国产地铁车辆制动系统
地铁车辆制动系统分析
地铁车辆制动系统分析摘要：近年来，随着国家对基础建设的不断投入，城市地铁因运输速度快、运载量大、安全高效、方便快捷也得到大力的发展。
本文针对地铁车辆制动系统，从制动系统的特点、系统关键技术等方面入手，进行了分析研究。
希望对制动系统效应的后续优化提升，提供一定的借鉴意义，从而提升地铁车辆的制动效果，为车辆运行保驾护航。
关键词：地铁车辆；制动系统；技术分析一、引言随着我国经济不断发展，城市现代化进程明显加快，城市规模、城市人口和外来人员的不断扩大，给城市的交通结构布局和公共交通的发展带来了前所未有的压力。
城市地铁交通运输，采用封闭式运行管理，充分利用地下空间，具有车厢编组灵活，载客量大，受外界干扰因素小等优点。
同时，由于地铁车辆的高速发展，以及车辆部分设备老化，地铁车辆在运行时会出现不同程度的安全隐患，该隐患是不容忽视的。
2019年地铁车辆发生5分钟以上延迟次数高达1416次，延误率为0.346/百万车公里；而地铁车辆退出正线故障共计8953次，平均退出正线运营故障率0.022次/万次公里。
2011年上海地铁，设备信号系统故障，系统自动控制列车停车，致使多趟列车追尾，造成271名人员受伤。
地铁从车辆的运行具有准时准点、密度高、安全可靠的特点，若是在车辆运行过程中出现故障，则会造成交通堵塞，影响其他车辆的运行情况；严重者会对乘客的生命财产造成不可逆的损害，造成国家巨大的巨大损失。
因此，保证地铁车辆的安全运行是至关重要的一件事。
地铁车辆在运行时，其制动系统是保证车辆正常运行和人员安全的关键。
随着科学技术的发展，国家对区域一体化的发展规划，以及人工智能技术在地铁运行上的使用，对地铁车辆的高频启动和制动系统提出了更高的需求。
众所周知，地铁列车系统其制动系统结构复杂，并且整个制动系统在车辆上分布位置不同，导致发生的故障不能完全的统计出来，这也为安全分析故障的发生带来了诸多困难。
因此，本文对地铁车辆制动系统进行了研究分析，为进一步提高制动系统的安全运行，有效完善地铁车辆制动系统，掌握故障规律、便于维护车辆运行具有重要的意义。
简析地铁车辆主流制动系统
简析地铁车辆主流制动系统
地铁车辆的主流制动系统主要有电制动系统、气制动系统和电气联合制动系统。
电制动系统是地铁车辆主要的制动方式之一。
它通过电动机反转工作，将电能转化为机械能，产生制动力。
电制动系统具有快速响应、精确控制等特点，可以实现较高的制动能力和制动精度。
电制动系统还可以通过回馈能量给电网，实现能量的再利用，减少能量的浪费。
气制动系统是地铁车辆的另一种主要制动方式。
它通过气缸等装置将气体压缩储存，并通过控制气源的进出来控制制动力的产生和释放。
气制动系统具有快速响应、动作灵活等优点，适用于瞬态条件下的制动操作。
气制动系统还可以通过紧急切断气源的方式实现过载制动和防滑制动，确保地铁车辆的安全性。
地铁车辆的主流制动系统主要包括电制动系统、气制动系统和电气联合制动系统。
它们各具特点，可以根据地铁车辆的需求和运行条件选择合适的制动方式。
这些制动系统还可以通过技术创新和优化设计来提高制动效能和能量利用效率，进一步提升地铁车辆的安全性和运行效果。
简析地铁车辆主流制动系统
简析地铁车辆主流制动系统
地铁车辆的主流制动系统包括电制动和机械制动两种。
电制动是地铁车辆中常用的制动方式之一。
它是通过电动机产生的反电动势或电磁力来制动车辆。
电制动有直接制动和间接制动两种方式。
直接制动是指通过电机的反电动势将动能转化为电能，并通过电阻、充电设备或回馈电网等方式消耗掉。
而间接制动则是通过电机的电磁力抑制车轮转动来实现制动效果。
电制动具有响应速度快、制动力可调、稳定性好等特点，对车辆的磨损和噪音也较小。
机械制动是地铁车辆中另一种常用的制动方式。
它通过摩擦和离心力来实现制动。
机械制动主要包括蹄形制动器、盘式制动器和滑轮制动器等。
蹄形制动器是最常见的机械制动器，它通过压紧制动蹄来阻止车轮转动。
盘式制动器则是将制动盘与车轮相对摩擦，通过刹车盘的阻尼转矩来制动车辆。
滑轮制动器则是通过牵引绳带动制动滑轮，使制动施加到车轮上。
机械制动具有制动力大、制动距离短、可靠性高等特点，但它也存在制动力不可调节、易受湿气和灰尘影响等缺点。
地铁车辆的主流制动系统包括电制动和机械制动两种方式。
