城市轨道交通制动系统
城轨车辆制动方式介绍
城轨车辆制动方式按照制动时列车动能的转移方式不同城轨车辆的制动主要可以分为摩擦制动和电制动。
一，摩擦制动通过摩擦副的摩擦将列车的运动动能转变为热能，逸散于大气，从而产生制动作用。
城轨车辆常用的摩擦制动方式主要有闸瓦制动，盘形制动和轨道电磁制动。
（一）闸瓦制动闸瓦制动又称为踏面制动，它是最常见的一种制动方式。
制动时闸瓦压紧车轮，车轮与闸瓦发生摩擦，将列车的运动动能通过车轮与闸瓦间的摩擦转变为热能，逸散于空气中。
在车轮与闸瓦这一对摩擦副中，由于车轮主要承担着车辆行走功能，因此其他材料不能随便改变。
要改善闸瓦制动的性能，只能通过改变闸瓦材料的方法。
目前城轨车俩中大多数采用合成闸瓦。
但合成闸瓦的导热性较差，因此也有采用导热性能良好，且具有良好的摩擦性能的粉末冶金闸瓦。
在闸瓦制动中，当制动功率较大时，产生的热量来不及逸散到大气，而在闸瓦与车轮踏面上积聚，使他们的温度升高，摩擦力下降，严重时会导致闸瓦熔化和轮毂松弛等，因此，在闸瓦制动时，对制动功率有限制。
（二）盘形制动）盘形制动有轴盘式和轮盘式之分，一般采用轴盘式，当轮对中间由于牵引电机等设备使制动盘安装发生困难时，可采用轮盘式。
制动时，制动缸通过制动夹钳使闸片夹紧制动盘，使闸片与制动盘间产生摩擦，把列车的动能转变为热能，热能通过制动盘与闸片逸散于大气。
（三）轨道电磁制动轨道电磁制动也叫磁轨制动。
是一种传统的制动方式，这种制动方式是在转向架前后两轮之间安装包升降风缸，风缸顶端装有两个电磁铁，电磁铁包括电磁铁靴和摩擦板，电磁铁悬挂安装在距轨道面适当高度处，制动时电磁铁落下，并接通励磁电源使之产生电磁吸力，电磁铁吸附在钢轨上，列车的动能通过磨耗板与钢轨的摩擦转化为热能，逸散于大气。
轨道电磁制动可得到较大的制动力，因此常被用作于紧急制动时的一种补充制动，这种制动不受轮轨间黏着系数的限制，能在保证旅客舒适性条件下有效地缩短制动距离。
当磨耗板与轨道摩擦产生的热量多，对钢轨的磨损也很严重。
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ppt课件
由此可见，自动式空气制动机的特点是列车管 排气（减压）时制动缸充气（增压），发生缓 解。优点是，当列车发生分离事故，制动软管 被拉断时，列车管风将急剧下降，三通阀（主） 活塞将自动而迅速地左移到制动位，由于各车 都有副风缸分别向制动缸供风，制动缸动作较 快，故列而且列车前后部开始制动作用的时间 表差小，即制动和缓解的一致性较好，适用于 编组较长的列车。因此在世界各国（包括中国） 铁路上得到最广级最持久的应用。
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（二）按制动原动力和控制方式的不同分类 按制动原动力和操纵控制方式的不同，
铁路机车车辆制动机可分为：手制动机、空 气制动机、电空制动机、电磁制动机和真空 制动机。
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1.手制动机 手制动机是以人力制动原动力，以手轮的转
动方向和手力大小来操纵控制。构造简单, 费 用低廉，是铁路历史上使用最久远、生命力 最顽强的制动机。铁路发展初期，机车车辆 上只有这种制动机，每车或几个车配备一名 制动员，按司机笛声号令协同操纵，由于制 动力弱，动作缓慢，不便于司机直接操纵， 所以很快就被非人力制动机取而代之，手制 动机成辅助的备用制动机。
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但是，如果在制动缸降压过程中将制动阀手柄由缓 解位移至保压位，则列车管和副风缸虽能停止充风增 压，三通阀（主）活塞都仍停留在右极端（缓解位）， 制动缸的风仍继续排向大气，直至完全缓解。制动阀 手柄反复在缓解位和保压位之间移动，只能使列车管 和副风缸的风压呈阶段式上升，都不能使制动缸实现 阶段缓解，即只能实现“一次彻底缓解”，又称“轻 易缓解”。
