2011-9-22一、制動(dòng)控制系統(tǒng)的分類空氣制動(dòng)控制系統(tǒng)——以壓力空氣作為制動(dòng)信號(hào)傳遞和制動(dòng)力控制介質(zhì)的制動(dòng)控制系統(tǒng)；電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)——以電信號(hào)來傳遞制動(dòng)指令的制動(dòng)控制系統(tǒng)。21.KBGM系統(tǒng)的基本認(rèn)知(1)KBGM制動(dòng)系統(tǒng)的控制概述

如圖9.1所示是KBGM型電空制動(dòng)控制系統(tǒng)的控制簡圖。KBGM模擬式電氣指令制動(dòng)系統(tǒng)是由德國克諾爾(Knorr)公司研制生產(chǎn)的,KBGM系統(tǒng)用一條列車線貫穿整列車,形成控制電路,采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)電氣指令實(shí)現(xiàn)無極控制,配備有防滑控制系統(tǒng),采用高集成的電子控制單元(BCU),制動(dòng)方式優(yōu)先采用電制動(dòng)(再生制動(dòng)、電阻制動(dòng)),空氣制動(dòng)方式補(bǔ)償電制動(dòng)力的不足。34

KBGM系統(tǒng)的基本工程過程是當(dāng)列車開始制動(dòng)時(shí),首先是動(dòng)力制動(dòng),即再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)。每個(gè)動(dòng)車的電制動(dòng)為主制動(dòng),且優(yōu)先于空氣制動(dòng),列車在進(jìn)行電制動(dòng)時(shí)不存在制動(dòng)閘片或制動(dòng)盤的磨損的現(xiàn)象,因此這種方式比較經(jīng)濟(jì)。電制動(dòng)力對(duì)于特定速度和負(fù)載條件,可以滿足列車單元(一動(dòng)車與一拖車),在沒有摩擦制動(dòng)系統(tǒng)支持條件下的減速。電阻制動(dòng)用于消耗不能再生的那部分制動(dòng)電流。如果再生制動(dòng)失敗,則由電阻制動(dòng)承擔(dān)全部動(dòng)力制動(dòng)。一旦電制動(dòng)不能滿足司機(jī)主控制器所要求的制動(dòng)力,這部分制動(dòng)力將由空氣制動(dòng)補(bǔ)充。當(dāng)列車速度降低到6km/h以下時(shí),電制動(dòng)將被全部切除,所有給定的制動(dòng)力全由空氣制動(dòng)提供。在一般常用制動(dòng)模式中,每個(gè)動(dòng)車的電制動(dòng)都能使動(dòng)車和拖車減速到特定的速度和負(fù)載條件相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)參數(shù)值。如果相對(duì)應(yīng)的參數(shù)值和負(fù)載的制動(dòng)力設(shè)定值超過最大可用的電制動(dòng)力,那么剩余的制動(dòng)力最先由相應(yīng)的拖車的電空制動(dòng)補(bǔ)充,其余的由動(dòng)車補(bǔ)充。5(2)KBGM制動(dòng)系統(tǒng)工作過程的具體分析①制動(dòng)指令的輸入。制動(dòng)指令是微機(jī)根據(jù)變速制動(dòng)要求,即司機(jī)施加制動(dòng)的百分比(常用制動(dòng)為100%)所下達(dá)的指令。②制動(dòng)信號(hào)。制動(dòng)信號(hào)是城軌列車制動(dòng)指令的一個(gè)輔助信號(hào),表示運(yùn)行的城軌列車即將要采取制動(dòng)措施。③負(fù)載信號(hào)。這個(gè)信號(hào)來自于空氣彈簧承載荷的信息。④電制動(dòng)關(guān)閉信號(hào)。此信號(hào)為信息信號(hào),預(yù)示空氣制動(dòng)要立即替補(bǔ)即將消失的電制動(dòng)。

⑤緊急制動(dòng)信號(hào)。是一個(gè)安全保護(hù)信號(hào),它可以跳過電子制動(dòng)控制系統(tǒng),直接驅(qū)動(dòng)制動(dòng)控制單元BCU中的緊急閥動(dòng)作,從而實(shí)施緊急制動(dòng)。⑥保持制動(dòng)(停車制動(dòng))信號(hào)。這個(gè)信號(hào)能防止車輛在停車前的沖動(dòng),能使車輛平穩(wěn)地停止。62.KBGW系統(tǒng)供風(fēng)單元的認(rèn)知

