制動(dòng)系統(tǒng)（總）課件講解

【知識(shí)要點(diǎn)】1.制動(dòng)的基本概念、原理與模式2.制動(dòng)系統(tǒng)的組成及各組成部分的工作原理3.防滑系統(tǒng)的工作原理【教學(xué)目標(biāo)】1.能夠掌握制動(dòng)的基本概念、常見的制動(dòng)模式與制動(dòng)方式2.能夠識(shí)別制動(dòng)系統(tǒng)的基本組成部分3.能夠掌握風(fēng)源系統(tǒng)的工作原理4.能夠掌握防滑系統(tǒng)的工作原理5.能夠掌握制動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理及過程6.能夠掌握基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的類型與結(jié)構(gòu)項(xiàng)目五

制動(dòng)系統(tǒng)

任務(wù)一制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)認(rèn)知一、制動(dòng)的基本概念1.制動(dòng)人為地施加于運(yùn)動(dòng)物體一個(gè)外力，使其減速、或者防止其加速、或停止運(yùn)動(dòng)、或施加于靜止物體以保持其靜止?fàn)顟B(tài)。這種作用稱為制動(dòng)作用。實(shí)現(xiàn)制動(dòng)作用的力稱為制動(dòng)力。制動(dòng)力對(duì)被制動(dòng)物體來說是一種外力。制動(dòng)作用強(qiáng)調(diào)人為地施加的外力作用，意味著可以調(diào)整制動(dòng)力的大小，即制動(dòng)作用效果。2.緩解解除制動(dòng)作用的過程稱為緩解。制動(dòng)裝置既要能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)作用，也要能實(shí)現(xiàn)緩解作用。對(duì)于運(yùn)動(dòng)著的列車，欲使其減速或停車，應(yīng)根據(jù)需要施加于列車一定大小的與其運(yùn)動(dòng)方向相反的外力，即施行制動(dòng)作用；列車在運(yùn)行途中加速或啟動(dòng)加速前，要解除制動(dòng)作用，即施行緩解作用。、3.制動(dòng)距離從列車開始制動(dòng)起，直到停車，列車所走過的距離稱為制動(dòng)距離。

二、制動(dòng)方式制動(dòng)方式指的是制動(dòng)時(shí)，城軌列車動(dòng)能的轉(zhuǎn)移方式或制動(dòng)力的獲取方式。1.摩擦制動(dòng)通過摩擦副的摩擦將列車的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽萆⒂诖髿?，從而產(chǎn)生制動(dòng)作用。城軌車輛常用的摩擦制動(dòng)方式主要有閘瓦制動(dòng)、盤形制動(dòng)和磁軌制動(dòng)。圖5-1閘瓦制動(dòng)原理（1）閘瓦制動(dòng)閘瓦制動(dòng)又稱為踏面制動(dòng)，它是最常用的一種制動(dòng)方式，如圖所示。制動(dòng)時(shí)閘瓦壓緊車輪，車輪與閘瓦間發(fā)生摩擦，將列車的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能通過車輪與閘瓦間的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，逸散于空氣中?/p>

（2）盤形制動(dòng)

盤形制動(dòng)有軸盤式和輪盤式之分，如圖所示。一般采用軸盤式，當(dāng)輪對(duì)中間由于牽引電機(jī)等設(shè)備使制動(dòng)盤安裝發(fā)生困難時(shí)，可采用輪盤式。制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)缸通過制動(dòng)夾鉗使閘片夾緊制動(dòng)盤，使閘片與制動(dòng)盤間產(chǎn)生摩擦，把列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑹崮芡ㄟ^制動(dòng)盤與閘片逸散于大氣。1-輪對(duì)；2-制動(dòng)盤；3-單元制動(dòng)缸；4-制動(dòng)夾鉗；5-牽引電機(jī)圖5-2盤形制動(dòng)

（3）磁軌制動(dòng)磁軌制動(dòng)是一種傳統(tǒng)的制動(dòng)方式，這種制動(dòng)方式是在轉(zhuǎn)向架前后兩輪對(duì)之間的側(cè)梁下安裝升降風(fēng)缸，風(fēng)缸頂端裝有兩個(gè)電磁鐵，電磁鐵包括電磁鐵靴和磨耗板，電磁鐵懸掛安裝在距軌面適當(dāng)高度處，制動(dòng)時(shí)電磁鐵落下，并接通勵(lì)磁電源使之產(chǎn)生電磁吸力，電磁鐵吸附在鋼軌上，列車的動(dòng)能通過磨耗板與鋼軌的摩擦轉(zhuǎn)化為熱能，逸散于大氣。

軌道電磁制動(dòng)可得到較大的制動(dòng)力，因此常被用作緊急制動(dòng)時(shí)的一種補(bǔ)充制動(dòng)手段。這種制動(dòng)不受輪軌間黏著系數(shù)的限制，能在保證旅客舒適性條件下有效地縮短制動(dòng)距離。但磨耗板與軌道摩擦產(chǎn)生的熱量很多，對(duì)鋼軌的磨損也很嚴(yán)重。但因?yàn)槠渲苿?dòng)距離短，而結(jié)構(gòu)又簡單可靠，所以這種裝置在有軌電車和輕軌上使用較多。

2.電制動(dòng)將列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)移成電能的制動(dòng)方式稱為電制動(dòng)。電制動(dòng)按照其制動(dòng)原理的不同又可分為動(dòng)力制動(dòng)和電磁渦流制動(dòng)。（1）動(dòng)力制動(dòng)動(dòng)力制動(dòng)是建立在電動(dòng)機(jī)可逆性工作的基礎(chǔ)上。在牽引工況時(shí)，電動(dòng)機(jī)從接觸網(wǎng)吸收電能，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，產(chǎn)生牽引力，使列車加速或在上坡的線路上以一定的速度運(yùn)行；在制動(dòng)工況時(shí)，列車停止從接觸網(wǎng)受電，電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)工況，將列車運(yùn)行的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，使列車減速或在下坡線路上以一定的限速度運(yùn)行，此為動(dòng)力制動(dòng)在制動(dòng)過程中由牽引電機(jī)轉(zhuǎn)化而來的電能通過直接反饋給供電觸網(wǎng)或消耗在電阻器上這兩種方式消耗電能。

