6 制动系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第6章 制动系统,城轨车辆制动系统组成,风源系统,控制系统,基础制动,防滑系统,制动方式的分类,摩擦,制动：,通过摩擦副的摩擦，把列车的动能转变为热能，并消散于大气。,闸瓦,制动,：在制动时，闸瓦压紧车轮，轮、瓦间发生摩擦，列车的动能大部分通过轮、瓦间的摩擦变成热能，经车轮与闸瓦最终逸散到大气中去。,闸瓦,制动,：在制动时，闸瓦压紧车轮，轮、瓦间发生摩擦，列车的动能大部分通过轮、瓦间的摩擦变成热能，经车轮与闸瓦最终逸散到大气中去。,盘形制动：,在制动时，制动缸通过制动夹钳使闸片夹紧制动盘，闸片与制动盘产生摩擦，把列车的动能转变为热能，热能通过制动盘与闸片散于大气。,有轴盘式和轮盘式两种。,制动控制系统,空气制动控制系统以压力空气作为制动信号传递和制动力控制介质的制动控制系统。,电气指令式制动控制系统以电气信号采传递制动信号的制动控制系统。,制动方式按优先等级,依此为,再生制动、电阻制动和空气（摩擦）制动；,按操作模式分为紧急制动、快速制动、常用制动、保压制动和停放制动,。,电空配合,在充分利用动力制动能力的前提下，各种制动方式的配合控制技术称为电空配合技术。,由于地铁列车运营区间短，启动和制动频繁，因此采用电空混合制动,。,单车控制,M、T车各自承担自己需要的制动力。,这种方法T车闸瓦磨耗大。一般不采用。,多车控制：单元控制,多车控制：编组控制,防滑控制技术,一、主动,防滑,：,采用减速度控制技术,首车制动减速模式,利用增粘技术改善粘着踏面清扫,撒砂增粘,减,速度控制：,在采用减速度控制技术时，列车制动力是不超过设计粘着条件的。,首车制动减速模式,：,根据国外的研究，发现列车滑行大多出现在列车前部，尤其是第一辆车。进一步的研究表明，由于第一辆车容易受到钢轨面上水、油等的影响，高速区段的粘着系数明显低于后部车辆。,为此，在大级别制动控制时，要考虑将首车的制动能力按列车平均值降低一个比例，同时，首车减低的制动能力由后部车辆补足。,二、,被动防滑,主要方法是利用防滑器来改善轮轨运行状态。,广州地铁二号线车辆制动系统,广州地铁二号线车辆所采用的制动系统与一号线制动系统基本一致,，由,KNORR公司提供,。,一、,制动类型,制动系统设计为两大类：电制动和空气（摩擦）制动。,1、,电制动,电制动是车辆在常用制动下的优先选择，仅动车具有电制动，电制动又有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。,电制动力的分配原则,：,由于三节单元车组只有两节动车，假设每节车自己制动，总共需要300%的制动力，因此电制动时，两节动车（B车和C车）各承担150%的制动力。,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DCU/M逆变器整流成直流电反馈于接触网，供列车所在接触网供电区段上的其它车辆牵引用和供给本车的其它系统（如辅助系统等），此即再生制动。,再生制动取决于接触网的接收能力，亦即取决于网压高低和载荷利用能力。,再生制动原理图,电阻制动,如果制动列车所在的接触网供电区段内无其它列车吸收该制动能量，网压迅速上升，当网压达到最大设定值1800V时，DCU/M打开制动电阻，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（亦称能耗制动），电阻制动能单独满足常用制动的要求。,再生制动与电阻制动之间的转换由DCU/M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到。当列车高速运行时时，动车采用再生制动，将列车动能转换成电能；当再生的电能无法再回收时，再生制动能够平滑地过渡到电阻制动。,电阻,制动原理图,电制动滑行保护,电制动具有独立的滑行保护功能。,由于四台电机是并联连接的，因此当DCU/M检测出任意一根轴发生滑行时，DCU/M只能对四台电机进行同步控制，同时降低或切除四台电机的电制动力。如果这还不能纠正车轮滑行，气制动防滑系统将控制滑行和制动直到静止。,2、,空气（摩擦）制动,空气（摩擦）制动是用来补充所要求的制动指令和已达到的电制动力之间的差额以及没有电制动时，完全满足列车的制动要求。