制动课件：单元6HRDA

,教学目标,1.掌握HRDA型制动系统的的结构组成，各阀的基本结构及工作原理,2.掌握HRDA型制动系统的作用过程、工作原理,单元6HRDA型数字模拟式电空制动系统,一.系统构成,HRDA型电空制动系统如图61和62所示。主要由1、风源系统：F1电动空气压缩机组、F3二次冷却器、F4空气干燥器、F5总风缸、F7空压机起动装置及F8安全阀等组成；2、制动控制系统：由C3空气过滤器、C1制动风缸、B1制动控制装置及停放制动控制箱等组成；3、防滑控制系统：由J2测速齿盘、J1HIS速度传感器、J5防滑电磁阀及装在B1制动控制箱内的防滑控制单元组成；4、基础制动装置：由E1不带停放单元制动缸及E2带停放的单元制动缸等组成；5、辅助系统供风设备：由G2减压阀、G4辅助风缸、H3高度阀、H4高度阀及H5差压阀等组成。,6.1HRDA型数字模拟式电空制动系统的组成,（一）风源系统,风源系统是列车空气供给的源头，包括直流电动空压机组、二次冷却器、干燥器（单筒式）、空压机启动装置、风缸、安全阀等零部件组成。安装在首尾车上。1.电动空压机组电动空压机组是由空气压缩机和电机通过橡胶柔性联轴节直接连接组成。电动空压机组的工作制可以保证当一台空压机停止工作时，另一台空压机能保证全车用风量，保证制动性能。其主要技术规格：型号：HS20N；类型：活塞式单作用（两级压缩）；气缸配置：4个气缸，水平放置；缸径冲程数量：高压110mm80mm2个、低压62mm80mm2个；排气压力（额定）：900KPa；转速：1400rpm/min；额定排气量：2130L/min；冷却方式：自然冷却；润滑方式：齿轮泵式强制润滑。,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,（一）风源系统,2.A-1-RD冷却器从空压机输出的高温压缩空气，通过冷却器把空气中的水蒸气变成液态水，减少进入制动系统空气的含水量；同时在冷却器上安装了自动排水阀，使积存于冷却器中的水分适时定期排出，当冷却器内空气压力低于1.5KPa时，自动排水阀排水。3.空压机启动装置当总风压力降至80020KPa，空压机工作；当总风压力达到90020KPa，空压机停止工作。,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,（一）风源系统,4.D20BD干燥器D20BD干燥器是采用单塔无热再生式除湿装置，它利用活性氧化铝吸收空气中的水分，提高压缩空气的干燥度，并利用处理后的干燥空气对干燥剂进行再生,使设备循环工作。空压机开始工作时，空气干燥器中的电磁阀得电，关闭排气阀。空气流经干燥器，除去其中的水、油进入主风缸。当总风压力达到预设值时，空压机停止工作，电磁阀失电，打开排气阀。存在空压机与干燥器间的空气迅速排向大气，同时排掉干燥器内水、油。从而减少空压机再次启动的负载。5.安全阀当总风压力达到95020KPa，安全阀的阀口打开排风，当压力下降上限值压力47KPa时，安全阀将关断，停止排风。,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,（二）制动控制单元,制动控制单元是制动系统的神经中枢，也是与外界联系的纽带，它控制着整套系统的正常有序的工作。制动控制单元是由动车（KBCD3）或拖车（KBCD4）电子控制装置、EPR2B电空转换中继阀（带压力传感器）、F负载阀（仅紧急制动时起作用）、UM空气过滤器、压力传感器单元、总风欠压开关（仅Mc车安装）、箱体、消音器等组成。该系统由常用制动系统和紧急制动系统两部分组成。不管是哪一种，施加制动的基本原理都是制动控制单元控制制动缸充气和排气，进而实现常用制动、紧急制动的动作或解除，但在紧急制动情况下，全部采用空气制动。根据司机或ATP、ATC制动指令产生相应动作。制动控制装置控制制动缸的充、排风使其产生常用制动、紧急制动或缓解作用。从接受指令到电空制动力协调计算为止的所有功能都由这个装置内制动电子控制单元来完成。制动控制单元内部空气系统如图61所示；外形图如图6-2所示；内部实物图如图6-3和图6-4所示；制动控制单元后视图如图6-5所示。,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,（二）制动控制单元,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,图6-1制动控制单元内部的空气系统图,（二）制动控制单元,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,图6-2制动控制单元外形图图6-3制动控制单元内部结构图,（二）制动控制单元,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,图6-4制动控制单元内部结构图图6-5制动控制单元后视图,（二）制动控制单元,常用制动指令是利用常用制动列车线送到各车的制动电子控制单元，由制动电子控制单元进行电空协调计算。