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城市軌道交通車輛制動(dòng)系統(tǒng)緒論,第一節(jié)列車制動(dòng)的幾個(gè)基本概念制動(dòng)：人為的制止物體的運(yùn)動(dòng)，包括使其減速、阻止其運(yùn)動(dòng)或加速運(yùn)動(dòng)。緩解：對(duì)已經(jīng)實(shí)行制動(dòng)的物體，解除或減弱其制動(dòng)作用。列車制動(dòng)裝置：為了使列車能夠施行制動(dòng)或緩解而安裝于列車上的一整套設(shè)備。,制動(dòng)機(jī)是產(chǎn)生制動(dòng)原動(dòng)力并進(jìn)行操縱和控制的部分?；A(chǔ)制動(dòng)裝置是指?jìng)魉椭苿?dòng)原動(dòng)力并產(chǎn)生制動(dòng)力的部分。機(jī)車制動(dòng)裝置能夠操縱機(jī)車本身和全列車的制動(dòng)作用。車輛制動(dòng)裝置只能控制車輛本身的制動(dòng)作用。,制動(dòng)力：由制動(dòng)裝置產(chǎn)生的與列車運(yùn)行方向相反的外力。常用制動(dòng)：正常情況下為調(diào)速或進(jìn)站停車所施行的制動(dòng)。特點(diǎn)是作用緩和，制動(dòng)力可調(diào)，只用到列車制動(dòng)能力的20％～80％，一般只用50％。緊急制動(dòng)：緊急情況下，為了盡快停車而施行的制動(dòng)，也稱非常制動(dòng)。作用迅猛，用盡所有的制動(dòng)能力。,制動(dòng)距離：從司機(jī)施行制動(dòng)的瞬間起，到列車速度降為零的瞬間止，列車所駛過(guò)的距離。是一個(gè)綜合反映列車制動(dòng)裝置的性能和實(shí)際制動(dòng)效果的主要技術(shù)指標(biāo)。計(jì)算制動(dòng)距離：各個(gè)國(guó)家根據(jù)自己的鐵路情況制定的緊急制動(dòng)的最大允許值。我國(guó)《技規(guī)》規(guī)定：列車在任何線路坡道上的緊急制動(dòng)距離為800m。,二、列車制動(dòng)的分類（一）按列車制動(dòng)方式不同分類從能量的觀點(diǎn)看，“制動(dòng)”的實(shí)質(zhì)就是將列車動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯e的能量或轉(zhuǎn)移走。從作用力的觀點(diǎn)看，“制動(dòng)”就是讓制動(dòng)裝置產(chǎn)生與列車運(yùn)行方向相反的外力，使列車速度控制在允許范圍內(nèi)。,為達(dá)到上述目的，鐵路機(jī)車車輛上采用了不同的制動(dòng)方式，主要有閘瓦制動(dòng)、盤形制動(dòng)、磁軌制動(dòng)、軌道渦流制動(dòng)、旋轉(zhuǎn)渦流制功、電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)、液力制動(dòng)、逆汽制動(dòng)等。,1、閘瓦制動(dòng)（踏面制動(dòng)）它是自有鐵路以來(lái)使用最廣泛的制動(dòng)方式，用鑄鐵或其他摩擦材料制成的瓦狀制動(dòng)塊（閘瓦）緊壓滾動(dòng)著的車輪踏面，通過(guò)閘瓦與車輪踏面的機(jī)械摩擦，將列車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱消散于大氣并產(chǎn)生制動(dòng)力。,2.盤形制章（摩擦式圓盤制動(dòng)）它是在車軸上或在車輪輻板側(cè)面安裝制動(dòng)盤（一般為鑄鐵圓盤），用制動(dòng)夾鉗使以合成材料制成的兩個(gè)閘片緊壓制動(dòng)盤側(cè)面，通過(guò)摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力，把列車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，消散于大氣從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。