通過轉(zhuǎn)換電路和受流器（受電弓）將電能反饋給供電觸網(wǎng)，提供給本車輔助電源或同一電網(wǎng)中相鄰運(yùn)行的列車使用這種方式稱為再生制動(dòng)，也稱反饋制動(dòng)。一般每個(gè)動(dòng)車都安裝有制動(dòng)電阻箱，里面裝有足夠的制動(dòng)電阻，如圖5-3所示。電阻器的材料一般采用合金帶鋼條，因?yàn)檫@種材料具有穩(wěn)定的電阻率和相當(dāng)大的熱容性。電阻帶分組安裝在由電磁瓶絕緣的鐵架上，電阻帶之間留有很大的通風(fēng)空間。如果由于觸網(wǎng)電壓太高，不能接受電能進(jìn)行反饋，電能只能通過列車上的電阻器發(fā)熱轉(zhuǎn)變成熱能散發(fā)到大氣中去，這種方式被稱為電阻制動(dòng)，也稱能耗制動(dòng)。圖5-3制動(dòng)電阻箱

（2）電磁渦流制動(dòng)電磁禍流制動(dòng)就是利用電磁流在磁場(chǎng)下產(chǎn)生洛倫茲力，利用洛倫茲力的作用方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向相反的物理原理來設(shè)計(jì)的一種電磁制動(dòng)方式，這種制動(dòng)方式具有無摩擦、無噪聲、體積小、制動(dòng)力大的優(yōu)點(diǎn)。

目前，軌道交通車輛利用電磁渦流制動(dòng)的方式主要有盤形渦流制動(dòng)和軌道直線渦流制動(dòng)1）盤形渦流制動(dòng)盤形渦流制動(dòng)利用安裝在車軸上的圓盤切割磁力線產(chǎn)生渦流和洛倫茲力，根據(jù)產(chǎn)生磁場(chǎng)的機(jī)理可分為電磁渦流盤形制動(dòng)和永磁渦流盤形制動(dòng)。日本新干線的高速動(dòng)車組采用的是電磁渦流盤形制動(dòng)原理，如圖5-4所示。1-制動(dòng)圓盤；2-外圈磁極；3-內(nèi)圈磁極圖5-4渦流制動(dòng)

2）軌道直線渦流制動(dòng)

軌道直線渦流制動(dòng)通過對(duì)安裝于轉(zhuǎn)向架兩側(cè)車輪之間的條形磁鐵勵(lì)磁，在鋼軌上產(chǎn)生渦流使車輛制動(dòng)，具有無摩擦、制動(dòng)迅速等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，軌道直線渦流制動(dòng)裝置可增加車輛軸重，提高車輛黏著力，其原理如圖所示。當(dāng)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于電磁鐵的N極和S極相對(duì)于鋼軌運(yùn)動(dòng)，在鋼軌內(nèi)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，使鋼軌頭部產(chǎn)生渦流，渦流與電磁鐵相互作用，產(chǎn)生一個(gè)圖5-5軌道渦流制動(dòng)垂直于鋼軌面的吸引力和一個(gè)與車輛運(yùn)行方向相反的制動(dòng)力垂直于軌面的力可增加車輛的黏著力，與車輛運(yùn)行方向相反的力就是電磁渦流制動(dòng)力。但軌道渦流制動(dòng)如果要得到很大的渦流制動(dòng)力，則需要很龐大的制動(dòng)裝置。這種軌道渦流制動(dòng)裝置應(yīng)用于上海磁浮列車的制動(dòng)控制系統(tǒng)中。

3.風(fēng)阻制動(dòng)風(fēng)阻制動(dòng)是近年來發(fā)展出來的新型制動(dòng)技術(shù)，它的原理就是將空氣阻力轉(zhuǎn)化為制動(dòng)力，屬于非黏著制動(dòng)方式。列車正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)阻制動(dòng)板收于車體內(nèi)，不會(huì)增大列車的橫截面積，因此不會(huì)增加列車的運(yùn)行阻力；當(dāng)列車制動(dòng)時(shí)，風(fēng)阻制動(dòng)板展開，列車的橫截面積隨之加大，運(yùn)行中的空氣阻力也變大，從而得到了直接作用于車體自身的制動(dòng)力，由此產(chǎn)生制動(dòng)的作用。圖5-6日本風(fēng)阻制動(dòng)的應(yīng)用日本在2005年研制的FASTECH360Z型高速列車上，就已經(jīng)安裝了形狀類似于“貓耳朵”的風(fēng)阻制動(dòng)裝置，如下圖所示。

三、制動(dòng)模式城軌車輛根據(jù)運(yùn)行的要求，主要采用了停放制動(dòng)、常用制動(dòng)、快速制動(dòng)、緊急制動(dòng)和保壓制動(dòng)等常見制動(dòng)模式。1.停放制動(dòng)由于車輛斷電停放時(shí)，制動(dòng)缸壓力會(huì)因管路漏泄在（空氣壓縮機(jī)停電或不工作）無壓力空氣補(bǔ)充的情況下，逐步下降為零，使車輛失去制動(dòng)力。車輛停放制動(dòng)不同于車輛運(yùn)行中的制動(dòng)作用，它采用彈簧力來產(chǎn)生制動(dòng)作用。在正常情況下，彈簧力的大小不隨時(shí)間而變化，由此獲得的制動(dòng)力能要滿足列車較長時(shí)間斷電停放的要求。彈簧停放制動(dòng)缸充氣時(shí)，停放制動(dòng)緩解彈簧停放制動(dòng)缸排氣時(shí)，停放制動(dòng)施加;并且還需附加有手動(dòng)緩解功能。

2.常用制動(dòng)常用制動(dòng)是指在正常情況下為調(diào)節(jié)或控制列車速度（包括進(jìn)站停車）所施行的制動(dòng)。其制動(dòng)作用比較緩和；制動(dòng)力可以調(diào)節(jié)，通常只用到列車制動(dòng)能力的20％～80％，大多數(shù)情況下只用50％左右。在常用制動(dòng)模式下，電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)一般處于激活狀態(tài)。一般情況下電制動(dòng)能滿足車輛制動(dòng)要求，當(dāng)電制動(dòng)不能滿足制動(dòng)要求時(shí)，摩擦制動(dòng)能夠迅速、平滑地補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)混合制動(dòng)作用。

3.緊急制動(dòng)緊急制動(dòng)屬于非常制動(dòng)，是在緊急情況下為使列車盡可能快地停車而施行的一種制動(dòng)。其制動(dòng)作用比較迅猛，而且制動(dòng)力最大。緊急制動(dòng)不可自動(dòng)恢復(fù)，必須停車后人工恢復(fù)。緊急制動(dòng)不經(jīng)過電制動(dòng)系統(tǒng)的控制，直接使空氣（摩擦）制動(dòng)的緊急電磁閥失電而產(chǎn)生。因此，緊急制動(dòng)具有如下特點(diǎn)：①電制動(dòng)不起作用，僅空氣制動(dòng)；②高速斷路器斷開，受電弓降下；③不受沖擊率極限的限制，在1.7s內(nèi)即可達(dá)到最大制動(dòng)力的90％；④緊急制動(dòng)實(shí)施后是不能撤除的，列車必須減速，直到完全停下來(零速封鎖)；

