城市轨道交通车辆构造与检修单元7-城市轨道交通车课件

任务1城市轨道交通车辆制动系统的组成【任务目标】1.掌握制动系统在城市轨道交通车辆运行中的重要意义。2.熟悉空气制动系统的组成和分类。3.掌握风源系统的种类和主要部件的工作原理。4.熟悉基础制动装置的组成和工作原理。【任务分析】通过本任务的学习,重点掌握城市轨道车辆制动系统的组成,掌握制动的种类,本任务的难点是制动优先原则的掌握。单元单元7 城市轨道交通车辆制动系统检修城市轨道交通车辆制动系统检修1任务1城市轨道交通车辆制动系统的组成【任务目标】单元7 【知识链接】制动是指人为地使列车减速或阻止其加速的过程。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,也称制动装置,制动装置是城轨车辆的重要组成部分。制动控制装置由制动信号发生与传输装置和控制装置组成,有空气制动机、电控制动机、手制动机等种类。制动执行装置就是基础制动装置,主要有踏面制动、盘形制动、磁轨制动等形式。【知识描述】一、制动的概念制动方式可按制动时列车动能转移方式、制动力获取方式或制动源动力的不同进行分类。(一)按列车动能转移方式分类按照制动时列车动能的转移方式不同可以分为摩擦制动和电制动。2【知识链接】制动是指人为地使列车减速或阻止其加速的过程。使1.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踏面制动、盘形制动和磁轨制动。31.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(1)踏面制动踏面制动又称为闸瓦制动,它是一种常用的制动方式,如图7.1所示。制动时闸瓦压紧车轮,轮、瓦间发生摩擦,将列车的运动动能通过轮瓦间的摩擦转变为热能,逸散于空气中。4(1)踏面制动 踏面制动又称为闸瓦制动,它是一种常用的制动方图7.1 踏面制动1制动缸;2基础制动装置;3闸瓦;4车轮;5钢轨5图7.1踏面制动1制动缸;2基础制动装置;3闸瓦;4在闸瓦与车轮这一对摩擦副中,由于车轮主要承担着车辆走行功能,因此其材料不能随意改变。要改善踏面制动的性能,只能通过改变闸瓦材料的方法,早期的闸瓦材料主要采用铸铁,为了改善摩擦性能和增加耐磨性,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,且具有较好摩擦性能的粉末冶金闸瓦。在踏面制动中,当制动功率较大时,有可能产生的热量来不及逸散于大气,而在闸瓦与车轮踏面积聚,使它们的温度升高,轮、瓦间摩擦力下降,严重时导致闸瓦熔化(铸铁闸瓦)和轮毂松弛等。因此,在采用踏面制动时,对制动功率要有限制。6在闸瓦与车轮这一对摩擦副中,由于车轮主要承担着车辆走行功动盘间产生摩擦,将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。(2)盘形制动盘形制动如图7.2所示,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 盘形制动方式能选择高性能的摩擦副材料和良好的散热结构,可以获得比踏面制动大得多的制动功率。7动盘间产生摩擦,将列车的动能转变为热能,热能通过制动盘与闸片图7.2盘形制动结构8图7.2盘形制动结构8(3)轨道电磁制动轨道电磁制动,也称磁轨制动,如图7.3所示。在转向架构架侧梁4下通过升降风缸2安装有电磁铁1,电磁铁下设有磨耗板5。制动时将电磁铁放下,使磨耗板与钢轨3吸住,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。轨道电磁制动能得到较大的制动力,因此常被用作紧急制动时的一种补充制动手段。9(3)轨道电磁制动 轨道电磁制动,也称磁轨制动,如图7.3所图7.3 磁轨制动1电磁铁;2升降风缸;3钢轨;4转向架构架侧梁;5磨耗板10图7.3磁轨制动 1电磁铁;2升降风缸;3钢轨;4转2.电制动电制动,也称动力制动,列车制动时,将牵引电机变为发电机,使动能转化为电能,对这些电能的不同处理方式形成了不同方式的动力制动。城轨车辆上采用的动力制动形式主要有再生制动和电阻制动,都是非接触式制动方式。(1)再生制动再生制动是把列车的动能通过电机转化为电能后,再使电能反馈回电网。显然这种方式既能节约能源,又能减少制动时对环境的污染,并且基本上无磨耗,因此是一种较为理想的制动方式。112.