地铁车辆制动系统浅析

毕业论文(设计)任务书题目城轨车辆制动系统浅析学生姓名李星燃学号11022315班级：110223专业：城市轨道交通车辆分院：工程技术分院指导教师：王洋2013年11月1日城轨车辆制动系统浅析0、引言为适应车辆运行速度高、站间距离短、起动制动频繁等要求，轻轨车辆采用了Knorr公司的微机控制电空制动系统，该系统具有反应迅速、制动距离短、部件集成化程度高、可以实现平稳停车等特点。车辆在制动过程中电制动优先，然后施加空气摩擦制动。车辆正常状态下使用的空气制动是常用制动，紧急制动是在紧急情况下由司机触发或列车紧急制动环线失电而自动施加的，停放制动是制动系统自动施加的弹簧制动。列车在运行过程中，当速度在电制动零速点（v=3km/h）与淡出点之间时，通过编码器输出“电制动力达到多大值”信号，使得电制动和空气摩擦制动混合施加。当列车运行在恒电制动力最高速度和电制动淡出点之间时，仅使用电制动，当列车运行速度超过恒电制动力最高速度时，电制动和空气摩擦制动又混合施加（图1）。下面分别介绍这几种制动方式的制动原理及应用方式。1、电制动城市轨道车辆电制动采用再生制动与电阻制动。当“制动列车线”激活发出制动指令时，优先采用电制动。如果“运行系统网络”允许，使用的主要制动模式是再生制动，当接触网网压高于750V时，不能够吸收再生制动反馈回来的能量，则采用牵引控制单元控制的电阻制动。（1）再生制动。在变频调速系统中，电机降速和停机是通过逐渐减小定子给定频率来实现的，由于惯性原因，电机的转子仍旧处于被动的运行状态，当同步转速ω1小于转子ω时，转子电流相位几乎改变了180°，电机从电动机状态变为发电机状态；与此同时，电机轴上的转矩变成制动转矩Te，电机处于再生制动状态。电机再生的电能经续流二极管全波整流后反馈到直流电路，再生循环使用。（2）电阻制动。当接触网不能够吸收再生制动反馈能量的时候，1.55Ω制动电阻将提供电阻制动。制动电阻安装在车体底架上的牵引逆变箱外，制动电阻由不会被磁化的镍铬合金制成。在使用电阻制动时会产生大量的热量，制动电阻通过一个1500W三相风机进行强迫风冷。2、空气摩擦制动每一个车底架上都安装一个制动控制装置，从空气压缩机里产生的压力空气通过制动电控单元的计算与分配进入制动缸，从而推动闸瓦产生摩擦制动力。2.1、空气制动的电气控制（1）常用制动。在车辆正常状态下使用的空气制动是常用制动。在每辆车上都有一个继电器箱，内部设有反映制动缸压力状态的制动缓解控制器的压力开关触点，空气制动的施加与缓解两根列车线在经过每辆车时串入制动缓解控制器的压力开关触点，其中空气制动施加列车线串入的是常开触点，缓解串入的是常闭触点，并组成电气环路，通过制动缓解控制器内压力变化反映到相应的触点。当列车所有制动都施加时，驾驶台上的所有“制动施加”指示灯亮；当列车所有制动缓解时，司机台上的所有“制动缓解”指示灯亮。（2）停放制动。停放制动控制是通过停放制动指令来实施的，正常情况下，是否实施停放制动，通过压力空气的充排气来实现。当总风管的压力空气增压后，压力空气充入制动缸，阻止停放制动缸弹簧制动作用的实施；当车辆停车时，总风管的压力空气逐渐排光，停放制动缸中的压力空气也逐渐排入大气，这时停放制动由于弹簧力作用而实施。也可以由司机操纵驾驶台上的停放制动按钮来执行停放制动，激活电磁阀，排出压力空气来实施停放制动。停放制动执行机构的设计要求其停放制动力永远不衰减，当停放的车辆在总风管和制动缸的压力空气排光时，停放制动接管常用制动，以保证车辆停放的要求。在每节车二位端左侧，都有一个停放制动指示灯。列车在激活状态下，本节车停放制动缓解时，绿色指示灯亮；停放制动没有缓解时，蓝色指示灯亮；当列车所有停放制动缓解时，停放制动缓解继电器激活，司机室驾驶台上一个绿色缓解指示灯亮，否则红灯亮。