單元六

制動系統(tǒng)列車制動系統(tǒng)列車最高運(yùn)行速度與什么相關(guān)？－牽引功率、制動能力制動功率一般比驅(qū)動功率大5－10倍列車制動系統(tǒng)制動力大小對列車速度的影響課題一概述

目前，國內(nèi)外比較流行的地鐵列車制動系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括德國Knorr公司的EP2002制動系統(tǒng)、日本Nabtesco公司的HRA制動系統(tǒng)和法國Faiveley公司的EPAC制動系統(tǒng)。我國在吸收引進(jìn)的基礎(chǔ)上，也開發(fā)出適合我國地鐵車輛的電空制動系統(tǒng)，如鐵科院研發(fā)的國產(chǎn)制動系統(tǒng)已經(jīng)在北京地鐵車輛上使用。無論是何種制動系統(tǒng)，其基本原理都是一致的，基本組成也都是一致的。都是要將列車的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，并要求能夠控制這種能量的轉(zhuǎn)移。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握列車制動的基本概念。2.掌握列車制動的作用和特點。3.理解制動系統(tǒng)的設(shè)計要求。4.掌握制動系統(tǒng)的性能參數(shù)。一、基本概念制動是什么？“制動”：人為地使列車減速或使其在規(guī)定的距離內(nèi)停車?！熬徑狻保簩σ呀?jīng)施行的列車，解除或減弱其制動作用，均可稱之為緩解?！傲熊囍苿友b置”：為使列車能施行制動和緩解而安裝于列車上的由一整套零部件組成的裝置。二、制動的作用－使運(yùn)行的動車組能迅速減速直至停車－控制動車組在下坡道上運(yùn)行的速度－避免停放的車輛因重力或風(fēng)力作用而溜走三、制動系統(tǒng)的基本要求站距較短車重較大載荷波動較大調(diào)速與停車較頻繁啟動、制動時間短城市軌道交通特點三、制動系統(tǒng)的基本要求－制動能力強(qiáng)，保證在規(guī)定距離內(nèi)停車－制動抗衰減能力強(qiáng)－具有空重車調(diào)整和車輛間的協(xié)調(diào)能力－減少對城市環(huán)境的污染和降低運(yùn)行成本－具有手動或自動緊急制動功能四、城軌列車制動系統(tǒng)的性能參數(shù)1.在額定載員情況下，在平直線路上，車輪半磨耗狀態(tài)，列車在最高運(yùn)行速度時，從給制動指令到停車時，列車的最大常用制動減速度：≥1.0m/s2；2.在額定載員情況下，在平直線路上，車輪半磨耗狀態(tài)，列車在最高運(yùn)行速度時，從給制動指令到停車時，緊急制動減速度：≥1.2m/s2。3.列車縱向沖擊率：≤0.75m/s3。4.停放制動具有能使超員（AW3）的列車停于30‰坡道上。課題二列車制動系統(tǒng)組成學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能說明制動系統(tǒng)的組成。2.理解空氣壓縮機(jī)的工作原理。3.理解制動控制裝置的作用。4.掌握幾種制動執(zhí)行裝置的工作原理。一、風(fēng)源系統(tǒng)

風(fēng)源系統(tǒng)是為全列車制動系統(tǒng)、空氣彈簧等使用壓縮空氣的裝置提供壓縮空氣。所提供的壓縮空氣干燥、清潔，滿足各用風(fēng)系統(tǒng)的要求。

風(fēng)源系統(tǒng)包括：主空氣壓縮機(jī)單元、空壓機(jī)啟動裝置、膜式空氣干燥器、安全閥等。每列車有兩套風(fēng)源系統(tǒng)，安裝于列車底架，互為備用。一、風(fēng)源系統(tǒng)1.主空氣壓縮機(jī)單元

主空氣壓縮機(jī)單元包括空氣壓縮機(jī)和驅(qū)動電機(jī)。兩者通過聯(lián)軸節(jié)連接。空氣壓縮機(jī)有活塞式和螺桿式兩種，由于螺桿式空氣壓縮機(jī)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、動力平衡好、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，被廣泛應(yīng)用于列車制動風(fēng)源系統(tǒng)。一、風(fēng)源系統(tǒng)1.主空氣壓縮機(jī)單元

