轨道交通基础制动解析
城轨车辆制动基本知识
城轨车辆制动基本知识城市轨道交通车辆制动系统制动的基本概念制动是指人为施加的外力，使运动的物体减速或阻止其加速，以及保持静止的物体静止不变的作用。
制动效能的大小和制动施加的时机由人为掌控。
使列车减速或阻止其加速的力称为制动力，而产生并控制这个制动力的装置叫做制动机。
也称为制动装置。
从能量变化的角度理解，制动过程就是一个能量转移过程，是将列车运行所具有的动能人为控制地转变成其他形式能量的过程，因此列车的制动过程必须具备两个基本条件：①实现能量转换；②控制能量转换。
此时，制动装置是用以实现和控制列车动能转换的一套装置。
对城市轨道交通车辆施行制动的目的在于；①使运行中的列车能迅速地减速或停车；②防止列车在下坡道时由于列车的重力作用导致列车速度增加；③列车停稳后，避免停放的列车因重力作用或风力作用而溜车，这时也被称为停放制动。
反之，对已实施了制动的列车，重新启动或再次加速，必须解除或减弱其制动，这种作用称为制动的缓解。
列车制动系统为了能施行制动或缓解制动，需要在列车上安装一整套完整可操纵并能进行控制和执行的系统总称为列车制动系统。
由于城市轨道交通车辆与铁路车辆的编组形式不同，一般由动车和拖车组成，因此也可按其编组形式的不同分为动车制动装置和拖车制动装置。
操纵全列车的制动功能的设备一般安装在列车两端带司机室的头车上。
一套列车列车制动装置至少包括两个部分：制动控制部分和制动执行部分。
制动控制部分主要包括制动信号的发生与传输装置；制动执行部分（也称为基础制动装置）包括闸瓦制动和盘式制动等不同的制动装置。
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停放的能力，它与列车的运行安全直接有关。
一般来说，城市轨道交通系统都有明确的制动距离（紧急制动距离）不得超过某一规定值。
而列车的最高运行速度与列车的牵引功率有关，但它更应该受到制动能力的限制。
和其他轨道车辆一样，制动装置是城市轨道交通车辆的重要组成部分之一。
轨道交通车辆制动基础知识—制动方式
制动力形成方式
轨道交通车辆制动机维护与运用
1. 按制动力形成方式分
制动方式指制动时列车动能的转移方式或 制动力的获取方式，通常可依据动能的转移 方式、制动力的形成方式及制动源动力进行 划分。
1.粘着制动 2.非粘着制动
2.粘着制动
粘着制动是目前主要的一种制动方式，主 要靠轮轨间的作用力与反作用力（粘着力） 形成制动力，实现制动作用。闸瓦制动、盘 形制动、液力制动、电阻制动、旋转涡流制 动、再生制动以及飞轮贮能制动，都属于粘 着制动
6.制动源动力分类
7.制动力
制动力——人为地使列车减速 或阻止其加速由制动装置产生的 ，与列车运行方向相反的外力。
7.制动力
通过制动力大小的调节可产生不同的制动效果。 制动力对列车而言是 一种外力，是通过列车以外的物体产生并施加于列车上的一种阻力。
5.粘着系数
轮轨间的纵向水平作用力的最大值就叫粘着力，粘着力与轮 轨间垂直载荷的比值则称为粘着系数
影响粘着系数的主要因素有二个：一个是车轮和钢轨的表面 状况，另一个是车辆运行速度。
6.制动源动力分类
1）空气制动：以压缩空气为源动力，又可分为直通式空气制 动和自动式空气制动。
（2）电气制动：以电为源动力，如动力制动、磁轨制动等 （3）人力制动：以人力为源动力，如手制动机。 （4）弹簧制动：停放制动。
2.按动能转移方式分
可分为摩擦制动和动力制动。 （1）摩擦制动 摩擦制动通过摩擦把列车动能转变为 热能，从而获得制动力的方式，常见的 有闸瓦制动、盘形制动、磁轨制动、液 力制动等。
2.按动能转移方式分