,电制动和空气（摩擦）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控制。,二、,制动模式,1、,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AW2以下，速度8km/h（可调）以上），电制动完全能满足车辆制动要求，当电制动力不能满足制动要求时，气制动能够迅速、平滑地补充，实现混合制动的作用。,2、,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。快速制动具有如下特点：,电制动不起作用，仅空气制动；,受冲击率极限的限制；,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。,紧急制动,列车装备一个“失电制动，得电缓解”紧急空气制动系统，贯穿整个列车的DC110V连续电源线控制紧急制动的缓解。线路一旦断开，所有车立即实施紧急制动。,紧急制动时，电制动不起作用。紧急制动可不经过EBCU的控制，直接使BCU中的紧急电磁阀失电而产生。,紧急制动具有如下特点：,电制动不起作用，仅空气制动；,不受冲击率极限的限制，在1.95s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。,弹簧停放制动,由于列车断电停放时，制动缸压力会因管路漏泄无压力空气补充而逐步下降到零，所以停放制动不同于一般的充气-制动，排气-缓解，它是通过弹簧作用力而产生制动作用，能满足列车较长时间断电停放的要求。,所设计的弹簧制动力可保证AW3超员载荷列车停于4%的坡道上。另外弹簧停放制动除可充气缓解外，还附加有手动紧急缓解的功能。,保压制动,保压制动是为防止车辆在停车前的冲动，使车辆平稳停车，ECU内部设定的执行程序。它分两个阶段实施：,第一阶段：当列车制动到速度8Km/h，DCU触发保压制动信号，同时输出给ECU，这时，由DCU控制的电制动逐步退出，由ECU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ECU开始自动实施，即瞬时地将制动缸压力降低。,如果由于故障，ECU未接收到保压制动触发信号，ECU内部程序将在8Km/h的速度时自行触发。,空气制动系统的组成及作用原理,广州地铁一,、二,号线车辆采用德国克诺尔（knorr）制动机公司生产的模拟式电空气控制制动系统，它用一条电缆贯通整个列车，形成连续回路。,模拟式制动系统的操作指令是采用电控制空气、空气再控制空气的方法。,制动电指令是利用脉冲宽度调制，能进行无级控制。,空气制动系统由供气部分、控制部分和执行部分三个主要部分组成，如下图所示,，,为上述三个部分的管路连接示意图。,空气制动系统每节车上都有，而供气部分只有A车上装有。,注：空气控制屏Z01的接口1：与主风管相连，2：与踏面单元制动器的弹簧制动缸相连，3：与踏面单元制动器的制动缸相连，4：通往门控设备及空调，5：与门控风缸T04相连，6：与制动贮风缸B04相连，7：通往防滑阀G01的控制管路，8：通往空气弹簧,一、,供气部分,一个三节单元车有一套供气系统，并装于A车上，由空气压缩机A01、空气干燥器A07和风缸组成。其中空气压缩机A01为往复式、双级、三缸、直接驱动，由380V、3相、50HZ交流鼠笼式异步电动机驱动；空气干燥器A07采用双筒式无热再生的干燥装置；每辆车上设有四个风缸，其中一个100L的主风缸A09，一个100L的空气弹簧风缸L04，一个100L的制动贮风缸B04和一个60L的客室风动门的风缸T04。,空气压缩机的正常工作范围为750900Kpa，其产生的压缩空气经空气干燥器A07供给制动、车门、空气弹簧、受电弓、刮雨器等系统使用。,空气压缩机,空气压缩机型号为VV120，,为,380V/50Hz三相交流电机驱动的低,噪音的往复活塞式压缩机，具有结构紧凑，所需维护量小的优点。,在压缩机电机额定转速为1450转/分时，10bar反向压力下时，其排气量为920升/分。,压缩机单元通过螺旋钢丝以4点悬挂方式弹性安装在构架上，空气压缩机与车体安装设备之间采用软管连接，这样使传递给车体的振动降到最低点,空压机为两级压缩，低压级有两个气缸，高压级只有一个气缸。空气由低压缸吸入并由一个干式空气过滤器滤清。一个真空指示器用来显示滤芯内的灰尘集结情况。发现真空指示器红色柱塞可见时需要更换过滤器滤芯。