电制动 电制动,也称动力制动,列车制动时,将牵引电机变为(2)电阻制动将发电机发出的电能加于电阻电器中,使电阻器发热,即电能转变为热能,也称能耗制动。电阻器上的热能靠风扇强迫通风而散于大气中。电阻制动一般能提供较稳定的制动力,但车辆底架下需要安装体积较大的电阻箱。12(2)电阻制动 将发电机发出的电能加于电阻电器中,使电阻器发(二)按制动源动力分类在目前列车所采用的制动方式中,制动的源动力主要有压缩空气的压力和电磁力。以压缩空气为源动力的制动方式称为气制动,如踏面制动、盘形制动等都为气制动方式;以电磁力为源动力的制动方式称为电制动,动力制动及轨道电磁制动等均为电制动;还有机械制动、液压制动等方式。13(二)按制动源动力分类 在目前列车所采用的制动方式中,制动的二、城市轨道车辆制动的特点1.制动速度快及制动功率大城轨交通的站距很短,一般都在1km左右。例如,重庆轨道交通1号线从朝天门到沙坪坝车站,全长16.5km,共设14座车站,平均站间距离1.5km。由于站间距离短,列车加速、减速及停车都比较频繁。为了提高运行速度,增加列车密度,必须使列车启动快、制动快、制动距离短。这就要求其制动装置具有操纵灵活、动作迅速、停车平稳准确、车组前后车辆制动、缓解作用一致、制动率及制动功率相对较大等特点。14二、城市轨道车辆制动的特点城轨交通的站距很短,一般都在1k2.车辆制动根据载荷自动调整城轨交通的客流量波动大,空载时列车质量仅为自重,而满载时列车质量却很大。例如,重庆轨道交通1号线地铁列车的每辆动车空车质量为34.82t,而满载(超员,载客325人)时总重为54.2t。因此,载客量对列车的质量有较大的影响,对列车制动时保证一定的列车减速度、防止车轮滑行及减轻车辆间纵向冲动都是不利的。因此,制动装置应具备在各种载荷工况下车辆制动力自动调整的性能,使车辆制动率基本不变,从而实现制动的准确性和停车的平稳性。152.车辆制动根据载荷自动调整 城轨交通的客流量波动大,空载时3.使用独立牵引电机,适于采用电制动城轨车辆在部分车辆或甚至全部车辆上具有独立的牵引电动机,这就为采用电制动提供了基本条件。以重庆轨道交通1号线为例,采用4动2拖6编组B型地铁车辆,牵引功率为190kW。电制动的功率大,尤其是在较高速度范围内,能承担大部分的制动负荷,可以满足城轨车辆制动功率大的要求;电制动是非摩擦制动,没有摩擦副零件的磨耗和噪声,减少了维护保养和对环境的污染,因而比较经济;其再生制动可以节约能源,具有一定的经济和社会效益,所以,采用电制动具有积极的意义。但电制动在低速时制动力小,而且要保证电制动失效和紧急情况下的行车安全,又要满足停车和停放的要求,所以摩擦制动是一种必备的制动方式。在几种制动方式同时安装和使用时,要充分发挥它们的最佳作用,故需要一套完善的制动控制装置来控制,使它们协调配合。163.使用独立牵引电机,适于采用电制动 城轨车辆在部分车辆或甚4.制动系统安全可靠性高城轨车辆一般运行在人口稠密地区,并用于承载旅客,行车安全非常重要。因而,要求其制动装置:(1)具有紧急制动性能,遇有紧急情况时,能使列车在规定距离内安全停车。(2)列车在运行中发生诸如列车分离、制动装置故障等情况时,应能产生紧急制动作用。(3)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(紧急阀)等进行操纵。174.制动系统安全可靠性高城轨车辆一般运行在人口稠密地区,并用三、城市轨道交通车辆的制动原理城市轨道车辆运行特点为:站间距离短、启动快、制动距离短、停车精度高,而每节动车装备有4台交流电机等,同时考虑到电制动本身的特点(低速时电制动发挥不出来)以及安全要求,城市轨道车辆制动系统采用了电制动和空气(摩擦)制动的结合。1.电制动电制动是车辆在常用制动下的优先选择,仅带驱动系统的动车具有电制动,分为再生制动和电阻制动两种形式。电制动具有独立的滑行保护和载荷校正功能,为此,每节动车或每个转向架装备有:一个三相调频调压逆变器(VVVF)、一个牵引控制单元(DCU)、一个制动电阻、4个自冷式三相交流电机M1、M2、M3、M4(每轴一个,相互并联)。18三、城市轨道交通车辆的制动原理城市轨道车辆运行特点为:站间接触网供电区段上的其他车辆牵引用和供给本车的其他系统(如辅助系统等)用电,此即再生制动。再生制动取决于接触网的接收能力,即取决于网压高低和负载利用能力。