地铁车辆制动系统防滑技术研究(2)
1 绪论
1.1 引言
轨道交通作为相对比较环保的大流量的一种交通工具，已被世界范围内各个大中城市作为解决交通问题的首要选择对象。在最近十几年，随着我国国民经济的持续增长，国内越来越多的城市已经、正在或将要修建地铁、轻轨或市郊快速轨道交通，来缓解日益增大的交通压力。因此未来的几十年我国对轨道交通车辆的需求量是十分巨大的。对于事关城市轨道交通车辆安全的制动系统，由于其部件寿命远远的低于列车整车寿命，其需求量更大这是毋庸置疑的。因此无论是对于重载机车或是高速机车，有效防止列车滑行就显得非常重要，且极有必要。
滑行将会导致车轮擦伤，在列车提速后，假如车轮踏面一旦发生擦伤，其危害性将会随着列车速度的提高而变大，踏面发生擦伤的轮对垂向冲击加速度也会随速度的提高而加剧，它不但降低了运行品质，使轴承发热，轨道受损，而且严重危及行车安全。而制动过程中制动力超过粘着力是车轮踏面产生擦伤的根本原因。由于动力制动和强力制动装置的采用，带来了因制动力过大而导致列车制动滑行的倾向。列车制动滑行会产生普遍的轮轨发热、轮轨擦伤现象，严重时还会使线路失稳。并且这种可能性无论是在高速段还是在低速段都有发生的可能性，只是随着运行速度的进一步提高，轮对擦伤所造成的后果将更具危险性而已。加装防滑器是解决这一问题的一种重要途径，防滑器的作用就是防止制动过程中轮轨之间纵向发生相对滑移，并保持在这个过程中制动力尽量接近粘着力，即既要防止滑行擦伤，又要充分利用粘着[1]。
目前来说我国现有的防滑器适应速度较低，而且主要是以防止滑行为主，只在较少的程度上考虑了充分利用粘着的问题，但是高速车辆所用防滑器则要求在具有良好防滑性能的同时还要具有改善和提高粘着的性能。目前我国很多轨道车辆安装的依然是从国外进口的防滑系统，普遍价格较昂贵，就这个层面来说自主设计出具有高灵敏度的防滑控制系统对于我国轨道交通然发展显然意义重大[2]。
1.2 本文研究意义
对轨道车辆来说，制动力与牵引力的形成均依赖于粘着，而轮轨间的粘着是有轨运输的必不可少的条件。在实际运行过程中，机车粘着力的变化是个非常复杂的变化过程，它的变化不仅会影响机车运行的安全性，而且还限制着制动功率与牵引功率作用的发挥。因此长期以来，如何有效提高粘着的利用率一直都是铁路工作者研究的重点与热点问题[3]。
尤其是在制动过程中，保证列车制动的有效性和可靠性是必须解决的首要问题。列车最主要的制动方式是依靠轮轨间的制动力来达到制动目的，轮轨间的粘着特性决定制动力的大小。良好的粘着利用不但能够有效地提高机车的加速性能，缩短机车制动距离，改善乘客乘车舒适性，而且还能极大地减少机车的滑行和空转的发生，避免轮轨严重擦伤，以及延长轮轨的使用寿命。近几十年以来，随着微机控制技术和交流传动技术在列车控制中的应用，如何加强对粘着的有效利用在铁路列车技术的研究中受到广泛的重视和关注。
列车制动时的滑行会产生普遍的轮轨发热、轮轨擦伤等现象，严重时还有可能使路线失稳，影响行车安全性，产生所谓的胀轨跑道事故。因此，要根据轨面油污程度、轨道起伏不平、轨道断面、起皱道岔高度、不同车速、曲率和天气情况或者其他污染，视情况来调整粘着系数的大小，使其保证在最佳粘着状态，从而达到对制动力的控制的目的。尤其在当发生紧急情况而采用紧急制动时，这就要求列车在短时间内在安全距离内停止住，此时，对列车的制动粘着控制提出了更高的要求，因此，有效地防止列车滑行极为重要，而提高粘着利用率依旧是安全有效制动的重要手段[4]。