城市轨道交通车轴液压系统-城轨列车运行控制系统

一、系统构成

城市轨道交通车轴液压系统通常由以下核心部件组成：

动力源

液压泵：将电机机械能转化为液压能，提供高压油液（常见齿轮泵、柱塞泵，适应列车工况的稳定性要求）。

驱动电机：为液压泵提供动力，需满足列车直流 / 交流供电标准（如 DC1500V、AC380V）。

执行元件

液压缸：用于车轴制动闸瓦的推动、转向架高度调节等直线运动（如制动缸、抗侧滚液压缸）。

液压马达：部分车型中用于驱动车轴辅助装置（如轮缘润滑泵），实现旋转运动。

控制元件

电磁阀：通过电信号控制油液通断或方向，实现制动、缓解等动作的切换（如二位三通、三位四通阀）。

压力阀：调节系统压力，防止过载（如溢流阀、减压阀，保障车轴制动压力稳定）。

流量阀：控制油液流量，调节执行元件动作速度（如节流阀，适配不同制动强度需求）。

辅助元件

油箱：储存油液，同时散热、沉淀杂质（需配备液位计、空气滤清器）。

过滤器：过滤油液中的颗粒杂质（精度通常为 10-20μm，避免划伤车轴相关液压部件）。

油管与接头：采用高压软管或硬管（如不锈钢管），连接各元件，需耐受振动和高低温（-40℃~80℃）。

储能器：储存液压能，在泵停止工作时维持短期压力（如紧急制动时快速提供动力）。

二、工作原理

系统通过 “液压能 - 机械能” 的转化实现功能：

电机驱动液压泵，将低压油液从油箱吸入，加压后输出高压油液；

高压油液经管路输送至控制元件（如电磁阀），由列车控制系统（TCMS）根据指令（如司机制动操作、ATP 信号）控制油液流向执行元件；

执行元件（液压缸 / 马达）将液压能转化为机械能，驱动车轴相关部件动作（如制动缸推动闸瓦夹紧轮对实现制动）；

完成动作后，低压油液经回油管流回油箱，形成循环。

三、核心功能

车轴制动控制

是最核心的功能：通过液压制动缸推动闸瓦（或盘式制动钳）与车轴轮对接触，利用摩擦力减速或停车。

特点：响应速度快（≤0.3 秒），制动力可精确调节（适配不同载客量、坡度工况），并与电制动协同工作（优先用电制动，液压制动补充）。

转向架动态调节

部分车型通过液压系统调节转向架高度（如空重车调整），确保车轴载荷均匀，避免轮对偏磨。

抗侧滚控制：通过液压缸抑制转向架侧滚振动，提升曲线通过稳定性。

辅助功能

轮缘润滑：液压马达驱动润滑泵，向车轴轮缘喷射润滑脂，减少轮轨摩擦磨损。

紧急备用：储能器在断电时提供应急液压能，确保车轴可实现紧急制动。

四、技术特点

高可靠性

需适应列车高频次启停（如地铁日均 300 次以上）、振动（≤10g 加速度）、粉尘 / 潮湿环境，部件需具备抗疲劳、耐腐蚀性（如液压缸采用镀铬活塞杆）。

安全性设计

冗余设计：关键元件（如制动阀、液压泵）采用双备份，单点故障不影响制动功能。

压力监控：通过压力传感器实时监测系统压力，异常时触发报警（如低压警告、过载保护）。

节能性

采用变量泵：根据负载需求调节输出流量，减少空载能耗（相比定量泵节能 15%-30%）。

五、维护要点

油液管理

定期检测油液黏度、污染度（每 6 个月一次），超标时更换（推荐使用抗磨液压油，如 ISO VG46）。

过滤器需定期更换（每 2 万公里或 1 年），避免杂质堵塞导致系统失效。

泄漏检测

检查油管接头、液压缸密封件（如 O 型圈、组合密封），泄漏会导致制动力不足，需及时更换密封件（采用耐油橡胶材质）。

压力校准

定期校准制动压力传感器（每 1 万公里），确保制动力输出精度（误差≤±5%）。

元件寿命管理

液压泵、电磁阀等易损件需按寿命更换（如泵寿命约 8-10 万公里），避免突发故障。

六、应用场景

地铁列车：广泛用于轮对盘式 / 闸瓦制动、转向架调节（如上海地铁 16 号线、北京地铁大兴线）。

轻轨 / 单轨列车：适配小曲线半径运行需求，液压系统需具备更灵敏的转向辅助功能。

市域快轨：因运行速度较高（80-160km/h），对制动液压系统的压力稳定性、响应速度要求更高。

城市轨道交通车轴液压系统的性能直接影响列车的安全与舒适，其设计需平衡可靠性、响应速度与维护便利性，是轨道交通车辆工程中的关键技术之一。