南京地铁1号线制动系统的原理及故障排除

南京铁道职业技术学院毕业论文

题目：南京地铁1号线制动系统的原理及故障处理作者：蒋志强学号：093311223 系：动力与工程学院

专业：地铁司机

班级： 0911

指导者：沈骏

评阅者：

2012年 6 月

毕业设计（论文）中文摘要

南京地铁1号线制动系统的原理和故障处理

摘要根据南京地铁车辆制动系统的特点，分析了该地铁车辆制动系统的作用原理及作用过程，对电制动、能耗制动、空气制动分别作了较为详尽的分析和说明。并根据南京地铁一号线列车紧急制动设计原理和电路图分析了南京地铁一号线列车产生紧急制动的各种常见情况，通过车载记录对紧急制动发生原因进行了探讨，并以南京地铁列车正线发生紧急制动故障处理实例进行分析，同时提出了减少紧急制动发生的预防措施。

关键词制动系统地铁车辆特点分析紧急制动车载信号

目次

1 引言 (1)

2 南京地铁1号线制动系统的组成 (1)

3 电制动 (1)

3.1 作用原理 (1)

4 空气制动 (2)

4.1 空气供给/ 处理装置及其作用原理 (2)

4.2 摩擦制动控制装置 (2)

4.3 防滑系统（WSP） (3)

4.4 辅助设备 (3)

5 制动控制 (4)

6 发生紧急制动情况分析 (4)

7 车载记录紧急制动原因探讨 (5)

7.1 来自列车的紧急制动 (5)

7.2 超速 (6)

7.3 报文传输故障 (6)

7.4 未经允许的驾驶室解锁 (6)

7.5 ATP在自动折返中收到DTRO为0 (6)

7.6 紧急停车报文 (7)

7.7 一个车门打开时列车未停稳 (7)

结论 (10)

致谢 (11)

参考文献 (12)

1 引言

南京地铁1 号线车辆采用法国A L S T O M 公司生产的动车组。为了适应城市快速轨道车辆运行速度高、站间距离短、启动制动频繁等特点，在动车组制动系统的设计中，本着安全、可靠的原则，采用了微机控制的电空制动。该制动系统具有启制动快、制动距离短、反应迅速、停车稳、准确性高、制动力大、安全可靠等特点。制动部件集成化程度高，维护简单、重量轻，并具有自我诊断及故障保护显示功能。

2 南京地铁1号线制动系统的组成

1．组成：南京地铁1 号线车辆制动系统由电制动及空气制动系统组成，以电制动为主。电制动包括再生制动和电阻制动，两者能连续交替使用。

2．作用：在网压高于DC 1 800 V时，再生制动能平稳地转到电阻制动；在整个运行速度范围内，电阻制动力能单独满足制动的要求；紧急制动时，制动力由空气制动提供；车辆停放时的制动力由弹簧力提供，压缩空气缓解。

在电制动力不足的情况下，动车和拖车分别根据各自车辆所接收的制动指令，同时施加空气制动。

在电制动失效或紧急制动过程中，空气制动将替代电制动，且根据列车载重施加空气制动。

低速运行时，由空气制动代替电制动，实施保持制动使整列车停车。当车辆需要运行时，保持制动由牵引指令进行缓解，并随车辆牵引力的不断增大，保持制动逐渐缓解，可以防止牵引力不足时，制动完全缓解造成的车辆后退。

3 电制动

3.1 作用原理

在变频调速系统中，电机的减速和停机是通过逐渐降低定子给定频率来实现的。再生制动时，电机从电动机状态变为发电机状态，电机再生的电能经牵引逆变器反馈到直流电路（即地铁直流供电网）。由于直流电路的电能无法回馈到交流电网，仅靠变频器本身的电容吸收，或供列车所在直流接触网供电区段上的其他车辆牵引用。其他车辆能消耗部分电能，但电容仍有短时间的电荷堆积，形成“泵升”电压，使直流电压U d升高，过高的直流电压会使各部分器件受到损害。因此，当直流电压U d 超过一定值时，必须采用能耗制动。