⑤具有防滑保護(hù)和載荷修正功能。

4.快速制動(dòng)當(dāng)主控制器手柄移到“快速制動(dòng)位”時(shí)，列車將實(shí)施與緊急制動(dòng)相同的快速制動(dòng)?？焖僦苿?dòng)力大小與緊急制動(dòng)相當(dāng)，但屬于正常制動(dòng)范疇，可自動(dòng)恢復(fù)。快速制動(dòng)具有如下特點(diǎn)：①電制動(dòng)與空氣制動(dòng)同時(shí)作用；②受沖擊率極限的限制；③主控制器手柄回“零位”可緩解；④具有防滑保護(hù)和載荷修正功能。

5.保壓制動(dòng)保壓制動(dòng)是為防止列車在停車前的慣性沖擊力，使列車平穩(wěn)停車，通過系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的執(zhí)行程序來控制。當(dāng)列車速度小于某規(guī)定值（例如8km/h），電制動(dòng)逐步退出，由空氣制動(dòng)替代。當(dāng)列車速度接近停車時(shí)，一個(gè)小于最大制動(dòng)指令70％的保壓制動(dòng)指令開始自動(dòng)實(shí)施，即瞬時(shí)地將制動(dòng)缸壓力降低。

謝謝！

任務(wù)二風(fēng)源系統(tǒng)認(rèn)知地鐵車輛的風(fēng)源系統(tǒng)為制動(dòng)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)部件提供壓縮空氣。其中的輔助系統(tǒng)包括空氣彈簧氣路、汽笛和刮雨器裝置氣路、門控和空調(diào)裝置氣路、受電弓氣路和車鉤解鉤裝置氣路等。風(fēng)源系統(tǒng)是制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分。風(fēng)源系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、干燥器、安全閥、主風(fēng)缸、壓力調(diào)節(jié)器、管路及截?cái)嗳T等構(gòu)成。圖5-8風(fēng)源系統(tǒng)

風(fēng)源系統(tǒng)能為城軌列車每一單元的車輛提供足夠的壓縮空氣?？諝庥蓧嚎s機(jī)上的空氣過濾器過濾后進(jìn)入壓縮機(jī)，在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下被壓縮的空氣經(jīng)冷卻器冷卻、干燥器干燥后，通過主風(fēng)管同時(shí)送至3個(gè)主風(fēng)缸(A、B、C車各一個(gè))。相鄰車輛的主風(fēng)管通截?cái)嗳T與軟管相連，以使各車輛之間的壓縮空氣保持流通，如圖所示。壓力調(diào)節(jié)器根據(jù)管路壓力控制著電動(dòng)機(jī)的接觸器，故空壓機(jī)的啟、停由壓力調(diào)節(jié)器控制，當(dāng)主風(fēng)管壓力低于指定值時(shí)，空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)；當(dāng)主風(fēng)管壓力高于某設(shè)定值時(shí)，則停機(jī)。空壓機(jī)單元的設(shè)計(jì)能力有足夠的儲(chǔ)備量，如果一臺(tái)空壓機(jī)單元發(fā)生故障，另一臺(tái)空壓機(jī)單元將承擔(dān)整列車全部的供氣。圖5-9風(fēng)源系統(tǒng)的工作原理圖

一、空氣壓縮機(jī)

每列車配有2臺(tái)空氣壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的工作時(shí)允許一個(gè)壓縮機(jī)作為主壓縮機(jī)(通常模式)而另一個(gè)壓縮機(jī)作為從動(dòng)模式(輔助模式)。每個(gè)車上的制動(dòng)控制電子單元都能接受來自列車信號(hào)程序的壓縮機(jī)的信號(hào)，主壓縮機(jī)的信號(hào)，信號(hào)每天更換。如果列車需要的壓力空氣由一個(gè)空壓機(jī)就能滿足，則第二個(gè)空壓機(jī)就不再啟動(dòng)，只有當(dāng)總風(fēng)壓力低于0.75MPa，一個(gè)空壓機(jī)不能滿足要求時(shí)才啟動(dòng)第二個(gè)空壓機(jī)。1.空壓機(jī)工作模式（1）常規(guī)模式當(dāng)壓力降到啟動(dòng)極限時(shí)空氣壓縮機(jī)開始啟動(dòng)，當(dāng)壓力到停機(jī)極限時(shí)空氣壓縮機(jī)開始關(guān)閉，其壓力控制就在兩個(gè)壓力極限之間。（2）輔助模式當(dāng)壓力降到輔助啟動(dòng)極限時(shí)空氣壓縮機(jī)開始啟動(dòng)，當(dāng)壓力到停機(jī)極限時(shí)空氣壓縮機(jī)開始關(guān)閉，其壓力控制就在兩個(gè)壓力極限之間。

2.供風(fēng)系統(tǒng)的壓力極限（1）安全極限:由安全調(diào)整閥控制的壓力值(主管安全閥)。（2）停機(jī)極限:由所有的模塊上空氣壓縮機(jī)停止工作時(shí)的壓力值。（3）啟動(dòng)極限:由指定模塊上的空氣壓縮機(jī)開始啟動(dòng)的工作壓力值。（4）輔助極限:當(dāng)主風(fēng)管的壓力達(dá)到極限時(shí)，第二個(gè)空氣壓縮機(jī)開始工作時(shí)，用來控制列車主空壓機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，是一種輔助模式。（5）緊急極限:當(dāng)總風(fēng)管的壓力達(dá)到該極限時(shí)，緊急制動(dòng)開始實(shí)施直到列車停止。3.空氣壓縮機(jī)的類型（1）活塞式壓縮機(jī)目前，城市軌道交通車輛使用的活塞式空氣壓縮機(jī)雖然類型很多，但基本結(jié)構(gòu)卻大同小異?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)一般均由固定機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣機(jī)構(gòu)、中間冷卻裝置和潤滑裝置等組成。其中，固定機(jī)構(gòu)包括機(jī)體、氣缸、氣缸蓋，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括曲軸、連桿、活塞，進(jìn)排氣機(jī)構(gòu)包括空氣濾清器、氣閥，中間冷卻裝置包括中間冷卻器(簡稱中冷器)、冷卻風(fēng)扇，潤滑裝置包括潤滑油泵、潤滑油路等。

