城市轨道交通系统制动10KBWB.

1.掌握KBWB型制动系统空气控制单元的组成2.掌握KBWB型制动系统控制过程及作用原理一.概述上海地铁三号线AC03型列车采用KBWB型制动系统。该系统按照整车模块化原则设计，集成度较高。它将微机制动控制单元、空气制动控制单元、风缸和风源等全部安装在一个架上，如图10-1所示，维护简单、重量轻，并且有自我诊断及故障保护显示功能。为了适应城轨车辆运行速度高、站间距短、启动停车频繁等要求，KBWB模拟式电气指令制动系统具有反应迅速、制动力大、制动距离短、停车精度高、安全可靠的特点。该制动系统由电制动系统和空气制动系统组成，采用PWM信号传递制动指令，是模拟式电气指令制动系统。其制动控制单元的EP（电空）转换采用四个电磁阀对控制室充放气的闭环控制方法。图10-1KBWB模拟式电气指令制动系统集成化布置图二.KBWB模拟式电气指令制动系统的特点KBWB模拟式电气指令制动系统除了在上海地铁AC03型列车上使用外，还使用于南京地铁一号线的列车上。该制动系统实现了空气制动与电制动的高度有效配合，在系统上保证了车辆运行的安全。列车制动时不仅满足了电制动优先的要求并实现了电空混合制动的平滑过渡，还设有冲动限制以提高乘客乘坐舒适度。该系统的主要特点有以下几个：1．采用模拟式电气指令制动控制系统，模拟方式为PWM。2．采用“拖车空气制动滞后控制”的制动控制策略，充分利用动力制动。3．采用充气、排气各两个电磁阀进行精确闭环控制实现EP信号转换。4．常用制动采用空重车调整信号加微机计算给定信号。5．紧急制动根据空重车调整信号限制冲动，采用单独回路控制、失电控制和纯空气制动。6．防滑控制采用动力制动和空气制动分别控制。7．整个制动系统采用模块化，结构紧凑，重量轻。8．制动控制系统具有故障诊断、故障存储及故障显示功能，同时通过网络进行数据交换和监控。三.空气制动系统构成KBWB模拟式电气指令制动系统主要分为供气单元、微机制动控制单元、制动控制单元、防滑控制单元、基础制动装置及空气悬挂辅助装置等几部分。（一）供气单元（如图10-2所示）每辆带司机室的拖车上装有1套供气单元，每列车有2套。供气单元按司机室启用位置定义为主供气单元或辅助供气单元。每套供气单元由空气压缩机组、空气干燥器及控制装置等组成。1．空气压缩机组空气压缩机组（A2.1）选用VV120型，由三个往复式压缩气缸、中间和后冷却器以及驱动电机组成。在10×105Pa的压力下，它能为列车制动系统提供大约950L/min的冷却空气。驱动电机由静态辅助逆变器输出的AC400V/50Hz的三相交流电源供电。空气压缩机仅安装在拖车上，并通过弹簧索弹性地吊在车辆底部。这样能有效地缓冲并降低对车体的振动。空气压缩机是W结构，由两个低压活塞和一个单一的高压活塞以及一根通用曲轴组成。电机和空气压缩机通过连轴节的中间法兰相互连接。活塞在经空气冷却的风缸中运动，润滑方式为飞溅润滑。安装在曲轴箱呼吸器上的外接过滤器单元对溅到曲轴箱呼吸器上的润滑油进行分离、干燥，然后润滑油流回曲轴箱。通过可视玻璃可检查油量。测油杆必须插在可视玻璃里，如果油量太少可能引起过热也会导致气阀炭化。图10-2空气制动系统A2.1-空气压缩机；A2.6-主风缸安全阀；A6.6.1-制动控制单元；A6.6.5-停放制动实施电磁阀；A6.6.6-停放制动缓解电磁阀；A6.7-主风缸；A6.9-制动控制电子装置(BCE)；空气先通过过滤器过滤后经低压活塞压缩，流过中间冷却器，压力下降并温度升高。高压活塞对低压空气进一步压缩，经后冷却器流入气路系统，最后由空气干燥器（A2.3）干燥。空气压缩机通过两个安全阀得到过载保护：一个位于低压活塞与中间冷却器之间（设定值为5×105Pa），另一个位于高压活塞与后冷却器之间（设定值为14×105Pa）。在正常情况下，如果一个压缩机能够满足向列车供气的需求，则仅启动主供气单元的空气压缩机，也就是只启用一台空气压缩机。