動車組制動系統(tǒng)組成及原理

1、動車組組成及原理動車組組成及原理再生制動 微機(jī)控制直通電空制動系統(tǒng)微機(jī)控制直通電空制動系統(tǒng) v制動信號發(fā)生與傳輸部分制動信號發(fā)生與傳輸部分 制動控制器制動控制器 、調(diào)制及邏輯控制器、調(diào)制及邏輯控制器 、制動指令、制動指令線線 v微機(jī)制動控制單位微機(jī)制動控制單位(MBCU) 制動和防滑控制制動和防滑控制 v氣制動控制單元（氣制動控制單元（PBCU） v轉(zhuǎn)向架制動系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架制動系統(tǒng) 從功能上劃分：從功能上劃分：v主要由電制動系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)、防滑裝主要由電制動系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)、防滑裝置、制動控制系統(tǒng)等組成，制動時(shí)采用電空置、制動控制系統(tǒng)等組成，制動時(shí)采用電空制動聯(lián)合作用的方式，且以電制動為主。

2、制動聯(lián)合作用的方式，且以電制動為主。v假設(shè)動車組編組結(jié)構(gòu)采用假設(shè)動車組編組結(jié)構(gòu)采用8輛編組，輛編組，4動動4拖。列車拖。列車分分4個制動控制單元，個制動控制單元，1M1T構(gòu)成一個單元。構(gòu)成一個單元。v動車組有兩套制動系統(tǒng)，一套是電制動，將牽引電動車組有兩套制動系統(tǒng)，一套是電制動，將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)形式工作，即再生制動；一套是空機(jī)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)形式工作，即再生制動；一套是空氣制動，將電指令轉(zhuǎn)換成空氣指令送入制動缸起制氣制動，將電指令轉(zhuǎn)換成空氣指令送入制動缸起制動作用。制動時(shí)在單元內(nèi)再生制動優(yōu)先，空氣制動動作用。制動時(shí)在單元內(nèi)再生制動優(yōu)先，空氣制動實(shí)行延遲充氣控制，以減少閘片的磨損。實(shí)行延遲充氣

3、控制，以減少閘片的磨損。v電制動系統(tǒng)的組成與牽引系統(tǒng)一致?？諝庵苿酉到y(tǒng)電制動系統(tǒng)的組成與牽引系統(tǒng)一致?？諝庵苿酉到y(tǒng)由制動控制器、空氣壓縮機(jī)、干燥器、制動控制裝由制動控制器、空氣壓縮機(jī)、干燥器、制動控制裝置、制動缸及相關(guān)的電氣和空氣管路組成。置、制動缸及相關(guān)的電氣和空氣管路組成。MBCU（微機(jī)制動控制單元）的主要組成（微機(jī)制動控制單元）的主要組成CPU卡卡 接收各輸入信號及進(jìn)行信號采集接收各輸入信號及進(jìn)行信號采集 ( 傳感器等信號傳感器等信號) ，按，按照程序?qū)Ω鬏斎胄盘栠M(jìn)行判斷、計(jì)算。輸出控制指令來照程序?qū)Ω鬏斎胄盘栠M(jìn)行判斷、計(jì)算。輸出控制指令來完成控制、安全監(jiān)測及處理。可與其它計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊

4、。完成控制、安全監(jiān)測及處理?？膳c其它計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。防滑板防滑板 防滑板微處理控制單元對經(jīng)過調(diào)理的速度傳感器信號進(jìn)防滑板微處理控制單元對經(jīng)過調(diào)理的速度傳感器信號進(jìn)行采樣、處理、計(jì)算判別。行采樣、處理、計(jì)算判別。 I/O卡卡 制動控制的信號經(jīng)過此卡隔離變換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。制動控制的信號經(jīng)過此卡隔離變換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主要有制動級編碼線、緊急制動線、動力制動狀態(tài)、空主要有制動級編碼線、緊急制動線、動力制動狀態(tài)、空電轉(zhuǎn)換線等。每線對應(yīng)一個指示燈，有信號則燈亮。電轉(zhuǎn)換線等。每線對應(yīng)一個指示燈，有信號則燈亮。網(wǎng)卡網(wǎng)卡 MBCU通過網(wǎng)卡獲取來自列車控制系統(tǒng)的各種信息和命通過網(wǎng)卡獲取來自列車控制系統(tǒng)的各

