轨道交通基础制动解析
城轨车辆制动基本知识
城轨车辆制动基本知识城市轨道交通车辆制动系统制动的基本概念制动是指人为施加的外力，使运动的物体减速或阻止其加速，以及保持静止的物体静止不变的作用。
制动效能的大小和制动施加的时机由人为掌控。
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。
也称为制动装置。
从能量变化的角度理解，制动过程就是一个能量转移过程，是将列车运行所具有的动能人为控制地转变成其他形式能量的过程，因此列车的制动过程必须具备两个基本条件：①实现能量转换；②控制能量转换。
此时，制动装置是用以实现和控制列车动能转换的一套装置。
对城市轨道交通车辆施行制动的目的在于；①使运行中的列车能迅速地减速或停车；②防止列车在下坡道时由于列车的重力作用导致列车速度增加；③列车停稳后，避免停放的列车因重力作用或风力作用而溜车，这时也被称为停放制动。
反之，对已实施了制动的列车，重新启动或再次加速，必须解除或减弱其制动，这种作用称为制动的缓解。
列车制动系统为了能施行制动或缓解制动，需要在列车上安装一整套完整可操纵并能进行控制和执行的系统总称为列车制动系统。
由于城市轨道交通车辆与铁路车辆的编组形式不同，一般由动车和拖车组成，因此也可按其编组形式的不同分为动车制动装置和拖车制动装置。
操纵全列车的制动功能的设备一般安装在列车两端带司机室的头车上。
一套列车列车制动装置至少包括两个部分：制动控制部分和制动执行部分。
制动控制部分主要包括制动信号的发生与传输装置；制动执行部分（也称为基础制动装置）包括闸瓦制动和盘式制动等不同的制动装置。
列车的制动能力是指该列车的制动系统能使其在规定的安全范围内或规定的安全制动距离内可靠停放的能力，它与列车的运行安全直接有关。
一般来说，城市轨道交通系统都有明确的制动距离（紧急制动距离）不得超过某一规定值。
而列车的最高运行速度与列车的牵引功率有关，但它更应该受到制动能力的限制。
和其他轨道车辆一样，制动装置是城市轨道交通车辆的重要组成部分之一。
轨道交通车辆制动基础知识—制动方式
制动力形成方式
轨道交通车辆制动机维护与运用
1. 按制动力形成方式分
制动方式指制动时列车动能的转移方式或 制动力的获取方式，通常可依据动能的转移 方式、制动力的形成方式及制动源动力进行 划分。
1.粘着制动 2.非粘着制动
2.粘着制动
粘着制动是目前主要的一种制动方式，主 要靠轮轨间的作用力与反作用力（粘着力） 形成制动力，实现制动作用。闸瓦制动、盘 形制动、液力制动、电阻制动、旋转涡流制 动、再生制动以及飞轮贮能制动，都属于粘 着制动
6.制动源动力分类
7.制动力
制动力——人为地使列车减速 或阻止其加速由制动装置产生的 ，与列车运行方向相反的外力。
7.制动力
通过制动力大小的调节可产生不同的制动效果。 制动力对列车而言是 一种外力，是通过列车以外的物体产生并施加于列车上的一种阻力。
5.粘着系数
轮轨间的纵向水平作用力的最大值就叫粘着力，粘着力与轮 轨间垂直载荷的比值则称为粘着系数
影响粘着系数的主要因素有二个：一个是车轮和钢轨的表面 状况，另一个是车辆运行速度。
6.制动源动力分类
1）空气制动：以压缩空气为源动力，又可分为直通式空气制 动和自动式空气制动。
（2）电气制动：以电为源动力，如动力制动、磁轨制动等 （3）人力制动：以人力为源动力，如手制动机。 （4）弹簧制动：停放制动。
2.按动能转移方式分
可分为摩擦制动和动力制动。 （1）摩擦制动 摩擦制动通过摩擦把列车动能转变为 热能，从而获得制动力的方式，常见的 有闸瓦制动、盘形制动、磁轨制动、液 力制动等。
2.按动能转移方式分
（2）动力制动 动力制动是通过牵引电动机将 列车动能转变为电能，以获得制 动力的方式。常见的有再生制动 、电阻制动、旋转涡流制动、轨 道涡流制动等。
地铁刹车原理
地铁刹车原理地铁作为一种重要的城市交通工具，其安全性一直备受关注。
而地铁的刹车系统作为保障地铁行车安全的重要组成部分，其原理和工作机制也备受关注。
本文将就地铁刹车原理进行深入探讨，以便更好地了解地铁刹车系统的工作原理。
地铁刹车系统主要由制动装置、刹车控制系统和辅助设备组成。
制动装置包括制动盘、制动鼓、制动片等，刹车控制系统包括制动阀、制动传感器、制动控制器等，辅助设备包括压缩空气系统、制动液系统等。
这些部件共同协作，实现地铁的安全刹车。
地铁刹车系统的工作原理可以简单概括为，当列车需要刹车时，驾驶员通过控制系统发出刹车指令，制动控制器接收指令后，通过压缩空气系统或制动液系统传递给制动装置，制动装置受到指令后产生制动力，使列车减速停车。
其中，压缩空气系统和制动液系统起到传递力量的作用，制动装置则将这些力量转化为制动力，实现列车的刹车。
在具体的工作过程中，地铁刹车系统还涉及到制动力的调节、速度的监控、防滑保护等功能。
