第五章制動(dòng)控制系統(tǒng)-城市軌道交通車(chē)輛制動(dòng)技術(shù)2014-10-28修改的

制動(dòng)控制系統(tǒng)是空氣制動(dòng)系統(tǒng)的核心它接收司機(jī)

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ATO）的指令并采集車(chē)上各種與制動(dòng)有關(guān)的信號(hào)，將指令與各種信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得出列車(chē)所需的制動(dòng)力，再向動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)和空氣制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)。第五章制動(dòng)控制系統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)將實(shí)際制動(dòng)力的等值信號(hào)反饋給制動(dòng)控制系統(tǒng)，制動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)算協(xié)調(diào)動(dòng)力制動(dòng)和空氣制動(dòng)的制動(dòng)量?？諝庵苿?dòng)系統(tǒng)將制動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)來(lái)的制動(dòng)力信號(hào)經(jīng)流量放大后使執(zhí)行部件產(chǎn)生相應(yīng)的制動(dòng)力。制動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能第五章制動(dòng)控制系統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)組成空氣制動(dòng)控制系統(tǒng)（空氣制動(dòng)機(jī)）BCU——以壓力空氣作為制動(dòng)信號(hào)傳遞和制動(dòng)力控制介質(zhì)的制動(dòng)控制系統(tǒng)；電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)PBCU——以電氣信號(hào)來(lái)傳遞制動(dòng)信號(hào)的制動(dòng)系統(tǒng)。電子制動(dòng)控制單元EBCU——以微機(jī)為中心的電子控制裝置。第一節(jié)制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成動(dòng)力（電氣）制動(dòng)牽引控制系統(tǒng)（PCU)電氣指令單元（司機(jī)控制器/ATO)電子制動(dòng)控制單元（EBCU/BCE/MBCU）供氣系統(tǒng)空氣制動(dòng)控制單元（BCU)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置防滑裝置圖5-1制動(dòng)控制系統(tǒng)組成框圖一、電子制動(dòng)控制單元

列車(chē)制動(dòng)控制不再靠司機(jī)的頭腦判斷，而是由微機(jī)綜合列車(chē)運(yùn)行中的所有參數(shù)，經(jīng)過(guò)判斷和運(yùn)算，給制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出精確的指令。以微機(jī)為中心的電子控制裝置稱為電子制動(dòng)控制單元（EBCU)、

微機(jī)制動(dòng)控制單元（MBCU)、

制動(dòng)控制電子裝置（BCU).第一節(jié)制動(dòng)控制系統(tǒng)的組成電子制動(dòng)控制單元的主要功能：接收司機(jī)控制器或ATO的指令，與牽引控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)列車(chē)的制動(dòng)和緩解。設(shè)有緊急制動(dòng)電路，當(dāng)緊急制動(dòng)指令發(fā)出時(shí)，列車(chē)能迅速調(diào)用全部空氣制動(dòng)能力實(shí)行緊急制動(dòng)。將接收到的動(dòng)力（電氣）制動(dòng)實(shí)際值經(jīng)EP轉(zhuǎn)換，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為氣動(dòng)信號(hào)發(fā)送給空氣制動(dòng)控制單元。在保證電制動(dòng)優(yōu)先作用下，空氣制動(dòng)能自動(dòng)進(jìn)行列車(chē)制動(dòng)力的補(bǔ)償，將制動(dòng)所需壓力傳遞給基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，從而使列車(chē)制動(dòng)保持不變?？刂乒庀到y(tǒng)中空氣壓縮機(jī)組的工作周期，監(jiān)視主風(fēng)缸輸出壓力等參數(shù)。如果供氣系統(tǒng)中某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障，它能及時(shí)調(diào)用備用設(shè)備填補(bǔ)。在列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中始終收集列車(chē)所有輪對(duì)速度傳感器發(fā)來(lái)的速度參數(shù)，對(duì)輪對(duì)在制動(dòng)中出現(xiàn)的滑行進(jìn)行監(jiān)視。一旦發(fā)現(xiàn)滑行，立即發(fā)出防滑信號(hào)并采取防滑措施。對(duì)列車(chē)制動(dòng)時(shí)的各種參數(shù)和故障進(jìn)行監(jiān)視和記錄。故障記錄可以在列車(chē)回庫(kù)后用便攜式計(jì)算機(jī)讀出。傳遞方式分：數(shù)字指令式模擬指令式控制方式分：電磁空氣制動(dòng)機(jī)氣壓控制型電氣指令式制動(dòng)控制系統(tǒng)電氣控制型電氣指令式制動(dòng)控制系統(tǒng)電氣指令式控制空氣制動(dòng)控制單元是制動(dòng)系統(tǒng)中電氣制動(dòng)和空氣制動(dòng)的聯(lián)系點(diǎn)，也是電子、電子信號(hào)與氣動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。在過(guò)去論述中稱為中繼閥或EP。