,3.磁軌制動(dòng)（又稱摩擦式軌道電磁制動(dòng)）在轉(zhuǎn)向架側(cè)架下面同側(cè)的兩個(gè)車輪之間，各安置一個(gè)制動(dòng)用的電磁鐵（又稱電磁靴），制動(dòng)時(shí)將它放下并利用電磁吸力緊壓鋼軌，通過(guò)電磁鐵上磨耗板與鋼軌間的滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力，把列車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，消散于大氣。,4.軌道渦流制動(dòng)(又稱線性渦流制動(dòng)或渦流式軌道磁制動(dòng)）也是把電磁鐵懸掛在轉(zhuǎn)向架側(cè)架下面同側(cè)的兩個(gè)車輪之間。不同的是，制動(dòng)時(shí)電磁鐵不放在鋼軌上。利用電磁鐵與鋼軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)使鋼軌感應(yīng)出渦流，產(chǎn)生電磁吸力作為制動(dòng)力，把列車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，消散于大氣。,5.旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)（又稱渦流式圓盤制動(dòng)）在牽引電動(dòng)機(jī)軸上裝金屬盤，制動(dòng)時(shí)金屬盤在電磁鐵形成的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，盤的表面被感應(yīng)出渦流，產(chǎn)生電磁吸力并發(fā)熱消散于大氣，從而起制動(dòng)作用。圓盤雖然沒(méi)有裝在輪對(duì)上，但同樣要通過(guò)輪軌粘著才能產(chǎn)生動(dòng)力，也要受粘著限制。而且，消耗的電能也很多。,6.電阻制動(dòng)廣泛用于電力機(jī)車、電動(dòng)車組和電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。在制時(shí)將原來(lái)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)的自激牽引電動(dòng)機(jī)改變?yōu)樗さ陌l(fā)電機(jī)發(fā)電，并將電流通往專門設(shè)置的電阻器，采用強(qiáng)迫通風(fēng)，使電阻器發(fā)生的熱量消于大氣，從而產(chǎn)生制動(dòng)作用。,7.再生制動(dòng)也是將牽引電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，不同的是，它將電能反饋回電網(wǎng)使用，在經(jīng)濟(jì)上是合算的，但技術(shù)上比較復(fù)雜，而且它只能用于電網(wǎng)供電的電力機(jī)車和電動(dòng)車組。,8.液力制動(dòng)應(yīng)用于液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車上，在液力傳動(dòng)裝置內(nèi)裝液力制動(dòng)器（液力耦合器），制動(dòng)時(shí)向它充入液體，車輪帶動(dòng)它旋轉(zhuǎn)時(shí)液體與液體之間、液體與耦合器之間摩擦生熱。再經(jīng)由散熱器消散于大氣，從而產(chǎn)生制動(dòng)作用。,9.逆汽制動(dòng)（反汽制動(dòng)）它是蒸汽機(jī)車特有的，俗稱“打倒汽”。