现代有轨电车电磁轨道制动方式初探

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城市轨道交通车辆制动方式

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。

现代有轨电车制动初探

现代有轨电车制动初探

因, 再 生制动产 生 的能量 不能够被 充分 的利用 , 为 了达 到车辆 的制动要求 , 需要采取措施将再生制 动产生 的能 量吸收或消耗 掉 , 或采用储能装置储 存再生制 动无法反 馈到接触 网中的电能 , 并为有轨电车提供牵引电能 。
( 二) 摩擦制动

现代有轨 电车制动方式
车使用 。当两个牵 引变 电所 因 司无其他 车辆吸收反馈 能量或者车辆 的速度降低到某个数值后 , 电机转 换的电
轨电车相比具有快速、 舒适、 环保等特点, 具有广阔的应
用前景。

般说来 , 城市轨道交通系统主要包括地铁 、 轻轨
压低于接触网电压时, 电机产生的能量无法反馈到接触
网, 车辆 无法实 现再生制 动 , 再 生制动 自动切换 为电阻
统, 具有安全 、 可靠 、 环保 、 舒适 、 快捷 、 成本低等优点。 其系统采用电力牵引, 是绿色交通方式。相对地铁 、 轻
轨 等其他城 市轨道交 通而言 , 其运 量小 ; 但相 应 的基础 设 施建设 工程量小 , 能大大节省 投资 , 还可节 省大量 运
营、 维护成本 。

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现代有轨 电车制动初探
◎王 尧 李 刚 鞠 阳
[ 内容提要] 现代有轨电车是一种介于地铁和公交之间的运行方式, 相 比之下, 在其进入政策视野不足一年, 相关规划就迅速累加到2 0 0 0 公里以上, 充分表明其适合中国国情 , 有着强大的吸引力。本文简单对现代有轨电车制动系统进行分析。
械方 式方便 。
( 三) 现代 有轨 电车制动模式组合基本模 式

1 . 空气制动。目 前国内大部分地铁 、 轻轨车辆的制 动系统均采用空气制动系统。空气制动装置结构简单 , 安装维护简单。使用安全 , 可靠性高, 使用寿命长。尤

轨道交通车辆制动基础知识—制动方式

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。

城轨车辆制动方式介绍

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。

有轨电车制动安全性分析

有轨电车制动安全性分析

有轨电车制动安全性分析摘要:低地板现代有轨电车作为环保、舒适、便捷的交通运输方式,越来越多的应用到城市轨道交通系统。

低地板现代有轨电车可能运行在商业区,非独立路权,其运行区间与行人和车辆有交叉,发生紧急情况时优先考虑将车辆停下来以避免行人受到伤害。

制动系统作为保证车辆安全的重要组成部分,其安全性尤为重要。

关键词:低地板现代有轨电车;制动系统;安全性国内有轨电车制动系统普遍采用微机控制电液制动系统,主要应用的制动系统有克诺尔的KBGM-H,汉宁卡尔的HNKE,株机公司的DY-1,海泰的EHB01,华伍的DY01A,四方所的SCGHB-1。

微机控制电液制动系统主要功能包括常用制动、紧急制动、安全制动和停放制动等。

制动系统安全可靠是城市轨道车辆的运行安全和平稳停靠的保障。

本文从制动控制、液压控制、电子控制三个方面对国内主流制动系统的控制方案进行了分析。

1.列车制动控制1.制动指令冗余1.在常用制动指令的传输上,均有相应的冗余措施。

如采用网络与硬线指令冗余的方式,网络正常时以网络优先;当网络故障时,则根据硬线指令进行制动控制;当制动指令与牵引指令冲突时,制动指令优先。

2.车辆采用双通道冗余的MVB总线接口,当任一路通道或收发器故障时,冗余备用通道仍可保证MVB能正常通信;3.如网络与硬线制动指令出现不一致,EBCU设置故障信息以及相关的MVB信号,车辆施加最大常用制动,并通过HMI向司机提示故障信息,车辆减速并停止;当制动指令与牵引指令冲突时,制动指令优先。

4.通过手柄施加紧急制动时,同时输出常用制动指令。

紧急制动指令既有硬线又有网络。

当硬线故障时,网络指令起作用。

5.安全制动控制环路贯串于全列车,失电触发制动,任意节点断开均施加安全制动。

6.列车制动相关硬线在设计时采用“低电平”触发,因此是故障导向安全的;1.1.控制主阀冗余(1)主从热备模式主要是SCGHB-1、DY-1型制动系统,用于中低速磁悬浮列车。

