第二节城轨车辆制动方式
《城市轨道交通车辆》课件——电制动的原理
再生制动的原理
再生制动：发生制动时，电动机M变成发电机状态运行，将车辆的动能转换成电能，经VVVF 逆变器整流，形成直流电反馈与接触网，供列车所在接触网供电区段上的其他车辆牵引，以及本
车的其他系统（如辅助系统）使用。
电阻制动原理
电阻制动：再生制动时产生的电能回馈至接触网，若该供电区内无其他列车处于牵引状态， 则将该部分电能施加到制动电阻上，转换成电阻的热能消耗掉。电阻制动又称为能耗制动。
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电制动的原理
一、电制动概念认知
电制动Biblioteka 再生 制动制动时，将电力机车或用电力牵引的摩托车组的牵引电动机转变为 发电机，将列车的动能转变为电能反馈回电网(供电网范围内的其他 列车牵引使用)。是将列车的动能转变为可利用的电能的制动方式。
电阻 制动
制动时，将牵引电机转换为发电机，把列车的动能转换为电能，再 由电阻器转换为热能散发到大气的制动方式。
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。
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。
城轨交通车辆制动方案
城轨交通车辆制动方案随着城市化进程的加快和人们生活水平的提高，城轨交通系统已经成为城市公共交通系统的重要组成部分。
城轨交通车辆制动方案作为城轨交通系统的重要技术之一，对车辆的性能和安全性起着至关重要的作用。
本文将从城轨交通车辆制动方案的基本原理、各种制动方式及其优缺点、制动装置的结构和选择等方面进行详细探讨，为城轨交通车辆制动方案的设计和开发提供一定的参考。
基本原理城轨交通车辆制动的基本原理就是利用制动系统的能量耗散来减速和停车。
制动系统的能量来源是车辆运动的动能，其能量体现为车轮与轨道之间的制动力矩。
车辆运动的动能通过刹车系统的转换能力不断耗散，从而达到减速和停车的目的。
制动方式及其优缺点电力制动电力制动是指通过电机制动控制器施加的逆向电压，利用电机产生的逆电动势来达到制动目的。
电力制动具有制动力矩大、制动灵敏度高、制动距离短等优点。
但其缺点在于高能耗和高制动温度，同时对egu电机造成较大的机械磨损和电刷磨损，需要进行维护和更换。
电阻制动电阻制动是指利用伺服电机制动、同时将伺服电流通过外部的电阻器耗散来达到制动目的。
电阻制动的优点是使用简便，成本低廉。
而缺点在于制动短时间内难以产生大的制动力矩，同时在长时间制动过程中会产生大量的能量耗散和高温问题。
机械制动机械制动是指利用机械接触实现制动的方式，大部分采用制动盘和刹车片结构。
机械制动的优点在于稳定、耐久和抗高温性能好。
但缺点在于制动力矩受制于刹车片面积，制动响应不够精细。
液压制动液压制动是指利用液体动力传递控制机械部件实现制动的一种方式。
液压制动的优点在于高效、适应性强，能快速产生高制动力矩从而达到紧急刹车要求。
但缺点在于维护成本较高，制动距离相对较长。
制动装置的结构和选择制动装置一般由制动盘、制动片、制动机构、刹车系统传动装置等组成。
其结构设计应考虑制动力矩和传递装置的联同应对。
制动装置的选择应考虑到制动的应答时间、效率、刹车距离等，同时需要综合考虑制动装置的使用成本、制动性能和耗能水平等因素。
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。
城轨车辆制动基础知识
1.2 制动方式
1）空气制动
空气制动又称摩擦制动或机械制动，是指动能通过摩擦的方式转化为热能，并散发到 空气中的制动方式。空气制动可分为闸瓦制动、盘形制动和磁轨制动。
（1）闸瓦制动。 闸瓦制动又称踏面制动，是我国城轨车辆最常用的一种制动方式，如图6-2所示。
图6-2 闸瓦制动
1.2 制动方式
1）空气制动
城市轨道交通车辆构造
