制動(dòng)系統(tǒng)城市軌道車輛,交通工程教研室,第五節(jié)制動(dòng)系統(tǒng),人為地使列車減速或阻止其加速叫做制動(dòng)。為了施行制動(dòng)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(dòng)裝置。列車安全運(yùn)行所必不可少的裝置。不僅在動(dòng)車上設(shè)制動(dòng)裝置，而且在拖車上也要設(shè)制動(dòng)裝置，這樣才能使運(yùn)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(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具備以下條件：a.具有足夠的制動(dòng)能力，保證車組在規(guī)定的制動(dòng)距離內(nèi)停車。b.操縱靈活，制動(dòng)減速大，作用靈敏可靠，車組前后車輛制動(dòng)、緩解作用一致。c.由于運(yùn)行于城市，一般要求具有電（動(dòng)力）制動(dòng)功能，并且在正常制動(dòng)過程中，應(yīng)盡量充分發(fā)揮電制動(dòng)能力，以減少對(duì)城市環(huán)境的污染和降低運(yùn)行成本。還應(yīng)具有電制動(dòng)與摩擦制動(dòng)協(xié)調(diào)配合的制動(dòng)功能。,d.制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)保證列車在長(zhǎng)大下坡道上制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)力不會(huì)衰減。e.電動(dòng)車組各車輛的制動(dòng)能力應(yīng)盡可能一致，制動(dòng)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(dòng)時(shí)的縱向沖動(dòng)。f.具有緊急制動(dòng)能力。遇有緊急情況時(shí)，能使城軌列車在規(guī)定距離內(nèi)安全停車。緊急制動(dòng)作用除可由司機(jī)操縱外，必要時(shí)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(yùn)行中發(fā)生諸如列車分離、制動(dòng)系統(tǒng)故障等危及行車安全的事故時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)起緊急制動(dòng)作用。,一、制動(dòng)方式,要改變運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必須對(duì)它施加外力。人為地使動(dòng)車組減速或阻止其加速的外力稱為制動(dòng)力。制動(dòng)方式可按制動(dòng)時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)移方式、制動(dòng)力獲取方式或按制動(dòng)源動(dòng)力的不同進(jìn)行分類。動(dòng)能轉(zhuǎn)移方式：摩擦制動(dòng)、電力制動(dòng)制動(dòng)力獲取方式：粘著制動(dòng)、非粘著制動(dòng)制動(dòng)原動(dòng)力：空氣制動(dòng)和電制動(dòng),摩擦制動(dòng),列車的動(dòng)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(dòng)方式有閘瓦制動(dòng)和盤形制動(dòng);在路面行駛的軌道交通車輛制動(dòng)系統(tǒng)中還有軌道電磁制動(dòng)等方式。也稱為基礎(chǔ)制動(dòng)形式。,a.閘瓦制動(dòng)：又稱為踏面制動(dòng)。它是最常用的一種制動(dòng)方式。,1制動(dòng)缸；2基礎(chǔ)制動(dòng)裝置；3閘瓦；4車輪；5鋼軌。,注意：在閘瓦與車輪這一對(duì)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(dòng)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(dòng)：盤形制動(dòng)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(dòng)裝置，對(duì)于動(dòng)車由于輪對(duì)中間設(shè)有牽引電機(jī)等設(shè)備使安裝制動(dòng)設(shè)備較困難，一般采用輪盤式盤形制動(dòng)裝置。制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)缸通過制動(dòng)夾鉗使閘片夾緊制動(dòng)盤，在閘片與制動(dòng)盤間產(chǎn)生摩擦，把電動(dòng)車組的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，熱能通過制動(dòng)盤和閘片散于大氣。因盤形制動(dòng)能雙向選擇摩擦副，所以可以得到比閘瓦制動(dòng)大得多的制動(dòng)功率。,1輪對(duì)；2制動(dòng)盤；3制動(dòng)缸；4制動(dòng)夾鉗；5牽引電機(jī)。,SW-200轉(zhuǎn)向架的盤型制動(dòng)裝置,盤形制動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)1)盤形制動(dòng)裝置代替了閘瓦對(duì)車輪踏面的摩擦，因而不存在對(duì)車輪的熱影響，同時(shí)也減少了車輪的磨耗，延長(zhǎng)了車輪的使用壽命和改善了運(yùn)行品質(zhì)，保證了行車安全。2)盤形制動(dòng)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(dòng)力。它的熱容量允許它具有較高的制動(dòng)功率。3)由于可以自由地選擇制動(dòng)盤和閘片的材料，使這一對(duì)摩擦副具有最佳的制動(dòng)參數(shù)?？梢垣@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(dòng)缸及杠桿的尺寸都可以縮小，減輕了制動(dòng)裝置的重量。,4)盤形制動(dòng)運(yùn)用經(jīng)濟(jì)。一般來說，盤形制動(dòng)的閘片面積比閘瓦制動(dòng)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(dòng)代替閘瓦制動(dòng)后，使輪軌間的粘著系數(shù)有所降低。,C.軌道電磁制動(dòng):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(dòng)時(shí)將電磁鐵放下，使磨耗板與鋼軌吸住，電動(dòng)車組的動(dòng)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(dòng)能得到較大的制動(dòng)力，因此常被城軌車輛用作緊急制動(dòng)的一種補(bǔ)充制動(dòng)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(dòng)力制動(dòng),電（動(dòng)力）制動(dòng)是在制動(dòng)時(shí)，將牽引電機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，使列車動(dòng)能轉(zhuǎn)化電能。對(duì)這些電能的不同處理方式形成了不同方式的電制動(dòng)。城市軌道交通車輛上采用的電制動(dòng)形式主要有電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)。