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制動系統(tǒng)城市軌道車輛,交通工程教研室,第五節(jié)制動系統(tǒng),人為地使列車減速或阻止其加速叫做制動。為了施行制動而在軌道車輛上裝設(shè)的由一整套零部件組成的裝置稱為制動裝置。列車安全運行所必不可少的裝置。不僅在動車上設(shè)制動裝置，而且在拖車上也要設(shè)制動裝置，這樣才能使運行中的車輛按需要減速或在規(guī)定的距離內(nèi)停車。,城市軌道交通車輛的制動系統(tǒng)應(yīng)具備以下條件：a.具有足夠的制動能力，保證車組在規(guī)定的制動距離內(nèi)停車。b.操縱靈活，制動減速大，作用靈敏可靠，車組前后車輛制動、緩解作用一致。c.由于運行于城市，一般要求具有電（動力）制動功能，并且在正常制動過程中，應(yīng)盡量充分發(fā)揮電制動能力，以減少對城市環(huán)境的污染和降低運行成本。還應(yīng)具有電制動與摩擦制動協(xié)調(diào)配合的制動功能。,d.制動系統(tǒng)應(yīng)保證列車在長大下坡道上制動時，其制動力不會衰減。e.電動車組各車輛的制動能力應(yīng)盡可能一致，制動系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)乘客量的變化，具有空重車調(diào)整能力，以減少制動時的縱向沖動。f.具有緊急制動能力。遇有緊急情況時，能使城軌列車在規(guī)定距離內(nèi)安全停車。緊急制動作用除可由司機操縱外，必要時還可由行車人員利用緊急按鈕進(jìn)行操縱。g.城軌列車在運行中發(fā)生諸如列車分離、制動系統(tǒng)故障等危及行車安全的事故時，應(yīng)能自動起緊急制動作用。,一、制動方式,要改變運動物體的運動狀態(tài)，必須對它施加外力。人為地使動車組減速或阻止其加速的外力稱為制動力。制動方式可按制動時動能轉(zhuǎn)移方式、制動力獲取方式或按制動源動力的不同進(jìn)行分類。動能轉(zhuǎn)移方式：摩擦制動、電力制動制動力獲取方式：粘著制動、非粘著制動制動原動力：空氣制動和電制動,摩擦制動,列車的動能通過摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。城市軌道交通車輛常用的摩擦制動方式有閘瓦制動和盤形制動;在路面行駛的軌道交通車輛制動系統(tǒng)中還有軌道電磁制動等方式。也稱為基礎(chǔ)制動形式。,a.閘瓦制動：又稱為踏面制動。它是最常用的一種制動方式。,,1—制動缸；2—基礎(chǔ)制動裝置；3—閘瓦；4—車輪；5—鋼軌。,,注意：在閘瓦與車輪這一對摩擦副中，車輪由于主要承擔(dān)著車輛走行功能，因此其材料不能隨意改變。要改善閘瓦制動的性能，只能通過改變閘瓦材料的方法。早期的閘瓦材料主要是鑄鐵。為了改善摩擦性能和增加耐磨性，目前城市軌道交通車輛中大多采用合成閘瓦。,b.盤形制動：盤形制動裝置如圖所示，它有軸盤式和輪盤式之分。一般拖車采用軸盤式盤形制動裝置，對于動車由于輪對中間設(shè)有牽引電機等設(shè)備使安裝制動設(shè)備較困難，一般采用輪盤式盤形制動裝置。制動時，制動缸通過制動夾鉗使閘片夾緊制動盤，在閘片與制動盤間產(chǎn)生摩擦，把電動車組的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，熱能通過制動盤和閘片散于大氣。因盤形制動能雙向選擇摩擦副，所以可以得到比閘瓦制動大得多的制動功率。,,1—輪對；2—制動盤；3—制動缸；4—制動夾鉗；5—牽引電機。,SW-200轉(zhuǎn)向架的盤型制動裝置,盤形制動機的特點1)盤形制動裝置代替了閘瓦對車輪踏面的摩擦，因而不存在對車輪的熱影響，同時也減少了車輪的磨耗，延長了車輪的使用壽命和改善了運行品質(zhì)，保證了行車安全。2)盤形制動的散熱性能比較好，所以摩擦系數(shù)穩(wěn)定，能得到較恒定的制動力。