郑铁院城轨交通车辆构造课件08风源及制动装置

学习领域八风源及制动装置

项目一

制动及制动方式一、制动的概念制动是指人为地使列车减速或阻止其加速的过程。使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，也称制动装置。包含三层含义：1、人为地使列车减速或停止；2、防止在长大下坡道运行时自动加速；3、为防止自动溜放而实行的停放制动。二、城轨车辆制动装置的特点和要求1．城轨交通的站距很短，一般都在1-1.5km左右。要求其制动装置具有操纵灵活、动作迅速、停车平稳准确、制动率及制动功率相对较大等特点。2．城轨交通的客流量波动大，空载时列车重量仅为自重，而满载时列车重量却很大。要求制动装置应具备在各种载荷工况下车辆制动力自动调整的性能，使车辆制动率基本不变，从而实现制动的准确性和停车的平稳性。3．城轨车辆在部分车辆或甚至全部车辆上具有独立的牵引电动机，具有电制动性能。需要与空气制动协调配合。4．城轨车辆一般运行在人口稠密地区，并用于承载旅客，行车安全非常重要。要求列车具有紧急制动性能。三、制动方式按列车动能转移方式分类

1．摩擦制动：闸瓦制动、盘形制动和磁轨制动

2．动力制动：再生制动、电阻制动制动力形成方式分类可分为粘着制动与非粘着制动。闸瓦制动盘形制动磁轨制动再生制动电阻制动粘着制动与非粘着制动粘着状态：列车制动时，车轮与钢轨的接触处即非静止，亦非滑动，车轮在钢轨上滚动的同时又有滑动的趋势，这种状态称为粘着状态。粘着力：粘着状态下车轮与钢轨间的最大水平作用力称为粘着力。粘着系数：粘着力与轮轨间垂直载荷的比值，称为粘着系数。粘着制动：依靠粘着滚动的车轮与钢轨粘着点之间的粘着力来实现车辆的制动。非粘着制动：列车制动时，制动力的提供不再依靠轮轨之间的粘着力，而由其他方式提供，制动力的大小不受粘着力限制，这种制动方式称为非粘着制动。项目二

空气制动机一、直通式空气制动机二、自动空气制动机三、直通自动空气制动机学习领域八风源及制动装置

一、直通式空气制动机原理图直通空气制动机特点是：制动管增压制动、减压缓解，列车分离时不能自动停车。能实现阶段缓解和阶段制动。制动力大小靠司机操纵手柄在制动位放置时间长短决定，因此控制不太精确。制动时全列车制动缸的压缩空气都由总风缸供给；缓解时，各制动缸的压缩空气都须经制动阀排气口排人大气。因此前后车辆的制动的一致性不好。二、自动空气制动机原理图三通阀工作原理（a）充气缓解位（b）制动位（c）保压位自动空气制动机特点制动管减压制动、增压缓解，列车分离时能自动制动停车。由于制动缸的风源与排气口离制动缸较近，其制动与缓解不再通过制动阀进行，因此制动与缓解一致性较直通制动机好，列车纵向冲动较小，适合于较长编组的列车。有阶段制动及一次缓解性能。

三、直通自动空气制动机原理图直通自动空气制动机的特点具有阶段制动和阶段缓解。同时，制动管要充到定压，制动缸才能完全缓解。具有制动力不衰减性。即在制动中立位或缓解中立位时，当制动缸压力因漏泄等原因而下降时，三通阀能自动地给予补充压缩空气，保证制动缸压力保持原值。三城轨车辆制动系统学习领域八风源及制动装置

一、制动类型1．电制动（1）再生制动（2）电阻制动2．空气制动3．(常用)制动优先原则4．(常用)制动混合原则5．(常用)制动力的分配原则1．电制动（1）再生制动当发生常用制动时，电动机M变成发电机状态运行，将车辆的动能变成电能，经VVVF逆变器整流成直流电反馈于接触网，供列车所在接触网供电区段上的其它车辆牵引用和供给本车的其它系统（如辅助系统等），此即再生制动。再生制动原理图

（2）电阻制动如果制动列车所在的接触网供电区段内无其它列车吸收该制动能量，VVVF则将能量反馈在线路电容上，使电容电压XUD迅速上升，当XUD达到最大设定值1800V时，DCU启动能耗斩波器模块A14上的门极可关断晶闸管GTO：V1，GTO打开制动电阻RB，制动电阻RB与电容并联，将电机上的制动能量转变成电阻的热能消耗掉，此即电阻制动（亦称能耗制动）。电阻制动原理图