电磁轨道制动器在低地板有轨电车上的应用

电磁轨道制动器在低地板有轨电车上的应用

电磁轨道制动器在低地板有轨电车上的应用作者:茅剑峰来源:《大东方》2018年第07期摘要:随着我国社会发展进程不断向前推进,科学技术水平得到显著提升,促使我国交通行业得到长足发展,低地板有轨电车逐渐成为改善城市交通拥挤的有效方式。

由于地板面与轨道面之间的距离较短,因此可以选用体积较小的液压制动系统来将传统空气制动系统予以有效替代,并将其应用于有轨电车之中。

为全面改善低地板有轨电车在紧急制动条件下的减速功能,可以采用避免轮轨黏着的独立制动来予以实现。

本文主要分析了与电磁轨道制动器相关的各项原理,以及在低地板有轨电车之中的应用,进而达到有效提升有轨电车安全性能的目的。

关键词:电磁轨道制动器;低地板有轨电车;应用前言随着我国电磁轨道制动技术不断向前发展,作为一种新兴的制动方式,具有着工作原理较为简单、高度的可靠性能以及不受轮轨黏着等各项优势,逐渐得到社会各界的深度重视。

现阶段,电磁轨道制动器已经在国外的轻轨列车上使用数年我国大连以及沈阳等相关区域的有轨电车也安装了该项系统。

根据电磁轨道制动器在有轨电车上的具体应用所产生的实际效果,其不仅大幅度提升了有轨电车的减速功能,显著缩短了制动距离,同时还从根本上改善了有轨电车的整体安全性能。

一、电磁轨道制动器的具体作用原理在有轨电车正常运行过程中,电磁轨道制动器一般处于静止未制动的状态,同时线圈并未励磁,电磁轨道制动器不予以工作。

当该系统接受到相关命令时,有轨电车便会为其进行供电,实现线圈的励磁工作,进而促使电磁铁产生一定程度的磁动势。

当磁通达到极靴时,由于其具备不导磁的导轨,使得磁极两端有效形成,促使磁通能够全面建造初始磁场,导致朝向轨道的吸引力有效形成。

同时,吸力会全力抵消复位弹簧产生的拉力,进而将电磁轨道制动器拉回至轨道之中,当两者之间达到全面吸和的状态时,会促使两者之间的作用力达到最大的状态。

当制动完成后,系统会停止供电,促使电磁轨道制动器的磁场消失,复位弹簧便会回到最初位置。

现代有轨电车制动系统故障及对策研究

现代有轨电车制动系统故障及对策研究

现代有轨电车制动系统故障及对策研究发布时间:2022-03-31T05:36:18.290Z 来源:《科学与技术》2021年25期作者:高庆源孙桂环[导读] 城市现代化建设不断发展的情况下,城市交通压力也不断增加,这就使得乘客对于乘坐有轨电车的安全性更加关注。

高庆源孙桂环中车大连机车车辆有限公司辽宁大连 116000 摘要:城市现代化建设不断发展的情况下,城市交通压力也不断增加,这就使得乘客对于乘坐有轨电车的安全性更加关注。

为了能够提升有轨电车的可靠性,需要优化有轨电车制动系统,行之有效地降低电车制动系统故障发生,以此来保障有轨电车运行的安全。

因此,本文简要介绍了有轨电车制动系统的相关概述,主要分析了有轨电车制动系统的常见故障,并在此基础上对于故障应对策略进行了探究。

关键词:有轨电车;制动系统;故障;对策;引言:有轨电车制动系统是保障电车安全、平稳行驶的重要构成,制动系统性能的优劣、是否安全,直接影响着电车的运行安全。

近段时间以来,有轨电车制动系统突发性事故发生频繁,严重影响着有轨电车制动系统的惯性问题,进而造成交通运输的严重堵塞问题。

因此,对于现代有轨电车制动系统故障以及对策的探究具有重要意义。

一、现代有轨电车制动系统相关概述有轨电车制动系统,是电车行驶过程中频繁使用的设备系统,并且可以有效解决电车行驶过程中速度快、以及制动频繁等等问题,对于有轨电车各项工作顺利展开具有关键作用,能够显著提升有轨电车停车的安全性、可靠性、以及平稳性。

