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
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—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
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
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随着城市轨道交通的快速发展，轨道交通车辆的制动系统也得到了极大的改进和完善。
车辆的制动模式是指车辆在运行过程中，通过何种方式来减速和停车。
目前，常见的城市轨道交通车辆制动模式主要包括电制动、气制动和机械制动。
电制动是城市轨道交通车辆中最常见的制动模式之一。
它是通过电动机的反向工作将车辆动能转化为电能，再通过电阻器将电能转化为热能来实现减速和停车。
电制动具有制动力大、响应速度快、制动距离短等优点，是车辆制动的首选模式。
此外，电制动还可以通过调整电机的工作方式来实现不同的制动效果，如再生制动和电阻制动。
气制动是城市轨道交通车辆中另一种常见的制动模式。
它是通过压缩空气来产生制动力，实现车辆的减速和停车。
气制动主要由制动踏板、空气压缩机、储气罐和制动器组成。
当司机踩下制动踏板时，空气压缩机会将空气压缩并储存在储气罐中，当需要制动时，空气会通过制动器释放出来，产生制动力。
气制动具有制动力稳定、可靠性高等优点，适用于高速运行的轨道交通车辆。
机械制动是城市轨道交通车辆中较为传统的制动模式，主要通过摩擦力来实现减速和停车。
机械制动主要由制动盘、刹车片和刹车踏板组成。
当司机踩下刹车踏板时，刹车片会与制动盘接触并产生摩擦力，从而减速和停车。
机械制动具有结构简单、制动力稳定等优点，但相对于电制动和气制动来说，制动效果较差。
除了上述三种主要的制动模式，城市轨道交通车辆还常常采用辅助制动模式，如惯性制动、再生制动和电阻制动。
惯性制动是指利用车辆的惯性来实现减速和停车，通过调整车辆的传动装置来改变车辆的运动状态。
再生制动是指利用电动机的工作原理，将车辆动能转化为电能并回馈给电网，实现能量的回收和再利用。
电阻制动是指通过调整电阻器的工作状态，将电能转化为热能来实现制动。
城市轨道交通车辆的制动模式主要包括电制动、气制动和机械制动。
电制动具有制动力大、响应速度快的优点；气制动具有制动力稳定、可靠性高的特点；机械制动结构简单、制动力稳定。
第五章制动控制系统_城市轨道交通车辆制动技术2014-10-28修改的
1) T车的空气制动滞后控制
控制思想：T车所需制动力由M车的再生制动 力承担，根据空电联合制动运算，不足部分也 由M车的空气制动力补充。最后还不足时，再 由T车的空气制动力承担。
2） T车空气制动优先补足控制
控制思想：T车所需制动力由M 车的再生制动力承担，根据空 电联合制动运算，当再生制动 不足时，首先由T车的空气制动 力补足，再不够才由M车的空 气制动力补足。当电气制动失 效时，M车、T车空气制动均匀 作用。
数字式指令指开关指令的组合，属于分档控制。这样的分档制动指令通过具有
多块气动膜板的中继阀的动作，使制动缸获得恒定的七级压力。 数字式电气指令制动控制系统操作灵活，可控性能好。我国自行制造的北京
地铁车辆使用的SD型制动系统即为数字式电气指令制动控制系统。
2）模拟式电气指令制动控制系统
可以实现无级制动和连续操纵，常用的模拟电
② 将接收到的动力（电气）制动实际值经EP转换，将 电信号转换成为气动信号发送给空气制动控制单元。 在保证电制动优先作用下，空气制动能自动进行列 车制动力的补偿，将制动所需压力传递给基础制动 装置，从而使列车制动保持不变。
(3) 控制供气系统中空气压缩机组的工作周期，监视 主风缸输出压力等参数。如果供气系统中某台设备 发生故障，它能及时调用备用设备填补。
来快速、准确、可靠地传递司机控制器的指令。采用电气指令可
以使列车制动、缓解迅速、停车平稳无冲动，缩短制动距离。 1）数字式电气指令控制系统
是指0和1两个数字，在组成3位数字时，除了000外，还有001，010，
011……111共7种组合，分别使三个电磁阀各自得电（相当于1）或失电（相 当于0）组成的组合，从而获得7档制动指令。
拟转换阀，是一个 电—气转换阀。
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项目6 城市轨道交通车辆制动控制 系统
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【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。
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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
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任务1
制动控制系统的组成认知
【活动场景】 如图为城轨车辆段检修 工作人员正在下载制动控制 单元记录的故障数据的场景。 本次任务的完成建议在如图
所示的城轨车辆检修车间的
制动技术检修或测试班组进 行,或在具有多媒体技术并能展示城轨车辆制动控制技术的教室进行。 【任务要求】 1.掌握城市轨道交通车辆制动控制系统主要组成及其作用。
的,甚至是危险的。试想一下,如果一列车突然失去制动,乘客的生命
财产将受到严重威胁,这是何等危险。因此,从某种意义上来说,制动 是一个比牵引更为重要的问题.
