城軌車輛制動(dòng)系統(tǒng).ppt

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城軌車輛制動(dòng)系統(tǒng),董英榮2016.10.11,山東交通職業(yè)學(xué)院,1.掌握城軌制動(dòng)概念及要求,教學(xué)目標(biāo),2.熟悉城軌制動(dòng)方式及模式,3.掌握制動(dòng)系統(tǒng)工作原理,4.了解城軌車輛制動(dòng)新技術(shù),目錄,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),制動(dòng)是指人為地使列車減速或阻止其加速的過程。,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),緩解：對(duì)已經(jīng)施行制動(dòng)的物體，解除或減弱其制動(dòng)作用，均可稱之為“緩解”。列車制動(dòng)停車后起動(dòng)加速前或運(yùn)行途中限速制動(dòng)后加速前均要解除制動(dòng)作用，即施行緩解作用。使列車減速或阻止其加速的力稱為制動(dòng)力，而產(chǎn)生并控制這個(gè)制動(dòng)力的裝置叫做制動(dòng)機(jī)，也稱制動(dòng)裝置?；A(chǔ)制動(dòng)裝置：傳送制動(dòng)原動(dòng)力并產(chǎn)生制動(dòng)力的制動(dòng)執(zhí)行裝置。,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛基礎(chǔ)制動(dòng)裝置及作用原理,制動(dòng)缸,杠桿,閘瓦,車輪,鋼軌,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),制動(dòng)距離：從司機(jī)施行制動(dòng)的瞬間起（將制動(dòng)手柄移至制動(dòng)位），到列車速度降為零列車所行駛的距離。計(jì)算制動(dòng)距離：各個(gè)國家根據(jù)自己的鐵路情況制定的緊急制動(dòng)的最大允許值。我國《技規(guī)》規(guī)定：列車在任何線路坡道上的緊急制動(dòng)距離為800m。,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),車輛制動(dòng)系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生制動(dòng)力，使列車減速或停車。,制動(dòng)系統(tǒng)作用,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)系統(tǒng)的要求,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)方式,按電動(dòng)車輛動(dòng)能的轉(zhuǎn)移方式，制動(dòng)分為兩類：1、機(jī)械制動(dòng)（摩擦制動(dòng)/空氣制動(dòng)）把動(dòng)能通過摩擦的方式轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎?，散發(fā)到空氣中；（動(dòng)能熱能）,,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)方式,2、電制動(dòng)（動(dòng)力制動(dòng)）把動(dòng)能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能后、再將電能送回電網(wǎng)或變成熱能散發(fā)到空氣中。（動(dòng)能電能電網(wǎng)或熱能）,,,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)模式,常用制動(dòng),正常運(yùn)行下為調(diào)解或控制動(dòng)車列車速度，包括進(jìn)站停車所實(shí)施的制動(dòng)特點(diǎn)是作用緩和，制動(dòng)力可連續(xù)調(diào)節(jié)，載荷修正當(dāng)常用制動(dòng)力最大時(shí)即為常用全制動(dòng)。,緊急制動(dòng),緊急制動(dòng)是在列車遇到緊急情況或發(fā)生其他意外情況時(shí)，為使列車盡快停車而實(shí)施的制動(dòng)。特點(diǎn)是作用比較迅速，而且將列車制動(dòng)能力全部使用，而且停車前不可緩解，不對(duì)沖擊率進(jìn)行具體限制。緊急制動(dòng)時(shí)考慮了脫弓、斷鉤、斷電等故障情況，故只采用空氣制動(dòng)。,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)模式,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)模式,快速制動(dòng),緊急情況下、制動(dòng)系統(tǒng)各部分作用均正常時(shí)所采取的一種制動(dòng)方式電制動(dòng)不起作用，僅空氣制動(dòng)，制動(dòng)過程可以施行緩解。受沖擊率限制，具有防滑保護(hù)和載荷修正功能。,彈簧制動(dòng),停放制動(dòng)是列車停車后，為使列車維持靜止?fàn)顟B(tài)所采取的一種制動(dòng)方式。停放制動(dòng)通常是將彈簧停放制動(dòng)器的彈簧壓力通過閘瓦作用于車輪踏面來形成制動(dòng)力。,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)模式,保壓制動(dòng),保壓制動(dòng)是為防止車輛在停車前的沖動(dòng)，使車輛平穩(wěn)停車，通過ECU內(nèi)部設(shè)定的執(zhí)行程序來控制。