城市轨道车辆制动系统毕业设计(文献综述)

毕业设计（论文）
文献综述
题目跨座式城市单轨交通车辆
制动系统设计
专业城市轨道车辆工程
班级08级城轨1班
学生戴学宇
指导教师赵树恩
重庆交通大学
2012年
文献综述
1. 前言
随着我国城市化进程的加快，城市交通拥堵、事故频繁、环境污染等交通问题日益成为城市发展的难题。

城市轨道交通以其大运量、高速准时、节省空间及能源等特点，已逐渐成为我国城市交通发展的主流。

在城市轨道交通系统中，跨坐式单轨交通制式因其路线占地少，可实现大坡度、小曲率线径运行，且线路构造简单、噪声小、乘坐舒适、安全性好等优点而逐渐受到关注。

作为列车重要组成部分的制动装置，其作用是使列车减速，以致在规定的距离内使列车停车，保证列车行车安全和提高铁路通过能力。

现代列车采用多种制动方式转移列车所积累的能量。

在轨道车辆编组组成的列车总体结构中，制动装置包括制动控制系统和基础制动装置两大部分。

制动控制系统包含司机室内制动控制装置和制动信号发生装置、贯穿全列车制动信号传递电线路、网络或气管路、车辆内或车底部的制动控制单元或空气分配阀组成等；基础制动装置主要指安装在转向架上的制动执行部件。

本文作者通过查阅近些年来有关轨道车辆制动系统的期刊、书籍、学位论文等文献资料,了解掌握了关于车辆制动力和制动系统的分析研究方法,这些文献给了作者很大的参考价值。

2.国内外研究现状及分析
基础制动装置是确保城市轨道交通车辆行车安全的措施之一。

在分析城市轨道车辆运输特点基础上, 李继山,李和平,严霄蕙（2011）《盘形制动是城市轨道车辆基础制动装置的发展趋势》[1]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形制动的优缺点, 用有限元模拟城轨车辆车轮踏面温度场及热应力, 表明速度100 km/ h 及以上的城轨列车基础制动不适宜采用踏面制动, 指出盘形制动是城市轨道交通车辆基础制动的发展的必然趋势。

丁锋（2004）在《城市轨道交通车辆制动系统的特点及发展趋势》[2]一文中介绍并分析了我国城市轨道交通车辆制动系统的形式、构成、技术特点及发展趋势。

吴萌岭，裴玉春，严凯军（2005）在《我国城市轨道车辆制动技术的现状与思考》[3]中较为详细地回顾了我国城市轨道车辆制动系统的发展历程，分析了目前我国新型城市轨道车辆制动系统的特点，并与我国自主研发适用于高速动车组的同类
型制动系统作了技术比较。

分析了我国自主研发城市轨道车辆制动系统的技术基础，指出国内技术与产品和国外相比存在着系统理念、设计经验和系统可靠性方面的差距，同时指出自主研发城市轨道车辆制动系统存在的问题，并提出了建议。

邹金财（2010）《一种轨道车辆空气制动系统优化及仿真》[4]利用Simulationx 仿真软件对工矿窄轨土渣车的空气制动系统的改进前以及改进方案进行仿真，在与试验真实值对比后得到了正确的结论，通过对该空气制动系统优化中仿真手段应用过程的阐述，为机车车辆系统优化方法提供了参考。

师蔚，方宇（2010）《城市轨道车辆电气制动能量建模及仿真》[5]通过分析城轨车辆在电气制动过程中发生再生制动及电阻制动的条件，并且根据车辆的编组、线路、载重、运行策略、运行图、牵引供电等基本因素，在单车牵引计算模型及多车运行的牵引供电网络模型的基础上，建立了城轨车辆电气制动能量分布模型，并进行了实例仿真计算。

仿真计算结果表明，在相同的线路及车辆条件下，车辆发车间隔为180 s 时，再生制动能量占总电气制动能量的比率为80.1%，随着发车间隔的增大，该比率逐渐减小；当发车间隔在900 s 时，电气制动能量绝大多数消耗在制动电阻上。

