城市轨道交通车辆制动技术项目13 国产城轨车辆制动系统
城市轨道交通车辆制动方式
城市轨道交通车辆制动方式一、引言城市轨道交通作为现代城市公共交通的重要组成部分，其安全性和稳定性是保证运营质量的关键因素之一。
而车辆制动作为车辆控制系统中的重要组成部分，对于保证列车的安全运行起着至关重要的作用。
本文将从城市轨道交通车辆制动方式入手，详细介绍城市轨道交通车辆制动方式及其特点。
二、电阻制动电阻制动是城市轨道交通常用的一种制动方式。
它是利用列车牵引系统中装有电阻器，在列车行驶过程中通过改变电路连接方式，使电能转化为热能而达到减速目的。
这种制动方式具有以下特点：1. 制动效果稳定可靠：由于电阻器可以根据列车运行状态进行调整，因此可以实现精确控制列车速度。
2. 制动过程平稳：由于电阻器可以逐渐降低输出功率，因此可以实现平滑减速。
3. 能量回收效果差：由于电能转化为热能而散失掉了大量能量，因此不能实现能量回收。
三、空气制动空气制动是城市轨道交通常用的一种制动方式。
它是利用列车牵引系统中的压缩空气，通过控制空气压力来控制列车的制动力。
这种制动方式具有以下特点：1. 制动效果稳定可靠：由于空气制动可以实现精确控制列车速度，因此具有较高的稳定性和可靠性。
2. 制动过程平稳：由于空气制动可以逐渐降低输出压力，因此可以实现平滑减速。
3. 能量回收效果差：由于空气制动不能实现能量回收，因此在长时间停车时会浪费大量能量。
四、电磁吸盘制动电磁吸盘制动是城市轨道交通常用的一种辅助制动方式。
它是利用列车底部装有的电磁吸盘，在紧急情况下通过控制电磁吸盘工作来实现快速停车。
这种制动方式具有以下特点：1. 制动效果强劲：由于电磁吸盘可以产生很大的吸力，因此可以在紧急情况下迅速停车。
2. 制动过程突然：由于电磁吸盘制动是一种紧急制动方式，因此制动过程会比较突然。
3. 能量回收效果好：由于电磁吸盘可以将列车的动能转化为电能进行回收利用，因此具有较好的能量回收效果。
五、再生制动再生制动是城市轨道交通常用的一种能量回收方式。
城轨车辆制动基础知识—城轨车辆制动系统介绍
整流器 再生制动原理图
一、电制动
2.电阻制动
将发电机发出的电能加于 电阻器上，使电阻器发热，即 电能转变为热能。
制动电阻箱
电阻制动原理图
二、空气制动
当电制动力不足时，由空气制 动来补充，每节车设计有独自的空 气制动控制及部件。
1.2.3 电气指令式制动 控制系统
目前，制动控制系统主要有空气制动系统和电控 制系统两大类。
以电气信号来传递制动信号的制动控制系统，称 为电气指令式制动控制系统系统。
电气指令式制动控制系统系统分为两种类型：
1.数字指令式制动控制系统
2.模拟指令式制动控制系统
一、数字指令式制动控制系统
将司机控制器或ATO（列车自动驾驶） 系统传来的制动指令信号，通过代表不同 意义的信号线输出信号来划分成不同的制 动等级，控制后部车辆制动装置。
对于数字式而言，控制得越精确，信号线 越多，信号传输系统越复杂，越容易发生 故障。
模拟式的信号传输系统简单，而且从 理论上讲，可以做到无级传输，有利 于精确控制。
1.3.2 城轨车辆制动模式
城轨车辆制动模式
1.常用制动
是指在正常情况下为调节或控制列车速 度（包括进站停车）所实施的制动。
城轨车辆制动模式
二、模拟指令式制动控制系统
用模拟量作为制动指令，通常是将司机控制器或ATO系统 传来的制动指令信号，经编码器后，以脉宽调制（PWM）信 号形式或直流电压方式，经列车指令控制线传到后部车辆， 脉宽调制信号以占空比的大小代表不同的制动指令。