5、種信息和命令，并通過網(wǎng)卡向列車控制系統(tǒng)報(bào)告各種信息和令，并通過網(wǎng)卡向列車控制系統(tǒng)報(bào)告各種信息和MBCU的狀態(tài)。的狀態(tài)。主要功能如下：主要功能如下：v(1)接受和檢測制動指令、空重車信號和速度接受和檢測制動指令、空重車信號和速度信號。信號。v(2)根據(jù)列車運(yùn)行速度、車重和制動指令計(jì)算根據(jù)列車運(yùn)行速度、車重和制動指令計(jì)算所需的常用制動力。所需的常用制動力。v(3)按充分發(fā)揮動力制動能力的原則，進(jìn)行動按充分發(fā)揮動力制動能力的原則，進(jìn)行動力制動與空氣制動的配合控制。使空氣制動力制動與空氣制動的配合控制。使空氣制動力等于所需的制動力減去動力制動力。力等于所需的制動力減去動力制動力。v(4)為提高列車的舒

6、適度，進(jìn)行常用制動防沖為提高列車的舒適度，進(jìn)行常用制動防沖動控制。動控制。v(5)通過動車通過動車MBCU 與拖車與拖車MBCU 之間的通之間的通訊聯(lián)系實(shí)現(xiàn)拖車?yán)脛榆噭恿χ苿幽芰Φ挠嵚?lián)系實(shí)現(xiàn)拖車?yán)脛榆噭恿χ苿幽芰Φ臏蟪錃饪刂?。滯后充氣控制。v(6)檢測輪對速度，進(jìn)行防滑控制。檢測輪對速度，進(jìn)行防滑控制。v(7)檢測制動系統(tǒng)狀態(tài)將有關(guān)信號向列車計(jì)檢測制動系統(tǒng)狀態(tài)將有關(guān)信號向列車計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)報(bào)告自動記錄并顯示故障信息、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)報(bào)告自動記錄并顯示故障信息、對特殊的故障做出應(yīng)急處理對特殊的故障做出應(yīng)急處理PBCUPBCU（氣制動控制單元）的主要組成單元（氣制動控制單元）的主要組成單元 v電空轉(zhuǎn)換閥

7、電空轉(zhuǎn)換閥(EP閥閥)v中繼閥中繼閥v壓力調(diào)整閥壓力調(diào)整閥v電磁閥電磁閥v管路管路v制動缸制動缸vPBCU將制動指令由電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的空將制動指令由電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的空氣壓力信號，由氣壓力信號，由EP閥、非常制動單元、停放閥、非常制動單元、停放制動閥、中繼閥及壓力傳感器等組成。它與制動閥、中繼閥及壓力傳感器等組成。它與MBCU一起構(gòu)成微機(jī)控制直通電空制動系統(tǒng)一起構(gòu)成微機(jī)控制直通電空制動系統(tǒng)的制動缸壓力控制。的制動缸壓力控制。電空轉(zhuǎn)換閥電空轉(zhuǎn)換閥(EP閥閥) v電空轉(zhuǎn)換閥安裝在空氣制動控制裝置內(nèi)，它電空轉(zhuǎn)換閥安裝在空氣制動控制裝置內(nèi)，它由電磁線圈、供氣閥和供排氣閥桿等零件構(gòu)由電磁線圈、供氣閥和

8、供排氣閥桿等零件構(gòu)成。當(dāng)電子制動控制裝置輸出的空氣制動指成。當(dāng)電子制動控制裝置輸出的空氣制動指令令(電空轉(zhuǎn)換閥電流電空轉(zhuǎn)換閥電流)通過電磁線圈時(shí)，會產(chǎn)通過電磁線圈時(shí)，會產(chǎn)生與電流成比例的吸力，控制供氣閥的開閉。生與電流成比例的吸力，控制供氣閥的開閉。通過電空轉(zhuǎn)換閥的控制。可將輸入的空氣壓通過電空轉(zhuǎn)換閥的控制。可將輸入的空氣壓力力(SR壓力壓力)變成與電空轉(zhuǎn)換閥電流成比例的變成與電空轉(zhuǎn)換閥電流成比例的輸出壓縮空氣輸出壓縮空氣(AC壓力壓力)。中繼閥中繼閥 中繼閥：放在空氣制動控制裝置內(nèi)，由供排中繼閥：放在空氣制動控制裝置內(nèi)，由供排氣閥桿、供氣閥、復(fù)位彈簧等構(gòu)成。它將電氣閥桿、供氣閥、復(fù)位彈簧等構(gòu)

