畢業(yè)設計說明書城軌車輛制動系統(tǒng)的原理分析

1、 2014屆畢業(yè)設計說明書 課題名稱：城軌車輛制動系統(tǒng)的原理分析 二級學院 鐵道牽引與動力學院 班 級 學生姓名 指導老師 完成日期 2013.12 2014屆畢業(yè)設計任務書一課題名稱城軌車輛制動系統(tǒng)的原理分析二指導老師三設計內容與要求1. 課題概要制動是指人為地使列車減速或阻止其加速的過程。是列車減速或阻止其加速的力稱為制動力，而產生并控制這個制動力的裝置叫做制動機。從能量的角度看，制動過程是一個能量的轉移過程，是將列車運行具有的動能人為地控制轉變成其他形式能量的過程列車的制動能力是指制動裝置能使列車在規(guī)定的制動距離內安全停車的能力，它與列車的運行安全直接相關，所以列車的運行速度與列車的牽引

2、功率有關，也受列車制動能力的限制。和其他軌道車輛一樣，制動裝置是城軌車輛的重要組成部分。有效的制動裝置，又稱制動系統(tǒng) ，是鐵道機車車輛的重要組成部分。隨著社會發(fā)展和科學技術的進步，制動機由原始的手制動機、直通式空氣制動機，發(fā)展到近代性能較完善的自動空氣制動機、電制動機等。與此同時，伴隨著鐵道牽引動力的革命，制動技術也得到飛躍發(fā)展，再生制動、電阻制動、加饋電阻制動和液力制動以其較強大的制動功率、極好的高速性能以及很高的經濟性能得到較為廣泛的應用。2、設計內容與要求1、熟悉地鐵制動在鐵路運輸中的作用。2、簡單介紹地鐵車輛制動系統(tǒng)的組成。3、詳細分析地鐵車輛及列車制動系統(tǒng)的工作原理和工作過程。4、分

3、析現(xiàn)有制動系統(tǒng)存在的不足之處，利用自己所學的專業(yè)知識，提出改 進設計意見和具體實施方案。四設計參考書1. 城市軌道交通車輛制動技術 殳企平編著 水利水電出版社2 列車制動 僥忠主編 中國鐵道出版社3. 電力機車制動機 那利和主編 中國鐵道出版社04. 5 .6. 7. 五、設計說明書要求1封面2目錄3內容摘要（200400字左右，中英文）4引言 5正文(設計課題，內容要求，設計方案，原理分析，設計過程特點)6設計圖紙7. 結束語8附錄（圖表，材料清單，參考資料）六、畢業(yè)設計進程安排第1周：資料準備與借閱，了解課題思路。第2周：熟悉地鐵制動在鐵路運輸中的作用。第3-6周：介紹地鐵車輛制動系統(tǒng)的組

4、成，分析地鐵車輛及列車制動系統(tǒng)的 工作原理和工作過程。第7周：檢查，完成說明書，打印，裝訂。第8周：畢業(yè)答辯準備及答辯。七、畢業(yè)設計答辯與論文要求畢業(yè)設計答辯要求答辯前三天，每個學生應按時將畢業(yè)設計說明書或畢業(yè)論文、專題報告等必要資料交指導老師審閱，由指導老師寫出審閱意見。學生答辯對自述部分應寫出書面提綱，內容包括課題的任務、目的和意義，采用的原始資料或參考文獻、設計的基本內容和主要方法、成果結論和評價。1答辯小組質詢課題的關鍵問題、質詢與課題密切相關的基礎理論、知識、設計與計算方法、實驗方法、測試方法、鑒別學生獨立工作能力、創(chuàng)新能力。2摘 要 隨著我國經濟建設的不斷推進，近年來城市軌道交通快

5、速發(fā)展，國內許多大型城市都已有了地鐵或者輕軌，隨著大量的軌道交通項目投入運營，人們的日常出行變得更加方便，可隨之而來的擔憂也困擾著人們：“我們經常乘坐的地鐵會不會剎車失靈呢、會不會追尾呢？” 制動裝置包括制動控制系統(tǒng)和基礎制動裝置兩大部分。制動控制系統(tǒng)包含司機室內制動控制裝置和制動信號發(fā)生裝置、貫穿全列車制動信號傳遞電線路、網絡或氣管路、車輛內或車底部的制動控制單元或空氣分配閥組成等；基礎制動裝置主要指安裝在轉向架上的制動執(zhí)行部件。 現(xiàn)如今，城軌車輛在城市交通運輸中將起著越來越重要的作用。城軌車輛具有大運量、低污染、快速、準點、安全等優(yōu)點，并且能充分利用地下空間，對環(huán)境不產生污染，是解決城市交

6、通擁擠的主要手段。本文介紹了當前我國城軌車輛主要選用的國內和國外制動系統(tǒng)，從組成、功能和原理上進行了剖析，以利于對城軌車輛制動系統(tǒng)的選用。關鍵詞： 城市軌道 制動系統(tǒng) 再生制動 電阻制動 空氣制動 3abstractwith the advancement of the economic construction in our country.in recent years,the rapid development of city rail traffic.many domestic large city has a subway or light rail.with the rail tr

7、ansit project a lot of put into operation.people's daily travel more convenient.but it fears also plagued the people: "we often ride the subway will brake failure, will end."the braking device includes a brake control system and brake device of two parts.brake control system includes t

8、he cab brake control device and a braking signal generating device.throughout the entire train braking signal transmission circuit.the network or the trachea road.the vehicle or the bottom of the car brake control unit or the air distribution valve etc;brake rigging device mainly means mounted on th

9、e steering braking frame execution parts.nowadays,urban rail vehicle plays more and more important role in city transportation. urban rail vehicles has the advantages of large capacity, low pollution, fast, on time, security etc.and can make full use of underground space.no pollution to the environm

