城轨车辆制动系统的原理分析

2014 届毕业设计说明书 课题名称：城轨车辆制动系统的原理分析二级学院 铁道牵引与动力学院 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 2013.12 12014 届毕业设计任务书一课题名称城轨车辆制动系统的原理分析二指导老师三设计内容与要求1.课题概要制动是指人为地使列车减速或阻止其加速的过程。是列车减速或阻止其加速的力称为制动力，而产生并控制这个制动力的装置叫做制动机。从能量的角度看，制动过程是一个能量的转移过程，是将列车运行具有的动能人为地控制转变成其他形式能量的过程列车的制动能力是指制动装置能使列车在规定的制动距离内安全停车的能力，它与列车的运行安全直接相关，所以列车的运行速度与列车的牵引功率有关，也受列车制动能力的限制。和其他轨道车辆一样，制动装置是城轨车辆的重要组成部分。有效的制动装置，又称制动系统 ，是铁道机车车辆的重要组成部分。随着社会发展和科学技术的进步，制动机由原始的手制动机、直通式空气制动机，发展到近代性能较完善的自动空气制动机、电制动机等。与此同时，伴随着铁道牵引动力的革命，制动技术也得到飞跃发展，再生制动、电阻制动、加馈电阻制动和液力制动以其较强大的制动功率、极好的高速性能以及很高的经济性能得到较为广泛的应用。2、设计内容与要求1、熟悉地铁制动在铁路运输中的作用。2、简单介绍地铁车辆制动系统的组成。3、详细分析地铁车辆及列车制动系统的工作原理和工作过程。4、分析现有制动系统存在的不足之处，利用自己所学的专业知识，提出改 进设计意见和具体实施方案。四设计参考书1. 城市轨道交通车辆制动技术 殳企平编著 水利水电出版社2 列车制动 侥忠主编 中国铁道出版社3. 电力机车制动机 那利和主编 中国铁道出版社24. /ec/C356/kcms-2.htm5 .6. 7. 五、设计说明书要求1封面2目录3内容摘要（200400 字左右，中英文）4引言 5正文(设计课题，内容要求，设计方案，原理分析，设计过程特点)6设计图纸7. 结束语8附录（图表，材料清单，参考资料）六、毕业设计进程安排第 1 周：资料准备与借阅，了解课题思路。第 2 周：熟悉地铁制动在铁路运输中的作用。第 3-6 周：介绍地铁车辆制动系统的组成，分析地铁车辆及列车制动系统的 工作原理和工作过程。第 7 周：检查，完成说明书，打印，装订。第 8 周：毕业答辩准备及答辩。七、毕业设计答辩与论文要求毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导老师审阅，由指导老师写出审阅意见。学生答辩对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。3答辩小组质询课题的关键问题、质询与课题密切相关的基础理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法、鉴别学生独立工作能力、创新能力。4摘 要随着我国经济建设的不断推进，近年来城市轨道交通快速发展，国内许多大型城市都已有了地铁或者轻轨，随着大量的轨道交通项目投入运营，人们的日常出行变得更加方便，可随之而来的担忧也困扰着人们：“我们经常乘坐的地铁会不会刹车失灵呢、会不会追尾呢？”制动装置包括制动控制系统和基础制动装置两大部分。制动控制系统包含司机室内制动控制装置和制动信号发生装置、贯穿全列车制动信号传递电线路、网络或气管路、车辆内或车底部的制动控制单元或空气分配阀组成等；基础制动装置主要指安装在转向架上的制动执行部件。现如今，城轨车辆在城市交通运输中将起着越来越重要的作用。城轨车辆具有大运量、低污染、快速、准点、安全等优点，并且能充分利用地下空间，对环境不产生污染，是解决城市交通拥挤的主要手段。本文介绍了当前我国城轨车辆主要选用的国内和国外制动系统，从组成、功能和原理上进行了剖析，以利于对城轨车辆制动系统的选用。关键词： 城市轨道 制动系统 再生制动 电阻制动 空气制动 5ABSTRACTWith 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 transit project a lot of put into operation.Peoples 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 the 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 the 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 environment.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 system.Key word: City Rail Braking system Regenerative braking Resistance braking Air brake 6前 言1863 年，世界上第一条用蒸汽机车牵引的地下铁道线路在英国伦敦建成通车，至今已有 130 多年的历史。