螺桿空氣壓縮機(jī)的螺桿組由兩個互相嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子（或螺桿）組成，通常把節(jié)圓外具有凸齒的轉(zhuǎn)子稱為陽轉(zhuǎn)子（或陽螺桿）；把節(jié)圓內(nèi)具有凹齒的轉(zhuǎn)子稱為陰轉(zhuǎn)子（或陰螺桿）。陰、陽轉(zhuǎn)子具有非對稱的嚙合型面，平行安裝在一個鑄鐵殼體內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。吸氣排氣空氣油氣混合物（通向油氣分離器）一、風(fēng)源系統(tǒng)1.主空氣壓縮機(jī)單元——

螺桿空氣壓縮機(jī)一、風(fēng)源系統(tǒng)1.主空氣壓縮機(jī)單元——

螺桿空氣壓縮機(jī)一、風(fēng)源系統(tǒng)2.膜式空氣干燥器

壓縮空氣在膜式空氣干燥器內(nèi)進(jìn)行凈化、干燥處理，達(dá)到所要求的空氣質(zhì)量。一、風(fēng)源系統(tǒng)3.空壓機(jī)啟動裝置

總風(fēng)管的壓力通過截斷塞門進(jìn)入空壓機(jī)啟動裝置?？諌簷C(jī)啟動裝置內(nèi)的壓力開關(guān)將壓縮空氣的壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號，實現(xiàn)對空壓機(jī)的控制。一、風(fēng)源系統(tǒng)4.安全閥

當(dāng)總風(fēng)壓力升至950+95kPa時，安全閥閥口應(yīng)開啟排風(fēng)，總風(fēng)壓力降至950-95kPa之前，安全閥閥口關(guān)閉。一、風(fēng)源系統(tǒng)5.雙針壓力表

在司機(jī)臺上安裝雙針壓力表。雙針壓力表的一個指針指示總風(fēng)管壓縮空氣壓力；另一個指針指示頭車通向一位端轉(zhuǎn)向架上單元制動缸的制動壓力?？傦L(fēng)管氣壓單元制動缸氣壓二、制動控制系統(tǒng)

制動控制裝置用于接受列車給出的制動信號，控制車輛的制動和緩解。

制動控制裝置（BCU）=電子控制單元（EBCU）+氣動執(zhí)行單元（PBCU）集成安裝在制動控制裝置機(jī)箱中。二、制動控制系統(tǒng)電子控制單元主要用于制動控制、防滑控制、通信及故障診斷三個部分。氣動執(zhí)行單元主要由過濾器、制動電磁閥、緩解電磁閥、緊急電磁閥、空重閥、中繼閥、總風(fēng)欠壓開關(guān)、壓力傳感器、壓力開關(guān)及相應(yīng)的壓力測點構(gòu)成，這些部件由一塊氣路集成板有機(jī)地聯(lián)系起來，保證電子控制單元的指令能有效地轉(zhuǎn)化為氣動信號，實施制動和緩解的操作。二、制動控制系統(tǒng)我國城軌車輛選用的國外進(jìn)口制動系統(tǒng)，包括日本Nabtesco制動系統(tǒng)、德國Knorr制動系統(tǒng)、英國Westinghouse制動系統(tǒng)和法國SABWABCO(FAIVELEY)制動系統(tǒng)。目前,我國較為先進(jìn)的制動系統(tǒng)是我國鐵道科學(xué)研究院研制的EP09型制動系統(tǒng)，該制動系統(tǒng)采用架控方式的微機(jī)控制模擬直通式電空制動系統(tǒng)，每輛車都配有兩套電空制動控制模塊。三、基礎(chǔ)制動裝置