3.3.1 制动斩波器

南京地铁车辆制动斩波器是当直流电路的电压U d＞1 750 V，超过规定的限值时，自动接通耗能电路，使直流电路通过制动电阻后以热能方式释放能量。制动斩波器是外置式，它包括功率管、电压采样比较电路和驱动电路。驱动电路由牵引控制电子装置控制。

3.3.2 制动电阻

制动电阻是将再生能量以热能形式消耗的载体。A L S T O M 公司采用的是铝合金电阻，该电阻器耐振动性、耐气候性较好，广泛应用于恶劣的工控环境，易紧密安装，易附加散热器，外形美观。制动电阻值1.55 Ω，由整体风扇强迫冷却，并设置了过温保护装置。

3.3.3 制动过程

能耗制动过程如下：（1 ）当电机在外力作用下减速、反转时（包括被拖动），电机即以发电状态运行，能量反馈回直流电路，使母线电压升高。（2 ）当直流电路电压U d ＞1 750 V时，制动斩波器功率管以PWM 方式开通，电流流过制动电阻。（3 ）制动电阻消耗电能转化为热能，制动电流的大小由P W M 方式的占空比决定。（4 ）直流电路电压U d＜1 650 V时，制动斩波器功率管截止，制动电阻无电流流过。

4 空气制动

南京地铁1 号线车辆制动控制系统是将微机控制、总线传输、网络通信融于一体的电、气综合制动系统。其中空气制动系统设备主要分为以下几部分：空气供给/处理装置，摩擦制动控制装置，防滑控制装置，空气悬挂、供给和控制装置，辅助装置。

4.1 空气供给/ 处理装置及其作用原理

（1 ）空气压缩机的启停控制是通过制动控制电子装置（B C E ）来实现的。每个空气供给和制动控制组合模块配有一个压力传感器A2.8，压力传感器检测总风管的压力并且传送信号给BCE，BCE 将根据压力传感器显示的总风压力信号（通常8.4~9.5 bar之间）来启动和关闭压缩机A2.1。

（2 ）该供风装置不同于其他类似供风系统的一个显著特点是，A 车上的BCE 接受来自FIP 网络的信号决定两个压缩机的主辅模式，每天更换。如果一个压缩机能够满足列车空气的需求，另一个压缩机就不工作；如果一个压缩机不能满足列车的需求，并且空气压力下降到7.5 bar以下，另一台压缩机将启动。

（3）该供风系统通过安全阀A2.6 保护系统安全。安全阀动作压力10.5 bar，防止因供风自动控制系统故障导致过多的压力进入总风缸A6.7，确保供风安全。

4.2 摩擦制动控制装置

（1）常用制动

BCE A6.9 接受所有车辆的空气弹簧平均压力信号，根据该信号计算出该车辆制动所需的制动力，同时将反映车辆质量的载荷信号传送给F I P 网络系统，拖车载荷信号通过FIP 网络传送到动车的BCE 和牵引控制装置。动车的载荷信号也通过P W M 线传送到相应的牵引控制电子装置，牵引控制装置经过综合计算后将决定制动力的分配。对于动车，动力制动装置和正常摩擦制动系统是同时存在的，这两种制动系统都是由司机控制器和A T O 自动驾驶装置控制。无论哪种，该装置都能提供连续的动力制动和摩擦制动。如果制动需求值超过动力制动能力，这时空气制动根据总的制动力要求补充动力制动不足部分。混合制动要求制动缸的压力可以不一样，只要动力制动和摩擦制动制动力的和达到制动力所需求的值。P C E 将计算需求补充的摩擦制动力传给B C E ，B C E 将该信号传送到BCU A6.6.1。BCU 结合实施和缓解电磁阀A13来改变制动缸压力，达到制动和缓解的目的。

（2）紧急制动

紧急制动电磁阀(在BCU A6.6.1中)接受来自紧急制动指令线的命令信号，该电磁阀失电时，来自BCU 的控制压力被允许通过称重阀b 进入中继阀d ，产生紧急制动。当紧急制动控制线路得电时，紧急电磁阀得电，旁路的实施和缓解电