电制动具有快速响应、制动力可调和稳定性好等特点，而机械制动具有制动力大、制动距离短和可靠性高等特点。
地铁车辆通常采用这两种制动方式的组合来实现安全高效的制动操作。
简析地铁车辆主流制动系统
简析地铁车辆主流制动系统
地铁车辆主流制动系统主要包括电制动系统和气制动系统两种。
电制动系统是指通过电力来实现制动的一种方式。
它主要依靠电动机的反作用力来实现制动效果。
当地铁车辆需要制动时，电动机会被设置为发电状态，将动力电能转化为电流，通过电控系统调整电机的转速和电流大小，实现制动力的控制。
电制动系统具有制动效果稳定、制动距离短、反应灵敏等优点，能够很好地满足地铁车辆的制动需求。
气制动系统是指通过气压来实现制动的一种方式。
它主要依靠气制动装置来实现制动效果。
当地铁车辆需要制动时，通过气制动系统将制动指令传递给制动装置，使其释放气压将制动盘或制动片与车轮接触，从而产生制动力。
气制动系统具有制动力大、制动可靠等优点，可以在紧急情况下提供强力制动力，保证地铁车辆的安全。
电制动系统和气制动系统在地铁车辆中常常同时使用，形成双制动系统。
这种双制动系统能够更好地保证地铁车辆的制动效果和安全性。
在正常情况下，电制动系统主要负责车辆的中低速制动，而气制动系统主要负责车辆的高速制动。
而在紧急情况下，双制动系统能够同时发挥作用，提供更强的制动效果，确保地铁车辆的安全。
地铁车辆的主流制动系统主要包括电制动系统和气制动系统两种。
它们各自具有不同的优点和特点，能够很好地满足地铁车辆的制动需求。
双制动系统的应用更能保证地铁车辆的制动效果和安全性。
简析地铁车辆主流制动系统
简析地铁车辆主流制动系统
地铁车辆的主流制动系统主要有两种，分别是电制动系统和气制动系统。
电制动系统是一种通过电磁力控制车辆减速和停车的制动方式。
它的主要原理是通过电流的变化来改变电磁铁的磁场强度，进而影响制动器的压紧程度。
具体来说，电制动系统包括了制动台和制动鞋两部分。
制动台通过电磁铁控制制动鞋的压紧和松弛，从而实现车辆的制动或释放。
电制动系统具有制动力平稳，响应时间短等优点，能够有效提高车辆的制动性能。
这两种主流制动系统在地铁车辆中的应用各有特点。
电制动系统由于其制动力平稳、响应时间短等优点，广泛应用于地铁车辆以及高速铁路等场合。
而气制动系统由于其制动力大、可靠性高等特点，适用于地铁车辆等重载运输工具。
为了提高车辆的安全性能和制动效果，现代地铁车辆通常会采用电气混合制动系统，即同时采用电制动系统和气制动系统，以充分发挥两者的优势。
简析地铁车辆主流制动系统
简析地铁车辆主流制动系统【摘要】地铁车辆的制动系统在保障乘客安全和行车平稳性方面起着至关重要的作用。
目前，主流的地铁车辆制动系统包括电阻制动系统、滑行制动系统、再生制动系统、空气制动系统和液压制动系统。
每种系统都有其独特的优势和适用场景。
随着科技的不断发展，主流制动系统也在不断更新迭代，未来的发展趋势将更加智能化和高效化。
在应用前景方面，地铁车辆制动系统将会更加广泛地应用于城市交通领域，为乘客提供更加舒适安全的出行体验。
目前还存在一些需要进一步改进的地方，例如提升制动系统的精确度和稳定性。
制动系统的持续改进和升级将是未来的发展重点。
【关键词】地铁车辆，制动系统，电阻制动系统，滑行制动系统，再生制动系统，空气制动系统，液压制动系统，发展趋势，应用前景，改进。
1. 引言1.1 地铁车辆制动系统的重要性地铁车辆制动系统是地铁列车上非常重要的部分，它直接关系到列车的运行安全和乘客的乘坐舒适度。
地铁车辆制动系统的作用是在列车运行时可以实现准确控制列车的速度和停车距离，确保列车在规定的时间内平稳停车。
制动系统还可以降低列车行驶过程中的能耗，提高能源利用效率，减轻对环境的影响。
在地铁列车运行中，制动系统的稳定性和可靠性是非常重要的。
一旦制动系统出现故障，可能会导致列车无法正常停车或者速度无法控制，从而造成严重的事故。
地铁车辆制动系统的设计和使用必须经过严格的检测和验证，确保其在各种运行条件下都能够可靠运行。
除了安全性和可靠性外，地铁车辆制动系统还对乘客的乘坐舒适度有较大影响。
一个良好的制动系统可以使列车的减速和停车过程更加平稳，减少乘客的不适感。
在地铁车辆设计中，制动系统的优化设计是非常重要的一部分，能够提高乘客的乘坐体验。
1.2 当前地铁车辆主流制动系统的应用地铁作为城市重要的公共交通工具，其安全性和可靠性备受关注。