基礎(chǔ)制動裝置也稱為制動執(zhí)行裝置，是指用于傳送制動原動力并產(chǎn)生制動力的部分。目前城市軌道交通車輛采用最為廣泛的是閘瓦制動和盤形制動兩種，新型的制動裝置包括軌道電磁制動等。三、基礎(chǔ)制動裝置1.閘瓦制動三、基礎(chǔ)制動裝置1.閘瓦制動車輪踏面閘瓦閘瓦制動裝置的摩擦副為車輪踏面和閘瓦三、基礎(chǔ)制動裝置1.閘瓦制動車輪踏面閘瓦制動時，閘瓦在推力作用下貼靠車輪踏面產(chǎn)生摩擦力三、基礎(chǔ)制動裝置1.閘瓦制動車輪踏面閘瓦制動缸壓縮空氣制動缸將壓縮空氣轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U推力，傳給閘瓦三、基礎(chǔ)制動裝置1.閘瓦制動車輪踏面閘瓦制動缸壓縮空氣閘瓦間隙調(diào)整器制動單元裝置中還裝有間隙調(diào)整器自動調(diào)整閘瓦磨耗后過大的間隙，使之在規(guī)定范圍內(nèi)三、基礎(chǔ)制動裝置1.閘瓦制動車輪踏面閘瓦制動缸壓縮空氣閘瓦間隙調(diào)整器閘瓦間隙調(diào)整器是單作用式的在更換閘瓦使間隙過小時，只能手動調(diào)節(jié)三、基礎(chǔ)制動裝置2.盤形制動制動盤閘片制動時，夾鉗帶動閘片夾緊制動盤產(chǎn)生制動力制動夾鉗盤形制動裝置的摩擦副為制動盤和閘片三、基礎(chǔ)制動裝置2.盤形制動根據(jù)制動盤安裝形式可分為軸盤式和輪盤式軸盤式的制動盤安裝在輪軸上輪盤式的制動盤安裝在車輪上三、基礎(chǔ)制動裝置2.盤形制動三、基礎(chǔ)制動裝置3.軌道電磁制動軌道電磁制動也叫磁軌制動。制動時，安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架側(cè)梁下的電磁鐵下放，電磁鐵勵磁，與鋼軌產(chǎn)生吸力。列車的動能通過電磁鐵下的磨耗板與鋼軌的摩擦轉(zhuǎn)化為熱能，經(jīng)鋼軌和磨耗板，最終散于大氣。三、基礎(chǔ)制動裝置3.軌道電磁制動優(yōu)點是，它的制動力不是通過輪軌粘著產(chǎn)生的，自然也不受該粘著的限制。高速列車加上它，就可以在粘著力以外再獲得一份制動力，使制動距離不至于太長。不足之處是，它是靠滑動摩擦來產(chǎn)生制動力的，電磁鐵要磨耗，鋼軌的磨耗也要增大，而且，滑動摩擦力無論如何也沒有粘著力大。所以，磁軌制動只能作為緊急制動時的一種輔助的制動方式，用于粘著力不能滿足緊急制動距離要求的高速列車上，在施行緊急制動時與閘瓦（或盤形）制動一起發(fā)揮作用。磁軌制動在法國TGV-A上有應(yīng)用。課題三