（2）动力制动 动力制动是通过牵引电动机将 列车动能转变为电能，以获得制 动力的方式。常见的有再生制动 、电阻制动、旋转涡流制动、轨 道涡流制动等。
地铁刹车原理
地铁刹车原理地铁作为一种重要的城市交通工具，其安全性一直备受关注。
而地铁的刹车系统作为保障地铁行车安全的重要组成部分，其原理和工作机制也备受关注。
本文将就地铁刹车原理进行深入探讨，以便更好地了解地铁刹车系统的工作原理。
地铁刹车系统主要由制动装置、刹车控制系统和辅助设备组成。
制动装置包括制动盘、制动鼓、制动片等，刹车控制系统包括制动阀、制动传感器、制动控制器等，辅助设备包括压缩空气系统、制动液系统等。
这些部件共同协作，实现地铁的安全刹车。
地铁刹车系统的工作原理可以简单概括为，当列车需要刹车时，驾驶员通过控制系统发出刹车指令，制动控制器接收指令后，通过压缩空气系统或制动液系统传递给制动装置，制动装置受到指令后产生制动力，使列车减速停车。
其中，压缩空气系统和制动液系统起到传递力量的作用，制动装置则将这些力量转化为制动力，实现列车的刹车。
在具体的工作过程中，地铁刹车系统还涉及到制动力的调节、速度的监控、防滑保护等功能。
制动力的调节通过控制制动片与制动盘或制动鼓的接触力来实现，以达到适当的制动效果；速度的监控通过制动传感器和控制系统实现，以确保列车在制动过程中不会出现过速或过缓的情况；防滑保护则通过控制系统对制动力进行动态调整，避免列车在制动过程中出现打滑现象，确保乘客的安全。
除了常规的电气控制刹车系统外，一些现代地铁还采用了再生制动系统。
再生制动系统通过将制动能量转化为电能，存储在蓄电池或供电系统中，实现能量的回收和再利用。
这种系统不仅可以减少能源消耗，还可以降低对制动片和制动盘的磨损，延长设备寿命。
总的来说，地铁刹车系统是地铁安全运行的重要保障，其工作原理和机制涉及到多个方面的知识，包括机械制动、电气控制、动力学等。
了解地铁刹车系统的工作原理不仅有助于加深对地铁运行的理解，还可以为地铁安全运行提供重要的参考和支持。
希望本文能够帮助读者更好地了解地铁刹车原理，增强对地铁安全运行的信心和理解。
城市轨道交通车辆技术《转向架基础制动装置》
转向架根底制动装置
• 〔一〕转向架制动配置〔图5-30〕： • 所有车轮都配备了踏面制动单元，每个制动单元配备了制动闸
瓦，制动单元和间隙调整器是一体的。转向架每轴配备了一套 常用/停放制动单元和一套只有常用制动的制动单元。 • 〔二〕作用：为使运行中的车辆在规定的距离范围内停车，必 须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸的制动力，使闸 瓦与轮对之间的转向架内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力即： 制动力，产生制动效果。 • 常用制动的制动单元安装常用/停放制动单元安装图5-30 转向 架制动单元安装
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CRH1动车组的根本结构
CRH1BSP与四方动车组：动车组由8辆车组成，其中5辆动 车3辆拖车；首尾车辆设有司机室，可双向驾驶。
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CRH1动车组转向架根底制动装置
• 1 停放制动/常用制动摩擦 和动力
• 2 常用制动摩擦和动力 • 3 常用制动只摩擦 • 4 车轮防滑速度传感器
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内容总结