（3）紧急制动。紧急制动是在紧急情况下施加的制动，在列车紧急制动环线失电时，自动施加或由司机按下驾驶台上蘑菇状按扭施加。紧急制动只采用空气制动，而且制动命令是不可更改的。当需要执行紧急制动时，所有车辆都按最大值施加空气摩擦制动。紧急制动必须是安全可靠的，此时电制动是不予考虑的。至停车，若要恢复牵引，必须在列车速度等于零时重新设置（由司机按下紧急制动复位按扭）。2.2、空气制动中的气路执行每一辆车上都安装一个制动控制单元，（图2）制动缸不同的空气压力由制动电控单元控制信号反馈，它包含的控制阀按比例提供制动时载荷信号。在不同状态下各电磁阀的工作状态（见表1）表1电磁阀的工作状态缓解电磁阀紧急电磁阀常用制动电磁阀慢快慢快紧急制动时得电得电失电得电得电常用制动时得电得电得电得电得电缓解时失电失电得电失电失电制动控制单元在各个状态下的响应过程如下。（1）紧急制动。当施行紧急制动时，紧急电磁阀不被激活的，这种设计是出于安全考虑。由于紧急电磁阀未被激活，关闭压力控制室“X”和制动风缸及称重阀入口的通路，从称重阀出来的压力空气将直接进入压力控制室“Y”。控制室“Y”向下的作用力使排风阀活塞推杆向下运动，打开通往制动缸进气口，使得制动风缸的压力空气进入制动缸，推动踏面制动单元上的闸瓦作用在车轮上实施相应载荷的最大空气摩擦制动。压力空气按照控制室“A”设定的压力值，当设定的压力控制室“A”压力上升，使得控制模板向上移动，促使弹簧力作用在阀体集成的阀体上，当压力控制室“Y”和“A”压力相等时，输入../输出阀将充分地移动而关闭阀体集成上的阀体，这样切断制动风缸和制动缸的通路。（2）常用制动。当需要执行常用制动时，从制动电控单元传送过来的信号激活并打开..2个常用制动电磁阀，同时激活缓解电磁阀并且关闭压力控制室“X”的排气口通路，于是制动风缸的压力空气进入压控制室“X”，其压力值由控制压力传送器预先设定并反馈给制动电控单元，当反馈的信号等于初始设定的制动压力要求时，常用制动电磁阀将关闭，并且截断制动风缸继续向内输送压力空气。压力控制室“X”内压力空气也通过紧急电磁阀来打开称重阀的输出/输入阀，从输出/输入阀进来的压力空气返回到制动控制单元控制室“Y”并使得控制模板向下偏移，控制模板的偏移量决定活塞推杆的位移量大小，迫使阀体集成上的阀体打开，使制动风缸的压力空气进入制动缸。对控制模板下方的压力控制室“A”的输出压力设定一定的值，当输出压力和控制模板的作用力相等时，阀体集成上的阀体将关闭，这时输出压力将不再上升。如果需要一个更大的制动力时，通过制动电控单元发出指令，使上述描述的动作继续运行，直到制动缸的压力值达到需求为止。（3）缓解。正常运行时列车不实施制动，紧急电磁阀将激活，切断制动风缸和称重阀入口及压力控制室“X”的通道。制动风缸的压力传送到2个常用制动电磁阀，这2个电磁阀没有被激活而关闭，这样压力空气就不能进一步前进，两个缓解电磁阀未被激活，排空压力控制室“X”的空气。控制室“Y”的压力空气通过称重阀里的检查阀排出，这样制动缸里的压力使控制模板向上移动，制动缸中的压力空气通过阀体集成上的排气通道排向大气，达到车辆缓解的状态。..3、结束语城市轨道车辆已经在长春成功运行了多年，制动系统准确性高、可靠性高、维护简单方便并带有自我诊断和故障显示功能，为轻轨的安全运营提供了保障。4、参考文献[1]GB/T7928-2003地铁车辆通用技术条件.[2]郭景英，刘玉民，骆起.北京地铁5号线电动客车.现代城市轨道交通，2008（1）.[3]陶功安，袁立祥，马喜成.广州地铁3号线地铁车辆.机车电传动，2006（4）.[4]丁荣军，陈文光.地铁车辆用交流传动系统的设计.机车电传动，2001（5）