城轨车辆空气制动风源系统

一般情况下，城轨车辆采用电动车组模式，以单元进行编组，所以其风源系统也是以单元来供气，每一单元设置一套风源系统，相邻车辆的主风管通过截断塞门和软管相连，由两个以上单元组成的列车就具有两套以上风源系统。

风源系统包括：空气压缩机、主风缸、脚踏泵以及空气管路系统等。用风设备主要包括：制动装置，空气悬挂装置、车门控制装置、以及风喇叭、雨刮器、受电弓气动设备、车钩操作气动设备等。风源系统制造的空气压缩机为用风设备的驱动提供动力，而压缩空气的净化和干燥处理是不可或缺的，其目的是除去压缩空气中所含有的灰尘、杂质、油滴和水分等，保证制动系统及其他用风设备长时间可靠地工作。

3.1 空气压缩机

城轨车辆采用的空气压缩机要求噪声低、振动小、结构紧凑、维护方便、环境实用性强的特点。目前，城轨车辆中采用的主要有活塞式空气压缩机和螺杆式空气压缩机两种。

3.1.1 活塞式空气压缩机

由固定机构、运动机构、进排气机构、中间冷却装置和润滑装置等几部分组成。其中，固定机构包括机体、气缸、气缸盖；运动机构包括曲轴、连杆、活塞；进排气机构包括空气滤清器、气阀；中间冷却装置包括中间冷却器、冷却风扇；润滑装置包括润滑油泵、润滑油路等.如图3.1

图3.1活塞式空气压缩机结构图

1-润滑油泵；2-体；3-油压表；4-空气滤清器；5、8-进气阀片；6-排气阀片；7、9-低压活塞；10-高压活塞；11-主风缸；12-压力控制器；13-上集气箱；14-散热管；15-下集气

它是由电机通过联轴节驱动空压机曲轴转动，曲柄连杆机构带动高、低压缸活塞同时在气缸内做上下往复运动。由于曲柄中部的三个轴颈在轴向平面内互成120°，两个低压活塞和一个高压活塞分别相隔120°转角。当低压活塞下行时，活塞顶面与缸盖形成真空，经空气滤清器的大气推开进气阀门，进入低压汽缸，此时排气阀在弹簧和中冷器内空气压力的作品用下关闭。当低压活塞上行时，气缸内的空气被压缩，其压力大于排气阀片上方压力与排气弹簧的弹力之和时压缩排气阀弹簧而推开排气阀片，具有一定压力的空气排出缸外，而进气阀片在气缸内压力及其弹簧的作用下关闭。两个低压缸送出的低压空气，都经过汽缸盖的统一通道进入中冷器。经中冷器冷却后，再进入高压缸，进行第二次压缩，压缩后的空气经排气阀口、主风管路送入主风缸储存。高压活塞的进排气作用与压力活塞的进排气作用相同。

3.1.2 螺杆式空气压缩机

螺杆式空气压缩机具有以下特点：（1）噪声小、振动小。（2）可靠性高和寿命长。（3）维护简单。（4）螺杆式空气压缩机的工作原理分三个部分：压缩机的吸气、压缩、排气三个阶段。如图3.2

图3.2 螺杆式空气压缩机系统流程图

1-螺杆式空气压缩机；2-联轴器；3-冷却风机；4-电动机；5-空、油冷却器(机油冷却单元)；6-冷却器(压缩空气后冷单元)；7-压力开关；8-进气阀；9-真空指示器；10-空气滤清器；11-油细分离器；12-最小压力维持阀；13-安全阀；14-温度开关；15-视油镜；16-泄油阀；17-温度控制阀；18-油气筒组成；19-机油过滤器；20-逆止阀。

①吸气过程。随着转子的运动，齿的一端逐渐脱离啮合而形成了齿间容积，这个齿间容积的扩大在其内部形成了一定的真空，而此时该齿间容积仅仅与吸气口连通，因此气体便在压差作用下流入其中。在随后的转子旋转过程中，阳转子的齿不断地从阴转子的齿槽中脱离出来，此时齿间容积也不断地扩大，并与吸气口保持连通。随着转子的旋转齿间容积达到了最大值，并在此位置齿间容积与吸气口断开，吸气过程结束。

吸气过程结束的同时阴阳转子的齿峰与机壳密封，齿槽内的气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的空间中，即封闭过程。

②压缩过程。随着转子的旋转，齿间容积由于转子齿的啮合而不断减少，被密封在齿间容积中的气体所占据的体积也随之减少，导致气体压力升高，从而实现气体的压缩过程。压缩过程可一直持续到齿间容积即将与排气口连通之前。

③齿间容积与排气口连通后即开始排气过程，随着齿间容积的不断缩小，具有内压缩终了压力的气体逐渐通过排气口被排出，这一过程一直持续到齿末端的型线完全啮合为止，此时齿间容积内的气体通过排气口被完全排出，封闭的齿间容积的体积将变为零。

螺杆式空气压缩机的工作循环，是在啮合的螺杆齿和齿沟间，一个接一个周而复始连续不断地进行的。而且它的压缩过程只是当齿沟里的空气被排挤进排气腔的过程中才完成的，所以没有像活塞式压缩机那样的振动和排气阀启闭形成的冲击噪声。

3.2空气干燥器

空气压缩机输出的压缩空气中含有较高的水分、油分和机械杂质等，必须经过空气干燥器将其中的水分，油分和机械杂质除去，才能达到车辆上用风设备对压缩空气的要求。液态的水，油微粒及机械杂质在滤清器中基本被除去，压缩空气的相对湿度降低是避免用风过程中出现冷凝水危害的主要方式，它依靠空气干燥器来完成。

3.2.1 单塔式空气干燥器

单塔式空气干燥器是一种无热再生作用的干燥器。如图3.3

空气干燥器工作过程：空气压缩机工作时，电空阀13失电，活塞下方通过排气阀15排向大气，活塞12在弹簧力作用下关闭排泄阀9，而空压机输出的压力空气从干燥塔中部的进口管Ⅰ进入干燥塔，首先到达油水分离器，当含有油分和机械杂质的压缩空气经过“拉希格”圈时，油滴吸附在“拉希格”圈的缝隙中，机械杂质则不能通过“拉希格”圈的缝隙，这样就将压缩空气中的油分和机械杂质滤去，然后再进入干燥筒内与吸附剂相遇，吸附剂大量地吸收水分，使从干燥筒上方输出的压缩空气的相对湿度降低，达到车辆用风系统的要求。如图所示的干燥筒下方1/4高度处为装有“拉希格”圈8的油水分离器，而上方3/4高度处为装有吸附剂6的空气干燥筒1。

图3.3 单塔式空气干燥器

1 空气干燥器；

2 弹簧；

3 单向阀；

4 带孔挡板；

5 干燥筒筒体；

6 吸附剂；

7 油水分离器；

8 “拉希格”圈；

9 排泄阀；10 消音器；

11 弹簧；12 活塞；13 电空阀；14 线圈；15 排气阀；16 衔铁；

17 带排气的截断塞门；18 再生风缸；19 节流孔。

3.2.2 双筒式空气干燥器

双筒式空气干燥器结构如图3.4

图3.4 双筒式空气干燥器作用原理

（干燥筒19a为吸附工况，干燥筒19b为干燥工况）