制动工作原理

一、商跃进《动车组车辆构造与设计》西南交通大学出版社二、李益民张维《动车组制动系统》西南交通大学出版社三、李芾安琪王华《高速动车组概论》西南交通大学出版社四、刘转华唐阳《动车组技术》西南交通大学出版社五、曹霞CRH2-300型动车组的牵引/制动性能研究西南交通大学六、张曙光《CRH2型动车组》中国铁道出版社七、黄栋杰200公里级CRH2型动车组制动控制系统的研究西南交通大学主要内容：1.我国动车组的主要技术特征型号CRH1CRH2CRH2CCRH3CCRH5基本编组5M3T4M4T6M2T4M4T5M3T运营速度（km/h）200200300350200最高实验速度（km/h）250250383.3394.3250牵引功率/kW55004800720088006770制动形式（主要）再生制动+直通电空制动CRH1动车组：动力分散型。由青岛四方-庞巴迪-鲍尔铁路运输设备有限公司（简称BSP）生产制造。（BSP/庞巴迪动车组）CRH2动车组：动力分散型、交流传动方式和先进的IGBT元件和VVVF控制牵引方式。消化吸收日本E2-1000动车组技术。（四方/川崎动车组）CRH3动车组：消化吸收德国为西班牙生产的ValeroE动车组技术。（唐山/西门子动车组）CRH5动车组：消化吸收阿尔斯通的动车组技术。（长春/阿尔斯通动车组）CRH系列动车组的制动技术动车组制动技术主要体现在两方面：指挥制动的控制系统和实施制动的制动装置（电制动装置和基础制动装置）。CRH1CRH2CRH3CRH5复合制动方式再生+盘形制动模式常用制动、紧急制动、安全制动、停放制动、保持制动、除冰制动常用制动、紧急制动、辅助制动、快速制动、耐雪制动、安全制动常用制动、紧急制动、辅助制动、停放制动、备用制动、安全制动常用制动、紧急制动、辅助制动、停放制动、备用制动、停车制动、安全制动空气制动方式电空直通式+自动式空气制动电空直通式+自动式空气制动电空直通式+自动式空气制动电空直通式+自动式空气制动基础制动装置（每台转向架）M：轮盘4组T：轴盘6组M：轮盘4组T：轮盘4组+轴盘4组M：轮盘4组T：轴盘6组M：轮盘2+3组T：轴盘6组2．驱动装置对于电传动的动车，驱动装置包括牵引电动机、电机悬挂装置和减速齿轮箱。牵引电动机通常采用①直流串励电动机——直流斩波调速或②三相交流异步电动机——交流变压变频调速（VVVF，VariableVoltageVariableFrequency）。交流电动机重量轻、体积小。3．基础制动装置（1）制动术语制动：人为的直至列车的运动，包括使它减速，不加速或停止运动。缓解：对已施行制动的列车解除或减弱其制动作用。制动装置：为施行制动和缓解而安装在列车上的整套设备。施行制动通常简称为“上闸”或“下闸”，施行缓解简称为“松闸”。（2）制动类型高速列车制动的实质是将列车的动能转化成其他形式的能量并消耗掉。相比于常速列车的单一闸瓦制动方式，高速列车必须采用多种制动方式相协调的方法，通常具备电气制动和空气制动两套制动系统。制动分类{按用途分{常用制动紧急制动按制动力的产生方式{摩擦制动{闸瓦制动盘形制动动力制动又称电气制动电磁制动{电磁轨道制动电磁涡流制动按制动力的操纵控制方式{空气制动{直通式自动式电制动{电阻制动再生制动电空制动(电控空气制动)①摩擦制动。优点：制动力与列车速度无关，是列车最基本的制动方式，高速列车的最终停车必须依靠摩擦制动；缺点：制动力有限：受热能散发的限制。包括闸瓦制动、盘形制动和磁轨制动等。②动力制动。利用某种能量转换装置，将列车动能转化为其他形式的能量耗散掉。特点：制动力与列车速度成正比，可实现良好的制动力调节，结构简单、控制方便、作用快、制动平稳。包括电阻制动、再生制动等。（3）空气制动空气制动系统利用压缩空气，通过制动缸活塞和杠杆作用在闸瓦或制动夹钳的压力，在踏面或制动盘上产生摩擦，把机车动能转换为摩擦热耗散在大气中。