城軌車輛制動系統(tǒng).ppt

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城軌車輛制動系統(tǒng),董英榮2016.10.11,山東交通職業(yè)學院,1.掌握城軌制動概念及要求,教學目標,2.熟悉城軌制動方式及模式,3.掌握制動系統(tǒng)工作原理,4.了解城軌車輛制動新技術(shù),目錄,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,制動是指人為地使列車減速或阻止其加速的過程。,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,緩解：對已經(jīng)施行制動的物體，解除或減弱其制動作用，均可稱之為“緩解”。列車制動停車后起動加速前或運行途中限速制動后加速前均要解除制動作用，即施行緩解作用。使列車減速或阻止其加速的力稱為制動力，而產(chǎn)生并控制這個制動力的裝置叫做制動機，也稱制動裝置?；A(chǔ)制動裝置：傳送制動原動力并產(chǎn)生制動力的制動執(zhí)行裝置。,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛基礎(chǔ)制動裝置及作用原理,制動缸,杠桿,閘瓦,車輪,鋼軌,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,制動距離：從司機施行制動的瞬間起（將制動手柄移至制動位），到列車速度降為零列車所行駛的距離。計算制動距離：各個國家根據(jù)自己的鐵路情況制定的緊急制動的最大允許值。我國《技規(guī)》規(guī)定：列車在任何線路坡道上的緊急制動距離為800m。,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,車輛制動系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生制動力，使列車減速或停車。,制動系統(tǒng)作用,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動系統(tǒng)的要求,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動方式,按電動車輛動能的轉(zhuǎn)移方式，制動分為兩類：1、機械制動（摩擦制動/空氣制動）把動能通過摩擦的方式轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎?，散發(fā)到空氣中；（動能熱能）,,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動方式,2、電制動（動力制動）把動能通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能后、再將電能送回電網(wǎng)或變成熱能散發(fā)到空氣中。（動能電能電網(wǎng)或熱能）,,,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動模式,常用制動,正常運行下為調(diào)解或控制動車列車速度，包括進站停車所實施的制動特點是作用緩和，制動力可連續(xù)調(diào)節(jié)，載荷修正當常用制動力最大時即為常用全制動。,緊急制動,緊急制動是在列車遇到緊急情況或發(fā)生其他意外情況時，為使列車盡快停車而實施的制動。特點是作用比較迅速，而且將列車制動能力全部使用，而且停車前不可緩解，不對沖擊率進行具體限制。緊急制動時考慮了脫弓、斷鉤、斷電等故障情況，故只采用空氣制動。,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動模式,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動模式,快速制動,緊急情況下、制動系統(tǒng)各部分作用均正常時所采取的一種制動方式電制動不起作用，僅空氣制動，制動過程可以施行緩解。受沖擊率限制，具有防滑保護和載荷修正功能。,彈簧制動,停放制動是列車停車后，為使列車維持靜止狀態(tài)所采取的一種制動方式。停放制動通常是將彈簧停放制動器的彈簧壓力通過閘瓦作用于車輪踏面來形成制動力。,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動模式,保壓制動,保壓制動是為防止車輛在停車前的沖動，使車輛平穩(wěn)停車，通過ECU內(nèi)部設(shè)定的執(zhí)行程序來控制。,第一階段：當列車制動到速度8Km/h，觸發(fā)保壓制動信號。這時，電制動逐步退出，而由氣制動來替代。第二階段：接近停車時（列車速度0.5Km/h），一個小于制動指令（最大制動指令的70%）的保壓制動開始自動實施，即瞬時地將制動缸壓力降低。,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動控制方式,常用制動優(yōu)先原則第一優(yōu)先再生制動第二優(yōu)先電阻制動第三優(yōu)先摩擦制動,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動控制方式,常用制動混合原則(1)電制動無故障狀態(tài)下的制動原則在DCU無故障狀態(tài)情況下，電制動始終起作用，提供常用制動所需的制動力。