城市轨道交通车辆制动系统 绪论
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第一节 列车制动的几个基本概念 制动：人为的制止物体的运动，包括使其减
速、阻止其运动或加速运动。
缓解：对已经实行制动的物体，解除或减弱 其制动作用。
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。
城市轨道交通制动系统
（1）制动位
驾驶员要实施制动时，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
闭的管路，压缩空气由制动管进入各个车辆的
制动缸，压缩空气推动制动缸活塞移动，并通
过活塞杆带动基础制动装置，使闸瓦压紧车轮
，产生制动作用。
制动力大小，取决制动缸内压缩空气的压力 。
能实现阶段缓解和阶段制动。 制动力大小靠司机操纵手柄在制动位放置时间长短决
定，因此控制不太精确。 制动时全列车制动缸的压缩空气都由总风缸供给；缓
解时，各制动缸的压缩空气都须经制动阀排气口排人 大气。因此前后车辆的制动的一致性不好。
（一）直通式空气制动机原理图
制动阀
制动阀有缓解位、保压位和制动位3 个不同位置。
《城市轨道交通机车车辆》
制动系统
城市轨道交通车辆
王勇麟 付 杰
主要学习内容
一、空气制动系统的控制方式 二、电制动 三、制动模式
一、空气制动系统的控制方式
（一）直通式空气制动机 （二）自动空气制动机 （三）直通自动空气制动机
（一）直通式空气制动机原 理图
直通空气制动机特点是：
制动管增压制动、减压缓解，列车分离时不能自动停 车。
由于制动缸的风源与排气口离制动缸较近， 其制动与缓解不再通过制动阀进行，因此制 动与缓解一致性较直通制动机好，列车纵向 冲动较小，适合于较长编组的列车。
有阶段制动及一次缓解性能。
（二）自动空气制动机原理图
三通阀工作原理
（a）充气缓解位 （b）制动位 （c）保压 位
(1）制动位
（2）缓解位
制动电阻器箱
一般每个动车都安装有制动电阻器箱 ，里面装有足够的制动电阻。电阻材料 一般采用合金带钢条．这种合金带钢条 不仅具有稳定的电阻率，而且有相当大 的热容性。
城轨车辆制动系统课件
制动控制方式
城轨车辆制动系统采用多种制动控制 方式，如电制动、空气制动等，以满 足不同情况下的制动需求。
制动系统在城轨车辆中的实践案例
北京地铁
北京地铁采用具有自主知识产权的城轨 车辆制动系统，实现了列车的安全、可 靠制动。
VS
上海地铁
上海地铁采用进口的城轨车辆制动系统， 为列车提供稳定的制动和停车功能。
对于不符合法规与标准的行为，需要进行整改和处罚，加强监管和执法力度，提高城轨车辆制动系统的 安全性和可靠性。
制动系统相关法规与标准的未来发展与完善
随着城市轨道交通的快速发展和技术进步，制 动系统相关法规与标准也需要不断更新和完善 ，以适应新的安全需求和技术发展趋势。
未来发展与完善过程中，需要加强国际交流与 合作，借鉴国际先进经验和技术成果，推动制 动系统相关法规与标准的国际化和标准化。
制动系统的发展趋势与未来展望
智能化
01
随着技术的发展，城轨车辆制动系统将更加智能化，实现自动
化控制和故障诊断。
节能环保
02
未来城轨车辆制动系统将更加重视节能环保，采用更加高效的
制动方式，减少能源消耗和环境污染。
自主创新
03
未来城轨车辆制动系统将更加重视自主创新，研发具有自主知
识产权的核心技术，提升我国城轨交通产业的竞争力。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
城轨车辆制动系统概述
制动系统的定义与功能
定义
城轨车辆制动系统是用于控制列 车运行速度并在必要时使列车安 全停止的系统。
功能
