城轨车辆制动系统
城轨车辆制动基础知识—城轨车辆制动系统介绍
整流器 再生制动原理图
一、电制动
2.电阻制动
将发电机发出的电能加于 电阻器上，使电阻器发热，即 电能转变为热能。
制动电阻箱
电阻制动原理图
二、空气制动
当电制动力不足时，由空气制 动来补充，每节车设计有独自的空 气制动控制及部件。
1.2.3 电气指令式制动 控制系统
目前，制动控制系统主要有空气制动系统和电控 制系统两大类。
以电气信号来传递制动信号的制动控制系统，称 为电气指令式制动控制系统系统。
电气指令式制动控制系统系统分为两种类型：
1.数字指令式制动控制系统
2.模拟指令式制动控制系统
一、数字指令式制动控制系统
将司机控制器或ATO（列车自动驾驶） 系统传来的制动指令信号，通过代表不同 意义的信号线输出信号来划分成不同的制 动等级，控制后部车辆制动装置。
对于数字式而言，控制得越精确，信号线 越多，信号传输系统越复杂，越容易发生 故障。
模拟式的信号传输系统简单，而且从 理论上讲，可以做到无级传输，有利 于精确控制。
1.3.2 城轨车辆制动模式
城轨车辆制动模式
1.常用制动
是指在正常情况下为调节或控制列车速 度（包括进站停车）所实施的制动。
城轨车辆制动模式
二、模拟指令式制动控制系统
用模拟量作为制动指令，通常是将司机控制器或ATO系统 传来的制动指令信号，经编码器后，以脉宽调制（PWM）信 号形式或直流电压方式，经列车指令控制线传到后部车辆， 脉宽调制信号以占空比的大小代表不同的制动指令。
制动指令（制动力指令值）是无级传输的。
电气指令式制动控制的主要优点：全列车制动和缓解的 一致性较好，制动和缓解时的纵向冲动小，制动距离短。
城轨车辆电制动系统—电制动和空气制动的制动力分配
三 电制动和空气制动的制动力分配方案
动力（电）制动系统
（1）全列车的电空混合过程，如下图所示。各动车电制动正常发挥，电制 动力总和正好等于全列车所需要的制动力总和，拖车及动车不补充空气制 动。
粘着极限 电制动实际值 空气制动力
Tｃ1
Mｐ１
Ｍ１
Ｍ２
Ｍｐ２ Ｔｃ２
三 电制动和空气制动的制动力分配方案
动力（电）制动系统
（3）如下图所示，若Mp1车电制动力也下降，电制动力总和不能满足全列 车的制动力需求，所需要补充的空气制动将平均分配给各车的空气制动。此 时，M2车和Mp2车制动力已达到粘着极限，不能在这两辆车上补充的空气 制动将平均分配到其他没有超过粘着极限的车上。
（5）如下图所示，若M2因电制动防滑失效，电制动力被切除，动车所需要 补充的制动力平均分配给各车。此时，Mp2车制动力已达到黏着极限，不能 在该车补充的空气制动将平均分配到其他没有超过黏着极限的车上。
粘着极限 电制动实际值 空气制动力
Tｃ1
Mｐ１
Ｍ１
Ｍ２
Ｍｐ２ Ｔｃ２
三 电制动和空气制动的制动力分配方案
粘着极限 电制动实际值 空气制动力
Tｃ1
Mｐ１
Ｍ１
Ｍ２
Ｍｐ２ Ｔｃ２
三 电制动和空气制动的制动力分配方案
动力（电）制动系统
（4）如下图所示，若M2发生电制动滑行，保持当前的空气制动力值不变。
粘着极限 电制动实际值 空气制动力
Tｃ1
Mｐ１
Ｍ１
Ｍ２
Ｍｐ２ Ｔｃ２
三 电制动和空气制动的制动力分配方案
动力（电）制动系统
城轨车辆制动系统的模式控制
1.2 制动系统常用制动模式的测试
（3） 在TCMS制动界面上读取最大常用制动 压力：Tc车为（3.1±0.2）bar，T车为 （2.7±0.2）bar，M、M1车为（3.6±0.2） bar，如图6-49所示。
1.2 制动系统常用制动模式的测试
3. 紧急制动的功能测试
（1） 按下紧急制动按钮（图6-50），观察TCMS制动界面（图6-51），指令 级位显示为EB；制动缸压力：Tc车为（3.6±0.2）bar，T车为（3.0±0.2）bar， M、M1车为（3.8±0.2）bar。
1.2 制动系统常用制动模式的测试
（2） 观察TCMS显示屏上停放制动状态显示功能，测试停放缓解 状态时排总风。当风压不大于5.8 bar时，显示停放制动施加；当 风压大于等于5.8 bar时，显示停放制动缓解。TCMS显示屏上的三 角形显示为绿色时，表示停Байду номын сангаас制动施加（图6-46）；显示为灰色 时，表示停放制动缓解。
1.1 制动系统的制动模式及其控制
2. 保持制动 保持制动保证车辆在坡道上启动，防止车辆溜车。制 动保持压力值大于等于50%的最大常用制动力值。
3. 紧急制动 在紧急制动状态下，来自制动副风缸的压力会下降而 向制动缸供风，制动缸压力可根据空气弹簧的压力 （载荷质量）通过一系调节装置加以控制。制动缸压 力通过制动缸压力调节装置施加到车轴上。EP2002紧 急制动原理如图6-43所示。
1.1 制动系统的制动模式及其控制