,第一階段：當(dāng)列車制動(dòng)到速度8Km/h，觸發(fā)保壓制動(dòng)信號(hào)。這時(shí)，電制動(dòng)逐步退出，而由氣制動(dòng)來替代。第二階段：接近停車時(shí)（列車速度0.5Km/h），一個(gè)小于制動(dòng)指令（最大制動(dòng)指令的70%）的保壓制動(dòng)開始自動(dòng)實(shí)施，即瞬時(shí)地將制動(dòng)缸壓力降低。,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)控制方式,常用制動(dòng)優(yōu)先原則第一優(yōu)先再生制動(dòng)第二優(yōu)先電阻制動(dòng)第三優(yōu)先摩擦制動(dòng),一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)控制方式,常用制動(dòng)混合原則(1)電制動(dòng)無故障狀態(tài)下的制動(dòng)原則在DCU無故障狀態(tài)情況下，電制動(dòng)始終起作用，提供常用制動(dòng)所需的制動(dòng)力。制動(dòng)指令值同時(shí)送至所有的DCU和ECU，并由它們分別根據(jù)車輛的載荷情況計(jì)算所需的制動(dòng)力。(2)電制動(dòng)與氣制動(dòng)混合的控制原則電制動(dòng)和氣制動(dòng)之間融和(混合)應(yīng)是平滑的，并滿足正常運(yùn)行的沖擊極限。氣制動(dòng)用來填補(bǔ)所要求的制動(dòng)需求和已達(dá)到的電制動(dòng)力之間的差額。,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)控制方式,常用制動(dòng)力分配原則(1)電制動(dòng)力的分配原則：由于車輛編組每單元為三節(jié)，假設(shè)每單元自己提供制動(dòng)力，總共需要300%的制動(dòng)力，而電制動(dòng)時(shí)只有動(dòng)車能提供制動(dòng)力，每單元的三節(jié)車中只有兩節(jié)動(dòng)車，因此每節(jié)動(dòng)車承擔(dān)150%的制動(dòng)力。(2)氣制動(dòng)力的分配原則：由A、B和C車組成的單元車則需300％的氣制動(dòng)力，每節(jié)車的(氣制動(dòng)控制單元)根據(jù)本車的載荷重量負(fù)責(zé)本車100％的制動(dòng)力。,一、城軌制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí),城軌車輛制動(dòng)控制方式,-300,0,0,-500,0,-100,0,-500,-100,想一想,目錄,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),空氣制動(dòng)，又稱為機(jī)械制動(dòng)或摩擦制動(dòng)。城市軌道交通車輛常用的摩擦制動(dòng)方式主要有：閘瓦制動(dòng)盤形制動(dòng)軌道電磁制動(dòng),二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),空氣制動(dòng)系統(tǒng)的組成,城軌車輛的空氣制動(dòng)系統(tǒng)由供氣設(shè)備、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置(常見的有閘瓦制動(dòng)裝置、盤形制動(dòng)裝置)、防滑裝置和制動(dòng)控制單元組成。,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),空氣制動(dòng)系統(tǒng)的組成,1、供氣系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、空氣干燥器、壓力控制裝置和管路組成。2、防滑裝置用于車輪與鋼軌黏著不良時(shí)，對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行控制的裝置。3、制動(dòng)控制單元是空氣制動(dòng)的核心部件，他接受微機(jī)制動(dòng)控制單元的指令，然后再指示制動(dòng)執(zhí)行部件動(dòng)作。,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),直通式空氣制動(dòng)的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),制動(dòng)閥有緩解位、保壓位和制動(dòng)位3個(gè)不同位置。,直通式空氣制動(dòng)的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),制動(dòng)位駕駛員要實(shí)施制動(dòng)時(shí)，首先把操縱手柄放在制動(dòng)位?？傦L(fēng)缸的壓縮空氣經(jīng)制動(dòng)閥進(jìn)入制動(dòng)管。制動(dòng)管是一根貫通整個(gè)列車、兩端封閉的管路，壓縮空氣由制動(dòng)管進(jìn)入各個(gè)車輛的制動(dòng)缸，壓縮空氣推動(dòng)制動(dòng)缸活塞移動(dòng)，并通過活塞桿帶動(dòng)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，使閘瓦壓緊車輪，產(chǎn)生制動(dòng)作用。制動(dòng)力大小，取決制動(dòng)缸內(nèi)壓縮空氣的壓力。由駕駛員操縱手柄在制動(dòng)位放置時(shí)間的長短而定。