它是在機(jī)車前進(jìn)中突然把遮斷手把（斷汽手把）從“前進(jìn)位”拉到“逆行位”，將蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)變?yōu)檎羝麎嚎s機(jī)，從而產(chǎn)生制動(dòng)作用。逆汽制動(dòng)容易頂彎?rùn)C(jī)車搖桿，還會(huì)把煙箱燃?xì)狻⒚涸?、灰渣等吸入汽缸，損壞汽缸壁。所以一般情況下禁止使用。只是在主要制動(dòng)方式失靈而且十分危險(xiǎn)時(shí)才可以使用逆汽制動(dòng)，事后還必須及時(shí)報(bào)告，申明使用理由并對(duì)機(jī)車進(jìn)行認(rèn)真的檢查和維修。,（二）按制動(dòng)原動(dòng)力和控制方式的不同分類按制動(dòng)原動(dòng)力和操縱控制方式的不同，鐵路機(jī)車車輛制動(dòng)機(jī)可分為：手制動(dòng)機(jī)、空氣制動(dòng)機(jī)、電空制動(dòng)機(jī)、電磁制動(dòng)機(jī)和真空制動(dòng)機(jī)。,1.手制動(dòng)機(jī)手制動(dòng)機(jī)是以人力制動(dòng)原動(dòng)力，以手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和手力大小來(lái)操縱控制。構(gòu)造簡(jiǎn)單,費(fèi)用低廉，是鐵路歷史上使用最久遠(yuǎn)、生命力最頑強(qiáng)的制動(dòng)機(jī)。鐵路發(fā)展初期，機(jī)車車輛上只有這種制動(dòng)機(jī)，每車或幾個(gè)車配備一名制動(dòng)員，按司機(jī)笛聲號(hào)令協(xié)同操縱，由于制動(dòng)力弱，動(dòng)作緩慢，不便于司機(jī)直接操縱，所以很快就被非人力制動(dòng)機(jī)取而代之，手制動(dòng)機(jī)成輔助的備用制動(dòng)機(jī)。,2.空氣制動(dòng)機(jī)空氣制動(dòng)機(jī)是壓力空氣作為制動(dòng)原動(dòng)力，以改變壓力空氣的壓強(qiáng)來(lái)操縱控制。制動(dòng)力大，操縱控制就靈敏便利。中國(guó)鐵路習(xí)慣把壓力空氣簡(jiǎn)稱為“風(fēng)”，把空氣制動(dòng)簡(jiǎn)稱為“風(fēng)閘”。空氣制動(dòng)機(jī)又分直通式和自動(dòng)式兩大類：直通式空氣制動(dòng)機(jī)已不再采用。,自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)（參看圖4）。與直通式相比，自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)在每輛車上多一個(gè)三通閥，一個(gè)副風(fēng)缸?！叭ā闭撸煌熊嚬?，二通副風(fēng)缸，三通制動(dòng)缸。,當(dāng)制動(dòng)閥手柄置于緩解位Ⅲ時(shí)，總風(fēng)缸的風(fēng)經(jīng)制動(dòng)閥進(jìn)到列車管（充風(fēng)增壓），并進(jìn)入三通閥，將其中的（主）活塞推至右極端（緩解位）并經(jīng)三通閥活塞套上部的“充氣溝”進(jìn)入副風(fēng)缸。此時(shí)，制動(dòng)缸經(jīng)三通閥（緩解槽和排氣孔）通大氣。如制動(dòng)缸原來(lái)在制動(dòng)狀態(tài)則可得到緩解。當(dāng)制動(dòng)閥手柄置于制動(dòng)位Ⅰ時(shí)，列車管經(jīng)制動(dòng)閥通大氣（排風(fēng)減壓），副風(fēng)缸的風(fēng)壓將三通閥（主）活塞推向左極端（制動(dòng)位），從而打開(kāi)了三通閥上通往制缸的孔路，使副風(fēng)缸的風(fēng)可通往制動(dòng)缸，產(chǎn)生制動(dòng)作用。當(dāng)制動(dòng)閥手柄置于保壓位Ⅱ時(shí)，列車管既不通總風(fēng)缸也不通大氣，列車管空氣強(qiáng)保持不變。