制动力的调节通过控制制动片与制动盘或制动鼓的接触力来实现，以达到适当的制动效果；速度的监控通过制动传感器和控制系统实现，以确保列车在制动过程中不会出现过速或过缓的情况；防滑保护则通过控制系统对制动力进行动态调整，避免列车在制动过程中出现打滑现象，确保乘客的安全。
除了常规的电气控制刹车系统外，一些现代地铁还采用了再生制动系统。
再生制动系统通过将制动能量转化为电能，存储在蓄电池或供电系统中，实现能量的回收和再利用。
这种系统不仅可以减少能源消耗，还可以降低对制动片和制动盘的磨损，延长设备寿命。
总的来说，地铁刹车系统是地铁安全运行的重要保障，其工作原理和机制涉及到多个方面的知识，包括机械制动、电气控制、动力学等。
了解地铁刹车系统的工作原理不仅有助于加深对地铁运行的理解，还可以为地铁安全运行提供重要的参考和支持。
希望本文能够帮助读者更好地了解地铁刹车原理，增强对地铁安全运行的信心和理解。
城市轨道交通车辆技术《转向架基础制动装置》
转向架根底制动装置
• 〔一〕转向架制动配置〔图5-30〕： • 所有车轮都配备了踏面制动单元，每个制动单元配备了制动闸
瓦，制动单元和间隙调整器是一体的。转向架每轴配备了一套 常用/停放制动单元和一套只有常用制动的制动单元。 • 〔二〕作用：为使运行中的车辆在规定的距离范围内停车，必 须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸的制动力，使闸 瓦与轮对之间的转向架内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力即： 制动力，产生制动效果。 • 常用制动的制动单元安装常用/停放制动单元安装图5-30 转向 架制动单元安装
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CRH1动车组的根本结构
CRH1BSP与四方动车组：动车组由8辆车组成，其中5辆动 车3辆拖车；首尾车辆设有司机室，可双向驾驶。
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CRH1动车组转向架根底制动装置
• 1 停放制动/常用制动摩擦 和动力
• 2 常用制动摩擦和动力 • 3 常用制动只摩擦 • 4 车轮防滑速度传感器
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内容总结
转向架根底制动装置。〔一〕转向架制动配置〔图5-30〕：。CRH1BSP与四方动车组：动车 组由8辆车组成，其中5辆动车3辆拖车。1 停放制动/常用制动摩擦和动力。〔五〕根底制动装置 。D3型转向架根底制动装置采用吊挂式单侧塑料闸瓦踏面制动。有两个直径为178mm的制动缸 分别安装在构架侧梁上，每一个制动缸控制转向架一侧车轮的制动
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动力转向架根底制动装置
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非动力转向架根底制动装置
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转向架根底制动装置
• 〔五〕根底制动装置 • D3型转向架根底制动装置采用吊挂式单侧塑料闸瓦踏面制动。
有两个直径为178mm的制动缸分别安装在构架侧梁上，每一个 制动缸控制转向架一侧车轮的制动。当使用空气制动时，制 动缸推动水平杠杆和移动杠杆以及两轮之间的水平下推杆， 使移动杠杆中部的塑料闸瓦压紧车轮，产生制动作用。
城市轨道交通车辆—制动系统
2）滑行状态。车轮在钢轨上滑行，此时车轮与钢轨之间的滑动摩擦力为列车制动力。这是一种必 须避免的事故状态，由于滑动摩擦系数远小于静摩擦系数，因此一旦发生滑行，制动力将大大减 少，制动距离会延长；同时车轮在钢轨上的长距离滑行，将导致车轮踏面的擦伤，危及行车安全。
制动类型
电制动
再生制动 (动能→ 牵引电机→电能→接触网)
1）再生制动。当车辆施加常用制动时，牵引电机变成发电机状态，将车辆的 动能转变成电能，电能经过整流后反馈至接触网，供列车所在的接触网供电 分区上其它车辆牵引和供本车其它系统（辅助系统等）使用，即再生制动。 再生制动取决于接触网的接收能力，也取决于网压的高低和载荷利用能力。
以电磁力为源动力的制动方式称为电制动；
空气（摩擦）制动
以压缩空气为源动力的制动方式称为空气制动，如踏面 制动、盘式制动等都为空气制动方式；
其他制动
还有机械制动、液压制动等方式。
制动源动力 不同
城市轨道交通车辆牵引电传动系统采用先进的调频调压交流感应电机驱 动系统，在高速时具有良好的电制动性能。
但是由于电制动的效率随着运行速度的降低而降低，所以在车速降低到 一定程度后必须采用空气制动系统。
列车制动时，将牵引电机变为发电机，动能转化为 电能。
动能转移方 式不同
制动类型
粘着制动 利用轮、轨之间的粘着力来实现制动。
制动力获取 方式不同
