第五章制动控制系统_城市轨道交通车辆制动技术2014-10-28修改的
浅谈城轨车辆制动控制系统
浅谈城轨车辆制动控制系统作者：施祖银来源：《科技视界》2014年第14期【摘要】城市轨道交通的发展，已成为城市交通现代化的重要标志之一，地铁、轻轨等城市轨道交通因其具有快速、准时、安全、舒适、污染少、运量大、运输效率高等诸多特点，成为解决城市及与卫星城市之间的交通拥挤问题、建设现代化城市交通系统的重要手段。
制动系统是城轨车辆关键系统之一，直接关系到列车的运行安全。
即使列车在运行中出现故障，也要保证列车的安全。
了解和学习其工作原理具有重要的意义。
【关键词】制动控制系统；紧急制动；常用制动0 前言城轨列车需要制动停车时，要保证有足够的制动力，确保列车能够安全停车，避免列车“放肠”。
在列车运行而不希望制动时，是要避免产生不希望的制动力，以使列车能够维持运行，避免列车“意外制动”。
在制动系统故障而列车需要运行时，制动系统缓解而使列车受控地运行，以免列车长时停靠在站台或线路上而影响线路正常的运营环境，避免列“趴窝”。
下面以北京地铁四号线（以下简称“北四”）为例具体的讲述制动控制系统。
1 北四制动控制系统概述北四制动控制系统的核心是G阀和RIO阀，主要完成列车保持制动、常用制动、紧急制动、防滑保护，以及输出空压机的启动请求，并且将列车制动控制系统接入TCMS系统中。
北四采用德国KNORR公司的EP2002型[1]制动系统。
G阀和RIO阀（下文同时讲到G阀和RIO阀时，简称为两阀）是整个制动系统的核心部件，是制动管路系统和制动控制系统的枢纽。
G阀可以采集总风压、制动缸风压、空簧风压、副风缸风压以及回送管风压；RIO阀可以采集制动缸风压、空簧风压、副风缸风压以及停放制动缸风压。
这些采集到的风压值对制动系统的控制起着非常重要的作用。
RIO阀主要由气路模块和电子控制模块组成。
电子控制模块主要由微控制器和电源电路组成。
G阀在RIO阀的基础上增加了数据管理模块。
该模块由通讯电路和缓冲控制器组成。
每节车G阀和RIO阀各一个。
城市轨道交通车辆制动方式
城市轨道交通车辆制动方式一、引言城市轨道交通作为现代城市公共交通的重要组成部分，其安全性和稳定性是保证运营质量的关键因素之一。
而车辆制动作为车辆控制系统中的重要组成部分，对于保证列车的安全运行起着至关重要的作用。
本文将从城市轨道交通车辆制动方式入手，详细介绍城市轨道交通车辆制动方式及其特点。
二、电阻制动电阻制动是城市轨道交通常用的一种制动方式。
它是利用列车牵引系统中装有电阻器，在列车行驶过程中通过改变电路连接方式，使电能转化为热能而达到减速目的。
这种制动方式具有以下特点：1. 制动效果稳定可靠：由于电阻器可以根据列车运行状态进行调整，因此可以实现精确控制列车速度。
2. 制动过程平稳：由于电阻器可以逐渐降低输出功率，因此可以实现平滑减速。
3. 能量回收效果差：由于电能转化为热能而散失掉了大量能量，因此不能实现能量回收。
三、空气制动空气制动是城市轨道交通常用的一种制动方式。
它是利用列车牵引系统中的压缩空气，通过控制空气压力来控制列车的制动力。
这种制动方式具有以下特点：1. 制动效果稳定可靠：由于空气制动可以实现精确控制列车速度，因此具有较高的稳定性和可靠性。
2. 制动过程平稳：由于空气制动可以逐渐降低输出压力，因此可以实现平滑减速。
3. 能量回收效果差：由于空气制动不能实现能量回收，因此在长时间停车时会浪费大量能量。
四、电磁吸盘制动电磁吸盘制动是城市轨道交通常用的一种辅助制动方式。
它是利用列车底部装有的电磁吸盘，在紧急情况下通过控制电磁吸盘工作来实现快速停车。
这种制动方式具有以下特点：1. 制动效果强劲：由于电磁吸盘可以产生很大的吸力，因此可以在紧急情况下迅速停车。
2. 制动过程突然：由于电磁吸盘制动是一种紧急制动方式，因此制动过程会比较突然。
3. 能量回收效果好：由于电磁吸盘可以将列车的动能转化为电能进行回收利用，因此具有较好的能量回收效果。
五、再生制动再生制动是城市轨道交通常用的一种能量回收方式。
城市轨道交通车辆制动系统教程文件
将制动能量传递给车辆轮轴的装置。
详细描述
执行装置是制动系统中的终端部分，负责将 制动能量传递给车辆的轮轴，实现制动效果 。执行装置通常由制动盘、制动缸和制动蹄 等组成，能够通过摩擦作用将制动能量转化 为热能并散发到空气中。执行装置的设计和 性能直接影响着制动效果的好坏，因此对于
城市轨道交通车辆的安全运行至关重要。
利用电机产生的反作用力来实现 制动。
电制动
液压制动 空气制动
按制动控制方式分类
自动控制制动
通过控制系统自动控制制动器的动作，实现制动。
手动控制制动
通过驾驶员手动控制制动器的动作，实现制动。