地铁车辆制动系统是保障地铁运行安全的重要组成部分，不同地区和不同运营商会选择不同类型的制动系统应用于地铁车辆中。
地铁车辆国产化架控制动系统的应用
动系统Ｃ Ｎ Ａ 总线传送给本单 元的各架控Ｓ Ｃ 。 Ｂ Ｕ 正常情况下 ， 一
个单元 内的Ｇ Ｃ Ｂ Ｕ只有一 个工作在主控模式 ， 另＿个为作 为备
主风缸Ｍ 用于储存用于制动系统及其 它用 风装 置的压缩 Ｒ
空气 。 制动风缸Ｂ 通过管路过滤器Ｆ 塞 ＩＢ 和单 向阀Ｃ １ Ｒ 、、 ＇ Ｖ１ ｑ Ｖ、
令后 ， 控制两根轴上 的制动缸压力控 制电磁阀使它们都处于失
电状态 ， 使制动缸压力达到称重的紧急制 动压力水平 。
２２ 制动缸压力连通控制 ．３ ．
制动防滑控制板通过控制连通 电磁 阀Ｅ ９允许将本转 向 Ｖ，
架的两根轴 的气动 输出压力连通 或切断 。在常用 制动和紧急
制动作用期 间 ， 允许按架控方式将两根轴上 的制动缸压力输 出 连通 ； 对于轴控的防滑保护系统 ， 在防滑保护起作用时 ， 则将两
Ｏ 引言
Ｃ２ Ｖ 从主风管获得清洁压缩空气 。 空气悬挂风缸ｓ 则通过溢流 Ｒ 阀Ｏ 、 Ｖ 管路过滤器Ｆ 、 ￣ Ｖ 和单 向阀Ｃ １ Ｖ 塞ｆＢ １ Ｖ 与主风管相连 。 制动风缸通过截断塞门向架控控制单元供风 ， 架控控制单 元根据实时的载荷信号及速度信号对基础制动单元进行控 制。 另外 ，控制停放制 动的脉冲电磁阀Ｅ 也 通过塞门Ｂ ２ Ｖ ｖ 从制动 风缸处供风 ，停放 制动的施 加和缓解都是通过该 脉冲 电磁 阀
北京地铁2号线国产化制动系统研制
国 产 化
２ 制动系统技术条件
圳 功 系统 的 卜 技 术条什 炙 １ 、
表１ 制动 系统主要技术条件
北 京地 铁 ２ 号 线 国产 化 制 动 系统 研 制
国产化总体方 案
厂＿＿ ＝ 二 亍二 亍 ——］
篓 控 箱 制 元 鼍 ｛ ｒ 系 统 鼾 ｒ 禁 系 统 系 … 统 … 集 成 … 技 术
接【 ｌ 的 ‘ 撤 、ｊ Ｉ 缇
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系统
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４ ． １ ． １ 网络 拓 扑 和 功 能
辆 乍仃 ２会 制动 控 制 ， （ ＢＣ Ｕ）， 从 圳 ， 』
统
，满 足 北 京 地 铁 ２ 号 线 车
辆 制动 系统 的 技 术性 能及 接 口要 求 。国 产化 制 动 系统 能够 与 北京
地铁 ２ 号 线 车 辆 原 制 动 系 统 产 品 整 机互 换 ，并 满 足车 辆 运 营 的要 求 。本 文 阐述 对 国产 制 动 系 统 的
研 究 ，探 讨 在 进 行 国产 化 研 究 中
摘 要 ： 分 析 北 京地 铁 ２ 号 线 车 辆 制 动 系统 国产 化 的必 要 性 ，提 出制 动 系统 国产 化 方案 ，并 对 国 产 化 制 动 系统各 关键 部 件进 行 深 入 研 究和 开 发 。
研 制 的 国 产 化 制 动 系 统 完 成 了型 式 试 验 和 正 线 考
北 京地铁 ２ 号 线 国 产 化 制 动 系统 研 制
李 小东’ ，王群伟 ，张文秀 ，张 勇。
（ １ ．北 京地铁运营有 限公 司三分 公司 ，北 京 １ ０ ０ ０ ８ ２ ；２ ．中国铁道科学研 究院机车车辆研 究所 ，
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初步预计，到 2010 年，我国的城市轨道交通 还将有很大的发展，运行里程将达到 1000km，总 投资将达到 3000~4000 亿元，估计车辆装备的投资 占到 20％，将达到 800 亿元左右。
拟转换阀的控制，而紧急阀也仅仅作为通路的选
择，不起压力大小的控制作用。所以，在紧急制动
时，预控制压力只受称重阀的限制，即为最大的预
控制压力。
同样，预控制压力 CV2 流经称重阀时也受到阀的
通道阻力，压力有所下降，成为预控制压力 CV3，并
制动控制单元的主要作用是将来自微处理机 ECU 的电子模拟制动信号通过模拟转换阀 a 转换成 与其相对应的预控制(空气)压力，这个预控制压力 是呈线性变化的，同时也受到称重阀 c 和防冲动检 测装置的检测和限制，最后使制动缸和停车制动缸 获得符合制动指令的气制动压力。