10、ent.is the major means to solve the city traffic congestion. this paper introduces the current domestic urban rail transit in china and abroad mainly used vehicle braking system.the composition, function and principle are analyzed.in order to facilitate the selection of urban rail vehicle braking sy

11、stem.key word: city rail braking system regenerative braking resistance braking air brake 5前 言1863年，世界上第一條用蒸汽機車牽引的地下鐵道線路在英國倫敦建成通車，至今已有130多年的歷史。由于列車在地下隧道內運行，盡管隧道里煙霧熏人，但當時的倫敦市民甚至皇親顯貴們，都樂于乘坐這種地下列車，因為在擁擠不堪的倫敦地面街道上乘坐公共馬車，其條件和速度還不如地鐵列車。世界第一條地下鐵道的誕生，為人口密集的大都市如何發(fā)展公共交通取得了寶貴的經驗;特別是到1879年電力驅動機車的研究成功，使地下客運環(huán)境和服務

12、條件得到了空前的改善，地鐵建設顯示出強大的生命力。從此以后，世界上一些著名的大都市相繼建造地下鐵道。中國的北京，第一條地鐵于1969年10月建成通車，線路長度為23.6km;第二條環(huán)線又于1984年9月建成通車，全長19.9km。截止1992年10月西單站建成通車，北京保持正常運營的地鐵線路共長43.5km，年客運量已突破5億人次，與建成初期1971年的年客運量828萬人次相比，運量增長已超過了65倍，其客運量占全市公共交通總運量的比重，已由當初的8%增長到15%強。2000年6月28日復八線全線貫通并投入運營，至此北京地鐵線路總長達55.5km，設車站41座，保有車輛總數(shù)近600輛。復八線投

13、入運營后，地鐵客運量增加了8%。這樣的增長態(tài)勢是任何其他交通工具所無法比擬的。這說明城市客運交通的需求量很大，發(fā)展大、中客運量的軌道交通系統(tǒng)顯然是我國大城市交通走出困境的必由之路。目前，世界上各大城市正在競相發(fā)展并完善器地鐵、輕軌、獨軌、有軌電車等組成的新交通體系，即以軌道交通為主，各種交通工具協(xié)調發(fā)展的多層次、立體化綜合交通體系。在全世界擁有城市軌道交通系統(tǒng)的320個城市中，擁有地鐵城市占5，同時擁有地鐵和輕軌的城市占11。實踐證明，城軌交通線路的連接與組網使其方便、快捷等優(yōu)越性發(fā)揮得更為突出。城軌交通已經成為現(xiàn)代化大城市的一種標志。0目 錄第一章 制動系統(tǒng)的概述11.1制動機的發(fā)展史11.

14、2制動系統(tǒng)在交通運輸中的作用11.3相關制動名詞2 1.4 制動的分類21.5 小結3第二章 基礎制動裝置及風源系統(tǒng)42.1 基礎制動裝置的概述42.1.1 閘瓦制動42.1.2 盤形制動52.2風源系統(tǒng)的概念72.3風源系統(tǒng)的主要構成及作用82.3.1空氣壓縮機82.3.2空氣干燥器102.3.3 其他空氣管路部件122.4小結12第三章 地鐵車輛空氣制動系統(tǒng)143.1空氣制動系統(tǒng)概述143.2空氣制動機的分類143.2.1 直通空氣制動機143.2.2 自動空氣制動機153.2.3 電空制動機183.3 小結19第四章 地鐵車輛電氣制動系統(tǒng)204.1電氣制動的概念204.2電氣制動的分類2

15、04.2.1電阻制動204.2.2再生制動224.3 小結23第五章 克諾爾控制系統(tǒng)245.1德國克諾爾ep2002控制系統(tǒng)概述245.2 控制系統(tǒng)結構245.3 制動控制275.4 ep2002制動控制系統(tǒng)的特點295.5小結30第六章 防滑原理和防滑控制316.1 防滑控制的必要性316.2 防滑控制系統(tǒng)316.2.1 防滑系統(tǒng)的基本結構316.2.2 防止高速制動時車輪滑行的措施326.2.3 防滑系統(tǒng)的要求336.3 防滑控制的依據(jù) 336.4小結34第七章 總結36畢業(yè)設計心得37致 謝38參考文獻392第一章 制動系統(tǒng)的概述 1.1制動機的發(fā)展史 1825年9月27日，世界上第一列

16、蒸汽機車牽引的列車開始運營。當時所使用的是人力制動機，即手制動機。在工作中需設置若干名制動員，當運行中需要制動時，司機發(fā)出信號，由制動員們分別操縱每一節(jié)車上的手制動機進行制動。可見。人力制動不僅使工作在較惡劣環(huán)境中的制動員的勞動強度增大，更主要的是大大降低了列車中各車制動的同時性，從而造成了嚴重的制動沖擊，影響列車的制動效果。1869年，美國工程師喬治·韋斯訂豪斯發(fā)明了世界上第一臺空氣制動機-直通式空氣制動機。直通式空氣制動機屬于氣制動裝置，并且由司機單獨操作，所以與人力制動機相比，大大提高了列車制動的同時性，減小制動沖擊，改善了列車的制動效果。但是，由于直通式空氣制動機自身的工作原

17、理，使其在運用過程中，存在著致命的弱點-當列車分離時，列車將失去制動作用。1872年，喬治·韋斯訂豪斯在直通式空氣制動機的基礎上，研制了一種新型的空氣制動機-制動空氣制動機。自動空氣制動機克服了直通式空氣制動機的致命弱點，從而在地鐵運輸中得到了廣泛的運用，20世紀60年代，隨著科學的發(fā)展，電空制動技術在地鐵中廣為運用，產生了電空制動機，從而改善了制動機的性能，為地鐵運輸提供了更為可靠的安全措施?，F(xiàn)在我國地鐵列車大多采用了德國克諾爾制動機公司生產的模擬式電空制動裝置，他通過列車總線貫通整個列車，形成連續(xù)回路。該模擬制動的操縱是采用電控制空氣、空氣再控制空氣的控制方式。制動的點指令是利用