非粘着制动 制动力的提供不再依靠轮轨之间的粘着力，可获得超过轮轨粘着 力的制动力。
城市轨道交通车辆基础电子课件第七章制动与供风系统
（1）踏面制动 踏面制动又称闸瓦制动，是
指通过闸瓦与车轮踏面的机械摩 擦将列车的动能转化为热能，从 而实现列车减速停车的制动方式。
踏面制动如右图所示。
踏面制动
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（2）盘形制动 盘形制动是指制动过程中通过制动 夹钳与制动盘之间的机械摩擦产生制动 力的制动方式，如图所示。其中，制动 盘一般为铸铁圆盘，可以将制动盘单独 安装在车轴上（称轴盘式），也可以直 接在车轮的辐板侧面安装制动盘（称轮 盘式）。盘形制动可以减小车轮踏面的 磨损，从而减少车轮的维修量，延长车 轮的使用寿命。
力传感器
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1．空气压缩机单元 空气压缩机单元通过压缩空气的体积提高气体压力，是为列车提供高 压压缩空气的装置，通常由驱动电动机和机体两大部分构成。 2．空气干燥器 空气干燥器用于除去压缩空气的水分、油污、灰尘等杂质，从而延长 列车所有气路设备的使用寿命，减小维修、更换零部件的工作量。
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3．风缸 风缸的功能是储存空气压缩机产生的压缩空气，稳定供风系统 的压力。根据车辆实际运用的需求，供风系统中设置多个不同作用 的风缸，一般每节车辆设置一个主风缸、一个制动风缸、一个空气 弹簧风缸、一个门控风缸等。
的啮合面移至排气端面，此时齿间容积变为零，排气完成。 螺杆式空气压缩机具有振动小、噪声小、可靠性好、工作寿命长等优
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2．盘形制动单元制动器 盘形制动单元制动器具有结构紧凑、制动效率高、能有效地缩短 制动距离、减轻踏面磨耗及检修工作量小等优点，在新型城市轨道交 通列车上得到了广泛的应用。盘形制动单元制动器主要由制动盘、合 成闸片、盘形制动单元和杠杆等部件组成。
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PD型盘形制动单元用于城市
轨道交通电动客车制动系统的基
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二、制动的方式
城市轨道交通车辆-制动PPT课件
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❖ d. 制动系统应保证列车在长大下坡道上制动 时，其制动力不会衰减。
❖ e. 电动车组各车辆的制动能力应尽可能一致， 制动系统应根据乘客量的变化，具有空重车调 整能力，以减少制动时的纵向冲动。
❖ f. 具有紧急制动能力。遇有紧急情况时，能 使城轨列车在规定距离内安全停车。紧急制动 作用除可由司机操纵外，必要时还可由行车人 员利用紧急按钮进行操纵。
❖ 2）随着列车的速度下降，其电制动力也将不 断地减弱，当列车速度降低至一定的速度时 ，电制动力已不能再满足制动所需的要求， 这时所有的制动力由摩擦制动来承担
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粘着制动
❖ 制动时，车轮与钢轨之间有3种可能的状态：
❖ 纯滚动状态：车轮与钢轨的接触点无相对滑动，车 轮在钢轨上作纯滚动。这时车轮与钢轨之间为静摩 擦，车轮与钢轨之间可能实现的最大制动是轮轨之 间的最大静摩擦力。这是一种难以实现的理想状态。
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1—轮对；2—制动盘；3—制动缸；4—制动夹钳；5—牵引电机。
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SW-200 转向架的盘型制动装置
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盘形制动机的特点
1)盘形制动装置代替了闸瓦对车轮踏面的摩擦， 因而不存在对车轮改善了运行品质， 保证了行车安全。
制动系统
城市轨道车辆
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交通工程教研室
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第五节 制动系统
❖ 人为地使列车减速或阻止其加速叫做制 动。为了施行制动而在轨道车辆上装设 的由一整套零部件组成的装置称为制动 装置。
❖ 列车安全运行所必不可少的装置。不仅 在动车上设制动装置，而且在拖车上也 要设制动装置，这样才能使运行中的车 辆按需要减速或在规定的距离内停车。