制动指令（制动力指令值）是无级传输的。
电气指令式制动控制的主要优点：全列车制动和缓解的 一致性较好，制动和缓解时的纵向冲动小，制动距离短。
城市轨道交通车辆—制动系统
2）滑行状态。车轮在钢轨上滑行，此时车轮与钢轨之间的滑动摩擦力为列车制动力。这是一种必 须避免的事故状态，由于滑动摩擦系数远小于静摩擦系数，因此一旦发生滑行，制动力将大大减 少，制动距离会延长；同时车轮在钢轨上的长距离滑行，将导致车轮踏面的擦伤，危及行车安全。
制动类型
电制动
再生制动 (动能→ 牵引电机→电能→接触网)
1）再生制动。当车辆施加常用制动时，牵引电机变成发电机状态，将车辆的 动能转变成电能，电能经过整流后反馈至接触网，供列车所在的接触网供电 分区上其它车辆牵引和供本车其它系统（辅助系统等）使用，即再生制动。 再生制动取决于接触网的接收能力，也取决于网压的高低和载荷利用能力。
以电磁力为源动力的制动方式称为电制动；
空气（摩擦）制动
以压缩空气为源动力的制动方式称为空气制动，如踏面 制动、盘式制动等都为空气制动方式；
其他制动
还有机械制动、液压制动等方式。
制动源动力 不同
城市轨道交通车辆牵引电传动系统采用先进的调频调压交流感应电机驱 动系统，在高速时具有良好的电制动性能。
但是由于电制动的效率随着运行速度的降低而降低，所以在车速降低到 一定程度后必须采用空气制动系统。
列车制动时，将牵引电机变为发电机，动能转化为 电能。
动能转移方 式不同
制动类型
粘着制动 利用轮、轨之间的粘着力来实现制动。
制动力获取 方式不同
非粘着制动 制动力的提供不再依靠轮轨之间的粘着力，可获得超过轮轨粘着 力的制动力。
我国城市轨道车辆制动技术的现状与思考
我国城市轨道车辆制动技术的现状与思考我国城市轨道车辆制动技术的现状与思考导言随着城市化进程的加速，城市轨道交通系统已成为城市重要的交通方式之一。
城市轨道交通系统的安全性与可靠性是其发展的基本保障，而制动技术作为其中的重要组成部分，对确保列车安全运行起着至关重要的作用。
本文将对我国城市轨道车辆制动技术的现状进行深入探讨，并提出一些思考和建议。
一、我国城市轨道车辆制动技术的现状1. 制动技术的应用范围在我国城市轨道交通系统中，制动技术被广泛应用于地铁、轻轨、有轨电车等多种类型的城市轨道车辆中。
2. 制动技术的发展历程随着城市轨道交通的快速发展，我国的城市轨道车辆制动技术也经历了长足的进步。
从最早的气动制动到现在的电磁制动，制动技术的发展经历了多个阶段。
3. 制动技术的特点目前，我国城市轨道车辆制动技术具有自动化程度高、制动距离短、制动灵活性强等特点，能够有效提高列车的安全性和运行效率。
二、我对城市轨道车辆制动技术的个人观点和思考在我看来，我国的城市轨道车辆制动技术虽然已经取得了一定的成就，但仍然存在一些问题和挑战。
在高速列车上，由于制动能量的快速释放，常常会引起车轮和轨道的磨损，从而影响列车的安全性和运行稳定性。
我认为，未来我国在城市轨道车辆制动技术方面需要在以下几个方面加强研究和改进：1. 提高制动系统的智能化程度针对城市轨道车辆制动系统在运行过程中的复杂工况，需要继续提高制动系统的智能化程度，实现更加精准的控制和操作。
2. 加强制动系统的舒适性和稳定性对于乘客来说，制动过程中的舒适性和稳定性是影响乘坐体验的重要因素，因此需要在制动系统设计和制动控制技术方面进行进一步优化和改进。
3. 推动新型制动技术的应用随着材料技术和控制技术的不断发展，一些新型制动技术已开始逐渐应用于城市轨道车辆中，如液体制动、能量回收制动等。
