, 只需在树状列表中对其进行点选, 界面右侧的检修环境中对应的模块就会以高亮的方式显示, 同时其它模块会变成半透明形态用以突出选中模块。如图4中选中空气弹簧模块时系统的显示效果。

用户与虚拟环境的交互有两种形式:一种是用户与视口的交互, 另一种是用户与检修模型的交互。两者之间的切换是通过菜单栏中的“显示”菜单或者键盘上的快捷键“Tab”键来实现的。当进入系统时, 系统默认的人机交互形式是操控摄影机, 这时鼠标左键的功能是旋转, 中间的功能是平移摄影机, 右键的功能是缩放摄影机。当按下Tab键或将显示中的勾选去掉之后就进入了对数据模型的操控状态。这时用鼠标在模型上点选, 鼠标会捕获点选的零件并在零件上形成三维的拖拽器, 用户可以用其对零件进行拆装检修操作。图5为对空气弹簧零件进行拖拽操作时拖拽器效果。

在检修过程中, 每检修进行一步, 系统便将其标记, 检修完成之后, 菜单栏“查看”下面的“检修过程”按钮将会由灰显变为实显, 点击此按钮, 系统将己经记录的检修结果以文本的方式显示给用户。

6 结论

城轨交通大发展需要一大批高素质的车辆维修技术人员。本文提出了转向架检修教学系统设计方案, 阐述了系统的工作原理, 并基于以上技术针对沈阳地铁车辆CCDZ50型转向架检修设计了“城轨车辆转向架检修教学系统”。该教学系统结构合理、功能完备、性价比高。其设计思路不仅适用于城市轨道交通, 也可为车辆、船舶和飞行器等检修系统的设计提供借鉴。

摘要：围绕城轨车辆转向架检修, 综合考虑转向架的结构特点和检修基地真实检修工艺, 将转向架三维建模、虚拟场景建立、人机交互技术结合起来设计出一套用于城轨交通学员进行培训的转向架虚拟检修教学系统。利用Pro/E建立转向架三维模型、VC++2005、OSG以及QT建立检修系统的虚拟现实环境、利用SketchUp对转向架检修车间建模, 导入系统营造真实检修环境, 实现了用户与虚拟设备利用鼠标和键盘进行交互的功能。并基于以上技术完成了沈阳地铁车辆中CCDZ50型转向架的检修仿真, 系统将应用于沈阳某铁路职业学校和沈阳地铁检修工人的教育培训, 所取得的成果具有推广价值。

关键词：虚拟检修,教学系统,转向架,人机交互

参考文献

[1]宋晓文.北京八通线地铁车辆SDB-80型转向架的研制[J].铁道机车车辆.2004:24 (z1) :20

[2]尹振昆.北京地铁五号线培训教材1车辆整体[M].

[3]汪诗林, 吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与科学, 2005:26 (4) :33-35.

[4]CRH3高速动车组转向架多媒体检修系统鉴定文档[J].大连交通大学, 2009.

[5]刘佳.刘毅.虚拟维修技术发展综述[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2009, 21 (11) :1521-1525

浅析城轨车辆常用网络系统的适用性 篇9

为满足安全、快捷、舒适的要求, 城轨车辆上安装了大量设备, 包括牵引系统、制动系统、旅客服务系统、烟火报警系统、信号控制系统等。列车通讯网络将全列车辆的各个设备连接到一起, 以统一处理设备状态检测、运行信息提示、设备故障及维护信息等任务。随着电子技术和计算机技术的发展, 各种总线协议、接口硬件不断更新, 车辆网络的组成也向着多样化发展。

1.1 RS485 总线

RS485 总线常用两线制传输方式, 可提供高达10Mbit/s的数据传输速率, 最大通讯距离约1200m, 但数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比, 两者无法兼得。因采用平衡发送和差分接收的方式, 抗共模干扰能力。支持多点通讯, 但只支持终端匹配的总线型结构, 不支持环形或星型网络, 一般支持32 个节点。

1.2 CAN总线

CAN总线为多主方式的串行通讯总线, 采用双绞线来传输信号。CAN总线可提供高达1Mbit/s的数据传输速率, 当信号传输距离达到10Km时, 仍可提供高达50Kbit/s的数据传输速率。具有高抗电磁干扰性, 而且能够检测出产生的任何错误。CAN总线同样为终端匹配的总线型结构, 理论上可以挂接无数个节点, 但在实际应用中, 节点数目受网络硬件的电气特性限制。

1.3 MVB/WTB总线

列车通信网络TCN (Train Communication Network) 由多功能车辆总线MVB (Multifunction Vehicle Bus) 和列车总线WTB (Wire Train Bus) 组成。MVB总线采用双绞线来传输信号, 传输速率达1.5Mbit/s。按照采用的传输介质不同, 传输距离也不一样。轨道车辆多使用中距离传输介质EMD (Electrical Middle Distance) , 有效传输距离约200m。同样为终端匹配的总线型结构, 一般支持32 个节点。WTB总线采用双绞线为传输媒介, 传输速率达1.0Mbit/s。可连接32个节点, 传输距离860m。近年来随着相关设备国产化, MVB/WTB总线系统在城轨车辆方面应用广泛。

1.4 以太网总线

工业以太网总线基于IEEE 802.3 (Ethernet) , 采用4 对双绞线传输信号。五类、超五类双绞线传输速率为100-250Mbit/s, 六类线更高达1Gbit/s。网络拓扑结构多样化, 理论节点数不受限制。六类线推荐使用星型拓扑结构, 传输距离90m。

2 常用列车网络优劣

2.1 环境适用性

轨道车辆运行中振动大, 对网络系统线缆、设备固定, 特别是设备的电气连接器部位要求高。为了保证良好的动力需求, 通常采用高压电源供电, 配电柜等电器密集区域电磁干扰严重。针对运行环境振动, 对线缆、设备的固定有专门的行业标准, 对不同网络的区别意义不大。为了应对电磁干扰, 对网络及设备的屏蔽提出较高要求。比如线缆外被屏蔽层, 设备外壳或内衬为金属密封结构, 不同设备电气接口部分做好屏蔽处理, 避免干扰进入。同时, RS485 总线、CAN总线和MVB/WTB总线信号电压较高, 对车辆运行环境有良好的抗干扰能力, 而以太网总线虽然可以采用屏蔽双绞线STP (Shielded) 减小干扰, 但因信号电压低, 当车辆控制系统电压等级较高时, 受影响较大, 严重时将淹没有效信号, 无法正常工作, 故以太网总线的使用存在局限性, 短期内无法大规模应用。而降低车辆控制系统电压等级将大大增加制造难度和成本, 因此从轨道车辆环境适用性考虑, RS485 总线、CAN总线和MVB/WTB总线优于以太网总线。

2.2 数据传输能力

网络的数据传输能力可以从传输速率和传输距离两方面判定。以常见的A型车辆为例, 单车长度约22m, 全列6 节车厢。RS485 总线的理论最大数据传输速率10Mbit/s, 最大通讯距离约1200m。同时数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比。数据传输速率600Kbit/s时, 传输长度约为200m。因此RS485 总线可以用于单车网络系统, 考虑到衰减以及数据传输率, 难以承担整列车数据通讯。以太网总线的传输速率优势明显, 只要硬件满足, 速率可达1Gbit/s, 但缺点同样明显, 即信号传输的距离与信号传输的波特率成反比, 数据传输速率1Gbit/s时, 传输长度约为90m, 且硬件成本增大。CAN总线和MVB/WTB总线可以提供良好的单车/整列通讯网络。

3 结束语