有軌電車制動系統(tǒng)設計方案

有軌電車制動系統(tǒng)設計方案1選題背景：1863、、等城市的地鐵系統(tǒng)正在修建過程中，對于規(guī)模相對較小的城市，開頭修建有軌電車系統(tǒng)。制動系統(tǒng)是城市軌道交通運輸車輛最為關(guān)鍵的設備之一，制動系統(tǒng)性能的好壞，的行車安全，所以制動系統(tǒng)是城市軌道車輛全部設備中綜合技術(shù)難度最高的，因此，提高，國外先進的有軌電車制動系統(tǒng)主要承受微機掌握直通電空制動或油壓制動系〔或油壓〕制動的復合制動方式。近幾年，國研制的型有進民族工業(yè)的進展。同時，國產(chǎn)城市有軌電車制動系統(tǒng)的研制成功和推廣應用，還輛就會使用技術(shù)先進并且完全國產(chǎn)化得制動系統(tǒng)。國外進呈現(xiàn)狀動技術(shù)作為一個重要工程進展爭論。1863〔單軌〕車輛、平格外高。歐洲、日本的大局部城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)承受的是德國FAIVELEYTRANSPORTNABTESCO這些公司的制動系統(tǒng)具有行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)水平，性能先進、牢靠性高，以再生制動、至可以到達使列車停車的力量。20城市軌道交通系統(tǒng)建設于196540、，我國的地鐵車輛主要承受德國KNORR〔克諾爾〕公司，日本NABTESCO〔納博泰斯克〕NABTESCO〔納博泰斯克肯定成果。2制動根本概念制動的根本概念〔停放制動〕裝置。制動裝置是通過司動作用的解除叫做緩解，包括分布操縱的局部解除和一次操縱的徹底解除。制動方式進展分類?！?〕按制動時列車動能的轉(zhuǎn)移方式不同，列車的制動可以分為摩擦制動和動力發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能，然后將電能從列車上轉(zhuǎn)移出去。系統(tǒng)中會用到磁軌制動也屬于摩擦制動。出來的電能直接消耗在隨車安裝的制動電阻上轉(zhuǎn)化為熱能，通過通風設備把熱量散掉；再生制動是把電能通過牽引傳動的變流器逆向變換，再把電能返回電網(wǎng)。制動，這是依據(jù)制動力產(chǎn)生是否依靠于輪軌之間的粘著關(guān)系而劃分的。之間的摩擦或電渦流作用。方式。以電位源動力的制動方式稱為電氣制動方式，包括動力制動、磁軌制動等。有軌電車制動系統(tǒng)特點有軌電車根本特點成組使用、編組固定，編組較短；可單列運行，也可兩列連掛運行；編組各車之間承受密接式車鉤，整體運用修理，大修前不解體；兩端均可操縱，不需轉(zhuǎn)向；通過網(wǎng)絡或電纜實現(xiàn)同步牽引、調(diào)速、制動等重聯(lián)功能。有軌電車制動系統(tǒng)的特點由于有軌電車是動力分散，列車制動裝置是指動車制動裝置和拖車制動裝置的組合，它們共同形成的完整的制動系統(tǒng)，強調(diào)系統(tǒng)的概念；一個制動系統(tǒng)來完成；空氣制動局部承受電空制動機；為提高乘坐舒適性，各車減速度作用全都；為提高經(jīng)濟性，應充分發(fā)揮再生制動的效果；進展防滑掌握，充分利用粘著。對有軌電車制動的總體要求影響列車安全第一系列重要環(huán)節(jié)，因此制動系統(tǒng)必需滿足響應方面得根本要求?！?〕安全性要求，具有足夠的制動力量，滿足制動距離的要求，保證有軌電車長；用全都；低運行本錢；具有動力制動和摩擦制動的復合制動力量；制動系統(tǒng)應保證有軌電車在長大下坡道上運行時，其制動力不會衰減；載荷調(diào)整力量，以削減制動時的縱向沖動；動除了可由司機操縱外，必要時還可由行車人員利用緊急制動按鈕進展操縱；故時，應能自動起緊急制動作用；計，制動系統(tǒng)的供風設備、制動掌握裝置等分布在各車上，也要滿足輕量化要求；要易于維護保養(yǎng)、便于修理。