通常情况下,有轨电车制动系统在应用过程中,大多是依靠电制动展开制动控制的,并以此为基础调整摩擦制动来推进后续相关制动操作。

并且电制动实际上是再生制动以及电阻制动有机结合运用的一种方式。

与此同时,摩擦制动也是最常用的制动类型,当电车处在正常行驶的状态下,空气制动通常为常用制动。

空气摩擦的制动系统构成相对较为繁杂,大多数是由空气压缩机组以及制动控制单元等等模块构成,各个部分在制动系统运营过程中发挥的作用也存在一定程度的差异。

电磁制动器在轨道交通系统中的优化设计与应用

电磁制动器在轨道交通系统中的优化设计与应用

电磁制动器在轨道交通系统中的优化设计与应用随着城市化进程的加速和人口的增长,轨道交通系统已经成为现代城市中不可或缺的一部分。

为了确保轨道交通的安全和运行效率,制动系统被广泛应用于列车和地铁车辆中。

其中,电磁制动器作为一种常用的制动装置,在轨道交通系统中发挥着重要的作用。

本文将重点探讨电磁制动器在轨道交通系统中的优化设计与应用。

一、电磁制动器的工作原理电磁制动器是一种通过施加电磁力来实现制动的装置。

它由电磁铁、制动鼓和制动衬片等组成。

当电磁铁通电时,会产生磁场,使制动衬片与制动鼓之间产生摩擦,从而实现制动作用。

通常情况下,电磁铁以螺线管的形式绕制在铁芯上,通过改变电磁铁的通电电流,可以调整电磁力的大小,从而控制制动器的制动效果。

二、电磁制动器的优化设计为了提高电磁制动器的性能和可靠性,需要进行优化设计。

以下是几个常见的电磁制动器优化设计的关键要点:1. 磁路设计:磁路设计是电磁制动器设计的基础。

通过合理设计磁路结构和尺寸,可以最大限度地提高磁场强度和均匀性,从而增强制动器的制动能力。

同时,选择合适的材料和制造工艺也是磁路设计的重要方面。

2. 制动衬片材料选择:制动衬片是电磁制动器中重要的摩擦材料,直接影响制动器的制动效果和使用寿命。

因此,在设计过程中需要选择合适的制动衬片材料,并考虑摩擦系数、磨损特性和耐高温性能等因素。

3. 控制系统设计:电磁制动器的控制系统包括电源、电子控制单元和传感器等。

合理设计控制系统可以实现对制动器的灵活控制,根据列车速度和制动需求调整制动器的工作状态,提高制动效率和安全性。

三、电磁制动器在轨道交通系统中的应用电磁制动器在轨道交通系统中应用广泛,其主要优势包括:1. 快速响应:电磁制动器可以在短时间内施加制动力,实现快速制动,提高列车的安全性和运行效率。

2. 调节性能良好:通过调节电磁铁的通电电流,可以实现对电磁制动器制动力的精确控制,以适应不同的运行情况和制动要求。

3. 耐用性强:电磁制动器通常采用金属制动衬片,具有良好的抗磨损和耐高温性能,可以满足长时间高频率的制动工作。

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现代有轨电车电磁轨道制动方式初探裴玉春;吴兴东;王鹏;吴海岭【摘要】对轨道交通车辆非黏着电磁制动方式进行了研究,对国内外电磁制动方式的工作原理及优劣点进行了调研.相较于线性涡流制动的电磁吸力影响构架强度且低速时涡流制动力衰减,永磁轨道制动方式以其无电工作、制动力稳定等特点,适用于现代有轨电车.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2015(035)004【总页数】4页(P84-86,93)【关键词】制动系统;永磁轨道制动装置;黏着;现代有轨电车【作者】裴玉春;吴兴东;王鹏;吴海岭【作者单位】同济大学,上海201804;上海庞丰交通设备科技有限公司,上海201802;上海庞丰交通设备科技有限公司,上海201802;上海庞丰交通设备科技有限公司,上海201802;上海庞丰交通设备科技有限公司,上海201802【正文语种】中文【中图分类】U239.5裴玉春1,2,吴兴东2,王鹏2,吴海岭2(1 同济大学,上海201804;2 上海庞丰交通设备科技有限公司,上海201802)制动系统作为城轨车辆的重要系统,直接涉及到车辆的运行性能和安全,影响乘客的乘坐舒适度。