浅析城市轨道列车盘式制动与踏面制动的优缺点及发展趋势
浅析城市轨道列车盘式制动与踏面制动的优缺点及发展趋势摘要：本论文在分析城市轨道车辆运输特点基础上，结合城市轨道车辆基础制动装置具体类型，分析了城市轨道车辆踏面制动与盘式制动的优缺点关键词：城市轨道车辆，基础制动，盘形制动。
地铁、轻轨等作为城市轨道交通的重要组成部分，在缓解交通压力、拓展城市空间等方面发挥着重要作用，其运行速度也由最初的30km／h，逐渐提高到80 km／h，甚至更高。
随着速度的提高，在运营过程中城市轨道车辆所装配的踏面制动装置已暴露出车轮踏面产生高温剥离或热裂纹、车轮和钢轨踏面异常磨耗进而恶化轮轨匹配关系、维修工作量和运营成本大大增加等问题。
迫使我们对城市轨道列车的运输特点及其基础制动装置匹配问题进行认真分析，并做出合理选择。
1 城轨运输的特点城市轨道交通运输与铁路运输有很多相似之处，但是与铁路运输相比还有许多差异，其中与制动系统有关的有以下几个方面：(1)运行速度低。
目前国内外地铁的运行速度一般都在135 km／h以下，而铁路机车车辆和动车组的发展趋势是重载和高速，我国高速动车组的持续运行速度已经达到350 km／h。
(2)减速度大、制动距离短。
地铁站间距短，只有起动加速快、制动减速度大才能提高列车的运行速度和效率，因此地铁车辆的紧急制动平均减速度一般定为1．2～1．3 m／s2，有的甚至到1．4 m／s2，而铁路机车车辆和动车组的紧急制动平均减速度一般为0．7～1．2 m／s2；大连地铁3号线要求紧急制动初速120 km／h时，制动距离≤427 m，而铁路机车车辆和动车组在同样速度时，制动距离≤800 m。
(3)制动频繁。
地铁运输有城市公交站间距短的特点，一般只有几百米，长的也只有几公里。
这就要求列车必须频繁的制动停车，以满足乘客的上下车要求。
而铁路运行的站间距一般都在几十公里，甚至一百公里以上。
(4)制动的准确性要求高。
地铁车站普遍装有屏蔽门，对定位停车的精度要求比铁路机车车辆和动车组高，停车位置精度一般在±250 mm左右。
城市轨道交通车辆技术《基础制动装置》
3保证各闸瓦产生根本一致的闸瓦压力。
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根底制动装置类型、用途
三、根底制动装置类型 根底制动装置按作用方式可分为闸瓦制动装置与盘形制 动装置两种型式。
1闸瓦制动装置：分为“单侧制动〞和“双侧制动〞 两种。
2盘形制动装置：分为轴盘制动和轮盘制动。
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内容总结
根底制动装置类型、用途
一、地铁制动特点 1制动频繁 地铁车站之间距离短，约1公里左右，制动频次较高 2制动减速度大：2，最大可达14 m/s2
3制动精度高：±500mm左右
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根底制动装置类型、用途
二、根底制动装置用途 根底制动装置的作用有：
1传递制动缸活塞杆的推力〔也叫制动原力〕至各闸 瓦；
根底制动装置类型、用途。地铁车站之间距离短，约1公里左右，制动频次较高。2制动减速度大：2，最大可达 14 m/s2。3保证各闸瓦产生根本一致的闸瓦压力。三、根底制动装置类型。根底制动装置按作用方式可分为闸瓦制动 装置与盘形制动装置两种型式。2盘形制动装置：分为轴盘制动和轮盘
城市轨道交通车辆制动系统讲诉
当副风缸的空气压强降至列车管空气压强 略低时，列车管风压会将三通阀（主）活塞向 右反推至中间位置（中立位或保压位），刚好 使三通阀通制动缸的孔被关闭（遮断），副风 缸停止向制动缸供风，副风缸空气压强不再下 降，处于保压状态，制动缸空气压强不再上升， 也处于保压状态。如在制动缸升压过程中将手 柄反复置于制动位和保压位，则制动缸空气压 强变可分阶段上升，即实现阶段制动。
但是，如果在制动缸降压过程中将制动阀手柄由缓 解位移至保压位，则列车管和副风缸虽能停止充风增 压，三通阀（主）活塞都仍停留在右极端（缓解位）， 制动缸的风仍继续排向大气，直至完全缓解。制动阀 手柄反复在缓解位和保压位之间移动，只能使列车管 和副风缸的风压呈阶段式上升，都不能使制动缸实现 阶段缓解，即只能实现“一次彻底缓解”，又称“轻 易缓解”。
在列车施行阶段缓解时，缓解电磁阀8的通路被 关闭，列车管空气压保捧不变时，保压电磁阀7 将三通阀排气通路切断，所以三通阀（主）活 塞虽然仍停留在充气缓解位，制动缸经三通阀 与排气口相通。但此时不通大气，制动缸空气 压强能保持不变，即可以实现阶段缓解。在列 车速度很高或编组长，空气制动机难以满足要 求时，采用电空制动机可以大大改善列车前后 部制动和缓解作用的一致性，显著减轻列车纵 向冲击，并缩短制动距离。
使以合成材料制成的两个闸片紧压制动盘
侧面，通过摩擦产生制动力，把列车动能