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制动系统的原理
制动力的产生与传递
制动力的产生
通过制动器对车轮施加摩擦力，使车辆减速或停车。
制动力的传递
控制制动系统作用的装置。
详细描述
控制装置是制动系统中的核心部分，它负责接收操作指令并根据指令控制制动系统的动作。控制装置 通常由各种传感器、控制器和电子元件组成，能够实现自动或手动控制制动系统的功能。控制装置能
够根据车辆的运行状态和指令，精确控制制动力的施加和释放，确保列车安全、稳定地停车。
执行装置
详细描述
绿色环保制动系统采用可再生资源和高性能 的摩擦材料，减少对传统石油资源的依赖。 同时，通过优化制动系统的结构和设计，降 低制动过程中的能源消耗和热量排放，减少 对环境的影响。此外，绿色环保制动系统还 采用环保涂层和润滑剂等材料，进一步降低 对环境的污染。
集成化制动系统
要点一
总结词
集成化制动系统是未来发展的重要趋势，通过将不同子系 统进行集成和优化，实现制动系统的整体性能提升和节能 减排。
制动力通过轮轴、轴承等部件传递至车轮，实现车辆 制动。
城市轨道交通车辆制动系统ppt课件
由此可见，自动式空气制动机的特点是列车管 排气（减压）时制动缸充气（增压），发生缓 解。优点是，当列车发生分离事故，制动软管 被拉断时，列车管风将急剧下降，三通阀（主） 活塞将自动而迅速地左移到制动位，由于各车 都有副风缸分别向制动缸供风，制动缸动作较 快，故列而且列车前后部开始制动作用的时间 表差小，即制动和缓解的一致性较好，适用于 编组较长的列车。因此在世界各国（包括中国） 铁路上得到最广级最持久的应用。
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（二）按制动原动力和控制方式的不同分类 按制动原动力和操纵控制方式的不同，
铁路机车车辆制动机可分为：手制动机、空 气制动机、电空制动机、电磁制动机和真空 制动机。
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1.手制动机 手制动机是以人力制动原动力，以手轮的转
动方向和手力大小来操纵控制。构造简单, 费 用低廉，是铁路历史上使用最久远、生命力 最顽强的制动机。铁路发展初期，机车车辆 上只有这种制动机，每车或几个车配备一名 制动员，按司机笛声号令协同操纵，由于制 动力弱，动作缓慢，不便于司机直接操纵， 所以很快就被非人力制动机取而代之，手制 动机成辅助的备用制动机。
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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”。
城市轨道交通车辆制动系统 绪论
1
第一节 列车制动的几个基本概念 制动：人为的制止物体的运动，包括使其减
速、阻止其运动或加速运动。
缓解：对已经实行制动的物体，解除或减弱 其制动作用。
浅谈城市轨道车辆制动控制系统
浅谈城市轨道车辆制动控制系统作者：李小晶来源：《中国科技博览》2014年第06期摘要：地铁车辆牵引及制动同样重要，都是地铁车辆的核心组成部分。
本文主要对地铁车辆的制动进行阐述，供同行借鉴参考。
关键词：地铁车辆；制动中图分类号：U231+.94引言地铁车辆的制动有电制动和机械制动2种，其中电制动又使用了再生制动和电阻制动，机械制动使用了空气制动和弹簧压力制动。
从操作和用途来讲，又可分为常用制动、快速制动、紧急制动和停车制动。
一、电制动电制动是列车在常用制动下的优先选择，是由列车的B车和C车承担的。
假设3节车需要的制动力为300%，正常情况下，B车和C车的电制动各承担150%。
电子牵引控制单元DCU接收到司机控制器发出的常用制动指令信号5B（数字信号）和制动要求值SD（模拟信号）后，经过载荷计算，得出本车100%及A车50%的所需制动力的和值，向三相变频变压逆变器（VVVF）的GTO变流相模块发出相应开断指令信号，随即电动机成为发电机。
将列车的动能经过VVVF转换成1800V直流电输送回接触网和供给本列车的辅助系统，这时发生的是再生制动。
如果列车所在的接触网供电区段上无其他列车处于牵引状态，而辅助系统的用电量不能完全消耗再生的电能，电荷就会在电容上集聚，使电容电压XUD迅速上升，亦即使电网电压XUN上升。
当XUD超过1800V时，DCU向VVYF的制动斩波GTO模块发出开通指令信号，制动斩波器开始工作，将多余的电能送到制动电阻BR上消耗掉。
二、空气制动在司机控制器发出常用制动指令而列车电制动无故障的情况下，气制动只是电制动力不足时的补充和列车停车前阶段（每节车上都装有1台电子制动控制单元ECU和1台制动控制单元BCU。