实施常用制动时，制动缸压力通过一系调节装置的压力调节功能来实现。在 EP2002控制系统内部有两个制动缸压力调节器。在常用制动过程中，当没有防 滑控制时，一个制动缸压力调节器将产生常用制动的制动缸压力；如果防滑控 制产生作用，制动缸压力调节器可以通过一系调节装置将单轴的制动缸压力控 制在足够的水平上。 EP2002常用制动原理如图6-41所示，EP2002防滑控制原理如图6-42所示。
城轨车辆控制系统—EP2002制动系统的优缺点
3 无直观的故障显示代码
• 常规制动控制系统中的制动电子控制单元 BECU安装在车上电器柜内，可以提供4位 数字的故障代码显示，有利于工作人员查找 故障；
防滑控制和制动控制系统
EP2002制动控制系统的优点
防滑控制和制动控制系统
2
缩短了制动响应时间
根据克诺尔的试验数据，EP2002制 动控制系统的响应时间比常规制动 控制系统的响应时间缩短约0.2s。
3
提高了制动精确度
常规制动控制系统的精确度约为 ±0.2bar；而EP2002制动控制系统 提供给制动缸制动力的精确度可以 达到±0.15bar。
• 而EP2002制动控制系统没有直观的数字故 障代码显示功能，工作人员只能通过专用软 件才能查找故障。
防滑控制和制动控制系统
EP2002制动控制系统的优点
7
维护工作量小
EP2002制动控制系统部件集 成化程度较高，需要维护的部 件较少，大修期从常规制动控 制系统规定的6年提高到9年。
防滑控制和制动控制系统
8
缩短了安装和调试时间
EP2002制动控制系统的优点
防滑控制和制动控制系统
降低总体成本。
9
EP2002制动控制系统的产品价格基本与常规制动控制系统价格相同；但是由 于缩短了安装和调试时间以及后期维护费用降低等原因，EP2002制动控制系
统的总体成本将低于常规制动控制系统。
可以根据每个转向架的载荷压力调整施加在其控制的转向架上的制动力，比常 规制动控制单元以每节车载荷压力进行制动力控制更加精确和优化。
10
城市轨道交通制动系统
城市轨道交通制动系统1、制动与缓解（1）制动。
制动是指人为地通过制动装置使车辆减速或阻止其加速的过程。
从能量变化角度分析，制动过程是一个能量转移的过程，即将列车运行的动能人为控制地转化成其他形式能量的过程。
而制动力则是指使车辆减速或阻止其加速的外力，制动机是产生并控制制动力的装置。
（2）缓解。
缓解是对已经施行制动的列车，解除或减弱其制动作用。
对于运动的列车而言，列车在停车后启动加速前或列车在运行途中限速制动后加速前均要解除制动作用，即施行缓解作用。
2、制动装置与制动系统（1）制动装置。
制动装置是在车辆中产生制动力，使列车减速、停车的一套机械、电气装置，一般将机械装置称为基础制动装置，而将电气控制的部分称为制动机。
制动作用的性能对保证车辆安全和正点运行具有极其重要的作用，制动装置也是提高列车运行速度和线路输送能力的重要条件之一。
（2）制动系统。
①制动系统的组成。
制动系统由动力制动系统、空气制动系统及指令和通信网络系统组成。
动力制动系统。
动力制动系统一般与牵引系统连在一起形成主电路，包括再生反馈电路和制动电阻器，将动力制动产生的电能反馈给供电接触网或消耗在制动电阻器上。
空气制动系统。
空气制动系统由供气部分、控制部分和执行部分组成。
供气部分有空气压缩机组、空气干燥器的风缸等；控制部分有电-空转换阀、紧急阀、称重阀、中继阀等；执行部分主要是指基础制动装置，主要有闸瓦制动装置、盘形制动装置等。
指令和通信网络系统。
指令和通信网络系统是传递司机指令的通道，也是制动系统内部数据传递交换及制动系统与列车控制系统进行数据通信的总线。
②制动系统的作用。
制动系统的主要作用如下：车辆在运行过程中，司机通过制动装置使列车减速、停车或停止加速。
防止车辆在长大下坡道运行时加速。
防止城轨车辆在停车线或检修线上自动溜放而实施停放作用等。
城市轨道交通车辆构造05制动系统
直通自动空气制动机与自动空气制动机在制动机的组成上基本相同制动机的 三通阀有较大的区别。
一、空气制动系统的组成: 供气系统、基础制动装置、防滑装置和制动控制单元；
常见的基础制动装置有闸瓦制动装置与盘形制动装置。
其中，供气系统主要由空气压缩机、空气干燥器、压力控制装 置和管路组成，供气设备除了给车辆制动系统供气外，还向车辆的 空气悬挂设备、车门控制装置(气动门)、气动喇叭、刮雨器及车钩 操作气动控制设备等需要压缩空气的设备供气。
2) 制动位。 制动时，司机将制动阀操纵手柄放至制动位，制动管内的压力空 气经制动阀排气减压。三通阀活塞左侧压力下降，右侧副风缸压 力大于左侧。当两侧压差较小时，不足以推动活塞，副风缸的压 力空气有通过充气沟7逆流的现象。但由于制动管压力下降较快， 活塞两侧的压差仍继续增加。