传统的制动系统一般有3类制动装置,即机械摩擦制动、动力制动(电制动)与非黏着工作方式的电磁轨道制动。

轨道交通运输系统的路权分为专用路权、隔离路权及共用路权等3种型式。

有轨电车部分地面路段采用隔离路权,以栅栏或高低差与其他车流隔离,具半独占性;有轨电车在平交道口采用共用路权,在街道上轨道与一般车流混合,为非独占性路权[1]。

在实际应用上,有轨电车系统大都根据当地环境现况,采用多种路权型式混合设计。

由于有轨电车大多在街道上穿行,遇到意外情况需要以最快的速度停车,而露天的轨道会因天气潮湿、油污洒落、树叶覆盖等环境影响降低轨面黏着条件。

因此,欧洲国家规定这种在街道上运行的车辆必须附加一套与轮轨黏着力无关的制动装置,以在紧急制动时提高减速度,确保安全,这种制动装置大多为电磁轨道制动器[2]。

电磁轨道制动器主要有两种形式,涡流制动和磁轨制动。

根据电磁制动的制动力施加型式分为旋转型和直线型,其中旋转型是通过车轮施加制动力,属于黏着制动;直线型是直接在轨道与转向架之间作用,属于非黏着制动。

由于涡流制动造价高、低速区段制动力下降等原因[3-4],目前仅在个别高速列车上应用,而进行有轨电车的制动方式选择时,也不会考虑涡流制动,本文重点论述磁轨制动。

磁轨制动技术是近几十年发展起来的一种新型制动方式,因其原理简单、构造简单、维修量少和高可靠性而在不同的领域都获得应用[5]。

磁轨制动装置如图1所示,主要由电磁本体、传力机构、升降风缸或弹簧等悬挂机构、极靴磨耗板等组成。

磁轨制动是在转向架两个侧架下面同侧的两个车轮之间各安装一个电磁铁,利用升降气缸或弹簧进行悬挂安装,利用定位装置使得横向摇摆限于最小程度并传递制动力。

制动时将它放下并利用电磁吸引力使其紧压在钢轨上,不但不会引起轴重转移,反而在制动时使轴重稍有增加,对黏着制动有利;同时制动时电磁铁对钢轨表面有机械清扫作用,特别是雪天或轨面被污染时可将轨面清理干净,改善了轮轨黏着,使得车轮和轨道间的黏着力增加,减少了高速滑行的危险。

磁轨制动的环境适应性也很好,在大雨和冰冻以及低温的恶劣天气条件下也能可靠地工作。

通过磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生制动力,把列车动能变成热能耗散在空气中,从而达到制动的效果。

极靴做成特殊形状的前段部分,可以平稳地通过铁轨的道岔,部分设计中采用分离式极靴,增加对轨道表面的适应性。

磁轨制动的制动力取决于磁铁长度、磁铁对钢轨的吸引力和轨道与极靴间的摩擦系数。

根据磁场源的不同,分为励磁轨道制动和永磁轨道制动两种形式。

1.1 励磁轨道制动励磁轨道制动首先用于城市有轨电车。

在国外,城市轻型轨道列车上采用励磁轨道制动已经很多年。

励磁轨道制动是利用电磁铁励磁后与钢轨吸合电磁铁的极靴压在钢轨上与钢轨产生摩擦的制动方式,这种制动方式最大的好处是不受黏着的限制,电磁铁通常安装在转向架的两个轮对之间,吊挂在转向架上,如图2所示。

电磁铁在有轨电车上可由接触网获得电能,也可由蓄电池供电,励磁线圈可以选择横向或纵向绕制。

根据前苏联在PT200、ЭP200型高速列车及ПЭ3、ПЭ2M、ОПЭ2、СПЭ1А型动车组上应用的经验,磁轨制动装置与踏面或盘形制动装置配合使用时,可缩短制动距离40%。

为了拆卸维护方便和提高极靴与轨道的接触面积,有些采用多节结构极靴[6],计算吸力在76.35~77.08 kN/m,质量在178~189kg/m。

根据knorr公司针对地铁、有轨电车、矿石列车、市郊列车及准轨列车等不同应用场合,有多种型号[7],吸力在52~83.64 kN/ m,质量在127.5~207.5 kg/m。

1.2 永磁轨道制动永磁轨道制动相对于励磁轨道制动的本质区别在于其动力源是永磁体固有的磁场而非励磁线圈产生的磁场,除了开始制动时需要提供驱动永磁轨道制动器的能源外,一旦制动,永磁轨道制动不再需要外部能源。

因此,在紧急制动过程中,不需要蓄电池提供能量,可提供安全制动功能。

当列车静止时,制动仍将有效,而且在无外部能量供应的情况下可长期保持。

因此,它可用作列车坡道防溜的停放制动,实现有轨电车要求在黏着条件很差的情况下能在80‰的坡道上可靠停车,并可取代列车上的弹簧蓄能式机械停放制动,从而可以简化列车制动结构,减少所需部件的数量,并有助于实现列车的轻量化。