18、脈沖寬度調制，能進行無極控制。1.2制動系統(tǒng)在交通運輸中的作用列車制動系統(tǒng)是城軌列車最高等級的安全保障系統(tǒng)。不少事故是在列車制動工況下發(fā)生的，因此提高城軌列車的制動性能，特別是長大列車制動性能己是迫在眉睫的當務之急，多拉、快跑、正點，提高運輸效率，制動機是實現(xiàn)這一目的的保證。城軌車輛上如果沒有制動系統(tǒng)，或制動裝置性能不良，當列車需要減速或停車時，就無法人為地有控制地產生阻力，只能依靠自然阻力（空氣阻力、坡道阻力、摩擦力等）來進行減速或停車，高速運行的列車若完全依靠自然阻力停車，需要經過相當長的距離，才能完全停下來，而需要適當?shù)臏p速則無法控制。1.3相關制動名詞 1、“制動”：人為地使列車減速或

19、使其在規(guī)定的距離內停車，反之，對已經施行的列車，解除或減弱其制動作用，均可稱之為“緩解”。2、“列車制動裝置”：為使列車能施行制動和緩解而安裝于列車上的由一整套零部件組成的裝置。3、“制動距離”：從司機施行制動的瞬間起、到列車速度降至為零的瞬間止，列車所駛過的距離。4、“制動力”：由制動裝置產生的與列車運行方向相反的外力。 5、“制動方式”：將列車動能轉移的方式或制動力獲取的方式。 6、“制動機”：產生制動原動力并進行操縱和控制的部分。 7、“基礎制動裝置”：傳送制動原動力并產生制動力的部分。1.4制動的分類1、 制動力形成方式分類 制動類型 分類 黏著制動 摩擦制動 踏面制動 盤形制動 動力

20、制動 電阻制動 再生制動 加饋電阻制動 慣性制動 飛輪儲能制動 非黏著制動 磁軌摩擦制動 磁軌渦流制動 風阻制動及噴氣制動 表1-1 制動的分類 按電動車組制動力的獲取方式，可分為黏著制動與非黏著制動。這是按照制動力形成是否依賴于輪軌之間的黏著關系而劃分的。 在傳統(tǒng)的制動方式中，如閘瓦制動、盤形（包括油壓卡鉗盤式、渦流盤式）制動、電阻制動和再生制動均屬于黏著制動，因為其制動力的產生都離不開輪軌間的黏著關系，即輪軌接觸區(qū)域必須有黏著作用，并且制動力的大小受黏著限制。相比而言，軌道電磁制動（磁軌制動、軌道線性渦流制動）則屬于非黏著制動，因為其制動力的產生與輪軌間的黏著作用沒有直接關系，只取決于制動

21、體與鋼軌之間因接觸摩擦（如磁軌制動）所產生的制動力，或因電渦流作用（軌道線性渦流制動）而產生電磁力。目前處于研究階段的高速動車組制動方式中還有一種在高速下通過車體伸出的迎風擾流板而產生空氣作用力的制動方式，也稱翼板制動，就制動力的形成而言也屬于非黏制動。2、制動源動力分類如表 制動方式 分類 空氣制動 閘瓦制動 盤形制動 電氣制動 動力制動 軌道電磁制動表1-2 制動源動力分類目前電動車組所采用的制動方式中，制動源的動力主要有壓縮空氣和電力。以壓縮空氣為源動力的制動方式稱為空氣制動方式。如閘瓦制動、盤形制動等都為空氣制動方式。以電為源動力的制動方式稱為電氣制動方式，如動力制動、軌道電磁制動等均

22、為電氣制動方式。1.5 小結本章主要是對制動系統(tǒng)的概述，介紹了制動機的發(fā)展及各時期制動的特點，描述了制動在交通運輸中重要作用。詳細的介紹了制動的名詞、制動的分類和制動機的分類，了解制動的分類為黏著制動和非粘著制動。對于這些制動的種類和制動機種類有了進一步的了解。讓我們對于后面的學習打下了堅實的基礎，有助于制動機的深入學習。第二章 基礎制動裝置及風源系統(tǒng)2.1 基礎制動裝置的概述基礎制動裝置是指從制動缸活塞推桿到閘瓦之間的一系列杠桿、拉桿、制動梁、吊桿等各種零部件組成的機械裝置。它的用途是把作用在制動缸活塞上的壓力空氣推力增大適當倍數(shù)以后，平均地傳遞給各塊閘瓦或閘片，使其轉變?yōu)閴壕o車輪踏面或制動

23、盤的機械力，阻止車輪轉動而產生制動作用。基礎制動裝臵分為兩類，一類是由踏面和閘瓦組成摩擦副的踏面制動，一類是由制動盤和閘片組成摩擦副的盤形制動。2.1.1 閘瓦制動1、基本組成圖2-1 閘瓦的組成1閘瓦 2閘瓦定位彈簧 3制動控制裝置 4閘瓦托 5弛緩線2、閘瓦制動的工作過程如圖2-2，制動時，制動控制裝置根據(jù)制動指令使制動缸內產生相應的制動缸壓力，該壓力通過制動缸使制動缸活塞桿產生推力，經基礎制動裝置中的一系列桿件的傳遞、分配，使每塊閘瓦都貼靠車輪踏面，并產生閘瓦壓力。車輪與閘瓦之間相對滑動，產生摩擦力，最后，通過輪軌關系轉化為輪軌之間的制動力。緩解時，制動裝置將制動缸內壓力空氣排出，制動缸

