CRH2型动车组制动控制系统设计.docx

摘要CRH2 型动车组，全称为和谐号 CRH2 型电动车组（简称 CRH2）。是中华人民共和国铁道部为中国铁路第六次大提速，向日本的川崎重工业和中国南车集团的四方机车车辆股份有限公司订购的高速电动 车组。CRH2 型动车组技术引进自日本川崎重工业的新干线列车车型， 以日本川崎重工业的 E2 系 1000 型为基础，动力配置从 E2-1000 的6M2T 变为 4M4T。中国南车四方机车车辆股份有限公司（联合日本川崎重工）引进技术负责国内生产，并以引进国外技术并吸收的方式逐步国产化。制动是列车安全运行的保障,制动技术是列车技术的重要组成部分。动车组的制动方式，按产生制动力的方法，可以分为摩擦制动、动力制动和电磁制动，按制动力的操纵方式，可以分为空气制动、电空制动和电制动。CRH2 型动车组采用了空气制动和再生制动联合制动的方式以其良好的制动性能从而保证了列车的安全运行。关键词：动车组制动技术制动力空气制动制动性能8ABSTRACTCRH2 EMU, called the Harmony CRH2 EMUs (CRH2). The Ministry of Railways of the People's Republic of China for the China Railway Sixth Speed to Japan's Kawasaki Heavy Industries and China's CSR Sifang Locomotive Co., Ltd., ordered high-speed EMUs. CRH2 EMU technology since the introduction of Kawasaki Heavy Industries, Japan's Shinkansen train models based on Japanese Kawasaki Heavy Industries Series E2-1000 type driving force is configured from E2-1000 6M2T becomes 4M4T. CSR Sifang Locomotive Co., Ltd. (combined with Japan's Kawasaki Heavy Industries) the introduction of technology is responsible for domestic production, and the introduction of foreign technology and absorb gradual localization.The brake is the protection of the safe operation of trains, brake technology is an important part of the train technology. EMU brake, according to a method for generating a braking force can be divided into friction braking, dynamic braking and electromagnetic brake, air brake, electro-pneumatic brake and electrical system can be divided into the mode of operation of the braking force action. CRH2 EMU with air braking and regenerative braking braking jointly its good brakingperformance in order to ensure the safe operation of trains.Keywords： EMUBraking TechnologyBraking force Air BrakeBraking performance目录引言5第 1 章 