转向架根底制动装置。〔一〕转向架制动配置〔图5-30〕：。CRH1BSP与四方动车组：动车 组由8辆车组成，其中5辆动车3辆拖车。1 停放制动/常用制动摩擦和动力。〔五〕根底制动装置 。D3型转向架根底制动装置采用吊挂式单侧塑料闸瓦踏面制动。有两个直径为178mm的制动缸 分别安装在构架侧梁上，每一个制动缸控制转向架一侧车轮的制动
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动力转向架根底制动装置
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非动力转向架根底制动装置
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转向架根底制动装置
• 〔五〕根底制动装置 • D3型转向架根底制动装置采用吊挂式单侧塑料闸瓦踏面制动。
有两个直径为178mm的制动缸分别安装在构架侧梁上，每一个 制动缸控制转向架一侧车轮的制动。当使用空气制动时，制 动缸推动水平杠杆和移动杠杆以及两轮之间的水平下推杆， 使移动杠杆中部的塑料闸瓦压紧车轮，产生制动作用。
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。
城市轨道交通车辆基础电子课件第七章制动与供风系统
（1）踏面制动 踏面制动又称闸瓦制动，是
指通过闸瓦与车轮踏面的机械摩 擦将列车的动能转化为热能，从 而实现列车减速停车的制动方式。
踏面制动如右图所示。
踏面制动
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（2）盘形制动 盘形制动是指制动过程中通过制动 夹钳与制动盘之间的机械摩擦产生制动 力的制动方式，如图所示。其中，制动 盘一般为铸铁圆盘，可以将制动盘单独 安装在车轴上（称轴盘式），也可以直 接在车轮的辐板侧面安装制动盘（称轮 盘式）。盘形制动可以减小车轮踏面的 磨损，从而减少车轮的维修量，延长车 轮的使用寿命。
力传感器
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1．空气压缩机单元 空气压缩机单元通过压缩空气的体积提高气体压力，是为列车提供高 压压缩空气的装置，通常由驱动电动机和机体两大部分构成。 2．空气干燥器 空气干燥器用于除去压缩空气的水分、油污、灰尘等杂质，从而延长 列车所有气路设备的使用寿命，减小维修、更换零部件的工作量。
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3．风缸 风缸的功能是储存空气压缩机产生的压缩空气，稳定供风系统 的压力。根据车辆实际运用的需求，供风系统中设置多个不同作用 的风缸，一般每节车辆设置一个主风缸、一个制动风缸、一个空气 弹簧风缸、一个门控风缸等。
的啮合面移至排气端面，此时齿间容积变为零，排气完成。 螺杆式空气压缩机具有振动小、噪声小、可靠性好、工作寿命长等优
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2．盘形制动单元制动器 盘形制动单元制动器具有结构紧凑、制动效率高、能有效地缩短 制动距离、减轻踏面磨耗及检修工作量小等优点，在新型城市轨道交 通列车上得到了广泛的应用。盘形制动单元制动器主要由制动盘、合 成闸片、盘形制动单元和杠杆等部件组成。
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PD型盘形制动单元用于城市
轨道交通电动客车制动系统的基
