地铁车辆回送方法的研究
摘 要: 制动系统是城市轨道交通车辆的关键系统之一，其工作可靠性直接关系到列车的运行安全。回送试验是保证地铁车辆安全押运的重要环节，本文阐述了地铁车辆各个制动系统的回送工作原理、回送管路铺设和连接方法，并总结了地铁车辆在回送试验和押运过程中的注意事项。
关键词: 地铁车辆; 克诺尔; 回送装置; 回送试验
1 回送介绍
地铁车辆的回送是指地铁车辆制造完成后由制造工厂所在地送到实际运营城市的运输过程［1］，城轨、地铁车辆在制造厂设计、组装和调试合格后，需要交付用户使用，目前车辆的交付方式主要有 3 种:①海运，将车辆解编，通过海上大型船只运达用户现场，海外项目优先选择此种方式; ②陆运，将车辆解编，再将每一辆车放置在大型汽车上，通过公路运达用户现场，此种方式适合近距离的运输; ③铁路，将地铁车辆通过现有的铁路运输至用户所在的城市，然后进行解编，通过汽车运抵车辆段，此种方式适合国内的所有车辆运输。
城轨、地铁车辆经地面铁路运输回送时，本身不具备动力，即无火回送［2］，因此回送车辆时，需给回送车辆制动控制系统提供 110 V 控制电源，这样制动控制单元就可以进行正常的空气制动控制和防滑控制。制动控制指令通过列车硬线传输，以实现与铁路上的客车或货车的同步动作。
2 回送原理
目前国内生产的地铁车辆主要采用 3 种制动系统，分别为克诺尔制动系统、纳博特斯克( Nabtesco)制动系统和铁道科学研究院( 以下简称铁科院) 制动系统。
2． 1 克诺尔制动系统
每车均设有一套微机控制的模拟式电空制动控制系统［3］，适应货车或客车的回送，其中货车的最大制动压力为 500 kPa，客车的最大制动压力为 600kPa。列车在回送前铺设临时制动管，用于传递货车或者客车的制动压力，因此对制动管有较为严格的要求，如果制动管压力下降幅度低于60 kPa/min，则地铁车辆不会施加制动，如果制动管压力下降幅度大于 100 kPa/min，则地铁车辆施加制动。
制动管的压力通过网关阀( 即 G 阀，见图 1) 接收并将均衡的制动缸信号通过 CAN 总线传递给CAN － BUS 单元内两辆车的制动缸，回送管铺设在地铁车辆上，每个单元内只需要有一个 G 阀接到回送列车管上，根据设计情况，另外一个 G 阀也采集回送列车管的信号。
图 1 克诺尔 G 阀地铁车辆所使用的 DC110V 电源和压缩空气都由回送过渡车提供，电压范围为: 77 ～ 121 VDC，总风缸压力范围为 750 kPa ～ 900 kPa，当地铁车辆接收到回送模式信号后，取消保持制动功能，检测列车回送管的压力，并将管路的气压信号转换为电信号，从而根据车辆载重，实现制动或缓解。
当制动管的压力下降 40 kPa 时，将施加最小常用制动，车辆速度从 80 km/h 下降到 0，平均减速度为 0． 1 m/s2; 当制动管的压力下降 140 kPa 时，货车将被施加最大常用制动，当制动管的压力下降 170kPa 时，客车将被施加最大常用制动。车辆速度从80 km / h 下降到 0，平均减速度为 0． 55 m / s2; 根据制动管压力的下降程度，最大和最小常用制动水平呈线性变化，并且在最大常用制动时，制动缸压力从 0上升到最高压力水平的时间应低于 8 s。当车辆回送制动管的压力上升大于等于 30 kPa 时，制动将被缓解。
2． 2 纳博特斯克制动系统
纳博特斯克制动系统通过回送过渡车上的回送装置来实现制动，回送装置的型号一般为 FBTD10和 FBTD9，其工作电压为 77 ～121 VDC，工作环境为－ 25 ～ + 40℃ ，输入压力范围为 0 ～ 980 kPa，接受输入的 BP( 回送列车管) 压力，并将 BP 压力信号转换成制动指令信号，输出 PWM 信号的制动指令，制动模式指令根据制动指令而变化，决定 285#线上输出高电平或低电平。回送状态的具体设置通过拨码开关 SW1、SW2 来实现，如图 2 所示。
SW1( 1) 为 ON 时，回送装置处于“客车位”，车辆以600 kPa 的压力进行控制，为 OFF 时以500 kPa的压力进行控制; SW1( 1) 设置为 OFF，并且在上电之前设置，回送装置内部转换器只在电源投入时读取一次;
SW1( 2) 和 SW1( 3) 设定最高指令，具体组合如表 1 所示;
SW1( 4) 设置为 ON 时，进行故障检测，设置为OFF 时，不进行故障检测，通常设置为 ON，在回送过程可以监测该转换器内部的故障信息，以便及时维修。