制动理论基础知识61.1 制动系统有关名词61.2 制动的方式71.3 制动装置的重要作用81.4 空气波和制动波81.5 动车组制动系统的特点11第 2 章 CRH2 动车组简介122.1 CRH2 型动车组总体技术122.2.CRH2 编组122.3 动车组主要技术特点132.4 动车组总体参数14第 3 章 CRH2 动车组制动系统的组成163.1 供风系统163.2 电制动233.3 制动控制系统243.4 基础制动装置253.5 空气制动27第 4 章 CRH2 动车组制动系统的原理304.1 滑行的产生与消除304.2 空气制动与再生制动的协调控制324.3 CRH2 动车组空气制动电气控制原理344.4 电制动的工作原理40结束语42致谢43参考文献44引言我国铁路是国家重要的基础设施，国民经济的大动脉，交通运输体系的骨干。对沟通城乡文化和物资交流，促进工农业的发展起着愈来愈重要的作用。作为现代交通工具的铁路运输，安全正点，平稳运行，是鉄路运输事业的高质量的集中体现，是“人民铁路为人民的体现”，优质服务的体现。随着社会主义市场经济的发展和人民生活水平的提高，铁路的客货运量，尤其是客运量将长期、持续、大幅度增长，运输质量将愈来愈高，我国铁路面临着既要扩大运输能力，又要提高运输质量的双重压力。在相当长的时间内，这些线路既要运行高速度的旅客列车，又要运行大重量的货物列车，客货运输互争能力的矛盾将更加激烈。2004年初，我国出台了中长期铁路网规划，在规划中制定了到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁忙干线实现客、货分线，复线率和电化率可达50%，运输能力满足国民经济和社会需要，主要技术设备达到或接近国际先进水平的发展目标。到2020 年将建成1.2万公里的客运专线，客车速度目标值达到时速200公里以上，并建成2000公里的城际铁路。我国铁路的发展历程崎岖坎坷。进入21世纪，我国铁路建设取得了举世瞩目的大发展。青藏铁路的建设是人类铁路建设史上前所未有的壮举，奥运前建成时速达350公里的京津城际铁路打破我国客运几十年来长期处于低速运行的落后局面。发展高速化和重载化铁路是实现我国铁路运输现代化的重要内 容，尤其是电力机车牵引的列车，运行速度和牵引重量日益提高，确保行车安全具有特别重要意义，一旦发生行车事故，将会造成巨大经济损失。但是，如果没有性能良好的制动系统，要提高列车运行速度和牵引重量是不可能的,因此铁路线上还广为流传着这样一句话：不怕拉不动，就怕停不下。本设计书针对 CRH2型动车组制动机的原理进行具体分析。第1章 制动理论基础知识1.1 制动系统有关名词1.制动与缓解所谓制动是指人为地施加于运动物体，使其减速（含防止其加速） 或停止运动或施加于静止物体，保持其静止状态。这种作用被称为制动作用。对于铁道机车车辆而言，制动是指能够人为地产生列车减速力并控制这个力的大小，从而控制列车减速或阻止它加速运行的过 程。对已经实施制动的物体，解除或者减弱其制动作用，均可以称为“缓解”。“制动”与“制动装置”均称为“闸”，施行制动既可称为“上闸”，亦称为“下闸”，使制动得到缓解称为“松闸”。2. 制动力制动力是指制动过程中所形成的可以人为控制的列车减速力。而制动系统是指能够产生可控的列车减速力，以实现和控制能量转换的装置或系统。3. 压力与压强压力是指物体间的相互作用力，其单位为牛顿 （ N ） ；而压强则是指单位面积上所受力的大小，其单位为帕（ Pa ）。铁路现场习惯将“压强”称为“压力”，例如：制动管“压力” 为 500 kPa ，实际上指制动管“压强”为 500 kPa ，压缩空气又称为压力空气。4. 绝对压力及表压力绝对压力是指压缩空气的实际压力。若气体未压缩而呈自由状 态，其绝对压力即为大气压力，若处于绝对真空状态，则其绝对压力为零。表压力是指压力表指示的压力值，所以绝对压力与表压力的差值为大气压力值。绝对压力等于表压力与大气压力之和。1.2 制动的方式1. 闸瓦制动闸瓦制动，又称为踏面制动，是自有铁路以来使用最广泛的一种制动方式。