由圖9.1所示的KBGM型模擬式電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)圖可知,此系統(tǒng)主要由供氣單元、制動(dòng)控制單元(BCU)、微機(jī)制動(dòng)控制單元(ECU)、防滑系統(tǒng)和單元制動(dòng)機(jī)5個(gè)部分組成。在本次任務(wù)中,我們主要分析其供氣系統(tǒng)的組成和工作過程,以下分析請(qǐng)參閱圖9.2所示的KGBM模擬空氣制動(dòng)管路系統(tǒng)圖。1)供氣單元的組成

KBGM制動(dòng)系統(tǒng)的供氣單元向整列車制動(dòng)系統(tǒng)、受電弓、客室氣動(dòng)門、空氣懸掛裝置、刮雨器等提供壓縮空氣。主要由VV230/180２2型活塞式空氣壓縮機(jī)組A1、單塔空氣干燥器A7和風(fēng)缸組成。其中風(fēng)缸分為:總風(fēng)缸(250L)、空氣懸掛系統(tǒng)(空氣彈簧)風(fēng)缸(100L)、制動(dòng)儲(chǔ)風(fēng)缸(50L)及客室風(fēng)動(dòng)門風(fēng)缸(50L)。

VV230/180２2型活塞式空氣壓縮機(jī)組A1,主要安裝于C車上,即一列六編列車有兩套空氣壓縮機(jī)組;在1500V直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下7以每分鐘1520轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn),每分鐘可提供10bar的壓縮空氣1500L。安裝方式采用彈簧索彈性吊掛在車體上,起到緩沖和降低振動(dòng)的作用。2)供氣所單元的組成

①單塔空氣干燥器A7,主要安裝于C車上,由油水分離器、干燥筒、排泄閥、電磁閥、再生儲(chǔ)風(fēng)缸及消音器等組成,起干燥作用。82011-9-22接受司機(jī)或自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的指令，采集列車上各種與制動(dòng)有關(guān)的信號(hào)；根據(jù)制動(dòng)指令和有關(guān)信號(hào)進(jìn)行制動(dòng)計(jì)算，得出所需的列車制動(dòng)力；發(fā)出動(dòng)力制動(dòng)信號(hào)，并根據(jù)動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)的反饋信號(hào)計(jì)算所需空氣制動(dòng)力的大??；向空氣制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出空氣制動(dòng)信號(hào)。功能2011-9-22電子制動(dòng)控制單元（EBCU）空氣制動(dòng)控制單元（BCU）電氣指令單元二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成制動(dòng)控制系統(tǒng)組成框圖電氣指令單元（司機(jī)控制器/ATO/）牽引控制系統(tǒng)（TCU）動(dòng)力制動(dòng)供氣系統(tǒng)空氣制動(dòng)控制單元（BCU）基礎(chǔ)制動(dòng)裝置防滑裝置電子制動(dòng)控制單元（EBCU/BCE/MBCU）122011-9-22142011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（一）電子制動(dòng)控制單元接收司機(jī)控制器或ATO的指令，與牽引控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)列車的制動(dòng)和緩解，設(shè)有緊急制動(dòng)電路；將牽引控制系統(tǒng)反饋的動(dòng)力制動(dòng)實(shí)際值與制動(dòng)指令所需制動(dòng)力進(jìn)行比較，得出所需補(bǔ)充的空氣制動(dòng)力；控制供氣系統(tǒng)中空氣壓縮機(jī)的工作周期，監(jiān)視主風(fēng)缸輸出壓力等參數(shù)。2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（一）電子制動(dòng)控制單元在列車制動(dòng)過程中始終收集列車所有輪對(duì)速度傳感器發(fā)來的速度參數(shù)，對(duì)輪對(duì)在制動(dòng)中出現(xiàn)的滑行進(jìn)行監(jiān)視；對(duì)列車制動(dòng)時(shí)的各種參數(shù)和故障進(jìn)行監(jiān)視和記錄。2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元制動(dòng)系統(tǒng)中電氣制動(dòng)和空氣制動(dòng)的聯(lián)系點(diǎn)，也是電氣、電子信號(hào)與氣動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)；一般由各種功能不同的電磁閥和氣動(dòng)閥組成。18【知識(shí)準(zhǔn)備】