3章有軌電車制動系統(tǒng)的組成、原理及掌握分為電氣制動和空氣制動兩大局部。3-1有軌電車制動系統(tǒng)組成示意圖空氣制動空氣制動原理〔電磁、電子或微機掌握〕局部構(gòu)成的，它們都可以簡稱為空氣制動。摩擦制動。其制動指令發(fā)出、傳遞，制動力產(chǎn)生、掌握都需要壓縮空氣。壓縮機及其附件〔枯燥裝置、油水分別器、調(diào)壓器、安全閥、儲風缸、管路及其附分為兩類：直通式空氣制動機和自動式空氣制動機。直通式空氣制動機直通式空氣制動機是通過制動閥把總風缸的壓縮空氣直接變成經(jīng)列車管〔制動置。3-2直通式空氣制動機原理示意圖制動力、無法制動。部制動缸排氣晚、緩解慢；簡潔形成較大沖動。自動式空氣制動機號，掌握列車制動機的三通閥〔或安排閥，使制動缸獲得所需要的空氣壓力，再經(jīng)風，產(chǎn)生制動作用；列車管充氣增壓，制動缸排風、制動緩解。用于編組較長列車。有軌電車承受微機掌握直通式空氣制動機。3-3自動式空氣制動機原理示意圖空氣制動掌握原理制動掌握的要求制動性能要求滿足規(guī)定的制動距離要求定點停車等制動距離的要求。滿足規(guī)定的減速度要求2.動態(tài)性能要求滿足制動力上升時間的要求從司機制動掌握器置于制動位的瞬間到制動缸的壓力上升到規(guī)定值所需的時間力上升時間要盡量短。滿足制動平穩(wěn)性要求此對制動指令承受限制上升斜率的平滑措施。3.制動精度要求1〕制動距離精度停車位的標志線，以利于旅客乘降。制動減速度精度并且具有很高的精度。速度掌握精度是單純的制動掌握精度問題，但卻與制動力掌握的響應和精度有關(guān)。制動掌握系統(tǒng)電氣指令式制動掌握系統(tǒng)按其電氣指令傳遞方式可分為數(shù)字指令式制動掌握系統(tǒng)、氣壓式制動掌握系統(tǒng)和微機制動掌握系統(tǒng)。直通式電空制動系統(tǒng)式。自動式是在自動空氣制動機的根底上增加了電氣指令掌握系統(tǒng)對列車管壓力的車整體的制動及緩解速度，提高了自動空氣制動機的性能。但也存在一個致命缺點，一旦列車分別就將會失去制動力量。直通式空氣制動、配以電氣指令式的制動掌握系統(tǒng)。動掌握系統(tǒng)和電掌握動掌握系統(tǒng)。3-4直通式電空制動供風系統(tǒng)微機掌握制動系統(tǒng)原理有軌電車各車輛上的制動掌握裝置由制動掌握單元〔BrakeControlUint,簡寫B(tài)C、EPBCU依據(jù)制動指令及車號計算出所需的制動力，并向電氣制動掌握裝置發(fā)出制動信號，電氣制動掌握裝置掌握電氣制動產(chǎn)生作用，并將實際制動力的等值信號反響到EP所以不必進展電氣制動與空氣制動的協(xié)調(diào)，所需制動力全部通過EP閥轉(zhuǎn)化為相應的空氣壓力信號，然后由中繼閥使制動缸產(chǎn)生相應的制動力。力。制動力的掌握對于動力制動，可以直接通過牽引變流器掌握再生制動電流來得到所需的制動算出制動缸空氣壓力。動力的大小。模擬型EP模擬制動掌握閥EPBCUEP小，就能掌握電磁閥吸引力的大小，進而可以任意設定空氣壓力。作用原理制動位當承受到電氣指令，電磁閥勵磁，柱塞動作使排氣活塞上升，排氣活塞在上升過供排氣閥由供氣閥脫離，從供氣管路ab，稱為中繼膜板及排氣活塞被它下壓，接觸到排氣閥座，而關(guān)閉供氣通路，到達平衡位置。b指令電流對應的壓力，就關(guān)閉供氣管路，再回到平衡位置，形成階段制動。1-電磁閥 2-柱塞 3-排氣活塞4-供排氣閥 膜板圖3-5EP閥原理圖3-6EP〔充氣制動位〕保壓位3.緩解位排氣活塞，與供排氣閥脫離，中繼閥管bdc，經(jīng)過排氣管路排到大氣，形成階段緩解。bd、c3-7EP〔保壓位〕3-8EP〔排氣緩解位〕EP掌握模擬型EPEP閥的特點是必需BCU，這是由微機進展準確的電流掌握的。EP壓力，很簡潔形成不通過微機就能夠?qū)崿F(xiàn)的備用制動。EP滯后。EP時也能消退后續(xù)空氣壓力掌握閥尤其是中繼閥構(gòu)造特性的滯后。