城市轨道交通车辆制动系统
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。
城市轨道交通车辆电空制动系统技术要求
城市轨道交通车辆电空制动系统技术要求1 通用要求1.1 一般要求单节车辆采用动力转向架和非动力转向架配置或者牵引系统采用架控方式进行牵引控制的列车宜采用架控制动系统。
电空制动系统应按一列车或一个单元进行系统设计，车辆及相关系统之间接口、功能应匹配，且应避免相互干扰。
整个系统设计应具有完整性并符合故障导向安全原则。
电空制动系统应采用模块化设计，零部件应尽量集中布置，并应具有互换性，主要部件之间应留有维护空间。
电空制动系统的紧急制动的安全性应按GB/T 21562的SIL4等级进行设计，常用制动和防滑控制功能的安全性应按GB/T 21562的SIL2等级进行设计。
电空制动系统管路及其配套的管接头等部件宜采用不锈钢材质，风缸应进行防锈、防腐处理。
电空制动系统不应产生或含有对人体有毒有害的物质。
车体外部安装的制动设备，电气连接器防护等级应满足GB/T 4208—2017中IP65的要求，风源系统电机防护等级应满足IP54的要求，速度传感器防护等级应满足IP68的要求，连接器应满足IP67要求，其它部件防护等级应至少满足IP55的要求。
电空制动系统应设有与列车总线通信的多功能车辆总线（MVB）、控制器局域网（CAN）或以太网等的网络接口。
电空制动系统应能连续调节和控制制动力。
电空制动系统应具有保证运行的列车减速或停车的能力，应满足列车在规定条件下的制动减速度和制动距离要求。
电空制动系统应具有保证静止列车不溜逸的能力。
电空制动系统应能与牵引系统的电制动相互配合实现电空混合制动。
电空制动系统应能充分利用车轮与轨道之间的黏着条件，应能充分发挥制动能力。
电空制动系统应能在司机控制器、ATO或ATP等的操纵下对列车进行阶段或一次性的制动与缓解控制。
电空制动系统正常工作压力范围宜为750kPa～900kPa或800kPa～950kPa，最高工作压力不应大于1000kPa。
当电空制动系统总风管（缸）空气压力降到低于某一压力值时，列车应自动采取导向安全的措施保障列车运行安全。
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。
城市轨道交通车辆的制动模式
城市轨道交通车辆的制动模式城市轨道交通是一种快速、高效的公共交通工具，其安全性是保证城市交通运行的关键。
而车辆的制动系统就是保障城市轨道交通安全的一个重要组成部分。
本文将介绍城市轨道交通车辆的制动模式。
一、电制动电制动是城市轨道交通车辆的主要制动方式之一。
电制动是通过电机逆变器控制车辆电机的电流，使车辆产生制动力，从而实现制动的过程。
在电制动中，车辆电机的电流变成负值，电机产生制动力，将车辆减速甚至停下来。
电制动具有制动平稳、制动距离短、制动效率高等优点。
二、空气制动空气制动是城市轨道交通车辆的另一种主要制动方式。
空气制动通过控制车辆的空气制动系统，将车辆制动盘与车轮接触，产生制动力从而实现制动的过程。
空气制动具有制动力大、制动效率高、制动距离短的优点。
但由于空气制动需要耗费空气制动缸内的压缩空气，因此其制动距离和制动平稳性都会受到影响。
三、再生制动再生制动是城市轨道交通车辆的一种辅助制动方式。
再生制动通过逆变器控制电机的电流，将旋转的车轮所带动的电机转换成电能，并将这些电能反馈给车辆的电源系统，从而实现制动的过程。
再生制动具有制动平稳、制动距离短、不会消耗太多能量的优点。
四、紧急制动紧急制动是城市轨道交通车辆的一种应急制动方式。
紧急制动可以通过手柄或按钮等操作，使车辆的制动系统立即切断牵引电源，同时加紧空气制动或电制动以实现制动的过程。
紧急制动具有制动力大、制动距离短、制动效率高等特点，但也容易产生车轮滑动，增加制动距离和制动平稳性的难度。
城市轨道交通车辆的制动模式有电制动、空气制动、再生制动和紧急制动等多种方式。
在实际运行中，不同的制动模式可以根据车辆的具体情况和运行状态进行选择，以保证城市轨道交通的安全、高效运行。
城市轨道交通车辆制动系统的重要作用
一 基本概念
一 基本概念
当以压力空气作为制动信号传递和制动力控制的介质时， 该制动装置称为空气制动控制（空气制动机）。
二 城市轨道交通车辆制动系统的制动模式
三、快速制动
