動車組制動系統(tǒng)的組成與功能06851

1、動車組制動概述高速列車的制動能量和速度的平方成正比，傳統(tǒng)的純空氣制動已不能滿足需 要，因其制動能力由于以下因素而受到影響：制動熱容量和機械制動部件磨耗壽命的限制摩擦材料的性能對粘著利用的局限性，以及對旅客乘坐舒適性的不利影響純空氣制動作用情況下，緊急制動距離不可避免的延長 因此，高速列車必須采用能提供強大制動力并能更好利用粘著的復合制動系 統(tǒng)； 制動時電制動和空氣制動聯(lián)合作用， 且以電制動為主。 復合制動系統(tǒng)通常由電 制動系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)、防滑裝置、制動控制系統(tǒng)等組成，下面就這幾部分分別 加以介紹： 電制動 空氣制動 防滑裝置 制動控制系統(tǒng)電制動 電制動是將列車的動能轉變?yōu)殡娔芎螅?再變成熱

2、能消耗掉或反饋回電網的制動 方式，使用在 200 公里動車組上的主要有電阻制動和再生制動兩種。下面分別就這兩種制動方式加以介紹：一、電阻制動工作原理司機室或 ATC 裝置發(fā)出制動指令后，制動控制裝置首先對列車運行速度進行 判斷。當速度大于 25km/h 時，制動主回路構成（ PB 轉換器轉為制動位置），然后 制動接觸器動作，隨后依次是勵磁削弱接觸器打開、預勵磁接觸器投入，最后，斷 路器投入。此時， 由電樞繞組、 勵磁繞組和主電阻器構成電阻制動主回路， 并使電流向增加原 牽引時剩磁的方向流動，再由主電阻器最終將電樞轉動發(fā)出的電能變?yōu)闊崮芟?掉。二、再生制動工作原理和電阻制動相比， 再生制動的主

3、回路中沒有了主電阻器。 制動時回路中各部件 的動作和電阻制動時一樣，只是電樞轉動產生的電能要回饋到電網。電制動具有摩擦部件少（僅有軸承）、維修工作量少、可以反復使用等優(yōu)點， 擔負著動車組制動減速時的大部分能量。但由于增加了控制裝置和制動電阻等設 備，使重量增加；而且，如果條件不具備就不能產生制動作用（即電制動失效）。 因此， 為提高可靠性， 高速動車組的制動控制系統(tǒng)具有在電制動系統(tǒng)不能正常工作 時，自動切換到摩擦制動系統(tǒng)的功能。三、電制動的控制列車的電制動線是在制動控制器置于非常制動位或在 ATC 制動指令時得電。 但在低速時電制動力下降， 如列車中各車的電制動轉換不一致， 列車有可能因各車

4、輛制動力不同而造成縱向沖動； 所以， 在列車速度降低到一定值時， 要將電制動同 時轉為空氣制動?？諝庵苿酉到y(tǒng) 雖然電制動可以提供強大的制動力， 但目前空氣制動對于高速動車組來說仍然 不可或缺。 這是因為： 直流電機的制動力隨著列車速度的降低而減少， 如不采取其 他制動方式， 列車就不可能完全停下來。 而交流電機雖然可通過改變轉差來控制制 動力的大小， 理論上可使制動力不受列車速度的限制， 但從高速到停止均能有效作 用的、可靠的電制動裝置尚處于研究階段。如前所述， 動車組空氣制動系統(tǒng)一般采用電氣指令的直通式電空制動裝置。 在 本書中， 我們將該裝置分為壓力空氣供給系統(tǒng)、 空氣制動控制部分和基礎制

5、動裝置 三部分加以講述。一、壓力空氣供給系統(tǒng)由空氣壓縮機 安全閥 干燥裝置 三室風缸組成。二、空氣制動控制部分（一）空氣制動控制裝置在較早的動車組中， 各種空氣制動控制裝置是分別用管路連接起來的； 而目前 運用的各種動車組， 其各種閥、 塞門多采用單元化方式集中安裝在鋁合金安裝板的 前面，以減輕質量和減少維護、檢修工作量。另外，為了檢查的方便，在空氣制動 控制裝置上還設置了測試口。（二）電空轉換閥（ EP 閥）電空轉換閥安裝在空氣控制裝置內， 它由電磁線圈和給排閥等零部件構成。 當 制動電子控制裝置輸出的空氣制動指令量 （電空轉換閥電流） 通過電磁線圈時就會 產生和電流成比例的吸力， 控制給排