ECU安装在客室电子柜内，负责接收信息指令信号，存储、计算、输出有关信.氰、信号及进行本车系统故障诊断，发出气制动控制和防滑保护指令，是本车气制动的管理控制单元。
BCU将ECU发出的制动指令通过电空模拟转换阀转换成与之成比例的预控制压力，再经中断阀进行流量放大送入制动缸，起着中继执行的作用。
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。
城市轨道交通导论 第五章
3）塞拉门 塞拉门在开启状态时，门翼
贴靠在侧墙的外侧；在关闭状态 时，门翼外表面与车体外墙形成 一平面，如图5-6所示。
图5-6 塞拉门
3．按用途不同区分
1）紧急疏散门 疏散门的功能是为了在紧急
情况下打开，使乘客安全转移。 其一般设在司机室前端正中央， 结构各有不同。紧急疏散门（见 图5-7）为可伸缩的套节式踏级板， 两侧设有扶手栏杆，中间铝合金 踏板上涂有防滑漆，故乘客在上 面行走时不会滑跌。
3．电气连接装置
电气连接装置有自动电气连接器和插头插座式连接器。自动电气连接器一 般安装在车钩上，插头插座式连接器安装在车体后墙上。
4．风管连接器
风管连接器由总风管、制动风管、解钩风管组成，装于钩头锥体上、下侧， 是用来连接车辆间的气体管路。当处于连挂状态时，管路应保证不能漏气，同 时不能影响解钩工作。
4．弹性悬挂装置
弹性悬挂装置安装在轮对与构架之间（一系悬挂）和构架与车体之间（二系悬 挂），如图5-18所示。
图5-18 弹性悬挂装置
一系悬挂位于轮对与构架之间，来自轨道的各种冲击和 振动首先通过一系悬挂缓冲后传给构架和车体。一系悬挂有 多种结构形式，目前多采用人字形层叠橡胶弹簧、锥形层叠 橡胶弹簧和金属螺旋弹簧，并根据车辆性能结合采用垂向减 振器和（或）横向减振器。
1．车钩
图5-8 非刚性车钩
图5-9 刚性车钩
按照牵引连挂装置的连接方法，车钩又可以分为自动车钩（见图5-10）、半 自动车钩（见图5-11）和半永久车钩（也称半永久牵引杆），如图5-12所示。
图5-10 自动车钩
（a）半自动车钩
图5-11 半自动车钩
（b）连挂好的半自动车钩
（a）半永久性牵引杆
城轨车辆牵引与制动控制系统—电动列车的制动控制
故当列车施加制动，并且速度小于8Km/h时，DCU取 消“release holding brake”信号，ECU开始施加保压制动， 电制动逐渐减小，气制动逐渐增加。
（1）常用制动指令
当司机将牵引/制动手柄拉到常用制动位，2K16线圈失电，并导致常用制动 控制列车线20632变为低电平，该信号输入到每节车的电子制动控制单元（ EBCU），则列车施加常用制动。
（2）快速制动指令
➢ 当牵引/制动手柄拉到快速制动位，2K16、2K17线圈均失电，并导致常用制动控 制线20632、快速制动线20622变为低电平，该信号输入到每节车的电子制动控制 单元（EBCU），则列车施加快速制动。
（2）列车的全自动驾驶
1）全自动驾驶的启动 启动条件
① 主控手柄在“0”位； ② 方向手柄在“F”位； ③ ATP钥匙开关处于“合”的位置。
在以上条件均符合的情况下，按下副司机台上的“ATO启动”按钮。
2）全自动驾驶的终止 ➢ 当列车在下一个站停车，ATO自动开门时，全自动驾驶终止。
➢ 当碰到如下情况时，全自动驾驶被中断：①主控手柄离开“0”位； ② 方向手柄离开“F”位。
4）从正线进库的牵引。列车从正线进入库内的过程中， 需要转换成ARM模式。在离开正线之前，显示屏会提醒 司机按下“ARM”按钮。一旦进入ARM模式，列车能够 进库。
5）ATP触发的紧急制动。如果ATP发现有危险的操作状 态，它会立刻触发紧急制动，直到列车完全停止。如果 ATP触发了紧急制动，必须在列车停止后按下“ARM” 按钮，以解除列车的紧急制动状态。
城市轨道交通制动系统
（1）制动位
驾驶员要实施制动时，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
闭的管路，压缩空气由制动管进入各个车辆的
制动缸，压缩空气推动制动缸活塞移动，并通
过活塞杆带动基础制动装置，使闸瓦压紧车轮
，产生制动作用。
制动力大小，取决制动缸内压缩空气的压力 。
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。
（一）直通式空气制动机原理图
制动阀
制动阀有缓解位、保压位和制动位3 个不同位置。
《城市轨道交通机车车辆》
制动系统
城市轨道交通车辆
王勇麟 付 杰
主要学习内容
一、空气制动系统的控制方式 二、电制动 三、制动模式
一、空气制动系统的控制方式
（一）直通式空气制动机 （二）自动空气制动机 （三）直通自动空气制动机
