地铁车辆用EP2002制动控制系统.pdf
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地铁车辆用EP2002制动控制系统.pdf
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/第4期马喜成,龙倩倩:
地铁车辆用EP2002制动控制系统通向1轴通向2轴通向停放通向空气通向3轴通向4轴制动缸制动缸制动缸悬挂装置制动缸制动缸图1kll3号线地铁车辆气路原理图(动车)BOO制动控制模块;B10转向架空气制动切除塞门P04气笛;W01解钩电磁阀;W03截断塞门图2EP2002阀的外形图表1EP2002阀的主要技术参数项目网关阀RIO阀智能阀最高工作压力bar103103允许环境温度,oC25-+5525一+55防护等级IP66IP66额定工作电压,V110110额定功率,w8585质量kg185185外形尺寸mm210x210x324210x210324lO325一+55IP66llO7Ol72210x210x2681)智能阀智能阀是机电一体化的产品,包括一个直接安装在气阀上的电子控制部件。
智能阀产生电控制信号直接控制气阀,对其控制的转向架的电一空制动和车轮滑行进行控制,并通过CAN总线与其余EP2002阀进行通信。
另外,智能阀还可对该转向架的气制动系统进行故障诊断及故障显示。
智能阀通过硬连线与列车安全回路(紧急制动回路)相连,当列车安全回路失电时,智能阀将使其控制的转向架产生紧急制动。
2)RIO阀RIO阀除了具有智能阀的所有功能外,还可以通过硬连线与其控制的转向架上的牵引控制单元进行通信,使电制动和空气制动协调工作。
3)网关阀网关阀除了具有RIO阀的所有功能外,还具有制动管理功能。
另外,EP2002制动控制系统(包括网关阀、RIO阀和智能阀)由网关阀的通信卡通过MVB总线(或其他总线)与列车控制系统进行通信。
12制动控制模块如图1所示,制动控制模块主要由风缸及其他一些辅助部件组成,上述装置也被集成到一个构架上,采用模块化结构,节省了安装空间,同时也便于安装、使用和维护。
制动控制模块的主要作用是储存风源、施加和缓解停放制动以及向EP2002阀和空气悬挂装置供风。
13其他辅助部件1)空气制动力切除装置为了便于维护和隔离,在制动风缸向EP2002阀供风的气路中设有2个塞fq(B10)。
一般将这2个塞门安装在座椅下便于进行操作。
操作其中一个的塞门,可以将其控制的转向架上的空气制动切除。
2)双针压力表在每个A车司机室内设有1个双针压力表(B29),用于显示主风缸压力和本车第1根轴上的制动缸压力,带有内照明并提供常规测试校正用接口。
2EP2002制动控制系统作用原理21EP2002阀内部气路结构所有EP2002阀的内部气路是相同的,为了便于理解,将其功能区域分成如图3所示的几个区域来进行说明。
主调节器(“A”区域):
由1个中继阀负责调整压力到相应载荷的紧急制动压力值。
如果电子称重系统发生故障,该阀也负责提供一个最小的空载紧急制动压力。
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/机车电传动1搠节器l甲l蓄强IAI一l;制iI缸jJ:
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停缸J一旦一lf已一j乒重。
r一_中且l1由连接阀I-传勰中的铡动缸图3EP2002阀内部气路原理图副调节器(“B”区域):
在主调节器的上游,副调节器负责限制供给到制动缸的最大压力不超过超员载荷下紧急制动压力的水平。
载荷压力(“C”区域):
负责提供控制压力到主调节器中继阀。
这个控制压力在常用制动和紧急制动时有效并且与空气悬挂压力(ASP1ASP2)成正比。
制动缸压力调整(“D”区域):
负责将主调节器的输出压力调整成要求的制动缸压力大小。
制动缸压力调整区域也负责防滑保护功能激活时的制动缸压力调节。
为了安全起见,紧急制动电路和常用制动控制电路是分开的。
连接阀(“E”区域):
连接阀可以使制动缸压力连接到一起或分开。
在常用制动和紧急制动时,将2根轴上的制动缸输出气路连接到一起,以转向架为单位施加制动;在车轮防滑保护功能激活时,2根轴的制动缸压力被分离开来,每根轴上的制动缸压力是由制动缸压力调整阶段单独控制的。
压力传感器(“F”和“G”区域):
压力传感器用于内部调节或外部显示(制动风缸压力,载荷重量,制动缸压力,停放制动)。
按照如上功能区域进行划分仅为了方便理解该阀内部气路特性。
EP2002阀是一种精密的机械电子阀,由上百个零件组成,供货时将以整体的形式提供给车辆制造商。
22EP2002制动控制系统网络结构EP2002制动控制系统的网络结构关系到列车制动控制以及制动力分配等关键问题,因此非常重要。
EP2002制动控制系统具有很高的可用性和灵活性,可以与多种总线结构兼容,如MVB总线、RS485总线、-40-LONBUS总线和FIP总线等。
制动控制系统网络结构的设置主要应从安全性、可靠性、经济性等方面考虑。
下面以6节编组的地铁车辆为例,对目前应用较多的2种EP2002制动控制系统网络结构进行说明。
1)半列车CAN总线网络结构半列车CAN总线网络结构是将半列车所有的EP2002阀用CAN总线相连,并由B车和C车上的2个网关阀通过MVB总线(或其他总线)与列车控制系统进行通信,见图4。
每半列车上B车和C车中的一个网关阀将被定义为主网关阀,而另一个被定义为从网关阀。