1-空氣過濾器；2-電機(jī)；3-冷卻器；4-葉輪；5-風(fēng)箱式連接器；6-機(jī)軸；7-曲柄軸箱；8-氣缸；9-安全閥；10-油位刻度管；11-彈簧減震器；12-對(duì)接法蘭；13-油濾器；15-止回閥；16-止回閥；A1-空氣進(jìn)口；A2-空氣出口；A3-油箱通風(fēng)口；A4-冷卻空氣；A5-含油空氣；P1-低壓空氣；P2-高壓空氣；圖5-10VV120型活塞式空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

（2）螺桿式壓縮機(jī)螺桿式壓縮機(jī)也是城軌車輛上常用的一種，其結(jié)構(gòu)如下。1-空氣濾清器；2-后冷卻器；3-冷卻器；4-油冷卻器；5-空氣供給口；6-吸氣閥；7-真空指示器；8-壓力開關(guān)；9-壓力維持閥；10-油氣簡；11-油細(xì)分離器；12-隔板；13-溫度開關(guān)；14-電加熱器(可選)；15-放油閥；16-油過濾器；17-溫控閥；18-安全閥；19-卸荷閥；20-機(jī)頭；21-離心式風(fēng)扇；22-聯(lián)軸器；23-電動(dòng)機(jī)；A1-空壓機(jī)空氣入口；A2-壓縮空氣出口；A3-冷卻空氣圖5-11螺桿式空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

二、干燥器圖5-12雙塔干燥器原理圖

圖5-13雙塔干燥器結(jié)構(gòu)圖

雙塔干燥器安裝在每一輛拖車的壓力空氣供給和制動(dòng)控制合成模塊上，它的再生干燥劑采用活性氧化鋁并且安裝在空氣壓縮機(jī)的后面為全列年用風(fēng)系統(tǒng)提供干燥清潔的壓力空氣空氣干燥器單元的再生吸附功能采用雙塔干燥器并且干燥劑采用活性氧化鋁，雙塔的運(yùn)轉(zhuǎn)的形式采用平行工作制，當(dāng)潮濕空氣在一個(gè)塔中進(jìn)行干燥時(shí)則另一個(gè)干燥塔的于燥劑正在再生。雙塔式干燥器屬于吸附式干燥器。它是通過變壓吸附原理來達(dá)到干燥效果。當(dāng)潮濕的壓力空氣從空氣壓縮機(jī)中出來后進(jìn)入雙塔干燥器，在這里壓力空氣中的水和油將被徹底分離出來，當(dāng)壓力空氣經(jīng)過一個(gè)塔的干燥劑后，出來的壓力空氣的相對(duì)濕度為35％。

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任務(wù)三基礎(chǔ)制動(dòng)裝置基礎(chǔ)制動(dòng)裝置是城市軌道交通車輛的制動(dòng)系統(tǒng)中一個(gè)重要且必不可缺的組成部分，基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)是整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施和執(zhí)行部分，目前由于制造城市軌道交通車輛的廠家眾多，因此城軌列車的基礎(chǔ)制動(dòng)裝置也是形式多樣。城軌車輛基礎(chǔ)制動(dòng)裝置目前采用單元制動(dòng)器的比較普遍，我國的廣州和上海地鐵車輛使用的是德國克諾爾制動(dòng)機(jī)廠生產(chǎn)的單元制動(dòng)器，而西安地鐵2號(hào)線則采用日本NABCO公司的單元式制動(dòng)器，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上大同小異。城軌車輛的每臺(tái)轉(zhuǎn)向架安裝4套單元制動(dòng)器，同時(shí)對(duì)同一轉(zhuǎn)向架的4個(gè)車輪進(jìn)行制動(dòng)。

本節(jié)僅介紹目前較為常用的PC7Y和PC7YF型單元式制動(dòng)器，它們的結(jié)構(gòu)基本一致，只是PCYF多了一個(gè)彈簧制動(dòng)器(又稱為停放制動(dòng)器)，主要用于車輛停放制動(dòng)。

一、PC7Y型單元制動(dòng)器如圖所示為PC7Y型單元制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)原理圖，由圖可知其主要由單元制動(dòng)缸、活塞、活塞桿、制動(dòng)杠桿、活塞彈簧、閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)器、吊桿、扭簧、閘瓦托、閘瓦和殼體等組成。1-制動(dòng)缸；2-制動(dòng)活塞；3-制動(dòng)活塞桿；4-制動(dòng)杠桿；5-單向閘瓦間隙調(diào)整器；6-閘瓦托；7-閘瓦托吊；8-緩解彈簧；9-透氣濾清器；10-瓦托復(fù)位彈簧；11-推桿頭；12-彈簧墊；13-調(diào)整螺母；14-螺栓；15-外體；16-瓦間隙調(diào)整器體；26-螺桿；L1-制動(dòng)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心；R-齒輪嚙合面；Z1-嚙合錐面圖5-14PC7Y型踏面單元制動(dòng)器(不帶停車制動(dòng)器)

PC7Y型單元制動(dòng)器在制動(dòng)時(shí)，單元制動(dòng)器的制動(dòng)缸內(nèi)被充入壓力空氣，推動(dòng)活塞移動(dòng)并轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U的推力。活塞桿帶動(dòng)增力杠桿圍繞安裝在殼體上的銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由于增力杠桿的增力比為1:2.85，所以該推力通過杠桿使力擴(kuò)大近3倍后傳遞給閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器外殼，再傳到主軸，最后傳給閘瓦；緩解時(shí)，制動(dòng)缸內(nèi)的壓力空氣被排出，制動(dòng)缸緩解彈簧和扭簧將主軸和活塞恢復(fù)原位，整個(gè)單元制動(dòng)器恢復(fù)緩解狀態(tài)。

二、PC7YF型單元制動(dòng)器PCYF型單元制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與PC7Y型單元制動(dòng)器完全一樣，只是多了一個(gè)停放制動(dòng)器。停放制動(dòng)器實(shí)際上是一個(gè)彈簧制動(dòng)器，是利用釋放彈簧存儲(chǔ)的彈性勢(shì)能來推動(dòng)彈簧制動(dòng)缸活塞，帶動(dòng)兩級(jí)杠桿使閘瓦制動(dòng)的。而停放制動(dòng)器的緩解需要向彈簧制動(dòng)缸充氣，通過活塞移動(dòng)使彈簧壓縮，從而使制動(dòng)緩解。彈簧制動(dòng)器一般由電磁閥來控制其充氣和排氣的。因此，司機(jī)可以在駕駛室內(nèi)控制停車制動(dòng)。

1-制動(dòng)缸；2-制動(dòng)活塞；3-制動(dòng)活塞桿；4-制動(dòng)杠桿；5-閘瓦間隙調(diào)整器；6-閘瓦托；7-閘瓦托吊；10-緩解活塞；31-緩解風(fēng)缸；32-緩解活塞；33-緩解活塞桿；34-螺紋套筒；35-制動(dòng)彈簧；36-緩解拉簧；37-制動(dòng)杠桿圖5-15PC7YF型單元式制動(dòng)器(帶停車制動(dòng)器)