6、閥的開閉。 通過電空轉換閥的控制， 可將最大 900kPa 的輸入空氣壓力（ SR 壓力）變成和電空轉換閥電流成比例的輸出壓力空氣 （ AC 壓力）。（三）中繼閥 中繼閥設在制動控制裝置內，由給排閥桿、給排閥、復位彈簧等構成。它將電 空轉換閥輸出的 AC 壓力和緊急電磁閥輸出的緊急制動壓力作為控制壓力， 向增壓 缸提供和此控制壓力相應的增壓缸空氣壓力。（四）壓力調整閥壓力調整閥輸入總風缸的壓力空氣， 輸出緊急制動用的壓力空氣 （根據車輛的 不同設置一種或兩種壓力值） 或踏面清掃裝置用的壓力空氣。 它利用彈簧力和空氣 壓力的差使膜板動作， 進行空氣壓力調整。 彈簧力大小可通過安裝在調整閥下部的

7、調整螺釘來調整。（五）電磁閥電磁閥由給排閥部和電磁閥部組成。 它通過電磁閥部線圈的勵磁、 消磁（得電 或失電）使可動鐵心動作來開閉給排閥。電磁閥有 ON 型和 OFF 型兩種。電磁閥 的形式用奇數和偶數表示。 ON 型電磁閥（代號為奇數）在電磁閥勵磁時輸入口和 輸出口之間連通， 同時排氣口關閉； 在消磁時輸入孔關閉， 同時輸出口和排氣口相 通。 OFF 型電磁閥（代號為偶數）和 ON 型電磁閥各通路的通斷情況完全相反。（六）截斷塞門 截斷塞門是為了在需要時將壓力空氣截斷或排出而串在連接三室風缸、 空氣制 動控制裝置及增壓缸等裝置的管路前、后的部件。（七）增壓缸增壓缸由空氣缸、 液壓缸和防滑電磁

8、閥等構成 。用于將空氣壓力轉換為一定倍 率的較高的液壓， 從而得到所需的閘片壓力。 另外， 增壓缸上還裝有訪滑閥以及為 解決由于訪滑閥連續(xù)動作而產生不能制動問題的給排截斷閥。（八）制動缸動車組上的制動缸多為液壓制動缸， 按基礎制動裝置的動作方式大致可分為杠 桿式和夾鉗式， 而后者又可分為浮動型和對置型兩種。 液壓制動缸的缸徑和數量根 據其結構和需要的制動力而定。（九）管路 管路的作用是將空氣壓縮機輸出的壓縮空氣送給三室風缸及制動裝置等各種 用風設備。制動用壓縮空氣的流向為： 空氣壓縮機總風缸管制動風缸中繼閥增壓 缸。三、基礎制動裝置（一）夾鉗裝置 現在的動車組一般不再使用傳統(tǒng)的杠桿式傳動裝置，

9、而是普遍使用夾鉗式裝 置。 該裝置制動夾鉗、 支架和剪刀形的夾緊制動盤的本體組成， 支架和本體之間用 銷軸聯(lián)結。（二）制動盤 按摩擦面的配置，制動盤可分為單摩擦面和雙摩擦面兩種。按盤本身的結構， 可分為整體式和由兩個“半圓盤”用螺栓組裝而成的“對半式”，這種對半分開式 便于制動盤磨耗到限時更換，不需退輪。按盤安裝的位置可分為軸盤式和輪盤式，前者裝在軸上， 后者裝在輪的兩側； 動車組中的拖車一般采用軸盤式盤型制動裝置， 而動車采用輪盤式制動裝置， 因動車的車軸上要安裝驅動裝置， 沒有安裝置動盤的（三）制動閘片閘片 的形狀均呈月牙形或扇形也有對稱分成兩半的， 其好處是容易拆卸， 特別適用 于閘片和

