城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)

城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)

緒論第一節(jié)列車制動的幾個基本概念制動：人為的制止物體的運動，包括使其減速、阻止其運動或加速運動。

緩解：對已經(jīng)實行制動的物體，解除或減弱其制動作用。

列車制動裝置：為了使列車能夠施行制動或緩解而安裝于列車上的一整套設(shè)備。制動機是產(chǎn)生制動原動力并進行操縱和控制的部分?；A(chǔ)制動裝置是指傳送制動原動力并產(chǎn)生制動力的部分。

機車制動裝置能夠操縱機車本身和全列車的制動作用。車輛制動裝置只能控制車輛本身的制動作用。

制動力：由制動裝置產(chǎn)生的與列車運行方向相反的外力。

常用制動：正常情況下為調(diào)速或進站停車所施行的制動。特點是作用緩和，制動力可調(diào)，只用到列車制動能力的20％～80％，一般只用50％。

緊急制動：緊急情況下，為了盡快停車而施行的制動，也稱非常制動。作用迅猛，用盡所有的制動能力。

制動距離：從司機施行制動的瞬間起，到列車速度降為零的瞬間止，列車所駛過的距離。是一個綜合反映列車制動裝置的性能和實際制動效果的主要技術(shù)指標。計算制動距離：各個國家根據(jù)自己的鐵路情況制定的緊急制動的最大允許值。我國《技規(guī)》規(guī)定：列車在任何線路坡道上的緊急制動距離為800m。

二、列車制動的分類（一）按列車制動方式不同分類

從能量的觀點看，“制動”的實質(zhì)就是將列車動能轉(zhuǎn)變?yōu)閯e的能量或轉(zhuǎn)移走。從作用力的觀點看，“制動”就是讓制動裝置產(chǎn)生與列車運行方向相反的外力，使列車速度控制在允許范圍內(nèi)。

為達到上述目的，鐵路機車車輛上采用了不同的制動方式，主要有閘瓦制動、盤形制動、磁軌制動、軌道渦流制動、旋轉(zhuǎn)渦流制功、電阻制動、再生制動、液力制動、逆汽制動等。1、閘瓦制動（踏面制動）

它是自有鐵路以來使用最廣泛的制動方式，用鑄鐵或其他摩擦材料制成的瓦狀制動塊（閘瓦）緊壓滾動著的車輪踏面，通過閘瓦與車輪踏面的機械摩擦，將列車動能轉(zhuǎn)化為熱消散于大氣并產(chǎn)生制動力。2.盤形制章（摩擦式圓盤制動）