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二、制动的方式
城市轨道交通车辆-制动PPT课件
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❖ d. 制动系统应保证列车在长大下坡道上制动 时，其制动力不会衰减。
❖ e. 电动车组各车辆的制动能力应尽可能一致， 制动系统应根据乘客量的变化，具有空重车调 整能力，以减少制动时的纵向冲动。
❖ f. 具有紧急制动能力。遇有紧急情况时，能 使城轨列车在规定距离内安全停车。紧急制动 作用除可由司机操纵外，必要时还可由行车人 员利用紧急按钮进行操纵。
❖ 2）随着列车的速度下降，其电制动力也将不 断地减弱，当列车速度降低至一定的速度时 ，电制动力已不能再满足制动所需的要求， 这时所有的制动力由摩擦制动来承担
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粘着制动
❖ 制动时，车轮与钢轨之间有3种可能的状态：
❖ 纯滚动状态：车轮与钢轨的接触点无相对滑动，车 轮在钢轨上作纯滚动。这时车轮与钢轨之间为静摩 擦，车轮与钢轨之间可能实现的最大制动是轮轨之 间的最大静摩擦力。这是一种难以实现的理想状态。
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1—轮对；2—制动盘；3—制动缸；4—制动夹钳；5—牵引电机。
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SW-200 转向架的盘型制动装置
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盘形制动机的特点
1)盘形制动装置代替了闸瓦对车轮踏面的摩擦， 因而不存在对车轮改善了运行品质， 保证了行车安全。
制动系统
城市轨道车辆
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交通工程教研室
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第五节 制动系统
❖ 人为地使列车减速或阻止其加速叫做制 动。为了施行制动而在轨道车辆上装设 的由一整套零部件组成的装置称为制动 装置。
❖ 列车安全运行所必不可少的装置。不仅 在动车上设制动装置，而且在拖车上也 要设制动装置，这样才能使运行中的车 辆按需要减速或在规定的距离内停车。
浅析城市轨道列车盘式制动与踏面制动的优缺点及发展趋势
浅析城市轨道列车盘式制动与踏面制动的优缺点及发展趋势摘要：本论文在分析城市轨道车辆运输特点基础上，结合城市轨道车辆基础制动装置具体类型，分析了城市轨道车辆踏面制动与盘式制动的优缺点关键词：城市轨道车辆，基础制动，盘形制动。
地铁、轻轨等作为城市轨道交通的重要组成部分，在缓解交通压力、拓展城市空间等方面发挥着重要作用，其运行速度也由最初的30km／h，逐渐提高到80 km／h，甚至更高。
随着速度的提高，在运营过程中城市轨道车辆所装配的踏面制动装置已暴露出车轮踏面产生高温剥离或热裂纹、车轮和钢轨踏面异常磨耗进而恶化轮轨匹配关系、维修工作量和运营成本大大增加等问题。
迫使我们对城市轨道列车的运输特点及其基础制动装置匹配问题进行认真分析，并做出合理选择。
1 城轨运输的特点城市轨道交通运输与铁路运输有很多相似之处，但是与铁路运输相比还有许多差异，其中与制动系统有关的有以下几个方面：(1)运行速度低。
目前国内外地铁的运行速度一般都在135 km／h以下，而铁路机车车辆和动车组的发展趋势是重载和高速，我国高速动车组的持续运行速度已经达到350 km／h。