它用铸铁或其他材料制成的闸瓦紧压滚动着的车辆踏面， 通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦将列车的动能转化为热能，消散于空气中，并产生制动力。这种制动方式产生的制动力的大小可以通过闸瓦与车轮间的压力进行调节2. 盘形制动盘形制动是在车轴或者车轮辐板侧面安装制动盘，一般为铸铁圆盘，制动夹钳用合成材料制成，两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，把列车动能转变成热能，消散于空气中。这种制动方式的摩擦系数比较稳定；制动平稳，无噪声；减小了车轮踏面的磨损， 是高速旅客列车大量采用的制动方式。其结构比踏面制动复杂，增加车辆的簧下重量和运行阻力。以上二种制动方式也叫轮轨黏着制动方式。它的制动力除了受闸瓦与车轮（制动盘）这一摩擦副的限制外，还受车轮与钢轨间的黏着限制。3. 磁轨制动磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动），它是在转向架的两个侧架下面，在同侧的两个车轮之间，各安置一个制动用的电磁铁（或称电磁靴），制动时将它放下并利用电磁力紧压钢轨，通过电磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生制动力，并把列车动能转变为热能，消散在空气中。见图3，,这种制动方法与闸瓦制动、盘型制动相比，制动力的大小不受轮轨间的黏着力的限制，作为高速列车的辅助制动装置，以缩短制动距离。由于受电磁磨耗板的摩擦，钢轨磨耗大。4. 轨道涡流制动轨道涡流制动又称线性电磁涡流制动或涡流式轨道电磁制动。它与上述的磁轨制动很相似，也是把电磁铁悬挂在转向架侧架下面同侧的两个车轮之间。不同的是，轨道涡流制动的电磁铁在制动时只是放下到离轨面几毫米处，而不与钢轨接触。它是利用电磁铁和钢轨的相对运动使钢轨感应出涡流，产生电磁吸力作为制动力，并把列车的动能变为热能消散于空气中。这种制动方式不通过轮轨黏着，没有磨耗问题。但电磁铁发热厉害，所以它也是作为高速列车的一种辅助制动方式。5. 旋转涡流制动旋转涡流制动是在牵引电动机轴上装有金属盘，制动时金属盘在电磁铁形成的磁场中旋转，盘的表面感应出涡流，产生电磁吸力，并消散于空气中，从而产生制动作用。6. 电阻制动电阻制动广泛用于电力机车、电动车组和电传动内燃机车。它是在制动时将原来驱动轮对的自励牵引电动机改变为他励发电机，由轮对带动发电，并将电流通往专门设置的电阻器，采用强迫通风，使电阻器产生的热量消散于空气中，从而产生制动作用。7. 再生制动再生制动与电阻制动相似，再生制动也是将牵引发动机变为发电机；不同的，它将电能反馈回电网，使本来由电能变成的列车动能再生为电能，而不是变成热能消散掉。1.3 制动装置的重要作用一方面使列车在任何情况下减速、停车、区间限速或下坡道防止加速，确保行车安全；另一方面是提高列车的运行速度，提高牵引重量，即提高铁路运输能力的重要前提条件。1.4 空气波和制动波1.空气波和空气波速（1） 空气波空气的压力波动沿制动管长度方向由前向后传播所形成的波，称为空气波。它的传播如同投石于湖中引起的水面波纹不断向外扩散一样，也是一种机械波（2） 空气波速以物理量空气波速来衡量空气波传播的快慢，所谓空气波速是指空气波的传播速度。用下列公式计算：式中空气波速（m / s ）；空气波传播的距离（m ）；空气波传播的时间（s）。一般地，空气波速为 330m / s 左右。2.制动波和制动波速（1） 制动制动作用沿列车长度方向由前向后逐次发生，这种制动作用沿列车长度方向由前向后逐次传播现象，称为“制动波”。由于各制动机的结构、性能和状态的差异，制动作用有时不完全由前向后逐次发生，而存在某种“跳越”现象。即，列车中某辆车或某几辆车的制动作用可能比其后的车辆发生得还要晚。这说明，制动波并不是一种波，只是习惯上那么叫罢了。（2） 制动波速衡量制动波传播速度的物理量，称为制动波速。一般以“ m / s ” 为计量单位。制动波速通过试验由下式求得：式中制动波速（m / s） ;制动波传播距离（一般按制动管长度计算）（m ） ;制动波传播时间（从开始减压至最后一台制动机开始动作时为止） （s）；空气波传播时间（s）；9制动机动作时间（s）。