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

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
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。
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
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
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。
(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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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Hale Waihona Puke BaiduM 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。
（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。
优点：a) 避免用管道连接而造成的泄漏，同时
元件所占空间大大减少。 b) 测试接口方便各个控制压力和闸缸压 力的测量，方便了日常检修保养工作。 c) 如运营中发生故障，可迅速将整个控 制单元的气路板换下，列车可快速重新投入运 营。
三 电气指令制动控制系统（PBCU）
现在城市轨道交通车辆的制动系统无一例外地采用电气指令单元
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
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
的再生制动力承担，不足部分由M1转向架的空 气制动均匀补足。
优点：1个制动控制装置就可以既控制动力转
向架，又控制非动力转向架，且电功率回收率 提高，T转向架闸瓦的磨耗减小。
3、电空联合制动中空气制动的指 令传输与控制实例
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。
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。
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。
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。
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。