9、成。它將電空轉(zhuǎn)換閥輸出的空轉(zhuǎn)換閥輸出的AC壓力或緊急用壓力調(diào)整閥壓力或緊急用壓力調(diào)整閥輸出的緊急制動壓力作為輸入壓力，向增壓輸出的緊急制動壓力作為輸入壓力，向增壓缸輸出與此控制壓力相應(yīng)的空氣壓力。缸輸出與此控制壓力相應(yīng)的空氣壓力。v常用制動或非常制動時(shí)，從電空轉(zhuǎn)換閥送來常用制動或非常制動時(shí)，從電空轉(zhuǎn)換閥送來的的AC壓力進(jìn)入壓力進(jìn)入AC室；緊急制動時(shí)，從緊急室；緊急制動時(shí)，從緊急用壓力調(diào)整閥送來的緊急制動壓縮空氣進(jìn)入用壓力調(diào)整閥送來的緊急制動壓縮空氣進(jìn)入U(xiǎn)B室。這些壓縮空氣輸入后，使供排氣閥桿室。這些壓縮空氣輸入后，使供排氣閥桿上移，頂開供氣閥；然后，上移，頂開供氣閥；然后，SR壓縮空氣通過壓縮

10、空氣通過打開的供氣閥口輸至增壓缸。打開的供氣閥口輸至增壓缸。中繼閥中繼閥 壓力調(diào)整閥壓力調(diào)整閥v壓力調(diào)整閥輸入來自風(fēng)源的壓縮空氣，輸出用于某壓力調(diào)整閥輸入來自風(fēng)源的壓縮空氣，輸出用于某種用氣設(shè)備的壓縮空氣。例如，在動車組中，種用氣設(shè)備的壓縮空氣。例如，在動車組中，B11型調(diào)壓閥輸入制動風(fēng)缸的壓縮空氣，輸出緊急制動型調(diào)壓閥輸入制動風(fēng)缸的壓縮空氣，輸出緊急制動用的壓縮空氣，用的壓縮空氣，B10型調(diào)壓閥輸入控制風(fēng)缸的壓縮型調(diào)壓閥輸入控制風(fēng)缸的壓縮空氣，輸出踏面清掃裝置用的壓縮空氣?？諝?，輸出踏面清掃裝置用的壓縮空氣。v與與EP閥利用電磁力和空氣壓力的差使橡膠模版動作閥利用電磁力和空氣壓力的差使橡膠模

11、版動作類似，壓力調(diào)整閥是利用彈簧力和空氣壓縮力的差類似，壓力調(diào)整閥是利用彈簧力和空氣壓縮力的差使橡膠模版動作，進(jìn)行空氣壓力的調(diào)整，彈簧力的使橡膠模版動作，進(jìn)行空氣壓力的調(diào)整，彈簧力的大小可通過安裝在調(diào)壓閥下部的調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)，從大小可通過安裝在調(diào)壓閥下部的調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)輸出不同的空氣壓強(qiáng)。而實(shí)現(xiàn)輸出不同的空氣壓強(qiáng)。 電磁閥 電磁閥由供排氣閥部和電磁閥部組成，它通電磁閥由供排氣閥部和電磁閥部組成，它通過電磁閥部線圈的勵磁和消磁使可動鐵心動過電磁閥部線圈的勵磁和消磁使可動鐵心動作，開閉供排氣閥。作，開閉供排氣閥。v電磁閥由電磁閥由ON型和型和OFF型兩種型兩種 v管路管路v管路的作用是將空氣

12、壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣管路的作用是將空氣壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣送給風(fēng)缸及制動控制閥等各種用氣設(shè)備，各送給風(fēng)缸及制動控制閥等各種用氣設(shè)備，各設(shè)備根據(jù)空氣流量的大小，可采用相應(yīng)的管設(shè)備根據(jù)空氣流量的大小，可采用相應(yīng)的管路來輸送壓縮空氣。路來輸送壓縮空氣。v制動缸制動缸v動車組上的制動缸由液壓制動缸和氣壓制動動車組上的制動缸由液壓制動缸和氣壓制動缸兩種，動車組的制動缸也采用了一定得措缸兩種，動車組的制動缸也采用了一定得措施來實(shí)現(xiàn)小型輕量化，如采用鋁合金結(jié)構(gòu)等。施來實(shí)現(xiàn)小型輕量化，如采用鋁合金結(jié)構(gòu)等。 v制動系統(tǒng)工作原理制動系統(tǒng)工作原理v常用制動時(shí)，制動指令通過常用制動指令線常用制動時(shí)，制動指令通過常用制