由于制动波的传播速度受到空气波传播快慢、三通阀（分配阀） 动作灵敏性及制动机性能好坏等因素的限制，所以，制动波速总比空气波速要小。制动波速是综合评定制动机性能的重要指标。制动波速越高，表明列车前、后部制动作用的同时性越好，有利于减轻制动时的纵向动力作用和缩短制动距离；同时制动波速越高，则制动作用的传播长度可更大些，即能适应长大列车的要求。3. 缓解波和缓解波速与制动波和制动波速类似，当司机操纵制动机进行缓解时，缓解作用沿制动管长度方向由前向后逐次传播的现象，称为缓解波。其传播的速度称为缓解波速。缓解波速也受到空气波传播快慢、三通阀（分配阀）动作灵敏性及制动机性能好坏等因素的影响。目前，国产120型控制阀的缓解波速已达150m/s。4. 制动机的稳定性、安定性与灵敏度（1） 稳定性制动机的稳定性是指当制动管减压速率低于某一数值范围时，制动机将不发生制动作用的性能。也就是说，要使制动机可靠地产生制动作用，除了要有一定的制动管减压量外、还需要一定的减压速率， 两者缺一不可。其数值范围因各型制动机而不同。我国规定：制动管减压速率或漏泄小于 20 kPa/min。（2） 安定性制动机的安定性是指常用制动时不发生紧急制动作用的性能。当制动管减压速率在 1040 kPa / s 范围时，紧急阀不应动作。（3） 灵敏度灵敏度是指当制动管减压速率达到一定数值范围时，制动机必须产生制动作用的性能。常用制动灵敏度为10一40 kPa / s ；紧急制动灵敏度为70 kPa / s 。101.5 动车组制动系统的特点1. 制动能力强、响应速度快(1). 采用电、空联合制动模式，电制动优先，而且普遍装有防滑器;(2). 操纵控制采用电控、直通或微机控制电气指令式等灵敏而迅速的系统。2. 制动力分配的准确和一致性高(1).采用微机控制，精确提供制动力； (2).合理分配电制动力和空气制动力； (3).制动指令传递同步性高。3. 故障导向安全(1) 三级制动控制方式：网络控制、电空制动控制和空气制动控制；(2) 制动能力的冗余：各种制动方式合理分担制动能量，一旦其中某种制动方式(3) 发生故障，其他制动方式应能提供补充。4.制动冲动小采用微机控制实现制动过程的优化，在提高平均减速度的同时限制制动减速度的变化率，减少动车组的纵向冲动，提高乘坐舒适性。11第 2 章 CRH2 动车组简介2.1 CRH2 型动车组总体技术CRH2型动车组为动力分散、交流传动电动车组。动车组具有“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术特点。先进：动车组采用铝合金空心型材车体，采用了先进的 IGBT 功率元件以及VVVF 控制牵引方式。成熟：动车组的原型车为日本新干线动车组，其主要系统和部件均有长时间的运营业绩。经济：动车组采用了流线型设计，各车辆的最大轴重仅14t，牵引和制动能耗低。另外，列车采用再生制动方式，在节能、环保以及减少机械损耗等方面具有独特的优越性。适用：动车组具有速度提升能力，通过调整动车、拖车的比例， 动车组能够灵活适应200km/h300km/h 各速度等级的运行。另外， 动车组还可以通过两列自动联挂来满足大运量的需求。可靠：动车组采用了先进的防滑、防空转控制系统和自动列车保护系统，为列车在各种运行环境下的准时性提供了可靠的保障。2.2.CRH2 编组CRH2型动车组运营速度为200km/h，可在中国铁路既有线路（指定区间）和客运专线上运行 。动车组采用8辆编组，4动4拖，由两个动力单元组成，每个动力单元由2个动车和2个拖车（T-M-M-T）组成。CRH2型动车组编组见图2-1，动车组编组代号意义参见表2-1。动车组前后两端都设有驾驶室，列车通常运行时在前端的驾驭室内进行操 作。受电弓设在4号和6号车上，动车组运行时采用单弓受流，另一受电弓处于折叠状态。两列动车组可联挂运行，联挂时受电弓采取双弓受流。