它是在車軸上或在車輪輻板側(cè)面安裝制動盤（一般為鑄鐵圓盤），用制動夾鉗使以合成材料制成的兩個閘片緊壓制動盤側(cè)面，通過摩擦產(chǎn)生制動力，把列車動能轉(zhuǎn)化為熱能，消散于大氣從而實現(xiàn)制動。3.磁軌制動動（又稱摩擦擦式軌道電磁磁制動）在轉(zhuǎn)向架側(cè)架架下面同側(cè)的的兩個車輪之之間，各安置置一個制動用用的電磁鐵（（又稱電磁靴靴），制動時時將它放下并并利用電磁吸吸力緊壓鋼軌軌，通過電磁磁鐵上磨耗板板與鋼軌間的的滑動摩擦產(chǎn)產(chǎn)生制動力，，把列車動能能轉(zhuǎn)化為熱能能，消散于大大氣。4.軌道渦流制動動(又稱線性渦流流制動或渦流流式軌道磁制制動）也是把電磁鐵鐵懸掛在轉(zhuǎn)向向架側(cè)架下面面同側(cè)的兩個個車輪之間。。不同的是，，制動時電磁磁鐵不放在鋼鋼軌上。利用用電磁鐵與鋼鋼軌相對運動動使鋼軌感應(yīng)應(yīng)出渦流，產(chǎn)產(chǎn)生電磁吸力力作為制動力力，把列車動動能轉(zhuǎn)化為熱熱能，消散于于大氣。5.旋轉(zhuǎn)渦流制動動（又稱渦流流式圓盤制動動）在牽引電動機機軸上裝金屬屬盤，制動時時金屬盤在電電磁鐵形成的的磁場中旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，盤的表面面被感應(yīng)出渦渦流，產(chǎn)生電電磁吸力并發(fā)發(fā)熱消散于大大氣，從而起起制動作用。。圓盤雖然沒沒有裝在輪對對上，但同樣樣要通過輪軌軌粘著才能產(chǎn)產(chǎn)生動力，也也要受粘著限限制。而且，，消耗的電能能也很多。6.電阻制動廣泛用于電力力機車、電動動車組和電傳傳動內(nèi)燃機車車。在制時將將原來驅(qū)動輪輪對的自激牽牽引電動機改改變?yōu)樗さ牡陌l(fā)電機發(fā)電電，并將電流流通往專門設(shè)設(shè)置的電阻器器，采用強迫迫通風，使電電阻器發(fā)生的的熱量消于大大氣，從而產(chǎn)產(chǎn)生制動作用用。7.再生制動也是將牽引電電動機變?yōu)榘l(fā)發(fā)電機，不同同的是，它將將電能反饋回回電網(wǎng)使用，，在經(jīng)濟上是是合算的，但但技術(shù)上比較較復(fù)雜，而且且它只能用于于電網(wǎng)供電的的電力機車和和電動車組。。8.液力制動應(yīng)用于液力傳傳動內(nèi)燃機車車上，在液力力傳動裝置內(nèi)內(nèi)裝液力制動動器（液力耦耦合器），制制動時向它充充入液體，車車輪帶動它旋旋轉(zhuǎn)時液體與與液體之間、、液體與耦合合器之間摩擦擦生熱。再經(jīng)經(jīng)由散熱器消消散于大氣，，從而產(chǎn)生制制動作用。9.逆汽制動（反反汽制動）它是蒸汽機車車特有的，俗俗稱“打倒汽汽”。它是在在機車前進中中突然把遮斷斷手把（斷汽汽手把）從““前進位”拉拉到“逆行位位”，將蒸汽汽發(fā)動機變?yōu)闉檎羝麎嚎s機機，從而產(chǎn)生生制動作用。。逆汽制動容容易頂彎機車車搖桿，還會會把煙箱燃氣氣、煤渣、灰灰渣等吸入汽汽缸，損壞汽汽缸壁。所以以一般情況下下禁止使用。。只是在主要要制動方式失失靈而且十分分危險時才可可以使用逆汽汽制動，事后后還必須及時時報告，申明明使用理由并并對機車進行行認真的檢查查和維修。（二）按制動動原動力和控控制方式的不不同分類按制動原動力力和操縱控制制方式的不同同，鐵路機車車車輛制動機機可分為：手手制動機、空空氣制動機、、電空制動機機、電磁制動動機和真空制制動機。1.手制動機手制動機是以以人力制動原原動力，以手手輪的轉(zhuǎn)動方方向和手力大大小來操縱控控制。構(gòu)造簡簡單,費用低廉，是是鐵路歷史上上使用最久遠遠、生命力最最頑強的制動動機。鐵路發(fā)發(fā)展初期，機機車車輛上只只有這種制動動機，每車或或幾個車配備備一名制動員員，按司機笛笛聲號令協(xié)同同操縱，由于于制動力弱，，動作緩慢，，不便于司機機直接操縱，，所以很快就就被非人力制制動機取而代代之，手制動動機成輔助的的備用制動機機。