磁電流進展電流偏差掌握。中繼閥原理空氣壓力掌握閥——中繼閥來完成。圖3-9EP由于這樣兩種壓力〔高位優(yōu)先壓力和二次壓力〕的相差，供排氣閥桿滑動，從而執(zhí)行供氣閥的開閉以及二次壓力的供給或排氣。供氣閥，來自制動風缸的壓力空氣〔一次壓力，經(jīng)供氣閥和供氣閥座開口部變?yōu)槎?-103-9中繼閥原理圖3-10中繼閥原理圖〔制動位〕保壓位：制動缸壓力上升時，BCF室的壓力隨之上升，當下膜板的上下腔的壓力3-113-11中繼閥原理圖〔保壓位〕3-123-12中繼閥原理圖〔緩解位〕3-133-13中繼閥原理圖〔緊急制動位〕空氣制動根底制動裝置制動器，以滿足制動距離的要求。3-14盤形制動器3-15磁軌制動作用原理電氣制動電氣制動原理〔簡稱電制動動力制動方式。1停轉(zhuǎn)，假設不能準時切斷電源，轉(zhuǎn)子將加速至相反方向旋轉(zhuǎn)，稱為反接制動狀態(tài)。易實現(xiàn)上述運行狀態(tài)，稱為再生制動或電阻制動?！睺CU—tractioncontroluni，承受電制動指令，將牽引電機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機，有軌電車慣性力通過車軸驅(qū)動掌握單元充當制動掌握單元的角色。電氣制動特性受牽引電機制動功率和制動電流的限制。3-16電制動特性曲線圖合使用。制動力的大小。電氣制動的掌握掌握指令、電制動允許條件、整列或單元掌握模式等條件，由牽引逆變器實現(xiàn)。電源維持支流環(huán)節(jié)的初始供電，以維持牽引電機的勵磁重量。由自動掌握單元打算復合制動模式下電制動與空氣制動的時機以及制動力大小的分配。制動指令及其傳輸制動操縱及制動功能設置裝置中產(chǎn)生制動作用。動。電氣指令模式及傳輸制動力。電氣式制動指令按指令形式和傳輸方式可分為數(shù)字指令和模擬指令。數(shù)字指令所謂數(shù)字指令是由0和1組成的2進制數(shù)，在用3位數(shù)字組合時，可以形成87這種方式不需要在司機制動掌握器部安裝轉(zhuǎn)換電路或計算機。模擬指令模擬指令是指用模擬電量反映司機制動掌握器的級位信息，模擬電量可承受電動要求的大小。因而應用不多，往往在司機制動掌握器的手柄上再加上參考定位機構(gòu)。能造成制動指令精度下降，影響制動效果。電氣指令傳輸傳送的；在設備消滅故障的狀況下，可以通過備用傳輸線向全列車傳送。指令方式與制動掌握模式減壓量指令模式該減壓量變成制動缸對應的壓力。力到制動缸。播速度低于大氣中的聲速。減速度指令模式算出此時所需制動力，掌握中繼閥向制動缸輸出相應的空氣壓力。的等制動率掌握模式。復合制動動不能滿足制動要求時，空氣制動自動補充，這種制動方式稱為復合制動。復合制動設計原則投入的挨次和方式的不同，形成以下幾種掌握原則：〔1〕節(jié)能原則的最大狀態(tài)，列車運行總能耗最低。程度相差較大，更換周期也相差較多，增加了修理組織的簡單性以及修理本錢。在需要制動的時候承受電氣制動優(yōu)先，但需要空氣制動補充時，始終依據(jù)動車、3.舒適性原則但這種設計也最大程度的限制了電制動力的發(fā)揮。制動掌握承受的設計原則，實際上表達了制動系統(tǒng)的掌握策略。復合制動作用掌握一般制開工況下的協(xié)調(diào)關(guān)系承受節(jié)能原則作為掌握策略的制動系統(tǒng)拖車：〕-{〔再生制動力〕-〔動車所需必要制動力〕}的制動力，作為補足空氣制動力輸出。很重要，由于再生制動與空氣制動可能常常轉(zhuǎn)換。動車：壓汽缸油肯定量的空氣壓力作為初始壓力，緣由同上述。拖車：動車：把〔動車所需必要的制動力〕-〔再生制動力〕的制動力作為補足空氣制動力輸出。復合模式下電氣制動與空氣制動切換特別狀況，此時電制動與空氣制動的協(xié)調(diào)關(guān)系如下圖：3-17自動過電分相時電制動與空氣制動的協(xié)調(diào)關(guān)系復合制動的粘著掌握制動粘著方式布置于各車，從這一點看，總的制動粘著利用率接近100%。