制动控制单元的工作原理如下： 当压力空气从制动风缸进入制动控制单元 BCU 后，分成三路，一路进入紧急阀 e，一路进入模拟 转换阀 a，另一路进入均衡阀 d，其流传图如下： 制动风缸→
2 地铁车辆简介及列车主要技术参数
2.1 地铁车辆制动系统的特点：
(1)地铁的站间距离比较短，一般都在 1km 左 右。由于站间距离短，列车的调速及停车都比较频 繁。为了提高运行速度，必须使列车起动快、制动 距离短。
这就要求地铁车辆的制动装置具有操纵灵活、 运用迅速、停车平稳、准确和制动力大等特点。
主题词 地下铁道车辆 制动装置 空气制动 电阻制动 再生制动 自由词 国产地铁
Abstract：In this paper, the main consisting components and operation principle of simulating form of electric-controlled brake system produced by Germany Knorr Brake Company adopted on home-produced subway rolling stock are introduced. In the system, the micro-processor braking control and wheel skid controlling electronic unit KBGM-P and braking control unit BCU are core control components of this simulating electric controlled brake system. All components of the braking control unit are centrally mounted on an individual integrated board which is provided with air circuit, the structural design of traditional brake control valve (distributing valve)is changed. In addition, air drier of single cylinder form in heatless regenerative working condition and brake cylinder with parking brake device are all provided with certain feature.
→紧急阀 e →→模拟转换阀 a→称重阀 c→均衡阀 d
→均衡阀 d→制动缸和停车制动缸 整个制动控制单元犹如一个放大器。 模拟转换阀（如图 2 所示）是由一个电磁进气 阀（类似控导阀）、一个电磁排风阀及一个气电转 换器组成。当进气阀的励磁线圈收到微处理机的制
动指令时，吸开阀芯，使制动风缸的压力空气通过
每辆车上设有三个风缸，其中，一个 100L 的 总风缸，一个 80L 的空气悬挂系统（空气弹簧）风 缸，一个 100L 制动风缸。
3.2 制动控制单元（BCU）（如图 1 所示）
图 1 制动控制单元原理示意图
制动控制单元是空气制动的核心，主要有模拟 转换阀 a、紧急阀 e、称重阀 c、均衡阀 d 等组成， 这些部件都安装在一块铝合金的气路扳上。犹如电 子分立元件安装在印刷线路板上一样。同时，在气 路板上装置了一些测试接口（j、k、1、m、n）。因 此，要测量各个控制压力和制动缸压力，只要在这 块气路板上测试即可。这样就显得非常方便。同样， 整个气路板的安装、调试和检修都很方便。
部分和执行部分三个主要部分组成。
国产地铁车辆有三种类型，分别称为 A 车、B
车和 C 车，A 车为无动力装有空压机组的的拖车，
一端设有驾驶车；B 车为设有受电弓、并设有辅助
空压机的动车；C 车为动车。
列车的近期编组为 6 辆车一列。为 A—B—C—B
—C—A；远期为 8 辆编组，即 A—B—C—B—C—B
