城轨车辆制动系统培训讲学.ppt

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1、城轨车辆制动系统一、城一、城轨制制动基基础知知识缓解：缓解：对已经施行制动的物体，对已经施行制动的物体，解除或减弱解除或减弱其制其制动作用，均可称之为动作用，均可称之为“缓解缓解”。列车制动停车后起动加速前或运行途中限速制动后加速前均要解除列车制动停车后起动加速前或运行途中限速制动后加速前均要解除制动作用，即施行缓解作用。制动作用，即施行缓解作用。使列使列车减速或阻止其加速的力称减速或阻止其加速的力称为制制动力力，而，而产生并控制生并控制这个制个制动力的装置叫做力的装置叫做制制动机机，也称，也称制制动装置装置。基础制动装置基础制动装置：传送制动原动力并产生：传送制动原动力并产生制动力的制动执行

2、装置。制动力的制动执行装置。一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆基基础制制动装置及作用原理装置及作用原理制制动缸缸杠杆杠杆闸瓦瓦车轮钢轨一、城一、城轨制制动基基础知知识制动距离：制动距离：从司机施行制动的瞬间起（将制动手从司机施行制动的瞬间起（将制动手柄移至制动位），到列车速度降为零列车所行驶柄移至制动位），到列车速度降为零列车所行驶的距离。的距离。计算制算制动距离距离：各个国家根据自己的：各个国家根据自己的铁路情况制路情况制定的定的紧急制急制动的最大允的最大允许值。我国技。我国技规规定：定：列列车在任何在任何线路坡道上的路坡道上的紧急制急制动距离距离为800800m m。一、城一、城轨

3、制制动基基础知知识 车辆制动系统的作用是车辆制动系统的作用是产生制动力，使列车减速产生制动力，使列车减速或停车。或停车。制动系统作用制动系统作用一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动系系统的要求的要求一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动方式方式 按电动车辆动能的转移方式，按电动车辆动能的转移方式，制动分为两类：制动分为两类：1、机械制动（摩擦制动、机械制动（摩擦制动/空气制动）空气制动）把把动能通过动能通过摩擦的方式摩擦的方式转变为热能转变为热能后，散发到空气中；后，散发到空气中；（动能（动能 热能）热能）一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动方式方式2、电制动

4、（动力制动）、电制动（动力制动）把把动能动能通过发电机转化为通过发电机转化为电能电能后、再将电能送回后、再将电能送回电网或变成热能散发到空气中。电网或变成热能散发到空气中。（动能（动能 电能电能 电网或热能）电网或热能）一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动模式模式常常用用制制动动u 正常运行下正常运行下为调解或控制动车列车速度，包括进站停车所实为调解或控制动车列车速度，包括进站停车所实施的制动施的制动u特点是作用缓和，制动力可连续调节，载荷修正特点是作用缓和，制动力可连续调节，载荷修正u当常用制动力最大时即为当常用制动力最大时即为常用全制动常用全制动。紧紧急急制制动动u紧急制动是在

5、列车遇到紧急情况或发生其他意外情况时，为紧急制动是在列车遇到紧急情况或发生其他意外情况时，为使列车尽快停车而实施的制动。使列车尽快停车而实施的制动。u特点是作用比较迅速，而且将列车制动能力全部使用，而且特点是作用比较迅速，而且将列车制动能力全部使用，而且停车前不可缓解，不对停车前不可缓解，不对冲击率冲击率进行具体限制。进行具体限制。u紧急制动时考虑了脱弓、断钩、断电等故障情况，故只采用紧急制动时考虑了脱弓、断钩、断电等故障情况，故只采用空气制动空气制动。一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动模式模式一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动模式模式快快速速制制动动u紧急情况下、

6、制动系统各部分作用均正常时所采取的一种制紧急情况下、制动系统各部分作用均正常时所采取的一种制动方式动方式u电制动不起作用，仅电制动不起作用，仅空气制动空气制动，制动过程可以，制动过程可以施行缓解施行缓解。u受冲击率限制受冲击率限制，具有防滑保护和载荷修正功能。，具有防滑保护和载荷修正功能。弹弹簧簧制制动动u停放制动是列车停车后，为使列车维持静止状态所采取的一停放制动是列车停车后，为使列车维持静止状态所采取的一种制动方式。种制动方式。u停放制动通常是将弹簧停放制动器的弹簧压力通过闸瓦作用停放制动通常是将弹簧停放制动器的弹簧压力通过闸瓦作用于车轮踏面来形成制动力。于车轮踏面来形成制动力。一、城一、