空氣制動(dòng)控制方式分：自動(dòng)式

直通式二、空氣制動(dòng)控制單元（BCU）一般空氣制動(dòng)控制單元

由各種不同功能的電磁閥和氣動(dòng)閥組成普遍有以下幾種零部件構(gòu)成內(nèi)部有腔室及連通腔室大小通路的閥體?？刂魄皇遗c各通路的活塞和閥門(mén)?？刂苹钊烷y門(mén)的模板、彈簧、頂桿和鐵芯?？刂疲ㄎ╉敆U和鐵芯的電磁線圈。與閥體內(nèi)部大小通路相連的輸入、輸出氣管接頭。氣-電或電-氣轉(zhuǎn)換元件?；痉譃椋篍P閥、中繼閥和空重車(chē)調(diào)整閥。1、空氣制動(dòng)控制單元的基本組成采集車(chē)上各種制動(dòng)相關(guān)信號(hào)BCUBECU指令計(jì)算出列車(chē)制動(dòng)力實(shí)際制動(dòng)力等值信號(hào)動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)中繼閥空制制動(dòng)力信號(hào)空氣制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)流量放大2、空氣制動(dòng)控制單元在制動(dòng)系統(tǒng)中的作用一）、EP閥(Electric-Pneumatic)定義：也稱控導(dǎo)閥，也稱模擬轉(zhuǎn)換閥，是一個(gè)電—?dú)廪D(zhuǎn)換閥。組成：電磁線圈、鐵芯、燈桿、活塞。功能：將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成空氣壓力信號(hào)，空氣壓力信號(hào)與激磁電流成線性關(guān)系。48總風(fēng)缸14壓力信號(hào)輸出EP閥工作原理由電磁線圈、鐵芯、頂桿和活塞等組成。當(dāng)它的電磁線圈沒(méi)有勵(lì)磁時(shí)，鐵芯和連桿落在閥底，通路阻斷或通路與大氣連通。當(dāng)線圈勵(lì)磁，鐵芯被吸引上移，推動(dòng)頂桿和活塞上移，通路與儲(chǔ)風(fēng)缸壓力空氣連通。模擬轉(zhuǎn)換閥定義：為上海地鐵車(chē)輛KNORR制動(dòng)系統(tǒng)中使用的電磁閥，由電磁進(jìn)氣閥、電磁排氣閥、氣--電轉(zhuǎn)換器組成。功能：將電氣指令通過(guò)反饋閉環(huán)系統(tǒng)的作用比較精確的轉(zhuǎn)換成預(yù)控制壓力信號(hào)。4）均衡閥二）、中繼閥定義：是SD型數(shù)字式制動(dòng)控制單元中最重要的電磁閥，是一個(gè)電—?dú)廪D(zhuǎn)換閥。功能：將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成空氣壓力輸出，控制電信號(hào)的變化不是激磁電流的變化，而是三個(gè)電磁閥勵(lì)消磁狀態(tài)的七種組合。(001,010,011,100…..)28空重車(chē)調(diào)整閥13控導(dǎo)閥(電制）43總風(fēng)缸20空氣壓力輸出8緊急制動(dòng)閥七級(jí)中繼閥組成：它上部是給排閥，下部是腔室。腔室中是活塞和膜板，活塞和膜板帶動(dòng)有空心通路的頂桿上下移動(dòng)。

