制動(dòng)系統(tǒng)概述

1、制動(dòng)系統(tǒng)概述一、制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)1、列車制動(dòng)裝置制動(dòng)機(jī)：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：傳送制動(dòng)原動(dòng)力并產(chǎn)生制動(dòng)力的部分。2、制動(dòng)機(jī)直通直通自動(dòng)式自動(dòng)式3、制動(dòng)方式 制動(dòng)的實(shí)質(zhì)：（能量的觀點(diǎn)）將列車的動(dòng)能變成別的能量或轉(zhuǎn)移走。（作用力的觀點(diǎn)）制動(dòng)裝置產(chǎn)生與列車運(yùn)行方向相反的力，是列車盡快減速或停車。 盤形制動(dòng)和閘瓦制動(dòng)二、世界高速列車制動(dòng)技術(shù)1、高速列車制動(dòng)系統(tǒng)必須具備的條件1.1盡可能縮短制動(dòng)距離以保障行車安全 區(qū)間長度區(qū)間長度司機(jī)室顯示速度司機(jī)室顯示速度安全區(qū)安全區(qū)(連續(xù)制動(dòng)連續(xù)制動(dòng))占領(lǐng)區(qū)間占領(lǐng)區(qū)間縮短制動(dòng)距離的措施(1)減少列車空走時(shí)間高速列車(16輛編組)空走時(shí)間值

2、 表1項(xiàng)目電 空 制 動(dòng)空氣制動(dòng)電氣指令式 電磁直通式 自動(dòng)制動(dòng)式列車管壓力控制空走時(shí)間s0.10.21.03.5制動(dòng)卸壓力上升時(shí)間s1.22.25.09.5(2)采用大功率盤形制動(dòng)機(jī)國際鐵盟規(guī)定：安全制動(dòng)動(dòng)力失效下保證制動(dòng)距離56t客車 270km/h0 1.7108J=400升水0 100沸騰(3)采用復(fù)合制動(dòng)方式 空氣盤形制動(dòng)+電氣動(dòng)力制動(dòng)(再生、電阻、渦流盤)+非粘著制動(dòng)(渦流軌、磁軌)ToK400300200150100 6010o101102103104105106107108壽命次數(shù)1.2保證高速制動(dòng)時(shí)車輪不滑行(1) 按速度控制制動(dòng)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(dòng)方式 渦流軌道制動(dòng)磁軌制動(dòng)1.3司機(jī)操縱制動(dòng)系統(tǒng)靈活可靠，能適應(yīng)列車自動(dòng)控制的要求ATC ATO 制動(dòng)平滑1.4盡量降低制動(dòng)系統(tǒng)的簧下重量動(dòng)軸輪對空心軸制動(dòng)盤輕質(zhì)大功率制動(dòng)盤，如碳素纖維復(fù)合制動(dòng)盤，復(fù)合陶瓷制動(dòng)盤2、國外高速列車制動(dòng)系統(tǒng)的分析500系ICE3TGV2.1列車制動(dòng)控制系統(tǒng)采用微機(jī)控制采用微機(jī)控制優(yōu)先使用動(dòng)力制動(dòng)、協(xié)調(diào)配合優(yōu)先使用動(dòng)力