由于列车在地下隧道内运行，尽管隧道里烟雾熏人，但当时的伦敦市民甚至皇亲显贵们，都乐于乘坐这种地下列车，因为在拥挤不堪的伦敦地面街道上乘坐公共马车，其条件和速度还不如地铁列车。世界第一条地下铁道的诞生，为人口密集的大都市如何发展公共交通取得了宝贵的经验;特别是到 1879 年电力驱动机车的研究成功，使地下客运环境和服务条件得到了空前的改善，地铁建设显示出强大的生命力。从此以后，世界上一些著名的大都市相继建造地下铁道。中国的北京，第一条地铁于 1969 年 10 月建成通车，线路长度为 23.6km;第二条环线又于 1984 年 9 月建成通车，全长 19.9km。截止 1992 年 10 月西单站建成通车，北京保持正常运营的地铁线路共长 43.5km，年客运量已突破 5 亿人次，与建成初期 1971 年的年客运量 828 万人次相比，运量增长已超过了 65倍，其客运量占全市公共交通总运量的比重，已由当初的 8%增长到 15%强。2000 年 6 月 28 日复八线全线贯通并投入运营，至此北京地铁线路总长达55.5km，设车站 41 座，保有车辆总数近 600 辆。复八线投入运营后，地铁客运量增加了 8%。这样的增长态势是任何其他交通工具所无法比拟的。这说明城市客运交通的需求量很大，发展大、中客运量的轨道交通系统显然是我国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竞相发展并完善器地铁、轻轨、独轨、有轨电车等组成的新交通体系，即以轨道交通为主，各种交通工具协调发展的多层次、立体化综合交通体系。在全世界拥有城市轨道交通系统的 320 个城市中，拥有地铁城市占 5，同时拥有地铁和轻轨的城市占 11。实践证明，城轨交通线路的连接与组网使其方便、快捷等优越性发挥得更为突出。城轨交通已经成为现代化大城市的一种标志。7目 录第一章 制动系统的概述 .11.1 制动机的发展史 .11.2 制动系统在交通运输中的作用 .11.3 相关制动名词 .21.4 制动的分类 .21.5 小结 .3第二章 基础制动装置及风源系统 .42.1 基础制动装置的概述 .42.1.1 闸瓦制动 .42.1.2 盘形制动 .52.2 风源系统的概念 .72.3 风源系统的主要构成及作用 .82.3.1 空气压缩机 .82.3.2 空气干燥器 .102.3.3 其他空气管路部件 .122.4 小结 .12第三章 地铁车辆空气制动系统 .143.1 空气制动系统概述 .143.2 空气制动机的分类 .143.2.1 直通空气制动机 .143.2.2 自动空气制动机 .153.2.3 电空制动机 .183.3 小结 .19第四章 地铁车辆电气制动系统 .204.1 电气制动的概念 .204.2 电气制动的分类 .204.2.1 电阻制动 .204.2.2 再生制动 .224.3 小结 .23第五章 克诺尔控制系统 .245.1 德国克诺尔 EP2002 控制系统概述 .245.2 控制系统结构 .245.3 制动控制 .275.4 EP2002 制动控制系统的特点 .295.5 小结 .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 防滑控制系统 .316.2.1 防滑系统的基本结构 .316.2.2 防止高速制动时车轮滑行的措施 .326.2.3 防滑系统的要求 .3386.3 防滑控制的依据 .336.4 小结 .34第七章 总结 .36毕业设计心得 .37致 谢 .38参考文献 .391第一章 制动系统的概述1.1 制动机的发展史 1825 年 9 月 27 日，世界上第一列蒸汽机车牵引的列车开始运营。当时所使用的是人力制动机，即手制动机。在工作中需设置若干名制动员，当运行中需要制动时，司机发出信号，由制动员们分别操纵每一节车上的手制动机进行制动。可见。人力制动不仅使工作在较恶劣环境中的制动员的劳动强度增大，更主要的是大大降低了列车中各车制动的同时性，从而造成了严重的制动冲击，影响列车的制动效果。1869 年，美国工程师乔治韦斯订豪斯发明了世界上第一台空气制动机-直通式空气制动机。直通式空气制动机属于气制动装置，并且由司机单独操作，所以与人力制动机相比，大大提高了列车制动的同时性，减小制动冲击，改善了列车的制动效果。但是，由于直通式空气制动机自身的工作原理，使其在运用过程中，存在着致命的弱点-当列车分离时，列车将失去制动作用。1872 年，乔治韦斯订豪斯在直通式空气制动机的基础上，研制了一种新型的空气制动机-制动空气制动机。自动空气制动机克服了直通式空气制动机的致命弱点，从而在地铁运输中得到了广泛的运用，20 世纪 60 年代，随着科学的发展，电空制动技术在地铁中广为运用，产生了电空制动机，从而改善了制动机的性能，为地铁运输提供了更为可靠的安全措施。现在我国地铁列车大多采用了德国克诺尔制动机公司生产的模拟式电空制动装置，他通过列车总线贯通整个列车，形成连续回路。该模拟制动的操纵是采用电控制空气、空气再控制空气的控