13、動指令線傳到各車輛的傳到各車輛的BCU。空氣彈簧壓力通過傳感。空氣彈簧壓力通過傳感器轉(zhuǎn)化為與車重相應(yīng)的電信號，器轉(zhuǎn)化為與車重相應(yīng)的電信號，BCU根據(jù)制根據(jù)制動指令及車重信號計(jì)算出所需的制動力，并動指令及車重信號計(jì)算出所需的制動力，并向動力制動控制裝置發(fā)出制動信號。動力制向動力制動控制裝置發(fā)出制動信號。動力制動控制裝置控制動力制動產(chǎn)生作用，并將實(shí)動控制裝置控制動力制動產(chǎn)生作用，并將實(shí)際制動力的等值信號反饋至際制動力的等值信號反饋至BCU，BCU進(jìn)行進(jìn)行計(jì)算，并把與計(jì)算結(jié)果以相應(yīng)的電信號送往計(jì)算，并把與計(jì)算結(jié)果以相應(yīng)的電信號送往電空轉(zhuǎn)換閥電空轉(zhuǎn)換閥(EP閥閥)。EP閥將此電信號轉(zhuǎn)換成閥將此電信號轉(zhuǎn)

14、換成相應(yīng)的空氣壓力信號送至中繼閥，中繼閥進(jìn)相應(yīng)的空氣壓力信號送至中繼閥，中繼閥進(jìn)行流量放大后使制動缸獲得相應(yīng)的壓力，最行流量放大后使制動缸獲得相應(yīng)的壓力，最后經(jīng)制動盤液壓夾鉗將制動力作用到制動盤后經(jīng)制動盤液壓夾鉗將制動力作用到制動盤上，完成制動作用。上，完成制動作用。v緊急制動時(shí)，緊急制動指令線失電，緊急制緊急制動時(shí)，緊急制動指令線失電，緊急制動電磁閥消磁。來自總風(fēng)缸管的壓縮空氣通動電磁閥消磁。來自總風(fēng)缸管的壓縮空氣通過緊急制動電磁閥后，作為向中繼閥提供的過緊急制動電磁閥后，作為向中繼閥提供的壓力指令。中繼閥根據(jù)該壓力指令，將制動壓力指令。中繼閥根據(jù)該壓力指令，將制動風(fēng)缸的壓力送往制動缸產(chǎn)生制

15、動。風(fēng)缸的壓力送往制動缸產(chǎn)生制動。v再生制動與空氣制動的混合控制，是由微機(jī)再生制動與空氣制動的混合控制，是由微機(jī)來控制的。它優(yōu)先利用動車的再生制動力，來控制的。它優(yōu)先利用動車的再生制動力，如果再生制動力不足，則由空氣制動力來補(bǔ)如果再生制動力不足，則由空氣制動力來補(bǔ)充。充?？諝鈴椈蓧毫?（ASP）速度自動監(jiān)控防護(hù) （ATP）制動控制器（常用、緊急）動力制動（再生制動）電空變換強(qiáng) 制 動 優(yōu)先制動指令必需的制動力的運(yùn)算速度-減速度模式運(yùn)算空重車制動力調(diào)整運(yùn)算再生與空氣制動聯(lián)合運(yùn)算電空轉(zhuǎn)換中繼閥車軸速度速度計(jì)算滑行抱死檢測控制防滑閥控制防滑閥制動控制單元工作原理示意圖 v制動與再生制動的協(xié)調(diào)控制制動