(1)再生制动当发生常用制动时,电动机M变成发电机状态运行,将车辆的动能变成电能,经VVVF逆变器整流成直流电反馈于接触网,供列车所在19接触网供电区段上的其他车辆牵引用和供给本车的其他系统(如辅助图7.4 再生制动原理图20图7.4再生制动原理图20(2)电阻制动如果制动列车所在的接触网供电区段内无其他列车吸收该制动能量,VVVF则将能量反馈在线路电容上,使电容电压XUD迅速上升,当XUD达到最大设定值1800V时,DCU启动能耗斩波器模块A14上的门极可关断晶闸管GTO:V1,GTO打开制动电阻RB,制动电阻RB与电容并联,将电机上的制动能量转变成电阻的热能消耗掉,此即电阻制动(能耗制动),电阻制动能单独满足常用制动的要求。电阻制动是承担电机电流中不能再生的那部分制动电流。再生制动电流加电阻制动电流等于制动控制要求的总电流,此电流受电机电压的限制。再生制动与电阻制动之间的转换由DCU控制,能保证它们连续交替使用,转换平滑,变化率不能为人所感受。当高速时,动车采用再生制动,将列车动能转换成电能;当再生制动无法再回收时(如当网压上升到1800V时),再生制动能够平滑地过渡到电阻制动。21(2)电阻制动 如果制动列车所在的接触网供电区段内无其他列车图7.5 电阻制动原理图22图7.5电阻制动原理图22(3)电制动滑行保护电制动具有独立的滑行保护功能。由于4台电机是并联连接的,因此当DCU检测出任意一根轴发生滑行时,DCU只能对4台电机进行同步控制,同时降低或切除4台电机的电制动力。2.空气制动空气(摩擦)制动用来补足制动指令所要求的制动力与最大电制动力之间的差额,以及没有电制动时完全由气制动来承担的列车制动要求。电制动和空气制动之间的混合制动是平滑的,并满足正常运行的冲击极限。每节车设计有独自的气制动控制及部件,每根轴设计有独立的防滑装置,由制动控制系统实时监控每根轴的转速,一旦任一轮对发生滑行,能迅速向该轴的防滑电磁阀发出指令,沟通制动缸与大气的通路,使制动缸排气,从而解除该轮对的滑行现象。制动执行部件采用单元制动缸,有不带停放制动器的踏面单元制动缸和带停放制动器(也称23(3)电制动滑行保护 电制动具有独立的滑行保护功能。由于4台弹簧制动器)的踏面单元制动缸两种。空气制动系统采用微处理器控制的单管摩擦制动系统,包括供风设备、制动控制设备、基础制动装置、微处理器控制的车轮防滑保护装置、箱体通风设备、空气悬挂设备、汽笛及操作按钮、受电弓驱动设备、车钩操作设备。24弹簧制动器)的踏面单元制动缸两种。空气制动系统采用微处理器四、城市轨道车辆制动模式(一)弹簧停放制动由于车辆在断电停放时,制动缸压力会因管路泄漏,在(空气压缩机停电、不工作)无压力空气补充的情况下,逐步下降到零,使车辆失去制动力。车辆停放制动不同于车辆运行中的制动作用,它是采用弹簧力来产生制动作用。在正常情况下,弹簧力的大小不随时间变化而变化,由此获得的制动力能满足列车较长时间断电停放的要求。停放制动系统应保证列车在最大载荷、最大坡道的情况下施加停放制动不会发生溜车。弹簧停放制动缸充气时,停放制动缓解;弹簧停放制动缸排气时,停放制动施加;还附加有手动缓解的功能。25四、城市轨道车辆制动模式由于车辆在断电停放时,制动缸压力会(二)紧急制动车辆设计有一个“失电制动,得电缓解”的紧急空气制动系统,贯穿整个列车的连续电源线控制该制动作用的发生,线路一旦断开(如接触网停电、列车分离),所有车辆立即实施紧急制动,以确保列车安全。紧急制动可不经过电子制动控制单元EBCU的控制,直接使制动控制单元BCU的紧急电磁阀失电而产生。具有以下特点:电制动不起作用,仅空气制动。高速断路器断开,受电弓降下。不受冲击率极限的限制,在1.7s内即可达到最大制动力的90%。紧急制动实施后是不能撤除的,列车必须减速,直到完全停下来(零速封锁)。具有防滑保护和载荷修正功能。26(二)紧急制动 车辆设计有一个“失电制动,得电缓解”的紧急空(三)快速制动当主控制器手柄移到“快速制动”位时,列车将实施减速度与紧急制动相同的快速制动。快速制动具有以下特点:电制动不起作用,仅空气制动。受冲击率极限的限。主控制器手柄回“0”位,可缓解。具有防滑保护和载荷修正功能。27(三)快速制动当主控制器手柄移到“快速制动”位时,列车将实施(四)常用制动在常用制动模式下,电制动和空气(摩擦)制动一般都处于激活状态。一般情况下车载为定员AW2以下,速度8km/h(可调)以上,电制动能满足车辆制动要求,当电制动不能满足制动要求时,空气制动能够迅速、平滑地补充,实现混合制动作用。