24、活塞在制動缸緩解彈簧的作用下退回，通過各桿件帶動閘瓦離開車輪踏面。 圖2-2 閘瓦基礎制動裝置 2.1.2 盤形制動隨著城軌交通逐步向城市郊區(qū)延伸，盤式制動開始在城軌交通車輛使用。盤式制動是在車軸上或在車輪輻板側面安裝制動盤，用制動夾鉗使兩個制動閘片緊壓制動盤側面，通過摩擦產生制動力，使列車停止前進。由于作用力不在車輪踏面上，盤式制動可以大大減輕車輪踏面的熱負荷和機械磨耗，可提高車輪壽命。另外制動平穩(wěn)，幾乎沒有噪聲。盤式制動的摩擦面積大，而且可以根據(jù)需要安裝若干套，制動效果明顯高于踏面制動。盤式制動從制動盤的安裝上又分為輪盤制動和軸盤制動。1、軸盤制動圖2-3為軸盤制動裝置的結構剖面圖。制動盤

25、裝置由制動盤、聯(lián)結環(huán)、定心環(huán)、盤轂和聯(lián)結螺栓組成。制動盤由螺栓通過聯(lián)結環(huán)固定在盤轂上，盤轂與驅動系統(tǒng)的外空心軸過盈聯(lián)結。制動力矩由制動盤傳遞到盤轂，再由盤轂經過盈聯(lián)結傳遞到外空心軸，從而實現(xiàn)制動。圖2-3 軸盤式盤形制動裝置1盤轂 2制動盤2、 輪盤制動輪盤制動裝置主要包括制動盤和制動夾鉗，安裝在制動夾鉗上的制動閘片與制動盤共同組成一對摩擦副，并通過摩擦制動盤表面將制動能量轉換為熱能釋放。（1） 結構組成圖2-4 輪盤制動裝置1過渡鋼盤 2制動盤（2）輪盤制動單元工作原理輪盤制動單元由常用單元制動缸作用部與閘片間隙調整器兩部分組成, 其工作原理可根據(jù)作用過程分為如下4 種工況:1) 制動。當實

26、施制動時, 壓力空氣進入制動缸缸體, 推動鞲鞴組成和壓縮緩解彈簧, 帶動調整螺母、絲桿、蓋體等一起移動, 推動夾鉗機構, 使閘片壓緊于制動盤的摩擦面上產生制動作用。2) 緩解。當實施緩解時, 制動缸內空氣壓力下降, 在緩解彈簧的作用下, 鞲鞴組成、調整螺母及絲桿等退回至原位并帶動夾鉗機構復位, 閘片離開制動盤摩擦面。3) 閘片間隙自動調整。當閘片與制動盤間隙由于磨耗或更換制動閘片超過設定值時, 間隙自動調整機構動作, 絲桿伸出, 補償過量間隙, 使制動盤與閘片間隙恢復正常值。4) 更換閘片。絲桿在補償閘片磨耗后向外伸出, 在需要更換閘片時, 只要旋轉螺蓋即可使絲桿恢復到原來的位置, 以保證閘片

27、間隙符合規(guī)定值。2、盤形制動的特點（1） 盤形制動裝置代替了閘瓦對車輪踏面的摩擦，因而不存在對車輪的熱影響，同時也減少了車輪的消耗，延長了車輪的使用壽命和改善了運行品質，保證了行車安全。（2） 盤形制動的散熱性能比較好，所以摩擦系數(shù)穩(wěn)定，能得到較恒定的制動力。它的熱容量允許它具有較高的制動功率。（3） 由于可以自由地選擇制動盤和閘片的材料，使這一對摩擦副具有最佳的制動系數(shù)?？梢垣@得較高的摩擦系數(shù)，并且比較穩(wěn)定。因此可以減小閘片壓力，制動缸及杠桿的尺寸都可以縮小，減輕了制動裝置的重量。（4） 盤形制動運用經濟。一般來說，盤形制動的閘片面積比閘瓦制動的閘瓦面積大，承受的單位面積壓力小，它的磨耗率也

28、小。2.2風源系統(tǒng)的概念一般情況下，城軌車輛采用電動車組模式，以單元進行編組，所以其風源系統(tǒng)也是以單元來供氣，每一單元設置一套風源系統(tǒng)，相鄰車輛的主風管通過截斷塞門和軟管相連，由兩個以上單元組成的列車就具有兩套以上風源系統(tǒng)。風源系統(tǒng)主要包括：空氣壓縮機、主風缸、腳踏泵以及空氣管路系統(tǒng)等。用風設備主要包括：制動裝置、空氣懸掛裝置、車門控制裝置，以及風喇叭、刮雨器、受電弓氣動控制設備、車鉤操作氣動設備等。風源系統(tǒng)制造的壓縮空氣為用風設備的驅動提供動力，而壓縮空氣的凈化和干燥處理時不可或缺的，其目的是除去壓縮空氣中所含有的灰塵、雜質、油滴和水分等，保證制動系統(tǒng)及其他用風設備能長時間可靠地工作。2.3

29、風源系統(tǒng)的主要構成及作用主空氣壓縮機組：包括主壓縮機及其驅動電動機。用于生產具有較高壓力的壓縮空氣，供全車空氣管路系統(tǒng)使用。總風缸：總風缸的壓力空氣經總風缸送至制動機系統(tǒng)、控制氣路系統(tǒng)和輔助氣路系統(tǒng)供使用。氣壓力控制器：用于根據(jù)總風缸壓力的變化，自動控制空氣壓縮機的工作，使總風缸壓力空氣的壓力保持在一定范圍內?？諝飧稍锲鳎河糜谌コ鲏嚎s機組生產的壓力空氣中的油、水、塵及機械雜質等雜物。無負載起動電控閥：用于減小主壓縮空氣組在起動過程中的起動負載，以保證主空氣壓縮機組順利起動。止回閥或逆流止回閥：用于限制壓力空氣的流動方向，以防止壓力空氣想主空氣壓縮機氣缸內逆流或防止壓力空氣逆流到無負荷起動電控