原理：中繼閥也是一個(gè)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成壓力空氣的電磁閥，只是電信號(hào)的變化不是勵(lì)磁電流的變化，而是通過(guò)電磁閥勵(lì)磁線圈和消磁狀態(tài)的不同組合，將多個(gè)電信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)空氣壓力輸出。二）、中繼閥（三）、空重車(chē)調(diào)整閥空重車(chē)調(diào)整閥的作用是根據(jù)車(chē)輛載重的變化，即根據(jù)乘客的多少，輸出一個(gè)空氣壓力信號(hào)，并通過(guò)中繼閥使單元制動(dòng)機(jī)風(fēng)缸保持一個(gè)恒定的制動(dòng)力。空重車(chē)調(diào)整閥的輸入是車(chē)輛二系彈簧的空氣壓力信號(hào)?？紤]到車(chē)輛載重的不平衡，一般采取前后轉(zhuǎn)向架對(duì)角的兩個(gè)空氣彈簧壓力為輸入信號(hào)，這樣就能比較準(zhǔn)確地使空重車(chē)調(diào)整閥的輸出壓力信號(hào)與乘客負(fù)載成一定比例關(guān)系。由于電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在許多空重車(chē)信號(hào)已經(jīng)直接將空氣彈簧壓力轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)輸入BCE或MBCU，空重車(chē)調(diào)整閥輸出的空氣壓力信號(hào)在常用制動(dòng)時(shí)根本不起作用。但是在緊急制動(dòng)時(shí)，空重車(chē)調(diào)整閥輸出的空氣壓力信號(hào)還是可以越過(guò)中繼閥，對(duì)緊急制動(dòng)起到限制沖動(dòng)的作用。均衡閥定義：上海地鐵車(chē)輛KNORR制動(dòng)系統(tǒng)使用的氣閥。功能：能使大流量的壓力空氣迅速通過(guò)，而且大流量壓力空氣的壓力變化是隨預(yù)控制壓力CV的增大而增大的，輸出壓力比為1：1，相當(dāng)于一個(gè)氣流放大器類似于電流放大器。集成化模擬式制動(dòng)控制單元定義：將制動(dòng)控制單元所有的部件都安裝在一塊鋁合金的氣路板上的系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：a)避免用管道連接而造成的泄漏，同時(shí)元件所占空間大大減少。b)測(cè)試接口方便各個(gè)控制壓力和閘缸壓力的測(cè)量，方便了日常檢修保養(yǎng)工作。c)如運(yùn)營(yíng)中發(fā)生故障，可迅速將整個(gè)控制單元的氣路板換下，列車(chē)可快速重新投入運(yùn)營(yíng)。三電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)（PBCU）現(xiàn)在城市軌道交通車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)無(wú)一例外地采用電氣指令單元來(lái)快速、準(zhǔn)確、可靠地傳遞司機(jī)控制器的指令。采用電氣指令可以使列車(chē)制動(dòng)、緩解迅速、停車(chē)平穩(wěn)無(wú)沖動(dòng)，縮短制動(dòng)距離。1）數(shù)字式電氣指令控制系統(tǒng)是指0和1兩個(gè)數(shù)字，在組成3位數(shù)字時(shí)，除了000外，還有001，010，011……111共7種組合，分別使三個(gè)電磁閥各自得電（相當(dāng)于1）或失電（相當(dāng)于0）組成的組合，從而獲得7檔制動(dòng)指令。數(shù)字式指令指開(kāi)關(guān)指令的組合，屬于分檔控制。這樣的分檔制動(dòng)指令通過(guò)具有多塊氣動(dòng)膜板的中繼閥的動(dòng)作，使制動(dòng)缸獲得恒定的七級(jí)壓力。數(shù)字式電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)操作靈活，可控性能好。我國(guó)自行制造的北京地鐵車(chē)輛使用的SD型制動(dòng)系統(tǒng)即為數(shù)字式電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)。