它的熱容量允許它具有較高的制動功率。3)由于可以自由地選擇制動盤和閘片的材料，使這一對摩擦副具有最佳的制動參數(shù)。可以獲得較高的摩擦系數(shù)，并且比較穩(wěn)定。因此可以減小閘片壓力，制動缸及杠桿的尺寸都可以縮小，減輕了制動裝置的重量。,4)盤形制動運用經(jīng)濟(jì)。一般來說，盤形制動的閘片面積比閘瓦制動的閘瓦面積大，承受的單位面積壓力小，它的磨耗率也小。5)盤形制動代替閘瓦制動后，使輪軌間的粘著系數(shù)有所降低。,C.軌道電磁制動:在轉(zhuǎn)向構(gòu)架側(cè)梁4下通過升降風(fēng)缸2安裝有電磁鐵1，電磁鐵下設(shè)有磨耗板，制動時將電磁鐵放下，使磨耗板與鋼軌吸住，電動車組的動能通過磨耗板與鋼軌的磨擦轉(zhuǎn)化為熱能，然后經(jīng)鋼軌和磨耗板最終散于大氣。軌道電磁制動能得到較大的制動力，因此常被城軌車輛用作緊急制動的一種補充制動手段。,,1—電磁鐵；2—升降風(fēng)缸；3—鋼軌；4—轉(zhuǎn)向架構(gòu)架側(cè)梁；5—磨耗板。,動力制動,電（動力）制動是在制動時，將牽引電機變?yōu)榘l(fā)電機，使列車動能轉(zhuǎn)化電能。對這些電能的不同處理方式形成了不同方式的電制動。城市軌道交通車輛上采用的電制動形式主要有電阻制動和再生制動。a:電阻制動：將發(fā)電機發(fā)出的電能送到電阻器中，使電阻器發(fā)熱，即將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。電阻器上的熱能靠風(fēng)扇強迫通風(fēng)或走行風(fēng)而散于大氣中。電阻制動一般能提供較穩(wěn)定的制動力，但車輛底架下需要安裝體積較大的電阻箱。b:再生制動：再生制動是把列車的動能通過電機轉(zhuǎn)化為電能后，再使電能反饋回電網(wǎng)供給其它列車使用。顯然這種方式即能節(jié)約能源，又減少制動時對環(huán)境的污染，并且基本上無磨耗。因此是一種較為理想的制動方式。,,城市軌道交通車輛一般采用再生制動、電阻制動、和摩擦制動三種制動方式。他們分別是第一、第二和第三優(yōu)先級制動，并且還采用了程序制動措施：,,1）充分利用電制動，盡量減少氣制動2）隨著列車的速度下降，其電制動力也將不斷地減弱，當(dāng)列車速度降低至一定的速度時，電制動力已不能再滿足制動所需的要求，這時所有的制動力由摩擦制動來承擔(dān),粘著制動,制動時，車輪與鋼軌之間有3種可能的狀態(tài)：純滾動狀態(tài)：車輪與鋼軌的接觸點無相對滑動，車輪在鋼軌上作純滾動。這時車輪與鋼軌之間為靜摩擦，車輪與鋼軌之間可能實現(xiàn)的最大制動是輪軌之間的最大靜摩擦力。這是一種難以實現(xiàn)的理想狀態(tài)。滑行狀態(tài)：車輪在鋼軌上滑行，這時車輪與鋼軌之間的制動力為二者的動摩擦力。這是一種必須避免的狀態(tài)，由于動摩擦系數(shù)遠(yuǎn)小于靜摩擦系數(shù)，因此一旦發(fā)生這種工況，制動力將大大減小，制動距離延長；同時車輪在鋼軌上長距離滑行，將導(dǎo)致車輪踏面的擦傷，危及行車安全。,粘著狀態(tài)：由于車輛重力的作用，車輛與鋼軌的接觸處為一橢圓形的接觸面。制動時車輪在鋼軌上處于連滾帶滑（基本上是滾動）的狀態(tài)。這種狀態(tài)稱為粘著狀態(tài)。粘著狀態(tài)下,車輪與鋼軌間的最大水平作用力稱為粘著力。粘著力與輪軌間垂直載荷的比值，稱為粘著系數(shù)。依靠粘著滾動的車輪與鋼軌粘著點之間的粘著力來實現(xiàn)車輛的制動稱為粘著制動。粘著制動時，為了能得到較大的制動力，需要具有較高的粘著系數(shù)。然而粘著系數(shù)受電動車組運行速度、氣候條件、輪軌表面狀態(tài)以及是否采取增粘措施等諸多因素的影響，是一個離散性很大的參數(shù)。所以目前尚未有粘著系數(shù)的理論公式。,非粘著制動制動時，制動力大小不受粘著力限制的制動方式稱為非粘著制動。