12车辆类型符号意义及说明代号TT1c，T1kTrailer Coach拖车MM1，M2，M1sMotor Coach动车Driving Trailer Coach带驾驶室cT1c，T2c的拖车（ccabin）Stand corner Coach带餐车的拖kT1k车（kkitchen）First Class Coach头等车sM1s（sspecial）图 2-1CRH2 型动车组编组示意图表 2-1动车组编组代号含义2.3 动车组主要技术特点1. 流线形头部结构为了降低空气阻力，节省能源，动车组头型设计应用了大量的空气动力学技术，不仅要考虑车体流线型，还要考虑头车的阻力，会车压力波和隧道微压力波的形成，尾车的涡流的形成和脱流等因素。CRH2型动车组头型与原型车E2-1000动车组一样，纵向采用双曲拱面， 横向采用五曲拱面，具有良好的气动特性，完全满足高速行驶要求。CRH2型动车组的头形采用了复杂的多拱曲面造型，远比一般高速列车的头形复杂，因此，这对具体结构设计和生产而言增加了难度。动车组头部结构以骨架外壳结构为基础，按车头断面形状变化将纵骨架（大部分厚6mm，局部9 mm 铝板）形成环状，骨架的间距以300 mm 基准，用横向骨架叉结组焊，大部分骨架外焊接铝制外板（厚2.5mm 铝板）。对需要更高强度的部位，采取增加板厚、缩小骨架间距、增加加强材等措施。需要高强度的部位如车头部车体结构的前端部位及设备室气密隔断的安装部位，外板中剪断载荷大的枕梁及千斤顶支架的上部，侧窗部、门部加强采用6mm 外板，头部的整体刚度较高。33司机室采用全视野前窗，前窗距轨面高 2635mm，窗垂向高约为737.6mm。2. 轻量化牵引系统CRH2型动车组采用VVVF 控制牵引方式，牵引变流器采用 IGBT 元件，工作频率为1500Hz，牵引电机采用三相鼠笼异步电机，功率为300kW。动车组牵引系统各部件体积小、重量更轻、集成化程度高， 使得动车组牵引变压器和牵引变流器可以整合到同一辆车上，即两个动力车可组成一个基本动力单元。这样，动车组可以灵活调节动车、拖车的比例，以满足运营需要。3. 气密侧拉门CRH2型动车组乘客上下车门采用侧拉门结构。侧拉门设5km/h 自动关门、30km/h 自动压紧功能。动车组速度达到30km/h 以上时压紧装置启动，将门和车体紧密贴近，保持气密性。压紧装置将空气压力用变成高压的油压、通过小型油压缸将安装在门板上的气密橡胶顶在车体上，实现密封。利用油的不可压缩性，通过设置在油压放出口上的导向止回阀可以保持压紧装置的压紧力，以保持门的气密性能。2.4 动车组总体参数1.速度运营速度：200 km/h最高试验速度：250 km/h 2.最小通过曲线半径联挂运行时：R180 m单车调车时：R130 mS 曲线时：R180 曲线最小10直线R180 曲线3. 车体主要尺寸 车体最大长度头车：25,700 mm中间车：车体最大宽度：25,000 mm3,380mm车体最大高度：3,700mm车门处地板面高度：1,300mm车厢天花板高度：2,277mm轨距：1,435mm转向架中心距：17,500 mm固定轴距：2,500mm车轮径：860mm车钩高度：1,000mm动车组两端过渡车钩中心高： 880mm+10 -5第 3 章 CRH2 动车组制动系统的组成3.1 供风系统是向整个列车提供压缩空气的气源；主要由空气压缩机组、空气干燥器、风缸及其他空气管路部件组成。图 3-1（CRH2）动车组向空气制动系统供风1.主空气压缩机组（1）.是整个供气系统的核心部件；（2）.驱动电机一般采用直流电动机，直接由接触网供电；（3）.电动机通过弹性联轴器驱动空气压缩机，等速传动；（4）.大多采用多级气缸，分为低压段和高压段压缩。（5）.工作过程：进气一级压缩中间冷却器冷却二级压缩后冷却器冷却通过弹簧索弹性地吊在车辆底部，能有效地为空气压缩机提供缓冲并降低对车体的振动。驱动电机和空气压缩机通过一个带自动对 准、可以消除对准误差的圆管状可弯曲连轴节的中间法兰相互连接。由三个往复式压缩气缸、两个冷却器以及驱动电机组成，其中两个缸为低压缸，一个缸为高压缸；理论上每分钟能提供 950L10bar 的冷却压缩空气。进气过滤器采用过滤纸；外界空气经空气过滤器由低压缸压缩， 流过中间冷却器，压力下降，温度降低。高压缸对低压空气进一步压缩，经后冷却器流入气路系统。空气压缩机采用飞溅润滑依靠焊接在曲轴上的小铁片将曲轴箱内的机油刮起，飞溅到汽缸壁上来完成润滑。