第五章制動控制系統(tǒng)-城市軌道交通車輛制動技術(shù)2014-10-28修改的

制動控制系統(tǒng)是空氣制動系統(tǒng)的核心它接收司機

自動駕駛系統(tǒng)（ATO）的指令并采集車上各種與制動有關(guān)的信號，將指令與各種信號進行計算，得出列車所需的制動力，再向動力制動系統(tǒng)和空氣制動系統(tǒng)發(fā)出制動信號。第五章制動控制系統(tǒng)制動控制系統(tǒng)的主要功能動力制動系統(tǒng)進行制動時將實際制動力的等值信號反饋給制動控制系統(tǒng)，制動控制系統(tǒng)通過運算協(xié)調(diào)動力制動和空氣制動的制動量?？諝庵苿酉到y(tǒng)將制動控制系統(tǒng)發(fā)來的制動力信號經(jīng)流量放大后使執(zhí)行部件產(chǎn)生相應(yīng)的制動力。制動控制系統(tǒng)的主要功能第五章制動控制系統(tǒng)制動控制系統(tǒng)組成空氣制動控制系統(tǒng)（空氣制動機）BCU——以壓力空氣作為制動信號傳遞和制動力控制介質(zhì)的制動控制系統(tǒng)；電氣指令制動控制系統(tǒng)PBCU——以電氣信號來傳遞制動信號的制動系統(tǒng)。電子制動控制單元EBCU——以微機為中心的電子控制裝置。第一節(jié)制動控制系統(tǒng)的組成動力（電氣）制動牽引控制系統(tǒng)（PCU)電氣指令單元（司機控制器/ATO)電子制動控制單元（EBCU/BCE/MBCU）供氣系統(tǒng)空氣制動控制單元（BCU)基礎(chǔ)制動裝置防滑裝置圖5-1制動控制系統(tǒng)組成框圖一、電子制動控制單元

列車制動控制不再靠司機的頭腦判斷，而是由微機綜合列車運行中的所有參數(shù)，經(jīng)過判斷和運算，給制動系統(tǒng)發(fā)出精確的指令。以微機為中心的電子控制裝置稱為電子制動控制單元（EBCU)、

微機制動控制單元（MBCU)、

制動控制電子裝置（BCU).第一節(jié)制動控制系統(tǒng)的組成電子制動控制單元的主要功能：接收司機控制器或ATO的指令，與牽引控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)列車的制動和緩解。設(shè)有緊急制動電路，當(dāng)緊急制動指令發(fā)出時，列車能迅速調(diào)用全部空氣制動能力實行緊急制動。將接收到的動力（電氣）制動實際值經(jīng)EP轉(zhuǎn)換，將電信號轉(zhuǎn)換成為氣動信號發(fā)送給空氣制動控制單元。在保證電制動優(yōu)先作用下，空氣制動能自動進行列車制動力的補償，將制動所需壓力傳遞給基礎(chǔ)制動裝置，從而使列車制動保持不變。控制供氣系統(tǒng)中空氣壓縮機組的工作周期，監(jiān)視主風(fēng)缸輸出壓力等參數(shù)。如果供氣系統(tǒng)中某臺設(shè)備發(fā)生故障，它能及時調(diào)用備用設(shè)備填補。在列車制動過程中始終收集列車所有輪對速度傳感器發(fā)來的速度參數(shù)，對輪對在制動中出現(xiàn)的滑行進行監(jiān)視。一旦發(fā)現(xiàn)滑行，立即發(fā)出防滑信號并采取防滑措施。對列車制動時的各種參數(shù)和故障進行監(jiān)視和記錄。故障記錄可以在列車回庫后用便攜式計算機讀出。傳遞方式分：數(shù)字指令式模擬指令式控制方式分：電磁空氣制動機氣壓控制型電氣指令式制動控制系統(tǒng)電氣控制型電氣指令式制動控制系統(tǒng)電氣指令式控制空氣制動控制單元是制動系統(tǒng)中電氣制動和空氣制動的聯(lián)系點，也是電子、電子信號與氣動信號的轉(zhuǎn)換點。在過去論述中稱為中繼閥或EP。