(2)减速度大、制动距离短。
地铁站间距短，只有起动加速快、制动减速度大才能提高列车的运行速度和效率，因此地铁车辆的紧急制动平均减速度一般定为1．2～1．3 m／s2，有的甚至到1．4 m／s2，而铁路机车车辆和动车组的紧急制动平均减速度一般为0．7～1．2 m／s2；大连地铁3号线要求紧急制动初速120 km／h时，制动距离≤427 m，而铁路机车车辆和动车组在同样速度时，制动距离≤800 m。
(3)制动频繁。
地铁运输有城市公交站间距短的特点，一般只有几百米，长的也只有几公里。
这就要求列车必须频繁的制动停车，以满足乘客的上下车要求。
而铁路运行的站间距一般都在几十公里，甚至一百公里以上。
(4)制动的准确性要求高。
地铁车站普遍装有屏蔽门，对定位停车的精度要求比铁路机车车辆和动车组高，停车位置精度一般在±250 mm左右。
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1．PC7Y型踏面单元制 动 器 （ 见 图 3-6 ） 不 带 停 放制动器，主要由制动缸 体、传动杠杆、缓解弹簧、 制动缸活塞、扭簧、闸瓦、 闸瓦间隙调整器、闸瓦托、 闸瓦托吊、闸瓦托复位弹 簧和手动杠杆及其安装枢 轴等组成。
（1）构成
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1-瓦背；2-钢背；3-摩擦体。 图3-4 粉末冶金闸瓦的组成
图3-5 粉末冶金闸瓦实物图
（2）外观要求及使用性能
闸瓦瓦背不得存在裂纹，并应进行防锈
处理；
外
闸瓦瓦背外弧面和检验样板之间的局部 间隙不大于1.5mm；
观
闸瓦摩擦体不得存在裂纹、分层、疏松
要
等粉末冶金烧结缺陷；
求
闸瓦厚度大的一侧垂直于摩擦面的方向， 涂一道约10mm宽的白漆标记；
中磷铸铁闸瓦的含磷量为0.7%-1.0%，高磷铸铁 闸瓦的含磷量为10%以上。高磷铸铁闸瓦的耐磨性 比中磷铸铁闸瓦高1倍左右，故高磷闸瓦的使用寿 命比中磷闸瓦长，约为中磷闸瓦的2.5倍以上。高磷 闸瓦还有一个优点，就是制动时火花少。铸铁闸瓦 的摩擦系数随含磷量的提高而增大，故高磷闸瓦的 摩擦系数大于中磷闸瓦。但含磷量过高，将增加闸 瓦的脆性，故高磷铸铁闸瓦需采用钢背补强结构， 以解决脆裂问题。
目前城轨车辆中大多采用合成闸瓦， 但合成闸瓦的导热性较差，因此目前也有 采用导热性能良好，且具有较好的摩擦性 能的粉末冶金闸瓦。
（1）构成
粉末冶金闸瓦由瓦背和摩擦体组成，如图3-4所 示，实物如图3-5所示。瓦背采用机械性能不低于 Q235-A的冷轧钢板制造。瓦背取材的长度方向应 与钢板的轧制方向一致。钢板技术条件应符合 GB/T700的规定。摩擦体以金属或其合金为基体， 加入摩擦、减摩或起某些特殊作用的其他金属、非 金属组分，用粉末冶金技术制成。
1.掌握闸瓦制动和盘形制动装置的结构、作 用原理
2.掌握单元制动器的结构、组成、工作原理
一.闸瓦
闸 瓦 的 分 类
铸铁闸瓦 合成闸瓦 粉末冶金闸瓦
一.闸瓦
在铸铁闸瓦中又可分为中磷铸铁闸瓦和高磷铸铁闸 瓦。在合成闸瓦中，按其基本成分，可分为合成树脂 闸瓦和石棉橡胶闸瓦；按其摩擦系数高低，又可分为 高摩擦系数合成闸瓦和低摩擦系数合成闸瓦（简称高 摩合成闸瓦和低摩合成闸瓦）。粉末冶金闸瓦根据制 动摩擦性能要求不同可分为三类：低摩擦系数闸瓦 （L1或L2型）、标准摩擦系数闸瓦（M型闸瓦）和高 摩擦系数闸瓦（H型闸瓦）。
中磷闸瓦和高磷闸瓦的基本型式如图3-1所示。闸 瓦厚度原型为40ｍｍ，但为增加有效磨耗量，延长其 使用寿命，后改为50ｍｍ，但有一部分车辆安装50ｍ ｍ厚度的闸瓦比较困难，故仍使用40ｍm厚度的闸瓦， 闸瓦内圆弧半径为440ｍｍ。