4、制動(dòng)、協(xié)調(diào)配合可司機(jī)操縱，或可司機(jī)操縱，或ATCATC制動(dòng)力平穩(wěn)無沖動(dòng)制動(dòng)力平穩(wěn)無沖動(dòng)電磁直通式電磁直通式電氣指令式電氣指令式 自動(dòng)、直通自動(dòng)、直通 數(shù)字式數(shù)字式模擬式模擬式電空制動(dòng)電空制動(dòng)共同特點(diǎn)：共同特點(diǎn)：(1)日本高速動(dòng)車組的制動(dòng)控制系統(tǒng)電力制動(dòng)與空氣制動(dòng)協(xié)調(diào)方式電空切換式 電空運(yùn)算式制動(dòng)力的分配方式：均衡制動(dòng)控制滯后充氣制動(dòng)控制：集中控制分散控制T車所需制動(dòng)力(FT)T車空氣制動(dòng)力M車所需制動(dòng)力(FM)MT組合單元所需制動(dòng)力(FMT)再生制動(dòng)力粘著限界(FE)M空車空氣制動(dòng)力再生制動(dòng)力0(FC)(FM)100%(FE)DCBA(2) 德國ICE高速列車制動(dòng)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(jī)控制單元壓力傳感器容積室中繼閥空氣制動(dòng)信號(hào)備用制動(dòng)信號(hào)風(fēng)源大氣緩解電磁閥制動(dòng)電磁閥(3) 法國TGV高速列車制動(dòng)控制系統(tǒng)微處理器 制動(dòng)電子控 制器緊急制動(dòng)開關(guān)電空轉(zhuǎn)換閥(EP)電阻制動(dòng)中繼閥緊急傳感器緊急制動(dòng)按鈕牽引/制動(dòng)控制器司機(jī)閥制動(dòng)控制器速度列車管壓力傳感器緊急制動(dòng)風(fēng)缸列車管止回電空閥緊急制動(dòng)斷電器防滑排風(fēng)伐常用制動(dòng)風(fēng)缸制動(dòng)缸電空轉(zhuǎn)換裝置制動(dòng)緩解傳感器制動(dòng)電空閥輔助繼電器工況電空截止閥(4)三種制動(dòng)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(dòng)由空氣完成 故障導(dǎo)向安全 優(yōu)先采用電制動(dòng) 制動(dòng)與中央診斷系統(tǒng)兼

6、容 不同點(diǎn)： 日本數(shù)字式電氣指令直通式電空制動(dòng)，基本上采用控制 導(dǎo)線控制 德國模擬式電氣指令自動(dòng)式電空制動(dòng)，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(dòng)，可采用網(wǎng)絡(luò)控制 共同點(diǎn)：2.2基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)大功率盤形制動(dòng)裝置關(guān)鍵問題：增加制動(dòng)盤熱強(qiáng)度，減少熱裂紋 減輕制動(dòng)盤重量，降低簧下質(zhì)量制動(dòng)盤、閘片材質(zhì)片狀石墨鑄鐵盤合金鑄鐵盤高強(qiáng)度鑄鋼盤鍛鋼盤碳素纖維復(fù)合盤、鋁合金基復(fù)合盤、陶瓷合金復(fù)合盤合成閘片粉末冶金閘片制動(dòng)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(fēng)實(shí)體鍛鋼結(jié)構(gòu)日本高速基礎(chǔ)制動(dòng)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(gè))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(dòng)式杠桿 對夾式杠桿油壓制動(dòng)缸調(diào)節(jié)套茼夾 鉗連結(jié)桿閘 片德國高速基礎(chǔ)制動(dòng)動(dòng)力車 ICE1、ICE2每軸2套合金鑄鋼不通風(fēng)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(gè)帶通風(fēng)軸盤式鑄鐵盤+合成閘片 ICE3： 2個(gè)鑄鋼軸盤+粉末冶金閘片 ICE350：3個(gè)鍛鋼軸盤+粉末冶金閘片法國高速基礎(chǔ)制動(dòng)TGV-PSE 動(dòng)車：閘瓦 拖車：每軸4個(gè)通風(fēng)式鑄鐵盤+合成閘片+閘瓦TGV-A 動(dòng)車：粉末冶金閘瓦。拖車：每軸4個(gè)不通風(fēng)鍛鋼盤+粉末冶金閘片TGV-2N 動(dòng)車：輪盤式盤形制動(dòng)：拖車、同TGV-A2.3非粘著制動(dòng)磁軌制動(dòng)、電磁渦流軌道制

8、動(dòng)必要性：高速時(shí)粘著系數(shù)下降至0.080.09 為得到較短制動(dòng)距離，保證行車安全磁軌制動(dòng)優(yōu)點(diǎn) 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(dòng)距離25%30%缺點(diǎn) 鋼軌磨耗、發(fā)熱 制動(dòng)力不能調(diào)整 速度越高制動(dòng)越弱 每輛車增重1t 結(jié)冰危險(xiǎn) 常用制動(dòng)不用渦流軌道制動(dòng)渦流軌道制動(dòng)優(yōu)點(diǎn)鋼軌無磨耗高速時(shí)制動(dòng)力大可控制結(jié)冰的有制動(dòng)力缺點(diǎn)功耗大，1m：37kW鋼軌嚴(yán)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(hào)系統(tǒng)渦流軌道磁軌制動(dòng)比較12108642050100150200250300350速度(km/h)制動(dòng)力(kN)渦流盤形制動(dòng)日本