此時(shí)，副風(fēng)缸仍繼續(xù)向制動(dòng)缸供風(fēng)，副風(fēng)缸空氣壓強(qiáng)仍在下降。,當(dāng)副風(fēng)缸的空氣壓強(qiáng)降至列車管空氣壓強(qiáng)略低時(shí)，列車管風(fēng)壓會(huì)將三通閥（主）活塞向右反推至中間位置（中立位或保壓位），剛好使三通閥通制動(dòng)缸的孔被關(guān)閉（遮斷），副風(fēng)缸停止向制動(dòng)缸供風(fēng)，副風(fēng)缸空氣壓強(qiáng)不再下降，處于保壓狀態(tài)，制動(dòng)缸空氣壓強(qiáng)不再上升，也處于保壓狀態(tài)。如在制動(dòng)缸升壓過(guò)程中將手柄反復(fù)置于制動(dòng)位和保壓位，則制動(dòng)缸空氣壓強(qiáng)變可分階段上升，即實(shí)現(xiàn)階段制動(dòng)。,但是，如果在制動(dòng)缸降壓過(guò)程中將制動(dòng)閥手柄由緩解位移至保壓位，則列車管和副風(fēng)缸雖能停止充風(fēng)增壓，三通閥（主）活塞都仍停留在右極端（緩解位），制動(dòng)缸的風(fēng)仍繼續(xù)排向大氣，直至完全緩解。制動(dòng)閥手柄反復(fù)在緩解位和保壓位之間移動(dòng)，只能使列車管和副風(fēng)缸的風(fēng)壓呈階段式上升，都不能使制動(dòng)缸實(shí)現(xiàn)階段緩解，即只能實(shí)現(xiàn)“一次徹底緩解”，又稱“輕易緩解”。,由此可見(jiàn)，自動(dòng)式空氣制動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是列車管排氣（減壓）時(shí)制動(dòng)缸充氣（增壓），發(fā)生緩解。優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)列車發(fā)生分離事故，制動(dòng)軟管被拉斷時(shí)，列車管風(fēng)將急劇下降，三通閥（主）活塞將自動(dòng)而迅速地左移到制動(dòng)位，由于各車都有副風(fēng)缸分別向制動(dòng)缸供風(fēng)，制動(dòng)缸動(dòng)作較快，故列而且列車前后部開(kāi)始制動(dòng)作用的時(shí)間表差小，即制動(dòng)和緩解的一致性較好，適用于編組較長(zhǎng)的列車。因此在世界各國(guó)（包括中國(guó)）鐵路上得到最廣級(jí)最持久的應(yīng)用。,3.電空制動(dòng)機(jī)它是電控空氣制動(dòng)的簡(jiǎn)稱，是在空氣制動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上加裝電磁閥等電氣控制部件而形成的（參看圖5）。它的特點(diǎn)是制動(dòng)作用的操縱控制用“電控”，但制動(dòng)作用原動(dòng)力還是壓力空氣。而且，在制動(dòng)機(jī)的電控因故失靈時(shí)，它仍可實(shí)行“氣控”（空氣壓強(qiáng)控制），臨時(shí)變成空氣制動(dòng)機(jī)。,施行電空制動(dòng)時(shí)貫通全列車的制動(dòng)導(dǎo)線使各車的制動(dòng)電磁閥6的排氣口同時(shí)打開(kāi)，將列車管1的壓力空氣排往大氣，產(chǎn)生制動(dòng)作用。施行緩解時(shí)貫通全列車的緩解導(dǎo)線使各車的緩解電磁閥8的通路同時(shí)打開(kāi)，各車的加速緩解風(fēng)缸5同時(shí)向列車管1充風(fēng)（加速緩解風(fēng)缸的風(fēng)是在初充氣或上次緩解時(shí)列車管1經(jīng)過(guò)三通閥2向副風(fēng)缸3充風(fēng)的同時(shí)經(jīng)過(guò)止回閥9充至定壓的，由于止回閥的作用，制動(dòng)時(shí)加速緩解風(fēng)缸的風(fēng)沒(méi)有使用）。