（一）直通式空气制动机原 理图
直通空气制动机特点是：
制动管增压制动、减压缓解，列车分离时不能自动停 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。
（二）自动空气制动机原理图
三通阀工作原理
（a）充气缓解位 （b）制动位 （c）保压 位
(1）制动位
（2）缓解位
制动电阻器箱
一般每个动车都安装有制动电阻器箱 ，里面装有足够的制动电阻。电阻材料 一般采用合金带钢条．这种合金带钢条 不仅具有稳定的电阻率，而且有相当大 的热容性。
城市轨道交通车辆制动系统
城市轨道交通车辆制动系统摘要：我国城市轨道交通行业的大规模发展全面带动了装备制造业及产业链的发展和技术升级。
按照国家发改委《增强制造业核心竞争力三年行动计划》和《关于加强城市轨道交通车辆投资项目监管有关事项的通知》要求，应积极开展城轨装备标准制修订，发展团体标准和企业标准，完善城轨装备标准规范，加快构建中国城轨装备标准体系。
作为城轨交通车辆关键核心装备的制动系统，有必要建立技术标准体系，以更好地推进制动系统统型产品开发，提高产品的通用性与互换性，满足制动系统产品设计、制造和运用需求。
关键词：城轨交通车辆；制动系统；标准现状；标准体系１我国城轨交通车辆制动系统技术现状目前地铁车辆、轻轨车辆、有轨电车在国内均已批量运用，中低速磁浮车辆、市域快速车辆、单轨车辆也逐步扩大应用。
制动系统是城轨交通车辆的核心系统，组成较为复杂，以地铁列车为例，每列地铁列车制动系统通常由五六十种部件组成，且技术领域跨度大，涵盖了气动控制、计算机控制、机械驱动、摩擦材料、密封等技术，不同的城轨交通车辆采用的制动技术也有所不同，有的甚至差异较大。
绝大部分地铁车辆、轻轨车辆和市域快速车辆采用微机控制直通电空制动系统，主要由制动控制系统（也称为制动控制装置）、基础制动装置、风源装置、防滑装置、辅助设备及管路供风部件等组成。
制动控制装置分为车控和架控２种形式，主要由电子制动控制单元、中继阀、空重车阀、紧急阀、电磁阀、压力传感器等组成。
大部分城轨车辆基础制动采用踏面制动方式，主要包括单元制动器和闸瓦；１００ｋｍ／ｈ及以上速度等级的大部分地铁车辆、轻轨车辆等采用盘形基础制动装置，主要由夹钳单元、制动盘、闸片组成，多采用铸铁制动盘和合成闸片。
风源装置分为主空压机组成和辅助空压机组成，主要包括空压机和干燥器，大部分采用活塞式或螺杆式空压机和双塔吸附式干燥器，部分采用膜式干燥器，主空压机组成为全列车用风设备提供压缩空气，辅助空压机组成为升弓设备提供压缩空气。
城市轨道交通车辆制动技术项目6 城市轨道交通车辆制动控制系统
项目6 城市轨道交通车辆制动控制 系统
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【项目描述】 城市轨道交通车辆的制动控制系统是城市轨道交通车辆的关键 部件,是城市轨道交通车辆制动系统中最重要的技术保障,是确保城 市轨道交通车辆安全运行的重要保障。城市轨道车辆的启动和以一
定速度运行,要通过对其施加牵引。同样,为了使运行的车辆能够迅
速地减速、停车,也必须对其施加制动。牵引和制动是车辆运行的一 对矛盾的两个方面,缺一不可。仅有牵引而没有制动的车辆是不完善
力等参数。如果供气系统中某台设备发生故障,及时调用备用设备 填补。 ④在列车制动过程中始终收集列车所有轮对速度传感器发来的
速度参数,对轮对在制动中出现的滑行进行监视。一旦发现滑行,立 即发出防滑信号并采取防滑措施。
⑤对列车制动时的各种参数和故障进行监视和记录。故障记录
可以在列车回库后用便携式计算机读出。 城轨列车的电子制动控制单元硬件设备只是计算机和必要的输
组成。它在整个制动系统中的位置如图6.1所示。
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1.电子制动控制单元 电子制动控制单元是近代城轨车辆发展的新技术,城轨列车在发 展之初仅以压缩空气作为唯一的制动的信号和动力源而没有电气制 动;电磁式制动机虽然采用电气指令控制,但它们作用非常简单,只是 通过司机制动控制器(电空制动控制器)进行励磁和消磁,控制列车制 动或缓解,根本没有其他功能。随着电子技术的迅速发展,特别是微 机技术的发展,列车制动控制再也不靠司机的人工进行判断,而是由 微机综合列车运行中的各种参数,经过判断和运算,给城轨列车制动 系统发出准确的指令。以微机为中心的电子控制装置被称为电子制
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
1
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。