这些新型制动技术将为我国城市轨道车辆制动技术的进一步提升提供重要的技术支撑。
总结我国城市轨道车辆制动技术的发展经历了多年的积淀与进步，目前已经具备了较高水平的制动技术。
城市轨道交通车辆制动技术项目1 轨道交通车辆制动技术概论
力)也在起作用,但起主要作用的还是列车制动力(人为阻力)。
9
2.制动能力 城市轨道交通车辆在设计和制造过程中,列车的最高运行速度和 牵引功率需要得到充分考虑和计算,而制动能力更是需要认真计算和 校核的技术参数之一。列车的最大速度与牵引功率有关,但它更应该 受到制动能力的限制。 列车的制动能力是指该列车的制动系统能使其在规定的安全范 围内或规定的安全制动距离内可靠地把车停下来的能力。一般来说, 城市轨道交通系统都有明确的车辆运行规程,特别对列车制动能力有 严格的要求和规定。例如,要求列车在紧急情况下的制动距离(紧急 制动距离)不得超过某一规定值。我国的上海地铁规定:列车在满载 乘客的条件下,在任何运行速度下,其紧急制动距离不得超过180m。 这个距离要比启动加速度短得多。因此,从安全的目的出发,一般列
1.能叙述制动、缓解、制动装臵等重要的基本概念。 2.能分析城市轨道交通车辆制动系统的组成。
2
任务1
城轨制动技术的基本认知
【活动场景】 在城市轨道交通车辆检修基地或在城轨制动模型室或有多媒体 能展示城轨车辆制动作用的教室或现场进行教学。 【任务要求】 1.了解城市轨道交通车辆制动的基本知识。
2.能知道城轨车辆制动装臵的基本作用、基本结构与基本特点等。
轨列车的制动装臵分为动车制动装臵和拖车制动装臵两种类型,各型
车一般都有基础制动的装臵,但动车和拖车制动控制单元有一定的 区别。
7
②制动系统。城市轨道交通车辆制动装臵至少包括两个部分,制 动控制部分和制动执行部分。制动控制部分由制动信号发生与输出 装臵以及制动控制装臵组成;制动执行部分通常称为基础制动装臵,
包括闸瓦制动和盘式制动等不同方式。在传统意义上,列车上安装的
制动装臵比较简单、直观,采用压缩空气传递信号,因此我们称其为列 车制动装臵。但是随着轨道交通技术的发展,制动装臵中越来越多地 采用了电气信号和电气驱动设备,微机和电子设备的出现使制动装臵 变得无触点化和集成化,并且使制动控制功能融入了其他电路而不能 独立划分。因此,我们只能按现代化方法将具有制动功能的电子线 路、电气线路和气动控制部分归结为一个系统,统称为轨道交通车辆 制动系统。 由此可见,对城市轨道交通车辆来讲称之为制动系统比制动装臵 要更准确些。
城市轨道交通车辆制动系统
城市轨道交通车辆制动系统摘要：我国城市轨道交通行业的大规模发展全面带动了装备制造业及产业链的发展和技术升级。
按照国家发改委《增强制造业核心竞争力三年行动计划》和《关于加强城市轨道交通车辆投资项目监管有关事项的通知》要求，应积极开展城轨装备标准制修订，发展团体标准和企业标准，完善城轨装备标准规范，加快构建中国城轨装备标准体系。
作为城轨交通车辆关键核心装备的制动系统，有必要建立技术标准体系，以更好地推进制动系统统型产品开发，提高产品的通用性与互换性，满足制动系统产品设计、制造和运用需求。
关键词：城轨交通车辆；制动系统；标准现状；标准体系１我国城轨交通车辆制动系统技术现状目前地铁车辆、轻轨车辆、有轨电车在国内均已批量运用，中低速磁浮车辆、市域快速车辆、单轨车辆也逐步扩大应用。
