城市轨道交通制动系统可靠性研究

城市轨道交通制动系统可靠性研究

高庆源 孙桂环

中车大连机车车辆有限公司 辽宁 大连 116000

摘要：随着城市化的不断发展，城市轨道交通以安全性高、运载量大以及运行速度快等等优势，逐渐成为城市现代化建设的重要组成部分。而为了保障轨道交通列车的安全、平稳、可靠地运行，对于轨道交通制动系统可靠性的研究具有重要意义。因此，本文简要地介绍了制动系统可靠性的相关概述，并在此基础上对于制动系统可靠性进行了定量、定性地分析。

关键词：城市轨道；制动系统；可靠性；交通；

引言：随着城市交通的现代化发展，以及绿色出行、安全出行意识的增强，城市轨道交通在城市交通现代化中占据愈加重要的地位，并进入新的发展高潮阶段。在轨道交通总体系统之中，列车是其中最为重要且关键的部分，承担着输送大量乘客的重要任务。因此，对于列车制动系统可靠性的研究具有重要意义，不仅能够提升城市轨道交通的运行质量以及安全效益，还能够保证城市的有序运转。^[2]

一、制动系统可靠性的相关概述

制动系统可靠性，一般是指制动系统、产品或者单元在特定的条件和时间的状况下具有一定的功能。而对于制动系统可靠性的研究，主要是为了保证制动系统的可用性，加强制动系统的使用价值。制动系统可靠性具备三大元素：特定条件、特定时间以及特定功能。也就是说，制动系统在特定时间触发特定条件的情况下，仍旧能够保证平稳工作而不失控。与此同时，制动系统也会分为两种情况，可修系统和不可修系统。可修系统，是指当出现故障的时候，维修之后可以使得制动系统恢复正常使用情况。不可修系统，则是指如果出现故障的话，就会直接报废不能再使用的制动系统。^[1]

影响制动系统可靠性的指标非常繁多复杂，其中有四个指标非常重要，能够较为全面精准地对制动系统可靠性进行定义。第一是，可靠度和不可靠度。可靠度，是指在特定的时间和条件的状况下完成制动功能的概率。并且，当规定的时间越短，完成正常制动的概率就越大，相反规定的时间越长，完成正常制动的概率就越小。不可靠度，也就是指在特定时间和条件的状况下制动系统发生故障失控，不能够成功制动的概率。而可靠度和不可靠度之间是互补的，当可靠度越大，不可靠度就越低，相反可靠度越小，不可靠度就越高。第二是，失效密度函数。失控概率密度，是说在某一特定的时间单位下发生制动失控的概率。第三是，失效率。失效率，是制动系统评价中应用最为广泛的指标，当制动系统失控概率增加的时候，制动系统可靠性就会下降。第四是，平均寿命。平均生命周期，是指制动系统使用的平均时间长度，更是表现使用时间长度的特征量。综上所述，这四项指标是评价制动系统可靠性最为关键的指标，能够充分准确地评估制动系统的可靠性。

二、城市轨道交通制动系统可靠性分析

（一）城市轨道交通制动系统运作形式

城市轨道交通的制动系统，是列车运营过程中最常使用的系统。例如，列车运行中，避免速度过快需要实施制动；列车停车需要实行制动；列车停放时，避免溜车需要实行制动；突发紧急性事故的时候也需要实行制动。城市轨道交通所使用的制动系统，一般情况下是由制动控制部分以及制动执行部分组成的。制动控制部分，是指控制制动命令的发出与中止部分，一般使用电或者空气作为信号传输的媒介。制动执行部分，是指实行制动的具体装置设备，具有电制动以及摩擦制动两种常见制动方式。依照制动源动力的不同，电制动分为再生制动和电阻制动。而为了确保城市轨道交通的制动控制指令的准确传输，指令的传输形式以及制动模式都会进行组合使用，像是电制动和空气制动相结合，它们之间的相互结合能够更加行之有效、科学合理的增强制动系统可靠性。再生制动，是在列车行驶的时候，将被动发电机理产生的感应作用形成制动力量，进而使得动能转化为再生电能，进而实现列车制动。摩擦制动和动力制动，能够更好地将列车行驶过程中的动能进行转化和分散，更加高效地实现列车的制动。空气制动，是以空气为原动力的制动方式，电制动，是以电为原动力的制动方式。两者之间的相互配合，优先使用电制动，在不能够满足城市轨道交通制动力的要求的时候，缺少的制动力则由空气制动进行补充，这样的话可以更均衡地实现列车的制动。^[3]