空氣制動控制方式分：自動式

直通式二、空氣制動控制單元（BCU）一般空氣制動控制單元

由各種不同功能的電磁閥和氣動閥組成普遍有以下幾種零部件構(gòu)成內(nèi)部有腔室及連通腔室大小通路的閥體?？刂魄皇遗c各通路的活塞和閥門?？刂苹钊烷y門的模板、彈簧、頂桿和鐵芯?？刂疲ㄎ╉敆U和鐵芯的電磁線圈。與閥體內(nèi)部大小通路相連的輸入、輸出氣管接頭。氣-電或電-氣轉(zhuǎn)換元件。基本分為：EP閥、中繼閥和空重車調(diào)整閥。1、空氣制動控制單元的基本組成采集車上各種制動相關(guān)信號BCUBECU指令計算出列車制動力實際制動力等值信號動力制動系統(tǒng)中繼閥空制制動力信號空氣制動執(zhí)行系統(tǒng)流量放大2、空氣制動控制單元在制動系統(tǒng)中的作用一）、EP閥(Electric-Pneumatic)定義：也稱控導(dǎo)閥，也稱模擬轉(zhuǎn)換閥，是一個電—氣轉(zhuǎn)換閥。組成：電磁線圈、鐵芯、燈桿、活塞。功能：將電流信號轉(zhuǎn)換成空氣壓力信號，空氣壓力信號與激磁電流成線性關(guān)系。48總風(fēng)缸14壓力信號輸出EP閥工作原理由電磁線圈、鐵芯、頂桿和活塞等組成。當(dāng)它的電磁線圈沒有勵磁時，鐵芯和連桿落在閥底，通路阻斷或通路與大氣連通。當(dāng)線圈勵磁，鐵芯被吸引上移，推動頂桿和活塞上移，通路與儲風(fēng)缸壓力空氣連通。模擬轉(zhuǎn)換閥定義：為上海地鐵車輛KNORR制動系統(tǒng)中使用的電磁閥，由電磁進氣閥、電磁排氣閥、氣--電轉(zhuǎn)換器組成。功能：將電氣指令通過反饋閉環(huán)系統(tǒng)的作用比較精確的轉(zhuǎn)換成預(yù)控制壓力信號。4）均衡閥二）、中繼閥定義：是SD型數(shù)字式制動控制單元中最重要的電磁閥，是一個電—氣轉(zhuǎn)換閥。功能：將電信號轉(zhuǎn)換成空氣壓力輸出，控制電信號的變化不是激磁電流的變化，而是三個電磁閥勵消磁狀態(tài)的七種組合。(001,010,011,100…..)28空重車調(diào)整閥13控導(dǎo)閥(電制）43總風(fēng)缸20空氣壓力輸出8緊急制動閥七級中繼閥組成：它上部是給排閥，下部是腔室。腔室中是活塞和膜板，活塞和膜板帶動有空心通路的頂桿上下移動。

原理：中繼閥也是一個將電信號轉(zhuǎn)換成壓力空氣的電磁閥，只是電信號的變化不是勵磁電流的變化，而是通過電磁閥勵磁線圈和消磁狀態(tài)的不同組合，將多個電信號輸入轉(zhuǎn)換成對應(yīng)空氣壓力輸出。二）、中繼閥（三）、空重車調(diào)整閥空重車調(diào)整閥的作用是根據(jù)車輛載重的變化，即根據(jù)乘客的多少，輸出一個空氣壓力信號，并通過中繼閥使單元制動機風(fēng)缸保持一個恒定的制動力。空重車調(diào)整閥的輸入是車輛二系彈簧的空氣壓力信號?？紤]到車輛載重的不平衡，一般采取前后轉(zhuǎn)向架對角的兩個空氣彈簧壓力為輸入信號，這樣就能比較準確地使空重車調(diào)整閥的輸出壓力信號與乘客負載成一定比例關(guān)系。由于電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在許多空重車信號已經(jīng)直接將空氣彈簧壓力轉(zhuǎn)換成電子信號輸入BCE或MBCU，空重車調(diào)整閥輸出的空氣壓力信號在常用制動時根本不起作用。但是在緊急制動時，空重車調(diào)整閥輸出的空氣壓力信號還是可以越過中繼閥，對緊急制動起到限制沖動的作用。均衡閥定義：上海地鐵車輛KNORR制動系統(tǒng)使用的氣閥。功能：能使大流量的壓力空氣迅速通過，而且大流量壓力空氣的壓力變化是隨預(yù)控制壓力CV的增大而增大的，輸出壓力比為1：1，相當(dāng)于一個氣流放大器類似于電流放大器。集成化模擬式制動控制單元定義：將制動控制單元所有的部件都安裝在一塊鋁合金的氣路板上的系統(tǒng)。優(yōu)點：a)避免用管道連接而造成的泄漏，同時元件所占空間大大減少。b)測試接口方便各個控制壓力和閘缸壓力的測量，方便了日常檢修保養(yǎng)工作。c)如運營中發(fā)生故障，可迅速將整個控制單元的氣路板換下，列車可快速重新投入運營。三電氣指令制動控制系統(tǒng)（PBCU）現(xiàn)在城市軌道交通車輛的制動系統(tǒng)無一例外地采用電氣指令單元來快速、準確、可靠地傳遞司機控制器的指令。采用電氣指令可以使列車制動、緩解迅速、停車平穩(wěn)無沖動，縮短制動距離。1）數(shù)字式電氣指令控制系統(tǒng)是指0和1兩個數(shù)字，在組成3位數(shù)字時，除了000外，還有001，010，011……111共7種組合，分別使三個電磁閥各自得電（相當(dāng)于1）或失電（相當(dāng)于0）組成的組合，從而獲得7檔制動指令。數(shù)字式指令指開關(guān)指令的組合，屬于分檔控制。這樣的分檔制動指令通過具有多塊氣動膜板的中繼閥的動作，使制動缸獲得恒定的七級壓力。數(shù)字式電氣指令制動控制系統(tǒng)操作靈活，可控性能好。我國自行制造的北京地鐵車輛使用的SD型制動系統(tǒng)即為數(shù)字式電氣指令制動控制系統(tǒng)。