10、軌面空間很小的條件。動車組中的空氣制動系統(tǒng)是這樣協(xié)同工作的：壓縮空氣由電動空氣壓縮機產 生，經由貫通全列車的總風管送到各車的總風缸， 再經兩個單向閥分別送到控制風 缸和制動風缸。 各車制動風缸中的壓縮空氣供給中繼閥、 緊急電磁閥和電空轉換閥 使用。 電控轉換閥將送來的壓縮空氣調整到和制動指令相對應的空氣壓力， 并作為 指令壓力送給中繼閥。 中繼閥將電空轉換閥的輸出作為控制壓力， 輸出和其相應的 壓縮空氣送到增壓缸 （當車輛設備發(fā)生故障時， 經由緊急電磁閥的壓縮空氣作為指 令壓力被送到中繼閥， 此時中繼閥和常用制動一樣， 將具有相應壓力的壓縮空氣送 到增壓缸）。在對增壓缸空氣壓力進行控制時， 用

11、根據制動指令、 速度和載重計算出的制動 力減去電制動的反饋量后， 得到實際需要的空氣制動力。 將此變換為電空轉換閥的 電流， 由電空轉換閥產生和其電流成比例的空氣壓力， 并將此壓力作為中繼閥的控 制壓力， 通過中繼閥產生增壓缸空氣壓力。 緊急制動時， 從緊急用壓力調整閥輸出 的控制壓力， 經緊急電磁閥通往中繼閥， 中繼閥對電空轉換閥和壓力調整閥的空氣 壓力進行比較，將二者中壓力較大者作為增壓缸空氣壓力輸出） 。中繼閥輸出的增壓缸空氣壓力經由制動軟管從車體送到轉向架上增壓缸的輸 入側， 在增壓缸的輸出側就會產生比空氣壓力高且和空氣壓力成比例的液壓， 送給 制動夾鉗裝置（液壓制動缸），使其產生動作

12、。防滑裝置一、滑行和踏面擦傷滑行就是由于車輪被“抱死”，而導致轉動速度急劇減小的現象；輪軌之間的 滑動會延長制動距離并使踏面擦傷 （磨平） 。踏面擦傷后， 不僅降低乘車的舒適性， 也會給轉向架部件帶來附加的沖擊力， 使其壽命縮短。 所以， 必須防止滑行現象的 發(fā)生。二、防滑裝置的種類（一）機械式防滑器最早出現的滑防裝置是機械式的。 它判斷是否要發(fā)生滑行的根據只有一種， 即 車輪的角減速度； 當有輪對的角減速度驟然降低時， 防滑器會將其檢測出， 并動作 使該輪對緩解。（二）電子式防滑器 防滑裝置發(fā)展的第二階段是電子式防滑器。它可以采用多種檢測滑行的判據， 具有較高的靈敏度和動作速度； 缺點是電子

13、元件的零點漂移不易清除， 需進行大量 調整工作，而且易受環(huán)境影響，性能不穩(wěn)定，維修量較大。（三）微機控制的防滑器 隨著微型計算機技術的發(fā)展， 防滑器進入了微機控制階段。 微機控制的防滑器 可對制動、即將滑行、緩解、再粘著的全過程進行動態(tài)檢測和控制，信息采用脈沖 處理，簡單可靠，無零點漂移，故無需調節(jié)和補償。更重要的是微處理器（ MPU ） 的處理速度極快， 可大大提高檢測精度， 即使微小而緩慢的滑行也能及早檢測出來 并采取措施加以防止。第四節(jié) 制動控制一、制動系統(tǒng)的總體構成 動車組制動系統(tǒng)的結構為數字式電器指令直通電空制動控制系統(tǒng)。 除了前述的 空氣制動系統(tǒng)、 電氣制動系統(tǒng)以及防滑裝置外， 系

14、統(tǒng)中還包括制動控制器、 列車線 和制動電子控制裝置等重要組成部分，分述如下：一）制動控制器設在司機座椅的左前方， 手柄逆時針轉動時帶動安裝在下部的凸輪， 控制各指 令線電氣觸點的通 /斷，向各車發(fā)送相應的制動指令。（二）列車線列車線不但負責將制動控制器的制動指令傳送給列車中所有車輛， 還負責將各 車的信息傳遞給司機室。為減輕質量，動車組的列車線現在多采用光纜。（三）制動電子控制裝置動車組中所有車輛均裝有制動電子控制裝置， 它根據輸入的制動指令信號、 速 度信號和載荷信號輸出決定電制動力和空氣制動力的制動模式信號。 此裝置除產生 制動模式信號外， 還利用計算機進行防滑、 空氣壓縮機和電空混合制動