30、閥排入大氣。2.3.1空氣壓縮機1、活塞式空氣壓縮機 圖2-5 活塞式空氣壓縮機1-潤滑油泵；2-機體；3-油壓表；4-空氣濾清器；5、8-進氣閥片；6-排氣閥片；7、9-低壓活塞；10-高壓活塞；11-主風缸；12-壓力控制器；13-上集氣箱；14-散熱管；15-下集氣箱 活塞式空氣壓縮機的工作原理：電機通過聯(lián)軸節(jié)驅動空壓機曲軸轉動，曲柄連桿機構帶動高、低壓缸活塞同時在氣缸內做上下往復運動。由于曲軸中部的三個軸頸在軸向平面內互成120°，兩個低壓活塞和一個高壓活塞分別相隔120°轉角。當?shù)蛪夯钊滦袝r，活塞頂面與缸蓋之間形成真空，經空氣濾清器的大氣推開進氣閥片進入低壓缸，

31、此時排氣閥在彈簧和中冷器內空氣壓力的作用下關閉。當?shù)蛪夯钊闲袝r，氣缸內的空氣被壓縮，其壓力大于排氣閥片上方壓力與排氣閥彈簧的彈力之和是，壓縮排氣閥彈簧而推開排氣閥片，具有一定壓力的空氣排出缸外，而進氣閥片在氣缸內壓力及其彈簧的作用下關閉。兩個低壓缸送出的低壓空氣，都經汽缸蓋的同一通道進入中冷器。經中冷器冷卻后，再進入高壓缸，進行第二次壓縮，壓縮后的空氣經排氣閥口、主風管路送入主風缸中儲存。高壓活塞的進、排氣作用與低壓活塞的進、排氣作用相同。2、 螺桿式空氣壓縮機 圖2-6螺桿式空氣壓縮機系統(tǒng)流程圖1-螺桿式空氣壓縮機；2-聯(lián)軸器；3-冷卻風機；4-電動機；5-空、油冷卻器；6-冷卻器；7-壓

32、力開關；8-進氣閥；9-真空指示器；10-空氣濾清器；11-油細分離器；12-最小壓力維持閥；13-安全閥；14-溫度開關；15-視油鏡；16-泄油閥；17-溫度控制閥；18-油漆桶組成；19機油過濾器；20-逆止閥。（1）螺桿式空氣壓縮機工作原理：1）吸氣過程：螺桿式的進氣側吸氣口，必須設計得使壓縮室可以充分吸氣，而螺桿式壓縮機并無進氣與排氣閥組，進氣只靠一調節(jié)閥的開啟、關閉調節(jié)，當轉子轉動時，主副轉子的齒溝空間在轉至進氣端壁開口時，其空間最大，此時轉子的齒溝空間與進氣口之自由空氣相通，因在排氣時齒溝之空氣被全數(shù)排出，排氣結束時，齒溝乃處于真空狀態(tài)，當轉到進氣口時，外界空氣即被吸入，沿軸向流

33、入主副轉子的齒溝內。當空氣充滿整個齒溝時，轉子之進氣側端面轉離了機殼之進氣口，在齒溝間的空氣即被封閉。 2）封閉及輸送過程：主副兩轉子在吸氣結束時，其主副轉子齒峰會與機殼閉封，此時空氣在齒溝內閉封不再外流，即封閉過程。兩轉子繼續(xù)轉動，其齒峰與齒溝在吸氣端吻合，吻合面逐漸向排氣端移動。3）壓縮及噴油過程：在輸送過程中，嚙合面逐漸向排氣端移動，亦即嚙合面與排氣口間的齒溝間漸漸減小，齒溝內之氣體逐漸被壓縮，壓力提高，此即壓縮過程。而壓縮同時潤滑油亦因壓力差的作用而噴入壓縮室內與室氣混合。 4）排氣過程：當轉子的嚙合端面轉到與機殼排氣相通時，（此時壓縮氣體之壓力最高）被壓縮之氣體開始排出，直至齒峰與齒

34、溝的嚙合面移至排氣端面，此時兩轉子嚙合面與機殼排氣口這齒溝空間為零，即完成（排氣過程），在此同時轉子嚙合面與機殼進氣口之間的齒溝長度又達到最長，其吸氣過程又在進行。2.3.2空氣干燥器1、單塔式空氣干燥器 圖2-5 單塔式空氣干燥器（吸附工況）1-空氣干燥器；2-彈簧；3-單向閥；4-帶孔擋板；5-干燥筒筒體；6-吸附劑；7-油水分離器；8-“拉希格”圈；9-排泄閥；10-消音器；11-彈簧；12-活塞；13-中空閥；14-線圈；15-排氣閥；16-銜鐵；17-帶排氣的截斷塞門；18-再生風缸；19-節(jié)流孔。單塔式空氣干燥器工作過程：空氣壓縮機工作時，電空閥13失電，活塞下方通過排氣閥15排向

35、大氣，活塞12在彈簧力作用下關閉排泄閥9，而空壓機輸出的壓力空氣從干燥塔中部的進口管進入干燥塔，首先到達油水分離器，當含有油分和機械雜質的壓縮空氣經過“拉希格”（這是一種用鋁片或銅片做成的有縫的小圓筒）圈時，油滴吸附在“拉希格”圈的縫隙中，機械雜質則不能通過“拉希格”圈的縫隙，這樣就將壓縮空氣中的油分和機械雜質濾去，然后再進入干燥筒內與吸附劑相遇，吸附劑大量地吸收水分，使從干燥筒上方輸出的壓縮空氣的相對濕度降低，達到車輛用風系統(tǒng)的要求。如圖所示的干燥筒下方1/4高度處為裝有“拉希格”圈8的油水分離器，而上方3/4高度處為裝有吸附劑6的空氣干燥筒1。2、雙筒式空氣干燥器 圖2-6 雙筒式空氣干燥