城市轨道交通制动系统的运作模式有着如下的制动模式：第一是，常用制动。使用常用制动的控制方式，制动系统根据接收的制动指令和载荷具体量对于所需要制动力进行调节，降低冲击率，能够更好地减少降速时的不舒适感觉，更好地保证乘客群体的舒适程度。第二是，快速制动。快速制动，大多数是由列车司机进行控制，当控制手柄移动到相应的位置时，制动系统就会根据指令实施制动。第三是，紧急制动。紧急制动一旦开启，就会一直处在制动状况直至停车才允许缓解。第四是，停放制动。停放制动，不仅仅能够防止已经停放的列车受外力因素造成移动，还能够避免空气泄漏造成溜车状况。

（二）城市轨道交通制动系统定量分析

因为城市轨道交通制动系统可靠性以分析层次为基础，并且由风源系统、制动控制装置、辅助控制装置、空气弹簧、带停放基础制动以及不带停放基础制动六大部分组成。将这六大部分视为一个单元部件，并且只存在正常工作与故障失控两种情况，然后使用操作符对于这两种情况进行模拟，使得操作符模拟各个单元部件随着时间的变化规律，最后依据它的相关逻辑关系相连接，共同构建总系统的模型，在此基础上进一步进行研究和分析。由此可见，随着制动系统运转时间的增长，制动系统最终输出强度会逐渐下降。并且利用拟合曲线能够形象直观地观察到，随着制动系统运转时间的推移，制动系统的可靠性也就逐渐降低。^[3]与此同时，在实际的列车行驶过程中，会受到各种各样环境因素的影响，所得出的理论数据概率将会大大高于实际操作的可靠度。除此之外，制动系统维修时间也会对于列车正常行驶产生深刻的影响。所以，定期进行维修和养护，尽最大可能将行驶过程中的维修时间缩减，减少对于列车平稳运行的影响。

（三）城市轨道交通制动系统定性分析

城市交通轨道制动系统所组成的元件只存在安全运行以及发生故障两种情况，因此制动系统的输出也只需要对应成功以及故障两种情况。对于制动系统进行定性分析的时候，信号流、操作符概率状态为0的时候，制动系统还没有运行，不计算进状况组合运算之中。由此可知，制动系统最小割集产生概率综合为制动系统故障概率的近似值，这是对于制动系统定量计算更为精准的分析，定性分析明显小于定量分析所求出的故障概率的近似值。与此同时，制动系统中空气压缩机以及闸瓦的故障概率相对较大，是制动系统的薄弱环节。相关工作人员应当注意定期检查和维修，从而提升城市交通轨道制动系统的可靠性。

结语

总而言之，城市轨道交通制动系统可靠性的研究，对于城市交通现代化建设有着重要意义。相关工作人员在对于城市轨道交通制动系统的可靠性进行定量、定性的分析，切实提升轨道交通的可靠性，行之有效地保障广大乘客的生命财产安全，实现轨道交通安全效益的最大化。

参考文献：

[1]程建英,李欢.上海地铁车辆一号线制动系统的可靠性分析[J].机械研究与应用,2009，(5):4-4.

[2]卢滢.城市轨道交通制动系统可靠性研究[J].微计算机信息,2010，(34):4-4.

[3]祝露,李红军.轨道交通动车组单双管制制动系统可靠性建模[J].城市轨道交通研究,2015,18(9):4-4.