图3-1 铸铁闸瓦 （a）中磷闸瓦；（b）高磷闸瓦 1-瓦鼻；2-钢背；3-加强筋；4-瓦体
摩擦体除白漆标记外，其余部分不得涂
漆。
（2）外观要求及使用性能
闸瓦使用限度（包括瓦背和摩擦体在内）
任何一处的剩余厚度不小于14mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ；
使
闸瓦在使用限度内，摩擦体不应产生片
用 性
状或块状脱落，摩擦体脱落面积大于摩擦面 积的20%时禁用；
闸瓦不得使车轮踏面产生局部过度磨耗、
能
沟状磨耗和犁痕式磨耗，不得使踏面产生热
（4）粉末冶金闸瓦在更换时注意事项
➢上下闸瓦钎子一定要插入闸瓦托及闸瓦孔内 ➢闸瓦托上的穿肖一定要插入闸瓦钎子的销孔内，外侧开
口销子锁好
➢更换闸瓦后，调整复位装置，保证新闸瓦与车轮踏面间 隙不小于6-8mm
二. PC7Y型及PC7YF型踏面单元制动器
Knorr公司生产的踏面制动单元有两种 型式，一种为不带弹簧停放制动的制动单元 PC7Y型，另一种是带弹簧停放制动的 PC7YF型踏面单元制动器。
钢背内侧开有槽或孔，以提高摩擦体与钢背的结合强度。 低摩合成闸瓦钢背两端的中间部分制成凸起的挡块，两侧低平， 以便与闸瓦托的四个爪相结合。钢背外侧中部，装有用钢板焊 制成的闸瓦鼻子，其外形与中磷铸铁闸瓦相同，并可互换使用； 而高摩合成闸瓦则因与低摩合成闸瓦、中磷铸铁闸瓦的摩擦系 数相差太大，不能互换使用，为防止混淆，将高摩合成闸钢背 两端的中间部制成低平，两侧凸起，正与低摩合成闸瓦相反。 钢背内侧还焊有加强筋，以增加钢背的刚度。为了增加闸瓦的 散热面积和避免闸瓦裂损、脱落，合成闸瓦摩擦体的中部压制 成一条或两条散热槽。合成闸瓦是将合成材料按规定的比例混 合均匀后，置于钢模内与钢背热压成为一个整体的。
（2）结构
➢合成闸瓦本身强度较小，因而在其背面压装一块钢板（钢背），闸 瓦的厚度为45ｍｍ。
➢合成闸瓦由钢背和摩擦体两部分组成，如图3-2所示。实物如图3-3 所示
图3-2 合成闸瓦 （a）低摩合成闸瓦；（b）高摩合成闸瓦
1-钢背；2-摩擦体；3-散热槽；4-冲孔
图3-3 合成闸瓦实物图
2.合成闸瓦
合成闸瓦是由树脂（包括活性树脂）或橡胶、石 棉、石墨、铁粉、硫酸钡等材料，以一定的比例混合 后热压而成的闸瓦。
（1）优点
➢摩擦性能可按需要进行调整 ➢耐磨性好，使用寿命长 ➢节约铸铁材料 ➢对车轮踏面的磨耗小，可延长车轮的使用寿命 ➢重量轻，一般只为铸铁闸瓦的１/２～１／３，故可减轻
车辆自重及便于更换闸瓦工作，减轻检修人员的劳动强度 ➢可避免磨耗铁粉的污损及因制动喷火星而引起的火灾事故 ➢摩擦系数比较平稳及能保证有足够的制动力
损伤，不得因闸瓦原因造成摩擦体和车轮之
间发生材料转移。
（3）FJW-2粉沫冶金闸瓦
制动单元使用FJW-2粉沫冶金闸瓦，闸瓦托上有上、下两块闸瓦， 每块闸瓦各用一个闸瓦钎子穿于闸瓦托上。每个闸瓦钎子一端设有销孔， 用穿销插入该孔，穿销外侧用开口销锁定，使闸瓦固定。
更换闸瓦时，首先做好安全措施，按放好止轮器，挂上禁动牌。弹簧 停车装置置于缓解位，单阀制动，将不换闸瓦侧转向架的制动缸塞门关 闭，单阀缓解。用专用内六角扳手拧动闸瓦托复位装置，闸瓦托就会快 速后退，使闸瓦间隙增大，将闸瓦托上的上下开口销及穿销取下，拆下 闸瓦。换上新闸瓦，上侧闸瓦钎子从上向下穿，下侧闸瓦钎子从下向上 穿，然后将上、下闸瓦托穿销穿好锁定，再拧动复位装置，保证新闸瓦 与车轮踏面间隙不小于8mm，然后将单阀制动缓解多次，闸瓦间隙将 自动调整到额定值，再开放制动缸塞门。