万一当主网关阀出现故障时,从网关阀能够自动接替主网关阀的工作,保证了系统的冗余性。
如果MVB总线(或其他总线)出现故障,则网关阀将按照默认状态工作。
另外,CAN总线由2对双绞线组成,具有较好的冗余性。
M总线(或j姚总线)C车B车A车图4半列车CAN总线网络结构图在B车和C车上各设置1个砒O阀的目的是RIO阀可以通过硬连线与其控制的转向架上的牵引控制单元进行通信,使电制动和空气制动协调工作。
根据每个项目的实际情况,在充分研究网关阀与车辆总线信息传输量的情况下,可以考虑用网关阀与MVB总线(或其他总线)之间的通信来代替RIO阀与本转向架牵引控制单元的通信工作,这样B车和c车上的RIO阀就可以用智能阀来代替,增强了部件的互换性,同时也减少了备品备件的种类,经济性更好。
2)单节车CAN总线网络结构单节车CAN总线网络结构是将每节车上的2个EP2002阀用CAN总线相连,并由每节车上的网关阀通过MVB总线(或其他总线)与列车控制系统进行通信。
MvB总线(或其他总线)C车B车A车图5单节车CAN总线网络结构图维普资讯http:
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地铁车辆用EP2002制动控制系统如果MVB总线出现故障,则网关阀将按照默认状态工作。
从安全性和可靠性角度进行分析,半列车CAN总线网络结构中的从网关阀作为主网关阀的备份,具有较好的冗余性,如果CAN总线在A、B车之间断开,将导致A车的空气制动失效,但发生这种故障的概率是比较低的;而在单节车CAN总线网络结构中如果某节车上的网关阀出现故障则本节车空气制动失效,如果某节车上的CAN总线断开则一个转向架上的空气制动失效。
经过上述对比可见半列车CAN总线网络结构的安全性和可靠性略高于单节车CAN总线网络结构。
从经济性角度进行分析,半列车CAN总线网络结构比单节车CAN总线网络结构少使用一个网关阀,多使用了一个RIO阀或智能阀。
如单纯从EP2002阀的总价格来考虑,半列车CAN总线网络结构的价格低于单节车CAN总线网络结构的,但是由于半列车CAN总线网络结构比单节车CAN总线网络结构所使用的CAN总线更长,从综合成本考虑,两者基本相同。
在新造城轨车辆项目中,制造商应根据项目的实际情况及特点进行综合分析,以确定最适合于本项目的制动控制系统网络结构。
23EP2002IJ动控制系统的制动管理及工作逻辑在单节车CAN总线网络结构的EP2002制动控制系统中,一般选择EhY,J车上的主车辆控制单元(vcu)负责列车的制动管理。
除紧急制动外,主VCU控制列车电制动力与空气制动力的分配。
制动力指令由列车总线传输给VCU和网关阀,主VCU连续循环计算车辆系统所需制动力的大小,实际总制动力值由车辆的载荷所决定。
主VCU再根据网压、电制动空气制动分配特性将总制动力合理分配给电制动控制单元和空气制动控制单元。
另外,为了使列车具有载荷补偿功能和制动故障时车辆内部制动力的合理分配,VCU和网关阀之间通过列车和车辆总线进行实际制动力施加值的数据交换。
电源负极安全回路允许牵引限制植式常用击I动懊磺制动壶引1O耋。
馨1。
20020040060080010001200采样点图5LKJ2000测试台的信号图6经过滤波的信号用该算法计算时,通过加入判别语句自动舍去迭代失败的信号点。
最后利用计数的方法,计数得到图7形状与方波信号相似的一个周期内的点数,然后乘以采样点问隔,就得到低频控制信号的周期,其频率为52Hz,频率误差不大于2。
5结论采样点图7瞬时频率应用小波脊对轨道电路FSK特征信息提取,能有效提取出轨道电路FSK的载频频率变化和低频控制信号,比现有的时域滤波方法更加直观和准确,并且能直接得出低频信号。
文中试验所用频率与仿真频率不同,该算法仍能很好地求出信号频率与低频控制信号,说明该算法适应范围广。
本文为对轨道电路FSK的准确实时快速处理提供了新的简便方法,有较好的应用前景参考文献:
1吕浩炯用DSP方法实现监控装置对轨道绝缘节的识别J_机车电传动,2004(6)2张晓冬基于脊提取的信号表示和重建D福州:
东南大学,20033王兵,弈旭明一种提取小波脊线的迭代算法J武汉:
数学杂志,2004(3)14JDelpratN,EscudieB,GuillemainP,eta1AsymptoticwaveletandGaboranalysis;extractionofinstantaneousfrequencieslJJIEEETransInformationTheory,1992,38(3):
644-6455陈章位,潘宏,路甬祥渐进信号瞬态频率的提取J振动工程学报,1997(12)(上接第42页)4结束语自广州3号线地铁车辆采用EP2002制动控制系统以来,国内多个新造城轨车辆项目(如上海轨道交通1_号线增能扩编项目、北京地铁4号线、北京地铁10号钱等)都采用了EP2002制动控制系统。
目前,广州3号线地铁车辆已有多列车进行了正式运营,从实际运行情况来看,EP2002制动控制系统具有制动精确度高、故障率小、维护工作量小等优点,将有可能成为未来应用于城轨车辆上的主型制动控制系统。
参考文献:
1陶功安,袁立祥,马喜成广州地铁3号线地铁车辆J机车电传动,2006(4)2吴萌岭我国城市轨道车辆制动技术的现状与思考J机车电传动,2006
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