當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入停放制動(dòng)器的制動(dòng)缸，其活塞被推右移，安裝在活塞內(nèi)的雙錐形彈簧受壓縮，而活塞中心線上的螺桿及螺套也被推動(dòng)向后運(yùn)動(dòng)，但是因?yàn)槁萏着c機(jī)殼的距離很小，很快螺桿被機(jī)殼抵住不能再運(yùn)動(dòng)。此時(shí)活塞在制動(dòng)缸中還有很大一段活動(dòng)距離，還在繼續(xù)向前壓縮錐形彈簧。由于中間的螺桿也是大螺距非自鎖螺桿，只要外界有推力，螺桿就能自動(dòng)旋入螺套內(nèi)而保持活塞繼續(xù)壓縮錐形彈簧。當(dāng)錐形彈簧被壓縮到位后，活塞才停止運(yùn)動(dòng)。在活塞和螺桿向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，與螺套尾部相連的杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其另一端將常用制動(dòng)的活塞桿向左推，使單元制動(dòng)器處于制動(dòng)緩解狀態(tài)。當(dāng)停放制動(dòng)缸排氣時(shí)，活塞在錐形彈簧的彈力作用下向左運(yùn)動(dòng)，螺套及螺桿也向左移動(dòng)，帶動(dòng)杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使常用制動(dòng)的活塞桿向右推，單元制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)。因?yàn)橥７胖苿?dòng)器在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)不需要壓縮空氣，僅靠彈簧的彈力就能使單元制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)作用，所以可以用于無壓縮空氣的車輛(停放的列車一般都切斷電源，因此空氣壓縮機(jī)停止工作)。

停車制動(dòng)的緩解也可以由人工操作。列車在進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí)，總風(fēng)缸內(nèi)一般無壓縮空氣，車輛是被彈簧制動(dòng)鎖住的。若需移動(dòng)車輛，必須將停車制動(dòng)釋放。這時(shí)可以將插在彈簧盤矩形齒輪內(nèi)的定位銷用專門工具拔出，即可使彈簧制動(dòng)緩解。這是因?yàn)殄F形彈簧組件在平時(shí)制動(dòng)或緩解中被定位銷鎖住不能轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦定位銷被拔去，錐形彈簧組件即可自由轉(zhuǎn)動(dòng)并伸長，同時(shí)帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)并將螺套向右移動(dòng)。螺套的右移使杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)常用制動(dòng)缸活塞桿向左移動(dòng)。這時(shí)，常用制動(dòng)的活塞復(fù)位彈簧及吊桿扭簧也共同發(fā)揮作用，使兩杠桿都對(duì)主制動(dòng)桿產(chǎn)生向右移動(dòng)的力，停車制動(dòng)得到釋放。彈簧制動(dòng)器經(jīng)人工緩解后不會(huì)自動(dòng)復(fù)位。若要復(fù)位也很簡單，只需向彈簧制動(dòng)缸充一次氣，錐形彈簧重新被壓縮，定位銷將被彈簧盤鎖住后即可

目前，大部分采用PC7Y型和PC7YF型單元制動(dòng)器的地鐵或輕軌轉(zhuǎn)向架，兩臺(tái)帶彈簧動(dòng)器的PC7YF型單元制動(dòng)器在轉(zhuǎn)向架上是呈對(duì)角線布置的，可以分別對(duì)兩個(gè)輪對(duì)進(jìn)行停車制動(dòng)。另一個(gè)呈對(duì)角線布置的是兩臺(tái)PC7Y型單元制動(dòng)器。列車中的每一個(gè)輪對(duì)上均設(shè)有一個(gè)帶停放制動(dòng)的單元制動(dòng)缸。停放制動(dòng)為彈簧儲(chǔ)能式，充風(fēng)緩解、無風(fēng)制動(dòng)。通過操縱司機(jī)室內(nèi)的停放制動(dòng)施加或緩解開關(guān)，可控制停放制動(dòng)施加電磁閥或緩解電磁閥的得電，達(dá)到控制停放制動(dòng)的施加與緩解的目的。在停放制動(dòng)缸上，還設(shè)有手動(dòng)的停放緩解裝置，可通過人工操作緩解停放制動(dòng)。

謝謝！

任務(wù)四防滑系統(tǒng)學(xué)習(xí)現(xiàn)今城市軌道交通車輛正朝著安全性、高速性、環(huán)保性和舒適性的方向發(fā)展。其高速性也在不斷促進(jìn)單軸牽引功率和制動(dòng)功率的不斷提高。動(dòng)力制動(dòng)的實(shí)施等強(qiáng)力制動(dòng)裝置的采用，也帶來了因制動(dòng)力過大而導(dǎo)致列車制動(dòng)滑行的傾向。列車制動(dòng)滑行會(huì)產(chǎn)生普遍的輪軌磨耗、輪軌表面擦傷等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使車輛失穩(wěn)，產(chǎn)生脹軌等事故。因此有效地防止列車制動(dòng)的滑行極為重要。一、基本概念1.黏著及黏著系數(shù)黏著是表示輪軌關(guān)系的軌道交通專用術(shù)語，黏著力是指輪軌接觸面切線方向傳遞的力。輪軌之間的黏著是軌道交通車輛形成制動(dòng)力和牽引力的基本依據(jù)。黏著系數(shù)是表示了輪軌黏著的利用程度，它是具有一定離散性的隨機(jī)因數(shù)，服從統(tǒng)計(jì)學(xué)上的規(guī)律。

2.車輛滑行當(dāng)制動(dòng)力過大，導(dǎo)致車軸的瞬間減速度值增大或者車軸轉(zhuǎn)速與列車運(yùn)行速度差值突然增大，破壞了輪軌之間的黏著狀態(tài)，則判定該條輪對(duì)出現(xiàn)滑行現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致車輪被抱死。3.車輛空轉(zhuǎn)

當(dāng)車輪動(dòng)能大于鋼軌間粘著力時(shí)，踏面與軌面間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，車輪在驅(qū)動(dòng)力矩的作用下就會(huì)發(fā)生空轉(zhuǎn)，會(huì)導(dǎo)致車輪在軌道上或路面上滑轉(zhuǎn)而不前進(jìn)，會(huì)造成牽引電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，使電機(jī)損傷。