28(四)常用制动 在常用制动模式下,电制动和空气(摩擦)制动一(五)保压制动保压制动是为防止列车在停车前的冲动,使列车平稳停车,通过制动控制系统内部设定的执行程序来控制。它分两个阶段实施:第一阶段:当列车制动到速度小于8km/h,牵引控制单元DCU触发保压制动信号,同时将保压制动信号输出给电子制动控制单元EBCU,这时,由DCU控制的电制动逐步退出,由EBCU控制的气制动替代。第二阶段:接近停车时(列车速度0.5km/h),一个小于制动指令(最大制动指令的70%)的保压制动由EBCU开始自动实施,即瞬时地将制动缸压力降低。如果由于故障,EBCU未接收到保压制动触发信号,EBCU内部程序将在8km/h的速度时自行触发。29(五)保压制动 保压制动是为防止列车在停车前的冲动,使列车平五、城市轨道车辆空气制动系统组成以重庆地铁制动系统为例,空气制动系统主要包括空气供给系统、制动控制系统(包括:微机控制防滑器)、基础制动装置、车轮滑动保护装置(速度传感器和测速齿轮集成安装在转向架轴端)等部分。动车上装有电制动装置和机械制动(摩擦制动)装置,而拖车上只装有机械制动(摩擦制动)装置,动车上是踏面制动单元,拖车是轴盘制动单元。(一)空气供给系统空气供给系统主要包括:空气压缩机组、空气干燥器、主风缸、脚踏泵以及空气管路系统等。用风设备主要包括:制动装置、空气悬挂装置、车门控制装置以及风喇叭、刮雨器、受电弓气动控制设备、车钩操作气动控制设备等。空气供给系统制造的压缩空气为用风设备的驱动提供动力,而压缩空气的净化和干燥处理是不可或缺的,其目的是除去压缩空气中所含有的灰尘、杂质、油滴和水分等,保证制动系统及其他用风设备能长时间可靠地工作。城市轨道车辆通常以单元编组运行,所30五、城市轨道车辆空气制动系统组成以重庆地铁制动系统为例,空以其风源系统也是以单元来供气,每一单元设置一套风源系统,相邻车辆的主风管通过截断塞门和软管相连,由两个以上单元组成的列车就具有两套以上风源系统。如重庆地铁车辆6辆编组,基本的车辆单元为2动和1拖(2M1T单元),在每单元的带司机室的拖车上设有空气供给装置。1.空气压缩机空气压缩机(也称空压机)是用来制造压缩空气(也称压力空气)的装置。城轨车辆采用的空气压缩机要求具有噪声低、振动小、结构紧凑、维护方便、环境实用性强的特点,其直流驱动电机已逐渐被交流电机驱动所取代。目前,城轨车辆中采用的主要有活塞式空气压缩机和螺杆式空气压缩机两种。重庆地铁车辆空压机采用螺杆式压缩机,带风冷装置。该空压机组可提供约765L/min的供气量。电机额定转速为1460r/min,其结构组成如图7.6所示。31以其风源系统也是以单元来供气,每一单元设置一套风源系统,相邻3232图7.6 空气压缩机(气动回路)33图7.6空气压缩机(气动回路)337.7 螺杆式空气压缩机螺杆副17.1阴转子;17.2阳转子347.7螺杆式空气压缩机螺杆副17.1阴转子;17.2阳转螺杆空气压缩机的螺杆组由两个互相啮合的螺旋形转子(或螺杆)组成,通常把节圆外具有凸齿的转子称为阳转子(或阳螺杆);把节圆内具有凹齿的转子称为阴转子(或阴螺杆)。阴、阳转子具有非对称的啮合型面,平行安装在一个铸铁壳体内作回转运动,如图7.7所示。螺杆空气压缩机系统包括空气系统、润滑油系统和冷却系统。空气系统由空气滤清器、进气阀、主机、油气筒、油细分离器、压力维持阀和后冷却器组成。空气由空气滤清器滤去尘埃后,再由进气阀进入主机压缩室压缩,并与润滑油混合。与油混合的压缩空气由压缩机排至油气筒,经油细分离器、压力维持阀及后冷却器后送入干燥器中。当空压机组超过设备工作压力时,其内部的安全阀具有泄压排风作用,以保护空压机组设备的安全,设定值为1250kPa。同时在总风管路上安装有安全阀,以保证总风压力不超过系统的工作压力,设定值为1000kPa。空压机操作采用主/辅空压机概念,根据日期的单双日变化进行转35螺杆空气压缩机的螺杆组由两个互相啮合的螺旋形转子(或螺10换。当1号车的空压机作为主空压机运行时,6号车的空压机作为辅助空压机待命。如果主风缸压力下降到7.5bar以下,那么主空压机启动,补充压力空气。当主风缸压力继续下降到6.8bar时,6号车的辅助空压机也将启动,对主风缸的压力加以补充。在从6.8上升到9.0bar的过程中,两台空压机同时工作。2.干燥器压缩空气从空压机出口流入双塔空气干燥器。压缩空气在一个塔中干燥,而在另一个塔中,干燥剂由回流的洁净空气再生。干燥器内的电子定时器对两个塔内的空气干燥和再生过程进行控制。该控制循环只有当空压机工作时才进行。