SIL 4 车轮滑动保护系统：神话还是现实？

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在轨道交通中，车轮滑动保护系统 (WSP) 可以管理微妙的轮对轨粘附问题。在干燥的情况下，钢轮和钢轨之间的附着力本质上已经很低了。这种可用的附着力代表了列车制动性能的物理极限。雨、冰、落叶、污染或油脂污染等外部因素会进一步降低可用附着力。出于这个原因，铁路制动器供应商多年来一直在开发车轮滑动保护系统。这些系统实时监控车辆四个车轴的旋转速度，计算平均车辆速度和车轴旋转速度变化。每次系统检测到车轴滑动时，车轮滑动保护装置都会调整相应制动缸中的压力，以确保车轴不会锁定，从而避免车轮漏气的风险，这是列车运行中潜在的安全问题。该系统确保每个车轴都使用可用的附着力来产生制动力。

在上述场景中，如果车轮滑动保护控制出现任何故障或附着力非常低，则存在一个或多个车轴可能保持制动器松开状态的风险。显然，松开刹车并不安全。这就是为什么所有车轮滑动保护系统都包含独立看门狗 (WD) 功能，如果车轮滑动保护系统控制的制动松开时间超过设定时间（通常为 10 秒），该功能会重新施加全力制动。归根结底，这意味着与根本不制动相比，最好使用制动并冒全轴滑动的风险。

这种看门狗功能是确保传统车轮滑动保护系统安全的关键。监视器是一个独立的硬件设备，一旦触发 WSP 功能，它就会处于停用状态。

实际上，第一代 WSP 系统在检测到滑动时会完全释放制动力，从而避免了车轴滑动。这种系统的缺点是附着力降低，制动距离急剧增加。

第二代 WSP 系统（在 90 年代推出）能够完全管理每个车轴的滑动，从而充分利用现有附着力。因此，粘附力下降时的制动距离大大缩短，有助于提高列车运行安全性。

尽管如此，一些操作员仍希望看到更高的车轮滑动保护系统的安全级别，尤其是在紧急制动中使用时。

当我们开发集成制动控制器 Metroflexx 和 Regioflex x 系列时，我们使用了双电子架构。一个安全完整性等级 2 (SIL 2) 单元执行通常的制动控制单元 (BCU) 功能，而一个具有 SIL 4 硬件和软件的 SIL 4 单元执行监控和冗余功能。这种特殊的电子架构为加强车轮滑动保护系统的安全性创造了新的机会：

• 一项 SIL 4 监控功能，通过检查每个车轴的行为（速度、减速等）持续监控车轮滑动保护，并管理制动力度，实时获得最佳减速和可用附着力。
• 完全通过 SIL 4 认证的看门狗功能。传统的看门狗功能仍然处于活动状态，但是 WSP 监控通过快速、高精度的控制来防止其激活。因此，WSP 监控可显著降低极低附着力条件下车轴锁定/车轮平坦的风险，从而提高列车的安全性和可用性。
• 集成的 SIL4 车轮旋转监控 (WRM) 功能可用于超高速应用，从而为汽车制造商（初始成本）和操作员（维护成本）大幅简化了系统。

市场对车轮滑动保护系统增强的安全性和性能的反应非常积极，因此我们决定在传统制动系统上提供相同的技术，使用单独的 BCU 和气动装置。我们开发了 SIL 4 Wise ™ 主板，将其集成到我们传统的 Gemini II 制动控制单元 (BCU) 中。Wise ™ 是一款完全独立的专用 SIL 4 硬件和软件解决方案，使用自己的电源。

配备 Wise ™ 后，您的火车可以在紧急制动时使用车轮滑动保护，而无需担心任何安全问题，这要归功于其 SIL 4 看门狗功能。SIL 4 车轮滑动保护监控功能可以使您的列车在极低的附着力条件下更具弹性。此外，由于改善了车轮/轨道接触点能源的能量管理，可以大大降低维护成本。

那么，回到最初关于 SIL 4 车轮滑动保护的问题：神话还是现实？对于大多数市场参与者来说，这肯定是一个神话。但是对于 Wabtec 和我们的 Wise ™ 电子设备来说，它已经成为现实，具有成熟的设计和优点。

想了解有关 SIL 4 车轮滑动保护系统和 Wise ™ 电子设备的更多信息？请通过以下方式联系我们：brakesandcouplers [at] wabtec [dot] com