二、防滑系統(tǒng)的組成防滑控制裝置的基本原理就是當(dāng)檢測(cè)到因外界因素或制動(dòng)力過大引起黏著系數(shù)下降時(shí)，就立即實(shí)施控制，盡快使黏著恢復(fù)。典型的防滑控制系統(tǒng)主要由控制單元、速度傳感器、機(jī)械部件和防滑電磁閥組成。其中控制單元是防滑控制系統(tǒng)的核心部分。防滑控制系統(tǒng)可以通過速度傳感器檢測(cè)出列車的正常速度以及列車與被抱死車輪間的速度差。圖5-16電子防滑控制示意圖這兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)被傳送到防滑控制系統(tǒng)的微處理器，微處理器根據(jù)比較和判斷，然后發(fā)出防滑控制指令。防滑控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置按防滑控制指令的要求采取措施，使該車輪的制動(dòng)力迅速降低，快速解除該車輪的滑行。當(dāng)滑行消失時(shí)，微處理器得到消失后的速度信間號(hào)后，重新發(fā)出指令，恢復(fù)該車輪的制動(dòng)力。

1.速度傳感器用于檢測(cè)列車速度和輪對(duì)速度的裝置稱為速度傳感器，也稱為速度信號(hào)發(fā)生器。它安裝在輪對(duì)上。速度傳感器由測(cè)速齒輪和速度傳感器探頭以及電纜線所組成。圖5-17速度傳感器原理圖5-18速度傳感器安裝位置

2.防滑電磁閥防滑電磁閥(以下簡稱防滑閥)是軌道車輛中電子防滑系統(tǒng)的主要組成部分，它是防滑控制回路中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，防滑閥由電子開關(guān)裝置控制。當(dāng)防滑控制系統(tǒng)不發(fā)出防滑指令時(shí)，防滑閥對(duì)正常的制動(dòng)和緩解不產(chǎn)生影響；當(dāng)防滑控制系統(tǒng)發(fā)出防滑指令時(shí)，通過控制防滑閥的勵(lì)磁線圈得電使鐵芯動(dòng)作，排放制動(dòng)缸壓力空氣或恢復(fù)制動(dòng)缸壓力。

三、防滑控制1.速度差判據(jù)控制速度差檢測(cè)是用含假想軸在內(nèi)的5個(gè)軸中最高速度軸（基準(zhǔn)軸速度）與某一軸的速度差△v和速度差率η來判斷是否發(fā)生滑行。速度差檢測(cè)是以一輛車內(nèi)4個(gè)軸的速度及制動(dòng)指令發(fā)出后以一定減速度減速的假想軸速度中速度最高值為基準(zhǔn)，當(dāng)車輪的速度比基準(zhǔn)值的速度低于某一值時(shí)，判斷為滑行；2.減速度判據(jù)控制減速度檢測(cè)根據(jù)車輪本身轉(zhuǎn)動(dòng)速度減小的比例β來判斷是否滑行。減速度檢測(cè)可以對(duì)滑行軸單獨(dú)進(jìn)行評(píng)價(jià)，它可以及時(shí)地檢測(cè)到滑行，特別是由摩擦制動(dòng)造成滑行時(shí)，滑行可以用減速度檢測(cè)的方法有效地檢測(cè)出來。

圖5-19防滑控制機(jī)理

謝謝！任務(wù)五制動(dòng)控制系統(tǒng)認(rèn)知制動(dòng)控制系統(tǒng)是空氣制動(dòng)系統(tǒng)的核心，它接受司機(jī)或自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ATO）的指令，并采集車上各種與制動(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)。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)系統(tǒng)發(fā)來的制動(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。這就是制動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能。制動(dòng)控制系統(tǒng)主要由電子制動(dòng)控制單元（EBCU）、空氣制動(dòng)單元（BCU）和電氣指令單元等組成。

圖5-20制動(dòng)控制系統(tǒng)原理

1.電子制動(dòng)控制單元在電子技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展下，列車的制動(dòng)控制由微機(jī)綜合列車運(yùn)行中的所有參數(shù)，經(jīng)過判斷和運(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被稱為電子制動(dòng)控制單元（EBCU）、微機(jī)制動(dòng)控制單元(MBCU)或制動(dòng)控制電子裝置（BCE）等。它有以下主要功能：?（1）接受司機(jī)控制器或ATO的指令，與牽引控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)列車的制動(dòng)和緩解。（2）將接收到的動(dòng)力制動(dòng)實(shí)際值經(jīng)EP閥轉(zhuǎn)換，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣動(dòng)信號(hào)發(fā)送給空氣制動(dòng)控制單元。?（3）控制供氣系統(tǒng)中空氣壓縮機(jī)組的工作周期，監(jiān)控主風(fēng)缸輸出壓力等參數(shù)。（4）在列車制動(dòng)過程中始終收集列車所有輪對(duì)速度傳感器發(fā)來的速度參數(shù)，對(duì)輪對(duì)在制動(dòng)過程中出現(xiàn)的滑行進(jìn)行監(jiān)視。?（5）對(duì)列車制動(dòng)時(shí)的各種參數(shù)和故障進(jìn)行監(jiān)視與記錄。

2.空氣制動(dòng)控制單元???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)?？諝饪刂崎y件由一系列閥件、管路及控制元件組成。3.電氣指令單元?現(xiàn)在城市軌道交通車輛的制動(dòng)系統(tǒng)無一例外地采用電氣指令單元來快速、準(zhǔn)確、可靠地傳遞司控器的指令。采用電氣指令可以使列車制動(dòng)、緩解迅速、停車平穩(wěn)無沖動(dòng)，縮短制動(dòng)距離。（1）數(shù)字式電氣指令制動(dòng)控制系統(tǒng)?數(shù)字式指令指開關(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。我國自行制造的北京地鐵車輛使用的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)?模擬式電氣指令制動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無極制動(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)來看，城市軌道交通車輛采用脈沖寬度調(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)的列車制動(dòng)控制系統(tǒng)。

4.制動(dòng)力分配原則（1）恒制動(dòng)率控制城市軌道交通車輛載客情況變化很大，無論空載、滿載或超員，都應(yīng)保證列車的減速度與司機(jī)制動(dòng)命令相對(duì)應(yīng)。因此，列車控制系統(tǒng)必須檢測(cè)各界車輛的負(fù)載重量，對(duì)應(yīng)于各動(dòng)車和拖車的負(fù)載重量變化而自動(dòng)調(diào)整各級(jí)制動(dòng)缸壓力。在運(yùn)行過程中，司機(jī)控制器的各制動(dòng)級(jí)位都可以保持恒定制動(dòng)率，得到恒定減速度。列車控制系統(tǒng)將每節(jié)車各個(gè)空氣彈簧的壓力信號(hào)由壓力傳感器變換為電壓信號(hào)后，取平均值；按照滿載和空載極限值設(shè)置上下界，作為車輛負(fù)載信號(hào)電壓輸出。車輛負(fù)載信號(hào)與制動(dòng)指令相乘得到對(duì)應(yīng)于各車負(fù)載的制動(dòng)力指令曲線，將一個(gè)動(dòng)車組單元中的各動(dòng)車和拖車制動(dòng)力指令曲線相加、放大后作為需求制動(dòng)力指令送入列車制動(dòng)系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)恒制動(dòng)率控制。