这就保证了两个干燥塔使用机会均等。双塔干燥器将压力空气的湿度降低到相对湿度35%或以下,使风缸、车辆管路以及制动控制设备具有更长的寿命。在这样的湿度下,不会造成系统部件的腐蚀。36换。当1号车的空压机作为主空压机运行时,6号车的空压机作为辅(二)制动控制系统制动控制系统通过制动指令实施常用制动、紧急制动和停放制动控制。制动控制系统和防滑器采用微机控制。每车或每个转向架配有独立的制动控制装置。1.系统工作原理各种地铁列车控制系统原理略有不同,以重庆地铁制动控制系统为例,列车采用全列车交叉混合制动控制系统,即列车制动采用电制动与空气制动实时协调配合、电制动优先使用、空气制动延时投入的混合制动方式。当电制动不足时,优先在拖车上补充空气制动。全列车交叉混合制动时,当总电制动力能够满足全列车制动力的需求时,各车都不需要补充空气制动。当总的电制动力不满足全列车的制动力需求时,则先在拖车上根据拖车载荷来补充剩余所需要的制动力。此时,如果总电制动力大于动车所需要的制动力时,动车上不需要补充空气制动;如果总电制动力37(二)制动控制系统 制动控制系统通过制动指令实施常用制动、紧不能满足动车所需要的总制动力时,拖车根据本车的载荷施加本拖车所需求的制动力,动车所需要空气补充的制动力也按拖车载荷比例分配到拖车上,即由拖车的空气制动进行补充,拖车上施加的总空气制动力受粘着极限限制,当拖车上的空气制动力未达到极限时,动车上不需要补充空气制动;当拖车上的空气制动力达到极限时,剩余所要补充的制动力平均分配到动车的空气制动上,每辆动车上所施加的电制动力和空气制动力的总和同样受粘着极限限制。交叉混合制动计算由各车的制动微机电子控制单元EBCU根据列车监控系统TCMS发送的信息独立计算。若在制动过程中出现电制动滑行造成制动力的损失,空气制动不进行补偿,以便于电制动的防滑控制。在有电制动时,即使不需要施加空气制动,制动缸也要保留一定压力(30kPa左右),以补偿在电制动衰减时空气制动补充的滞后。当列车制动在电制动快要衰减时由牵引控制装置发出一个电制动退出(衰减)预告信号,制动控制装置收到电38不能满足动车所需要的总制动力时,拖车根据本车的载荷施加本拖车制动退出预告信号后,按预定速率预补空气制动。2.系统部件概述制动控制装置(BCU)由制动微机电子控制单元(EBCU)和气动执行单元(PBCU)两部分组成,EBCU和PBCU都有安装在制动控制装置机箱中。EBCU采用6U插件机箱,由制动控制插件板、防滑控制插件板、开关量输入/输出插件板及通信插件板等组成,EBCU用于实现制动和防滑的控制计算及以与外部电气接口和通信。PBCU主要由气路集成板及其上面的电磁阀、中继阀等气动执行部组成。制动控制装置根据制动指令产生要求的制动缸预控压力,再通过中继阀输出制动缸压力,制动控制装置根据空气簧的压力信号实现不同载重的压力控制,并根据纵向冲击率的限制来控制制动缸预控压力的上升速率。中继阀采用双膜板结构,有紧急制动和常用制动两个预控压力输入,输出压力根据两者之间取高的原则,即由紧急制动和常用39制动退出预告信号后,按预定速率预补空气制动。2.系统部件概述制动两个预控压力中压力较高的控制。制动气动执行部件集成在一个气动板上,易于维护和更换,与电子制动控制装置一起实现常用制动、紧急制动等功能。制动控制板上有4路(或)压力传感器输入通道和2路电磁阀驱动输出。制动控制板用于制动力的实时计算,包括空电混合制动时的电制动力分配和空气制动力补充,并实施对制动缸压力的控制。制动控制装置具有自诊断功能,可以对制动系统的关键部件和性能进行监测,并通过车辆总线及时将故障信息通知列车监控系统。同时BCU还可以把故障信息记录在BCU内部的存储介质上,并能通过测试软件将故障信息下载分析。制动控制系统能够实现的制动功能有:常用制动、紧急制动控制、车轮滑动控制、状态监控。(1)常用制动常用制动包括常用摩擦制动控制和电制动混合功能。40制动两个预控压力中压力较高的控制。制动气动执行部件集成在一个常用制动采用减速度控制模式,制动控制单元根据指令的减速度和车辆载重来计算目标制动力。常用制动具有冲击率限制功能,以改善乘坐的舒适性能;常用制动采用空电混合制动并优先使用电制动。BCU根据目标制动力计算出本车应施加的制动缸目标压力。制动缸压力控制如图7.8所示,制动缸压力的控制是通过对作用风缸压力(预控压力)的闭环控制实现的。