若相对于要求动力再生制动不足时，其不足部分由控制电空转换中继阀用空气制动补足。电空转换中继阀是将电气指令变成空气压力，它由EP阀及紧急制动电磁阀和双活塞中继阀构成。EP阀输出压力（AC压力）由制动电子控制单元采用闭环反馈控制。这个AC压力输到中继阀部的控制室进行流量放大。将这个放大流量的压力空气，送给制动缸产生常用制动力。空重车调整阀输入2个空气弹簧的压力信号，进行计算后，将代表车重的压力空气输送给电空转换中继阀。此压力空气在紧急制动时，通过紧急电磁阀，输送到中继阀部进行流量放大。送给制动缸产生紧急制动作用。制动电子控制单元在常用制动四到七级、ATP常用制动及紧急制动时，进行制动力不足检测，在制动缓解时进行制动不缓解检测。另外可根据强迫缓解指令进行强缓控制。压力传感器单元是为向制动电子控制单元输入控制电空转换中继阀的常用制动AC压力、输入代表车重信号的AS1、AS2压力及监视用的BC压力，把这些压力信号变成电信号，以便于计算机对其进行控制。,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,（三）EPR2A型电空转换中继阀,1、结构电空转换中继阀包括一个可放大流量的中继阀及两个电磁阀。如图6-6所示，在阀座体（135）的供气阀部装有供风阀（113）、供气阀弹簧（110）和上盖（124），供气阀（113）在供气阀弹簧（110）的作用下被紧压在阀座体（135）的供气阀座（136）上，供、排气杆（126）由阀座体（135）、中间支撑（121）、底盖（122）以及活塞（127）相接触的三个O形密封圈所支承。在上部平膜板（112）的两面，工作压力（AC2）和二次压力（BC）通过供风气阀（113）施加。在下部平膜板（112）的两面，其工作压力为（AC1，AC2）。这两个平膜板的面积是一样的。由于BC压力和工作压力AC1或AC2之差使供排气阀杆（126）滑动，因此二次供风与排风通过供气阀（113）的开关来实现。电磁流量控制阀（120）和电磁阀（119）安装在阀体（135）的前部，因此它与中继阀体的结构是一体的。其电气接线布置在端子板（118）上。,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,（五）EPR2A型电空转换中继阀,2、作用原理只要电磁流量控制阀控制的压缩空气（AC1）或从电磁阀输出的压缩空气（AC2）进入到平膜板室内，活塞即向下移动，而后打开供气阀。一次压缩空气（SR）从供气阀及供气阀体阀座间的空间流出作为二次压缩空气（BC），这个位置叫做供风位。当AC1或AC2室的空气压力等于BCF的压力时，活塞在弹簧力的作用下向上推进。而后将供气阀压向供气阀座，结果一次压力空气的流动停止。在这种情况下，由于活塞与供气阀相接触，一次压力空气不能向外部排放。这种状态叫作重叠位。当工作压力减压时，活塞在BCF室空气压力的作用下向上移动。当二次压力通过活塞通路排向大气时，此状态叫做排放位。如果减压停止，且BCF室压力等于平膜板上下室中的AC1或AC2室的压力时，中继阀处于重叠位。,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,（五）EPR2A型电空转换中继阀,二、HRDA型电空制动系统各部分结构及原理,图6-6EPR2A型电空转换中继阀,一.作用原理及功能,（一）常用制动作用原理常用制动是正常使用的制动。此系统的制动指令是由制动控制器（或ATP、ATC），通过三根列车贯通线（2进制代码）送给制动控制装置内的制动电子控制单元，如图67为常用制动系统方框图。制动电子控制单元采用微机进行运算及控制的系统，其内设有控制和监视系统的两种CPU。本装置由常用制动指令线接收常用制动指令，并通过检测到的两个空气弹簧的压力，产生本车的制动模式。对于M（动）车的制动电子控制单元还要从T（拖）车的制动电子控制单元得到T车的载重信号，产生MT单元的制动模式信号，向VVVF输出再生制动请求信号。然后接收VVVF再生制动的反馈信号进行电空协调配合控制。这时进行的MT单元电、空制动力计算，采用对电制动不足部分按T车优先补足计算空气制动模式。并将这个T车补足模式作为减算指令传送给T车的制动电子控制单元。