压差达到足以克服活塞及节制阀的阻力时，活塞及活塞杆带动节制阀相 左移一间隙距离，使活塞杆与滑阀之间的间隙B置于前部，活塞遮断充气 沟，副风缸压力空气停止逆流，滑阀上的通孔上端开放，与副风缸相通 。随着制动管压力的继续下降，活塞两侧压差加大到能够克服滑阀与滑 阀座之间的摩擦力时，活塞带动滑阀左移至极端位，滑阀切断制动缸通 大气的通路，同时滑阀通孔下端与滑阀座制动缸孔r对准，形成副风缸向 制动缸的充气通路。如果三通阀一直保持这一位置，最终将使副风缸压 力与制动缸压力平衡。
1) 制动位 司机要实行制动时，首先把操纵手柄放在制动位，总风缸的压缩空气 经制动阀进入制动管。制动管是一根贯通整个列车、两端封闭死的管 路，压缩空气由制动管进入各个车辆的制动缸6，压缩空气推动制动 缸活塞9移动，并通过活塞杆带动基础制动装置7，使闸瓦10压紧车 轮12，产生制动作用。制动力的大小，取决于制动缸内压缩空气的压 力，由司机操纵手柄在制动位放置时间的长短而定。
城轨车辆制动系统
单元制动 缸气压
总风管气压
二、制动控制系统
制动控制系统接受司机或ATO/ATP给出的制动指令，产生、传递制动信号， 并对各种制动方式进行制动力分配、协调，从而控制车辆的制动和缓解。
制动控制系统包括: 电子制动控制单元（EBCU） 空气制动控制单元（BCU） 电气指令制动控制单元
二、制动控制系统
电子制动控制单元（EBCU） EBCU包括微机制动控制及车轮防滑保护电子单元，它是气制动控制系 统的核心部分。通过多功能列车总线（MVB）接收各种与制动有关的信 号（制动指令信号、电制动实际值信号、载荷信号等），由EBCU的主 板MB（相当于CPU)根据所接收的信号计算出当时所需要的制动力值， 并将其传送给气制动控制单元(BCU)。 EBCU还实时监控每个轮对的速度，所需要的轮对速度的实际值由速度 传感器获得，速度信号传至EBCU，EBCU对各轮对的速度差和减速度进 行监测。
三、基础制动装置
基础制动装置也称为制动执行装置，是指用于传送制动原动力并产生制动力 的部分。目前城市轨道交通车辆采用最为广泛的是闸瓦制动和盘形制动。
闸瓦制动装置
三、基础制动装置
车轮踏面
闸瓦
闸瓦制动装置的摩擦副为车轮踏面和闸瓦
三、基础制动装置
车轮踏面
闸瓦
制动时，闸瓦在推力作用下贴靠车轮踏面产生摩擦力
三、基础制动装置
PC7Y型单元制动缸
PC7YF型单元制动缸
三、基础制动装置
（带停放）基础制动单元
（不带停放）基础制动单元
三、基础制动装置
盘形制动装置
制动盘 闸片 制动夹钳 盘形制动装置的摩擦副为制动盘和闸片 制动时，夹钳带动闸片夹紧制动盘产生制动力
三、基础制动装置
城市轨道交通车辆的制动模式
城市轨道交通车辆的制动模式随着城市轨道交通的快速发展，轨道交通车辆的制动系统也得到了极大的改进和完善。
车辆的制动模式是指车辆在运行过程中，通过何种方式来减速和停车。
目前，常见的城市轨道交通车辆制动模式主要包括电制动、气制动和机械制动。
电制动是城市轨道交通车辆中最常见的制动模式之一。
它是通过电动机的反向工作将车辆动能转化为电能，再通过电阻器将电能转化为热能来实现减速和停车。
电制动具有制动力大、响应速度快、制动距离短等优点，是车辆制动的首选模式。
此外，电制动还可以通过调整电机的工作方式来实现不同的制动效果，如再生制动和电阻制动。
气制动是城市轨道交通车辆中另一种常见的制动模式。
它是通过压缩空气来产生制动力，实现车辆的减速和停车。
气制动主要由制动踏板、空气压缩机、储气罐和制动器组成。
当司机踩下制动踏板时，空气压缩机会将空气压缩并储存在储气罐中，当需要制动时，空气会通过制动器释放出来，产生制动力。
气制动具有制动力稳定、可靠性高等优点，适用于高速运行的轨道交通车辆。
机械制动是城市轨道交通车辆中较为传统的制动模式，主要通过摩擦力来实现减速和停车。
机械制动主要由制动盘、刹车片和刹车踏板组成。
当司机踩下刹车踏板时，刹车片会与制动盘接触并产生摩擦力，从而减速和停车。
机械制动具有结构简单、制动力稳定等优点，但相对于电制动和气制动来说，制动效果较差。
除了上述三种主要的制动模式，城市轨道交通车辆还常常采用辅助制动模式，如惯性制动、再生制动和电阻制动。
惯性制动是指利用车辆的惯性来实现减速和停车，通过调整车辆的传动装置来改变车辆的运动状态。
再生制动是指利用电动机的工作原理，将车辆动能转化为电能并回馈给电网，实现能量的回收和再利用。
电阻制动是指通过调整电阻器的工作状态，将电能转化为热能来实现制动。
城市轨道交通车辆的制动模式主要包括电制动、气制动和机械制动。
电制动具有制动力大、响应速度快的优点；气制动具有制动力稳定、可靠性高的特点；机械制动结构简单、制动力稳定。
城轨车辆电制动系统
任务引入
图6-16为某城轨车辆制动电阻实 物图，每个动车均装有一组这样的制 动电阻。当列车施行制动时，优先使 用再生制动，若随着网压的抬高再生 电能不能反馈到电网，
制动系统开始投入电阻制动，通 过电阻将电能转化为热能，从而实现 制动。
思考：再生制动和电阻制动的工 作原理是怎样的？
城市轨道交通车辆构造