城轨车辆制动系统课件
制动控制方式
城轨车辆制动系统采用多种制动控制 方式，如电制动、空气制动等，以满 足不同情况下的制动需求。
制动系统在城轨车辆中的实践案例
北京地铁
北京地铁采用具有自主知识产权的城轨 车辆制动系统，实现了列车的安全、可 靠制动。
VS
上海地铁
上海地铁采用进口的城轨车辆制动系统， 为列车提供稳定的制动和停车功能。
对于不符合法规与标准的行为，需要进行整改和处罚，加强监管和执法力度，提高城轨车辆制动系统的 安全性和可靠性。
制动系统相关法规与标准的未来发展与完善
随着城市轨道交通的快速发展和技术进步，制 动系统相关法规与标准也需要不断更新和完善 ，以适应新的安全需求和技术发展趋势。
未来发展与完善过程中，需要加强国际交流与 合作，借鉴国际先进经验和技术成果，推动制 动系统相关法规与标准的国际化和标准化。
制动系统的发展趋势与未来展望
智能化
01
随着技术的发展，城轨车辆制动系统将更加智能化，实现自动
化控制和故障诊断。
节能环保
02
未来城轨车辆制动系统将更加重视节能环保，采用更加高效的
制动方式，减少能源消耗和环境污染。
自主创新
03
未来城轨车辆制动系统将更加重视自主创新，研发具有自主知
识产权的核心技术，提升我国城轨交通产业的竞争力。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
城轨车辆制动系统概述
制动系统的定义与功能
定义
城轨车辆制动系统是用于控制列 车运行速度并在必要时使列车安 全停止的系统。
功能
城轨车辆制动系统具有减速、停 车和保持车辆静止等基本功能， 同时还可以根据需要调车辆制动系统通过制动器将车辆动能转化为热能散发到空气中，从而实现 制动。
城市轨道交通车辆维护与检修教学课件第五章风源及制动系统维护与检修
2．油过滤器的检修 油过滤器的常见故障及处理措施见下表。
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3．风缸与安全阀的检修 （1）风缸的检修 按照相关设计制造标准，正常情况下：额定工作压力不大于0.6 MPa的风缸必须 6年进行外观检查和排水，12年进行内外观检查评估；额定工作压力为0.6～1 MPa 的风缸必须2年进行外观检查和排水，12年进行内外观检查评估。 年检以内的修程以外观清洁、检查为主，并在半年检、年检时进行排水排污处理。 车辆进入架修期时，对风缸进行清洁、外观检查，以及排水排污处理。车辆进入大 修期时，对风缸进行内外表面宏观检查、壁厚测定、射线检测、耐压试验等作业。 车辆二次大修期时，对风缸进行更新，风缸宏观检查内容及技术要求见下表。
4）组装。必须使用专用标准工具进行组装。组装前，在O形环和电枢上涂少许 硅脂。严格按照顺序组装，各紧固转矩应符合相关技术标准。
5）检测。严格按照技术标准对模拟转换阀进行检测。严格遵守电气设备作业的 安全规范。
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（3）称重阀的检修 1）分解。拆卸克诺尔K环时要用专用钩。分解时必须去除称重阀表面脏物，注意 不要损伤密封面和阀座。 2）清洁。在70～80 ℃的清洁池中用化学清洁剂清洗金属部件，然后用压缩空气 吹干。所用化学清洁剂腐蚀率必须符合有关技术规定。橡胶或塑料的外皮可用一块 浸了肥皂液的湿布擦洗，然后马上用清水再擦一遍，并用压缩空气吹干。
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（2）模拟转换阀的检修 1）分解。 2）清洁。在70～80 ℃的清洁池中用化学清洁剂清洗金属部件，然后用压缩空气 吹干。用浸过温肥皂水的抹布擦洗励磁线圈和电枢后，立即用压缩空气吹干，并在 电枢上涂抹一层硅脂。
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3）检查。清洁后，仔细检查部件是否出现裂纹、变形、腐蚀等损伤，必要时进 行更换。仔细检查励磁线圈的保护层、触针是否锈蚀或变形；检查磁铁架内阀座的 情况，若出现凹陷情况且达到或超出0.3 mm，应更换电枢；检查压缩弹簧的自由高 度和压缩高度，确认弹力值是否符合有关技术要求。检修时，更换非金属环、垫圈 和夹紧销。
城市轨道交通车辆构造05制动系统
制动系统分类图
1.摩擦制动
图5-1 闸瓦制动示意图 1—制动缸 2—基础制动装置 3—闸瓦 4—车轮 5—钢轨
(1)闸瓦制动 动方式。 (2)盘形制动 所示。
闸瓦制动又称踏面制动，是最常用的一种制 盘形制动可分为轴盘式和轮盘式，如图5-2
图5-2 盘形制动 a)轴盘式 b)轮盘式
