动车组制动系统的组成与功能

动车组制动系统的组成与功能

高速列车的制动能量和速度的平方成正比，传统的纯空气制动已不能满足需要，因其制动能力由于以下因素而受到影响：

制动热容量和机械制动部件磨耗寿命的限制

摩擦材料的性能对粘着利用的局限性，以及对旅客乘坐舒适性的不利影响

纯空气制动作用情况下，紧急制动距离不可避免的延长因此，高速列车必须采用能提供强大制动力并能更好利用粘着的复合制动系统；制动时电制动与空气制动联合作用，且以电制动为主。复合制动系统通常由电制动系统、空气制动系统、防滑装置、制动控制系统等组成，下面就这几部分分别加以介绍：

电制动空气制动防滑装置制动控制系统

电制动

电制动是将列车的动能转变为电能后，再变成热能消耗掉或反馈回电网的制动方式，应用在200公里动车组上的主要有电阻制动和再生制动两种。

电阻制动和再生制动都是让列车的动轮带动动力传动装置（牵引电动机），让其产生逆作用，消耗或回收列车动能，习惯上也称为动力制动。

下面分别就这两种制动方式加以介绍：

一、电阻制动

（一）系统构成

（二）工作原理

司机室或ATC装置发出制动指令后，制动控制装置首先对列车运行速度进行判断。当速度大于25km/h时，制动主回路构成（PB转换器转为制动位置），然后制动接触器动作（B11闭合、P11打开、P13打开），随后依次是励磁削弱接触器打开、预励磁接触器投入，最后，断路器投入（L1闭合）。

此时，由电枢绕组、励磁绕组和主电阻器构成电阻制动主回路，并使电流向增加原牵引时剩磁的方向流动，再由主电阻器最终将电枢转动发出的电能变为热能消散掉。

二、再生制动

（一）系统构成

（二）工作原理

与电阻制动相比，再生制动的主回路中没有了主电阻器。制动时回路中各部件的动作与电阻制动时一样，只是电枢转动产生的电能要回馈到电网。

电制动具有摩擦部件少（仅有轴承）、维修工作量少、可以反复使用等优点，担负着动车组制动减速时的大部分能量。但由于增加了控制装置和制动电阻等设备，使重量增加；而且，如果条件不具备就不能产生制动作用（即电制动失效）。

因此，为提高可靠性，高速动车组的制动控制系统具有在电制动系统不能正常工作时，自动切换到摩擦制动系统的功能。

三、电制动的控制

列车的电制动线是在制动控制器置于非常制动位或在ATC制动指令时得电。但在低速时电制动力下降，如列车中各车的电制动转换不一致，列车有可能因各车辆制动力不同而造成纵向冲动；所以，在列车速度降低到一定值时，要将电制动同时转为空气制动。

空气制动系统

虽然电制动可以提供强大的制动力，但目前空气制动对于高速动车组来说仍然不可或缺。这是因为：直流电机的制动力随着列车速度的降低而减少，如不采取其他制动方式，列车就不可能完全停下来。而交流电机虽然可通过改变转差来控制制动力的大小，理论上可使制动力不受列车速度的限制，但从高速到停止均能有效作用的、可靠的电制动装置尚处于研究阶段。

如前所述，动车组空气制动系统一般采用电气指令的直通式电空制动装置。在本书中，我们将该装置分为压力空气供给系统、空气制动控制部分和基础制动装置三部分加以讲述。

一、压力空气供给系统

（一）空气压缩机

空气压缩机按其压缩方法可分为往复式和旋转式两种。

往复式空气压缩机由电动机通过联结器直接驱动，电动机轴直接带动曲轴使活塞动作，反复交替地进行吸气行程和压缩行程。在吸气行程时吸气阀打开吸入空气。在压缩行程时压缩空气克服排气阀弹簧的反力后排出。一般经2级压缩可得到所需的900kPa的压缩空气。

旋转式空气压缩机采用电动机与压缩机直联的方式，旋转式空气压缩机又分为涡旋式和螺杆式两种。涡旋式空气压缩机是由固定涡旋盘和运动涡旋盘组成。当运动涡旋盘摆动时，固定涡旋盘和运动涡旋盘之间被分成月牙形空间，因为越向中心空间越小，所以从外部吸入的空气随着转动被压缩，然后克服安装在中心部排气阀弹簧的反力排出。因为旋转式压缩机能连续排出压缩空气，所以空压机的振动、噪声和输出压缩空气的脉动都较小。此外，由于固定涡旋盘和运动涡旋盘是非接触的，所以维修量也较少。

（二）安全阀

安全阀安装在空气压缩机输出之后的总风缸上，在空气压力超过规定值时排出过剩的压缩空气，以防损坏空气设备。

（三）干燥装置

干燥装置是为了防止管路、三室风缸及增压缸等气动部件腐蚀以及因冬季排水阀冻结而发生的设备故障，设置在空气压缩机输出管路上的装置。以前除湿使用的是吸附材料（铝硅酸盐），现在开始使用体积小、质量轻，且不需电源的高效高分子空丝膜式除湿装置。

（四）三室风缸

为贮存压缩空气，在动车组上设置了不同用途的风缸。在目前使用的车辆中，是将一个圆柱形风缸分割为总风缸、制动风缸和控制风缸3个空气室，以减轻质量。

控制风缸是为空气弹簧等制动以外的系统供应压缩空气的风缸，制动风缸是制动专用的存储压缩空气的风缸。

在压缩空气供给系统中，由空气压缩机输出800-900kPa的压力空气，经该车的总风缸和总风管送到全列其它各车的总风缸。在装有空气压缩机的车辆的总风缸处，设有为排出设定压力值以上压缩空气的安全阀（设定值为950kPa）。

在列车中设有多个空气压缩机时，由同步指令线来控制其同步工作，以使负荷平均化。

二、空气制动控制部分

（一）空气制动控制装置

在较早的动车组中，各种空气制动控制装置是分别用管路连接起来的；而目前运用的各种动车组，其各种阀、塞门多采用单元化方式集中安装在铝合金安装板的前面，以减轻质量和减少维护、检修工作量。另外，为了检查的方便，在空气制动控制装置上还设置了测试口。

（二）电空转换阀（EP阀）

电空转换阀安装在空气控制装置内，它由电磁线圈和给排阀等零部件构成。当制动电子控制装置输出的空气制动指令量（电空转换阀电流）通过电磁线圈时就会