制動系統(tǒng)概述

1、制動系統(tǒng)概述一、制動基礎(chǔ)知識1、列車制動裝置制動機：產(chǎn)生制動原動力并進行操縱和控制的部分 。基礎(chǔ)制動裝置：傳送制動原動力并產(chǎn)生制動力的部分。2、制動機直通直通自動式自動式3、制動方式 制動的實質(zhì)：（能量的觀點）將列車的動能變成別的能量或轉(zhuǎn)移走。（作用力的觀點）制動裝置產(chǎn)生與列車運行方向相反的力，是列車盡快減速或停車。 盤形制動和閘瓦制動二、世界高速列車制動技術(shù)1、高速列車制動系統(tǒng)必須具備的條件1.1盡可能縮短制動距離以保障行車安全 區(qū)間長度區(qū)間長度司機室顯示速度司機室顯示速度安全區(qū)安全區(qū)(連續(xù)制動連續(xù)制動)占領(lǐng)區(qū)間占領(lǐng)區(qū)間縮短制動距離的措施(1)減少列車空走時間高速列車(16輛編組)空走時間值

2、 表1項目電 空 制 動空氣制動電氣指令式 電磁直通式 自動制動式列車管壓力控制空走時間s0.10.21.03.5制動卸壓力上升時間s1.22.25.09.5(2)采用大功率盤形制動機國際鐵盟規(guī)定：安全制動動力失效下保證制動距離56t客車 270km/h0 1.7108J=400升水0 100沸騰(3)采用復合制動方式 空氣盤形制動+電氣動力制動(再生、電阻、渦流盤)+非粘著制動(渦流軌、磁軌)ToK400300200150100 6010o101102103104105106107108壽命次數(shù)1.2保證高速制動時車輪不滑行(1) 按速度控制制動力的大小以充分利用粘著(km/h/s)0.08

3、0.060.040.020100200300V(km/h)0系列1.02.02.61.52.02.456.13Bv (2) 采用高性能的防滑裝置0.150.100.05粘著系數(shù)050100150200250300350V(km/h)(3)采用非粘著制動方式 渦流軌道制動磁軌制動1.3司機操縱制動系統(tǒng)靈活可靠，能適應(yīng)列車自動控制的要求ATC ATO 制動平滑1.4盡量降低制動系統(tǒng)的簧下重量動軸輪對空心軸制動盤輕質(zhì)大功率制動盤，如碳素纖維復合制動盤，復合陶瓷制動盤2、國外高速列車制動系統(tǒng)的分析500系ICE3TGV2.1列車制動控制系統(tǒng)采用微機控制采用微機控制優(yōu)先使用動力制動、協(xié)調(diào)配合優(yōu)先使用動力

4、制動、協(xié)調(diào)配合可司機操縱，或可司機操縱，或ATCATC制動力平穩(wěn)無沖動制動力平穩(wěn)無沖動電磁直通式電磁直通式電氣指令式電氣指令式 自動、直通自動、直通 數(shù)字式數(shù)字式模擬式模擬式電空制動電空制動共同特點：共同特點：(1)日本高速動車組的制動控制系統(tǒng)電力制動與空氣制動協(xié)調(diào)方式電空切換式 電空運算式制動力的分配方式：均衡制動控制滯后充氣制動控制：集中控制分散控制T車所需制動力(FT)T車空氣制動力M車所需制動力(FM)MT組合單元所需制動力(FMT)再生制動力粘著限界(FE)M空車空氣制動力再生制動力0(FC)(FM)100%(FE)DCBA(2) 德國ICE高速列車制動控制系統(tǒng)DBHUMCUEPEP

5、列車管電空轉(zhuǎn)換閥(EP閥)螺線管線圈式EP閥 閉環(huán)控制EP閥微機控制單元壓力傳感器容積室中繼閥空氣制動信號備用制動信號風源大氣緩解電磁閥制動電磁閥(3) 法國TGV高速列車制動控制系統(tǒng)微處理器 制動電子控 制器緊急制動開關(guān)電空轉(zhuǎn)換閥(EP)電阻制動中繼閥緊急傳感器緊急制動按鈕牽引/制動控制器司機閥制動控制器速度列車管壓力傳感器緊急制動風缸列車管止回電空閥緊急制動斷電器防滑排風伐常用制動風缸制動缸電空轉(zhuǎn)換裝置制動緩解傳感器制動電空閥輔助繼電器工況電空截止閥(4)三種制動控制系統(tǒng)的比較 微處理器作為控制中心 電氣指令、通過EP單元，制動由空氣完成 故障導向安全 優(yōu)先采用電制動 制動與中央診斷系統(tǒng)兼