转化为热能，消散于大气从而实现制动。
3.磁轨制动（又称摩擦式轨道电磁制动）
在转向架侧架下面同侧的两个车轮之间， 各安置一个制动用的电磁铁（又称电磁靴）， 制动时将它放下并利用电磁吸力紧压钢轨， 通过电磁铁上磨耗板与钢轨间的滑动摩擦产 生制动力，把列车动能转化为热能，消散于 大气。
再经由散热器消散于大气，从而产生制动作
城市轨道交通车辆(地铁)刹车调研报告(1)
城市轨道交通车辆（地铁）刹车调研报告一、制动系统简介地铁刹车称为制动。
列车制动分为电制动和机械制动，电制动又分为再生制动和电阻制动；机械制动又称为气制动。
1、电制动：电机正转就是消耗电能牵引列车动作，电能转化为动能。
在再生制动时，电机就作为发电机反转，把动能转化为电能再通过列车的牵引逆变系统把这些电能逆变为电网一样的电输送到电网供其他车使用；电阻制动：在电网的电压达到上限了，列车电机产生的电能就不再输送到电网，而是通过列车的制动电阻把这些电能消耗掉。
2、机械制动：当前面的电制动满足不了列车进站的制动停车时，因为速度较小的时候再生制动的制动率较低。
这时机械制动就补充进来，把列车停稳。
就是使用压缩空气使闸瓦贴在轮对踏面上（或闸片贴在制动盘上），通过摩擦来制动；停放制动：列车停稳后施加的，类似汽车的手刹，保证列车在停车过不溜车。
二、城市轨道交通常用的摩擦制动方式1、闸瓦制动（1）闸瓦制动组成：制动缸、活塞杆、基础制动装置、闸瓦和车轮。
（2）闸瓦制动中每个动车或拖车转向架上各有四个闸瓦组成，其中两个闸瓦装有附加弹簧制动器，起到停放制动的作用。
（3）闸瓦按材质可分为铸铁闸瓦和合成闸瓦两类。
铸铁闸瓦：已有100多年使用历史,早期是灰铸铁闸瓦,含磷量约0.2%左右，摩擦系数随速度的提高而迅速下降,耐磨性也很差。
改用中磷闸瓦(含磷量0.7%～1.0%)可以改善性能，但在制动时容易产生火花引起火灾。
高磷闸瓦（含磷量2.5%以上）产生的火花少,比较安全，但质脆容易断裂，浇铸时须添装钢制瓦背。
高磷铸铁闸瓦的使用，日益普遍。
合成闸瓦，又称非金属闸瓦：是用石棉及其他填料以树脂或橡胶作为粘合剂混合后热压而成。
合成闸瓦也要用钢背加强。
合成闸瓦于1907年首先在伦敦地铁车辆上使用。
50年代以来，应用日益普遍。
优点：1、摩擦性能可按需要进行调整。
2、耐磨性能好，使用寿命长。
3、对轮对踏面的磨耗小，可延长车轮使用寿命。
4、质量轻。
城市轨道交通车辆制动系统
城市轨道交通车辆制动系统1. 背景介绍城市轨道交通作为一种重要的公共交通工具，在现代城市中扮演着至关重要的角色。
为了确保城市轨道交通的安全性和可靠性，车辆制动系统是不可或缺的重要组成部分。
本文将对城市轨道交通车辆制动系统的原理、结构和功能进行详细介绍。
2. 制动系统的原理城市轨道交通车辆制动系统的原理是通过施加力量来减速或停止车辆运动。
在制动系统中，力量通常是由制动装置产生的。
制动力可以通过以下几种方式产生：2.1 机械制动力机械制动力是通过机械装置施加力来产生的。
常见的机械制动装置有摩擦制动器和齿轮制动器。
摩擦制动器通过增加两个物体之间的摩擦力来产生制动力，而齿轮制动器则通过齿轮之间的相互作用力来产生制动力。
2.2 液压制动力液压制动力是通过液压装置施加压力来产生的。
液压制动系统由液压液、液压泵、液压缸和制动器组成。
当驾驶员踩下制动踏板时，液压泵将液压液送入液压缸中，产生压力，将制动器施加在车轮上，实现制动功能。
2.3 电子制动力电子制动力是通过电子装置生成电信号来产生的。
电子制动系统使用信号传感器来检测车辆的速度和制动需求，并将信号传输给电子控制单元。
电子控制单元根据接收到的信号来控制电动机或电磁阀产生制动力。
3. 制动系统的结构城市轨道交通车辆制动系统通常包括以下几个组件：3.1 制动器制动器是车辆制动系统的核心部件，用于产生制动力并将其传递到车轮上。
常见的制动器包括摩擦制动器、齿轮制动器和电子制动器。
3.2 控制系统控制系统用于监测车辆的制动需求，并控制制动器的工作。
控制系统可以是机械、液压或电子控制系统，具体取决于车辆制动系统的类型和设计。
3.3 辅助系统辅助系统包括供电系统、供油系统和供气系统等。
供电系统为制动器和控制系统提供所需的电力，供油系统为液压制动系统提供液压液，供气系统为空气制动系统提供压力。
3.4 监测系统监测系统用于检测车辆的制动状态和性能。
通常包括制动压力传感器、车速传感器和制动温度传感器等。
城市轨道交通制动系统
（2）电制动不起作用，仅空气制动； （3）高速断路器断开，受电弓降下；
（4）不受冲击率极限的限制，在1.7s内即可达到最大制 动力的90%；
（5）紧急制动实施后是不能撤除的，列车必须减速，直 到完全停下来（零速封锁）； （6）具有防滑保护和载荷修正功能。
城市轨道交通机车车辆
城市轨道交通机车车辆
快速制动
城市轨道交通机车车辆
机械摩擦制动的缺点