16、與再生制動的協(xié)調(diào)控制v制動系統(tǒng)是在制動調(diào)速全過程、全范圍內(nèi)采制動系統(tǒng)是在制動調(diào)速全過程、全范圍內(nèi)采用用“T車優(yōu)先延遲充氣控制車優(yōu)先延遲充氣控制”。v所謂所謂“延遲充氣控制延遲充氣控制”是指是指M車的再生制動車的再生制動力來承擔(dān)力來承擔(dān)T車所需的部分或全部的空氣制動力，車所需的部分或全部的空氣制動力，即即“T車延遲充氣控制車延遲充氣控制” T車空氣制動力M車空氣T 車 必需 的 制動力FTM 車 必需 的 制動力FM制動力再生制動力的上限FED C B A0 FC FM 100% 再生制動力1M1T 單元必需的制動力FMT高級位（所需制動力再生制動力的上限）再生點(diǎn)M車制動力T車制動力再生制動力空

17、氣制動力AFE0FMT-FEBFM0FTCFCFM-FCFTD0FMFT高級位時(shí)制動力的控制狀態(tài)一覽表 T車空氣車空氣制動力制動力M車空氣車空氣T 車 必 需車 必 需的制動力的制動力FTM車必需車必需的制動力的制動力FM制動力制動力再生再生制動制動力的力的上限上限FED C B A0 FC FM 100% 再生制動力再生制動力1M1T單 元單 元必 需必 需的 制的 制動 力動 力FMT低級位（所需制動力再生制動力的上限）低級位（所需制動力再生制動力的上限）再再生生點(diǎn)點(diǎn)M車制動力車制動力T車車制制動動力力再生再生制制動動力力空氣空氣制制動動力力AFE0FMT-FEBFM0FTCFCFM-FC

18、FTD0FMFT低級位時(shí)制動力的控制狀態(tài)一覽表低級位時(shí)制動力的控制狀態(tài)一覽表 v空重車調(diào)節(jié)控制空重車調(diào)節(jié)控制v空、重車的總重不同是影響列車制動率的因空、重車的總重不同是影響列車制動率的因素之一。素之一。vBCU將來自將來自M車和車和T車空氣彈簧的空氣壓力信車空氣彈簧的空氣壓力信號（與車輛載重成正比關(guān)系），經(jīng)空電轉(zhuǎn)換號（與車輛載重成正比關(guān)系），經(jīng)空電轉(zhuǎn)換和和A/D轉(zhuǎn)換送轉(zhuǎn)換送CPU進(jìn)行空重車制動力自動調(diào)進(jìn)行空重車制動力自動調(diào)整處理。另外，整處理。另外，BCU在接受到制動級別指令在接受到制動級別指令信號后，根據(jù)制動級別要求計(jì)算出所需的制信號后，根據(jù)制動級別要求計(jì)算出所需的制動力值。動力值。再生制動

19、力的計(jì)算再生制動力的計(jì)算 依據(jù)現(xiàn)有動車組數(shù)據(jù)，每輛動車具有如下圖依據(jù)現(xiàn)有動車組數(shù)據(jù)，每輛動車具有如下圖所示的動力制動能力當(dāng)列車速度低于所示的動力制動能力當(dāng)列車速度低于15km/h時(shí)，動力制動力為零；速度在時(shí)，動力制動力為零；速度在l525km/h時(shí)，動力制動力逐漸上升；速度在時(shí)，動力制動力逐漸上升；速度在25-100km/h之間，可提供的最大動力制動力之間，可提供的最大動力制動力為恒力；速度大于為恒力；速度大于100km/h時(shí)，動力制動力時(shí)，動力制動力大小受到恒功率線限制。大小受到恒功率線限制。 FD/KN43.217.281525100250v/(m/s)圖3-1動車動力制動力Brake f

20、orce of motor carv根據(jù)設(shè)計(jì)資料，根據(jù)設(shè)計(jì)資料，CRH2型電動車組制動方式型電動車組制動方式分為分為EB緊急制動和緊急制動和7級常用制動，級常用制動，v減速度特性由減速度特性由3段直線組成，段直線組成，070km/h減速減速度為常數(shù)，度為常數(shù)， 70118km/h和和118200km/h減減速度為速度的一次函數(shù)。速度為速度的一次函數(shù)。CRH2型電動車組型電動車組的制動減速度特性參數(shù)列入表的制動減速度特性參數(shù)列入表3-3。 CRH2型電動車組的制動減速度特性參數(shù)2/sm制動級位速度分段070km/h70118km/h118200km/h常用制動1級0.16670.2072-0.0005787v0.1765-0.0003185v2級0.26390.3287-0.0009259v0.2779-0.0004954v3級0.36110.4502-0.0012731v0.3814-0.0006