36、器作用原理19干燥筒；19.7吸附劑；19.11油水分離器；24止回閥；25干燥器座；34雙活塞閥； 34.15克諾爾k形環(huán)；34.17克諾爾k形環(huán)；43電磁閥；50再生節(jié)流孔；55預控制閥；56克諾爾k形環(huán)；70克諾爾k形環(huán)；71旁通閥；92、93隔熱材；a排泄口；o1o3排氣口；p1進氣口；p2出氣口；v1v10閥座 雙筒式空氣干燥器的工作原理：雙筒干燥器工作為干燥與再生兩個工況同時進行，壓力空氣在一個筒中流過并干燥時，另外一個筒中的吸附劑即再生。從空氣壓縮機輸出的壓力空氣首先經過裝有“拉希格”圈的油水分離器，除去空氣中的液態(tài)油、水、塵埃等。然后，壓力空氣再流過干燥筒中的吸附劑，吸附劑吸附

37、壓力空氣中的水分。2.3.3 其他空氣管路部件 （1）截斷塞門：它安裝在制動支管上，當列車中的車輛因特殊情況或列車檢修作業(yè)需要停止車輛空氣制動系統(tǒng)的作用時，關閉該車的截斷塞門，切斷車輛制動機與制動主管的壓縮空氣通路，同時排出副風缸和制動缸的壓縮空氣，使制動機緩解，以便于檢修人員的安全操作。截斷塞門有兩種不同的結構形式：一種是錐芯獨立式；另一種是球芯式。 （2）脈沖電磁閥：它是先導控制的二位三通閥，它是由一個氣動往復閥芯和用于預控的電磁閥組成。而且，它還配有附加的手動控制。脈沖電磁閥用于氣電控制回路中，如果電脈沖觸發(fā)，則控制腔充氣或排氣，或按順序交替進行，雙塔式干燥塔要用到。 （3）止回閥：它安

38、裝于只允許空氣從一個方向流入且反向截止的空氣管路，以避免降壓。 （4）減壓閥：它的作用是調節(jié)壓縮空氣系統(tǒng)中的空氣壓力。 （5）空氣過濾器：空氣過濾器用于壓縮空氣制動系統(tǒng)，氣動車門機構等，可以保護這些敏感的設備不受損壞?？諝膺^濾器對在多塵環(huán)境下運行的列車的制動系統(tǒng)的可靠性具有極其重要的作用。 （6）安全閥：它是空氣制動系統(tǒng)中保證空氣壓力不至于過高的部件。設定壓力通過調節(jié)螺母來調節(jié)。2.4小結基礎制動裝置的形式選擇主要與制動摩擦副的熱容量有關。若車輪和制動閘瓦熱容量不能滿足要求的情況下，基礎制動裝置應采用盤型制動型式，至于具體采用輪裝式制動盤還是軸裝式制動盤，應根據(jù)制動摩擦副熱容量以及轉向架安裝空

39、間確定。風源系統(tǒng)由主空氣壓縮機組、壓力控制器、總風缸等組成。當然最主要的是空氣干燥器，其特點是“壓力吸附與無熱再生”?？諝飧稍锲饕话愣际撬降?，有單塔式和雙塔式兩種。單塔式的特點是吸附劑的吸附作用與再生作用在同一個干燥筒內進行，而雙塔式則是采用輪換工作的方法，按一定周期兩塔進行功能對換，以達到壓縮空氣連續(xù)進行去油脫水的目的。 第三章 地鐵車輛空氣制動系統(tǒng)3.1空氣制動系統(tǒng)概述隨著地鐵的發(fā)展，空氣制動系統(tǒng)的性能也越來越完善。例如：增加空重車調整裝置，改善載重變化制動性能的影響；增加閘瓦間隙調整器，防止由于閘瓦和車輪的磨耗使制動作用失效?？諝庵苿酉到y(tǒng)為純機械式的裝置，原理簡單、結構可靠；但由于它與

40、生俱來的特點，如制動指令傳遞速度緩慢、制動控制粗糙、系統(tǒng)響應遲緩等，使其難以獨立滿足高速列車對制動系統(tǒng)的要求。目前，在部分高速列車制動系統(tǒng)中，自動空氣制動系統(tǒng)因其安全性，以及它和普通列車制動系統(tǒng)的兼容性，被作為備用制動的一種方式。空氣制動機的特點 （1）、制動管增壓制動、減壓緩解，列車分離時不能自動停車。 (2)、能實現(xiàn)階段緩解和階段制動。 (3)、制動力大小靠司機操縱手柄在制動位放置時間長短決定，因此控制不太精確。 （4）、制動時全列車制動缸的壓縮空氣都由總風缸供給；緩解時，各制動缸的壓縮空氣都須經制動閥排氣口排人大氣。因此前后車輛的制動的一致性不好。3.2空氣制動機的分類空氣制動機按其作用

41、原理的不同，可分為直通空氣制動機、自動空氣制動機和電空制動機。3.2.1 直通空氣制動機直通空氣制動機工作原理（如圖3-1）所示。 圖3-1直通空氣制動機原理1-空氣壓縮機；2-總風缸；3-總風缸管；4-制動閥；5-列車管；6-制動缸；7-基礎制動裝置；8-制動缸緩解彈簧；9-制動缸活塞；10-閘瓦；11-制動閥排氣口；12-車輪；-緩解位；-保壓位；iii-制動位。空氣壓縮機將壓縮空氣貯入總風缸內，經總風缸管至制動閥。制動閥手把有三個不同位置：緩解位、保壓位和制動位。手把在緩解位時，列車管內的壓縮空氣經制動閥ex口排向大氣；手把位于保壓位時，制動閥保持總風缸管、列車管和ex口個不相通；手把位