（2）空氣制動(dòng)滯后控制實(shí)現(xiàn)指令減速度目標(biāo)，列車編組內(nèi)的各車有多種分擔(dān)制動(dòng)力的方法。過去一般采用的控制方法就是各節(jié)車各自承擔(dān)自己需要的制動(dòng)力，即均勻制動(dòng)方式。采用這種控制方式，拖車所需的制動(dòng)力將全部由自己的空氣制動(dòng)系統(tǒng)承擔(dān)，拖車的閘瓦磨損要比有電制動(dòng)的動(dòng)車快得多。隨著近年來逆變控制的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)牽引系統(tǒng)的大量應(yīng)用，由于三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)優(yōu)良的自身再黏著特性，使黏著系數(shù)的期望值大大提高，既可以最大限度地使用點(diǎn)制動(dòng)力而不會(huì)發(fā)生滑行。因此，各節(jié)車在分擔(dān)制動(dòng)力時(shí)，在其利用黏著不超過限制的范圍內(nèi)，提高動(dòng)車的制動(dòng)力而減少拖車的制動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)最大利用動(dòng)力制動(dòng)的目的。所以，采用VVVF控制或斬波控制的列車，可以取得較高的期待黏著系數(shù)，在不超過黏著限制的范圍內(nèi)充分利用動(dòng)車的電氣制動(dòng)力，不足部分再由拖車的空氣制動(dòng)力補(bǔ)充，這樣可以節(jié)約能源，降低拖車機(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。

謝謝！

任務(wù)六制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例EP2002城軌車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)是由德國著名的城軌車輛制動(dòng)機(jī)制造商克諾爾公司生產(chǎn)的城軌車輛空氣制動(dòng)機(jī)的新一代產(chǎn)品，EP2002是電氣指令式制動(dòng)控制系統(tǒng)，其核心部件是EP2002閥，制動(dòng)系統(tǒng)的控制、監(jiān)控及車輛控制系統(tǒng)的通信均由它負(fù)責(zé)。EP2002制動(dòng)控制系統(tǒng)與常規(guī)的一般的制動(dòng)系統(tǒng)最大的區(qū)別在于設(shè)計(jì)、制造的思路不同常規(guī)城軌車輛采用的是車控形式，即一個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)控制單元控制一輛車的兩臺(tái)轉(zhuǎn)向架。比如克諾爾的早期產(chǎn)品和日本NABTASCO公司的制動(dòng)機(jī)，而EP2002制動(dòng)系統(tǒng)采用了新的理念，在其集成機(jī)電設(shè)備包中采用分散式結(jié)構(gòu)且采用架控控制方式，即一臺(tái)EP2002閥控制一個(gè)轉(zhuǎn)向架。如果一個(gè)EP2002閥出現(xiàn)故障，只需要切除一個(gè)轉(zhuǎn)向架上的空氣控制，使故障對(duì)列車運(yùn)行的影響減到最小。

EP2002制動(dòng)系統(tǒng)的核心部件是EP2002閥，它是一個(gè)機(jī)電一體化的模塊部件，可以進(jìn)行空氣制動(dòng)系統(tǒng)的控制、監(jiān)控及列車控制系統(tǒng)之間的通信。EP2002將制動(dòng)控制和制動(dòng)管理電子設(shè)備以及常用制動(dòng)(SB)氣動(dòng)閥，緊急制動(dòng)(EB)氣動(dòng)閥和車輪防滑保護(hù)裝置(WSP)氣動(dòng)閥都集成在各轉(zhuǎn)向架(EP2002網(wǎng)關(guān)閥、RIO及智能閥)的機(jī)電設(shè)備集成包中。氣動(dòng)系統(tǒng)可以通過一個(gè)中心點(diǎn)向各個(gè)EP2002閥門供風(fēng)或從各處向閥門供風(fēng)。整個(gè)EP2002制動(dòng)系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、空氣干燥塔、大小儲(chǔ)風(fēng)缸、控制單元和檢測(cè)點(diǎn)，均采用模塊化設(shè)計(jì)。EP2002制動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)可概括為:結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、安裝方式多樣使用維護(hù)方便。

圖5-21EP2002制動(dòng)系統(tǒng)原理

一、核心閥件1.智能閥智能閥產(chǎn)生電控制動(dòng)信號(hào)直接控制氣閥，對(duì)其控制的轉(zhuǎn)向架的電空制動(dòng)和車輪滑行進(jìn)行控制。智能閥通過硬連線與列車安全回路相連，當(dāng)安全回路失電時(shí)，智能閥將使其控制的轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生緊急制動(dòng)。輔助制動(dòng)控制閥與一個(gè)智能閥共同安裝在一個(gè)安裝板上，構(gòu)成集成智能閥。1-裝置外殼；2-RBX卡；3-PSV卡；4-PVU圖5-22智能閥圖5-23氣動(dòng)閥單元

智能閥是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，EP2002S閥包括一個(gè)直接安裝在氣動(dòng)伺服閥上的電子控制部分，稱為氣動(dòng)閥單元(PVU)。每個(gè)閥分別按照由EP2002G閥通過CAN制動(dòng)總線提供給它的制動(dòng)要求來控制其所在轉(zhuǎn)向架上的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的制動(dòng)缸壓力(BCP)。該裝置為每一個(gè)轉(zhuǎn)向架提供摩擦制動(dòng)和緊急制動(dòng)，同時(shí)還執(zhí)行每根軸的WSP控制。閥采用軟件和圖5-24EP2002智能閥功能硬件結(jié)合的方式予以控制和監(jiān)視，從而能夠檢測(cè)到潛在的危險(xiǎn)故障。通過結(jié)合所在車軸的軸速數(shù)據(jù)和由專門的CAN制動(dòng)總線傳遞的其他軸速速據(jù)，來執(zhí)行車輪防滑保護(hù)。車輪

滑動(dòng)保護(hù)是采用本車取得的軸速數(shù)據(jù)和從其他閥門獲得的速度數(shù)據(jù)相結(jié)合并通過專用CAN制動(dòng)總線來提供的。