我国有 668 个城市，100 万人口以上的城市有 37 个，其中 200 万人口以上的城市有 13 个。按“十 六大”提出的全面建设小康社会的目标，我国的城 市化建设还将会有历史性的大发展。虽然我国城市 轨道交通建设的时机总体上比发达国家晚 20~30 年，但现在我国城市轨道交通建设在世界上是规模 最大、速度最快的。
2.2 地铁车辆简介及技术参数
国产交流传动地铁列车是具有自主知识产权
的国家计委立项的重大科研攻关项目，由中国南(北)
方机车车辆工业集团公司组织，南京浦镇车辆厂总
体牵头进行研制开发。
该车将缩小国产地铁车辆与国外地铁车辆在
铝合金车体、VVVF 变压变频逆变器以及车辆启、
制动平稳性和运行可靠性上的差距。
国产地铁车辆空气制动系统由供气部分、控制
—C—A。B、C 车一般为固定编组，其连接采用半永
久车钩，而 B、C 车与 A 车之间的连接则采用半自
动密接式车钩(即机械挂钩为自动的，电气连接为
人工的)。
列车技术参数
最高运行速度
80km／h
结构设计速度
100km／h
挂钩速度
3km／h
反向驾驶时的最高速度 常用制动冲击率极限
10km／h 0.75m／s3
系数为 0.159。 列车载荷能力及自重载重
列车编组形式为 2Tc+2M+2M’(Tc 为带司机室
的拖车；M 为带受电弓的动车；M’为动车)。定员 坐席 AWl，定员车载 AW2(6 位旅客／m2)，超员车 载 AW3(9 位旅客／m2)。具体载荷人数见表 l，计算
质量时按每人 60kg 计算。 表 1 具体载荷能力及载荷
国产地铁车辆制动系统
马琪
（南京浦镇车辆厂 综合技术部 南京 210031）
摘 要 介绍了国产地铁车辆制动系统的主要性能及采用的德国克诺尔制动机公司生产的模拟 式电控制动系统的主要组成部件及作用原理。其中，微处理制动控制与车轮滑行控制电子单元，以及 制动控制单元 BCU 是该模拟式电控制动系统的核心控制部件。制动控制单元的所有部件集中地装在一 个单独的具有气路的集成板上，结构紧凑，便于检修维护。
(2)地铁列车中的动车具有两台或四台牵引电 动机，这就为采用电制动提供了基本条件。电制动 有许多优点，例如无机械磨损等。这对于空气制动 来说是无法实现的。电制动有再生制动和电阻制动 两种。电制动的制动功率大，尤其是在较高的速度 范围内，它不仅制动力大，效率高，而且再生制动 能回收能量，从而产生一定的经济效益。但由于它 在低速范围内只能使用电阻制动，其制动力较小。 且当列车速度降到某一速度时，必须及时补上空气
Key Words：subway rolling stock brake system air brake rheostatic brake regenerative brake Free Word：Home-produced Subway
1 前言
地下铁道作为特大城市快速轨道交通的主要 模式，其运输能力大，单方向高峰运输能力为 35 000 人次／h 以上，并具有准时、快速、舒适、安全的 特点，能充分利用地下空间，对环境不产生污染。
进气阀转变成预控
制压力 CV1 并送向
紧急阀 e。与此同
时，具有 C V1 的压力
空气也送向气电转
换器和排风阀，而气
图 2 模拟转换阀
电转换器将压力信 号转换成相对应的
图3 紧急阀
电信号，马上馈送回微
处理机，让微处理机将此信号与制动指令比较。当
进气阀并开启排风阀，直到预控制压力 C V1 增
载 重 AW3/t 58.1 63.6 63.6 370.6
3 空气制动系统组成
3.1 供风系统
供风系统由空压机组、双塔干燥器、安全阀、 压力开关、测试接口、软管及除制动以外的用风单 元组成。
空压机供风量为 1.2 m3／min，工作压力为 850~1000kPa。干燥器为双塔干燥器，并设有安全 阀。除制动系统外，还有气笛、刮雨器、空调机、 空气弹簧、车钩、受电弓等用风设备。
高或降低到制动指令的要求为止。从模拟转换阀出
来的 CV1 压力空气通过管路板进入紧急阀（如图 3
所示）。它实际上是一个二位三通电磁阀，它的三
个通道分别与模拟转换阀输出口、制动风缸及称重
阀进口相连接。在常用制动时，紧急阀励磁，紧急
阀使模拟转换阀与称重阀相通，而切断与制动风缸
的通路；在紧急制动时，紧急阀不励磁，紧急阀使
额定电压
DC 1 500V
受电弓处电压范围
DCl 000-1800V
牵引逆变器额定输出容量 1 200kVA
牵引电机额定小时功率 210kW
辅助逆变器额定输出容量 80kVA