制動指令值同時送至所有的DCU和ECU，并由它們分別根據(jù)車輛的載荷情況計算所需的制動力。(2)電制動與氣制動混合的控制原則電制動和氣制動之間融和(混合)應是平滑的，并滿足正常運行的沖擊極限。氣制動用來填補所要求的制動需求和已達到的電制動力之間的差額。,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動控制方式,常用制動力分配原則(1)電制動力的分配原則：由于車輛編組每單元為三節(jié)，假設(shè)每單元自己提供制動力，總共需要300%的制動力，而電制動時只有動車能提供制動力，每單元的三節(jié)車中只有兩節(jié)動車，因此每節(jié)動車承擔150%的制動力。(2)氣制動力的分配原則：由A、B和C車組成的單元車則需300％的氣制動力，每節(jié)車的(氣制動控制單元)根據(jù)本車的載荷重量負責本車100％的制動力。,一、城軌制動基礎(chǔ)知識,城軌車輛制動控制方式,-300,0,0,-500,0,-100,0,-500,-100,想一想,目錄,二、空氣制動系統(tǒng),空氣制動，又稱為機械制動或摩擦制動。城市軌道交通車輛常用的摩擦制動方式主要有：閘瓦制動盤形制動軌道電磁制動,二、空氣制動系統(tǒng),空氣制動系統(tǒng)的組成,城軌車輛的空氣制動系統(tǒng)由供氣設(shè)備、基礎(chǔ)制動裝置(常見的有閘瓦制動裝置、盤形制動裝置)、防滑裝置和制動控制單元組成。,二、空氣制動系統(tǒng),空氣制動系統(tǒng)的組成,1、供氣系統(tǒng)主要由空氣壓縮機、空氣干燥器、壓力控制裝置和管路組成。2、防滑裝置用于車輪與鋼軌黏著不良時，對制動力進行控制的裝置。3、制動控制單元是空氣制動的核心部件，他接受微機制動控制單元的指令，然后再指示制動執(zhí)行部件動作。,二、空氣制動系統(tǒng),直通式空氣制動的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動系統(tǒng),制動閥有緩解位、保壓位和制動位3個不同位置。,直通式空氣制動的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動系統(tǒng),制動位駕駛員要實施制動時，首先把操縱手柄放在制動位?？傦L缸的壓縮空氣經(jīng)制動閥進入制動管。制動管是一根貫通整個列車、兩端封閉的管路，壓縮空氣由制動管進入各個車輛的制動缸，壓縮空氣推動制動缸活塞移動，并通過活塞桿帶動基礎(chǔ)制動裝置，使閘瓦壓緊車輪，產(chǎn)生制動作用。制動力大小，取決制動缸內(nèi)壓縮空氣的壓力。由駕駛員操縱手柄在制動位放置時間的長短而定。,直通式空氣制動的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動系統(tǒng),緩解位要緩解時，駕駛員將操縱手柄置于緩解位，各車輛制動缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制動管從制動閥EX口排入大氣。操縱手柄在緩解位放置的時問應足夠長，使制動缸內(nèi)的壓縮空氣排盡，壓力降低至零。此時制動缸活塞借助制動缸緩解彈簧的復原力，使活塞回到緩解位，閘瓦離開車輪，實現(xiàn)車輛緩解。,直通式空氣制動的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動系統(tǒng),緩解位要緩解時，駕駛員將操縱手柄置于緩解位，各車輛制動缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制動管從制動閥EX口排入大氣。操縱手柄在緩解位放置的時問應足夠長，使制動缸內(nèi)的壓縮空氣排盡，壓力降低至零。此時制動缸活塞借助制動缸緩解彈簧的復原力，使活塞回到緩解位，閘瓦離開車輪，實現(xiàn)車輛緩解。,直通式空氣制動的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動系統(tǒng),保壓位制動閥操縱手柄放在保壓位時，制動閥保持總風缸管、制動管和EX口各部相通，可保持制動缸內(nèi)壓力不變。駕駛員將操縱手柄靠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，制礎(chǔ)缸壓力能分階段上升或下降，即實現(xiàn)階段制動或階段緩解。,直通式空氣制動的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動系統(tǒng),自動空氣制動機的結(jié)構(gòu)原理,自動式空氣制動機在直通式空氣制動機的基礎(chǔ)上增加了置三個部件：（1）給氣閥：在總風缸與制動閥之間；作用是限定制動管定壓。（2）三通閥：在每節(jié)車輛的制動管與制動缸之間；作用是制動缸充氣或排氣的控制部件。（3）副風缸：在每節(jié)車輛的制動管與制動缸之間；作用是提供壓縮空氣。,二、空氣制動系統(tǒng),自動空氣制動機的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動系統(tǒng),自動空氣制動機的結(jié)構(gòu)原理,制動管減壓制動、增壓緩解，列車分離時能自動制動停車。