目前，最多采用的机械摩擦制动方式是闸瓦制 动。但是热能散发的速度与动能转化热能的速度 相比要慢得多，因而热量在闸瓦和车轮踏面间积 聚，温度急剧升高，严重时高温可熔化闸瓦或烧 灼踏面。 采用踏面摩擦制动功率是有一定限制的。 闸瓦与车轮踏面摩擦后产生的粉尘和热量对环 境是有严重污染的。特别粉尘和热量在通风条件 不好的隧道内集聚，将对乘客和设备产生严重影 响。
城市轨道交通机车车辆
（二）自动空气制动机原理图
城市轨道交通机车车辆
三通阀工作原理
（a）充气缓解位 （b）制动位 （c）保压位
城市轨道交通机车车辆
(1）制动位
城市轨道交通机车车辆
（2）缓解位
城市轨道交通机车车辆
(3)保压位
城市轨道交通机车车辆
（三）直通自动空气制动机原理图
城市轨道交通机车车辆
城市轨道交通机车车辆
（二）自动空气制动机原理图
城市轨道交通机车车辆
自动空气制动机特点
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。
制动管增压制动、减压缓解，列车分离时不能自动停车。 能实现阶段缓解和阶段制动。 制动力大小靠司机操纵手柄在制动位放置时间长短决定， 因此控制不太精确。 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须经制动阀排气口排人大气。因 此前后车辆的制动的一致性不好。
轨道交通基础制动
（3）FJW-2粉沫冶金闸瓦
制动单元使用FJW-2粉沫冶金闸瓦，闸瓦托上有上、下两块闸瓦， 每块闸瓦各用一个闸瓦钎子穿于闸瓦托上。每个闸瓦钎子一端设有销孔， 用穿销插入该孔，穿销外侧用开口销锁定，使闸瓦固定。
更换闸瓦时，首先做好安全措施，按放好止轮器，挂上禁动牌。弹 簧停车装置置于缓解位，单阀制动，将不换闸瓦侧转向架的制动缸塞门 关闭，单阀缓解。用专用内六角扳手拧动闸瓦托复位装置，闸瓦托就会 快速后退，使闸瓦间隙增大，将闸瓦托上的上下开口销及穿销取下，拆 下闸瓦。换上新闸瓦，上侧闸瓦钎子从上向下穿，下侧闸瓦钎子从下向 上穿，然后将上、下闸瓦托穿销穿好锁定，再拧动复位装置，保证新闸 瓦与车轮踏面间隙不小于8mm，然后将单阀制动缓解多次，闸瓦间隙将 自动调整到额定值，再开放制动缸塞门。
（2）闸瓦和车轮踏面无磨耗时的缓解过程（图3-9）
当施行车辆缓解时,制动缸内的空气压力下降到一定值后 ,在缓解弹簧8 的作用下 , 通过制动杠杆 4 ，带动整个闸瓦间隙调整器及其所有传动部 件脱离车轮踏面，向后 ( 即缓解方向 ) 移动。此时， Z1 锥面啮合，当调 整衬套25碰到调整环23面离推杆头11一端的凸环时，推杆26停止向后 移动，回到缓解位置，而闸瓦间隙调整器体 16等仍由于制动缸缓解弹 簧的作用，通过制动杠杆4继续朝缓解方向移动，止推螺母22和连接环 21的啮合面Z2（以下简称Z2面）开始脱开。由于压缩弹簧29的作用， Z2面再一次啮合 ……当Z2面刚好完全脱开时，无磨耗的缓解过程完成。 当制动缸完全缓解时，各运动着的零部件停止移动。
合成闸瓦是由树脂（包括活性树脂）或橡胶、石 棉、石墨、铁粉、硫酸钡等材料，以一定的比例混合 后热压而成的闸瓦。
（1）优点
摩擦性能可按需要进行调整 耐磨性好，使用寿命长 节约铸铁材料 对车轮踏面的磨耗小，可延长车轮的使用寿命 重量轻，一般只为铸铁闸瓦的１/２～１／３，故可减轻 车辆自重及便于更换闸瓦工作，减轻检修人员的劳动强度 可避免磨耗铁粉的污损及因制动喷火星而引起的火灾事故 摩擦系数比较平稳及能保证有足够的制动力
《城市轨道交通车辆制动》课件—制动的基本概念和制动系统的重要作用
1.掌握制动系统的基本概念及重要作用
单元1 城市轨道车辆制动系统概述
2.掌握车辆制动系统的分类及组成
1.1 制动的基本概念和制动系统的重要作用
列车制动系统和列车制动装置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，总称为“列车制动装置”，有时，“制动”与“制动装置”均简称为“闸”，实施制动简称为“上闸”，亦可简称为“下闸”，使制动得到缓解简称为“松闸”。现代轨道交通车辆的制动系统是由动力制动系统和空气制动系统及指令和通信网络系统三部分组成的。
2．制动作用和缓解作用
制动：人为地制止物体的运动，包括使其减速、阻止其运动或加速运动，均可称之为“制动”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”
3.制动的实质：
能量的观点：将列车的动能变成别的能量或转移走。作用力的观点：制动装置产生与列车运行方向相反的力，使列车尽快减速或停车。
二、制动的基本概念和制动系统的制动模式
根据车辆的运行要求，制动系统采用以下几种制动模式：
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，特点是作用缓和与制动力的可以连续调节，制动过程中能够根据车辆载荷自动调整制动力，当常用制动力最大时即为常用全制动。
1．常用制动