图6-16 制动电阻
3.1 再生制动
图6-17为再生制动工作原理图。当发生常用制动时，电动机以发电机状态运行，将车辆 的动能变成电能，经VVVF整流成直流电并反馈于接触网，供列车所在接触网供电区段上的 其他车辆或本车的其他系统（如辅助系统等）使用，此过程称为再生制动。再生制动取决于 接触网的接收能力，也取决于网压高低和负载利用能力。
图6-17 再生制动的工作原理
3.2 电阻制动
图6-18为电阻制动工作原理图。如果制动列车所在的接触网供电区段内无其他列车吸收 制动能量，则VVVF将能量反馈在线路电容上，使电容电压（XUD）迅速上升。当XUD达到 最大设定值1 800 V时，DCU启动能耗斩波器模块A14上的门极可关断晶闸管GTO∶V1， GTO打开制动电阻RB，制动电阻RB与电容并联，将电动机上的制动能量转变成电阻的热能 消耗掉，此过程称为电阻制动，也称为能耗制动。
图6-18 电阻制动工作原理图
任务实施
将全班学生进行分组，每5人为一组，利用本任务学到的知识，具体选定某种类型的城 轨车告进行针对性指导。
参考案例 下面以郑州地铁1号线车辆为例，认识城轨车辆的电制动系统。 郑州地铁1号线车辆的电制动系统采用再生制动和电阻制动。当制动指令发出时，优先 采用电制动。如果接触网的网压允许，则使用的主要制动模式是再生制动。如果接触网的网 压高于1 800 V，则不能再吸收反馈回来的能量，而采用电阻制动。
城轨车辆常见制动系统—KBWB制动系统
二 列车制动力分配
KBWB型制动控制系统
上海明珠线AC03型列车采用的是“拖车空气制动滞后控制”（分散 式滞后充气制动控制）。这种控制方法是：拖车所需制动力由动车的电 制动承担，根据空电联合制动运算，不足部分也由动车的空气制动力先 补充，最后才使用拖车的空气制动。列车制动开始，首先由全部动车进 行电制动，如果动车电制动力不能满足制动减速度的要求，那么动车上 的空气制动先进行补充。但动车空气制动的补充受到该车载重的限制， 因为电制动力的设定不能超过空气制动力的黏着限制，而空气制动力的 黏着限制比电制动的期望黏着系数低得多。
KBWB型制动控制系统消磁,压
缩空气向制动缸充气,通气电 磁阀C加电励磁,阀板处于右侧, 压力空气经进气口进入通气电 磁阀C内,作用于膜板通气阀1 上,推动膜板通气阀1下移,关闭 进气口与输出口1的通路,此时, 处于保压状态。
KBWB型制动控制系统
一 空气制动单元BCU
KBWB型制动控制系统
二、称重阀
（1）作用：称重阀又称空重车调整阀，是接收来自空气弹簧的压力 (车辆载荷信号)，限制BCU的空气压力输出，是一种混合压力限制装置。
（2）动作时间：常用制动时不起作用；紧急制动时起作用。 空气弹簧破损等原因造成无压力输出时，无论车辆处于哪种工况，称 重阀均认为车辆在超载工况下，BCU控制列车施加紧急制动。
一 空气制动单元BCU
(3)排气 排气电磁阀A加电励
磁，阀板处于右侧，原先 输出口1的压力反过来克服 弹簧的向下压力，顶开排 气阀，使输出口的空气从 排气口出去。排气阀上部 压力经A排入大气。
KBWB型制动控制系统
一 空气制动单元BCU
由于通气电磁阀C 加电励磁,阀板处于右 侧，压力空气经进气口、 通气电磁阀C进入膜板 通气阀1上部，推动膜 板通气阀1下移，关闭 进气口与输出口的空气 压力。
城轨列车电制动的工作原理
城轨列车电制动的工作原理城轨列车电制动是指通过电动机逆向工作，将机械能转化为电能并通过制动电阻放出的方式，使列车减速或停车的一种制动方式。
具体工作原理如下：1. 电制动系统概述城轨列车电制动系统由主控制单元、牵引逆变器、制动电阻和牵引电机组成。
主控制单元接收车载信号，并通过控制牵引逆变器的输出电压和频率，控制牵引电机的运行状态实现制动控制。
2. 牵引逆变器牵引逆变器负责控制牵引电机的电流和电压。
在制动过程中，主控制单元通过牵引逆变器改变输出电流和电压，使牵引电机逆向运行。
逆向运行的牵引电机将转动能转化为电能，并反馈给电网。
3. 制动电阻城轨列车电制动过程中，将转动能转化为电能后，需要通过制动电阻将电能转化为热能散失出去。
制动电阻类似于一个电阻箱，能够承受较大的电流。
制动电阻的功率大小会影响列车制动的效果，一般通过控制牵引逆变器输出电压和频率来调整制动电阻的工作状态。
4. 牵引电机在电制动过程中，牵引电机会处于逆向工作状态。
逆向工作的牵引电机通过电能转换将机械能转化为电能并反馈给电网。
牵引电机的转子运行速度和逆变器输出电压和频率有关。
5. 工作过程在城轨列车电制动起始阶段，主控制单元接收到制动指令，控制牵引逆变器的输出电压和频率，使牵引电机逆向运转。
逆向运转的牵引电机吸收列车的动能并转化为电能，将电能反馈给电网。
为了防止电网电压升高，主控制单元会通过控制牵引逆变器的输出电压来调整电阻功率的大小。
当列车减速到一定速度后，制动电阻功率降到最低，列车进入停车状态。