2）模擬式電氣指令制動控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)無級制動和連續(xù)操縱，常用的模擬電信號有電流、電壓、頻率、脈沖等，這些模擬量可以傳遞制動控制信號。特點：對指令傳遞的設(shè)備性能要求較高，精度有可能因為設(shè)備性能的不足而下降。

2）模擬式電氣指令制動控制系統(tǒng)模擬式電氣指令制動系統(tǒng)可以實現(xiàn)無極制動和連續(xù)操縱。常用的模擬電信號有電流、電壓、頻率和脈沖等，這些模擬量可以傳遞制動控制信號。理論上，模擬式電氣指令制動控制系統(tǒng)的操縱比數(shù)字式的更方便，但它對指令傳遞的設(shè)備性能要求比較高。如果設(shè)備性能不能滿足要求，其精度會降低，從而會影響制動效果。從目前趨勢來看，城市軌道交通車輛采用脈沖寬度調(diào)制的模擬式電氣指令制動控制系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)是較為先進的列車制動控制系統(tǒng)。第二節(jié)制動控制策略1、恒制動率控制無論空載、滿載或超員，都應(yīng)保證列車的減速度與司機制動手柄的制動位角度相對應(yīng)。城市軌道車輛會根據(jù)動車和拖車車輛的負荷重量變化而自動調(diào)整各級制動缸壓力，在各制動級位都可保持恒定的制動率，得到恒定減速度。均勻制動方式定義：各節(jié)車各自承擔(dān)自己需要的制動力。缺點：T車所需的制動力將全部由自己的空氣制動系統(tǒng)承擔(dān)，T車的閘瓦磨耗要比有電氣制動的M車多。2、空氣制動滯后控制定義：在不超過粘著限制的范圍內(nèi)充分利用M車的電氣制動力，不足部分再由T車的空氣制動力補充，這樣可以節(jié)約能源，降低T車機械制動的磨耗，這種控制方式稱為空氣制動滯后控制。有三種方式：T車的空氣制動滯后控制T車空氣制動優(yōu)先補足控制M、T轉(zhuǎn)向架空氣制動均勻不足控制1)T車的空氣制動滯后控制控制思想：T車所需制動力由M車的再生制動力承擔(dān)，根據(jù)空電聯(lián)合制動運算，不足部分也由M車的空氣制動力補充。最后還不足時，再由T車的空氣制動力承擔(dān)。2）T車空氣制動優(yōu)先補足控制控制思想：T車所需制動力由M車的再生制動力承擔(dān)，根據(jù)空電聯(lián)合制動運算，當(dāng)再生制動不足時，首先由T車的空氣制動力補足，再不夠才由M車的空氣制動力補足。當(dāng)電氣制動失效時，M車、T車空氣制動均勻作用。3)M、T轉(zhuǎn)向架空氣制動均勻補足控制控制思想：T轉(zhuǎn)向