整个系统包括两部分：制动控制系统（制动机），由信号发生和传输装置与制动控制装置组成，按其操纵方法和动力来源可分为手制动机、空气制动机、真空制动机和电空制动机；制动执行系统（基础制动装置），传送原动力并加以扩大产生制动力。空气制动可分为直通空气制动和自动空气制动。（4）动力制动工作原理：利用电动机的可逆性，把牵引电动机变为发电机，将惰行列车的动能变换为电能，这时牵引电动机轴上作用着与电枢旋转方向相反的力矩，此力矩在机车动轮上产生制动力，使列车减速或停车，通常又称电气制动。4．列车运动方程表示作用在列车上的外力与列车速度变化关系的方程式。影响列车运行状态的力有牵引力、阻力、制动力三种。列车的运行状态也有三种（对牵引动车）：（1）牵引状态：列车只有牵引力F和阻力W，设机车质量为1m，车辆总质量为2m，运动方程为：12(1)()dvFWmmdt若FW，则说明列车在加速；若FW，则说明列车在减速，列车上坡时可能出现这种情况；若FW，则说明列车在匀速运行或停止不动。（2）惰行状态：牵引电动机不通电，列车只受阻力W作用，运动方程为：12(1)()dvWmmdt（3）制动状态：列车阻力W作用外，还受制动力B作用，运动方程为：12()(1)()dvWBmmdt动车组的制动作用按用途来分有以下四类：常用制动；非常制动：一般为电、空联合制动；紧急制动：空气制动；辅助制动，包括备用制动、救援/回送制动、停放制动和保持制动等。为了得到与黏着特性相适应的制动力，高速动车组采用根据速度大小的而是用不同制动力的制动模式，常用制动按速度-黏着特性曲线进行控制。动车组制动系统的组成：电制动系统、空气制动系统、防滑装置和制动控制系统等组成。动车组实行多级制动控制方式，制动系统可分成三级控制：网络控制、电空制动控制和空气制动。网络控制是指以列车网络控制系统TCMS控制并传输全列车各车辆的制动信息；电空制动控制是以贯穿全列车的电气制动指令线来传输制动控制指令。指挥级别以网络制动最高，安全级别则相反。电制动系统：由受电弓、牵引变压器、牵引变流器和牵引电机组成。空气制动系统：由压缩空气供给系统、空气制动控制部分和基础制动装置组成。制动控制系统：包括制动信号发生装置、制动信号传输装置和制动信号控制装置。制动指令有两种：司机控制手柄发出；由ATP/LKJ2000与制动机的接口发出。制动控制装置制动控制装置是由制动控制器BCU、空气制动上所需的各种阀门以及风缸组成，它们是整体组件吊装在车辆地板下面。微机控制型制动控制系统，制动指令的接收、处理和电气制动与空气制动的协调配合等，一般都是由微机完成的。动车组各车辆上的制动控制装置由制动控制单元（BCU，制动控制器）、EP阀、中继阀、空重调整阀、紧急制动电磁阀等组成。下图是制动控制系统的简易框图。制动控制器BCU制动指令空气弹簧压力再生模式再生反馈模式EP电流EPLA电空变换阀中继阀制动缸主变流装置传感器车重信号空气压力信号速度信号实际制动力动车制动控制系统制动控制器BCU接收来自于制动手柄或ATP的制动指令（通过车辆贯通线和光纤），BCU根据指令和车重信号决定制动力的大小，并将制动力传给主变流器作为再生制动力指令，同时主变流器也将实际的制动力传给BCU。BCU计算出制动力不足部分，通过电流指令传给电空转换阀，EP阀将其转换为空气压力信号，中继阀进行流量放大后使制动缸产生相应的制动压力。制动控制器BCU制动指令空气弹簧压力EP电流EPLA电空变换阀中继阀制动缸传感器车重信号空气压力信号速度信号拖车制动控制系统拖车常用制动时，制动控制装置的动作过程与动车基本相同，但因为没有电气制动，所以不必进行电气制动和空气制动的协调，全部制动力通过EP阀转换为相应的空气压力信号，然后由中继阀使制动缸产生相应的制动力。