2．空气制动空气（摩擦）制动是用来补充制动指令所要求的和电制动已达到最大的制动力之间的差额以及没有电制动时完全由气制动来承担的列车制动要求。电制动和空气制动之间的混合制动是平滑的，并满足正常运行的冲击极限。执行部件制动执行部件采用单元制动缸，有PC7Y型和带停放制动器（也称弹簧制动器）的PC7YF型两种。空气制动滑行保护每节车设计有独自的气制动控制及部件，每根轴设计有独立的防滑装置，由ECU实时监控每根轴的转速，一旦任一轮对发生滑行，能迅速向该轴的防滑电磁阀G01发出指令，沟通制动缸与大气的通路，使制动缸排气，从而解除该轮对的滑行现象。3．(常用)制动优先原则第一优先再生制动。第二优先电阻制动。第三优先踏面磨擦制动(气制动)。4．(常用)制动混合原则(1)电制动无故障状态下的制动原则在DCU无故障状态情况下，电制动始终起作用，提供常用制动所需的制动力(AW0～AW2)。制动指令值同时送至所有的DCU和ECU，并由它们分别根据车辆的载荷情况计算所需的制动力。(2)电制动与气制动混合的控制原则电制动和气制动之间融和(混合)应是平滑的，并满足正常运行的冲击极限。气制动用来填补所要求的制动需求和已达到的电制动力之间的差额。5．(常用)制动力的分配原则电制动力的分配原则：由于车辆编组每单元为三节，假设每单元自己提供制动力，总共需要300%的制动力，而电制动时只有动车能提供制动力，每单元的三节车中只有两节动车，因此每节动车承担150%的制动力。气制动力的分配原则：由A、B和C车组成的单元车则需300％的气制动力，每节车的(气制动控制单元)根据本车的载荷重量负责本车100％的制动力。二、制动模式1．弹簧停放制动2．紧急制动

3．快速制动4．常用制动5．保压制动弹簧停放制动弹簧停放制动缸充气时，停放制动缓解；弹簧停放制动缸排气时，停放制动施加；还附加有手动缓解的功能。紧急制动（1）“失电制动，得电缓解”（2）电制动不起作用，仅空气制动；（3）高速断路器断开，受电弓降下；（4）不受冲击率极限的限制，在1.7s内即可达到最大制动力的90%；（5）紧急制动实施后是不能撤除的，列车必须减速，直到完全停下来（零速封锁）；（6）具有防滑保护和载荷修正功能。

快速制动（1）电制动不起作用，仅空气制动；（2）受冲击率极限的限制；（3）主控制器手柄回“0”位，可缓解；（4）具有防滑保护和载荷修正功能。

常用制动在常用制动模式下，电制动和空气（摩擦）制动一般都处于激活状态。一般情况下（车载AW2以下，速度8km/h（可调）以上），电制动能满足车辆制动要求，当电制动不能满足制动要求时，气制动能够迅速、平滑地补充，实现混合制动作用。

保压制动保压制动是为防止列车在停车前的冲动，使列车平稳停车，通过ECU内部设定的执行程序来控制。三、制动性能

常用制动平均减速度(从80km／h到0）常用制动冲击限制0.75m／s2电制动转折点0～12km／h紧急制动减速度a≥1.2m／s2紧急制动距离(制动初速度为80km/h)：

AW0～AW2载荷时，制动距离≤204m；AW3载荷时，制动距离≤215m。本节小结一、制动类型：电制动和空气制动二、制动模式：弹簧停放制动、紧急制动、快速制动、常用制动、保压制动三、制动性能

项目四

空气压缩机

空气干燥器学习领域八风源及制动装置

一、空气压缩机

（1）活塞式空气压缩机（2）螺杆式空气压缩机螺杆式空气压缩机系统流程图1-螺杆式空气压缩机；2-联轴器；3-冷却风机；4-电动机；5-空、油冷却器(机油冷却单元)；6-冷却器(压缩空气后冷单元)；7-压力开关；8-进气阀；9-真空指示器；10-空气滤清器；11-油细分离器；12-最小压力维持阀；13-安全阀；14-温度开关；15-视油镜；16-泄油阀；17-温度控制阀；18-油气筒组成；19-机油过滤器；20-逆止阀。二、空气干燥器单塔式空气干燥器双塔式干燥器单塔式空气干燥器（吸附工况）1