制動方式

在列車司機(jī)室的駕駛臺上，都有雙針壓力表，用以指示總風(fēng)管和單元制動缸的風(fēng)壓，總風(fēng)壓力的工作范圍在750kPa~900kPa之間，單元制動缸壓力在非制動工況是沒有讀數(shù)的。但是，即使在制動狀態(tài)，制動缸指針也不一定有讀數(shù)。思考這種情況的制動力從何處產(chǎn)生。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能說明幾種制動方式。2.理解粘著與非粘著制動。一、制動力獲取方式軌道交通車輛制動，就制動力的獲取方式可分為粘著制動與非粘著制動。1、粘著制動以閘瓦制動為例，車輪、閘瓦、鋼軌這三者之間有三種可供分析的狀態(tài)：第一種使難以實現(xiàn)的理想的純滾動狀態(tài)；第二種是極力避免的“滑行”狀態(tài)；第三種是實際運(yùn)用中的“粘著”狀態(tài)。一、制動力獲取方式1.粘著制動制動力從車輪與鋼軌間獲取列車運(yùn)行方向制動力一、制動力獲取方式1.純滾動狀態(tài)車輪與鋼軌的接觸點無相對滑動，車輪在鋼軌上作純滾動。這時車輪與鋼軌之間為靜摩擦，車輪與鋼軌之間可能實現(xiàn)的最大制動力是輪軌之間的最大靜摩擦力。這是一種難以實現(xiàn)的理想狀態(tài)。一、制動力獲取方式2.滑行狀態(tài)這一種與第一種相反。即輪軌間為動摩擦，輪瓦間為靜摩擦。那么在第一種狀態(tài)中車輪純滾動減速改變?yōu)榛?車輪在車輛未停住前即被閘瓦抱死，在鋼軌上滑行)減速。由于動摩擦系數(shù)遠(yuǎn)小于靜摩擦系數(shù)，因此一旦發(fā)生這種工況，制動力將大大減小，制動距離就會延長；同時，車輪在鋼軌上長距離滑行，將導(dǎo)致車輪踏面的擦傷，危及行車安全。這是必須杜絕的事故狀態(tài)。此時輪軌間的動摩擦阻力就成為滑行時的制動力。一、制動力獲取方式一、制動力獲取方式3.粘著狀態(tài)列車制動時車輪在鋼軌上滾動，由于車輛重力的作用，車輛與鋼軌的接觸處為一橢圓形的小面積，此時輪軌接觸處既不是靜止?fàn)顟B(tài)也不是滑動狀態(tài)，而是“靜中有微動”或“滾中有微滑”的狀態(tài)，在鐵路術(shù)語中稱這種狀態(tài)為粘著狀態(tài)。由于正壓力而保持動輪與鋼軌接觸處相對靜止的現(xiàn)象稱為“粘著”。粘著狀態(tài)下的靜摩力又稱為粘著力。依靠粘著滾動的車輪與鋼軌粘著點之間的粘著力來實現(xiàn)車輛的制動，稱為粘著制動。列車采用粘著制動時，能夠獲得的最大制動力不會大于粘著力。一、制動力獲取方式1.粘著制動粘著力＝粘著系數(shù)×輪軌間垂直載荷與列車速度、表面狀況和氣候條件有關(guān)制動力≤一、制動力獲取方式

閘瓦制動、盤形制動、液力制動、電阻制動、旋轉(zhuǎn)渦流制動、再生制動，從制動力獲取的方式來看，都屬于粘著制動。它們制動力的大小都要受粘著力限制。1.粘著制動一、制動力獲取方式2.非粘著制動制動力不從車輪與鋼軌間獲?。苿恿Σ皇苷持ο拗疲c粘著制動相比，制動力較大非粘著制動的特點：一、制動力獲取方式2.非粘著制動軌道電磁制動與軌道渦流制動屬于非粘著制動(或非粘制動)。制動時，鋼軌給出的制動力并不通過輪軌粘著點作用于車輛，而由鋼軌直接作用于吊掛在轉(zhuǎn)向架上的電磁鐵。制動力的大小不受輪軌間粘著力的限制，是超出粘著力以外獲取制動力的一種制動方式。所以，也叫粘著外制動。它主要用于粘著制動力不夠的高速旅客列車上，作為一種輔助的制動方式。二、按能量轉(zhuǎn)移的方式1.摩擦制動主要有閘瓦制動、盤形制動和軌道電磁制動利用摩擦所產(chǎn)生的熱能消耗動車的動能－閘瓦制動的摩擦副為閘瓦和輪對－盤形制動的摩擦副為閘片和制動盤－軌道電磁制動的摩擦副為磨耗板和軌道二、按能量轉(zhuǎn)移的方式2.動力制動（電制動）主要有電阻制動和再生制動兩種制動時將動能先轉(zhuǎn)換為電能，再進(jìn)行處理－電阻制動將電能通過電阻器轉(zhuǎn)換為熱能－再生制動將電能反饋回電網(wǎng)供其它列車使用三、按制動源動力1.空氣制動閘瓦制動、盤形制動屬于空氣制動壓縮空氣為制動的源動力2.電氣制動電為制動的源動力動力制動、軌道電磁制動屬于電氣制動制動方式按制動力的獲取方式分粘著制動非粘著制動按能量轉(zhuǎn)移的方式分摩擦制動動力制動按制動源動力分空氣制動電氣制動課題四