,在列車施行階段緩解時(shí)，緩解電磁閥8的通路被關(guān)閉，列車管空氣壓保捧不變時(shí)，保壓電磁閥7將三通閥排氣通路切斷，所以三通閥（主）活塞雖然仍停留在充氣緩解位，制動(dòng)缸經(jīng)三通閥與排氣口相通。但此時(shí)不通大氣，制動(dòng)缸空氣壓強(qiáng)能保持不變，即可以實(shí)現(xiàn)階段緩解。在列車速度很高或編組長(zhǎng)，空氣制動(dòng)機(jī)難以滿足要求時(shí)，采用電空制動(dòng)機(jī)可以大大改善列車前后部制動(dòng)和緩解作用的一致性，顯著減輕列車縱向沖擊，并縮短制動(dòng)距離。,世界上許多高速列車（200km/h）以上都采用了電空制動(dòng)機(jī)，中國(guó)廣深線準(zhǔn)高速（160km/h）旅客列車和某些干線的提速客車也采用了電空制動(dòng)機(jī)。,5.電（磁）制動(dòng)機(jī)它的操縱控制和原動(dòng)力都用電，例如軌道渦流制動(dòng)和旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)這兩種制動(dòng)方式，其制動(dòng)機(jī)就都屬于電（磁）制動(dòng)（機(jī)）的范疇。,6.真空制動(dòng)機(jī)它的特點(diǎn)是以大氣（與真空的壓差）為原動(dòng)力，以改變“真空度”來(lái)操縱控制。參看圖6。機(jī)車上裝有直空泵（抽氣機(jī)）1、（真空）制動(dòng)閥2。真空制動(dòng)主管3貫通全列車（又稱“真空列車管”）。每車都裝有1～2個(gè)真空制動(dòng)缸4。缸的左側(cè)有支管與主管相連通。缸內(nèi)有制動(dòng)缸活塞5。活塞左側(cè)裝有球形止回閥6。,當(dāng)制動(dòng)閥手柄置于緩解位時(shí)，真空泵與列車管連通。列車管和制動(dòng)缸內(nèi)的空氣都被抽走，列車管和制動(dòng)缸內(nèi)上下兩方都保持高度真空（約510mmHg，相當(dāng)于絕對(duì)壓強(qiáng)33kPa），活寒因自重落下（圖中右半部的狀態(tài)），活塞桿向外（圖中為向下）伸出，此為機(jī)車車輛緩解狀態(tài)。,當(dāng)制動(dòng)閥手柄置于緩解位時(shí)，真空泵與列車管連通。列車管和制動(dòng)缸內(nèi)的空氣都被抽走，列車管和制動(dòng)缸內(nèi)上下兩方都保持高度真空（約510mmHg，相當(dāng)于絕對(duì)壓強(qiáng)33kPa），活寒因自重落下（圖中右半部的狀態(tài)），活塞桿向外（圖中為向下）伸出，此為機(jī)車車輛緩解狀態(tài)。,真空制動(dòng)機(jī)在許多發(fā)展中國(guó)家鐵路上至今仍是主要制動(dòng)機(jī)，例如亞洲的巴基斯坦、孟加拉國(guó)、斯里蘭卡、泰國(guó)，非洲的贊比亞等。中國(guó)援建的坦贊鐵路所用貨車上也裝有兩個(gè)真空制動(dòng)缸的真空制動(dòng)機(jī)。中國(guó)提供給坦贊鐵路的DFH1和DFH2型液力傳動(dòng)采用了由中國(guó)設(shè)計(jì)制造的JZ—6型真空空氣兩用的制動(dòng)機(jī)。,真空制動(dòng)機(jī)在非人力制動(dòng)機(jī)中構(gòu)造較簡(jiǎn)單，價(jià)格較便宜，維修也較方便。它既能階段制動(dòng)，也能階段緩解，而且可保證牽引重量為1000t的貨物列車制初速為80km/h的緊急制動(dòng)距離不超過(guò)80km/h的緊急制動(dòng)距離不超過(guò)800m。但是，由于大氣壓強(qiáng)本身有限，“絕對(duì)真空”又很難運(yùn)到，而且，需要較大的制動(dòng)缸和較粗的列車管，所以，有些采用真空制動(dòng)的鐵路，隨著牽引重量和運(yùn)行速度的提高，已經(jīng)正在向空氣制動(dòng)過(guò)渡。,,,,,,,