KBGM模擬式電氣指令制動(dòng)系統(tǒng)由除供氣單元外,還有制動(dòng)控制單元(BCU)、微機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)(EBCU)、防滑系統(tǒng)及單元制動(dòng)機(jī)等重要的組成部分組成,下面重點(diǎn)結(jié)合上海地鐵DC01型車對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)講解。

制動(dòng)控制單元(BCU)主要由模擬轉(zhuǎn)換閥(EP閥)、緊急閥、稱重閥和均衡閥等組成,是制動(dòng)控制的核心。如圖9.4所示,制動(dòng)控制單元(BCU)如同印刷線路板一樣,是一個(gè)高度集成的控制單元,將模擬轉(zhuǎn)換閥(EP閥)、緊急閥、稱重閥和均衡閥等安裝在一塊鋁合金的氣路板上,氣路板上設(shè)置了部分測試接口,用于測量各個(gè)控制壓力和制動(dòng)缸壓力,操作非常簡便。安裝于車底的一個(gè)箱子里,打開箱蓋便可以進(jìn)行整機(jī)或部件的測試、檢修。

（a）內(nèi)部圖（b）外形圖圖9-1制動(dòng)控制單元BCU（B01.06）1-集氣板；2-模擬轉(zhuǎn)換閥；3-測試接口；4-托座；5-中繼閥；6-載荷壓力傳感器；7-稱重閥；8-預(yù)控制壓力開關(guān)。20圖9.4BCU氣路圖1.模擬轉(zhuǎn)換閥(EP閥)(1)模擬轉(zhuǎn)換閥的結(jié)構(gòu)模擬轉(zhuǎn)換閥(EP閥)屬于電氣轉(zhuǎn)換裝置,由電磁進(jìn)氣閥(類似于控導(dǎo)閥)、電磁排氣閥和氣—電轉(zhuǎn)換裝置組成,模擬轉(zhuǎn)換閥的結(jié)構(gòu)2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元1、EP閥2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元1、EP閥主要由一個(gè)電磁進(jìn)氣閥、電磁排氣閥及一個(gè)氣—電轉(zhuǎn)換器組成；當(dāng)電磁進(jìn)氣閥的勵(lì)磁線圈，收到微機(jī)制動(dòng)控制單元（EBCU）提供的表示摩擦制動(dòng)力大小的制動(dòng)電指令時(shí)，電磁進(jìn)氣閥打開制動(dòng)風(fēng)缸經(jīng)R口到氣—電轉(zhuǎn)換器的氣路，并將其轉(zhuǎn)換成與電指令相符合的氣指令Cv1，Cv1又為預(yù)控制壓力。Cv1在送緊急閥的同時(shí)，也送氣—電轉(zhuǎn)換器和電磁排氣閥；氣—電轉(zhuǎn)換器將Cv1又轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)后，送回EBCU，與原發(fā)出的表示摩擦制動(dòng)力大小的電指令進(jìn)行比較，當(dāng)該電信號(hào)大于（小于）原制動(dòng)電指令時(shí)，則關(guān)小電磁進(jìn)氣閥并開啟電磁排氣閥（開大電磁進(jìn)氣閥），一直調(diào)節(jié)到預(yù)控制壓力Cv1與原制動(dòng)電指令的相符時(shí)為止。2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元1、EP閥2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元1、EP閥2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元1、EP閥主要由電磁線圈和供氣閥、供排氣閥桿等構(gòu)成。通過改變線圈中的電流控制電磁力的大小,可使輸出的空氣壓力實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)。2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元2、中繼閥2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元2、中繼閥制動(dòng)時(shí)，模擬轉(zhuǎn)換閥的電磁進(jìn)氣閥開啟，打開制動(dòng)風(fēng)缸到中繼閥的氣路，并使制動(dòng)風(fēng)缸經(jīng)中繼閥、制動(dòng)缸塞門進(jìn)入各單元制動(dòng)缸的風(fēng)壓，與Cv3相等且保持同步變化。緩解時(shí)，模擬轉(zhuǎn)換閥的電磁進(jìn)氣閥關(guān)閉，電磁排氣閥開啟使Cv3排向大氣，中繼閥動(dòng)作，打開各單元制動(dòng)缸經(jīng)制動(dòng)缸塞門、中繼閥到大氣的通路，使列車得以緩解。2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元2、中繼閥2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元2、中繼閥2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元2、中繼閥上膜板的上、下兩側(cè)分別為中繼閥的輸出壓力BC和工作壓力AC1,下膜板的兩側(cè)分別為工作壓力AC1和AC2。具有高壓優(yōu)先起作用的性能。工作壓力和輸出壓力的壓差使供排氣閥桿上下移動(dòng)，打開或關(guān)閉供氣閥，從而實(shí)現(xiàn)輸出壓力BC的供給和排放。2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元3、空重車調(diào)整閥根據(jù)車輛載重的變化，輸出一個(gè)空氣壓力，并通過中繼閥使制動(dòng)缸保持一個(gè)恒定的制動(dòng)力；輸入為二系空氣彈簧的壓力信號(hào)，一般取前后兩轉(zhuǎn)向架對(duì)角的兩個(gè)空氣彈簧壓力作為輸入信號(hào)。2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元3、空重車調(diào)整閥2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元3、空重車調(diào)整閥主要用于限制過大的制動(dòng)力。正常情況下，在常用制動(dòng)時(shí)，稱重閥幾乎不起作用，僅起預(yù)防模擬轉(zhuǎn)換閥控制失靈時(shí)的限壓作用。在緊急制動(dòng)時(shí)，因緊急制動(dòng)時(shí)預(yù)控制壓力是從制動(dòng)風(fēng)缸直接經(jīng)緊急閥送稱重閥，中間不受模擬轉(zhuǎn)換閥的控制，而緊急閥也僅僅作為通路，不起壓力大小的控制作用。Cv2和反映車輛載荷大小的空氣彈簧風(fēng)壓經(jīng)稱重閥限壓后，輸出到中繼閥的壓力信號(hào)稱為Cv3，Cv3將作為中繼閥動(dòng)作的最終控制壓力。2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元4、空氣控制屏一些閥類元件的集中安裝屏，這些元件都安裝在一塊鋁合金的氣路板上，便于安裝、調(diào)試與維修。