制动系统是城轨交通车辆的核心系统，组成较为复杂，以地铁列车为例，每列地铁列车制动系统通常由五六十种部件组成，且技术领域跨度大，涵盖了气动控制、计算机控制、机械驱动、摩擦材料、密封等技术，不同的城轨交通车辆采用的制动技术也有所不同，有的甚至差异较大。
绝大部分地铁车辆、轻轨车辆和市域快速车辆采用微机控制直通电空制动系统，主要由制动控制系统（也称为制动控制装置）、基础制动装置、风源装置、防滑装置、辅助设备及管路供风部件等组成。
制动控制装置分为车控和架控２种形式，主要由电子制动控制单元、中继阀、空重车阀、紧急阀、电磁阀、压力传感器等组成。
大部分城轨车辆基础制动采用踏面制动方式，主要包括单元制动器和闸瓦；１００ｋｍ／ｈ及以上速度等级的大部分地铁车辆、轻轨车辆等采用盘形基础制动装置，主要由夹钳单元、制动盘、闸片组成，多采用铸铁制动盘和合成闸片。
风源装置分为主空压机组成和辅助空压机组成，主要包括空压机和干燥器，大部分采用活塞式或螺杆式空压机和双塔吸附式干燥器，部分采用膜式干燥器，主空压机组成为全列车用风设备提供压缩空气，辅助空压机组成为升弓设备提供压缩空气。
城市轨道交通车辆制动技术项目6 城市轨道交通车辆制动控制系统
项目6 城市轨道交通车辆制动控制 系统
1
【项目描述】 城市轨道交通车辆的制动控制系统是城市轨道交通车辆的关键 部件,是城市轨道交通车辆制动系统中最重要的技术保障,是确保城 市轨道交通车辆安全运行的重要保障。城市轨道车辆的启动和以一
定速度运行,要通过对其施加牵引。同样,为了使运行的车辆能够迅
速地减速、停车,也必须对其施加制动。牵引和制动是车辆运行的一 对矛盾的两个方面,缺一不可。仅有牵引而没有制动的车辆是不完善
力等参数。如果供气系统中某台设备发生故障,及时调用备用设备 填补。 ④在列车制动过程中始终收集列车所有轮对速度传感器发来的
速度参数,对轮对在制动中出现的滑行进行监视。一旦发现滑行,立 即发出防滑信号并采取防滑措施。
⑤对列车制动时的各种参数和故障进行监视和记录。故障记录
可以在列车回库后用便携式计算机读出。 城轨列车的电子制动控制单元硬件设备只是计算机和必要的输
组成。它在整个制动系统中的位置如图6.1所示。
7
8
1.电子制动控制单元 电子制动控制单元是近代城轨车辆发展的新技术,城轨列车在发 展之初仅以压缩空气作为唯一的制动的信号和动力源而没有电气制 动;电磁式制动机虽然采用电气指令控制,但它们作用非常简单,只是 通过司机制动控制器(电空制动控制器)进行励磁和消磁,控制列车制 动或缓解,根本没有其他功能。随着电子技术的迅速发展,特别是微 机技术的发展,列车制动控制再也不靠司机的人工进行判断,而是由 微机综合列车运行中的各种参数,经过判断和运算,给城轨列车制动 系统发出准确的指令。以微机为中心的电子控制装置被称为电子制
城轨车辆制动系统
单元制动 缸气压
总风管气压
二、制动控制系统
制动控制系统接受司机或ATO/ATP给出的制动指令，产生、传递制动信号， 并对各种制动方式进行制动力分配、协调，从而控制车辆的制动和缓解。
制动控制系统包括: 电子制动控制单元（EBCU） 空气制动控制单元（BCU） 电气指令制动控制单元
二、制动控制系统
电子制动控制单元（EBCU） EBCU包括微机制动控制及车轮防滑保护电子单元，它是气制动控制系 统的核心部分。通过多功能列车总线（MVB）接收各种与制动有关的信 号（制动指令信号、电制动实际值信号、载荷信号等），由EBCU的主 板MB（相当于CPU)根据所接收的信号计算出当时所需要的制动力值， 并将其传送给气制动控制单元(BCU)。 EBCU还实时监控每个轮对的速度，所需要的轮对速度的实际值由速度 传感器获得，速度信号传至EBCU，EBCU对各轮对的速度差和减速度进 行监测。