相比而言，牽引粘著仍舊可以高于從軸的空氣制動粘著。承受盤形制動，則需要承受增粘措施提高粘著系數(shù)，避開或削減制動滑行的發(fā)生。增粘掌握損傷起到修復作用。30km/h以便利的更換，翻開閘瓦托座上的鎖閉裝置，即能將閘瓦由向外的方向取出。3-18踏面清掃裝置的掌握防滑掌握防滑掌握的必要性及設備行車安全。必需進展有效地掌握?！瞁SP〕掌握模塊。每個根底制動裝置的制動缸處都單獨設置有防滑掌握設備。速度，以此作為標準，凡速度低于該標準，則認為該軸發(fā)生滑行?；袡z測速度傳感器速度傳感器安裝在電機的非傳動軸端。其主要用途有：電機的逆變器頻率予以消退。逆變器頻率設定依據(jù)：1424空轉(zhuǎn)檢測掌握制動器2.滑行檢測減速度檢測各軸的減速度超過規(guī)定值時，報檢測到滑行。速度差檢測在發(fā)生標準速度規(guī)定量的速度差時，報檢測到滑行。滑行掌握相比照較，按各個軸進展粘著恢復掌握。檢測到滑行，則掌握閥輸出針對該軸制動缸壓力的緩解指令，使制動缸排氣。備用制動置一套備用制動裝置。備用制動方式備用方式用制動也可以承受以電壓為掌握信號的的電氣指令備用方式或者空氣減壓指令備用掌握局部，甚至是備用除根底制動裝置之前的一整套制動掌握系統(tǒng)。絡傳輸發(fā)生故障時，用另外一套獨立的電氣指令并傳輸?shù)絺溆孟到y(tǒng)與原系統(tǒng)的接入點，該接入點在制動掌握計算機之前，制動指令由計算機接收，制動力的計算和EP閥的掌握照舊考原來的制動掌握計算機進展。EPEPEP動系統(tǒng)，不依靠原有系統(tǒng)的指令及傳輸、制動掌握、EP轉(zhuǎn)換，直接產(chǎn)生空氣壓力到原有系統(tǒng)的中繼閥，備用制動是一套完整的自動空氣機，包含安排閥。備用功能規(guī)定，列車要到前方站等待救援、入段，備用列車投入使用。則實行隔離措施，然后通過人工轉(zhuǎn)換，投入備用制動裝置。備用制動裝置備用電氣指令必追求電氣指令承受可以直接傳輸?shù)矫抗?jié)車輛的信號方式。圖3-19是一種備用指令形式及其產(chǎn)生電路原理圖，圖中所示的制動備用指令電以選擇四個級位作為備用制動指令。3-19制動系統(tǒng)的備用指令令信號，有利于較長距離的傳送，同時也便于轉(zhuǎn)變電壓適用EP閥的驅(qū)動掌握調(diào)整。3-20成的EP閥驅(qū)動信號，它直接反映了制動力的大小。3-20制動系統(tǒng)的備用指令變換電路EPEPEP補償。4制動系統(tǒng)組成制動裝置，風源系統(tǒng)，氣動系統(tǒng)附件等?！苍偕苿雍碗娮柚苿印澈涂諝庵苿拥膹秃现苿?，緊急制動時只承受空氣制動。4-1制動系統(tǒng)工作原理示意圖制動指令發(fā)生及傳輸系統(tǒng)(1)司機掌握器裝有接觸開關(guān)，用于產(chǎn)生制動指令信號。4DC24V471DC24V狀態(tài)。緊急制動開關(guān)緊急制動開關(guān)用于產(chǎn)生緊急制動信號。每端駕駛室一個。緊急制動開關(guān)、總風壓力開關(guān)，緊急制動電磁閥并聯(lián)在回路上。制動指令線微機掌握單元BECU與牽引掌握單元之間的通訊信號包括：動力制動指令信號PWM、動力制動力反響信號(PWM)、載荷信號。BECU2PWM22±3VDC,500±10Hz,0kN=10%PWM,50kN=80%PWM。2PWM，22±3VDC，500±10Hz，0kN=10%PWM，50kN=80%PWM。2PWM，22±3VDC,500±10Hz,0～10t=10%,50t=80%。制動掌握系統(tǒng)微機掌握單元BECUBCU進而掌握制動力。硬件組成如下：PS1、PS2MXI、RS485能。CPU1ADDI制動掌握單元BCU傳感器、預掌握壓力開關(guān)、壓力測試借口等組成。載荷壓力載荷壓力總風與制動缸接線排空簧壓力接口平均閥傳感器接口傳感器集成板模擬轉(zhuǎn)換閥緊急閥壓力開關(guān)預控壓力接口空重車閥中繼閥4-2BCU受空重車調(diào)整閥掌握。