图6-4 磁轨制动
1.2 制动方式
2）电制动
电制动又称动力制动，是指动能通过电动机转化为电能后，电能被送回电网或直接变 成热能散发到大气中的制动形式。电制动可分为再生制动和电阻制动。
（1）再生制动。 再生制动是指动能通过电动机转化为电能后，电能被送回电网供其他列车使用的制动 形式。这种制动既可节约能源，又可减少制动时对环境的污染，且基本无磨耗。因此，再 生制动是一种比较理想的制动方式。 （2）电阻制动。 电阻制动又称能耗制动，是指将电动机发出的电能加于电阻器中，使其发热，从而将 电能转化为热能并散于大气的制动形式。这种制动一般能提供较稳定的制动力，但电阻箱 体积较大。
城市轨道交通车辆构造
任务引入
2017年4月27日，北京地铁2号线 和平门站内环（开往宣武门方向）一乘 客突然进入运营轨道正线，列车立即进 行了紧急制动，车站工作人员采取了接 触轨停电措施。随后该乘客被抬上站台， 14时25分接触轨恢复送电，运营秩序 逐步恢复。
思考：为了使列车具有良好的制动 效果，设计列车制动系统时需满足哪些 要求？
（2）盘形制动。 盘形制动又可分为轴盘式制动和轮盘式制动，如图6-3所示。
（a）轴盘式
（b）轮盘式
1—轮对；2—制动盘；3—单元制动缸；4—制动夹钳；5—牵引电动机。
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。
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（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。
空气簧
阻尼器 盘式 制动器
（三）轨道电磁制动
（二）电磁涡流制动
电磁涡流制动就是利用电磁涡流在磁场下产生 洛伦磁力，利用洛伦磁力的作用方向与物体运 动的方向相反的物理原理来设计的一种电池制 动方式，这种制动方式具有无摩擦，无噪声， 体积小制动力大的优点。目前，轨道交通车辆 利用电磁涡流制动的方式主要有盘形涡流制动 和轨道直线涡流制动
1. 盘形涡流制动
作 业
P21 1、4、5题
（一） 动力制动
由于现代城市轨道交通车辆一般采用了电 力牵引的电动车组，采用直流或交流电动 机作为牵引动力，因此以动力制动作为主 要制动方式已经成为城市轨道交通车辆的 发展趋势。电动车组中既有动车又有拖车， 除了拖车没有电动机只能使用摩擦制动外， 所有动车都可以进行动力制动，并且还可 以承担部分拖车的制动力。
盘形涡流制动利用安装在车轴上的圆盘切割 磁力线产生涡流和洛伦磁力，根据产生磁场的 机理可分为电磁涡流盘形制动和永磁涡流盘形 制动。 日本新干线的高速动车组采用的是电磁涡流 形的制动原理
永磁涡流盘形制动是利用永磁铁产生电磁场， 制动盘在磁场中产生涡流阻止磁场增加，产生 制动转矩，产生制动作用。
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。
盘形涡流制动结构类似于机械盘形制动，但没 有制动圆盘与闸片间的磨耗。对列车制动来说， 还需受到轮轨黏着系数的限制。
2. 轨道直线涡流制动
轨道直线涡流制动通过对安装于转向架两侧之 间的条形磁铁励磁，在钢轨上产生涡流使车辆 制动，具有无摩擦、制动迅速等优点。同时， 轨道直线涡流制动装置可增加车辆轴重。提高 车辆粘着力。
二 电制动
从能量的观点来看，制动的本质就是将列车的动能 转移成别的形式的能量。制动系统转移动能的能力 成为制动功率。一般的，在一定的安全制动距离下， 列车的制动功率是其速度的三次函数。 现代化轨道交通车辆的速度都很高，列车质量也很 大，其制动功率如果仅仅以一种机械的方式实现转 移是很难达到的。 为了减少机械摩擦，应尽量采用无污染的制动方式， 目前最好的方法就是使用电制动。而电制动按照其 制动原理的不同又可以分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。