7、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动模式模式保保压压制制动动u 保压制动是为防止车辆在停车前的冲动，使车辆平稳停车保压制动是为防止车辆在停车前的冲动，使车辆平稳停车，通过通过ECU内部设定的执行程序来控制。内部设定的执行程序来控制。第一阶段：当列车制动到速度第一阶段：当列车制动到速度8Km/h，触发保压制动信号。这时，电制，触发保压制动信号。这时，电制动逐步退出，而由动逐步退出，而由气制动气制动来替代。来替代。第二阶段：接近停车时（列车速度第二阶段：接近停车时（列车速度0.5Km/h），一个小于制动指令（最），一个小于制动指令（最大制动指令的大制动指令的70%）的保压制动开始自动实施，即）的

8、保压制动开始自动实施，即瞬时地将制动缸压力降瞬时地将制动缸压力降低低。一、城一、城轨制制动基基础知知识一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动控制方式控制方式 常用制动优先原则常用制动优先原则u 第一优先再生制动第一优先再生制动u 第二优先电阻制动第二优先电阻制动u 第三优先摩擦制动第三优先摩擦制动一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动控制方式控制方式 常用制动混合原则常用制动混合原则(1)电制制动无故障状无故障状态下的制下的制动原原则在在DCU无故障状无故障状态情况下，情况下，电制制动始始终起作用，提供常用制起作用，提供常用制动所需的制所需的制动力力。制。制动指令指令值同同

9、时送至所有的送至所有的DCU和和ECU，并由它，并由它们分分别根据根据车辆的的载荷情况荷情况计算所需的制算所需的制动力。力。(2)电制制动与气制与气制动混合的控制原混合的控制原则电制制动和气制和气制动之之间融和融和(混合混合)应是平滑的，并是平滑的，并满足正常运行的足正常运行的冲冲击极限。极限。气制气制动用来填用来填补所要求的制所要求的制动需求和已达到的需求和已达到的电制制动力之力之间的差的差额。一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动控制方式控制方式 常用制动力分配原则常用制动力分配原则(1)电制制动力的分配原力的分配原则：由于由于车辆编组每每单元元为三三节，假，假设每每单元自己提供

10、制元自己提供制动力，力，总共需要共需要300%的制的制动力，而力，而电制制动时只只有有动车能提供制能提供制动力，每力，每单元的三元的三节车中只有两中只有两节动车，因此，因此每每节动车承担承担150%的制的制动力。力。(2)气制气制动力的分配原力的分配原则：由由A、B和和C车组成的成的单元元车则需需300的气制的气制动力，每力，每节车的的(气制气制动控制控制单元元)根据本根据本车的的载荷重量荷重量负责本本车100的制的制动力。力。一、城一、城轨制制动基基础知知识城城轨车辆制制动控制方式控制方式三三节编组单元元(两两动一拖一拖)制制动力力总需求需求再生制再生制动（-500-500）电阻制阻制动（-

11、600-600）空气制空气制动(-800)(-800)备注注-300-300-600-600-600-600电网网满-30000-5000-1000-500-100想一想想一想目目 录二、空气制二、空气制动系系统 空气制动，又称为机械制动或摩擦制动。空气制动，又称为机械制动或摩擦制动。城市轨道交通车辆常用的摩擦制动方式主要城市轨道交通车辆常用的摩擦制动方式主要有：有：闸瓦制动闸瓦制动盘形制动盘形制动轨道电磁制动轨道电磁制动二、空气制二、空气制动系系统空气制空气制动系系统的的组成成 城轨车辆的空气制动系统由城轨车辆的空气制动系统由供气供气设备、设备、基础制基础制动装置动装置(常见的有闸瓦制动装置

12、、盘形制动装置常见的有闸瓦制动装置、盘形制动装置)、防滑防滑装置和装置和制动控制制动控制单元组成。单元组成。二、空气制二、空气制动系系统空气制空气制动系系统的的组成成 1、供气系统、供气系统 主要由空气压缩机、空气干燥器、压力控制主要由空气压缩机、空气干燥器、压力控制装置和管路组成。装置和管路组成。2、防滑装置防滑装置 用于车轮与钢轨黏着不良时，对制动力进行用于车轮与钢轨黏着不良时，对制动力进行控制的装置。控制的装置。3、制动控制单元、制动控制单元 是空气制动的核心部件，他接受微机制动控是空气制动的核心部件，他接受微机制动控制单元的指令，然后再指示制动执行部件动作。制单元的指令，然后再指示制动