空气干燥器；2弹簧；3单向阀；4带孔挡板；5干燥筒筒体；6吸附剂；7油水分离器；8“拉希格”圈；9排泄阀；10消音器；11弹簧；12活塞；13电空阀；14线圈；15排气阀；16衔铁；17带排气的截断塞门；18再生风缸；19节流孔。单塔式空气干燥器单塔式空气干燥原理：空气干燥器工作过程：空气压缩机工作时，电空阀13失电，活塞下方通过排气阀15排向大气，活塞12在弹簧力作用下关闭排泄阀9，而空压机输出的压力空气从干燥塔中部的进口管Ⅰ进入干燥塔，首先到达油水分离器，当含有油分和机械杂质的压缩空气经过“拉希格”圈时，油滴吸附在“拉希格”圈的缝隙中，机械杂质则不能通过“拉希格”圈的缝隙，这样就将压缩空气中的油分和机械杂质滤去，然后再进入干燥筒内与吸附剂相遇，吸附剂大量地吸收水分，使从干燥筒上方输出的压缩空气的相对湿度降低，达到车辆用风系统的要求。如图所示的干燥筒下方1/4高度处为装有“拉希格”圈8的油水分离器，而上方3/4高度处为装有吸附剂6的空气干燥筒1。干燥剂再生原理：经过干燥的压力空气，一路经过接口Ⅱ及单向阀3送往主风缸，单向阀的作用是防止压力空气从主风缸逆流；另一路经节流孔19充入再生风缸18。当空气压缩机停止工作的同时电空阀13得电，再生风缸18内得压力空气经过打开的电空阀向活塞12下部充气，活塞上移，打开排泄阀9，干燥塔内的压力空气迅速排出，这时再生风缸内的压力空气经节流孔回冲至干燥塔内，从而沿干燥筒、油水分离器一直冲至干燥塔下部的积水积油腔内，在下冲过程中，干燥空气吸收了干燥剂中水分同时还冲下了“拉希格”圈上的油滴和机械杂质，这样干燥剂再生的同时“拉希格”圈也得以清洗。双塔式干燥器：

双筒式空气干燥器作用原理（干燥筒19a为吸附工况，干燥筒19b为干燥工况）19－干燥筒；19.7－吸附剂；19.11－油水分离器；24－止回阀；25－干燥器座；34－双活塞阀；34.15－克诺尔K形环；34.17－克诺尔K形环；43－电磁阀；50－再生节流孔；55－预控制阀；56－克诺尔K形环；70－克诺尔K形环；71－旁通阀；92、93－隔热材；A－排泄口；O1～O3－排气口；P1－进气口；P2－出气口；V1～V10－阀座双塔式空气干燥器的作用原理双筒干燥器工作为干燥与再生两个工况同时进行，压力空气在一个筒中流过并干燥时，另外一个筒中的吸附剂即再生。从空气压缩机输出的压力空气首先经过装有“拉希格”圈的油水分离器，除去空气中的液态油、水、尘埃等。然后，压力空气再流过干燥筒中的吸附剂，吸附剂吸附压力空气中的水分。一部分干燥过的压力空气（约13%~18%）被分流出来,经过再生节流膨胀后,进入另一个干燥塔对已吸水饱和的吸附剂进行脱水再生,再生工作后的压力空气经过油水分离器时，再把积聚在“拉希格”圈上的油、水及机械杂质等本节小结项目五风管路系统空气控制屏学习领域八风源及制动装置

一、拖车管路系统图

拖车管路系统图A—供风系统；B—制动系统；C—基础制动；G—防滑系统；L—空气弹簧系统；U—受电弓；W—车钩；X—车间供气。二、空气弹簧管路

三、受电弓管路图四、脚踏泵

五、空气控制屏：空气控制屏是一些阀类元件的集中安装屏，这些元件都安装在一块铝合金的气路板上，犹如电子分立元件安装在印刷线路板上一样，便于安装、调试与维修。1、空气控制屏管路图

2、空气控制屏组成：（1）制动控制元件（B类）

（2）车门控制元件（T类）

（3）空气弹簧控制元件（L类）

（4）车间外接供气元件（X类）

（5）空气控制屏与外接设备的接口

B02——截断塞门

B02——截断塞门

B03——止回阀

B07——压力测试点

B08——压力开关

B12——减压阀

B19——脉冲阀

B20——双向阀

B21——压力开关

B22——压力测试点

（1）制动控制元件（B类）T03——止回阀T06——减压阀T07——安全阀T08——截断塞门（2）车门控制元件（T类）L02——截断塞门，可用来切除空气弹簧控制系统管路与主风管的通路，便于测试与检修。（3）空气弹簧控制元件（L类）X01——截断塞门，可用来切除车间外接供气管路与主风管的通路；X02——车间外接供气快速接头。（4）车间外接供气元件（X类）（5）空气控制屏与外接设备的接口：接口1：与主风管相连；接口2：与踏面单元制动器的弹簧制动缸相连；接口3：与踏面单元制动器的制动缸相连；接口4：通往门控设备及空调；接口5：与门控风缸T04相连；接口6：与制动贮风缸B04相连；接口7：通往防滑阀G01的控制管路；接口8：通往空气弹簧。项目六