是为了使列车尽快停车而实施的制动，其制动力高于常用 全制动(上海、广州快速制动力高于常用全制动22% )。这种制 动方式在紧急情况下、制动系统各部分作用均正常时所采取的 一种制动方式，其特点是与常用制动相同，制动过程可以施行 缓解。
受冲击率极限的限制，主控制器手柄回“0”位，可缓解， 具有防滑保护和载荷修正功能。
一 基本概念
三、制动的实质：
（1）能量的观点：将列车的动能变成别的 能量或转移走。
（2）作用力的观点：制动装置产生与列车 运行方向相反的力，使列车尽快减速或停车。
一 基本概念
四、制动机：
产生制动原动力并进行操纵和控制的部分设备。
五、制动力：
由制动装置产生的与列车运动方向相反的外力。 对轨道交通机车车辆而言，制动力是制动时由制动装置产 生作用后而引起的钢轨施加于车轮的与列车运行方向相反的力。
一 基本概念
六、基础制动装置：
传送制动原动力并产生制动力的制动执行装置。
一 基本概念
七、 制动距离：
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的距离，其综合反映列车制动装置的性 能和实际制动效果的主要技术指标。
上海地铁规定：列车在满载乘客的条件下，在任何运行初速 度下，其紧急制动距离不得超过180m。
第二阶段：接近停车时（列车速度0.5Km/h），一个 小于制动指令（最大制动指令的70%）的保压制动由ECU 开始自动实施，即瞬时地将制动缸压力降低。如果由于 故障，ECU未接收到保压制动触发信号，ECU内部程序 将在8Km/h的速度时自行触发。
城市轨道交通车辆构造05制动系统
直通自动空气制动机与自动空气制动机在制动机的组成上基本相同制动机的 三通阀有较大的区别。
一、空气制动系统的组成: 供气系统、基础制动装置、防滑装置和制动控制单元；
常见的基础制动装置有闸瓦制动装置与盘形制动装置。
其中，供气系统主要由空气压缩机、空气干燥器、压力控制装 置和管路组成，供气设备除了给车辆制动系统供气外，还向车辆的 空气悬挂设备、车门控制装置(气动门)、气动喇叭、刮雨器及车钩 操作气动控制设备等需要压缩空气的设备供气。
2) 制动位。 制动时，司机将制动阀操纵手柄放至制动位，制动管内的压力空 气经制动阀排气减压。三通阀活塞左侧压力下降，右侧副风缸压 力大于左侧。当两侧压差较小时，不足以推动活塞，副风缸的压 力空气有通过充气沟7逆流的现象。但由于制动管压力下降较快， 活塞两侧的压差仍继续增加。
压差达到足以克服活塞及节制阀的阻力时，活塞及活塞杆带动节制阀相 左移一间隙距离，使活塞杆与滑阀之间的间隙B置于前部，活塞遮断充气 沟，副风缸压力空气停止逆流，滑阀上的通孔上端开放，与副风缸相通 。随着制动管压力的继续下降，活塞两侧压差加大到能够克服滑阀与滑 阀座之间的摩擦力时，活塞带动滑阀左移至极端位，滑阀切断制动缸通 大气的通路，同时滑阀通孔下端与滑阀座制动缸孔r对准，形成副风缸向 制动缸的充气通路。如果三通阀一直保持这一位置，最终将使副风缸压 力与制动缸压力平衡。
1) 制动位 司机要实行制动时，首先把操纵手柄放在制动位，总风缸的压缩空气 经制动阀进入制动管。制动管是一根贯通整个列车、两端封闭死的管 路，压缩空气由制动管进入各个车辆的制动缸6，压缩空气推动制动 缸活塞9移动，并通过活塞杆带动基础制动装置7，使闸瓦10压紧车 轮12，产生制动作用。制动力的大小，取决于制动缸内压缩空气的压 力，由司机操纵手柄在制动位放置时间的长短而定。
城轨电空制动系统工作原理
城轨电空制动系统工作原理一、概述城轨电空制动系统是城市轨道交通中常见的一种制动方式，它通过电力和气压来实现列车的制动。
该系统具有安全可靠、制动效果好等优点，因此被广泛应用于城市轨道交通中。
二、系统组成城轨电空制动系统主要由以下几部分组成：1. 制动管路：由气缸、管路和阀门等组成，负责传递气压信号。
2. 电控装置：由控制器和计算机等组成，负责控制整个制动系统的运行。
3. 制动盘和制动鞋：负责产生摩擦力，使列车减速或停车。
4. 供电装置：为整个制动系统提供电力支持。
三、工作原理城轨电空制动系统的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 列车司机踩下紧急制动按钮或自然停车按钮时，控制器会发出信号给计算机。
2. 计算机根据接收到的信号计算出列车需要施加的刹车力，并将指令发送给气压控制器。