13、执行部件动作。二、空气制二、空气制动系系统直通式空气制直通式空气制动的的结构原理构原理二、空气制二、空气制动系系统 制动阀有制动阀有缓解位、保压位和制动位缓解位、保压位和制动位3个不同位置。个不同位置。直通式空气制直通式空气制动的的结构原理构原理二、空气制二、空气制动系系统制动位制动位 驾驶员要实施制动时，首先把操纵手柄放在驾驶员要实施制动时，首先把操纵手柄放在制动制动位。总风缸位。总风缸的压缩空气经制动阀进入制动管。的压缩空气经制动阀进入制动管。制制动管动管是一根贯通整个列车、两端封闭的管路，压是一根贯通整个列车、两端封闭的管路，压缩空气由制动管进入各个车辆的制动缸，压缩空缩空气由制动管进入

14、各个车辆的制动缸，压缩空气推动制动缸活塞移动，并通过活塞杆带动基础气推动制动缸活塞移动，并通过活塞杆带动基础制动装置，使闸瓦压紧车轮，产生制动作用。制动装置，使闸瓦压紧车轮，产生制动作用。制动力制动力大小，取决制动缸内压缩空气的压力。大小，取决制动缸内压缩空气的压力。由驾驶员操纵手柄在制动位放置时间的长短而由驾驶员操纵手柄在制动位放置时间的长短而定。定。直通式空气制直通式空气制动的的结构原理构原理二、空气制二、空气制动系系统缓解解位位 要要缓解解时，驾驶员将操将操纵手柄置于手柄置于缓解位，各解位，各车辆制制动缸内的缸内的压缩空气空气经制制动管从制管从制动阀EX口排入大气。口排入大气。操操纵手柄

15、在手柄在缓解位放置的解位放置的时问应足足够长，使制，使制动缸内的缸内的压缩空气排尽，空气排尽，压力降低至零。此力降低至零。此时制制动缸活塞借助制缸活塞借助制动缸缸缓解解弹簧的复原力，使活塞回到簧的复原力，使活塞回到缓解位，解位，闸瓦离开瓦离开车轮，实现车辆缓解。解。直通式空气制直通式空气制动的的结构原理构原理二、空气制二、空气制动系系统缓解解位位 要要缓解解时，驾驶员将操将操纵手柄置于手柄置于缓解位，各解位，各车辆制制动缸内的缸内的压缩空气空气经制制动管从制管从制动阀EX口排入大气。口排入大气。操操纵手柄在手柄在缓解位放置的解位放置的时问应足足够长，使制，使制动缸内的缸内的压缩空气排尽，空气排

16、尽，压力降低至零。此力降低至零。此时制制动缸活塞借助制缸活塞借助制动缸缸缓解解弹簧的复原力，使活塞回到簧的复原力，使活塞回到缓解位，解位，闸瓦离开瓦离开车轮，实现车辆缓解。解。直通式空气制直通式空气制动的的结构原理构原理二、空气制二、空气制动系系统保压位保压位 制制动阀操操纵手柄放在保手柄放在保压位位时，制制动阀保持保持总风缸管、缸管、制制动管和管和EX口各部相通，口各部相通，可保持制可保持制动缸内缸内压力不力不变 。驾驶员将操将操纵手柄靠在制手柄靠在制动位与保位与保压位之位之间来回操来回操纵，或在或在缓解位与保解位与保压位之位之间来回操来回操纵时，制，制础缸缸压力能分力能分阶段上升或下降，即

17、段上升或下降，即实现阶段制段制动或或阶段段缓解解。直通式空气制直通式空气制动的的结构原理构原理二、空气制二、空气制动系系统自自动空气制空气制动机的机的结构原理构原理 自动式空气制动机在直通式空气制动机的基自动式空气制动机在直通式空气制动机的基础上增加了置三个部件：础上增加了置三个部件：（1）给气阀：给气阀：在总风缸与制动阀之间；作用是限在总风缸与制动阀之间；作用是限定制动管定压。定制动管定压。（2）三通阀：三通阀：在每节车辆的制动管与制动缸之间；在每节车辆的制动管与制动缸之间；作用是制动缸充气或排气的控制部件。作用是制动缸充气或排气的控制部件。（3）副风缸：副风缸：在每节车辆的制动管与制动缸之