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。有階段制動及一次緩解性能。,二、空氣制動系統(tǒng),自動空氣制動機的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動系統(tǒng),制動位,二、空氣制動系統(tǒng),緩解位,二、空氣制動系統(tǒng),制動保壓位,二、空氣制動系統(tǒng),空氣制動的分類,1、閘瓦制動2、盤形制動3、軌道電磁制動城市軌道交通車輛常用的摩擦制動方式主要有：閘瓦制動、盤形制動和軌道電磁制動。軌道電磁制動運用在高速列車的制動系統(tǒng)中。,二、空氣制動系統(tǒng),閘瓦制動,閘瓦制動過程：制動缸——活塞桿——基礎(chǔ)制動裝置——閘瓦——車輪每個動車和拖車轉(zhuǎn)向架上各有4塊閘瓦組成，其中兩個閘瓦塊裝有附加的彈簧制動器，起停車制動的作用。,二、空氣制動系統(tǒng),閘瓦制動,二、空氣制動系統(tǒng),盤形制動,盤形制動分為軸盤式和輪盤式兩種。一般采用軸盤式盤形制動當輪對中間因牽引電機等設(shè)備的安裝而使制動盤安裝發(fā)生困難時，可采用輪盤式盤形制動。,二、空氣制動系統(tǒng),盤形制動,二、空氣制動系統(tǒng),盤形制動,制動缸——活塞桿——兩根杠桿——夾鉗——閘片——制動盤,二、空氣制動系統(tǒng),盤形制動,二、空氣制動系統(tǒng),盤形制動,二、空氣制動系統(tǒng),盤形制動,二、空氣制動系統(tǒng),磁軌制動,,,,,,,圖1-3磁軌制動1-電磁鐵；2-升降風缸；3-鋼軌；4-構(gòu)架側(cè)梁；5-磨耗板。,二、空氣制動系統(tǒng),磁軌制動,軌道電磁制動，又叫磁軌制動。在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架側(cè)梁4下通過升降風缸2安裝有電磁鐵1，電磁鐵下設(shè)有磨耗板5。以電操縱并作為動力來源。制動時，將導電后起磁感應的電磁鐵放下壓緊鋼軌，使它與鋼軌發(fā)生摩擦而產(chǎn)生制動。其優(yōu)點是制動力不受輪軌間粘著的限制，不易使車輪滑行。但重量較大增加了車輛的自重。在高速旅客列車上與其他空氣制動機并用（特別是在緊急制動時），可縮短制動距離。如北京地鐵機場線由于列車運行速度較高，最高時速可達100km/h，該車組上裝有軌道電磁制動機。,目錄,三、電制動,制動系統(tǒng)轉(zhuǎn)移動能的能力稱為制動功率。一般的，在一定的安全制動距離下，列車的制動功率是其速度的三次函數(shù)。現(xiàn)代化軌道交通車輛的速度都很高，列車質(zhì)量也很大，其制動功率如果僅僅以一種機械的方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)移是很難達到的。,三、電制動,現(xiàn)在最多采用的是閘瓦制動，但其摩擦產(chǎn)生的熱能在閘瓦和車輪踏面間積聚，溫度急劇升高，嚴重時高溫可熔化閘瓦或燒灼踏面。同時，閘瓦與車輪踏面摩擦后會產(chǎn)生粉塵和熱量，對環(huán)境有嚴重的污染，而且，頻繁和過量的使用摩擦制動，將使閘瓦更換頻繁，車輛踏面的維修大量增加。為了減少機械摩擦，應盡量采用無污染的制動方式，目前最好的方法就是使用電制動。,三、電制動,根據(jù)能量的去向，分為：電阻制動、再生制動。電制動按照其制動原理的不同：動力制動、電磁渦流制動。,三、電制動,動力制動，就是列車制動時，將所有牽引電機的電動機工況轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機工況。電動車組中既有動車又有拖車，除了拖車沒有電動機只能使用摩擦制動外，所有動車都可以進行動力制動，并且還可以承擔部分拖車的制動力。,動力制動,三、電制動,電磁渦流制動就是利用電磁渦流在磁場下產(chǎn)生洛倫茲力，利用洛倫磁力的作用方向與物體運動的方向相反的物理原理來設(shè)計的一種電池制動方式。這種制動方式具有無摩擦，無噪聲，體積小，制動力大的優(yōu)點。目前，軌道交通車輛利用電磁渦流制動的方式主要有盤形渦流制動和軌道直線渦流制動。,電磁渦流制動,三、電制動,在制動工況時，列車停止從接觸網(wǎng)受電，電動機改為發(fā)電機工況，將列車運行的機械能轉(zhuǎn)換為電能，反饋電網(wǎng)，產(chǎn)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。,再生制動,三、電制動,由列車運行動能轉(zhuǎn)換成的電能將全部消耗在列車上的電阻器中，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)到大氣中去。因此，電阻制動又稱為能耗制動。車輛進行電氣制動時，首先應該是再生制動，即向供電網(wǎng)反饋電能。如果觸網(wǎng)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(zhuǎn)為電阻制動，把能量消耗在電阻器上。,電阻制動,復習思考題,1、制動方式有哪些？2、制動模式怎么區(qū)分？3、空氣制動系統(tǒng)構(gòu)成及原理？,