三、基础制动装置
基础制动装置也称为制动执行装置，是指用于传送制动原动力并产生制动力 的部分。目前城市轨道交通车辆采用最为广泛的是闸瓦制动和盘形制动。
闸瓦制动装置
三、基础制动装置
车轮踏面
闸瓦
闸瓦制动装置的摩擦副为车轮踏面和闸瓦
三、基础制动装置
车轮踏面
闸瓦
制动时，闸瓦在推力作用下贴靠车轮踏面产生摩擦力
三、基础制动装置
PC7Y型单元制动缸
PC7YF型单元制动缸
三、基础制动装置
（带停放）基础制动单元
（不带停放）基础制动单元
三、基础制动装置
盘形制动装置
制动盘 闸片 制动夹钳 盘形制动装置的摩擦副为制动盘和闸片 制动时，夹钳带动闸片夹紧制动盘产生制动力
三、基础制动装置
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
【学习目标】 1.掌握国产城轨车辆制动系统的结构组成。 2.熟悉国产城轨车辆制动系统的网络结构。 3.掌握国产城轨车辆制动系统的作用及控制原理。 【技能目标】 1.能够说明国产城轨车辆制动系统的特点。 2.能够掌握国产城轨车辆制动系统故障的一般处理方法。
3
任务1
采用车控控制方式的铁科院制动系统
7
图13.2
螺杆空气压缩机组系统原理图
制动控制装置(BCU)由制动微机电子控制单元(EBCU)和气动执 行单元(PBCU)两部分组成,EBCU和PBCU都有安装在制动控制装置
8
机箱中。 EBCU采用6U插件机箱,由制动控制插件板、防滑控制插件板、 开关量输入/输出插件板及通信插件板等组成,EBCU用于实现制动和 防滑的控制计算及以与外部电气接口和通信。PBCU主要由气路集成 板及其上面电磁阀、中继阀等气动执行部组成。制动控制装置根据制 动指令产生要求的制动缸预控压力,再通过中继阀输出制动缸压力, 制动控制装置根据空气簧的压力信号实现不同载重的压力控制,并根 据纵向冲击率的限制来控制制动缸预控压力的上升速率。中继阀采
5
2.系统组成 如图13.1所示为采用车控控制方式的重庆6号线车辆制动系统 气路原理图。 本制动系统主要包括:风源系统、制动控制系统、基础制动、空气 制动防滑控制装置和空气悬挂装置。 (1)风源系统(A组) 全列车有两个压缩机单元,包括空压机启动装置、空气干燥器、安 全阀等。压缩机采用螺杆式空气压缩机,TSA２0.9ARII型螺杆式空气 压缩机采用380V,50Hz三相交流电驱动,可提供30.9m/min的供气 量,电机额定转速为1460r/min。螺杆空气压缩机的螺杆组由两个互 相啮合的螺旋形转子(或螺杆)组成,通常把节圆外具有凸齿的转子称 为阳转子(或阳螺杆);把节圆内具有凹齿的转子称为阴转子(或阴螺 杆)。阴、阳转子具有非对称的啮合型面,平行安装在一个铸铁壳体内 作回转运动。
用双膜板结构,有紧急制动和常用制动两个预控压力输入,输出压力 根据两者之间取高的原则,由紧急制动和常用制动两个预控压力中压 力较高的控制。制动气动执行部件集成在一个气动板上,易于维护和 更换,与电子制动控制装置一起实现常用制动、紧急制动等功能。 制动控制装置电气原理图如图13.3所示,制动控制板上有4路 (或)压力传感器输入通道和两路电磁阀驱动输出。制动控制板用于 的制动力的实时计算,包括空电混合制动时的电制动力分配和空气制
同时在总风管路上安装有安全阀,保证总风压力不超过系统的工 作压力,设定值为1000kPa。 图13.2为空气压缩机组系统原理图。 (2)制动控制系统(B组)