由于结构简单,磁轨制动装置无需清洁作业,可大大减少维修费用,国外DD-IRM车使用的永磁体轨道制动器经验证明,其维修周期最低为5年,而且维修时只需更换制动靴[8]。

在结构上,与励磁轨道制动装置相比,取消供电线路,增设一个旋转机构,在不需工作时,如图3所示,将磁轴旋转90℃,在内部形成闭合磁力线回路,将对轨道的吸力降为0。

根据文献[9]介绍永磁轨道制动装置工作状态能够产生约100 kN/m的吸力。

有轨电车对车辆制动系统有大减速度的要求,其在制动配置中必须选择非黏着制动方式,来保证达到规定的制动减速度。

表1中介绍了几种非黏着电磁制动方式的工作特点。

在这里,从实际应用及制动系统配置角度,对几种制动方式进行分析及比较,选出适应于有轨电车运行工况的制动方式。

磁轨制动器近20多年以来在许多铁路上得到了应用。

克诺尔公司近年在磁轨制动的设计及使用上进行了大量研究及改进,借助磁场计算改善制动器的几何形状,在保障黏着力与制动力稳定的前提下,减轻质量和缩小安装高度,同时研制新型极靴材料,在保障总制动里程的前提下,提高制动力。

在图4中显示了轨道涡流制动与磁轨制动的制动力特性曲线[10]。

从曲线可以看出,涡流制动能力在低速区段基本无制动能力,随速度的升高,在50 km/h后逐渐稳定,达到理想制动状态;与此相反,磁轨制动能力在低速区段较高,随速度的提升逐渐衰减。

根据有轨电车一般运行速度低于100 km/h的特点,在100 km/h速度点时,涡流制动力偏大,两者制动力基本接近,而在中低速区段,特别是80 km/h以下时,磁轨制动力远超涡流制动力。

完整的制动系统不仅要求具备使列车定点停车的常用制动功能,遇到紧急或意外情况需要最快安全停车的紧急制动功能,还要能够保证实现列车的停放制动,避免列车在坡道停放时溜车。

显然,涡流制动方式不具备这个功能,在整个制动方式配置里面,就需要电液制动系统配备弹簧储能式的液压夹钳,这种夹钳相较主动式的液压夹钳来说,不仅体积大、结构复杂、质量重,而且因停放功能的施加次数少,而降低了其使用率,是设计上的一种浪费。

因此,与涡流制动方式比较,磁轨制动凭借其能在制动过程的高速阶段和低速阶段均能正常发挥作用的速度适应性、制动系统控制简单、可简化制动系统配置等优势,更适应有轨电车对制动系统的技术要求。

电磁轨道制动装置虽然励磁功率较小,约1 kW,但要依赖于蓄电池供电,因此与永磁轨道制动器相比,可用性较低;另外,电磁线圈励磁作用,长时间通电仍会导致温度升高,性能不稳定,因此一般用作紧急制动。

此外,永久磁铁的轨道制动作为停放制动,可以替代被动式的弹簧蓄能夹钳的停放功能,简化电液制动的基础制动装置,同时减轻了弹簧储能制动夹钳的质量,节省了安装弹簧储能制动夹钳的安装空间,也有利于有轨电车运营公司的维护保养,减少备品备件库存,同时在新车配置时不需再增加费用,节约采购成本。

另外,制动系统的设计原则是故障导向安全,这也就是说:在发生最恶劣情况时,制动系统应处于制动状态而不是制动失效。

励磁轨道制动装置工作需要励磁电源,虽然可以采用安装大容量的电池作为后备电源,但当电路失效时由于失去励磁将直接导致制动力丧失,且影响了列车的轻量化。

对于有轨电车来说,当列车电源因线缆短路、车辆各编组脱开等意外情况发生时,不需要依赖于蓄电池供电的永磁轨道制动装置才能实现制动,更可保证列车安全。

对于一般最大运行速度低于100 km/h而最大减速度不低于2.2 m/s2的有轨电车来说,在制动系统不同制动方式的配置当中,一定要有不依赖于黏着的制动方式,而永磁轨道制动装置以其结构简单、可靠性高、不依赖车辆电源的安全性、在制动时不需提供大量的电能的节能意义、制动能力的速度适应性、持续制动能力、简化制动系统配置、节约LCC等特点,成为现代有轨电车的选择方式。

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