a:電阻制動(dòng)：將發(fā)電機(jī)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)闊崮堋ｋ娮杵魃系臒崮芸匡L(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)或走行風(fēng)而散于大氣中。電阻制動(dòng)一般能提供較穩(wěn)定的制動(dòng)力，但車輛底架下需要安裝體積較大的電阻箱。b:再生制動(dòng)：再生制動(dòng)是把列車的動(dòng)能通過電機(jī)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(dòng)時(shí)對(duì)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(dòng)方式。,城市軌道交通車輛一般采用再生制動(dòng)、電阻制動(dòng)、和摩擦制動(dòng)三種制動(dòng)方式。他們分別是第一、第二和第三優(yōu)先級(jí)制動(dòng)，并且還采用了程序制動(dòng)措施：,1）充分利用電制動(dòng)，盡量減少氣制動(dòng)2）隨著列車的速度下降，其電制動(dòng)力也將不斷地減弱，當(dāng)列車速度降低至一定的速度時(shí)，電制動(dòng)力已不能再滿足制動(dòng)所需的要求，這時(shí)所有的制動(dòng)力由摩擦制動(dòng)來承擔(dān),粘著制動(dòng),制動(dòng)時(shí)，車輪與鋼軌之間有3種可能的狀態(tài)：純滾動(dòng)狀態(tài)：車輪與鋼軌的接觸點(diǎn)無相對(duì)滑動(dòng)，車輪在鋼軌上作純滾動(dòng)。這時(shí)車輪與鋼軌之間為靜摩擦，車輪與鋼軌之間可能實(shí)現(xiàn)的最大制動(dòng)是輪軌之間的最大靜摩擦力。這是一種難以實(shí)現(xiàn)的理想狀態(tài)?；袪顟B(tài)：車輪在鋼軌上滑行，這時(shí)車輪與鋼軌之間的制動(dòng)力為二者的動(dòng)摩擦力。這是一種必須避免的狀態(tài)，由于動(dòng)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(dòng)力將大大減小，制動(dòng)距離延長(zhǎng)；同時(shí)車輪在鋼軌上長(zhǎng)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(dòng)時(shí)車輪在鋼軌上處于連滾帶滑（基本上是滾動(dòng)）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(dòng)的車輪與鋼軌粘著點(diǎn)之間的粘著力來實(shí)現(xiàn)車輛的制動(dòng)稱為粘著制動(dòng)。粘著制動(dòng)時(shí)，為了能得到較大的制動(dòng)力，需要具有較高的粘著系數(shù)。然而粘著系數(shù)受電動(dòng)車組運(yùn)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(gè)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(dòng)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力大小不受粘著力限制的制動(dòng)方式稱為非粘著制動(dòng)。即非粘著制動(dòng)的制動(dòng)力不從輪軌之間獲取，因而它可以得到較大的制動(dòng)力。顯然，在上面曾經(jīng)介紹的制動(dòng)方式中，閘瓦制動(dòng)、踏面制動(dòng)、電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)均屬于粘著制動(dòng)；而磁軌制動(dòng)則屬于非粘著制動(dòng)。,二、制動(dòng)系統(tǒng),組成：基礎(chǔ)制動(dòng)裝置和制動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置是空氣制動(dòng)的執(zhí)行設(shè)備，所有的空氣制動(dòng)力均是通過基礎(chǔ)制動(dòng)裝置產(chǎn)生的，基礎(chǔ)制動(dòng)裝置大致可分為杠桿式基礎(chǔ)制動(dòng)裝置和單元式基礎(chǔ)制動(dòng)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(dòng)裝置,杠桿式基礎(chǔ)制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、造價(jià)低廉，所以在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)被國(guó)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(dòng)杠桿（4）、拉環(huán)（5）、水平杠桿（6）、閘瓦及吊（7）及制動(dòng)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(dòng)杠桿；5拉環(huán)；6水平杠桿；7閘瓦及吊；8制動(dòng)缸。,緩解位,車輛正常運(yùn)行或施行空氣制動(dòng)時(shí)，彈簧停放制動(dòng)缸內(nèi)的活塞20，在總風(fēng)壓力下，使之向上移動(dòng)，壓縮停放制動(dòng)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(dòng)器處于緩解位，此時(shí)，調(diào)整螺桿22與下部制動(dòng)單元的制動(dòng)活塞無作用力。左圖為車輛正常運(yùn)行，不施行制動(dòng)作用時(shí)，制動(dòng)單元處于緩解狀態(tài)。右圖為車輛正常運(yùn)行，施行制動(dòng)作用時(shí)，制動(dòng)單元處于空氣制動(dòng)狀態(tài)。,自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)工作原理,DK型電空制動(dòng)機(jī),1風(fēng)喇叭；2足踏閥；3制動(dòng)閥；4均力風(fēng)缸；5S-16壓力調(diào)節(jié)器；6YC-100雙針雙管壓力表；7總風(fēng)缸截?cái)嗳T；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；13GL3型三通閥；14壓力開關(guān)；15電動(dòng)空氣壓縮機(jī)；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；22M-3型減壓閥；23遠(yuǎn)心集塵器；24制動(dòng)缸；25電磁閥組。,空氣制動(dòng)部分的作用原理,充氣緩解位當(dāng)制動(dòng)閥手柄置于此位置時(shí)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)閥與大氣相通（可把容量風(fēng)缸看作是原LN型車輛制動(dòng)機(jī)中的制動(dòng)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(dòng)缸的壓力空氣排入大氣，起緩解作用。,常用制動(dòng)位當(dāng)制動(dòng)閥手柄置于此位置時(shí)，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(dòng)作，處于常用制動(dòng)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(dòng)缸，發(fā)生制動(dòng)作用。,