在辅助模式或降级模式下，需同时启动主、辅供气单元的空气压缩机。主司机室的确认信号通过列车FIP网络传送给微机制动控制单元（BCE）。主司机室发生变更，空气压缩机的启用也随之变更。以这种方式长期使用，可使空气压缩机的工作周期比较均等。2．控制装置空气压缩机的启/停控制是通过微机制动控制单元（EBCU）来实现的。每个供气单元和制动控制组合模块配有一个压力传感器（A2.8），用于检测总风管（靠近主空气压缩机侧的主风缸）的压力并且传送信号给EBCU。EBCU根据压力传感器显示的总风管压力信号（通常在8.4×105~9.5×105Pa）来决定空气压缩机的启/停和启用台数，并通过控制空气压缩机电机继电器的吸合或断开来实现。如果监测到主风缸压力持续下降到0.6×105Pa，列车安全保护系统会自动触发紧急制动。该供气单元还装有安全阀（A2.6）来保证制动系统安全。安全阀动作压力为10.5×105Pa），防止因供风自动控制系统故障而导致主风缸（A6.7）过压。3．空气干燥器供气单元采用双塔再生式空气干燥器对压缩空气进行干燥，双塔交替工作。在正常工况下，首先只有一个空气干燥塔增压，2min后停止向该塔增压，另外一个空气干燥塔立即开始增压2min，每一个空气干燥塔都轮流工作2min。如果某空气干燥塔工作时间不到2min，空气压缩机就停机了，那么空气干燥器的计时器便会记下该塔的已工作时间。当空气压缩机再次启动时，计时器将从中断时刻开始计时，因此两个空气干燥塔的工作时间是均等的。整个供气单元集中在一个安装框架内，空气压缩机吊挂在框内，双塔再生式空气干燥器则安装在框外的横梁上。干燥空气充入主风缸后再经由主风缸管送入各节车的主风缸，再分别进入制动储风缸和空气悬挂风缸等。（二）微机制动控制单元每节车都装有一套微机制动控制单元（EBCU）用于制动控制，它是双列车线需求信号、空气制动控制单元（BCU）和牵引系统之间的界面和桥梁。EBCU控制所有空气制动的常用制动，包括随需求信号和车辆载荷变化而变化的压力值。如果使用电制动，EBCU为电制动和空气制动的混合控制提供了界面划分，以形成一个完整的制动系统。EBCU还提供正常运行管理和故障检测，这些信息通过FIP数据传给TIMS系统。数据线也可通过便携式计算机接口作简单的诊断和维修。常用制动时，EBCU接受所有车辆的空气弹簧平均压力信号，根据该信号计算出该车辆制动所需的制动力，同时将反映车辆重量的载荷信号传送给FIP网络系统，拖车载荷信号通过FIP网络传送到动车的EBCU和牵引控制装置。动车的载荷信号也通过PWM线传送到相应的牵引控制电子装置，牵引控制电子装置经过综合计算后将决定制动力的分配。对于动车，动力制动系统和空气制动系统是同时存在的，这两种制动系统都是由司机控制器或ATO自动驾驶装置控制。无论采用哪种控制，动车随时都能得到连续的动力制动和空气制动。如果制动需求值超过动力制动能力，这时空气制动根据总的制动力要求补充动力制动不足部分。混合制动要求制动缸的压力可以不一样，只要动力制动和空气制动的和达到制动所需求的值即可。EBCU还对空气压缩机（A2.1）和空气干燥器(A2.3)进行控制。（三）空气制动控制单元安装在拖车A和动车B、C上的制动控制单元（BCU）由于车辆载荷不同而略有不同。制动控制单元（BCU）可分为三个部分，即EP控制板、称重阀和主控阀见图10-3。1．EP控制板EP控制板是制动控制单元的基座。它是一个阳极氧化铝的管道接口座，除了管道接口外，座上还安装了称重阀、主控阀等其他部件。EP控制板的钢盖涂灰色油漆，装在管道接口座的前端，以保护其中设备。钢盖由两个不锈钢插销定位锁住，盖上还有两个安全挂钩以保证在插销失效时钢盖不会跌落。在管道接口座的背面有五个气路连接口，分别连接主风缸（MR）、空气弹簧（AS）、制动储风缸（BSR）、停放制动风缸（PB）和单元制动风缸（BC）。每个接口都是内螺纹BSP型接口，除了这些接口，还有一个制动风缸排气端口，该端口前装有一消声器。