3. 气压控制器根据计算机发送的指令，控制制动管路中的气压变化，使制动盘和制动鞋接触，产生摩擦力。
4. 列车减速或停车后，计算机会发出解除制动信号，气压控制器则会减少或消除气压信号，使制动盘和制动鞋分离。
四、具体操作流程1. 列车司机踩下紧急制动按钮或自然停车按钮时，控制器会发出信号给计算机。
2. 计算机根据接收到的信号计算出列车需要施加的刹车力，并将指令发送给气压控制器。
3. 气压控制器根据计算机发送的指令，控制主风管中的气压变化。
当需要施加刹车时，气压控制器会打开快速放空阀门，使主风管中的气体迅速排放。
当需要解除刹车时，气压控制器则会关闭快速放空阀门，并逐渐增加主风管中的气体压力。
4. 当主风管中的气体压力下降到一定程度时，进入辅助风管中的空气就会被抽入主风管。
这些空气会经过气压控制器中的电磁阀，进入制动缸中。
当空气进入制动缸时，气缸活塞就会向外推动，使制动盘和制动鞋接触，产生摩擦力。
5. 列车减速或停车后，计算机会发出解除制动信号，气压控制器则会逐渐减少或消除主风管中的气体压力。
这样一来，进入辅助风管中的空气也就不再进入制动缸了。
城轨车辆电制动系统
任务引入
图6-16为某城轨车辆制动电阻实 物图，每个动车均装有一组这样的制 动电阻。当列车施行制动时，优先使 用再生制动，若随着网压的抬高再生 电能不能反馈到电网，
制动系统开始投入电阻制动，通 过电阻将电能转化为热能，从而实现 制动。
思考：再生制动和电阻制动的工 作原理是怎样的？
城市轨道交通车辆构造
图6-16 制动电阻
3.1 再生制动
图6-17为再生制动工作原理图。当发生常用制动时，电动机以发电机状态运行，将车辆 的动能变成电能，经VVVF整流成直流电并反馈于接触网，供列车所在接触网供电区段上的 其他车辆或本车的其他系统（如辅助系统等）使用，此过程称为再生制动。再生制动取决于 接触网的接收能力，也取决于网压高低和负载利用能力。
图6-17 再生制动的工作原理
3.2 电阻制动
图6-18为电阻制动工作原理图。如果制动列车所在的接触网供电区段内无其他列车吸收 制动能量，则VVVF将能量反馈在线路电容上，使电容电压（XUD）迅速上升。当XUD达到 最大设定值1 800 V时，DCU启动能耗斩波器模块A14上的门极可关断晶闸管GTO∶V1， GTO打开制动电阻RB，制动电阻RB与电容并联，将电动机上的制动能量转变成电阻的热能 消耗掉，此过程称为电阻制动，也称为能耗制动。
图6-18 电阻制动工作原理图
任务实施
将全班学生进行分组，每5人为一组，利用本任务学到的知识，具体选定某种类型的城 轨车告进行针对性指导。
参考案例 下面以郑州地铁1号线车辆为例，认识城轨车辆的电制动系统。 郑州地铁1号线车辆的电制动系统采用再生制动和电阻制动。当制动指令发出时，优先 采用电制动。如果接触网的网压允许，则使用的主要制动模式是再生制动。如果接触网的网 压高于1 800 V，则不能再吸收反馈回来的能量，而采用电阻制动。
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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。
防滑装置除了电子控制部分集
成在电子控制单元内，还包括防滑阀和速度传感器。
辅助设备及管路供风部件包
括维护终端、回送装置、风缸和阀类部件等。
有轨电车、单轨车辆、磁浮车辆和自导向轨道车辆主要采用微机控制的液压（也称为电液）制动系统，部分采用空气－液压转换制动系统。
微机控制的液压
制动系统主要由制动控制及动力装置、基础制动装置等组成，部分设有防滑装置。
制动控制及动力装置主要包括电子制动控制单元、液压单元、蓄能器；基础制动
装置随车型不同结构形式差异较大，包括主动式和被动式夹钳单元、液压制动器、气－液转换制动器、制动盘、闸片等。
空气－液压转换制动系统主要应用在部分
跨座式单轨车辆、中低速磁浮车辆上，其制动控制装置与直通电空制动系统的基
本相同，基础制动装置采用液压制动方式。
有轨电车和部分其他形式的城轨车辆
还装有非黏着制动的磁轨制动装置。
大部分城轨车辆在常用制动时采用空气／液压制动与动力制动的复合制动方式，优先并充分发挥动力制动的作用，空气／液压制动只是作为补充，起到节能
环保的作用；紧急制动时采用空气／液压制动，确保列车遇到紧急情况时能够安
全停车。