6. 特点和优势城轨列车电制动具有以下特点和优势：（1）能够将列车的转动能转化为电能并反馈给电网，提高能量利用率。
（2）电制动响应速度快，制动效果好，能够实现快速的减速和停车。
（3）可以通过调整输出电压和频率来控制牵引电机的制动力，实现制动力的精确控制。
（4）电制动过程中产生的电能可以用于供电，减少对常规制动的依赖，降低制动磨损和制动噪音。
（5）对于电制动制动力不足的情况，可以与传统制动相结合，实现双重制动，提高制动安全性。
城轨交通车辆典型制动系统介绍
典型制动系统介绍
1 EP2002制动系统
1.EP2002制动系统的组成
EP2002阀的核心部件是三个机电一体化的电磁阀，即智能阀（ smart valve）、远程输入/输出阀（RIO valve）和网关阀（gateway valve）。智能阀是机电一体化的产品，包括一个安装在气阀上的电子控 制部件。智能阀产生电控制动信号直接控制气阀，对转向架的电控制动 和车轮滑行进行控制。RIO阀除具有智能阀的所有功能外，还可以通过硬 线与其控制的转向架上的牵引控制单元进行通信，使电制动和空气制动 协调工作。网关阀除具有RIO阀的功能外，还具有制动管理的功能。
典型制动系统介绍
1 பைடு நூலகம்P2002制动系统
3.EP2002制动系统的缺点
EP2002制动系统的缺点如下： （1）关键部件维修难度大。EP2002阀的技术含量高且集成化程度高 ,出现故障时,基本上都需要将整个阀送回制造厂家进行维修,维修周期长。 （2）互换性差。阀出现故障,只能够用相同类型的阀进行更换。 （3）无直观的故障显示代码。没有直观的数字故障代码显示功能,工 作人员只能通过专用软件才能查找故障，这便加大了故障处理的难度。
典型制动系统介绍
1 EP2002制动系统
2.EP2002制动系统的优点
(9)总体成本降低。EP2002制动控制系统的产品价格基本与常 规制动控制系统的产品价格相同。但是使用EP2002制动控制系统, 电气线路、大部分分散部件及管路几乎消失。同时由于安装和调试 时间缩短、后期维护费用降低等原因,制动控制系统的总体成本将低 于一般制动控制系统的总体成本。
典型制动系统介绍
图5-9 国内某地铁车辆的EP2002制动系统的基础制动装置的分布
《城市轨道交通车辆构造》教学课件 项目6 城轨车辆制动系统
2.2 空气制动系统的工作原理
2〕自动空气制动机
〔1〕工作原理。 自动空气制动机的工作原理如图6-14所示。与其他空气制动机相比，自动空气制动 机增加了三个部件，即在总风缸与制动阀之间增加了给气阀，在每节车辆的制动管与制动 缸之间增加了三通阀和副风缸。其中，给气阀的作用是给制动管定压，即无论总风缸压力 多高，给气阀出口的压力总保持为一个设定值。
① 制动管增压制动、减压缓 解，列车别离时不能自动停车。
② 能实现阶段缓解和阶段制动。
〔2〕 根本特点
④ 制动时，全列车制动缸的压缩 空气都由总风缸供给；缓解时， 各制动缸的压缩空气都需经制动 阀排气口排入大气。因此，前后 车辆的制动一致性较差。
③ 制动力大小由驾驶员将 手柄放置在制动位的时间 长短决定，因此制动控制 不太精确。
任务实施
将全班学生进行分组，每5人为一组，利用本任务学到的知识，具体选定某种类型的城 轨车辆，对其制动系统进行分析，并做成分析报告交给老师。老师根据每组学生的分析报 告进行针对性指导。
参考案例 下面以沈阳地铁1号线车辆为例，认识城轨车辆的制动系统。 沈阳地铁1号线车辆采用的制动系统是德国Knorr公司生产的EP2002型微机控制的模 拟式电空制动系统。该系统具有常用制动、快速制动、停放制动及紧急制动模式。常用制 动和快速制动采用电空混合方式，优先采用电制动。停放制动采取弹簧施加制动和充气缓 解的方式，可以对停放制动进行手动缓解。该制动系统采用单元踏面制动形式，每辆车配 备8套根底制动装置，其中4套带有停放制动功能。 电空制动系统可根据载荷调节制动力的大小，使车辆减速度保持不变，并可以实现防 滑保护及状态监控功能。
1.1 制动的相关概念 2〕缓解
缓解是指对已经施行制动的列车进 行制动解除或减弱的过程。
城轨交通车辆制动系统—EP2002制动系统
四、EP2002制动系统的应用
由于EP2002制动控制系统与常规的制动系统相比有比较 突出的优点，目前已经在国内许多新建造的城轨交通车辆中获 得了广泛的应用。比如西安地铁1号线、广州地铁3号线、上海 6辆编组改8辆编组列车已采用这种制动方式，并取得了良好的 效果，其中广州地铁3号线是世界上第一个在地铁车辆上使用 EP2002制动系统的城轨车辆项目。随着EP2002制动系统技术 的不断改进，它将更广泛应用于北京、天津、南京、上海、深 圳等城市的地铁车辆上。