2.RIO閥RIO閥除了智能閥的所有功能外，還可以通過硬線與其控制的轉(zhuǎn)向架上的牽引控制單元進(jìn)行通信，使電制動(dòng)和空氣制動(dòng)協(xié)調(diào)工作。1-可選擇的模擬輸入輸出卡；2-BCU卡；3-裝置外殼；4-RBX卡；5-PSU卡；6-PVU圖5-25RIO閥

3.網(wǎng)關(guān)閥網(wǎng)關(guān)閥除了具有RIO閥的功能外，還具有制動(dòng)管理的功能。1-可選擇的模擬輸入輸出卡；2-BCU卡；3-裝置外殼；4-可選擇的COMMS卡；5-RBX卡；6-PSU卡；7-PVU圖5-26網(wǎng)關(guān)閥

二、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)EP2002制動(dòng)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)關(guān)系到列車制動(dòng)控制以及制動(dòng)力分配等關(guān)鍵問題，因此非常重要。EP002制動(dòng)控制系統(tǒng)具有很高的可用性和靈活性，可以與多種總線結(jié)構(gòu)兼容，如MVB總線、RS485總線、LONBUS總線和FIP總線等。制動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)置主要應(yīng)從安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，下面以6節(jié)編組的地鐵車輛為例，對(duì)目前應(yīng)用較多的2種EP2002制動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖5-27半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是將半列車所有的EP2002閥用CAN總線相連，并由B車和C車上的兩個(gè)網(wǎng)關(guān)閥通過MVB總線(或其他總線)與列車控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，每半列車上B車和C車中的一個(gè)網(wǎng)關(guān)將被定義為主網(wǎng)關(guān);而另一個(gè)被定義為從網(wǎng)關(guān)當(dāng)主網(wǎng)關(guān)閥出現(xiàn)故障時(shí)，從網(wǎng)關(guān)閥能夠自動(dòng)接替主網(wǎng)關(guān)的工作，保證了系統(tǒng)的冗余性。如果MVB總線(或其他總線)出現(xiàn)故障，則網(wǎng)關(guān)將按照默認(rèn)狀態(tài)工作，另外，CAN總線由兩對(duì)線組成，具有較好的冗余性。在B車和C車上各設(shè)置一個(gè)RIO閱的目的是RIO閥可以通過硬連線與其控制的轉(zhuǎn)向上的牽引控制單元進(jìn)行通信，使電制動(dòng)和空氣制動(dòng)協(xié)調(diào)工作，根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際情況，在充分研究網(wǎng)關(guān)閥與車輛總線信息傳輸量的情況下，可以考慮用網(wǎng)關(guān)閥與MVB總線(或其他總線)之間的通信來代替RIO閥與其控制的轉(zhuǎn)向架牽引控制單元的通信工作，這樣B車和C車上的R1O閥就可以用智能閥來代替，增強(qiáng)了部件的互換性，同時(shí)也減少了備品備件的種類，經(jīng)濟(jì)性更好。

2.單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是將每節(jié)車上的兩個(gè)EP2002閥用CAN總線相連，并由每節(jié)車上的網(wǎng)關(guān)閥通過MVB總線(或其他總線)與列車控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。如果MVB總線出現(xiàn)故障，則網(wǎng)關(guān)閥將按照默認(rèn)狀態(tài)工作。從安全性和可靠性角度進(jìn)行分析，半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的從網(wǎng)關(guān)閥作為主網(wǎng)關(guān)閥的備份，具有較好的冗余性，如果CAN總線在A、B車之間斷開，將導(dǎo)致A車的空氣制動(dòng)失效，但發(fā)生這種故障的概率是比較低的;而在單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中如果某節(jié)車上的網(wǎng)關(guān)閥出現(xiàn)故障則本節(jié)車空氣制動(dòng)失效，如果某節(jié)車上的CAN總線斷開則一個(gè)轉(zhuǎn)向架上的空氣制動(dòng)失效。經(jīng)過上述對(duì)比可見半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性略高于單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

三、以廣州地鐵為例說明EP2002制動(dòng)系統(tǒng)在單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的EP2002制動(dòng)控制系統(tǒng)中，一般選擇由列車上的主車輛控制單元(VCUD)負(fù)責(zé)列車的制動(dòng)管理。除緊急制動(dòng)外，主VCU控制列車電制動(dòng)力與空氣制動(dòng)力的分配，制動(dòng)力指令由列車線傳輸給VCU和網(wǎng)關(guān)閥，主VCU連續(xù)循環(huán)計(jì)算車輛系統(tǒng)所需制動(dòng)力的大小，實(shí)際總制動(dòng)力值由車輛的載荷所決定。主VCU再根據(jù)網(wǎng)壓、電制動(dòng)/空氣制動(dòng)分配特性將總制動(dòng)力合理的分配給電制動(dòng)控制單元和空氣制動(dòng)控制單元。另外，為了使列車具有載荷補(bǔ)償功能和制動(dòng)故障時(shí)車輛內(nèi)部制動(dòng)力的合理分配，VCU和網(wǎng)關(guān)閥之間通過列車和車輛總線進(jìn)行實(shí)際制動(dòng)力施加值的數(shù)據(jù)交換在半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的EP2002制動(dòng)控制系統(tǒng)中，可以選擇由列車上的主車輛控制單元(VCUD負(fù)責(zé)列車的制動(dòng)管理;也可以設(shè)置兩個(gè)半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的任何一個(gè)主網(wǎng)關(guān)閥作為整列車的主網(wǎng)關(guān)閥，負(fù)責(zé)列車的制動(dòng)管理，另一個(gè)半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的主網(wǎng)關(guān)閥作為備份。廣州地鐵3號(hào)線車輛采用由VCU來負(fù)責(zé)列車的制動(dòng)管理的工作模式，其制動(dòng)控制系統(tǒng)的工作邏輯圖如圖所示

圖5-28廣州地鐵制動(dòng)控制系統(tǒng)邏輯圖

1.常用制動(dòng)在常用制動(dòng)模式下，電制動(dòng)和空氣制動(dòng)一般都處于激活模式，以便電制動(dòng)和空氣制動(dòng)之間的及時(shí)轉(zhuǎn)換。常用制動(dòng)優(yōu)先采用電制動(dòng)，當(dāng)電制動(dòng)故障或電制動(dòng)力不足時(shí)由空氣制動(dòng)補(bǔ)充以達(dá)到要求的常用制動(dòng)減速度。常用制動(dòng)具有防滑控制功能并且受到?jīng)_擊極限的限制，每個(gè)EP2002閥測(cè)量其控制的轉(zhuǎn)向架的載荷，并通過局部制動(dòng)控制卡傳輸數(shù)據(jù)到CAN總線。CAN總線內(nèi)的主網(wǎng)關(guān)閥通