城轨车辆制动系统具有减速、停 车和保持车辆静止等基本功能， 同时还可以根据需要调车辆制动系统通过制动器将车辆动能转化为热能散发到空气中，从而实现 制动。
城市轨道交通车辆构造05制动系统
制动系统分类图
1.摩擦制动
图5-1 闸瓦制动示意图 1—制动缸 2—基础制动装置 3—闸瓦 4—车轮 5—钢轨
(1)闸瓦制动 动方式。 (2)盘形制动 所示。
闸瓦制动又称踏面制动，是最常用的一种制 盘形制动可分为轴盘式和轮盘式，如图5-2
图5-2 盘形制动 a)轴盘式 b)轮盘式
图5-3 盘形制动结构 1—轮对 2—单元制动缸 3—吊杆 4—制动夹钳
2) 具有足够的制动力，保证车组在规定的制动距离内停车。 3)对新型的城市轨道交通车辆，一般要求具有动力制动能力，并且 在正常制动过程中，应尽量充分发挥动力制动能力，以减少对城市 环境的污染和降低运行成本。 4)制动系统应保证车组在较长、较陡下坡道上运行时，其制动力不 会衰减。 5)电动车组各工况下的制动能力应尽可能一致。 6)具有紧急制动性能。
三通阀内形成以下两条通路： 制动管——充气沟7——滑阀室——副风缸； 制动缸——滑阀座r孔——滑阀底面n槽——三通阀EX口——大气。
第一条通路为充气通路，第二条通路为缓解通路，即所谓充气是指向 副风缸充气，缓解是指制动缸缓解，副风缸内压力可一直充至与制动管的 压力相等，即达到制动管定压，制动缸缓解后的最终压力为零。
空气压缩机1将压缩空气储入总风缸2内，经总风缸管3至制动阀4 。制动阀有3个不同位置：缓解位、保压位和制动位。 在缓解位时，制动管5内的压缩空气经11制动阀EX(Exhaust)排
气口排向大气； 在保压位时，制动阀保持总风缸管、制动管和EX口各不相通； 在制动位时，总风缸管压缩空气经制动阀流向制动管。
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， 只增加一个定压风缸13。但其三通阀的结构和原理与自动空气制动机的 三通阀有较大的区别。
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城市轨道交通制动系统
1、制动与缓解
（1）制动。
制动是指人为地通过制动装置使车辆减速或阻止其加速的过程。
从能量变化角度分析，制动过程是一个能量转移的过程，即将列车运行的动能人为控制地转化成其他形式能量的过程。
而制动力则是指使车辆减速或阻止其加速的外力，制动机是产生并控制制动力的装置。
（2）缓解。
缓解是对已经施行制动的列车，解除或减弱其制动作用。
对于运动的列车而言，列车在停车后启动加速前或列车在运行途中限速制动后加速前均要解除制动作用，即施行缓解作用。
2、制动装置与制动系统
（1）制动装置。
制动装置是在车辆中产生制动力，使列车减速、停车的一套机械、电气装置，一般将机械装置称为基础制动装置，而将电气控制的部分称为制动机。
制动作用的性能对保证车辆安全和正点运行具有极其重要的作用，制动装置也是提高列车运行速度和线路输送能力的重要条件之一。
（2）制动系统。
①制动系统的组成。
制动系统由动力制动系统、空气制动系统及指令和通信网络系统组成。
动力制动系统。
动力制动系统一般与牵引系统连在一起形成主电路，包括再生反馈电路和制动电阻器，将动力制动产生的电能反馈给供电接触网或消耗在制动电阻器上。
空气制动系统。
空气制动系统由供气部分、控制部分和执行部分组成。
供气部分有空气压缩机组、空气干燥器的风缸等；控制部分有电-空转换阀、紧急阀、称重阀、中继阀等；执行部分主要是指基础制动装置，主要有闸瓦制动装置、盘形制动装置等。
指令和通信网络系统。
指令和通信网络系统是传递司机指令的通道，也是制动系统内部数据传递交换及制动系统与列车控制系统进行数据通信的总线。
②制动系统的作用。
制动系统的主要作用如下：
车辆在运行过程中，司机通过制动装置使列车减速、停车或停止加速。
防止车辆在长大下坡道运行时加速。
防止城轨车辆在停车线或检修线上自动溜放而实施停放作用等。