,直通式空氣制動(dòng)的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),緩解位要緩解時(shí)，駕駛員將操縱手柄置于緩解位，各車輛制動(dòng)缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制動(dòng)管從制動(dòng)閥EX口排入大氣。操縱手柄在緩解位放置的時(shí)問應(yīng)足夠長，使制動(dòng)缸內(nèi)的壓縮空氣排盡，壓力降低至零。此時(shí)制動(dòng)缸活塞借助制動(dòng)缸緩解彈簧的復(fù)原力，使活塞回到緩解位，閘瓦離開車輪，實(shí)現(xiàn)車輛緩解。,直通式空氣制動(dòng)的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),緩解位要緩解時(shí)，駕駛員將操縱手柄置于緩解位，各車輛制動(dòng)缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制動(dòng)管從制動(dòng)閥EX口排入大氣。操縱手柄在緩解位放置的時(shí)問應(yīng)足夠長，使制動(dòng)缸內(nèi)的壓縮空氣排盡，壓力降低至零。此時(shí)制動(dòng)缸活塞借助制動(dòng)缸緩解彈簧的復(fù)原力，使活塞回到緩解位，閘瓦離開車輪，實(shí)現(xiàn)車輛緩解。,直通式空氣制動(dòng)的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),保壓位制動(dòng)閥操縱手柄放在保壓位時(shí)，制動(dòng)閥保持總風(fēng)缸管、制動(dòng)管和EX口各部相通，可保持制動(dòng)缸內(nèi)壓力不變。駕駛員將操縱手柄靠在制動(dòng)位與保壓位之間來回操縱，或在緩解位與保壓位之間來回操縱時(shí)，制礎(chǔ)缸壓力能分階段上升或下降，即實(shí)現(xiàn)階段制動(dòng)或階段緩解。,直通式空氣制動(dòng)的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理,自動(dòng)式空氣制動(dòng)機(jī)在直通式空氣制動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上增加了置三個(gè)部件：（1）給氣閥：在總風(fēng)缸與制動(dòng)閥之間；作用是限定制動(dòng)管定壓。（2）三通閥：在每節(jié)車輛的制動(dòng)管與制動(dòng)缸之間；作用是制動(dòng)缸充氣或排氣的控制部件。（3）副風(fēng)缸：在每節(jié)車輛的制動(dòng)管與制動(dòng)缸之間；作用是提供壓縮空氣。,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理,制動(dòng)管減壓制動(dòng)、增壓緩解，列車分離時(shí)能自動(dòng)制動(dòng)停車。由于制動(dòng)缸的風(fēng)源與排氣口離制動(dòng)缸較近，其制動(dòng)與緩解不再通過制動(dòng)閥進(jìn)行，因此制動(dòng)與緩解一致性較直通制動(dòng)機(jī)好，列車縱向沖動(dòng)較小，適合于較長編組的列車。有階段制動(dòng)及一次緩解性能。,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),制動(dòng)位,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),緩解位,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),制動(dòng)保壓位,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),空氣制動(dòng)的分類,1、閘瓦制動(dòng)2、盤形制動(dòng)3、軌道電磁制動(dòng)城市軌道交通車輛常用的摩擦制動(dòng)方式主要有：閘瓦制動(dòng)、盤形制動(dòng)和軌道電磁制動(dòng)。軌道電磁制動(dòng)運(yùn)用在高速列車的制動(dòng)系統(tǒng)中。,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),閘瓦制動(dòng),閘瓦制動(dòng)過程：制動(dòng)缸——活塞桿——基礎(chǔ)制動(dòng)裝置——閘瓦——車輪每個(gè)動(dòng)車和拖車轉(zhuǎn)向架上各有4塊閘瓦組成，其中兩個(gè)閘瓦塊裝有附加的彈簧制動(dòng)器，起停車制動(dòng)的作用。,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),閘瓦制動(dòng),二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),盤形制動(dòng),盤形制動(dòng)分為軸盤式和輪盤式兩種。一般采用軸盤式盤形制動(dòng)當(dāng)輪對(duì)中間因牽引電機(jī)等設(shè)備的安裝而使制動(dòng)盤安裝發(fā)生困難時(shí)，可采用輪盤式盤形制動(dòng)。,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),盤形制動(dòng),二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),盤形制動(dòng),制動(dòng)缸——活塞桿——兩根杠桿——夾鉗——閘片——制動(dòng)盤,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),盤形制動(dòng),二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),盤形制動(dòng),二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),盤形制動(dòng),二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),磁軌制動(dòng),,,,,,,圖1-3磁軌制動(dòng)1-電磁鐵；2-升降風(fēng)缸；3-鋼軌；4-構(gòu)架側(cè)梁；5-磨耗板。