通过一个 10bar 的安全阀对空气压缩机进行过载保护。冷却风扇采用粘滞式风扇。2. 辅助空气压缩机CRH2 所用的ACMF2 及ACMF2A 辅助空气压缩机装置是在动车组运行准备时，即总风压力不足，受电弓上升时，对真空断路器（ VCB） 的压力空气进行供给的空气源。辅助供气压缩机及其关联部件等组成单元。图 3-2 辅助空气压缩机组3. 空气干燥器空气压缩机输出的高压空气中含有较多的水分和油分，必须经过空气干燥器进行干燥净化处理。空气干燥器有膜式或塔式，塔式空气干燥器有单塔和双塔两种。图 3-3 干燥工况图 3-4 再生工况双筒式无热再生工况空气干燥器，干燥处理量为1200L/min；吸附剂的吸附与再生分别在两个干燥筒内同时进行，循环交替工作；循环控制器在空气压缩机启动的同时也开始工作，规定的程序控制电磁阀 43 的开关时间；从而控制双干燥筒工作循环，每两分钟转换一次工作状态；当空气压缩机停止工作或空转时，循环控制器记忆下实际的循环状态；当压力空气在一个筒中流过并干燥时，另一个筒中的吸附剂即被再生。每一个干燥筒有一个压力指示器；压力指示器红针显示压力为干燥工况；相反，红针复位则为再生工况。吸附剂是金属硅酸铝，当带水分的压力空气流过吸附剂时，吸附剂具有很有规律的微孔吸附流过的空气中的水分。吸附作用的特点是在压力下吸附，在大气压或负压下再生，即压力越高，温度越低，单位吸附量所能吸收的水分量就越多；反之，吸咐量就少。这就是“压力吸附与无热再生”。图 3-5 空气干燥器TOWER A 干燥，TOWERB 再生工况：电磁阀得电，S1 打开；B1 打开，A2 打开；压力空气得流向为：入口B1 塔A 的外层塔A 的里层，此后分为两路：（1） 塔 A 的里层节流孔塔B 的里层塔B 的外层 A2 消音器 大气（2） 塔A 的里层检查阀C1 检查阀C3 出口当循环控制器使电磁阀失电时，TOWER A 再生，TOWERB 干燥，其工作过程与前述类似。循环控制器在空压机启动时开始工作，根据规定的程序控制电磁阀的开关时间；从而控制双干燥筒工作循环，每两分钟转换一次工作状态。当空压机停止工作或空转时，循环控制器记下实际的循环状态， 当空气压缩机重新启动后，循环控制器从原有的状态上执行控制；这样就可以保证吸附剂充分地再生，并保证吸附剂不会因工作循环的重新设置而产生过饱和。4. 风缸及其他空气管路部件（1） 风缸用于储存压缩空气，用钢板制成，具有很高的耐压性；两端设螺孔，用于和外接管路连接，中央部下方设一螺孔，用于安装排水塞门。图 3-6 风缸（2） 截断塞门用来连通制动主管通往各车辆制动支管的通路。图 3-7 截断塞门（3） 脉冲电磁阀用于电气控制回路中通断气路。图 3-8 脉冲电磁阀（4） 止回阀用于限制压力空气的逆向流动；图 3-9 止回阀（5） 减压阀用于调节压缩空气系统中的压缩空气；图 3-10 减压阀（6） 空气过滤器用于过滤压缩空气系统中的灰尘和杂质，保护敏感设备不受损坏。可根据工作需要任意连接。图 3-11 空气过滤器（7） 安全阀保证空气压力不致过高的重要部件。图 3-12 安全阀3.2 电制动包括受电弓、主变压器、变流器和电机等；电制动是将列车的动能转变为电能后，再变成热能消耗掉或反馈回电网的制动方式，应用在 200 公里动车组上的主要有电阻制动和再生制动两种。电阻制动和再生制动都是让列车的动轮带动动力传动装置（牵引电动机），让其产生逆作用，消耗或回收列车动能，习惯上也称为动力制动。下面分别就这两种制动方式加以介绍： 1.电阻制动此时，由电枢绕组、励磁绕组和主电阻器构成电阻制动主回路， 并使电流向增加原牵引时剩磁的方向流动，再由主电阻器最终将电枢转动发出的电能变为热能消散掉。2. 再生制动与电阻制动相比，再生制动的主回路中没有了主电阻器。制动时回路中各部件的动作与电阻制动时一样，只是电枢转动产生的电能要回馈到电网。电制动具有摩擦部件少（仅有轴承）、维修工作量少、可以反复使用等优点，担负着动车组制动减速时的大部分能量。但由于增加了控制装置和制动电阻等设备，使重量增加；而且，如果条件不具备就不能产生制动作用（即电制动失效）。