41常用制动采用减速度控制模式,制动控制单元根据指令的减速度4图7.8 制动压力控制原理42图7.8制动压力控制原理42微控制器的制动缸压力智能数字控制,是根据制动缸目标压力的和压力传感器检测的作用(预控)风缸压力以及制动缸压力,来控制E/P转换阀对作用风缸的充风或排风,实现对中继阀预控压力的闭环控制。中继阀受预控压力控制输出大流量的制动缸压力,中继阀的输出压力滞后影响在智能数字控制时进行补偿。(2)紧急制动控制紧急制动采用纯空气制动,紧急制动是由紧急制动安全回路直接控制的,当紧急制动安全回路失电时,列车中的所有车辆即同时实施紧急制动。紧急制动一旦实施,其安全回路的控制电路可以保证紧急制动将一直保持施加状态直至列车完全停下。为了在应急情况下能缓解紧急制动,紧急制动环路中设有紧急制动旁路开关,但此旁路开关不会将紧急制动按钮开关旁路,以保证在需要时列车仍可实施紧急制动。紧急制动电磁阀是一个两位三通常开电磁阀,正常情况下处于得电状态,切断了空重阀输出口与中继阀的紧急制动预控压力口的通路,43微控制器的制动缸压力智能数字控制,是根据制动缸目标压力的(同时将中继阀的紧急制动预控压力排向大气。当紧急制动电磁阀失电时,紧急制动电磁阀将接通空重阀输出口与中继阀的紧急制动预控压力口的通路,从而使中继输出紧急制动的制动缸压力,紧急制动作用原理如图7.9所示。44同时将中继阀的紧急制动预控压力排向大气。当紧急制动电磁阀失电图7.9 紧急制动作用原理45图7.9紧急制动作用原理45(3)车轮滑动保护空气制动防滑功能在紧急制动和常用制动时都可以起作用。该控制单元具有以下特点:采用微机控制,计算速度快,检测精度高。根据速度差、减速度等多个判据的变化进行防滑控制。具有自检和故障存储功能,自动监督速度传感器和排风阀状态及控制输出状态,同时控制单元进行自监督。能进行轮径补偿。具有临轴互补功能。能充分利用粘着等。具有冲击率控制功能。用有源速度传感器,能在低速运行时(低于2km/h)还可以有很稳定的信号输出。空气制动滑行控制系统采用速度差和减速度判据进行滑行检测。46(3)车轮滑动保护空气制动防滑功能在紧急制动和常用制动时都可速度差判据。当某一轴速度低于参考速度(基准速度)达到判定滑行数值。减速度判据。当某一轴速度的减速度达到判定滑行数值。当出现以上任何一种情况时,就判定该轴发生制动滑行,防滑控制系统首先会通过防滑排风阀切断中继阀到该轴制动缸的通路,对制动缸进行保压,如果滑行较大或保压后滑行持续增大,防滑阀还可排出一部分制动缸的压力空气,减小该轴上的制动力,以减小该轴上的滑动程度,使该轴恢复到粘着状态。在粘着恢复再制动充风时,防滑控制系统首先会采用阶段充风方式,一方面可以限制粘着恢复时再制动的纵向冲击率,同时还可以减小粘着恢复过程中的再滑行概率。当4个轴同时出现滑行时,或4个轴的减速度都远高于正常的制动减速度时,防滑系统会定期短时缓解某一基准轴的空气制动,以便对基准速度进行周期性的修正,减小基准速度的累加偏差,以准确地控制滑动程度,从而确保了在低粘着状态下最大限度地提高制动力,同时不47速度差判据。当某一轴速度低于参考速度(基准速度)达到判定滑会出现车轮擦伤。在发生严重滑行时,将切除电制动,以利于粘着恢复。防滑控制单元在进行滑行控制时会自动限制排风和保压的持续时间,以限制空气制动力的减少时间。防滑控制单元还具有独立于主微控制器的监控微控制器,当主微控制器出现异常时,监控微控制器能够切除主微控制器的防滑控制输出,以防止空气制动力的持续减少。当空气制动滑行控制系统失效时,空气制动将维持运用而无滑行保护。当一个速度传感器出现故障时,受到影响的防滑阀会利用本转向架的另一个速度传感器进行防滑控制。(5)制动系统故障诊断制动控制装置(BCU)具有系统自动检测及故障诊断功能,自检方式包括上电自动检测(POT)、在线运行自检、命令自检等方式。上电自动检测是指在控制电源加电时自动进行的检测,上电自动检测的主要内容包括:CPU外设接口自检、EEPROM自检、E/P控制阀检测、防滑排风阀检测、车辆多功能总线(MVB)通信接口等。48会出现车轮擦伤。在发生严重滑行时,将切除电制动,以利于粘着恢在线运行检测是在系统正常工作时不需要外部干预也进行的自动检测,在线运行检测内容主要包括:压力传感器检测、速度传感器检测、MVB通信故障检测等。命令自检是由列车监控系统(TCMS)通过车辆总线发出的系统检测指令,或由检修人员通过按压EBCU系统自检按钮启动的自检。命令自检内容可以包括上电自检和在线自检内容,同时还可以进行空气制动自动试验和故障诊断。系统的故障诊断主要是对系统的功能进行诊断,如制动和缓解功能故障。