国产地铁车辆制动系统
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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。
(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
→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
—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
我国自 1969 年建成第一条地铁，到现在共已 建成 12 条城市轨道交通线 271km。经过国家批准 正在建设的城市轨道交通线路有 12 条、计 273km。
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。
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→
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.
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
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
制动风缸与称重阀直接相通，而切断模拟转换阀与
称重阀的通路，这时预控制压力 CV1 越过模拟转换阀
而直接进入称重阀。
当预控制压力 C V1 经过紧急阀时，由于阀的通 道阻力使预控制压力略有下降，这个从紧急阀输出
的预控制压力称为 CV2。同样，CV2压力空气也通
过管路板进入称重阀。
称重阀（如图 4
所示）为杠杆膜板式。
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。
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
动力车轴重
16t
列车动力性能参数 启动平均初始加速度 到达 80km／h 时的剩余加速度 最大减速度
1m／s2 0.043m／s2 1.2m／s2：
Tc M M’ 6 车编组
坐旅客 AW1/人 56 56 56
336
站立旅客AW2/人 239 254 254 1494
站立旅客AW1/人 354 376 376 2212
总旅客 AW2/人 295 310 310 1830
总旅客 AW3/人 410 432 432 2548
自 重 AW2/t 35 38.5 38.5 224
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
制动。在整个速度范围内，要充分发挥各种制动方 式的作用，适应地铁列车自动控制而协调配合，以 获得最佳的制动性能。
(3)地铁列车的乘客量波动大。无乘客（空车 工况）仅地铁车辆自重，相对来说是较轻的(为了 降低能耗，地铁车辆车体的材质采用铝合金和薄壁 不锈钢型材等)，因此，乘客量对车辆总重有较大 的影响，易引起制动率的变比。制动率变化过大， 对列车制动时要保证一定的减速度、防止车轮滑行 及减小车辆间纵向冲动都是不利的。因此，制动系 统应具有在各种乘客量的工况下，使车辆制动率基 本恒定的性能。
称重阀主要是用
来限制过大的制动力。
由于模拟转换阀输出
的预控制压力是受微
处理机控制的，而微处
理机的制动指令本身
图 4 称重阀
根据车辆的负载、车速
和制动要求而给出的，
因此，在常用制动中，称重阀几乎不起作用，仅起
预防作用，以防模拟转换阀控制失灵。而主要作用
是在紧急制动时。由于紧急制动时预控制压力是从
制动风缸直接经紧急阀到达称重阀，中间没有受模
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
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。
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。
当列车恒力矩启动时，其平均加速度为 1.013m ／s2，计算粘着系数为 0.166。
在 AW2 载荷、半磨耗轮径、额定接触网压 1
500V 工况下，列车在 35％的坡道上，达到最高速 度 80 km／h 时，具有的剩余加速度为 0.0439m／s2。
在 AW2 载荷，接触网压 1 500v、制动平均减 速度不小于 1.0m／s2 的条件下，列车制动计算粘着
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。
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
小于或大于制动指令时，则分别继续开大进气阀或
关小进气阀并开启排风阀，直到预控制压力 C V1 增
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。
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。
(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
→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
—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
我国自 1969 年建成第一条地铁，到现在共已 建成 12 条城市轨道交通线 271km。经过国家批准 正在建设的城市轨道交通线路有 12 条、计 273km。
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。
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→
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.
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
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
制动风缸与称重阀直接相通，而切断模拟转换阀与
称重阀的通路，这时预控制压力 CV1 越过模拟转换阀
而直接进入称重阀。
当预控制压力 C V1 经过紧急阀时，由于阀的通 道阻力使预控制压力略有下降，这个从紧急阀输出
的预控制压力称为 CV2。同样，CV2压力空气也通
过管路板进入称重阀。
称重阀（如图 4
所示）为杠杆膜板式。
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。
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
动力车轴重
16t
列车动力性能参数 启动平均初始加速度 到达 80km／h 时的剩余加速度 最大减速度
1m／s2 0.043m／s2 1.2m／s2：
Tc M M’ 6 车编组
坐旅客 AW1/人 56 56 56
336
站立旅客AW2/人 239 254 254 1494
站立旅客AW1/人 354 376 376 2212
总旅客 AW2/人 295 310 310 1830
总旅客 AW3/人 410 432 432 2548
自 重 AW2/t 35 38.5 38.5 224
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
制动。在整个速度范围内，要充分发挥各种制动方 式的作用，适应地铁列车自动控制而协调配合，以 获得最佳的制动性能。
(3)地铁列车的乘客量波动大。无乘客（空车 工况）仅地铁车辆自重，相对来说是较轻的(为了 降低能耗，地铁车辆车体的材质采用铝合金和薄壁 不锈钢型材等)，因此，乘客量对车辆总重有较大 的影响，易引起制动率的变比。制动率变化过大， 对列车制动时要保证一定的减速度、防止车轮滑行 及减小车辆间纵向冲动都是不利的。因此，制动系 统应具有在各种乘客量的工况下，使车辆制动率基 本恒定的性能。
称重阀主要是用
来限制过大的制动力。
由于模拟转换阀输出
的预控制压力是受微
处理机控制的，而微处
理机的制动指令本身
图 4 称重阀
根据车辆的负载、车速
和制动要求而给出的，
因此，在常用制动中，称重阀几乎不起作用，仅起
预防作用，以防模拟转换阀控制失灵。而主要作用
是在紧急制动时。由于紧急制动时预控制压力是从
制动风缸直接经紧急阀到达称重阀，中间没有受模
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
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。
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。
当列车恒力矩启动时，其平均加速度为 1.013m ／s2，计算粘着系数为 0.166。
在 AW2 载荷、半磨耗轮径、额定接触网压 1
500V 工况下，列车在 35％的坡道上，达到最高速 度 80 km／h 时，具有的剩余加速度为 0.0439m／s2。
在 AW2 载荷，接触网压 1 500v、制动平均减 速度不小于 1.0m／s2 的条件下，列车制动计算粘着
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。
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
小于或大于制动指令时，则分别继续开大进气阀或
关小进气阀并开启排风阀，直到预控制压力 C V1 增
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。