42、于制動閥時，總風缸管壓縮空氣經制動閥流向列車管。a.制動位：司機要實行制動時，首先把手把放在制動位，總風缸的壓縮空氣經制動閥進入列車管。列車管是一根貫通整個列車、兩端封死的管路，壓力空氣由列車管進入各車輛的制動缸，壓縮空氣推動制動缸活塞，產生一推力，通過制動缸活塞桿帶動基礎制動裝置，使閘瓦壓緊車輪，產生制動作用。制動力的大小，取決于制動缸內壓縮空氣的壓力，由司機手把在制動位放置時間的長短而定。 b.緩解位：司機將手把置于緩解位，各車輛制動缸內的壓縮空氣經列車管從制動閥ex口排入大氣。手把在緩解位放置時間足夠長，則制動缸壓力可排盡。此時制動缸活塞借助于制動缸緩解彈簧的復位力，使活塞回到緩解位，閘

43、瓦離開車輪，車輛緩解。c.保壓位：制動閥手柄放在保壓位時，可保持制動缸內壓力不變。當司機將手把在制動位與保壓位之間來回操縱、或在緩解位與保壓位之間來回操縱時，制動缸的壓力能分階段的上升或下降，即實現(xiàn)階段制動與階段緩解。3.2.2 自動空氣制動機1、自動空氣制動機工作原理（如圖3-2）所示。 圖3-2 自動空氣制動機原理1-空氣壓縮機；2-總風缸；3-總風缸管；4-制動閥；5-列車管；6-制動缸；7-基礎制動裝置；8-制動缸緩解彈簧；9-制動缸活塞；10-閘瓦；11-制動閥排氣口；12-車輪；13-三通閥；14-副風缸；15-給氣閥；16-三通閥排氣口；-緩解位；-保壓位；iii-制動位。 自動

44、空氣制動機在直通空氣制動機的基礎上增加三個部件：在總風缸2與制動閥4之間增加了給氣閥15；在每節(jié)車輛的制動管5與制動缸6之間增加了三通閥13和副風缸14。給氣閥的作用是限定制動管定壓人為規(guī)定的制動管壓力，即無論總風缸壓力多高，給氣閥出口的壓力總保持在一個設定的值。 自動空氣制動機的制動閥同樣也有緩解、保壓和制動3個作用位置，但內部通路與直通空氣制動機的制動閥有所不同。在緩解位時它聯(lián)通給氣閥與制動管的通路；制動位時它使制動管與制動閥上的排氣口相通，制動管壓縮空氣經它排向大氣；保壓位時仍保持各路不通。制動閥手把放在緩解位時，總風缸中的壓縮空氣經給氣閥、制動閥送到列車管，然后通過列車管送到各車輛的三

45、通閥，經三通閥使副風缸充氣。如此時制動缸中有壓縮空氣，則經三通閥排氣口排入大氣。列車運行時，制動閥手把一般處于此位，直至副風缸充至列車管定壓值。制動閥手把放在制動位時，列車管中的壓縮空氣經制動閥ex口排向大氣。列車管的減壓信號傳至各車輛的三通閥時，三通閥動作，副風缸內的壓縮空氣經三通閥充向制動缸。制動缸活塞排出，使空氣制動執(zhí)行機構動作，列車制動。由此可見，自動空氣制動機是依靠制動管中壓縮空氣的壓力變化來傳遞制動信號，制動管增壓時緩解，減壓則制動，其中，三通閥時制動缸充氣或排氣的控制部件。2、三通閥工作原理（如圖3-3）所示。圖3-3三通閥工作原理 （）充氣緩解位（）制動位（）保壓位1-三通閥鞲

46、鞴及鞲鞴桿；2-節(jié)制閥；3-滑閥；4-副風缸；5-制動缸；6-三通閥；i-充氣溝；b-間隙三通閥由于與制動管、副風缸及制動缸相通而得名。根據(jù)制動管壓力的變化，三通閥有三個基本位置。a.充氣緩解位：列車管增壓時，在三通閥鞲鞴兩側形成壓差，三通閥鞲鞴及鞲鞴桿帶動節(jié)制閥及滑閥一起移至右極端位，這時充氣溝i露出。三通閥內形成以下兩條通路：列車管充氣溝i滑閥室副風缸；制動缸滑閥座r孔滑閥底面n槽三通閥排氣口大氣。 第條通路為充氣通路，第條通路為緩解通路，即所謂充氣式指向副風缸充氣，緩解是指制動缸緩解，副風缸內壓力可一直充至與列車管的壓力相等，即達到列車管定壓，制動缸緩解后的最終壓力為零。b.制動位：制動

47、時，司機將制動閥手把置于制動位，列車管內壓縮空氣經制動閥排氣減壓。三通閥鞲鞴左側壓力下降，右側副風缸壓力大于左側。當兩側壓差較小時，不足以推動鞲鞴，副風缸的壓縮空氣有通過充氣溝i逆流的現(xiàn)象。但由于列車管壓力下降較快，鞲鞴兩側的壓差仍繼續(xù)增加，壓差達到足以克服鞲鞴及節(jié)制閥的阻力時，鞲鞴及鞲鞴桿帶動節(jié)制閥向左移一間隙距離，使鞲鞴桿與滑閥之間的間隙b置于前部，鞲鞴遮斷充氣溝，副風缸壓縮空氣停止逆流，滑閥上的通孔上端開放，與副風缸想通。隨著列車管壓力的繼續(xù)下降，鞲鞴兩側壓差加大到能夠克服滑閥與滑閥座之間的摩擦力時，鞲鞴帶動滑閥左移至極端位，滑閥切斷制動缸通大氣的通路，同時滑閥通孔下端與滑閥座制動缸孔r

48、對準，形成副風缸向制動缸的充氣通路。如果三通閥一直保持這一位置，最終將使副風缸壓力與制動缸壓力平衡。c.保壓位：在列車管減壓到一定值后，司機將制動閥手把移至保壓位，列車管停止減壓。三通閥鞲鞴左側壓力不再下降，但三通閥鞲鞴仍處于左極端的制動位，因此副風缸壓縮空氣繼續(xù)充向制動缸，鞲鞴右側毅力繼續(xù)下降。當右側副風缸壓力稍低于左側列車管的壓力時，兩側壓差達到能克服鞲鞴和節(jié)制閥的阻力時，鞲鞴將帶著節(jié)制閥向右移一間隙距離，使滑閥與鞲鞴桿之間的間隙位于后端，同時節(jié)制閥遮斷副風缸向制動缸的充氣通路，副風缸壓力不再下降。由于此時鞲鞴兩側壓差較小，不足以克服滑閥與滑閥座之間的摩擦力，所以鞲鞴位于此位不再移動。制動