当诊断系统有故障时,故障信息能够通过MVB总线发送给列车监控系统(TCMS),并能够在司机显示屏显示,根据故障的影响程度,提示司机进行适当的处理。系统故障信息及发生故障前后一段时间的数据同时在BCU中存储,BCU中的存储显示卡采用大容量的记录存储介质,可以存储大量控制数据及故障信息,存储信息可以通过通信接口下载分析。49在线运行检测是在系统正常工作时不需要外部干预也进行的自存储卡中存储的制动控制信息主要包括制动指令、作用风缸压力、制动缸压力、电制动力、E/P控制阀状态等;存储的防滑控制信息包括各轴速度、减速度、参考列车速度、滑行检测和各防滑阀工作状态等。50存储卡中存储的制动控制信息主要包括制动指令、作用风缸压力、5151任务2城市轨道交通车辆空气制动系统检修【任务目标】1.掌握城市轨道交通车辆制动系统日常检修及定期检修的主要内容及方法。2.熟悉制动系统常见的故障类型。3.掌握制动系统常见故障的分析处理方法。【任务分析】通过本任务学习,重点掌握城市轨道车辆制动系统的日常检修及定期检修的作业内容,本任务的难点是制动系统的故障分析。52任务2城市轨道交通车辆空气制动系统检修【任务目标】52【知识链接】制动系统的安全正常工作对于车辆安全运行起着至关重要的作用。根据车辆的运行情况,为保证轨道交通车辆安全运行需要对其制动系统进行检修检查维护,发现故障问题及时进行处理。【知识描述】一、制动系统的日常检查维护检查空压机油尺的油面。液面应在上、下油标之间,否则补加润滑油。观察司机室压力表,空气管路泄漏检查。总风漏泄量应0.2bar/5min,否则检查各管路接头,用肥皂水确定泄漏点,并根据泄漏情况处理。检查踏面单元制动器外观,所有螺钉、锁紧垫片的安装以及弹簧状态。踏面单元制动器及皮囊外观无损伤,所有螺钉、锁紧垫片安装紧固并完整。弹簧状态良好。53【知识链接】制动系统的安全正常工作对于车辆安全运行起着至关检查闸瓦在缓解时与车轮的间隙。间隙为812mm。检查闸瓦磨损情况及开口销状态。贯穿整个闸瓦的裂损宽度大于30mm时,或磨耗到闸瓦最低刻度线时,需更换闸瓦。开口销完好,安装牢固。按“停放制动缓解”按钮。列车按钮(停放制动环缓解)指示灯应亮。按“停放制动施加”按钮。列车按钮(停放制动应施加)指示灯应亮。检查常用制动则是将方向手柄置前位,操纵主控制手柄拉到100%制动位。压力表红色指针读数为(1.40.2)bar。在缓解停放制动及客室门关好后,方向手柄置前位,按住“警惕”按钮,将主控制手柄推向牵引位。压力表红色指针应为0bar,司机台气制动缓解灯亮,气制动施加灯灭,主控制手柄保持5s后压力表红色指针读数上升为(1.40.2)bar。54检查闸瓦在缓解时与车轮的间隙。间隙为812mm。检查闸瓦方向手柄拉至前位,将主控制手柄置快速制动位。观察压力表红色指针读数上升为(2.20.2)bar。将主控制手柄置零位。压力表红色指针读数为(1.40.2)bar。将方向手柄拉至向前位,按下司机台上的“紧急停车”按钮,压力表红色指针读数为(2.50.2)bar。逆时针旋转“紧急停车”按钮,缓解紧急制动。压力表红色指针读数为(1.40.2)bar。按“停放制动施加”按钮,列车处于停放制动施加状态。按钮指示灯应亮。55方向手柄拉至前位,将主控制手柄置快速制动位。观察压力表红色指二、制动系统定期检修1.风源系统检修风源系统包括空压机及其启动控制装置、空气干燥器、过滤器、安全阀等。风源系统的检修工作主要包括:检查确认风源系统各设备外观清洁、检查无积垢、无裂纹、无锈蚀、无脱漆,软管无老化、龟裂。检查空压机润滑油油位及颜色,油面应在上下油标之间,必要时加油或更换。清洁空气滤清器,定期更换滤芯。检查空气干燥器、过滤器、安全阀等空气处理、控制设备,无异常漏风、异响。空压机的拆卸和安装,按照空压机拆装作业指导书进行。分解空气干燥器,清洁并检查各零件。零部件无破损,无堵塞。56二、制动系统定期检修1.风源系统检修风源系统包括空压机及其启组装空气干燥器,更换干燥剂及所有密封圈。各零件无变形。列车上进行双塞阀、空气干燥器功能测试塞阀每分钟排气1次,在列车主风压力大于750kPa时,干燥器出风口相对湿度不大于35%。排放油过滤器中的油水混合物,并更换滤网(偶次年检作业)。检查截断塞门的工作位置、检查铅封状态。截断塞门处于正常工作位置,铅封状态良好。检查电气连接插外壳及密封件,外壳无裂损、密封件无变形。安全阀外观清洁检查、功能测试、参数校准。表面无积垢,功能良好,参数准确。检查电子开关的接线并试验其功能:接线正确,无破损、腐蚀。