2.空氣制動機空氣制動機是壓力空氣作作為制動原動動力，以改變變壓力空氣的的壓強來操縱縱控制。制動動力大，操縱縱控制就靈敏敏便利。中國國鐵路習慣把把壓力空氣簡簡稱為“風””，把空氣制制動簡稱為““風閘”?？湛諝庵苿訖C又又分直通式和和自動式兩大大類：直通式空氣制制動機已不再再采用。自動空空氣制制動機機（參參看圖圖4）。與直通通式相相比，，自動動空氣氣制動動機在在每輛輛車上上多一一個三三通閥閥，一一個副副風缸缸?！啊叭ㄍā闭哒?，一一通列列車管管，二二通副副風缸缸，三三通制制動缸缸。當制動動閥手手柄置置于緩緩解位位Ⅲ時，總總風缸缸的風風經(jīng)制制動閥閥進到到列車車管（（充風風增壓壓），，并進進入三三通閥閥，將將其中中的（（主））活塞塞推至至右極極端（（緩解解位））并經(jīng)經(jīng)三通通閥活活塞套套上部部的““充氣氣溝””進入入副風風缸。。此時時，制制動缸缸經(jīng)三三通閥閥（緩緩解槽槽和排排氣孔孔）通通大氣氣。如如制動動缸原原來在在制動動狀態(tài)態(tài)則可可得到到緩解解。當制動動閥手手柄置置于制制動位位Ⅰ時，列列車管管經(jīng)制制動閥閥通大大氣（（排風風減壓壓），，副風風缸的的風壓壓將三三通閥閥（主主）活活塞推推向左左極端端（制制動位位），，從而而打開開了三三通閥閥上通通往制制缸的的孔路路，使使副風風缸的的風可可通往往制動動缸，，產(chǎn)生生制動動作用用。當制動動閥手手柄置置于保保壓位位Ⅱ時，列列車管管既不不通總總風缸缸也不不通大大氣，，列車車管空空氣強強保持持不變變。此此時，，副風風缸仍仍繼續(xù)續(xù)向制制動缸缸供風風，副副風缸缸空氣氣壓強強仍在在下降降。當副風風缸的的空氣氣壓強強降至至列車車管空空氣壓壓強略略低時時，列列車管管風壓壓會將將三通通閥（（主））活塞塞向右右反推推至中中間位位置（（中立立位或或保壓壓位）），剛剛好使使三通通閥通通制動動缸的的孔被被關(guān)閉閉（遮遮斷）），副副風缸缸停止止向制制動缸缸供風風，副副風缸缸空氣氣壓強強不再再下降降，處處于保保壓狀狀態(tài)，，制動動缸空空氣壓壓強不不再上上升，，也處處于保保壓狀狀態(tài)。。如在在制動動缸升升壓過過程中中將手手柄反反復(fù)置置于制制動位位和保保壓位位，則則制動動缸空空氣壓壓強變變可分分階段段上升升，即即實現(xiàn)現(xiàn)階段段制動動。但是，，如果果在制制動缸缸降壓壓過程程中將將制動動閥手手柄由由緩解解位移移至保保壓位位，則則列車車管和和副風風缸雖雖能停停止充充風增增壓，，三通通閥（（主））活塞塞都仍仍停留留在右右極端端（緩緩解位位），，制動動缸的的風仍仍繼續(xù)續(xù)排向向大氣氣，直直至完完全緩緩解。。制動動閥手手柄反反復(fù)在在緩解解位和和保壓壓位之之間移移動，，只能能使列列車管管和副副風缸缸的風風壓呈呈階段段式上上升，，都不不能使使制動動缸實實現(xiàn)階階段緩緩解，，即只只能實實現(xiàn)““一次次徹底底緩解解”，，又稱稱“輕輕易緩緩解””。由此可可見，，自動動式空空氣制制動機機的特特點是是列車車管排排氣（（減壓壓）時時制動動缸充充氣（（增壓壓），，發(fā)生生緩解解。優(yōu)優(yōu)點是是，當當列車車發(fā)生生分離離事故故，制制動軟軟管被被拉斷斷時，，列車車管風風將急急劇下下降，，三通通閥（（主））活塞塞將自自動而而迅速速地左左移到到制動動位，，由于于各車車都有有副風風缸分分別向向制動動缸供供風，，制動動缸動動作較較快，，故列列而且且列車車前后后部開開始制制動作作用的的時間間表差差小，，即制制動和和緩解解的一一致性性較好好，適適用于于編組組較長長的列列車。。因此此在世世界各各國（（包括括中國國）鐵鐵路上上得到到最廣廣級最最持久久的應(yīng)應(yīng)用。。3.電空制制動機機它是電電控空空氣制制動的的簡稱稱，是是在空空氣制制動機機的基基礎(chǔ)上上加裝裝電磁磁閥等等電氣氣控制制部件件而形形成的的（參參看圖圖5）。