该制动能量分布模型可以为各种城市轨道交通制动能量回收方法提供理论支持，还可以为各种制动能量回收装置提供装置选型等方面的依据。

方宇,陈晓丽,宋瑞刚,尧辉明,杨俭（2009）《城市轨道车辆电阻制动能量回收试验系统研究》[6]在城市轨道车辆模拟牵引系统研制的基础上, 对城市轨道车辆电阻制动能量回收试验系统进行了设计,开发了该系统的核心控制单元。

利用此系统可以对城市轨道车辆模拟牵引单元电阻制动能量进行有效回收, 并加以合理利用。

该试验系统的开发对城市轨道车辆电阻制动能量回收控制利用有现实意义。

邬志伟，胡用生，沈钢，朱小娟（1998）《城市轨道车辆牵引、制动与防滑系统的效率研究》[7]
从粘着和蠕滑入手, 分析了牵引或制动时粘着、蠕滑与防滑的关系, 讨论了城市轨道车辆防滑系统的工作原理及防滑效率的概念, 提出了防滑效率的包络线计算方法, 给出了试验与算例。

韩增盛,王辉（2004）《城市轨道车辆制动系统国产化的研究》[8]对我国城市轨道车辆制动系统国产化工作进行了研究, 阐述了系统的组成、作用原理、性能特点和试验要求。

尧辉明，杨俭，方宇（2009）《城市轨道交通车辆电阻制动测试及其定义分析》[9]提出了城市轨道交通列车电阻制动的测试方法, 对城市轨道交通某线路车辆的电阻制动电流进行了测试。

研究了再生制动与电阻制动间的作用关系, 并对电阻制动在狭义范围内进行了定义, 明确了两者之间的关系。

分析了电阻制动相关电流电压的特点及其在列车运行中
的曲线变化趋势, 为电气制动的理论研究提供试验基础。

杨俭,李发扬,宋瑞刚,方宇（2009）《城市轨道交通车辆制动能量回收技术现状及研究进展》[10]在分析城市轨道交通车辆制动能量回收的可行性与潜力的基础上,介绍国内外各种制动能量回收技术,分析不同制动能量回收技术的特点, 指出制动能量回收技术存在的问题、拟采取的解决方案和国内外对此问题研究的热点方向, 并对该领域的发展趋势进行讨论, 对了解国内外该领域的技术现状和发展趋势提供可靠资料,有助于推动城市轨道交通车辆制动能量回收技术的发展。

许爱国，谢少军，姚远，刘小宝，肖华锋，冯晶晶（2009）《基于超级电容的城市轨道交通车辆再生制动能量吸收系统》[11]研究采用基于超级电容器的储能器来吸收城市轨道交通车辆的再生制动能量，并在适当的时候把能量回馈直流供电电网，以减少能源浪费，达到能量的高效利用。

该文提出了模块化结构的储能器功率变换方案，采用多个模块串联以适应不同供电制式牵引电网的应用场合；采用多通道电路拓扑降低了变换器功率管的电流应力；提出一种双闭环控制策略，既实现了能量的双向流动又实现了串联模块的输入端电压的自然均压；提出了一套超级电容器组均压策略以保证超级电容器组高效可靠工作，主要分为组内均压和组间均压两组电路。

最后通过小功率实验平台对该再生制动能量吸收系统的关键技术进行了实验验证。

吕晓晖,李培曙（2002）在《浅谈模拟式电空制动技术在我国轨道车辆上的应用》[12]一文中介绍了微机控制模拟式直通电空制动的特点, 着重论述了在我国轨道车辆上采用微机控制模拟式直通电空制动应解决的几个问题, 提出了相应的解决方案。

马喜成（2006）在《上海轨道交通4 号线地铁车辆紧急制动功能分析与计算》[13]中综述了国内各地铁车辆紧急制动的方式、作用原理及特点, 着重介绍了上海轨道交通4 号线地铁车辆紧急制动气路及电路控制原理, 并对其紧急制动空气用量、紧急制动减速度和紧急制动距离进行计算。