49、缸保壓。3、自動空氣制動機的特點： （1）、制動管減壓制動、增壓緩解，列車分離時能自動制動停車。 （2）、由于制動缸的風源與排氣口離制動缸較近，其制動與緩解不再通過制動閥進行，因此制動與緩解一致性較直通制動機好，列車縱向沖動較小，適合于較長編組的列車。 （3）、有階段制動及一次緩解性能。3.2.3 電空制動機1. 概述電空制動機是指以電信號作為控制指令、壓力空氣作為動力源的制動機。dk-1型電空制動機廣泛應用于ss系列電力機車上，其工作過程為自動空氣制動機的基本作用原理，即“制動管充氣-制動機緩解，制動管排風-制動機制動”。dk-1型電空制動機性能穩(wěn)定、工作可靠，而且可以方便地與列車安全運行監(jiān)

50、控記錄裝置的自動停車功能及機車動力制動系統(tǒng)等配合，為列車的自動控制創(chuàng)造了條件。2. dk-1型電空制動機的特點dk-1型電空制動機采用電信號傳遞控制指令和積木式結構，具有以下特點：1. 雙端操縱。在雙端操縱的六軸ss3、ss7e、ss9型電力機車上設置一套完整的雙端操縱制動機系統(tǒng)；而在八軸兩節(jié)式ss4改型電力機車上設置兩套完整的單端操縱制動系統(tǒng)，每節(jié)機車可以單獨使用，并且通過重聯(lián)裝置使兩節(jié)機車或多節(jié)機車重聯(lián)運行。2. dk-1型電空制動機減壓準確、充風快、操縱手柄輕巧靈活、司機內噪聲小以及結構簡單、便于維修。3. 非自動保壓式。dk-1型電空制動機制動減壓量隨著操縱手柄停留在“制動位”時間的增

51、長而增加，直到最大減壓量。操作中，若不需要產生最大減壓量，則當減壓量達到所需減壓量時，需將手柄有由“制動位”轉換到“中立位”進行保壓。4. 失電制動。當電氣線路或電器因故障而失電時，dk-1型電空制動機將立即進入常用制動狀態(tài)而實施制動，以保證列車運行安全。5. 與機車其他系統(tǒng)配合。目前，dk-1型電空制動機能夠與列車安全運行監(jiān)控記錄裝置、動力制動系統(tǒng)進行配合，以適應高速、重載列車的運行需要。6. 控制列車電空制動機。隨著列車電空制動機的裝車使用，dk-1型電空制動機可以方便地對列車電空制動機實施有效控制。7. 采用制動邏輯控制裝置，實現(xiàn)了機車制動控制電路的簡統(tǒng)化。8. 兼有電空制動機和空氣制動

52、機兩種功能。正常工作時，作為電空制動機使用；當電氣線路發(fā)生故障時，由故障轉換裝置可將其轉換成空氣制動機使用，以維持機車故障運行。3.3 小結本章介紹常用的空氣制動控制系統(tǒng)中常用的的三大制動機。即直通空氣制動機、自動空氣制動機和電空制動機。詳細敘述了前兩種制動機的制動特點和在制動位、緩解位、保壓位各自工作狀態(tài)，最后列舉型sd-1型電空制動機，簡述了電空制動機的特點。 第四章 地鐵車輛電氣制動系統(tǒng)4.1電氣制動的概念 在各種形式的制動中，電氣制動是一種較理想的動力制動方式，它是建立在電動機的工作可逆性基礎上的。在牽引工況時，電動機從接觸網吸收電能，將電能轉換為機械能，產生牽引力，使列車加速或在上坡

53、的線路上以一定的速度運行；在制動工況時，列車停止從接觸網受電，電動機改為發(fā)電機工況，將列車運行的機械能轉換為電能，產生制動力，使列車減速或在下坡線路上以一定的限速度運行。車輛進行電氣制動時，首先應該是再生制動，即向供電網反饋電能。如果觸網電壓過高或同一供電區(qū)段無其他車輛吸收反饋能量，則電路轉為電阻制動，把能量消耗在電阻器上。4.2電氣制動的分類4.2.1電阻制動1、電阻制動的概念 又稱動態(tài)制動是鐵路機車的一種制動方式，廣泛應用于電力機車和電傳動柴油機車。在制動過程中，將原來驅動輪對的牽引電動機轉變?yōu)榘l(fā)電機，利用列車的慣性由輪對帶動電動機轉子旋轉而發(fā)電，從而產生反轉力矩，消耗列車的動能，達到產生

54、制動作用的目的。而電機發(fā)出的電流通過專門設置的電阻器，采用通風散熱將熱量消散于大氣。由于電阻制動的原理是因為轉子有電流流動，在定子的磁場產生與轉動方向相反的力矩，制動力與速度成正比，因此當機車運行的時候，由于轉子轉速慢，減少了產生的電流和反轉力矩，會導致制動效率大幅下降甚至失效。加饋電阻制動正是為了解決這個問題而出現(xiàn)，在低速制動時由機車電路系統(tǒng)為轉子供給一定電流，增加制動力，使機車在慢速下也能進行電阻制動，有效擴大電阻制動的應用范圍。再生制動是在電阻制動基礎上進一步發(fā)展而成的制動方式，將制動過程發(fā)出的電能反饋回電氣化鐵路供電網，使本來由電能變成的動能再生為電能，而不是變成熱能消散掉。2、電阻制動的原理電阻制動是利用直流電機的可逆原理。在機車需要減速時，將機車