即非粘著制動的制動力不從輪軌之間獲取，因而它可以得到較大的制動力。顯然，在上面曾經(jīng)介紹的制動方式中，閘瓦制動、踏面制動、電阻制動和再生制動均屬于粘著制動；而磁軌制動則屬于非粘著制動。,二、制動系統(tǒng),組成：基礎(chǔ)制動裝置和制動機基礎(chǔ)制動裝置是空氣制動的執(zhí)行設(shè)備，所有的空氣制動力均是通過基礎(chǔ)制動裝置產(chǎn)生的，基礎(chǔ)制動裝置大致可分為杠桿式基礎(chǔ)制動裝置和單元式基礎(chǔ)制動裝置2大類。多半安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上。,杠桿式基礎(chǔ)制動裝置,杠桿式基礎(chǔ)制動裝置結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、造價低廉，所以在過去很長一段時間內(nèi)被國內(nèi)、外城軌客車大量采用。它主要由固定杠桿（1）、下推桿（2）、安全吊（3）、移動杠桿（4）、拉環(huán)（5）、水平杠桿（6）、閘瓦及吊（7）及制動缸（8）等零部件組成。其結(jié)構(gòu)見圖5-39。,1—固定杠桿；2—下推桿；3—安全吊；4—移動杠桿；5—拉環(huán)；6—水平杠桿；7—閘瓦及吊；8—制動缸。,緩解位,車輛正常運行或施行空氣制動時，彈簧停放制動缸內(nèi)的活塞20，在總風(fēng)壓力下，使之向上移動，壓縮停放制動器主彈簧21，使小調(diào)整活塞40及調(diào)整螺桿22、調(diào)整螺母23上移到頂端，使彈簧停放制動器處于緩解位，此時，調(diào)整螺桿22與下部制動單元的制動活塞無作用力。左圖為車輛正常運行，不施行制動作用時，制動單元處于緩解狀態(tài)。右圖為車輛正常運行，施行制動作用時，制動單元處于空氣制動狀態(tài)。,自動空氣制動機工作原理,DK型電空制動機,,1—風(fēng)喇叭；2—足踏閥；3—制動閥；4—均力風(fēng)缸；5—S-16壓力調(diào)節(jié)器；6—YC-100雙針雙管壓力表；7—總風(fēng)缸截斷塞門；8—副風(fēng)缸；9—附加風(fēng)缸；10—遠(yuǎn)心集塵器；11—容量風(fēng)缸；12—支管濾塵器；13—GL3型三通閥；14—壓力開關(guān)；15—電動空氣壓縮機；16—空重車調(diào)整裝置；17—止回閥；18—油水分離器；19—總風(fēng)缸；20—空氣散熱器；21—保安閥；22—M-3型減壓閥；23—遠(yuǎn)心集塵器；24—制動缸；25—電磁閥組。,,,,空氣制動部分的作用原理,充氣緩解位當(dāng)制動閥手柄置于此位置時，接通了以下通路：總風(fēng)缸內(nèi)的壓力空氣（800kPa），由減壓閥減至500kPa后，經(jīng)制動閥向均力風(fēng)缸及列車管充氣，使列車管增壓，三通閥發(fā)生動作，呈充氣緩解位。列車管中的壓力空氣便經(jīng)三通閥充入副風(fēng)缸和附加風(fēng)缸。由于三通閥的作用，容量風(fēng)缸通過三通閥內(nèi)部的緩解通路，經(jīng)制動閥與大氣相通（可把容量風(fēng)缸看作是原LN型車輛制動機中的制動缸）。由于容量風(fēng)缸的降壓，通過空重車調(diào)整裝置的作用，而將制動缸的壓力空氣排入大氣，起緩解作用。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,常用制動位當(dāng)制動閥手柄置于此位置時，接通以下通路：均力風(fēng)缸通大氣。由于均力風(fēng)缸的減壓，列車管隨之相應(yīng)減壓，引起三通閥動作，處于常用制動位。副風(fēng)缸的壓力空氣經(jīng)三通閥的通路充入容量風(fēng)缸。由于容量風(fēng)缸的增壓，經(jīng)空重車調(diào)整裝置的作用，均衡桿a上移，頂開進(jìn)氣閥，于是總風(fēng)缸的壓力空氣進(jìn)入制動缸，發(fā)生制動作用。,,,,,,,,