紧急情况下为使列车尽快停止而施行的制动，特点是作用比较迅速，而且将列车制动能力全部使用，通过故障导致安全的设计原则为“失电制动，得电缓解”的紧急空气制动系统。紧急制动是在列车遇到紧急情况或发生其他意外情况时，为使列车尽快停车而实施的制动。其制动力与快速制动相同。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，而且停车前不可缓解，在尽可能减小冲动的情况下不对冲动进行具体限制。
地铁刹车原理
地铁刹车原理
地铁刹车的原理是通过制动系统实现的。
当驾驶员操作制动控制台上的刹车手柄时，信号会发送给车辆的电控制动器。
电控制动器会根据接收到的信号，发出相应的指令给制动系统。
制动系统主要由电磁阀、制动缸、制动鞋和刹车盘等组成。
当接收到刹车指令后，电磁阀会打开，将压缩空气送入制动缸。
制动缸内产生的压力会使制动鞋与刹车盘产生摩擦力，从而减速或停止地铁列车的运动。
制动鞋与刹车盘之间的摩擦力越大，地铁列车的刹车效果越好。
因此，在制动系统中，压力越大，制动鞋与刹车盘之间的接触面积越大，摩擦力也就越大。
除了直接通过制动系统实现刹车外，地铁列车还采用了动态制动系统来辅助刹车。
动态制动系统利用电阻器将列车的动能转化为电能，通过电阻器产生的阻力来减慢列车的速度。
这种制动方式比较节能，在车辆停站中也能起到较好的刹车效果。
总体而言，地铁刹车原理就是通过制动系统和动态制动系统来实现列车的减速和停止运动。
通过合理的调节和控制，能够确保地铁列车的行驶安全和乘客的舒适感。
浅谈地铁车辆基础制动装置_1_
浅谈地铁车辆基础制动装置一、概述随着我国城市化进程的发展，城市吸引力不断扩大，人口集聚力不断增强，大、中城市人口数量屡创新高。
为了更好的缓解城市交通拥堵的问题，许多城市选择了建设轨道交通来改善交通状况。
地铁车辆的运行速度也由最初的60km/h，逐渐提高到80 km/h、100 km/h，甚至更高。
车辆在高速运行中必须依赖制动系统调节列车运行速度和及时准确地在预定地在预定地点停车，保证列车安全正点地运行。
制动系统是地铁车辆安全可靠运行的基本保障，通常包括空气制动机、基础制动装置、手制动机。
基础制动装置是确保地铁车辆行车安全的最重要的措施之一，它最基本的功能是吸收制动动能并将之转化为热能散发到空气中。
基础制动装置分为两类，一类是由踏面和闸瓦组成摩擦副的踏面制动，一类是由制动盘和闸片组成摩擦副的盘形制动。
二、地铁车辆制动的特点地铁与铁路虽都属于轨道交通，但地铁车辆主要在城市内运营与铁路运输还是存在一些区别，在车辆制动方面主要有以下特点：1、制动频繁地铁车站之间距离较近，平均在1公里左右，这必然带来车辆须频繁启动、制动，以满足乘客上、下车的需要。
而铁路运输两个车站之间的距离通长在几十公里以上。
2、制动减速度大地铁站间距短，要提高乘客旅行速度只有增加启动加速度和制动减速度。
因此地铁车辆紧急制动平均减速度一般要求大于等于1.2m/s2, 而铁路机车车辆和动车组的紧急制动平均减速度一般为0.7－1.2 m/s2。
3、制动精度高地铁车站站台上均安装有屏蔽门系统，因此车辆定点停车的精度要求比铁路机车车辆和动车组高，一般在±300mm左右。
这些特点要求地铁车辆制动系统须有稳定的摩擦副和良好的控制精度能力以及承受频繁制动热负荷的性能。
三、盘形制动与踏面制动比较1、制动对车轮的影响（1）踏面制动的热负荷从热应力角度考虑：评价赫兹接触应力和热应力共同作用引起的车轮损伤, 如图1 所示, 图中横坐标为车轮踏面最大热应力,纵坐标为轮轨接触最大赫兹接触压力, 区域A 是常用制动区, 区域B 是少量制动区, 区域C 是危险区。
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1．PC7Y型踏面单元制 动 器 （ 见 图 3-6 ） 不 带 停 放制动器，主要由制动缸 体、传动杠杆、缓解弹簧、 制动缸活塞、扭簧、闸瓦、 闸瓦间隙调整器、闸瓦托、 闸瓦托吊、闸瓦托复位弹 簧和手动杠杆及其安装枢 轴等组成。
（1）构成
1 2 3
1-瓦背；2-钢背；3-摩擦体。 图3-4 粉末冶金闸瓦的组成
图3-5 粉末冶金闸瓦实物图
（2）外观要求及使用性能
闸瓦瓦背不得存在裂纹，并应进行防锈
处理；
外
闸瓦瓦背外弧面和检验样板之间的局部 间隙不大于1.5mm；
观
闸瓦摩擦体不得存在裂纹、分层、疏松
要
等粉末冶金烧结缺陷；
求
闸瓦厚度大的一侧垂直于摩擦面的方向， 涂一道约10mm宽的白漆标记；
中磷铸铁闸瓦的含磷量为0.7%-1.0%，高磷铸铁 闸瓦的含磷量为10%以上。高磷铸铁闸瓦的耐磨性 比中磷铸铁闸瓦高1倍左右，故高磷闸瓦的使用寿 命比中磷闸瓦长，约为中磷闸瓦的2.5倍以上。高磷 闸瓦还有一个优点，就是制动时火花少。铸铁闸瓦 的摩擦系数随含磷量的提高而增大，故高磷闸瓦的 摩擦系数大于中磷闸瓦。但含磷量过高，将增加闸 瓦的脆性，故高磷铸铁闸瓦需采用钢背补强结构， 以解决脆裂问题。