列車制動功能

城市軌道交通車輛從制動功能或控制模式上分為：常用制動控制、緊急制動控制，停放制動控制、保持制動控制和防滑控制等。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握列車的幾種制動模式的施加、緩解時機(jī)。2.能描述列車常用制動的制動程序。一、常用制動控制在正常情況下為調(diào)節(jié)或控制列車速度包括進(jìn)站停車所施加的制動是常用制動，其特點是作用比較緩和，制動力可以調(diào)節(jié)，可隨時緩解。最大常用制動的平均減速度為1.0m/s2。司機(jī)在手動駕駛列車時，通過操縱司機(jī)臺上的司機(jī)控制器來實現(xiàn)常用制動控制。一、常用制動控制

列車的常用制動是空氣制動與電制動自動配合的電－空混合制動。常用制動優(yōu)先采用電制動，電制動不足時，由空氣制動補(bǔ)充。常用制動受最大允許縱向沖擊率限制。一、常用制動控制電—空制動與列車速度、需求制動力關(guān)系圖一、常用制動控制列車常用制動制動程序：1、地鐵列車首先充分利用再生制動形式；2、當(dāng)電能過剩，不能反饋到電網(wǎng)時，采用電阻制動將電能消耗；3、當(dāng)列車速度降到一定程度時，電制動被切除，由空氣制動承擔(dān)全部制動力。二、緊急制動控制

緊急制動是在緊急情況下為使列車盡快停住所施加的制動，也稱“非常制動”。其特點為純空氣制動，作用迅猛，不受沖動限制，制動力達(dá)到最大，停車前不能緩解。在最大超員工況下，車輪半磨耗狀態(tài)下，列車緊急制動的平均減速度不低于1.2m/s2。二、緊急制動控制

緊急制動是獨(dú)立的控制回路，只要緊急制動環(huán)路斷開，列車就會產(chǎn)生最高安全等級的緊急制動。只要出現(xiàn)下列之一情況，列車緊急制動環(huán)路斷開：1.緊急制動按鈕被按下；2.總風(fēng)壓欠壓；當(dāng)總風(fēng)壓力低于600Kpa時，車輛產(chǎn)生緊急制動；當(dāng)總風(fēng)壓力高于700Kpa時，車輛因總風(fēng)壓力低產(chǎn)生的緊急制動會自動緩解。3.列車運(yùn)行時方向手柄回零位；二、緊急制動控制4.頭、尾車司機(jī)室均被激活；5.司機(jī)釋放司控器上的警惕按鈕時間過長>5s；6.ATP給出緊急制動信號；由ATP系統(tǒng)發(fā)出的緊急制動指令、列車分離、110V控制電源失電、運(yùn)行中列車完整性被迫壞等情況。7.列車主控手柄（司控器）打到EB（緊急制動）位。8.控制回路保險QF7跳開。任何情況下的緊急制動緩解，必須在停車狀態(tài)下，將制動手柄打至緊急位，確認(rèn)列車緊急制動施加后，才能進(jìn)行緩解。三、保持制動控制

為使列車在坡道上停車時保持靜止，防止列車在坡道上起動時倒溜，在列車臨時停車時，而實施保持制動。它通過常用制動實現(xiàn)（如制動力為最大常用制動力的70％）。

當(dāng)車速小于5km/h時，保持制動自動施加；當(dāng)列車的牽引力達(dá)到10%的最大牽引力或車速大于2km/h時，保持制動自動緩解。四、停放制動控制

停放制動可使列車在一定坡道路面上可靠停駐。在每根軸上，具有一個帶停放制動功能的踏面制動單元，在一個轉(zhuǎn)向架上，停放制動對角布置。

停放制動通過彈簧施加，是純機(jī)械制動。在列車停車時，當(dāng)總風(fēng)