主要包括微机控制的模拟电空制动控制装置(B13)和辅助控制装 置(B7)等,电空制动控制装置具有常用制动控制、紧急制动控制以及 空气制动防滑控制等功能。
子任务1
系统概述及系统组成的认知
【活动场景】 在城轨车辆生产车间或检修现场教学,或用多媒体展示国产城轨 车辆制动系统。 【任务要求】 1.能够掌握采用车控控制方式的铁科院制动系统的组成与特点。 2.能掌握国产城轨制动供风系统的工作原理和制动控制装置的 控制电气原理。 【知识准备】
4
1.系统概述 国产车控式铁科院制动系统采用微机控制的模拟式电—空制动 系统,控制系统采用车控方式,每辆车都配有一套电空制动控制装置 (BCU),BCU内设有监控终端,具有自我诊断和故障记录功能。 空气制动系统能在司机控制器、ATO或ATP的控制下对列车进行 阶段或一次性的制动与缓解。本系统具有反应迅速、操纵灵活、能与 电制动混合使用、防滑控制、紧急制动等功能,是一个充分考虑安全的 城轨交通车辆制动系统。
项目13 国产城轨车辆制动系统
1
【项目描述】
制动技术是城市轨道车辆的关键技术之一,我国国内的城轨车辆 制造之初大都全套引进日本或欧洲技术;近几年,中国铁路科学研究 院(以下简称铁科院)在城市轨道车辆制动系统国产化方面取得了长 足发展,其独立研发的制动系统已在重庆轨道交通6号线、北京地铁 15号线、沈阳地铁2号线等项目中得到应用。相比较于采用车控控制 方式的HRDA制动系统和采用架控控制方式的EP2002制动系统,铁 科院的制动系统设计得较为灵活,可以根据用户的需要进行系统的设 计。本项将分别以应用于重庆轨道交通6号线(采用车控方式)和北 京地铁15号线(采用架控方式)的铁科院制动系统为例,对采用车控 控制方式和架控控制方式的铁科院制动系统进行学习。
方式,手控转换后不会影响脉冲阀的电压控制。因此在电信号出现故障 或者需要人工干预的情况下,可人工施加和缓解停放制动。
12
13
(3)空气制动防滑控制装置 每个车的空气防滑控制装置包括4个防滑排风阀及轴装的4路 速度传感器。
9ห้องสมุดไป่ตู้
10
动力补充,并实施对制动缸压力控制。 制动控制装置具有自诊断功能,可以对制动系统的关键部件和性 能进行监测,并通过车辆总线及时将故障信息通知列车监控系统。同 时BCU还可以把故障信息记录在BCU内部的存贮介质上,并能通过 测试软件将故障信息下载分析。
11
辅助控制装置气动原理图如图13.4所示,主要由双脉冲电磁阀、减 压阀、压力开关、压力测点、滤清器、带电节点排风塞门、溢流阀等组成, 用于实现停放制动的控制,提供总风压力信号和向空簧供风等功能。双 脉冲电磁阀可以用脉冲电压控制转换,在外部控制电压作用下转换后, 能够保持转换后的位置而不需要连续地施加控制电压。此外脉冲阀两 端还有手动按钮,可以通过手动按钮进行控制转换,手动按钮为自复位
TSA２0.9ARII螺杆空气压缩机系统包括空气系统、润滑油系统和
6
冷却系统。 空气系统由空气滤清器、进气阀、主机、油气筒、油细分离器、压力 维持阀和后冷却器组成。空气由空气滤清器(5)滤去尘埃后,再由进 气阀(6)进入主机压缩室压缩,并与润滑油混合。与油混合的压缩空 气由压缩机排至油气筒(7),经油细分离器(8)、压力维持阀(9)及后 冷却器(10)之后送入干燥器中。当空压机组超过设备工作压力时,其 内部的安全阀具有泄压排风作用,保护空压机组设备的安全,设定值 为1250kPa。