9、300系、700系拖車上采用、達(dá)到與動(dòng)力車再生制動(dòng)類似效果渦流磁鐵(固定)渦流盤(轉(zhuǎn)動(dòng))渦流渦流盤形制動(dòng)渦流盤形制動(dòng)原理結(jié)構(gòu)2.4動(dòng)力制動(dòng)電阻、再生再生制動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)力可達(dá)制停、提高制動(dòng)效率安全性電網(wǎng)裝機(jī)容量減少34%。全面采用。電阻制動(dòng)：法國本土高速列車采用，可作為安全 制動(dòng)。 ETR450、ETR500、AVE也采用電阻制動(dòng) ICE350、Talgo350作為安全制動(dòng)也采用 電阻制動(dòng)。2.5復(fù)合制動(dòng)有機(jī)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(dòng)驅(qū)動(dòng)頭車的

10、動(dòng)力制動(dòng)整列車的運(yùn)行阻力制動(dòng)力Fb(KN)4003603202102402001601208040004080120160200240 280V(km/h)盤形制動(dòng)渦流軌道制動(dòng)阻力再生制動(dòng)制動(dòng)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(dòng)

11、力速度空氣制動(dòng)時(shí)間電氣制動(dòng)空氣制動(dòng)2.6世界300km/h及以上高速列車制動(dòng)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(jì)速度(km/h)300(258)300(270)300300350330350350制動(dòng)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(dòng)式同左模擬式電氣指令直通式備用制動(dòng)簡單電空直通式同左同左空氣制動(dòng)同左空氣制動(dòng)同左同左動(dòng)車制動(dòng)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(dòng)/(全動(dòng)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(dòng)距離項(xiàng)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(dòng)距離/m400038703500290035003900360040001190緊急制動(dòng)平均減速度/m/s20.870.731.01.11.21.00.950.871.40初速/km/h300270300280330320300300200三、CRH1制動(dòng)系統(tǒng)概況 制動(dòng)系統(tǒng)概況制動(dòng)系統(tǒng)概況 電制動(dòng)系統(tǒng)電制動(dòng)系統(tǒng) 空氣制動(dòng)

13、系統(tǒng)空氣制動(dòng)系統(tǒng) 防滑裝置防滑裝置 制動(dòng)控制制動(dòng)控制3.1系統(tǒng)組成 電制動(dòng) 空氣制動(dòng) 防滑系統(tǒng) 制動(dòng)控制系統(tǒng)3.2制動(dòng)作用的種類 常用制動(dòng) 緊急制動(dòng) 安全制動(dòng) 停放制動(dòng) 保持制動(dòng) 救援/回送制動(dòng) 防冰制動(dòng)常用制動(dòng)常用制動(dòng)可以通過以下部件啟動(dòng)：常用制動(dòng)可以通過以下部件啟動(dòng)： 1.1.制動(dòng)控制器；制動(dòng)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(dòng)駕駛列車自動(dòng)駕駛/ /列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。常用制動(dòng)特點(diǎn)電空混合制動(dòng)，電制動(dòng)優(yōu)先有效平均減速度為0.8 m/s2緊急制動(dòng)緊急制動(dòng)的啟動(dòng)有兩種方式：1

14、. 司機(jī)啟動(dòng)緊急制動(dòng)：計(jì)算機(jī)控制以達(dá)到可能的最短的停車距離。由牽引制動(dòng)控制器啟動(dòng)。2. 乘客啟動(dòng)的緊急制動(dòng)： 如果乘客乘務(wù)人員要進(jìn)行緊急制動(dòng)，系統(tǒng)能在10秒內(nèi)實(shí)施常用制動(dòng)。 同時(shí)，司機(jī)桌子上的一個(gè)相應(yīng)信號(hào)燈應(yīng)亮起來，向司機(jī)表明有乘客乘務(wù)人員啟動(dòng)了緊急制動(dòng)。 在所規(guī)定的10秒內(nèi)，當(dāng)司機(jī)發(fā)現(xiàn)在線路的某個(gè)位置不適合停車時(shí)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(dòng)要求。 如果司機(jī)在所規(guī)定的10秒內(nèi)沒有控制緊急制動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)緊急制動(dòng)機(jī)。在緊急制動(dòng)中的沖動(dòng)不控制。 安全制動(dòng) 產(chǎn)生條件與安全性有關(guān)的系統(tǒng)中發(fā)生非常嚴(yán)重故障 （失去聯(lián)絡(luò)、系統(tǒng)壓力低等）安全制動(dòng)的控制電源切斷列車分離ATP制動(dòng)需要 司