因此，为提高可靠性，高速动车组的制动控制系统具有在电制动系统不能正常工作时，自动切换到摩擦制动系统的功能。3. 电制动的控制列车的电制动线是在制动控制器置于非常制动位或在 ATC 制动指令时得电。但在低速时电制动力下降，如列车中各车的电制动转换不一致，列车有可能因各车辆制动力不同而造成纵向冲动；所以，在列车速度降低到一定值时，要将电制动同时转为空气制动。3.3 制动控制系统CRH2 型动车组的制动控制系统通过接收司机发出的制动指令或者其ATP(列车自动防护系统)来实现制动力的控制，其作用过程主要由BUC(制动控制单元)，通过微机处理器计算并传输的。制动控制系统由三个部分组成: 制动信号发发生装置、制动信号传输装置和制动控制装置。信号发生装置为司机控制的制动手柄等控制器或者ATP 等控制单元。信号传输装置借助列车的信息控制系统来实现信号的双向传输 即将指令传到各车厢和将各车的信息反馈给司机室。制动控制装置的核心为 BCU(制动控制单元),其通过微机进行运算处理并实现信息的传输,对各车的制动进行实时控制。图中表示了一辆车从制动指令的产生到基础制动装置的组成框图。再生制动与空气制动的混合制动优先利用动再生制动力再生制动力不足时由空气制力来补充,其过程由微机控制.司机制动控制器车辆信息控制装置（中央装置）制动指令转换装置牵引变流器器电气指令车辆信息控制装置（终端装置）制动控制装置制动控制器压缩空气风缸干燥器空气指令电空转换阀中继阀紧急制动电磁阀调压阀空压机油防滑阀增压气缸油缸盘形制动装置图 3-13 制动控制系统制动系统能够实现制动指令的发出及传输、常用制动及快速制动的控制、紧急制动的控制、辅助制动的控制、耐雪制动的控制、空气制动与再生制动的协调控制、防滑控制、增粘器(踏面清扫器)的控制、受ATP/LK2000J 监控的速度控制其中BUC 还能进行主空气机起停控制、车门控制、系统状态记录和故障诊断等一系列功能。动车组的制动指令由司机制动控制器发出电气指令,经列车信息控制系统传送到每辆车的制动控制装置,由 BUC 的电子控制单元进行运算,实施再生制动和空气制动。其中空气制动以控制电空转换阀(EP 阀）的电流，送出与电流相对应的预控压力信号到中继阀，经中继阀送出流量放大的同比率压缩空气，再由增压气缸经空油变换作用转变成油压最后经制动盘液压钳将制动力作用到制动盘上，完成制动作用。正常行车时，CRH2 型动车组的制动指令由司机控制器发出；而列车在紧急状态下的制动由列车ATP 或LKJ2000 监控记录装置发出的安全制动指令发出。当司机通过制动控制器发出制动指令后,指令经列车信息网络传到各车的终端装置,再送到制动控制装置。当 BUC 接到制动指令后, 便按照设定的程序对各种制动方式进行制动力的分配、协调控制。从能量转移的角度来看,CRH2 型动车组采用了盘形制动和动力制动两种制动方式；从动车组制动所采用的源动力来看，制动系统采用的盘形制动属于空气制动，动力制动属于再生制动；按照制动力形成方式，盘型制动、动力制动均属于粘着制动。3.4 基础制动装置1. 夹钳装置现在的动车组一般不再使用传统的杠杆式传动装置，而是普遍使用夹钳式装置。该装置制动夹钳、支架和剪刀形的夹紧制动盘的本体组成，支架和本体之间用销轴联结。本体上设有稳定制动力和防止振动的防振橡胶，本体在销轴上可以滑动以满足轮对左、右运动的要求。另外，本体上还有间隙调整器。2. 制动盘按摩擦面的配置，制动盘可分为单摩擦面和双摩擦面两种。按盘本身的结构，可分为整体式和由两个“半圆盘”用螺栓组装而成的“对半式”，这种对半分开式便于制动盘磨耗到限时更换，不需退轮。按盘安装的位置可分为轴盘式和轮盘式，前者装在轴上，后者装在轮的两侧；动车组中的拖车一般采用轴盘式盘型制动装置，而动车采用轮盘式制动装置，因动车的车轴上要安装驱动装置，没有安装置动盘的位置。由于制动盘是一个既受力又受热的零部件，不宜用过盈配合直接装在轴上，所以轴盘式通常要采用锻钢盘毂作为车轴与制动盘之间的过渡零件，而且在摩擦盘螺栓连接处要加装弹性套。制动盘和盘毂之间采用多个径向弹性圆销实现浮动连接，受热时摩擦盘可以沿着径向弹性圆销完全自由地伸缩，以消除内应力。考虑到制动盘要有良好的散热性，在制动盘的中间部分设计许多散热筋片。