6、容 不同點： 日本數(shù)字式電氣指令直通式電空制動，基本上采用控制 導線控制 德國模擬式電氣指令自動式電空制動，可采用網(wǎng)絡(luò)控制。 法國模擬式電氣指令直通式電空制動，可采用網(wǎng)絡(luò)控制 共同點：2.2基礎(chǔ)制動系統(tǒng)大功率盤形制動裝置關(guān)鍵問題：增加制動盤熱強度，減少熱裂紋 減輕制動盤重量，降低簧下質(zhì)量制動盤、閘片材質(zhì)片狀石墨鑄鐵盤合金鑄鐵盤高強度鑄鋼盤鍛鋼盤碳素纖維復合盤、鋁合金基復合盤、陶瓷合金復合盤合成閘片粉末冶金閘片制動盤結(jié)構(gòu)帶散熱肋片結(jié)構(gòu)帶圓形、橢圓形肋柱結(jié)構(gòu)整體不通風實體鍛鋼結(jié)構(gòu)日本高速基礎(chǔ)制動鍛鋼輪盤，粉末冶金閘片油壓增壓缸、踏面清掃器(增粘)固定螺栓(4個)油壓出口清 掃 閘瓦閘瓦釬螺 桿套

7、茼活塞環(huán)閘瓦吊桿浮動式杠桿 對夾式杠桿油壓制動缸調(diào)節(jié)套茼夾 鉗連結(jié)桿閘 片德國高速基礎(chǔ)制動動力車 ICE1、ICE2每軸2套合金鑄鋼不通風盤+粉末冶金閘片 ICE3、ICE350每軸2套鍛鋼輪盤+粉末冶金閘片拖車：ICE1、ICE2：4個帶通風軸盤式鑄鐵盤+合成閘片 ICE3： 2個鑄鋼軸盤+粉末冶金閘片 ICE350：3個鍛鋼軸盤+粉末冶金閘片法國高速基礎(chǔ)制動TGV-PSE 動車：閘瓦 拖車：每軸4個通風式鑄鐵盤+合成閘片+閘瓦TGV-A 動車：粉末冶金閘瓦。拖車：每軸4個不通風鍛鋼盤+粉末冶金閘片TGV-2N 動車：輪盤式盤形制動：拖車、同TGV-A2.3非粘著制動磁軌制動、電磁渦流軌道制

8、動必要性：高速時粘著系數(shù)下降至0.080.09 為得到較短制動距離，保證行車安全磁軌制動優(yōu)點 消耗功率小1m:1kW 軌面清掃增粘 簧下質(zhì)量不增加 縮短制動距離25%30%缺點 鋼軌磨耗、發(fā)熱 制動力不能調(diào)整 速度越高制動越弱 每輛車增重1t 結(jié)冰危險 常用制動不用渦流軌道制動渦流軌道制動優(yōu)點鋼軌無磨耗高速時制動力大可控制結(jié)冰的有制動力缺點功耗大，1m：37kW鋼軌嚴重發(fā)熱50km/h以下不能工作對軌道電路影響增加簧下質(zhì)量2.4t適用條件：無縫軌道線路，采用LZB信號系統(tǒng)渦流軌道磁軌制動比較12108642050100150200250300350速度(km/h)制動力(kN)渦流盤形制動日本

9、300系、700系拖車上采用、達到與動力車再生制動類似效果渦流磁鐵(固定)渦流盤(轉(zhuǎn)動)渦流渦流盤形制動渦流盤形制動原理結(jié)構(gòu)2.4動力制動電阻、再生再生制動優(yōu)點：制動力可達制停、提高制動效率安全性電網(wǎng)裝機容量減少34%。全面采用。電阻制動：法國本土高速列車采用，可作為安全 制動。 ETR450、ETR500、AVE也采用電阻制動 ICE350、Talgo350作為安全制動也采用 電阻制動。2.5復合制動有機組合(1)法國TGV緊急常用法國TGV503004020100KN403020101002000300V(km/h)100200300V(km/h)速度德國ICE中間拖車的盤形制動驅(qū)動頭車的

10、動力制動整列車的運行阻力制動力Fb(KN)4003603202102402001601208040004080120160200240 280V(km/h)盤形制動渦流軌道制動阻力再生制動制動力(KN)減速度(m/s2)速度(km/h)900,00800,00700,00600,00500,00400,00300,00200,00100,000,0003060901201501802102402703003301.901.801.701.601.501.401.101.000.900.800.700.600.500.400.300.100.200.001.301.20日本新干線高速列車速度制動