方宇,张同宏,穆华东,朱祺（2010）《制动模式对城市轨道车辆车轮异常磨耗的影响分析》[14]介绍了城市轨道车辆车轮异常磨耗情况,对由制动模式引起的车轮异常磨耗原因进行了分析, 其中包括电制动消失点速度,拖车 动车空气制动力分配比例对车轮异常磨耗的影响等,最后从制动模式角度对有效解决城市轨道车辆车轮异常磨耗的问题提出了若干建议。

A. M. H ar te, J.F. McNamara，I.D. Roddy（2004）《A Mult-i level Approach to the Optimisation of a Composite Light Rail Vehicle Body- shell》[15]以轻轨车辆为例, 阐述了多级优化法的具体应用过程。

3.总结
在跨座式独轨车辆中，制动装置由电气指令式空气制动机和电制动机（即再生制动）组成。

另外还设有停车制动器，利用弹簧产生制动所需的机械力，车辆走行时通过压缩空气压缩弹簧缓解制动，停车时电磁阀断电，弹簧复原产生制动作用。

空气制动用液压卡钳作用在动轴的制动盘上，液压卡钳由风动液压转换阀控制其接通与断开。

通过空油变换器可实现空气压力和油压的转换，从而产生制动力。

再生制动力不够时，由空气制动补充。

参考文献
[1] 李继山,李和平,严霄蕙.盘形制动是城市轨道车辆基础制动装置的发展趋势，铁道机车车辆,2011(4)
[2] 丁锋.城市轨道交通车辆制动系统的特点及发展趋势，现代城市轨道交通，2004（3）
[3] 吴萌岭，裴玉春，严凯军.我国城市轨道车辆制动技术的现状与思考，机车电传动，2006（1）
[4] 邹金财.一种轨道车辆空气制动系统优化及仿真，检测与控制，2010
[5] 师蔚，方宇.城市轨道车辆电气制动能量建模及仿真，机车电传动，2011（1）
[6] 方宇,陈晓丽,宋瑞刚,尧辉明,杨俭.城市轨道车辆电阻制动能量回收试验系统研究，铁道机车车辆，2010（2）
[7] 邬志伟，胡用生，沈钢，朱小娟.城市轨道车辆牵引、制动与防滑系统的效率研究，城市轨道交通研究，1998
[8] 韩增盛,王辉.城市轨道车辆制动系统国产化的研究，铁道车辆，2004（10）
[9] 尧辉明，杨俭，方宇.城市轨道交通车辆电阻制动测试及其定义分析，城市轨道交通研究，2010（10）
[10] 杨俭,李发扬,宋瑞刚,方宇.城市轨道交通车辆制动能量回收技术现状及研究进展，铁道学报，20011（2）
[11] 许爱国，谢少军，姚远，刘小宝，肖华锋，冯晶晶.基于超级电容的城市轨道交通车辆再生制动能量吸收系统，电工技术学报，2010（3）
[12] 吕晓晖,李培曙在.浅谈模拟式电空制动技术在我国轨道车辆上的应用，铁道车辆，2003（4）
[13] 马喜成.上海轨道交通 4 号线地铁车辆紧急制动功能分析与计算，电力机车与城轨车辆，2007（3）
[14] 方宇,张同宏,穆华东,朱祺.制动模式对城市轨道车辆车轮异常磨耗的影响分析，铁道机车车辆，2010（4）
[15] A. M. H ar te, J.F. McNamara, I.D. Roddy. A Multilevel Approach to the Optimisation of a Composite Light Rail Vehicle Bodyshell，composite structures，2004
[16] 王伯铭编.城市轨道交通车辆工程. 成都：西南交通大学出版社，2007
[17] 赵洪伦主编.轨道车辆结构与设计. 北京：中国铁道出版社，2009
[18] K.W. Jeon, K.B. Shin and J.S. Kim. A study on fatigue life and strength of a GFRP composite bogie frame for urban subway trains, Procedia Engineering, 2011(10)
[19] Niahn-Chung Shieh, Chun-Liang Lin, Yu-Chen Lin, Kuo-Zoo Liang, Optimal design for passive suspension of a light rail vehicleusing constrained multiobjective evolutionary search, Journal of Sound and Vibration, 2005。