克诺尔电空制动机系统学习领域八风源及制动装置

一、克诺尔电空制动系统组成

主要由风源及管路系统、控制部分和执行部分三个主要部分组成。控制部分是制动装置的核心，由带有防滑控制的制动微机控制单元ECU（B05/G02）、制动控制单元BCU（B06）、空气控制屏（Z01，部分阀类的集中安装屏）等组成。一、制动控制单元BCU（一）制动控制单元的组成（二）制动控制单元气路简图（三）制动控制单元内部气路示意图（四）BCU组成之间的控制关系（五）制动控制单元的控制原理（一）制动控制单元的组成

制动控制单元BCU是空气制动的核心，主要由模拟转换阀a、紧急电磁阀e、称重阀c、中继阀d、载荷压力传感器f（将载荷压力T转换成相应的电信号传输给ECU）、压力开关h等元件组成。（二）制动控制单元气路简图

（三）制动控制单元内部气路示意图

（四）BCU组成之间的控制关系

BCU的作用是将ECU发出的制动指令电信号通过模拟转换阀a转换成与之成比例的预控制压力Cv，这个预控制压力是呈线性变化的，同时，也受到称重阀c和防冲动检测装置的检测和限制，再通过中继阀d，沟通制动储风缸B04与制动缸的通路，并控制进入制动缸的压力，最后使制动缸C1和C3获得符合制动指令的气制动压力。（五）制动控制单元的控制原理

当压力空气从制动贮风缸B04进入制动控制单元B06后，分成三路，一路进入紧急阀e，一路进入模拟转换阀a,另一路进入均衡阀d。其流程如下：项目七

制动控制单元BCU的作用原理

学习领域八风源及制动装置

一、模拟转换阀

1、模拟转换阀的结构模拟转换阀是由一个电磁进气阀、一个电磁排气阀及一个气电转换器组成。2、模拟转换阀的工作原理图二、紧急阀

1、紧急阀的结构紧急阀是一个电磁阀控制的二位三通阀，它的三个阀口分别通制动贮风缸(A1)、模拟转换阀输出口(A2)及称重阀输入口(A3)。它主要由空心阀、阀座、弹簧、活塞、活塞杆和电磁阀组成。其中空心阀还起到阀口的作用，而活塞杆顶部做成阀口结构。2、紧急阀的作用原理三、称重阀

1、称重阀的结构：①负载指令部：主动活塞（活塞）、主动活塞膜板、从动活塞、K型密封圈及调整弹簧、调整螺钉等部分组成。②压力调整部：由橡胶夹心阀、均衡活塞、空心阀杆、阀座、调整弹簧和调整螺钉等组成。③杠杆部：由杠杆、支点滚轮和调整螺钉组成。2、称重阀的作用原理四、均衡阀

1、均衡阀的结构：由带橡胶阀面的空心导向杆、膜板活塞（即均衡活塞）、进、排气阀座、弹簧等部分组成2、均衡阀的作用原理项目八

克诺尔电空制动机（三）

学习领域八风源及制动装置

一、制动微处理机控制系统制动控制系统有一个用于控制电空制动和防止车轮滑行控制的微处理机，常称为制动微机控制单元（ECU）。它是空气制动管理控制的核心。也是与电制动协调作用重要组成部分。电空制动控制系统方框图图中的输入信号的功能如下：

（1）制动指令：此指令是微机根据变速制动要求，即司机施行制动的百分比（全常用制动为100％）所下达的指令。（2）制动信号：这是制动指令的一个辅助信号，它表示运行的列车即将要制动。（3）负载信号：这个信号来自于空气弹簧。（4）电制动关闭信号：此信号为信息信号，它的出现就意味着空气制动要立即替补即将消失的电制动。（5）紧急制动信号：这是一个安全保护信号，它可以跳过电子制动控制系统，直接驱动制动控制单元（BCU）中的紧急阀动作，从而实施紧急制动。（6）保持制动（停车制动）：这个信号能防止车辆在停车前的冲动，能使车辆平稳地停止。二、防滑控制1、防滑控制系统的作用2、防滑系统的组成3、空转/滑行的判断