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20世纪50年代,国外城市轨道交通车辆在大规模采用电磁空气 制动机的同时,还采用电气指令式制动控制系统协调动力制动和空气
制动,使制动控制技术达到了一个新的水平。最近几十年来,由于电
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2.掌握制动控制单元在计算制动力时都需要哪些信息,及信息的 获得的方式。
3.掌握并会分析城轨控制系统是制动系统在驾驶员或其他控制装置(比如ATC) 的控制下,产生、传递制动信号,并对各种制动方式进行制动力分配、 协调的部分。制动控制系统是空气制动系统的核心,主要负责接收城 轨列车驾驶员或列车自动驾驶系统(ATO)的指令并采集车上各种与 制动有关的信号,将指令与各种信号进行计算,得出列车所需的制动 力,再向动力制动系统和空气制动系统发出制动信号。动力制动系统 进行制动时将实际制动力的等值信号反馈给制动控制系统,制动控制 系统通过运算协调动力制动和空气制动的制动量;空气制动系统将制 动控制系统发来的制动力信号经流量放大后使执行部件产生相应的 制动力,这就是制动控制系统的主要功能。制动控制系统主要由电子 制动控制单元(EBCU)、空气制动控制单元(BCU)和电气指令单元等
入输出设备,其核心技术应该是其控制软件,只有城轨列车的制动控
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制程序软件的编制水平不断提高,才能使得电子制动控制单元的功能 越来越完美。目前,城轨列车的网络通信已经成为城轨车辆控制技术 的新宠,相应的电子制动控制单元也成为列车控制网络中的重要一 环。集成电子技术越来越多地融入制动系统,机电一体化元件的出 现,使电子制动控制单元、微机制动控制单元和制动控制电子装置等 已经逐渐被机电一体化组合件智能阀、网关阀和远程控制阀等所替 代,这些新的元件不仅保留并扩大了原先电子制动控制单元的所有功 能,还能承担起网络通信的职能,比如,我们在后续项目中将要学习的
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【能力目标】 1.能够在城轨车辆制动系统出现一般简单故障后,能进行初步的 故障原因的初步分析与判断。 2.能够在城轨车辆制动检修现场辨认制动控制单元中各主要元 器件的名称,并能说明基本功能。 3.能够说出制动控制单元中各接线所传输的信号的作用及信号 故障会引起的后果。 4.能够掌握城市轨道交通车辆制动系统日常维修的程序和方法。
动控制单元(EBCU),微机制动控制单元(MBCU)或制动控制电子装
置(BCE)等。电子制动控制单元的主要功能如下: ①接收司机控制器或ATO的指令,与牵引控制系统协调列车的制 动和缓解。设有紧急制动电路,当紧急制动指令发出时,列车能迅速 调用全部空气制动能力实行紧急制动。
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②将接收到的动力(电气)制动实际值经控导阀EP转换,将电信 号转换成为压缩空气的气动信号发送给空气制动控制单元。在保证 电制动优先作用下,空气制动能自动进行列车制动力的补偿,将制动 所需压力传递给基础制动装置,从而使列车制动力保持不变。 ③控制供气系统中空气压缩机组的工作周期,监视主风缸输出压
EP2002制动系统,已经没有了独立的电子制动控制单元,而其功能已 完全融入网络控制系统的新元件中了。
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2.空气制动控制单元 空气制动控制单元是制动系统中电气制动和空气制动的联系点, 也是电子、电气信号与气动信号的转换点。因此,在过去许多制动技 术论述中将其称为中继阀或EP阀。一般空气制动控制单元由各种不 同功能的电磁阀和气动阀组成。主要零部件包括:①内部有腔室及连 通腔室大小通路的阀体;②控制腔室与各通路的活塞和阀门;③控制 活塞和阀门的膜板、弹簧、顶杆和铁芯;④控制(吸引)顶杆和铁芯的电 磁线圈;与阀体内部大小通路相连接的输入、输出气管接头;⑥气—电 或电—气转换元件。空气制动控制单元组成部分根据各制造厂商的