18、间；在每节车辆的制动管与制动缸之间；作用是提供压缩空气。作用是提供压缩空气。二、空气制二、空气制动系系统自自动空气制空气制动机的机的结构原理构原理二、空气制二、空气制动系系统自自动空气制空气制动机的机的结构原理构原理制动管制动管减压制动、增压缓解减压制动、增压缓解，列车分离时能自，列车分离时能自动制动停车。动制动停车。由于制动缸的风源与排气口离制动缸较近，其由于制动缸的风源与排气口离制动缸较近，其制动与缓解不再通过制动阀进行，因此制动与制动与缓解不再通过制动阀进行，因此制动与缓解缓解一致性较直通制动机好一致性较直通制动机好，列车纵向冲动较，列车纵向冲动较小，适合于较长编组的列车。小，适合于较长

19、编组的列车。有阶段制动及一次缓解性能。有阶段制动及一次缓解性能。二、空气制二、空气制动系系统自自动空气制空气制动机的机的结构原理构原理二、空气制二、空气制动系系统制动位制动位二、空气制二、空气制动系系统缓解位缓解位二、空气制二、空气制动系系统制动保压位制动保压位二、空气制二、空气制动系系统空气制空气制动的分的分类1、闸瓦制动、闸瓦制动2、盘形制动、盘形制动3、轨道电磁制动、轨道电磁制动 城市轨道交通车辆常用的摩擦制动方式主城市轨道交通车辆常用的摩擦制动方式主要有：闸瓦制动、盘形制动和轨道电磁制动。要有：闸瓦制动、盘形制动和轨道电磁制动。轨道电磁制动运用在轨道电磁制动运用在高速列车高速列车的制动

20、系统中。的制动系统中。二、空气制二、空气制动系系统闸瓦制瓦制动闸瓦制动过程：闸瓦制动过程：制动缸制动缸活塞杆活塞杆基础制动装置基础制动装置闸瓦闸瓦车轮车轮每个每个动车和拖和拖车转向向架上各有架上各有4 4块闸瓦瓦组成，其中两个成，其中两个闸瓦瓦块装有附加的装有附加的弹簧制簧制动器，起停器，起停车制制动的作的作用。用。二、空气制二、空气制动系系统闸瓦制瓦制动二、空气制二、空气制动系系统盘形制形制动 盘形制动分为轴盘式和轮盘式两种。盘形制动分为轴盘式和轮盘式两种。一般采用一般采用轴盘式盘形制动轴盘式盘形制动当轮对中间因牵引电机等设备的安装而使当轮对中间因牵引电机等设备的安装而使制动盘安装发生困难时

21、，可采用制动盘安装发生困难时，可采用轮盘式盘轮盘式盘形制动形制动。二、空气制二、空气制动系系统盘形制形制动二、空气制二、空气制动系系统盘形制形制动制动缸制动缸活塞活塞杆杆两根杠杆两根杠杆夹钳夹钳闸片闸片制动盘制动盘二、空气制二、空气制动系系统盘形制形制动二、空气制二、空气制动系系统盘形制形制动二、空气制二、空气制动系系统盘形制形制动二、空气制二、空气制动系系统磁磁轨制制动 图1-3 1-3 磁磁轨制制动 1-电磁磁铁；2-升降升降风缸；缸；3-钢轨；4-构架构架侧梁；梁；5-磨耗板。磨耗板。二、空气制二、空气制动系系统磁磁轨制制动轨道电磁制动，又叫磁轨制动。轨道电磁制动，又叫磁轨制动。在转向架

22、构架侧梁在转向架构架侧梁4下通过升降风缸下通过升降风缸2安装有电磁铁安装有电磁铁1，电磁铁，电磁铁下设有磨耗板下设有磨耗板5。以电操纵并作为动力来源。制动时，将导电。以电操纵并作为动力来源。制动时，将导电后起磁感应的电磁铁放下压紧钢轨，使它与钢轨发生摩擦而产后起磁感应的电磁铁放下压紧钢轨，使它与钢轨发生摩擦而产生制动。生制动。其优点是制动力不受轮轨间粘着的限制，不易使车轮滑行。其优点是制动力不受轮轨间粘着的限制，不易使车轮滑行。但重量较大增加了车辆的自重。但重量较大增加了车辆的自重。在高速旅客列车上与其他空在高速旅客列车上与其他空气制动机并用（特别是在紧急制动时），可缩短制动距离。气制动机并用