EP2002将制动控制和制动管理电子设备以及常用制动（SB）气 动阀、紧急制动（EB）气动阀和车轮防滑保护装置（WSP）气动阀 都集成在各转向架（EP2002网关阀、RIO阀及智能阀）的机电设备 集成包中。气动系统可以通过一个中心点向各个EP2002阀门供风或 从各处向阀门供风。
整个EP2002制动系统包括空气压缩机、空气干燥塔、大小储风 缸、控制单元和检测点，均采用模块化设计。EP2002制动系统的主 要特点可概括为结构紧凑、质量轻，安装方式多样，使用维护方便 。
图5-23广州地铁3号线地铁车辆采用 EP2002制动系统的动车气路原理
B00—制动控制模块; B10—转向架空 气制动切除塞门; P04—汽笛;
W01—解钩电磁阀; W03—截断塞门
5-23
一、EP2002制动系统的组成
如
图
5.EP2002制动系统的基础制动装置 如图5 24所示为国内某地铁车辆的 EP2002制动系统的基础制动装置的分布。 由图可知，EP2002基础制动装置由每轴3 个制动盘组成，以保证制动作用的可靠性。 图5 24国内某地铁车辆的EP2002制 动系统的基础制动装置的分布
一、EP2002制动系统的组成
城轨车辆制动系统-毕业论文
摘要为使列车能实施制动和缓解而安装于列车上的一整套装置称为制动系统。
由于城市轨道交通车辆与铁路车辆的编组形式不同，一般都采用动力分散型的动车组形式，所以可以分为动车制动装置和拖动制动装置。
一套列车制动装置至少包括两个部分，即制动控制部分和制动执行部分。
制动控制部分由制动信号发生与传输装置以及制动控制装置组成。
目前，制动控制部分主要有空气制动控制部分和电空制动控制部分两大类。
制动执行部分通常称为基础制动装置,包括闸瓦制动，盘形制动，磁轨制动等不同方式.本论文将以城市轨道交通车辆制动系统为论述对象,从基本概念和基础理论入手,解释制动系统的组成及主要零部件的功能和结构。
关键词：城轨制动系统控制原理引言城市轨道交通系统是城市最为重要的基础设施之一，城市内人员的流动、物质的运输依靠城市交通来完成,城市交通体系直接展示城市的面貌和活力，体现城市的承载能力,关系着城市的环境,进而影响着城市的可持续发展；而城市公共交通则是城市轨道交通系统的重要组成部分绝大多数居民的出行依靠公共交通,因此，城市公共交通是维持城市居民工作、学习和生活正常秩序的重要保障.自1863年世界上第一条地下铁路在伦敦正式运营之后,城市轨道交通系统得到了较快的发展，城市轨道交通己成为世界各主要特大城市倍受青睐的一种交通方式。
目前己有43个国家和地区的320座城市修建了轨道交通，其中115座城市修建了地铁，国际上200万人口以上的超级特大城市基本上都修建了地铁,并且是城市交通的主力。
我国由于经济实力和技术水平的限制，中国城市轨道交通建设起步较晚，但速度之快、规模之大。
根据2013年7月5日发布的《中国城市发展报告（2012)》显示，目前我国内地已有北京、上海等17个城市开通70条轨道交通运营线路，总运营里程2064公里,其中2012年新增投运里程321公里.随着2012年众多城市地铁项目提前获批,以及今年仍有大量项目获得许可,“十二五”规划确定实现3000公里的全国城市轨道交通运营里程，有望突破上升至4000公里左右。
城轨制动系统实训报告
一、实训背景随着我国城市轨道交通的快速发展，城轨制动系统作为保障列车安全运行的关键部件，其重要性日益凸显。
为了提高学生对城轨制动系统的认识和理解，增强实际操作能力，我们开展了城轨制动系统实训。
二、实训目的1. 理解城轨制动系统的基本组成、工作原理和功能。
2. 掌握城轨制动系统的操作方法和故障排除技巧。
3. 培养学生团队合作精神和实践创新能力。
三、实训内容1. 城轨制动系统概述实训首先介绍了城轨制动系统的基本组成，包括空气制动系统、电制动系统和防滑系统。
通过讲解，使学生了解各系统的功能和作用。
2. 空气制动系统实训（1）空气制动系统结构及工作原理：实训详细讲解了空气制动系统的结构组成，包括制动缸、制动阀、制动管等，并阐述了其工作原理。
（2）空气制动系统操作实训：学生分组进行空气制动系统的操作实训，包括制动缸压力调整、制动阀操作等，掌握实际操作技能。
3. 电制动系统实训（1）电制动系统结构及工作原理：实训介绍了电制动系统的组成，包括再生制动和电阻制动，并阐述了其工作原理。
（2）电制动系统操作实训：学生分组进行电制动系统的操作实训，包括再生制动操作、电阻制动操作等，掌握实际操作技能。
4. 防滑系统实训（1）防滑系统结构及工作原理：实训讲解了防滑系统的组成，包括速度传感器、制动控制单元、防滑阀等，并阐述了其工作原理。
（2）防滑系统操作实训：学生分组进行防滑系统的操作实训，包括速度传感器检测、制动控制单元操作、防滑阀调整等，掌握实际操作技能。
5. 故障排除实训实训模拟了城轨制动系统常见的故障，如制动缸压力不足、制动阀故障等，引导学生分析故障原因，提出解决方案，并进行实际操作。