图5-3 盘形制动结构 1—轮对 2—单元制动缸 3—吊杆 4—制动夹钳
2) 具有足够的制动力，保证车组在规定的制动距离内停车。 3)对新型的城市轨道交通车辆，一般要求具有动力制动能力，并且 在正常制动过程中，应尽量充分发挥动力制动能力，以减少对城市 环境的污染和降低运行成本。 4)制动系统应保证车组在较长、较陡下坡道上运行时，其制动力不 会衰减。 5)电动车组各工况下的制动能力应尽可能一致。 6)具有紧急制动性能。
三通阀内形成以下两条通路： 制动管——充气沟7——滑阀室——副风缸； 制动缸——滑阀座r孔——滑阀底面n槽——三通阀EX口——大气。
第一条通路为充气通路，第二条通路为缓解通路，即所谓充气是指向 副风缸充气，缓解是指制动缸缓解，副风缸内压力可一直充至与制动管的 压力相等，即达到制动管定压，制动缸缓解后的最终压力为零。
空气压缩机1将压缩空气储入总风缸2内，经总风缸管3至制动阀4 。制动阀有3个不同位置：缓解位、保压位和制动位。 在缓解位时，制动管5内的压缩空气经11制动阀EX(Exhaust)排
气口排向大气； 在保压位时，制动阀保持总风缸管、制动管和EX口各不相通； 在制动位时，总风缸管压缩空气经制动阀流向制动管。
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， 只增加一个定压风缸13。但其三通阀的结构和原理与自动空气制动机的 三通阀有较大的区别。
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。
城市轨道交通车辆制动系统
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制动的基础理论和动力制动系统 北京地铁SD型数字式电气指令制动控制系统 上海地铁KNORR公司模拟式电器指令制动控制系 统 南京地铁KNORR公司EP2002制动系统
《城市轨道交通车辆制动技术》是机车车辆专 业一门重要专业课，是本专业支撑课程之一， 课程内容来源于科学实践和生产第一线，具有 较强的理论性、实践性和应用价值。
掌握城市轨道交通车辆制动的基本概念 掌握制动系统的各个组成部分的功能 掌握城市轨道交通车辆制动控制系统
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城轨制动系统
城市轨道制动系统论文第1章制动系统概述人为停止物体的远程运动，包括减速、停止运动或加速运动，都可以称为“制动”。
安装在列车上使列车能够制动和缓解的一整套装置，统称为列车制动装置。
有时，制动器和制动装置简称为“房间”。
制动的实施被称为上部制动或下部制动。
松开刹车简单的叫松噪音。
在铁路上，可分为机车制动装置和车辆制动装置。
由于城市轨道交通车辆与铁路车辆的编组形式不同，一般采用动力分散型动车组的形式，因此可分为动车制动装置和拖车制动装置。
城市轨道交通车辆操作整个列车制动功能的设备安装在列车两端带司机室的头车上。
车头可以是拖车，也可以是动车。
我国城市轨道交通车辆的头车通常是拖车。
一种列车制动装置，包括至少两个部分，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及传输装置和制动控制装置组成。
目前有两种制动控制部分:空气制动控制部分和电空制动控制部分。
制动执行部分通常称为基本制动装置，包括闸瓦制动、盘式制动、磁轨制动等不同方式。
以前列车上安装的制动装置简单直观，制动信号是通过压缩空气传递的，所以称为一套制动装置。
然而，随着高速动车组和轨道交通车辆技术的发展，越来越多的电信号和电驱动装置用于制动装置。
随着微机和电子设备的出现，制动装置变得无触点化、集成化，制动控制功能集成在其他电路中，不能独立分割。
所以按照现代的方法，具有制动功能的电子电路、电气电路和气动控制部分只能归纳为一个系统，统称为列车制动系统。
当采用压力空气作为制动信号传递和制动力控制的介质时，制动装置称为空气制动控制系统，也称为空气制动器。
以电信号传递制动信号的制动控制系统称为电指令制动控制系统，其制动力可以通过压力空气、电磁力、液压等方式提供。
现代轨道交通车辆的制动系统由三部分组成:动力制动系统、空气制动系统、指挥通信网络系统。
①动力制动系统。
一般与牵引系统连接形成主电路，主电路包括再生反馈电路和制动电阻。
动力制动产生的电能反馈到供电接触网或消耗在制动电阻上。
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1) T车的空气制动滞后控制
控制思想：T车所需制动力由M车的再生制动 力承担，根据空电联合制动运算，不足部分也 由M车的空气制动力补充。最后还不足时，再 由T车的空气制动力承担。