23、（特别是在紧急制动时），可缩短制动距离。如北京地铁机场线由于列车运行速度较高，最高时速可达如北京地铁机场线由于列车运行速度较高，最高时速可达100km/h，该车组上装有轨道电磁制动机。，该车组上装有轨道电磁制动机。目目 录三、三、电制制动制动系统制动系统转移动能的转移动能的能力称为能力称为制动功率制动功率。一般的，在一定。一般的，在一定的安全制动距离下，列车的制动功率是其速度的三次函数。的安全制动距离下，列车的制动功率是其速度的三次函数。现代化轨道交通车辆的速度都很高，列车质量也很大，其现代化轨道交通车辆的速度都很高，列车质量也很大，其制动功率如果仅仅以一种机械的方式实现转移是很难达到制动功率

24、如果仅仅以一种机械的方式实现转移是很难达到的。的。三、三、电制制动 现在最多采用的是在最多采用的是闸瓦制瓦制动，但其摩擦，但其摩擦产生的生的热能在能在闸瓦瓦和和车轮踏面踏面间积聚，温度急聚，温度急剧升高，升高，严重重时高温可熔化高温可熔化闸瓦瓦或或烧灼踏面。同灼踏面。同时，闸瓦与瓦与车轮踏面摩擦后会踏面摩擦后会产生生粉粉尘和和热量量，对环境有境有严重的重的污染，而且，染，而且，频繁和繁和过量的使用摩擦制量的使用摩擦制动，将使，将使闸瓦更瓦更换频繁，繁，车辆踏面的踏面的维修大量增加修大量增加。为了减少机械摩擦，了减少机械摩擦，应尽量采用无尽量采用无污染的制染的制动方式，目前方式，目前最好的方法就

25、是使用最好的方法就是使用电制制动。三、三、电制制动根据能量的去向，分根据能量的去向，分为：电阻制阻制动、再生制、再生制动。电制制动按照其制按照其制动原理的不同：原理的不同：动力制力制动、电磁磁涡流制流制动。三、三、电制制动动力制力制动，就是列，就是列车制制动时，将所有，将所有牵引引电机的机的电动机机工况工况转变为发电机工况机工况。电动车组中既有中既有动车又有拖又有拖车，除了拖，除了拖车没有没有电动机只机只能使用摩擦制能使用摩擦制动外，所有外，所有动车都可以都可以进行行动力制力制动，并，并且且还可以承担部分拖可以承担部分拖车的制的制动力。力。动力制力制动三、三、电制制动 电磁磁涡流制流制动就是利

26、用就是利用电磁磁涡流在磁流在磁场下下产生洛生洛伦兹力，利用洛力，利用洛伦磁力的作用方向与物体运磁力的作用方向与物体运动的方向相反的物的方向相反的物理原理来理原理来设计的一种的一种电池制池制动方式。方式。这种制种制动方式具有方式具有无摩擦，无噪声，体无摩擦，无噪声，体积小，制小，制动力力大大的的优点。目前，点。目前，轨道交通道交通车辆利用利用电磁磁涡流制流制动的方式的方式主要有主要有盘形形涡流制流制动和和轨道直道直线涡流制流制动。电磁磁涡流制流制动三、三、电制制动 在制在制动工况工况时，列，列车停止从接触网受停止从接触网受电，电动机改机改为发电机工况，将列机工况，将列车运行的机械能运行的机械能转

27、换为电能能，反反馈电网网，产生生制制动力，使列力，使列车减速或在下坡减速或在下坡线路上以一定的限速度运行。路上以一定的限速度运行。再生制动再生制动三、三、电制制动 由列由列车运行运行动能能转换成的成的电能将全部消耗在列能将全部消耗在列车上的上的电阻阻器中，器中，转变为热能散能散发到大气中去。到大气中去。因此，因此，电阻制阻制动又称又称为能耗制能耗制动。车辆进行行电气制气制动时，首先，首先应该是再生制是再生制动，即向供，即向供电网网反反馈电能。如果触网能。如果触网电压过高或同一供高或同一供电区段无其他区段无其他车辆吸吸收反收反馈能量，能量，则电路路转为电阻制阻制动，把能量消耗在，把能量消耗在电阻器上。阻器上。电阻制动电阻制动复复习思考思考题1、制、制动方式有哪些方式有哪些？2、制、制动模式怎么区分模式怎么区分？3 3、空气制、空气制动系系统构成及原理构成及原理？