这样，当车辆运行时，空气对流即达到散热作用。3. 制动闸片闸片的形状均呈月牙形或扇形，也有对称分成两半的，其好处是容易拆卸，特别适用于闸片与轨面空间很小的条件。闸片上的散热槽有各种不同的形式，有横向槽、竖向槽和斜槽等，其作用都是增加摩擦面的贴合性，便于排除磨屑和散热。动车组中的空气制动系统是这样协同工作的：压缩空气由电动空气压缩机产生，经由贯通全列车的总风管送到各车的总风缸，再经两个单向阀分别送到控制风缸和制动风缸。各车制动风缸中的压缩空气供给中继阀、紧急电磁阀和电空转换阀使用。电控转换阀将送来的压缩空气调整到与制动指令相对应的空气压力， 并作为指令压力送给中继阀。中继阀将电空转换阀的输出作为控制压力，输出与其相应的压缩空气送到增压缸（当车辆设备发生故障时， 经由紧急电磁阀的压缩空气作为指令压力被送到中继阀，此时中继阀与常用制动一样，将具有相应压力的压缩空气送到增压缸）。在对增压缸空气压力进行控制时，用根据制动指令、速度和载重计算出的制动力减去电制动的反馈量后，得到实际需要的空气制动 力。将此变换为电空转换阀（EP 阀）的电流，由电空转换阀产生与其电流成比例的空气压力（AC 压力），并将此压力作为中继阀的控制压力，通过中继阀产生增压缸空气压力（BC 压力）（紧急制动时， 从紧急用压力调整阀输出的控制压力，经紧急电磁阀通往中继阀，中继阀对电空转换阀和压力调整阀的空气压力进行比较，将二者中压力较大者作为增压缸空气压力输出）。中继阀输出的增压缸空气压力经由制动软管从车体送到转向架 上增压缸的输入侧，在增压缸的输出侧就会产生比空气压力高且与空气压力成比例的液压，送给制动夹钳装置（液压制动缸），使其产生动作。3.5 空气制动虽然电制动可以提供强大的制动力，但目前空气制动对于高速动车组来说仍然不可或缺。这是因为：直流电机的制动力随着列车速度的降低而减少，如不采取其他制动方式，列车就不可能完全停下来。而交流电机虽然可通过改变转差来控制制动力的大小，理论上可使制动力不受列车速度的限制，但从高速到停止均能有效作用的、可靠的电制动装置尚处于研究阶段。1. 空气制动控制部分（1） 空气制动控制装置在较早的动车组中，各种空气制动控制装置是分别用管路连接起来的；而目前运用的各种动车组，其各种阀、塞门多采用单元化方式集中安装在铝合金安装板的前面，以减轻质量和减少维护、检修工作量。另外，为了检查的方便，在空气制动控制装置上还设置了测试口。（2） 电空转换阀（EP 阀）电空转换阀安装在空气控制装置内，它由电磁线圈和给排阀等零部件构成。当制动电子控制装置输出的空气制动指令量（电空转换阀电流）通过电磁线圈时就会产生与电流成比例的吸力，控制给排阀的开闭。通过电空转换阀的控制，可将最大 900kPa 的输入空气压力（SR 压力）变成与电空转换阀电流成比例的输出压力空气（AC 压力）。为防止在缓解时 AC 压力随电空转换阀温度的变化而变化，需要加偏流进行缓解补偿。另外，为补偿 AC 压力上升和下降时所产生的压力差（约 30kPa），即使是对于相同的制动级别，也要供给不同的电空转换阀电流以保证输出正确的AC 压力。（3） 中继阀中继阀设在制动控制装置内，由给排阀杆、给排阀、复位弹簧等构成。它将电空转换阀输出的 AC 压力和紧急电磁阀输出的紧急制动压力作为控制压力，向增压缸提供与此控制压力相应的增压缸空气压力。在常用及非常制动指令时，从电空转换阀送来的AC 压力进入AC 室，在紧急制动时，从紧急电磁阀送来的紧急制动压力空气进入 UB 室。这些压力空气输入后，使给排阀杆上移，顶开给排阀，由于给排阀的开启使 SR 压力空气通过给排阀口变为增压缸空气压力（制动作用）。另外，增压缸压力空气还流入 FB 室产生反馈作用，当增压缸空气压力上升到与 AC 压力或紧急制动压力相同时，给排阀下移关闭阀口，SR 压力空气停止向增压缸的流动（保压状态）。这时的增压缸空气不论 AC 压力或紧急制动压力多大均与之相同。反之，制动缓解时，AC 压力或紧急制动压力降低导致给排阀杆下移，离开给排阀， 增压缸压力空气从给排阀杆内部通路排入大气，呈缓解状态。（4） 压力调整阀压力调整阀输入总风缸的压力空气，输出紧急制动用的压力空气（根据车辆的不同设置一种或两种压力值）或踏面清扫