SW2( 1) 、SW2 ( 2) 设置制动感应度( 假设回送时使用 30 kPa 感应度，则 SW2( 1) 、SW2( 2) 设置为OFF，见表 2) ; SW2 ( 3) 、SW2 ( 4) 设置滞后( 假设回送时使用 30 kPa 滞后，则 SW2( 3) 、SW2( 4) 均设为OFF) ，如表 3 所示。
2． 3 铁科院制动系统
铁科院制动系统也是通过回送过渡车上的回送装置( 见图 3) 来实现的，该回送装置通过压力传感器将列车管内的空气压力转化为电压信号，然后通过装置内的微处理器进行计算和处理，转变成对应不同制动指令的编码信号输出至需回送的地铁车辆。当车辆的空气制动机施加制动或缓解时，回送车辆也能进行同步的制动或缓解。
车辆制动、缓解模式采用阶段制动、一次缓解模式; 可以通过设置列车管最小减压量的位置选择开关，设置列车管最小减压量为 40 kPa、50 kPa 和 60kPa; 车辆一次缓解所需列车管最小增压量为 30kPa，另外可以设置列车回送时最大制动减速度，通过它选择三线制动编码输出的最大输出制动级位是4N、5N 或 6N。
可以根据实际回送过程中的需要设置回送模式，具体分为“客车位”和“货车位”，客车位定压600 kPa; 货车位定压 500 kPa。
试验时根据回送装置的数码显示监测列车管压力、制动编码级位及其他相关信息，如表 4 所示。
地铁车辆在实际回送时一般与货车联挂，回送装置一般设定为“货车位”，制动最小减压量设置为“40 kPa”，输出模式设置为“6N”。
3 回送装置连接
城轨地铁车辆在制造厂组装、静态调试和动态调试合格后方能进行回送，回送试验正式开始之前除了铺设临时的回送制动管外，还需要铺设临时的电缆，用于实现向地铁列车提供 DC110V 电源和制动信号，根据回送时的经验，在这一阶段容易出现以下问题：
( 1) 电缆线径的大小: 电缆线径合适才能保证整个制动系统正常工作和回送功能的实现;
( 2) 回送装置电源的正负极: 回送装置一般没有设置正负极通用的功能，如果电源连接不对，会损坏回送装置，回送装置一般由厂家提供，一旦损坏，将严重影响车辆的回送;
( 3) 回送装置的固定: 若固定不牢固，回送装置会在车辆启动、制动和连挂时移动，损坏回送装置，导致功能不正常或漏电;
( 4) 电缆连接: DC110V 电源或回送装置的信号通过车下回送箱进行连接，或连接至客室内电器柜的端子排中，其固定和防护尤为重要，若防护和固定不当，则在车辆回送过程中，电缆脱落或磨损漏电将出现意想不到的或严重的事故，甚至影响整个大铁路的运行;
( 5) 回送制动管气密性: 回送制动管必须保证其气密性满足国家标准，若泄漏量超标，待通气后，可以通过在接口处抹肥皂水查找泄漏点。以上是回送试验时最主要的问题，但不是全部，需看具体情况进行处理，以保证回送试验的正常。
4 回送试验
在正式进入大铁路进行回送时必须由厂内机车进行静态和动态的回送试验，以验证编组好的地铁列车能够实现与客车或货车的同步。静态和动态的试验内容主要包括: 机车通过手柄减压50 kPa，地铁列车与回送车同步制动，将手柄置于运转区，机车、回送车和地铁列车同步缓解，依次做减压70 kPa、减压 100 kPa 和减压 140 kPa( 货车、客车减压 170kPa) ，机车、回送车和地铁列车同步制动，将手柄置于运转区，机车、回送车和地铁列车同步缓解，两端回送车都必须进行验证。动态调试与静态调试内容一样，只是机车在拖动回送车和地铁列车行进的过程中应满足各个车辆制造厂内的限速要求。
5 结束语
通过梳理 3 种制动系统的回送原理和回送设置，并根据实际操作，总结了在回送试验和回送过程中需要注意的事项，在实际回送过程中，快速、有效、准确地完成了多车型的回送任务，无一例回送事故出现，有效、快速和安全地完成了车辆的回送工作，提高了地铁车辆的运行安全和效率。同时这些经验总结为车辆在回送过程中的故障查找提供了理论指导，具有很大的参考意义。
参考文献:
［1］伞宇春． 地铁车辆的编组回送［J］． 铁道车辆，2002，40( 10) : 19－ 21．
［2］北京铁路工人技术协会． 铁路客运专线运输与维护［M］． 北京:中国铁道出版社，2010．
［3］吴新宇． 克诺尔模拟式地铁制动系统概述［J］． 铁道车辆，2000，38( Z1) : 78 － 81． □
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