它它的特特點是是制動動作用用的操操縱控控制用用“電電控””，但但制動動作用用原動動力還還是壓壓力空空氣。。而且且，在在制動動機的的電控控因故故失靈靈時，，它仍仍可實實行““氣控控”（（空氣氣壓強強控制制），，臨時時變成成空氣氣制動動機。。施行電電空制制動時時貫通通全列列車的的制動動導(dǎo)線線使各各車的的制動動電磁磁閥6的排氣氣口同同時打打開，，將列列車管管1的壓力力空氣氣排往往大氣氣，產(chǎn)產(chǎn)生制制動作作用。。施行行緩解解時貫貫通全全列車車的緩緩解導(dǎo)導(dǎo)線使使各車車的緩緩解電電磁閥閥8的通路路同時時打開開，各各車的的加速速緩解解風缸缸5同時向向列車車管1充風（（加速速緩解解風缸缸的風風是在在初充充氣或或上次次緩解解時列列車管管1經(jīng)過三三通閥閥2向副風風缸3充風的的同時時經(jīng)過過止回回閥9充至定定壓的的，由由于止止回閥閥的作作用，，制動動時加加速緩緩解風風缸的的風沒沒有使使用））。在列車車施行行階段段緩解解時，，緩解解電磁磁閥8的通路路被關(guān)關(guān)閉，，列車車管空空氣壓壓保捧捧不變變時，，保壓壓電磁磁閥7將三通通閥排排氣通通路切切斷，，所以以三通通閥（（主））活塞塞雖然然仍停停留在在充氣氣緩解解位，，制動動缸經(jīng)經(jīng)三通通閥與與排氣氣口相相通。。但此此時不不通大大氣，，制動動缸空空氣壓壓強能能保持持不變變，即即可以以實現(xiàn)現(xiàn)階段段緩解解。在在列車車速度度很高高或編編組長長，空空氣制制動機機難以以滿足足要求求時，，采用用電空空制動動機可可以大大大改改善列列車前前后部部制動動和緩緩解作作用的的一致致性，，顯著著減輕輕列車車縱向向沖擊擊，并并縮短短制動動距離離。世界上上許多多高速速列車車（200km/h）以上上都采采用了了電空空制動動機，，中國國廣深深線準準高速速（160km/h）旅客客列車車和某某些干干線的的提速速客車車也采采用了了電空空制動動機。。5.電（磁磁）制制動機機它的操操縱控控制和和原動動力都都用電電，例例如軌軌道渦渦流制制動和和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)渦流流制動動這兩兩種制制動方方式，，其制制動機機就都都屬于于電（（磁））制動動（機機）的的范疇疇。6.真空制制動機機它的特特點是是以大大氣（（與真真空的的壓差差）為為原動動力，，以改改變““真空空度””來操操縱控控制。。參看看圖6。機車車上裝裝有直直空泵泵（抽抽氣機機）1、（真真空））制動動閥2。真空空制動動主管管3貫通全全列車車（又又稱““真空空列車車管””）。。每車車都裝裝有1～2個真空空制動動缸4。缸的的左側(cè)側(cè)有支支管與與主管管相連連通。。缸缸內(nèi)有有制動動缸活活塞5。活塞塞左側(cè)側(cè)裝有有球形形止回回閥6。當制動動閥手手柄置置于緩緩解位位時，，真空空泵與與列車車管連連通。。列車車管和和制動動缸內(nèi)內(nèi)的空空氣都都被抽抽走，，列車車管和和制動動缸內(nèi)內(nèi)上下下兩方方都保保持高高度真真空（（約510mmHg，相當當于絕絕對壓壓強33kPa），活活寒因因自重重落下下（圖圖中右右半部部的狀狀態(tài)）），活活塞桿桿向外外（圖圖中為為向下下）伸伸出，，此為為機車車車輛輛緩解解狀態(tài)態(tài)。當制動動閥手手柄置置于緩緩解位位時，，真空空泵與與列車車管連連通。。列車車管和和制動動缸內(nèi)內(nèi)的空空氣都都被抽抽走，，列車車管和和制動動缸內(nèi)內(nèi)上下下兩方方都保保持高高度真真空（（約510mmHg，相當當于絕絕對壓壓強33kPa），活活寒因因自重重落下下（圖圖中右右半部部的狀狀態(tài)）），活活塞桿桿向外外（圖圖中為為向下下）伸伸出，，此為為機車車車輛輛緩解解狀態(tài)態(tài)。真空制制動機機在許許多發(fā)發(fā)展中中國家家鐵路路上至至今仍仍是主主要制制動機機，例例如