,空气压缩机有一个集成的内冷却器和二次冷却器。空气在通过内冷却器前已进行了预压缩，此空气送到高压缸进行下一步的压缩，直到最后的压力。在空气压缩机出口前的一个紧凑的二次冷却器为空气干燥器单元提供了最佳的条件。连接压缩机和空气干燥器的高压软管的上游有一个安全阀。,冷凝风扇装有粘性联轴器。因此根据环境温度和压缩机出口温度可以连续自动地进行冷却调节。这种结构保证了压缩机在良好的工作温度下运行。同时粘性联轴器作为离合器，当物体卡住风扇，离合器就会打滑，避免损坏。,空气干燥器,为了满足空气系统的温度、含油量、湿度要求，增加气动元件的寿命和可靠性，广州地铁车辆采用德国克诺尔制动机公司生产的双筒式无热再生工况空气干燥器，干燥处理量为1200/min。,最大的特点是吸附剂（干燥剂）的吸附工况与再生工况分别在两个干燥筒内同时进行，且循环交替工作，因而可以经常保证其干燥功能。,双筒式空气干燥器,（干燥筒19a为吸附工况，干燥筒19b为干燥工况）,19干燥筒；19.7吸附剂；19.11油水分离器；24止回阀；25干燥器座；34双活塞阀；34.15克诺尔K形环；34.17克诺尔K形环；43电磁阀；50再生节流孔；55预控制阀；56克诺尔K形环；70克诺尔K形环；71旁通阀；92、93隔热材；A排泄口；O1O3排气口；P1进气口；P2出气口；V1V10阀座,工作原理,干燥筒中的吸附剂的结晶的金属硅酸铝，当带水分的压力空气流过吸附剂时，吸附剂具有很有规律的微孔吸附流过的空气中的水分。而且这种硅酸盐吸附剂的微孔大小可选择适应于吸附水分子，而较大的油分子却不能同时吸附。吸附作用的特点是在压力下吸附，在大气压或负压下再生，即压力越高，温度越低，单位吸附量所能吸收的水分量就越多；反之，吸咐量就少。这就是“压力吸附与无热再生”。,双筒干燥器工作为干燥与再生两个工况同时进行，压力空气在一个筒中流过并干燥时，另外一个筒中的吸附剂即再生。从空气压缩机输出的压力空气首先经过装有“拉希格”圈的油水分离器，除去空气中的液态油、水、尘埃等。然后，压力空气再流过干燥筒中的吸附剂，吸附剂吸附压力空气中的水分，可以使空气干燥到相对湿度达35以下。,一部分干燥过的压力空气（约13%18%）分流出来,经过再生节流膨胀后,再流过另一个塔中已吸水饱和的吸附剂,对吸附剂进行脱水再生,再生工作后的压力空气(含湿量已很高),把油水分离器中积聚下来的油、水、污秽,一同由排泄通路排出。,油过滤器,微孔油过滤器的作用是吸附压缩空气中的油份。压缩机耗油量与压缩机型号、油的特性和运行条件有高度联系，因此并不恒定。,在高温运行条件下，高达50的压缩机油耗经过空气干燥器。这些油几乎都被微孔油过滤器吸收。因此必须定期排出微孔油过滤器中的油并定期更换滤筒。,二、,控制部分,控制部分由带有防滑控制的制动微机控制单元EBCU、制动控制单元BCU、空气控制屏（部分阀类的集中安装屏）等组成,。,制动微机控制单元EBCU,EBCU是微机制动控制及车轮防滑保护电子单元，是气制动控制的核心部分，它通过MVB(多功能列车总线)接收各种与制动有关的信号（制动指令信号、电制动实际值信号、载荷信号等），由EBCU的主板MB（相当于CPU）根据所接收的信号计算出当时所需要的制动力值，并将其传送给气制动控制单元BCU。,同时EBCU还实时监控每个轮对的速度，所需要的轮对速度的实际值由速度传感器)获得，速度信号传至EBCU，EBCU对各轮对的速度差和减速度进行监测。一旦任一轮对发生滑行，能迅速向该轮轴的防滑阀发出指令，开通制动缸与大气的通路，使制动缸迅速排气，以减少气制动力,。,二、制动控制单元BCU,制动控制单元BCU是空气制动的核心，为模块式设计。它包括模拟转换阀a、紧急电磁阀e、称重阀c、中继阀d、载荷压力传感器f（将载荷压力T转换成相应的电信号传输给ECU）、压力开关h等元件，所有零部件均安装在铝合金集气板上。这些元件集中安装在基板上。同时，在气路板上装置了一些测试口,。,因此，要测量各个控制压力和制动缸压力，只要在这块气路板上测试即可。,BCU的主要作用是将E,B,CU发出的制动指令电信号通过模拟转换阀a转换成与之成比例的预控制压力Cv，这个预控制压力是呈线性变化的，同时，也受到称重阀c和防冲动检测装置的检测和限制，再通过中继阀d，沟通制动主风缸B04与制动缸的通路，并控制进入制动缸的压力，最后使制动缸C1和C3获得符合制动指令的气制动压力。,