11、力速度空氣制動時間電氣制動空氣制動2.6世界300km/h及以上高速列車制動系統(tǒng)比較國別日本法國德國西班牙500系700系E2-1000TGV-2NAGVICE3ICE350Talgo350最高設(shè)計速度(km/h)300(258)300(270)300300350330350350制動控制裝置數(shù)字式電氣指令直通式同左同左模擬式電氣指令直通式同左模擬式電氣指令自動式同左模擬式電氣指令直通式備用制動簡單電空直通式同左同左空氣制動同左空氣制動同左同左動車制動再生+輪盤(2)再生+輪盤(2)再生+輪盤(2)再生+輪盤(2)再生+電阻+輪盤(2)再生+輪盤(2)再生+電阻+輪盤(2)再生+電阻+輪盤(2

12、)+軸盤(1)拖車制動/(全動車)輪盤(2)+渦流盤(1)輪盤(2)+軸盤(2)軸盤(4)軸盤(2)+渦流軌軸盤(2)+渦流軌軸盤(3)軸盤(4)制動距離項目日本法國德國西班牙意大利瑞典500系700系TGV-2NICE2ICE3ICE350AVEETR500X2000緊急制動距離/m400038703500290035003900360040001190緊急制動平均減速度/m/s20.870.731.01.11.21.00.950.871.40初速/km/h300270300280330320300300200三、CRH1制動系統(tǒng)概況 制動系統(tǒng)概況制動系統(tǒng)概況 電制動系統(tǒng)電制動系統(tǒng) 空氣制動

13、系統(tǒng)空氣制動系統(tǒng) 防滑裝置防滑裝置 制動控制制動控制3.1系統(tǒng)組成 電制動 空氣制動 防滑系統(tǒng) 制動控制系統(tǒng)3.2制動作用的種類 常用制動 緊急制動 安全制動 停放制動 保持制動 救援/回送制動 防冰制動常用制動常用制動可以通過以下部件啟動：常用制動可以通過以下部件啟動： 1.1.制動控制器；制動控制器；2.2.速度控制系統(tǒng)；速度控制系統(tǒng)；3. 3. 救援回送控制面板；救援回送控制面板；4. 4. ATC/ATPATC/ATP列車自動駕駛列車自動駕駛/ /列車自動保護系統(tǒng)。列車自動保護系統(tǒng)。常用制動特點電空混合制動，電制動優(yōu)先有效平均減速度為0.8 m/s2緊急制動緊急制動的啟動有兩種方式：1

14、. 司機啟動緊急制動：計算機控制以達到可能的最短的停車距離。由牽引制動控制器啟動。2. 乘客啟動的緊急制動： 如果乘客乘務(wù)人員要進行緊急制動，系統(tǒng)能在10秒內(nèi)實施常用制動。 同時，司機桌子上的一個相應(yīng)信號燈應(yīng)亮起來，向司機表明有乘客乘務(wù)人員啟動了緊急制動。 在所規(guī)定的10秒內(nèi)，當司機發(fā)現(xiàn)在線路的某個位置不適合停車時可以通過按壓阻止按鈕超過3秒鐘，以控制乘客的緊急制動要求。 如果司機在所規(guī)定的10秒內(nèi)沒有控制緊急制動，系統(tǒng)會啟動緊急制動機。在緊急制動中的沖動不控制。 安全制動 產(chǎn)生條件與安全性有關(guān)的系統(tǒng)中發(fā)生非常嚴重故障 （失去聯(lián)絡(luò)、系統(tǒng)壓力低等）安全制動的控制電源切斷列車分離ATP制動需要 司

15、機安全裝置（DSD）制動需要司機緊急按下停車按鈕列車回送救援安全制動需要停放制動 通過彈簧力產(chǎn)生制動作用，可通過壓力空氣或手動緩解 使具有最大載荷的列車停在坡度為30的坡道上不溜車 當系統(tǒng)風壓低于350kPa時自動作用保持制動 常用制動的輔助功能 5km/h以下自動實施 摩擦制動力 為了停車平穩(wěn) 避免列車在坡度不超過30 的坡道上溜車 若保持制動系統(tǒng)作用力不夠，將啟動安全制動 救援/回送制動 通過空電轉(zhuǎn)換裝置使動車組將來自普通機車的列車管壓力變化信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號； 可使用外部3相電源或靠動車組自身發(fā)電。防冰制動 防止制動盤結(jié)冰 空氣制動制動系統(tǒng)的特點及性能 系統(tǒng)特點制動機由TCMS控制，