2）模擬式電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)制動(dòng)和連續(xù)操縱，常用的模擬電信號(hào)有電流、電壓、頻率、脈沖等，這些模擬量可以傳遞制動(dòng)控制信號(hào)。特點(diǎn)：對(duì)指令傳遞的設(shè)備性能要求較高，精度有可能因?yàn)樵O(shè)備性能的不足而下降。

2）模擬式電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)模擬式電氣指令制動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)極制動(dòng)和連續(xù)操縱。常用的模擬電信號(hào)有電流、電壓、頻率和脈沖等，這些模擬量可以傳遞制動(dòng)控制信號(hào)。理論上，模擬式電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)的操縱比數(shù)字式的更方便，但它對(duì)指令傳遞的設(shè)備性能要求比較高。如果設(shè)備性能不能滿足要求，其精度會(huì)降低，從而會(huì)影響制動(dòng)效果。從目前趨勢(shì)來(lái)看，城市軌道交通車(chē)輛采用脈沖寬度調(diào)制的模擬式電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)是較為先進(jìn)的列車(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)。第二節(jié)制動(dòng)控制策略1、恒制動(dòng)率控制無(wú)論空載、滿載或超員，都應(yīng)保證列車(chē)的減速度與司機(jī)制動(dòng)手柄的制動(dòng)位角度相對(duì)應(yīng)。城市軌道車(chē)輛會(huì)根據(jù)動(dòng)車(chē)和拖車(chē)車(chē)輛的負(fù)荷重量變化而自動(dòng)調(diào)整各級(jí)制動(dòng)缸壓力，在各制動(dòng)級(jí)位都可保持恒定的制動(dòng)率，得到恒定減速度。均勻制動(dòng)方式定義：各節(jié)車(chē)各自承擔(dān)自己需要的制動(dòng)力。缺點(diǎn)：T車(chē)所需的制動(dòng)力將全部由自己的空氣制動(dòng)系統(tǒng)承擔(dān)，T車(chē)的閘瓦磨耗要比有電氣制動(dòng)的M車(chē)多。2、空氣制動(dòng)滯后控制定義：在不超過(guò)粘著限制的范圍內(nèi)充分利用M車(chē)的電氣制動(dòng)力，不足部分再由T車(chē)的空氣制動(dòng)力補(bǔ)充，這樣可以節(jié)約能源，降低T車(chē)機(jī)械制動(dòng)的磨耗，這種控制方式稱為空氣制動(dòng)滯后控制。有三種方式：T車(chē)的空氣制動(dòng)滯后控制T車(chē)空氣制動(dòng)優(yōu)先補(bǔ)足控制M、T轉(zhuǎn)向架空氣制動(dòng)均勻不足控制1)T車(chē)的空氣制動(dòng)滯后控制控制思想：T車(chē)所需制動(dòng)力由M車(chē)的再生制動(dòng)力承擔(dān)，根據(jù)空電聯(lián)合制動(dòng)運(yùn)算，不足部分也由M車(chē)的空氣制動(dòng)力補(bǔ)充。最后還不足時(shí)，再由T車(chē)的空氣制動(dòng)力承擔(dān)。2）T車(chē)空氣制動(dòng)優(yōu)先補(bǔ)足控制控制思想：T車(chē)所需制動(dòng)力由M車(chē)的再生制動(dòng)力承擔(dān)，根據(jù)空電聯(lián)合制動(dòng)運(yùn)算，當(dāng)再生制動(dòng)不足時(shí)，首先由T車(chē)的空氣制動(dòng)力補(bǔ)足，再不夠才由M車(chē)的空氣制動(dòng)力補(bǔ)足。當(dāng)電氣制動(dòng)失效時(shí)，M車(chē)、T車(chē)空氣制動(dòng)均勻作用。3)M、T轉(zhuǎn)向架空氣制動(dòng)均勻補(bǔ)足控制控制思想：T轉(zhuǎn)向