四、实训心得1. 城轨制动系统涉及多个学科知识，通过实训，我对制动系统的组成、工作原理和操作方法有了更深入的了解。
2. 实训过程中，我学会了团队合作，与同学们共同解决实际问题，提高了自己的沟通能力和协作能力。
3. 实训让我认识到理论知识与实践操作相结合的重要性，只有将所学知识运用到实际工作中，才能真正提高自己的技能水平。
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一、城轨制动基础知识
城轨车辆基础制动装置及作用原理
制动缸
车Байду номын сангаас轮
杠杆
闸瓦 钢轨
一、城轨制动基础知识
• 制动距离：从司机施行制动的瞬间起（将制动手 柄移至制动位），到列车速度降为零列车所行驶 的距离。 • 计算制动距离：各个国家根据自己的铁路情况制 定的紧急制动的最大允许值。我国《技规》规定： 列车在任何线路坡道上的紧急制动距离为800m。
二、空气制动系统
直通式空气制动的结构原理
• 缓解位
• 要缓解时，驾驶员将操纵手柄置于缓解位，各车辆制动缸 内的压缩空气经制动管从制动阀EX口排入大气。 • 操纵手柄在缓解位放置的时问应足够长，使制动缸内的压 缩空气排尽，压力降低至零。此时制动缸活塞借助制动缸缓 解弹簧的复原力，使活塞回到缓解位，闸瓦离开车轮，实现 车辆缓解。
一、城轨制动基础知识
城轨车辆制动控制方式 常用制动力分配原则
(1)电制动力的分配原则：由于车辆编组每单元为三节，假设每 单元自己提供制动力，总共需要300%的制动力，而电制动时只 有动车能提供制动力，每单元的三节车中只有两节动车，因此 每节动车承担150%的制动力。 (2)气制动力的分配原则：由A、B和C车组成的单元车则需300％ 的气制动力，每节车的 (气制动控制单元)根据本车的载荷重量 负责本车100％的制动力。
二、空气制动系统
磁轨制动
•轨道电磁制动，又叫磁轨制动。 •在转向架构架侧梁4下通过升降风缸2安装有电磁铁1，电磁 铁下设有磨耗板5。以电操纵并作为动力来源。制动时，将导 电后起磁感应的电磁铁放下压紧钢轨，使它与钢轨发生摩擦 而产生制动。 •其优点是制动力不受轮轨间粘着的限制，不易使车轮滑行。 •但重量较大增加了车辆的自重。在高速旅客列车上与其他空 气制动机并用（特别是在紧急制动时），可缩短制动距离。 如北京地铁机场线由于列车运行速度较高，最高时速可达 100km/h，该车组上装有轨道电磁制动机。
（动能
电能
电网或热能）
再生制动 电阻制动
一、城轨制动基础知识
城轨车辆制动模式
常 用 制 动 正常运行下为调解或控制动车列车速度，包括进站停车所 实施的制动
特点是作用缓和，制动力可连续调节，载荷修正
当常用制动力最大时即为常用全制动。
紧急制动是在列车遇到紧急情况或发生其他意外情况时，为 紧 使列车尽快停车而实施的制动。 急 特点是作用比较迅速，而且将列车制动能力全部使用，而且 制 停车前不可缓解，不对冲击率进行具体限制。 动 紧急制动时考虑了脱弓、断钩、断电等故障情况，故只采用 空气制动。
•
三、电制动
再生制动
在制动工况时，列车停止从接触网受电，电动机改为发 电机工况，将列车运行的机械能转换为电能，反馈电网，产 生制动力，使列车减速或在下坡线路上以一定的限速度运行。
三、电制动
根据能量的去向，分为： 电阻制动、再生制动。 电制动按照其制动原理的不同： 动力制动、电磁涡流制动。
三、电制动
动力制动
• • 动力制动，就是列车制动时，将所有牵引电机的电动 机工况转变为发电机工况。 电动车组中既有动车又有拖车，除了拖车没有电动机 只能使用摩擦制动外，所有动车都可以进行动力制动，
城轨车辆制动系统
董英荣 2016.10.11
教学目标
1.掌握城轨制动概念及要求 2.熟悉城轨制动方式及模式 3.掌握制动系统工作原理 4.了解城轨车辆制动新技术
目录
一 • 城轨制动基础知识 • 空气制动系统 • 电制动系统
二
三
一、城轨制动基础知识
• 制动是指人为地使列车减速或阻止其加速的过程。 为防止自动溜车而实行的停放制动。 防止在长大下坡道运行时自动加速； 人为地使列车减速或停止；
二、空气制动系统
直通式空气制动的结构原理
• 保压位
• 制动阀操纵手柄放在保压位时，制动阀保持总风缸管、制 动管和EX口各部相通，可保持制动缸内压力不变 。 • 驾驶员将操纵手柄靠在制动位与保压位之间来回操纵，或 在缓解位与保压位之间来回操纵时，制础缸压力能分阶段上 升或下降，即实现阶段制动或阶段缓解。
一、城轨制动基础知识
城轨车辆制动控制方式
想一想
三节编组单元(两动一拖)
制动力总需求 -300 -600 -600 再生制动 （-500） -300 -500 电阻制动 （-600） 0 0 空气制动 (-800) 0 -100 备注
0
-500
-100
电网满
目录
一 • 城轨制动基础知识 • 空气制动系统 • 电制动系统
一、城轨制动基础知识
城轨车辆制动模式