16、TCMS同每輛車上的BCU通信除停放制動外，制動機在任何情況下都要根據(jù)載荷進行制動具有與ATP及LKJ-2000的接口，實施安全制動設(shè)有DSD安全制動裝置 性能（最大重量、正常軌道條件下；無論混合制動還是空氣制動）200km/h，2000m160km/h，1400m3.2 電制動系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)組成 工作原理 制動特性 再再生生制制動動力力 22,5-29 kV 7 輛輛編編組組 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 0 50 100 150 200 速速度度 公公里里/ /小小時時 制制動動力力 kN 3.3 空氣制動系統(tǒng) 供氣系統(tǒng) 直通空氣制動系統(tǒng) 基礎(chǔ)制動裝置

17、壓力空氣供給系統(tǒng) 主壓縮機 輔助壓縮機 空氣干燥器 過濾器 管道、風缸 輔助設(shè)備：安全閥、壓力傳感器等主壓縮機Knorr-BremseVV120型3臺：每個Tp和Tb車上 主壓縮機結(jié)構(gòu)主壓縮機模塊集成主供風模塊在底架內(nèi)的安裝輔助壓縮機 KnorrLP115型 2臺：每個Tp車上 升降受電弓輔助壓縮機模塊空氣干燥裝置基礎(chǔ)制動裝置 動車2個輪盤 拖車3個軸盤3.4 防滑裝置 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 作用原理作用原理 特點特點每軸裝設(shè)基于微處理器的車輪防滑裝置（每軸裝設(shè)基于微處理器的車輪防滑裝置（WSP）動力制動和空氣制動都可實現(xiàn)按軸控制，由動力制動和空氣制動都可實現(xiàn)按軸控制，由TCMS系統(tǒng)統(tǒng)一控制；系統(tǒng)統(tǒng)一控制

18、；當動力制動系統(tǒng)使用效率低時，防滑功能完全當動力制動系統(tǒng)使用效率低時，防滑功能完全由空氣防滑部分實現(xiàn)。由空氣防滑部分實現(xiàn)。3.5 制動控制系統(tǒng) MBCU接受制動指令 根據(jù)列車運行速度及車輛載重，將制動指令轉(zhuǎn)換成所需要的制動力值對再生制動和空氣制動進行分配自動檢測車輛制動系統(tǒng)狀態(tài)，并將有關(guān)信息向列車計算機網(wǎng)絡(luò)報告，自動記錄并顯示故障信息防滑控制 PBCU空氣制動控制四、CRH2制動系統(tǒng)概況4.1壓力空氣供給系統(tǒng) 空氣壓縮機 安全閥 干燥裝置 濾油器 風缸空氣壓縮機安 全 閥干 燥 裝 置 濾 油 器風 缸空氣制動控制部分空氣制動控制裝置電空轉(zhuǎn)換閥（EP閥）中繼閥調(diào)壓閥電磁閥增壓缸制動缸管路4.2

19、空氣制動控制裝置電空轉(zhuǎn)換閥（EP閥）中 繼 閥增 壓 缸制 動 缸電 磁 閥4.3基礎(chǔ)制動裝置 傳動部分 摩擦部分傳 動 部 分杠桿式夾鉗式空氣制動部分工作原理4.4防滑裝置 防滑裝置的種類 微機控制的防滑器4.5制動控制系統(tǒng)的概念 制動控制系統(tǒng)是制動系統(tǒng)中，在司機或自動控制裝置的控制下，產(chǎn)生、傳產(chǎn)生、傳遞遞制動信號，并對各種制動方式進行制動力分配、協(xié)調(diào)分配、協(xié)調(diào)的部分。 五、CRH5制動系統(tǒng)概況 制動系統(tǒng)概況 電制動系統(tǒng) 空氣制動系統(tǒng) 防滑裝置 制動控制5.1 制動系統(tǒng)概況 系統(tǒng)組成 制動作用的種類 制動性能系統(tǒng)組成 電制動 空氣制動 防滑系統(tǒng) 制動控制系統(tǒng)制動作用的種類 常用制動 緊急制動（純空氣） 備用制動 停放制動 常用制動 司機室中的制動手柄將向列車總線發(fā)送制動命令，該制動命令將被不同車輛的各制動控制裝置讀取和編譯，并將制動命令發(fā)送給牽引單元，進行電制動以及電空制動空氣系統(tǒng)進行摩擦制動。 在常用制動模式下，電力制動優(yōu)先。 緊急制動 在緊急制動時，牽引和電制動被切斷，空氣制動施加最大的制動力。旅客報警系統(tǒng)：動車組均配備有一個旅客報警系統(tǒng)（每個旅客車廂均配備有兩個報警手柄），該指令可以被司機撤銷。備用制動 如果電控裝置發(fā)生故障或處于救援模式，動車組可啟動備用制動繼續(xù)運行。制動將通過制動管（600kPa）中的壓力進行控制。備用制動系統(tǒng)可由操縱司機控制器或緊急按