2） T车空气制动优先补足控制
控制思想：T车所需制动力由M 车的再生制动力承担，根据空 电联合制动运算，当再生制动 不足时，首先由T车的空气制动 力补足，再不够才由M车的空 气制动力补足。当电气制动失 效时，M车、T车空气制动均匀 作用。
数字式指令指开关指令的组合，属于分档控制。这样的分档制动指令通过具有
多块气动膜板的中继阀的动作，使制动缸获得恒定的七级压力。 数字式电气指令制动控制系统操作灵活，可控性能好。我国自行制造的北京
地铁车辆使用的SD型制动系统即为数字式电气指令制动控制系统。
2）模拟式电气指令制动控制系统
可以实现无级制动和连续操纵，常用的模拟电
② 将接收到的动力（电气）制动实际值经EP转换，将 电信号转换成为气动信号发送给空气制动控制单元。 在保证电制动优先作用下，空气制动能自动进行列 车制动力的补偿，将制动所需压力传递给基础制动 装置，从而使列车制动保持不变。
(3) 控制供气系统中空气压缩机组的工作周期，监视 主风缸输出压力等参数。如果供气系统中某台设备 发生故障，它能及时调用备用设备填补。
来快速、准确、可靠地传递司机控制器的指令。采用电气指令可
以使列车制动、缓解迅速、停车平稳无冲动，缩短制动距离。 1）数字式电气指令控制系统
是指0和1两个数字，在组成3位数字时，除了000外，还有001，010，
011……111共7种组合，分别使三个电磁阀各自得电（相当于1）或失电（相 当于0）组成的组合，从而获得7档制动指令。
拟转换阀，是一个 电—气转换阀。
48 总风缸 14 压力信号输出
组成：电磁线圈、铁芯、灯
杆、活塞。
功能：将电流信号转换成空
气压力信号，空气压 力信号与激磁电流成 线性关系。
EP阀工作原理
• 由电磁线圈、铁芯、顶杆和活塞等组成。 当它的电磁线圈没有励磁时，铁芯和连杆 落在阀底，通路阻断或通路与大气连通。 当线圈励磁，铁芯被吸引上移，推动顶杆 和活塞上移，通路与储风缸压力空气连通。
基本分为：EP阀、中继阀和空重车调整阀。
2、空气制动控制单元在制动系统中的作用
BECU
采集车上各种 制动相关信号 列指 车令 制计 动算 力出
BCU
空制制 动力信号
中继阀
流量放大
空气制动 执行系统
等实 值际 信制 号动 力
动力制动系统
一）、EP阀(Electric-Pneumatic)
定义：也称控导阀，也称模
第二节 制动控制策略
1、恒制动率控制
无论空载、满载或超员，都应保证列车的 减速度与司机制动手柄的制动位角度相对应。 城市轨道车辆会根据动车和拖车车辆的负 荷重量变化而自动调整各级制动缸压力，在各 制动级位都可保持恒定的制动率，得到恒定减 速度。
均匀制动方式
定义：各节车各自承担自己需 要的制动力。 缺点：T车所需的制动力将全 部由自己的空气制动系统承担， T车的闸瓦磨耗要比有电气制动 的M车多。
动力（电气）制动 牵引控制系统 （PCU)
电气指令单元 （司机控制器/ATO)
电子制动控制单元 （EBCU/BCE/MBCU）
防滑装置 供气系统 空气制动控制单元 （BCU) 基础制动装置
图5-1 制动控制系统组成框图
第一节 制动控制系统的组成
一、电子制动控制单元
列车制动控制不再靠司机的头脑判断，而是由微机综合列车运 行中的所有参数，经过判断和运算，给制动系统发出精确的指 令。
பைடு நூலகம்
第四节 粘着控制
1、滑行的产生和粘着控制的必要性 “抱死”，滑行，增加制动距离、擦伤轮对 踏面和轨面 粘着控制最有效的方法：加装防滑器，或微 机控制的电子防滑系统。 2、粘着控制的分类 a)校正型 b) 蠕滑控制型
信号有电流、电压、频率、脉冲等，这些模拟
量可以传递制动控制信号。
特点：对指令传递的设备性能要求较高，精度 有可能因为设备性能的不足而下降。
2）模拟式电气指令制动控制系统
• 模拟式电气指令制动系统可以实现无极制动和连 续操纵。常用的模拟电信号有电流、电压、频率 和脉冲等，这些模拟量可以传递制动控制信号。 理论上，模拟式电气指令制动控制系统的操纵比 数字式的更方便，但它对指令传递的设备性能要 求比较高。如果设备性能不能满足要求，其精度 会降低，从而会影响制动效果。 • 从目前趋势来看，城市轨道交通车辆采用脉冲 宽度调制的模拟式电气指令制动控制系统，应当 是较为先进的列车制动控制系统。
(4)在列车制动过程中始终收集列车所有轮对速度传 感器发来的速度参数，对轮对在制动中出现的滑行 进行监视。一旦发现滑行，立即发出防滑信号并采 取防滑措施。
(5)对列车制动时的各种参数和故障进行监视和记录。 故障记录可以在列车回库后用便携式计算机读出。
二、空气制动控制单元（BCU）