,二、空氣制動(dòng)系統(tǒng),磁軌制動(dòng),軌道電磁制動(dòng)，又叫磁軌制動(dòng)。在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架側(cè)梁4下通過升降風(fēng)缸2安裝有電磁鐵1，電磁鐵下設(shè)有磨耗板5。以電操縱并作為動(dòng)力來源。制動(dòng)時(shí)，將導(dǎo)電后起磁感應(yīng)的電磁鐵放下壓緊鋼軌，使它與鋼軌發(fā)生摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)力不受輪軌間粘著的限制，不易使車輪滑行。但重量較大增加了車輛的自重。在高速旅客列車上與其他空氣制動(dòng)機(jī)并用（特別是在緊急制動(dòng)時(shí)），可縮短制動(dòng)距離。如北京地鐵機(jī)場線由于列車運(yùn)行速度較高，最高時(shí)速可達(dá)100km/h，該車組上裝有軌道電磁制動(dòng)機(jī)。,目錄,三、電制動(dòng),制動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移動(dòng)能的能力稱為制動(dòng)功率。一般的，在一定的安全制動(dòng)距離下，列車的制動(dòng)功率是其速度的三次函數(shù)?，F(xiàn)代化軌道交通車輛的速度都很高，列車質(zhì)量也很大，其制動(dòng)功率如果僅僅以一種機(jī)械的方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移是很難達(dá)到的。,三、電制動(dòng),現(xiàn)在最多采用的是閘瓦制動(dòng)，但其摩擦產(chǎn)生的熱能在閘瓦和車輪踏面間積聚，溫度急劇升高，嚴(yán)重時(shí)高溫可熔化閘瓦或燒灼踏面。同時(shí)，閘瓦與車輪踏面摩擦后會(huì)產(chǎn)生粉塵和熱量，對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重的污染，而且，頻繁和過量的使用摩擦制動(dòng)，將使閘瓦更換頻繁，車輛踏面的維修大量增加。為了減少機(jī)械摩擦，應(yīng)盡量采用無污染的制動(dòng)方式，目前最好的方法就是使用電制動(dòng)。,三、電制動(dòng),根據(jù)能量的去向，分為：電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)。電制動(dòng)按照其制動(dòng)原理的不同：動(dòng)力制動(dòng)、電磁渦流制動(dòng)。,三、電制動(dòng),動(dòng)力制動(dòng)，就是列車制動(dòng)時(shí)，將所有牽引電機(jī)的電動(dòng)機(jī)工況轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)工況。電動(dòng)車組中既有動(dòng)車又有拖車，除了拖車沒有電動(dòng)機(jī)只能使用摩擦制動(dòng)外，所有動(dòng)車都可以進(jìn)行動(dòng)力制動(dòng)，并且還可以承擔(dān)部分拖車的制動(dòng)力。,動(dòng)力制動(dòng),三、電制動(dòng),電磁渦流制動(dòng)就是利用電磁渦流在磁場下產(chǎn)生洛倫茲力，利用洛倫磁力的作用方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向相反的物理原理來設(shè)計(jì)的一種電池制動(dòng)方式。這種制動(dòng)方式具有無摩擦，無噪聲，體積小，制動(dòng)力大的優(yōu)點(diǎn)。目前，軌道交通車輛利用電磁渦流制動(dòng)的方式主要有盤形渦流制動(dòng)和軌道直線渦流制動(dòng)。,電磁渦流制動(dòng),三、電制動(dòng),在制動(dòng)工況時(shí)，列車停止從接觸網(wǎng)受電，電動(dòng)機(jī)改為發(fā)電機(jī)工況，將列車運(yùn)行的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，反饋電網(wǎng)，產(chǎn)生制動(dòng)力，使列車減速或在下坡線路上以一定的限速度運(yùn)行。,再生制動(dòng),三、電制動(dòng),由列車運(yùn)行動(dòng)能轉(zhuǎn)換成的電能將全部消耗在列車上的電阻器中，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)到大氣中去。因此，電阻制動(dòng)又稱為能耗制動(dòng)。車輛進(jìn)行電氣制動(dòng)時(shí)，首先應(yīng)該是再生制動(dòng)，即向供電網(wǎng)反饋電能。如果觸網(wǎng)電壓過高或同一供電區(qū)段無其他車輛吸收反饋能量，則電路轉(zhuǎn)為電阻制動(dòng)，把能量消耗在電阻器上。,電阻制動(dòng),復(fù)習(xí)思考題,1、制動(dòng)方式有哪些？2、制動(dòng)模式怎么區(qū)分？3、空氣制動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成及原理？,