2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元4、空氣控制屏B—制動(dòng)控制元件T—車門控制元件L—空氣彈簧控制元件X—車間外供氣元件2011-9-22二、制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成（二）空氣制動(dòng)控制單元4、空氣控制屏二、空氣控制屏（Z01）1、制動(dòng)控制元件：

B02—截?cái)嗳T，可用來切除制動(dòng)系統(tǒng)管路與主風(fēng)管的通路，便于測試與檢修；B03—止回閥，防止制動(dòng)系統(tǒng)管路的壓力空氣逆流；B07—壓力測試點(diǎn)，從此處可以得到主風(fēng)管壓力；B08—壓力開關(guān)，用于監(jiān)控主風(fēng)管壓力，當(dāng)主風(fēng)管壓力低于600KPa時(shí)，列車將自動(dòng)實(shí)施緊急制動(dòng)，并牽引封鎖，當(dāng)主風(fēng)管壓力高于700KPa時(shí)，列車解除牽引封鎖；B12—減壓閥，將主風(fēng)管壓力空氣減壓至630KPa；B19—脈沖閥，用于控制停放制動(dòng)的施加與緩解；B20—雙向閥，防止常用制動(dòng)與停放制動(dòng)同時(shí)施加時(shí)而造成制動(dòng)力過大；B21—壓力開關(guān)，用于控制停放制動(dòng)指示燈的動(dòng)作，當(dāng)壓力低于350KPa時(shí)，停放制動(dòng)指示燈（藍(lán)燈）亮，表示停放制動(dòng)已施加，當(dāng)壓力高于450KPar時(shí)，停放制動(dòng)指示燈（藍(lán)燈）滅，表示停放制動(dòng)已緩解；B22—壓力測試點(diǎn)，從此處可以得到停放制動(dòng)的壓力。二、空氣控制屏（Z01）（a）空氣控制屏氣路簡圖（b）空氣控制屏控制布置圖圖9-9空氣控制屏的主要組成部件二、空氣控制屏（Z01）2．車門控制元件：T03—止回閥，防止車門控制系統(tǒng)管路的壓力空氣逆流；T06—減壓閥，將主風(fēng)管壓力空氣減壓至350KPa，供車門控制系統(tǒng)用；T07—安全閥，防止車門控制系統(tǒng)壓力過大；T08—截?cái)嗳T，可用來切除車門控制系統(tǒng)管路與主風(fēng)