1.1.4 现代微机控制电气指令式制动系统时代(20世纪中期至今)
20世纪40年代后期,日本就已经在电动车组中发展了动力制动(电制动)与带电磁阀的直通空气制动相配合的综合制动方式。它充分利用了直通空气制动机结构简单、无分配阀作用环节的优点,又克服了这种制动机作用不一致性的缺点。该电磁阀式直通电空制动机就其性能而言,具有反应性、一致性和控制性都比较好以及使用方便等优点。
20世纪50年代以来,随着电力电子技术和微机控制技术的发展,电磁空气制动系统中的电气指令控制部分进行了很多技术革新,制动控制技术水平突飞猛进。
从20世纪60年代起,随着城市轨道交通运输的发展,地铁(地下铁道)、动车和市郊通勤车也得到迅速发展。这些车辆站距短,停车频繁,必须实现列车自动控制和与动力制动配合使用。电气和电子技术的飞速发展,特别是电气和电子产品可靠性的提高,给制动技术的发展带来了新的成就。随着反应性以及与动力制动的协调性等性能的飞跃性改善,许多性能得到进一步优化。数字式和模拟式电气指令式制动具有小型轻量化的优点,并因大幅度削减了空气配管和有利于安装等诸多特点而备受青睐,并逐渐取代了电磁阀式直通电空制动机。
随着早期单一电磁空气制动系统的大规模应用,电气指令制动控制技术就在不断地进行技术改进,从开始的单一控制电磁阀的励磁和消磁,到有效协调动力制动和空气制动,制动控制技术达到了一个新的发展水平。大功率电力电子元件的出现使电气再生制动成为可能;电力电子变流技术和微机技术在电气指令控制系统当中的应用,使得制动系统的电气制动力和空气制动力都能够得以精确控制,并且通过微机控制技术使两者之间可以根据预先理论分析的制动优化控制策略,实现有效协调工作。制动防滑系统在微机技术的应用下,也使车辆在黏着的利用方面达到了最优化。
当今一些发达国家已经研究制造出能够完全依靠电气制动来实现安全停车和制动的电动列车,可以基本替代机械制动和电阻制动,实现制动能源的大部分回收,制动技术已经达到了比较高的水平。
总之,现代的城市轨道交通车辆制动系统是一个融合多学科理论、多项科学技术的系统,制动控制已经能够达到制动力精确控制,制动系统越来越趋于节能环保,同时也更趋于人性化、安全和可靠。