,6.2HRDA型制动系统的作用过程、工作原理,一、作用原理及功能,图67常用制动系统方框图,（二）紧急制动作用原理,紧急制动考虑到安全性及可靠性，采用列车贯通线（紧急线）断电产生制动作用的常时带电系统。紧急线失电时，全列车自动产生紧急制动作用。紧急制动不仅是ATP指令、司机控制器指令（手动指令）、紧急制动按钮，而且在列车分离、总风缸压力显著降低等时，也能产生紧急制动作用。紧急制动系统方框图如图68所示。,一、作用原理及功能,（二）紧急制动作用原理,一、作用原理及功能,图68紧急制动系统方框图,（三）载荷调整功能,此功能是由电空转换电路将检测到的2个空气弹簧的压力信号转变成电信号，并以2个载荷信号的平均值作为车重。此功能在空气弹簧爆破或电空转换电路发生异常，输出低于空车压力时，设置最低保证压力。另外由于电空转换电路异常输出高于超员压力时，设置了最高限制压力。此外，本装置还向VVVF牵引控制单元输送载荷信号（牵引用空重车信号），图69为载荷调整功能方框图。,一、作用原理及功能,（三）载荷调整功能,一、作用原理及功能,图69载荷调整功能方框图,（四）制动模式的产生和电空配合,由M车和T车构成一个制动单元。在制动时制动电子控制单元接收到常用制动指令后，它根据常用制动指令、M车和T车的载荷信号、惯性系数等进行综合运算后产生各车的制动模式。M车单独承担的最大制动力是由钢轨和车轮间的粘着限制所决定。VVVF控制车具有车轮在滑行和空转时迅速恢复的能力，因此可以有效地利用再生制动。常用制动时，T车的制动力也由M车的再生制动力承担，不足部分由T车的空气制动补足，采用T车优先延时控制的方式进行电空协调配合。采用这样的方法与以前的方法相比，空气制动的使用率减少了，也就减少了M、T单元制动闸瓦的磨耗量，延长了检修周期。,一、作用原理及功能,（五）冲动控制功能,此功能是制动电子控制单元得到常用制动指令时，为提高乘客的舒适性，将制动模式的阶段跃升模式变缓升模式。,一、作用原理及功能,此功能是减少列车将要停止之前，由于再生制动失效，而空气制动反应延迟将引起冲动。它改善了列车舒适性。,（六）电制动失效预告功能,（七）防滑控制功能,装在各轴的速度传感器及脉冲发生器将与其速度相当的脉冲信号传送给制动电子控制单元（M车的速度脉冲信号是与牵引共用的，通过VVVF传送来的）。由制动电子控制单元通过检测各轴速度，进行防滑控制。各转向架的防滑电磁阀由制动电子控制单元控制，排出、保持或向制动缸供给压力空气。图610为防滑控制用相关部件的联接图。,一、作用原理及功能,（七）防滑控制功能,一、作用原理及功能,图610防滑控制用相关部件的联接图,（七）防滑控制功能,1、减速度检测当某一轴发生滑行，其轴的减速度超过规定值时，电子控制单元就会发出缓解其转向架BC压力的指令。发生滑行轴的速度向粘着力恢复的方向加速，其加速度超过规定值时，制动电子控制单元就发出供给其转向架BC压力的指令。2、速度差检测各轴的速度同最高轴的速度（四个轴中）或模拟速度比较，其差值超过规定值时，制动电子控制单元就向这个转向架发出减少其BC压力指令。其速度差，小于规定值，充分恢复粘着以后，制动电子控制单元就向这个转向架发出增加其BC压力指令。制动电子控制单元的2种检测方法（减速度检测、速度差检测）中任一个检测出滑行时，防滑控制装置都会控制防滑电磁阀产生防滑作用。图611为防滑控制曲线图，图612为防滑控制系统方框图。,一、作用原理及功能,（七）防滑控制功能,一、作用原理及功能,图611滑行控制曲线图,（七）防滑控制功能,一、作用原理及功能,图612防滑控制系统方框图,（八）不缓解检测功能（见图613）,制动电子控制单元内设有独立的微机控制检测系统，它可根据不缓解检测线的输入状态，利用传感器监视制动缸压力。当不缓解检测线得电后，经过5S制动缸压力还超过规定值压力时，就判断为发生了制动不缓解。除向监控装置传送不缓解信号外，还断开牵引及控制车侧灯用的继电器得电。,一、作用原理及功能,（九）强迫缓解功能（参见图613）,在发生制动不缓解时，司机可以操纵强迫缓解开关，使制动电子控制单元发出指令缓解制动。同时向监控装置传送强迫缓解信号。,一、作用原理及功能,（十）制动力不足检测功能（见图6-13）,在ATP常用制动或司机实施较高级别常用制动，且无电制动时，制动缸压力经过3.5S后还没有超过规定值，制动电子控制单元就判断为发生了制动力不足，使发生制动力不足的车辆产生紧急制动作用。同时向监控装置发出制动力不足信息。当再生制动作用，接收到VVVF的再生制动有效信号时，制动电子控制单元不进行制动力不足检测。,一、作用原理及功能,图6-13不缓解检测、强迫缓解、制动力不足检测主框图,（十一）自诊断功能,发生故障时，制动电子控制单元就会将故障信息传送给监控装置，并记录发生故障前后一段时间内的状态