15、的控制， 它 相當于制動系統(tǒng)的“大腦”。制動電子控制裝置具有以下功能：發(fā)出電制動和空氣制動指令；緊急制動控制；空氣壓縮機控制；防滑控制。（四）繼電器制動控制電路中采用了很多繼電器來進行邏輯判斷和控制。 為保證發(fā)生故障時 動作的可靠性及制動邏輯作用，這些繼電器均帶有多個觸點。制動控制系統(tǒng)對常用制動、 緊急制動、 非常制動、 備用制動、 救援制動和 ATC 制動等 6 種制動作用進行控制的詳細情況如下：（一）常用制動常用制動時， 司機制動控制器使電制動指令線制動級位指令線， 通過這些列車 指令線向所有車輛傳送數字制動指令。各車的制動電子控制裝置接收到制動指令 后，根據制動級別、列車速度和載重信號等

16、，按照所設定的減速度進行速度 -粘著的模式計算出所需的電制動力。 并遵照 優(yōu)先使用電制動 的原則進行制動力控制， 電 制動不足時以空氣制動補償。二）緊急制動列車的緊急制動系統(tǒng)獨立于常用制動和非常制動之外， 緊急制動控制電路是從 頭車的制動控制器開始到最后尾車再返回頭車的一根往復的列車線 153 號線從制 動控制器開始，經由頭車繼電器及總風壓力開關到達列車尾部。動返回線，它經由緊急開關及各車的緊急電磁閥，將頭車的當發(fā)生如下情況時，緊急制動系統(tǒng)就發(fā)生作用：制動控制器手柄處于取出位；總風缸的空氣壓力低于 600kPa；列車分離；某車輛設備故障。（三）非常制動非常制動指令線 152 號線和非常制動電磁

17、閥都為常帶電。154 號線是緊急制JTR 繼電器勵磁。當出現以下非常情況時：制動控制器處于非常制動位置；ATC 非常制動指令；緊急控制電路繼電器消磁；152 號指令線斷電，非常制動電磁閥失電動作，產生非常制動作用，壓力空氣 經非常制動電磁閥進入中繼閥。非常制動時，制動力為 100%的電制動力加上 40% 或 50%的空氣常用制動力；當電制動力等于0 時，為 140%或 150% 的空氣常用制動力。為了較好利用不同速度區(qū)段的輪軌粘著， 設置了二級壓力， 分別由高壓用和低 壓用壓力調整閥調定。 由速度控制回路控制速度切換電磁閥動作。 非常制動沒有空 重車調整。四）備用制動備用制動在動車組的常用制動

18、系統(tǒng)和緊急制動系統(tǒng)發(fā)生故障時使用。 在使用備 用制動功能時，備用制動控制電路根據制動控制器發(fā)出的指令，從頭車對全列的 EP 閥直接進行控制，控制增壓缸空氣壓力，產生空氣制動作用。備用制動 只有空氣制動，且無空重車調整。（五）救援 /回送制動 動車組在使用救援制動功能時， 可使制動指令方式不同的車之間相互讀取制動 指令。 這種功能是為使用空氣指令的機車救援/回送使用電氣指令的動車組而設的。（六）ATC 制動控制ATC 制動指令有常用最大制動和非常制動兩種。它通過比較來自軌道電路信 號（ ATC 信號）的允許速度和列車實際速度來決定制動指令的級別，當列車速度 超過允許速度時， 則產生制動作用； 制動指令一直持續(xù)起作用， 直至列車速度降低 到最高允許速度以下。制動材料制動盤材料 長期以來，世界各國對列車制動已經進行了深入的研究，開發(fā)了多種適合于 不同運行工況的制動材料。制動盤材料曾使用過普通鑄鐵、普通鑄鋼、低合金鑄鐵。此后，由于列車輕 量化的需要，