一、城轨制动基础知识
城轨车辆制动模式
快 速 制 动 紧急情况下、制动系统各部分作用均正常时所采取的一种制 动方式 电制动不起作用，仅空气制动，制动过程可以施行缓解。 受冲击率限制，具有防滑保护和载荷修正功能。
弹 簧 制 动
停放制动是列车停车后，为使列车维持静止状态所采取的一 种制动方式。
二、空气制动系统
闸瓦制动
• 闸瓦制动过程： • 制动缸——活塞杆——基础 制动装置——闸瓦——车轮
• 每个动车和拖车转向架上各有 4块闸瓦组成，其中两个闸瓦 块装有附加的弹簧制动器，起 停车制动的作用。
二、空气制动系统
闸瓦制动
二、空气制动系统
盘形制动
• 盘形制动分为轴盘式和轮盘式两种。 • 一般采用轴盘式盘形制动 • 当轮对中间因牵引电机等设备的安装而使 制动盘安装发生困难时，可采用轮盘式盘 形制动。
目录
一 • 城轨制动基础知识 • 空气制动系统 • 电制动系统
二
三
三、电制动
• 制动系统转移动能的能力称为制动功率。一般的，在一 定的安全制动距离下，列车的制动功率是其速度的三次
函数。
• 现代化轨道交通车辆的速度都很高，列车质量也很大， 其制动功率如果仅仅以一种机械的方式实现转移是很难
达到的。
三、电制动
二、空气制动系统
空气制动系统的组成 • 1、供气系统 • 主要由空气压缩机、空气干燥器、压力控制装 置和管路组成。 • 2、 防滑装置 • 用于车轮与钢轨黏着不良时，对制动力进行控 制的装置。 • 3、制动控制单元 • 是空气制动的核心部件，他接受微机制动控制 单元的指令，然后再指示制动执行部件动作。
二、空气制动系统
直通式空气制动的结构原理
• 缓解位
• 要缓解时，驾驶员将操纵手柄置于缓解位，各车辆制动缸 内的压缩空气经制动管从制动阀EX口排入大气。 • 操纵手柄在缓解位放置的时问应足够长，使制动缸内的压 缩空气排尽，压力降低至零。此时制动缸活塞借助制动缸缓 解弹簧的复原力，使活塞回到缓解位，闸瓦离开车轮，实现 车辆缓解。
二、空气制动系统
盘形制动
二、空气制动系统
盘形制动
• 制动缸——活塞 杆——两根杠 杆——夹钳——闸 片——制动盘
二、空气制动系统
盘形制动
二、空气制动系统
盘形制动
二、空气制动系统
盘形制动
二、空气制动系统
磁轨制动
图1-3 磁轨制动 1-电磁铁；2-升降风缸； 3-钢轨；4-构架侧梁；5-磨耗板。
一、城轨制动基础知识
制动系统作用 • 车辆制动系统的作用是产生制动力，使列车减速 或停车。
列车与乘客 的安全
提高车辆运行 速度及线路输 送能力
一、城轨制动基础知识
城轨车辆制动系统的要求
足够的制动力 制动力不衰减 操纵灵活、动作迅速，停车平稳 空重车调整能力 电制动和空气制动联合制动能力
一、城轨制动基础知识
二
三
二、空气制动系统
• 空气制动，又称为机械制动或摩擦制动。
•
城市轨道交通车辆常用的摩擦制动方式主要有：
闸瓦制动
盘形制动
轨道电磁制动
二、空气制动系统
空气制动系统的组成 • 城轨车辆的空气制动系统由供气设备、基础制动 装置(常见的有闸瓦制动装置、盘形制动装置)、防 滑装置和制动控制单元组成。
•
二、空气制动系统
自动空气制动机的结构原理
二、空气制动系统
制动位
二、空气制动系统
缓解位
二、空气制动系统
制动保压位
二、空气制动系统
空气制动的分类
• 1、闸瓦制动 • 2、盘形制动 • 3、轨道电磁制动 • 城市轨道交通车辆常用的摩擦制动方式主要 有：闸瓦制动、盘形制动和轨道电磁制动。轨 道电磁制动运用在高速列车的制动系统中。
二、空气制动系统
自动空气制动机的结构原理
二、空气制动系统
自动空气制动机的结构原理 • • 制动管减压制动、增压缓解，列车分离时能自 动制动停车。 由于制动缸的风源与排气口离制动缸较近，其 制动与缓解不再通过制动阀进行，因此制动与 缓解一致性较直通制动机好，列车纵向冲动较 小，适合于较长编组的列车。 有阶段制动及一次缓解性能。
停放制动通常是将弹簧停放制动器的弹簧压力通过闸瓦作用 于车轮踏面来形成制动力。
一、城轨制动基础知识
城轨车辆制动模式
保 压 保压制动是为防止车辆在停车前的冲动，使车辆平稳停车， 制 通过ECU内部设定的执行程序来控制。 动 第一阶段：当列车制动到速度8Km/h，触发保压制动信号。这时，电 制动逐步退出，而由气制动来替代。 第二阶段：接近停车时（列车速度0.5Km/h），一个小于制动指令 （最大制动指令的70%）的保压制动开始自动实施，即瞬时地将制动缸压 力降低。
一、城轨制动基础知识
• 缓解：对已经施行制动的物体，解除或减弱其制 动作用，均可称之为“缓解”。
列车制动停车后起动加速前或运行途中限速制动后加速前均要解除制 动作用，即施行缓解作用。
• 使列车减速或阻止其加速的力称为制动力，而产 生并控制这个制动力的装置叫做制动机，也称制 动装置。基础制动装置：传送制动原动力并产生 制动力的制动执行装置。