管道接口座的背面有两个19路的电气接口插座，空气压力转换信号接口C1，BCU制动信号接口为C2。、图10-3制动控制单元（BCU）1-制动风缸接口；2-制动机消声器；3-空气簧接口；4-制动机压力接口；5-主风缸压力接口；6-停车制动测试点；7-停车风缸接口；8-停车制动缓解开关；9-停车制动消声器；10-停车制动截断塞门；11-主风缸测试点；12-主风缸截断塞门；13-制动机压力测试点；14-制动机压力开关；15-空气簧压力转换器；16-空气簧压力测试点；17-主控阀；18-称重阀。管道接口座的的背面还有一个M10的安装孔，用于安装接地线；在端盖上部有两个M6的安装孔，用于元件接地的端口。管道接口座有四个压力测试点，其中一个在背面，三个在前面。压力测试点可以在不拆除端盖的情况下使用。其测试对象为空气弹簧压力、单元制动机风缸压力、主风缸压力和停放制动风缸压力。2．称重阀称重阀是一种混合压力限制装置，它接受来自空气弹簧系统的控制压力信号，限制BCU向单元制动机输出的空气压力。如果空气弹簧压力信号因某种原因消失，称重阀就假定超载性能，BCU给出最大超载信号使列车紧急制动。称重阀有三种规格，可根据车辆载重进行选择。图10-4称重阀称重阀的构造如图10-4所示。其上部有一个进气阀，与紧急电磁阀连通。来自制动储风缸的压力空气通过紧急电磁阀进入进、排气阀的进气阀座。进、排气阀下是一个输出口，通往控制腔室Y。此外，还有一个输出压力室和一个检测阀与输出口相通。阀体中间是两个膜板腔室，主膜板与上膜板之间是排气腔室，里面有一个可上下移动的排气杆。排气杆中间有排气通道，并有一个主弹簧使其具有恒定的向上作用力。上膜板与下膜板之间是一个控制腔室，来自空气弹簧的压力空气就进入这个控制室。下膜板也有一个活动阀片，有个偏置弹簧使它具有向上作用力。当称重阀无来自空气弹簧压力信号时，上膜板、主弹簧、主膜板和排气杆叠加在一起，形成一个向上的力，用排气杆的排气阀座口顶开进排气阀，使从紧急电磁阀来的压力空气通过进气阀座口进入输出压力室并通过输出口进入控制腔室Y。这时进入控制腔室Y的空气压力最大，可产生最大紧急制动力。当称重阀有来自空气弹簧压力信号时，上膜板和下膜板都与中间滑动块分离，它们之间充满压力空气。压力空气对下膜板和偏置弹簧有向下反作用力，对上膜板和排气杆仍有向上作用力，但作用力减小，并与空气弹簧压力信号成正比。这时进入腔室Y的空气压力随空气弹簧压力变化，可以产生与车辆负载成正比的制动力。3．主控阀主控阀与气-电转换器、制动储风缸、空气弹簧、单元制动机和称重阀等制动设备气路连接。主控阀实际上由两部分组成：一部分是电-气转换部分，类似于KBGM电空制动机的EP阀；另一部分是输出放大部分，类似于（KBGM）的均衡阀。如图10-5所示。（1）电-气转换部分电-转换部分主要包括五个电磁阀、控制腔室X和气-电转换器。五个电磁阀分别是两个缓解电磁阀、两个充气电磁阀和一个紧急电磁阀。缓解电磁阀和充气电磁阀分成粗调和精调。五个电磁阀的一端都与控制腔室X连接，两个缓解电磁阀的另一端通大气；两个充气电磁阀的另一端与制动储风缸连接；紧急电磁阀的另一端则与称重阀连接。控制腔室X除了与电磁阀连通外，还接有一个气-电转换器，将腔室内的气压转换成电信号，反馈给EBCU。图10-5主控阀（2）输出放大部分输出放大部分主要包括控制膜板、控制腔室Y、控制腔室A、操纵杆和充排气阀。控制膜板将主控阀下部隔成两个控制腔室，即控制腔室Y和控制腔室A。控制腔室Y通过称重阀与控制室X连接。控制腔室A内上部有一个操纵杆固定在控制膜板下面，下部有一个充排气阀。操纵杆在控制膜板的动作下，向下可顶开充排气阀的上口并堵住充排气阀的排气通道；向上则关闭充排气阀并打开排气通道。当充排气阀上口被顶开时，制动储风缸和控制腔室A与单元制动机连接，根据控制腔室Y的压力向单元制动机输出给定的制动压力空气，施加制动；当充排气阀上口关闭时，制动储风缸和控制腔室A与单元制动机的连接被切断，排气通道被打开，单元制动机的制动压力空气