空气制动控制单元是制动系统中电气制动和空气制动的联系点， 也是电子、电子信号与气动信号的转换点。在过去论述中称为中 继阀或EP。 空气制动控制方式分：自动式 直通式 传递方式分：数字指令式 电 气 模拟指令式 指 令 式 控 制 控制方式分：电磁空气制动机 气压控制型电气指令式制动控制系统
模拟转换阀
定义：为上海地铁车辆KNORR制动系统中使
用的电磁阀，由电磁进气阀、电磁排气阀、气-电转换器组成。
功能：将电气指令通过反馈闭环系统的作用比
较精确的转换成预控制压力信号。
4）均衡阀
二）、中继阀
定义：是SD型数字式
制动控制单元中最重要 的电磁阀，是一个电— 气转换阀。
28 空重车调整阀 13 控导阀(电制） 43 总风缸 20 空气压力输出 8 紧急制动阀
均衡阀
定义：上海地铁车辆KNORR制动系统使用的
气阀。
功能：能使大流量的压力空气迅速通过，而且
大流量压力空气的压力变化是随预控制压力CV 的增大而增大的，输出压力比为1：1，相当于 一个气流放大器类似于电流放大器。
集成化模拟式制动控制单元
定义：将制动控制单元所有的部件都安装在一
块铝合金的气路板上的系统。
第五章 制动控制系统
第一节 制动控制系统的组成
制动控制系统组成
空气制动控制系统（空气制动机）BCU——以压力 空气作为制动信号传递和制动力控制介质的制动控 制系统； 电气指令制动控制系统PBCU——以电气信号来传递
制动信号的制动系统。
电子制动控制单元EBCU——以微机为中心的电子控
制装置。
以微机为中心的电子控制装置称为电子制动控制单元（EBCU)、 微机制动控制单元（MBCU)、 制动控制电子装置（BCU).
电子制动控制单元的主要功能：
① 接收司机控制器或ATO的指令，与牵引控制系统协 调列车的制动和缓解。设有紧急制动电路，当紧急 制动指令发出时，列车能迅速调用全部空气制动能 力实行紧急制动。
（三）、空重车调整阀
• 空重车调整阀的作用是根据车辆载重的变化，即根据乘客 的多少，输出一个空气压力信号，并通过中继阀使单元制 动机风缸保持一个恒定的制动力。 • 空重车调整阀的输入是车辆二系弹簧的空气压力信号。 考虑到车辆载重的不平衡，一般采取前后转向架对角的两 个空气弹簧压力为输入信号，这样就能比较准确地使空重 车调整阀的输出压力信号与乘客负载成一定比例关系。 • 由于电子技术的发展，现在许多空重车信号已经直接将 空气弹簧压力转换成电子信号输入BCE或MBCU，空重车 调整阀输出的空气压力信号在常用制动时根本不起作用。 但是在紧急制动时，空重车调整阀输出的空气压力信号还 是可以越过中继阀，对紧急制动起到限制冲动的作用。
电气控制型电气指令式制动控制系统
1、空气制动控制单元的基本组成 一般空气制动控制单元 由各种不同功能的电磁阀和气动阀组成 普遍有以下几种零部件构成 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 内部有腔室及连通腔室大小通路的阀体。 控制腔室与各通路的活塞和阀门。 控制活塞和阀门的模板、弹簧、顶杆和铁芯。 控制（吸引）顶杆和铁芯的电磁线圈。 与阀体内部大小通路相连的输入、输出气管接头。 气-电或电-气转换元件。
2、空气制动滞后控制
定义：在不超过粘着限制的范围内充分利用
M车的电气制动力，不足部分再由T车的空气 制动力补充，这样可以节约能源，降低T车机 械制动的磨耗，这种控制方式称为空气制动滞 后控制。 有三种方式： 1) T车的空气制动滞后控制 2) T车空气制动优先补足控制 3) M、T转向架空气制动均匀不足控制
功能：将电信号转换
成空气压力输出，控制 电信号的变化不是激磁 电流的变化，而是三个 电磁阀励消磁状态的七 种组合。 (001,010,011,100…..)
七级中继阀
二）、中继阀
• 组成：它上部是给排阀，下部是腔室。腔 室中是活塞和膜板，活塞和膜板带动有空 心通路的顶杆上下移动。 • 原理： 中继阀也是一个将电信号转换成 压力空气的电磁阀，只是电信号的变化不 是励磁电流的变化，而是通过电磁阀励磁 线圈和消磁状态的不同组合，将多个电信 号输入转换成对应空气压力输出。
第五章 制动控制系统
制动控制系统的主要功 能 • 制动控制系统是空气制动系统的核心
• 它接收司机 • 自动驾驶系统（ATO）的指令 • 并采集车上各种与制动有关的信号，将 指令与各种信号进行计算，得出列车所 需的制动力，再向动力制动系统和空气 制动系统发出制动信号。
制动控制系统的主要功 能
动力制动系统进行制动时将实际制动力 的等值信号反馈给制动控制系统，制动 控制系统通过运算协调动力制动和空气 制动的制动量。 空气制动系统将制动控制系统发来的制动 力信号经流量放大后使执行部件产生相 应的制动力。
3) M、T转向架空气制动均匀补足控 制 控制思想：T转向架的制动力首先由M转向架