目前城轨车辆中大多采用合成闸瓦， 但合成闸瓦的导热性较差，因此目前也有 采用导热性能良好，且具有较好的摩擦性 能的粉末冶金闸瓦。
（1）构成
粉末冶金闸瓦由瓦背和摩擦体组成，如图3-4所 示，实物如图3-5所示。瓦背采用机械性能不低于 Q235-A的冷轧钢板制造。瓦背取材的长度方向应 与钢板的轧制方向一致。钢板技术条件应符合 GB/T700的规定。摩擦体以金属或其合金为基体， 加入摩擦、减摩或起某些特殊作用的其他金属、非 金属组分，用粉末冶金技术制成。
1.掌握闸瓦制动和盘形制动装置的结构、作 用原理
2.掌握单元制动器的结构、组成、工作原理
一.闸瓦
闸 瓦 的 分 类
铸铁闸瓦 合成闸瓦 粉末冶金闸瓦
一.闸瓦
在铸铁闸瓦中又可分为中磷铸铁闸瓦和高磷铸铁闸 瓦。在合成闸瓦中，按其基本成分，可分为合成树脂 闸瓦和石棉橡胶闸瓦；按其摩擦系数高低，又可分为 高摩擦系数合成闸瓦和低摩擦系数合成闸瓦（简称高 摩合成闸瓦和低摩合成闸瓦）。粉末冶金闸瓦根据制 动摩擦性能要求不同可分为三类：低摩擦系数闸瓦 （L1或L2型）、标准摩擦系数闸瓦（M型闸瓦）和高 摩擦系数闸瓦（H型闸瓦）。
中磷闸瓦和高磷闸瓦的基本型式如图3-1所示。闸 瓦厚度原型为40ｍｍ，但为增加有效磨耗量，延长其 使用寿命，后改为50ｍｍ，但有一部分车辆安装50ｍ ｍ厚度的闸瓦比较困难，故仍使用40ｍm厚度的闸瓦， 闸瓦内圆弧半径为440ｍｍ。
图3-1 铸铁闸瓦 （a）中磷闸瓦；（b）高磷闸瓦 1-瓦鼻；2-钢背；3-加强筋；4-瓦体
摩擦体除白漆标记外，其余部分不得涂
漆。
（2）外观要求及使用性能
闸瓦使用限度（包括瓦背和摩擦体在内）
任何一处的剩余厚度不小于14mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ；
使
闸瓦在使用限度内，摩擦体不应产生片
用 性
状或块状脱落，摩擦体脱落面积大于摩擦面 积的20%时禁用；
闸瓦不得使车轮踏面产生局部过度磨耗、
能
沟状磨耗和犁痕式磨耗，不得使踏面产生热
（4）粉末冶金闸瓦在更换时注意事项
➢上下闸瓦钎子一定要插入闸瓦托及闸瓦孔内 ➢闸瓦托上的穿肖一定要插入闸瓦钎子的销孔内，外侧开
口销子锁好
➢更换闸瓦后，调整复位装置，保证新闸瓦与车轮踏面间 隙不小于6-8mm
二. PC7Y型及PC7YF型踏面单元制动器
Knorr公司生产的踏面制动单元有两种 型式，一种为不带弹簧停放制动的制动单元 PC7Y型，另一种是带弹簧停放制动的 PC7YF型踏面单元制动器。
钢背内侧开有槽或孔，以提高摩擦体与钢背的结合强度。 低摩合成闸瓦钢背两端的中间部分制成凸起的挡块，两侧低平， 以便与闸瓦托的四个爪相结合。钢背外侧中部，装有用钢板焊 制成的闸瓦鼻子，其外形与中磷铸铁闸瓦相同，并可互换使用； 而高摩合成闸瓦则因与低摩合成闸瓦、中磷铸铁闸瓦的摩擦系 数相差太大，不能互换使用，为防止混淆，将高摩合成闸钢背 两端的中间部制成低平，两侧凸起，正与低摩合成闸瓦相反。 钢背内侧还焊有加强筋，以增加钢背的刚度。为了增加闸瓦的 散热面积和避免闸瓦裂损、脱落，合成闸瓦摩擦体的中部压制 成一条或两条散热槽。合成闸瓦是将合成材料按规定的比例混 合均匀后，置于钢模内与钢背热压成为一个整体的。
（2）结构
➢合成闸瓦本身强度较小，因而在其背面压装一块钢板（钢背），闸 瓦的厚度为45ｍｍ。
➢合成闸瓦由钢背和摩擦体两部分组成，如图3-2所示。实物如图3-3 所示
图3-2 合成闸瓦 （a）低摩合成闸瓦；（b）高摩合成闸瓦
1-钢背；2-摩擦体；3-散热槽；4-冲孔
图3-3 合成闸瓦实物图
2.合成闸瓦
合成闸瓦是由树脂（包括活性树脂）或橡胶、石 棉、石墨、铁粉、硫酸钡等材料，以一定的比例混合 后热压而成的闸瓦。
（1）优点
➢摩擦性能可按需要进行调整 ➢耐磨性好，使用寿命长 ➢节约铸铁材料 ➢对车轮踏面的磨耗小，可延长车轮的使用寿命 ➢重量轻，一般只为铸铁闸瓦的１/２～１／３，故可减轻
车辆自重及便于更换闸瓦工作，减轻检修人员的劳动强度 ➢可避免磨耗铁粉的污损及因制动喷火星而引起的火灾事故 ➢摩擦系数比较平稳及能保证有足够的制动力
损伤，不得因闸瓦原因造成摩擦体和车轮之
间发生材料转移。
（3）FJW-2粉沫冶金闸瓦
制动单元使用FJW-2粉沫冶金闸瓦，闸瓦托上有上、下两块闸瓦， 每块闸瓦各用一个闸瓦钎子穿于闸瓦托上。每个闸瓦钎子一端设有销孔， 用穿销插入该孔，穿销外侧用开口销锁定，使闸瓦固定。
更换闸瓦时，首先做好安全措施，按放好止轮器，挂上禁动牌。弹簧 停车装置置于缓解位，单阀制动，将不换闸瓦侧转向架的制动缸塞门关 闭，单阀缓解。用专用内六角扳手拧动闸瓦托复位装置，闸瓦托就会快 速后退，使闸瓦间隙增大，将闸瓦托上的上下开口销及穿销取下，拆下 闸瓦。换上新闸瓦，上侧闸瓦钎子从上向下穿，下侧闸瓦钎子从下向上 穿，然后将上、下闸瓦托穿销穿好锁定，再拧动复位装置，保证新闸瓦 与车轮踏面间隙不小于8mm，然后将单阀制动缓解多次，闸瓦间隙将 自动调整到额定值，再开放制动缸塞门。