众所周知,开汽车时,司机只需要一直踩刹车踏板,汽车就会减速至停止,但地铁列车不是这样的。
列车刹车的术语是“制动”。地铁列车之所以能够平稳地停车,是因为有一套完备的“刹车装置”,这些装置和列车的各个模块形成了守护列车安全的“列车制动系统”。
列车制动系统主要由电子制动控制单元、气动制动控制单元、基础制动装置及其它附件组成,其中电子制动控制单元是制动系统的“大脑”,这个大脑的可靠性对于安全平稳、精准停车至关重要。列车制动系统一般由ATO发出,或者由司机将控制手柄(主控手柄)置于制动位来控制,因此地铁列车司机开车不用“动脚”,大部分操作实际上都是通过双手来执行的。
按照制动方式的原理划分,地铁列车的制动方式主要分为电制动和气制动,其中电制动可分为再生制动和电阻制动,在绝大多数运营时段,列车制动都是以电制动和气制动的混合模式进行的。
电制动的基本原理是通过控制牵引电机的反转来实现列车减速。电制动时,优先执行再生制动。再生制动通过电机将轮对动能转换为电能,产生的电再反馈给供电系统,这样的制动方式既节能又无磨耗。若再生的电能达到供电系统极限时,则需要制动电阻将这些“再生”出的电能以热能形式消耗掉。
如果电制动无法完全满足进站停车制动需求时,列车则通过一套空气制动系统,将压缩空气施加给制动夹钳贴合到车轮上进行摩擦,从而消耗热能,实现减速停车。
按照制动力的大小划分,地铁列车制动方式可以分为常用制动、快速制动和紧急制动。
常用制动是正常情况下,为控制地铁速度或到站对标停车时所施加的制动方式。在此模式下,电制动与气制动都处于激活状态,但考虑到环保和能源利用,列车优先选择电制动,电制动不足时由空气制动补充。当电制动失效时,转换至纯空气制动形式。
快速制动介于常用与紧急制动之间,在一些需要列车快速但并非紧急停车的场景下,快速制动迅速响应,能使列车在较短距离内实现较大幅度的减速。快速制动的原则为电制动和空气制动实时协调配合,电制动优先,电制动不足时由空气制动补充。
紧急制动是在紧急情况下使地铁第一时间停车而施加的一种制动方式,它可以由很多种方式触发,不过这些装置都是紧急情况下才能使用的。上面提到的快速制动是电空混合制动,而紧急制动一般是纯空气制动。
除以上运动过程中的制动以外,地铁列车还有保持制动和停放制动。
保持制动是常用制动的一项辅助功能,用于列车平稳停车或列车停站时制动,这个作用和汽车中的P挡有点类似。保持制动功能确保在列车停车后和牵引启动的一定时间内施加纯空气制动防止列车溜逸。正常模式下的保持制动力为最大常用制动力的50%,救援模式下为最大常用制动力的100%,以保证救援车辆与被救援车辆的同步安全停驻。
停放制动是列车长时间停留时启用的,防止列车因重力、坡度或其他外力因素发生溜逸事故,这个作用和汽车的手刹、电子手刹(驻车制动)有点像。停放制动气路模块配有压力开关,用以监测停放制动施加或缓解状态并提示司机。基础制动装置采用弹簧力停放制动方式,全列停放制动力确保超员载荷列车在线路最大坡度处安全停放。
除了以上制动方式以外,根据不同型号车辆的具体功能,一些地铁列车还有防滑保护制动、备用制动和回送车底制动模式。防滑保护制动是针对雨雪天气设计的,它通过实时监测车轮的转速和滑移率,一旦监测到车轮打滑迹象,立即对打滑车轮进行单独制动控制,精准调整制动力。备用制动是在主制动系统故障、无法完全正常工作时的备用系统,制动性能不如主制动系统,主要是为突发情况下维持列车以相对安全的方式完成行程而设置。回送制动是针对列车回送场景,根据列车的运行速度、载重情况以及轨道条件等因素,自动调整制动力的大小,使列车在回送过程中能够平稳、安全地运行。
司机开车时,列车牵引与制动共用一个司控器级位手柄,在操作了方向手柄“前”或“后”的前提下,进一步操作级位手柄向前是牵引,向后是制动。对于需要紧急停止的情况,司控器手柄旁最醒目位置有一个红色的“蘑菇”按钮,突发情况时,按下后列车会实现紧急制动。
来源:铁道知识局
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