动力制动由牵引系统实施，包括再生制动和电阻制动２种形式。
城轨车
辆制动系统通常也可划分为供风和制动两部分，风源装置、风缸及相关供风部件
等属于供风部分，其余设备属于制动部分。
２国内城轨交通车辆制动系统技术标准现状
近年来，为适应行业发展的需要，中国城市轨道交通协会组织制定了电空制
动系统的３项系统类和７项部件类团体标准（Ｔ／ＣＡＭＥＴ系列），于２０１７—２０１８年发布实施。
这几项标准主要用于指导电空制动系统及主要部件的
设计和试验验证，但标准数量少，覆盖面小，无法对城轨交通车辆制动技术及产
品全领域提供支持。
我国有轨电车、单轨车辆、中低速磁浮车辆及部分轻轨车辆
等采用的液压制动系统或空气－液压转换制动系统及其部件产品的标准还处于空
白状态。
面对城轨车辆制动系统技术标准缺乏对制动技术和产业发展所带来的不
利影响，从２０１８年底起，中国中车集团有限公司组织相关企业，在国内外制
动系统供应商、城轨用户的大力支持下，进行了城轨车辆制动系统技术标准体系
的建立工作，制定了２０余项电空制动系统、液压制动系统、空气－液压转换制
动系统及其主要部件产品的企业标准，并陆续发布实施。
３城轨交通车辆制动系统技术标准体系架构研究
3.1电空制动控制装置
电空制动控制装置是城轨车辆制动系统核心组件，主要应用于地铁车辆、市
域快速车辆、部分跨座式单轨车辆和大部分轻轨车辆上，由电子制动控制单元以
及气动控制部分（单元）的中继阀、空重车阀、紧急阀、电磁阀、压力传感器等
组成。
另外，电空制动控制装置中的中继阀、空重车阀、紧急阀等均为可实现某
一功能的功能件，运用于干线铁路的制动系统中同类部件均有专门标准或与之相
关的标准规范，对制动系统的简统化具有重要意义，而城轨制动系统的相应部件
缺乏统一要求，有必要通过相关标准进行规范。
3.2电空制动辅助控制装置
电空制动辅助控制装置主要负责停放制动控制、空气弹簧供风等，由停放制
动控制阀、减压阀、双向止回阀、溢流阀、压力开关、过滤器等组成，是电空制
动系统的重要组件。
早期的地铁车辆，大部分将电空制动辅助控制部件分散布置
在空气管路上，后来逐步集成到一个单元中，形成辅助控制装置。
目前越来越多
的城轨车辆将辅助控制装置与总风缸、制动风缸、空簧风缸集成到一起，形成辅
助控制模块，整体吊装到车体底架上。
国内外没有针对电空制动辅助控制装置及
其主要部件的技术标准，造成不同地铁车辆的电空制动辅助控制装置差别较大，
结构、功能不尽相同，零部件选型要求、性能参数均有一定差异，给装置统型及
使用维护带来困难。
因此，有必要制定电空制动辅助控制装置的技术标准，规范
装置及其主要部件的设计、制造和试验要求。
3.3液压制动控制装置
液压制动控制装置为液压制动系统提供液压动力，并进行液压压力的调节等，主要包括电子制动控制单元、液压单元、蓄能器、辅助缓解单元等，主要应用在
低地板有轨电车、中低速磁浮车辆、跨座式单轨车辆、悬挂式单轨车辆上。
国内
外没有液压制动控制装置的专用标准。
国外ＥＮ１３４５２－１：２００３虽然涉及了液压制动系统整体性能要求，但缺乏对液压制动控制装置的组成、功能、性能、试验检验等方面的要求。
其主要功能部件如液压单元、蓄能器、辅助缓解单元也没有相关标准。
因此，需要对液压制动控制装置及其主要功能部件制定相关的技术标准。
4结论
为更好地推进城轨交通车辆制动系统统型产品开发，提高制动系统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，应建立城轨交通车辆制动系统技术标准体系。
城轨交通车辆制动系统技术标准体系应按照通用技术标准和产品专用标准进行构建。
通用标准部分应主要列出系统级的通用技术条件、制动计算规范等，被制动系统相关标准引用的基础设计类、材料类、通用零部件类等标准不再单独列入体系中；产品专用标准部分按子系统、功能组件、功能部件划分，构建技术标准体系。
国内外既有的城轨交通车辆制动系统相关标准无法满足构建技术标准体系的需要，特别是城轨车辆制动系统产品标准缺失较多，有许多标准需要完善或制定。
参考文献：
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［３］国家铁路局．铁道车辆制动系统第１部分：客车：ＴＢ／Ｔ２２３１．１—２０１７［Ｓ］．
［４］国家铁路局．铁道车辆制动系统第２部分：货车：ＴＢ／Ｔ２２３１．２—２０１８［Ｓ］．。