15、機(jī)安全裝置（DSD）制動(dòng)需要司機(jī)緊急按下停車按鈕列車回送救援安全制動(dòng)需要停放制動(dòng) 通過彈簧力產(chǎn)生制動(dòng)作用，可通過壓力空氣或手動(dòng)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(dāng)系統(tǒng)風(fēng)壓低于350kPa時(shí)自動(dòng)作用保持制動(dòng) 常用制動(dòng)的輔助功能 5km/h以下自動(dòng)實(shí)施 摩擦制動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)作用力不夠，將啟動(dòng)安全制動(dòng) 救援/回送制動(dòng) 通過空電轉(zhuǎn)換裝置使動(dòng)車組將來自普通機(jī)車的列車管壓力變化信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)； 可使用外部3相電源或靠動(dòng)車組自身發(fā)電。防冰制動(dòng) 防止制動(dòng)盤結(jié)冰 空氣制動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及性能 系統(tǒng)特點(diǎn)制動(dòng)機(jī)由TCMS控制，

16、TCMS同每輛車上的BCU通信除停放制動(dòng)外，制動(dòng)機(jī)在任何情況下都要根據(jù)載荷進(jìn)行制動(dòng)具有與ATP及LKJ-2000的接口，實(shí)施安全制動(dòng)設(shè)有DSD安全制動(dòng)裝置 性能（最大重量、正常軌道條件下；無論混合制動(dòng)還是空氣制動(dòng)）200km/h，2000m160km/h，1400m3.2 電制動(dòng)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)組成 工作原理 制動(dòng)特性 再再生生制制動(dòng)動(dòng)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(shí)時(shí) 制制動(dòng)動(dòng)力力 kN 3.3 空氣制動(dòng)系統(tǒng) 供氣系統(tǒng) 直通空氣制動(dòng)系統(tǒng) 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置

17、壓力空氣供給系統(tǒng) 主壓縮機(jī) 輔助壓縮機(jī) 空氣干燥器 過濾器 管道、風(fēng)缸 輔助設(shè)備：安全閥、壓力傳感器等主壓縮機(jī)Knorr-BremseVV120型3臺(tái)：每個(gè)Tp和Tb車上 主壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)主壓縮機(jī)模塊集成主供風(fēng)模塊在底架內(nèi)的安裝輔助壓縮機(jī) KnorrLP115型 2臺(tái)：每個(gè)Tp車上 升降受電弓輔助壓縮機(jī)模塊空氣干燥裝置基礎(chǔ)制動(dòng)裝置 動(dòng)車2個(gè)輪盤 拖車3個(gè)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(diǎn)特點(diǎn)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(dòng)力制動(dòng)和空氣制動(dòng)都可實(shí)現(xiàn)按軸控制，由動(dòng)力制動(dòng)和空氣制動(dòng)都可實(shí)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(dāng)動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)使用效率低時(shí)，防滑功能完全當(dāng)動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)使用效率低時(shí)，防滑功能完全由空氣防滑部分實(shí)現(xiàn)。由空氣防滑部分實(shí)現(xiàn)。3.5 制動(dòng)控制系統(tǒng) MBCU接受制動(dòng)指令 根據(jù)列車運(yùn)行速度及車輛載重，將制動(dòng)指令轉(zhuǎn)換成所需要的制動(dòng)力值對再生制動(dòng)和空氣制動(dòng)進(jìn)行分配自動(dòng)檢測車輛制動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)，并將有關(guān)信息向列車計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)報(bào)告，自動(dòng)記錄并顯示故障信息防滑控制 PBCU空氣制動(dòng)控制四、CRH2制動(dòng)系統(tǒng)概況4.1壓力空氣供給系統(tǒng) 空氣壓縮機(jī) 安全閥 干燥裝置 濾油器 風(fēng)缸空氣壓縮機(jī)安 全 閥干 燥 裝 置 濾 油 器風(fēng) 缸空氣制動(dòng)控制部分空氣制動(dòng)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(dòng)缸管路4.2

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