动车组制动系统的组成与功能

动车组技术结课论文
动车组制动系统的组成与功用
班级：交设1105班
姓名：肖征伟
学号：**********
动车组制动系统的组成与功用
随着高速列车时代的到来，高速便捷越来越被人们追求。

速度提高的同时，制动系统也要不断地优化，以适应列车在高速行驶状态下确保乘客与车辆的安全。

在课堂上我们观看了许多列车的交通事故，都是由列车运行系统中一些不完善的地方导致的，因此列车制动系统的优化和提高也是很关键的而一部分。

高速列车的制动能量和速度的平方成正比，传统的纯空气制动已不能满足需要，因其制动能力由于以下因素而受到影响：制动热容量和机械制动部件磨耗寿命的限制；摩擦材料的性能对粘着利用的局限性，以及对旅客乘坐舒适性的不利影响；纯空气制动作用情况下，紧急制动距离不可避免的延长。

因此，高速列车必须采用能提供强大制动力并能更好利用粘着的复合制动系统；制动时电制动与空气制动联合作用，且以电制动为主。

复合制动系统通常由电制动系统、空气制动系统、防滑装置、制动控制系统等组成，下面就这几部分分别加以介绍：电制动；空气制动；防滑装置；制动控制系统。

一、电制动
电制动是将列车的动能转变为电能后，再变成热能消耗掉或反馈回电网的制动方式，应用在200公里动车组上的主要有电阻制动和再生制动两种。

电阻制动和再生制动都是让列车的动轮带动动力传动装置（牵引电动机），让其产生逆作用，消耗或回收列车动能，习惯上也称为动力制动。

下面分别就这两种制动方式加以介绍：
1、电阻制动
司机室或ATC装置发出制动指令后，制动控制装置首先对列车运行速度进行判断。

当速度大于25km/h时，制动主回路构成，然后制动接触器动作，随后依次是励磁削弱接触器打开、预励磁接触器投入，最后，断路器投入。

此时，由电枢绕组、励磁绕组和主电阻器构成电阻制动主回路，并使电流向增加原牵引时剩磁的方向流动，再由主电阻器最终将电枢转动发出的电能变为热能消散掉。

2、再生制动
与电阻制动相比，再生制动的主回路中没有了主电阻器。

制动时回路中各部件的动作与电阻制动时一样，只是电枢转动产生的电能要回馈到电网。

电制动具有摩擦部件少（仅有轴承）、维修工作量少、可以反复使用等优点，担负着动车组制动减速时的大部分能量。

但由于增加了控制装置和制动电阻等设备，使重量增加；而且，如果条件不具备就不能产生制动作用（即电制动失效）。

因此，为提高可靠性，高速动车组的制动控制系统具有在电制动系统不能正常工作时，自动切换到摩擦制动系统的功能。

二、空气制动系统
虽然电制动可以提供强大的制动力，但目前空气制动对于高速动车组来说仍然不可或缺。

这是因为：直流电机的制动力随着列车速度的降低而减少，如不采取其他制动方式，列车就不可能完全停下来。

而交流电机虽然可通过改变转差来控制制动力的大小，理论上可使制动力不受列车速度的限制，但从高速到停止均能有效作用的、可靠的电制动装置尚处于研究阶段。

三、防滑装置
滑行就是由于车轮被“抱死”，而导致转动速度急剧减小的现象；轮轨之间的滑动会延长制动距离并使踏面擦伤（磨平）。

踏面擦伤后，不仅降低乘车的舒适性，也会给转向架部件带来附加的冲击力，使其寿命缩短。

所以，必须防止滑行现象的发生。

防滑装置的功能就是通过各车轴或牵引电机中安装的速度传感器，对速度进行检测，在滑行即将发生的短暂过渡阶段将其检测出，并及时动作，使作用在车轮上的制动力迅速降低至粘着力以下，以防止车轮滑行，恢复轮轨的粘着状态。

在粘着恢复以后，还要使制动力及时上升，并使其尽可能地大。

由滑行检测器对速度传感器送来的脉冲频率信号进行计算比较，并根据事先规定的控制逻辑来判断是否发生了滑行。

滑行的检测方法主要有减速度检测和速度差检测两种：
1.减速度检测
该方法是根据车轮本身转动速度减少的比例来判断是否滑行。

由于轮对与车辆的质量相差较大，其速度变化相对也快一些，因此，减速度检测可以对滑行轴单独进行评价，及时检测到滑行。

2.速度差检测
速度差检测是以同一辆车内4个轴的速度，以及制动指令发出后以一定减速度减速的假想轴速度（也称第5轴速度）中速度最高的轴为基准，当车轮的速度比基准轴的速度低于某一值（设定值）时，就判断为滑行。

在滑行检测时，以减速度检测方法为主，并和作为后备的速度差检测方法一起使用。

四、制动控制
制动控制系统包括了常用制动、紧急制动、非常制动、备用制动、救援制动和ATC制动等六种制动方式。

除了前述的空气制动系统、电气制动系统以及防滑装置外，系统中还包括制动控制器、列车线和制动电子控制装置等重要组成部分，分述如下：
1、制动控制器
设在司机座椅的左前方，手柄逆时针转动时带动安装在下部的凸轮，控制各指令线电气触点的通/断，向各车发送相应的制动指令。

2、列车线
列车线不但负责将制动控制器的制动指令传送给列车中所有车辆，还负责将各车的信息传递给司机室。

为减轻质量，动车组的列车线现在多采用光缆。

3、制动电子控制装置
动车组中所有车辆均装有制动电子控制装置，它根据输入的制动指令信号、速度信号和载荷信号输出决定电制动力和空气制动力的制动模式信号。

此装置除产生制动模式信号外，还利用计算机进行防滑、空气压缩机和电空混合制动的控制，它相当于制动系统的“大脑”。

制动电子控制装置具有以下功能：发出电制动和空气制动指令；紧急制动控制；空气压缩机控制；防滑控制。

4、继电器
制动控制电路中采用了很多继电器来进行逻辑判断和控制。

如表示列车头车的MCR继电器、表示列车设备有无异常的JTR继电器，以及表示是否有制动指令的状态继电器（BR继电器）等。

为保证发生故障时动作的可靠性及制动逻辑作用，这些继电器均带有多个触点。

在通常的列车行驶过程中，当驾驶员发现列车前方有突发威胁或障碍物时，即使对列车采用紧急制动都无法将列车停在障碍物前方，说明
目前的制动距离长于视线距离，制动手段还是存在隐患。

因此要进一步提高列车安全性能，就必须优化列车制动系统，使列车在平稳的前提下缩短制动距离，提高列车的灵动性。

我们可以开发出更合理的制动结构，或者寻找新型材料，在保证强度的前提下降低车重等等。

总之高速列车的发展还处于起步阶段，我们在追求更高速度的同时也要考虑安全问题，不发生安全事故的列车才是更高级的列车，只有这样我国的铁路事业才能进入世界先进水平的行列。