能够正常接通外部风源。外接压力表组测试压力传感器的功能及设置值,如有异常则调节或更换。当主风管压力达到750kPa以上时,采用耳听方式检查供风模57组装空气干燥器,更换干燥剂及所有密封圈。各零件无变形。块管路是否有漏气现象。检查空压机运转状态。空压机运转无异响及异常震动,电机转动方向与箭头方向一致。2.检查EBCU外观清洁、检查无积垢、无灰尘、无裂纹;检查接线、插头是否连接紧固;进行EBCU自检,确认自检通过;下载并清除故障数据。3.制动控制系统及管路检修制动控制系统及管路的检修工作主要包括:检查电子控制单元的电气接线,确认无破损;检查确认各插件板指示灯状态正常。检查确认气动执行单元各阀等工作状态正常。检查确认辅助控制装置中各阀、压力开关等工作状态正常。检查汽缸、管路安装状态、工作状态正常,无异常漏风。外观清洁、检查无积垢、无灰尘、无裂纹;检查电气连接插件外壳应无裂损、密封件无变形老化、安装状态紧固;检查制动模块的安装状态,58块管路是否有漏气现象。检查空压机运转状态。空压机运转无异响及安装紧固,固定螺栓紧固应无锈蚀,否则更换;打开风缸的排水塞门排放凝结水;清洁控制面板上的各阀件外观,清洁中继阀出气口;检查各风缸排水塞门的工作位置处于正常工作位。4.基础制动装置基础制动装置的检修工作主要包括:检查确认盘形制动装置或踏面制动装置安装状态、外观正常。检查制动闸瓦、闸片安装状态,确认无过度磨耗,无裂纹、缺损,否则应更换新品。检查缓解状态下闸瓦与车轮、闸片与制动盘之间的间隙满足限度标准。检查制动缸、气管无异常漏气。5.防滑控制装置检修防滑控制装置主要由防滑控制板、防滑放风阀、速度传感器组成,可根据速度差、减速度等多个判据的变化进行车辆防滑控制。防滑控制装置的检修工作主要包括:59安装紧固,固定螺栓紧固应无锈蚀,否则更换;打开风缸的排水塞门检查防滑控制板电气接线,确认无破损;检查确认指示灯状态正常。检查防滑放风阀工作状态正常,无异常漏风。检查速度传感器电气接线,确认无破损,速度信号无异常。60检查防滑控制板电气接线,确认无破损;检查确认指示灯状态正常三、空气制动系统常见故障处理1.空压机润滑油乳化故障原因及分析:空压机润滑油使用时间过长或润滑油中水汽不能及时得到释放,将造成润滑油乳化、变色。故障处理方法:空压机润滑油轻度乳化可通过启动空压机工作一定时间使油温升高从而释放油中水汽得到解决;空压机润滑油乳化较严重,运行空压机无法恢复则必须更换润滑油。2.空压机不能正常启动故障原因及分析:空压机电源出现缺相、欠过压故障,空压机启动控制装置中电气接线、继电器、压力开关等故障均会造成空压机无法正常启动。故障处理方法:检查空压机电源插头是否有异常,检查空压机启动控制装置中电气接线、继电器状态、压力开关状态是否正常,有异常则更换。3.空气制动不缓解61三、空气制动系统常见故障处理1.空压机润滑油乳化故障原因及分故障原因及分析:空气制动系统中空气制动缓解电磁阀、紧急制动电磁阀故障将造成空气制动不能正常缓解。故障处理方法:检查空气制动缓解电磁阀、紧急制动电磁阀工作状态是否正常,不正常则更换。4.车辆异常抖动故障原因及分析:辅助制动控制装置中气阀故障造成空气弹簧无法正常充气,导致车辆出现异常抖动。故障处理方法:测试辅助制动控制装置中各压力测试点压力值是否正常,检查辅助制动控制装置中各阀工作状态,不正常则更换。5.防滑功能失效故障原因及分析:防滑控制板、速度传感器、防滑放风阀故障可能造成车辆防滑功能失效。故障处理方法:检查防滑功能失效车辆的防滑控制板工作状态是否正常,检查速度传感器接线及速度信号是否正常,检查防滑放风阀工62故障原因及分析:空气制动系统中空气制动缓解电磁阀、紧急制动电作状态是否正常,不正常则进行更换。63作状态是否正常,不正常则进行更换。636464单元小结城市轨道车辆制动的特点主要有制动速度快及制动功率大,车辆制动根据载荷自动调整,使用独立牵引电机,适于采用电制动,因其制动系统安全可靠性高。制动方式可按制动时列车动能转移方式、制动力获取方式或制动源动力的不同进行分类。城市轨道交通车辆制动的类型主要是电制动和空气制动的混合。城市轨道车辆制动模式包括:弹簧停放制动、紧急制动、快速制动、常用制动、保压制动。城市轨道车辆空气制动系统主要包括空气供给系统、制动控制系统(包括:微机控制防滑器)、基础制动装置、车轮滑动保护装置(速度传感器和测速齿轮集成安装在转向架轴箱上)等部分。65单元小结城市轨道车辆制动的特点主要有制动速度快及制动功率大