大氣。根底制動裝置承受高摩合成閘片。風缸水塞門。風源系統(tǒng)機承受螺桿壓縮機，承受單塔空氣枯燥器。制動模式〔再生制動和電阻制動氣制動。常用制動能夠依據(jù)車輛載荷變化自動調(diào)整制動力；制動過程具有防沖動限制功能。總制動力應滿足制動力需求。(1)動力制動常用制動時，承受動力制動和空氣制動的復合制動，動力制動承受再生制動，BECU〔7。復合制動當制動力需求超過動力制動力量，制動力缺乏局部由空氣制動補償。實際動力制動力由牽引掌握單元以PWM信號形式反響給BECU。制動力。常用制動時空氣制動的切換需求。緊急制動施的制動。只承受空氣制動，停車前不行緩解。在以下狀況下產(chǎn)生緊急制動：司機將制動手柄移至緊急位；按緊急開關(guān)，或意外脫弓；總風壓力過低；緊急制動電路中失電或失去動力。功能設計依據(jù)載荷變化調(diào)整制動力單元。緊急制動時，由空重車調(diào)整閥調(diào)整制動力。BECU4～20mABECU，0～10bar。載荷信號在每個車站停車時檢測，當車輛重啟動時即儲存下來。BECU計算的車輛總重量為車輛實際重量〔由壓力傳感器測得〕加旋轉(zhuǎn)質(zhì)量之和。車輛總重乘以要求的減速度即得到所需制動力。〔司機掌握器〕×〔車輛總重+車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量〕AW2牽引掌握單元的載荷輸入信號要該載荷信號。該信號為PWMDC22±3V500±10Hz0-10t=10%50t=80%AW2沖動限制功能復合制動掌握動力制動的制動指令動力制動的制動指令由BECU計算并傳給牽引掌握單元。承受PWM信號，電壓DC223V，頻率50010Hz，占空比0kN=10%PWM，50kN=80%PWM。BECUDC22±3V動力制動力=制動指令×〔車輛總重+旋轉(zhuǎn)質(zhì)量〕0。此時，動力制動由空氣制動取代。動力制動反響值BECU。承受PWM信號，電壓DC223V，頻率50010Hz，占空比0kN=10%PWM，50kN=80%PWM。再生制動和空氣制動平穩(wěn)轉(zhuǎn)換在再生制動與空氣制動的轉(zhuǎn)換過程中，保持總制動力和減速度與制動指令相吻合，實現(xiàn)二者的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。制動缸壓力初躍升小了空氣制動力產(chǎn)生的延遲時間，即縮短空走時間。制動缸壓力滯后修正轉(zhuǎn)制動時，很簡潔造成同一制動指令下制動缸壓力不同，影響掌握精度，因此，承受通訊功能本地通訊，RS485(1)RS232(2)RS485〔Monitor〕進展遠程通訊，實現(xiàn)在線網(wǎng)絡監(jiān)控功能。車載狀況下，通過該485串行口依據(jù)通訊協(xié)議與車載Monitor進展通訊。每BECU障類型及其相鄰時刻的制動狀態(tài)信息。1空氣制動故障1空氣制動故障再生制動模式指令特別電磁閥故障AS2 制動缸壓力傳感器故障載荷壓力信號故障再生制動反響指令特別3制動力缺乏檢測不緩解檢測常用制動指令〔線〕1、2、3狀態(tài)4緊急制動指令狀態(tài)數(shù)據(jù)去除空簧壓力：50～560kPa供給應牽引掌握單元的變載荷信號：0～102%再生制動力模式指令：0～102%再生制動反響指令：0～102%AC:0～765kPaBC：0～765kPa5〕作用試驗完整試驗常用全制動試驗工程供給應牽引的變載荷指令上限值：0～102%供給應牽引的變載荷指令下限值：0～102%再生制動力指令值上限值：0～102%再生制動力指令值下限值：0～102%AC預控壓力設計上限值：0～765kPaAC預控壓力設計下限值：0～765kPaBC制動缸壓力設計上限值：0～765kPaBC制動缸壓力設計下限值：0～765kPaBECU31〔50ms〕的制動系統(tǒng)狀態(tài)BECUMonitor懇求信息后，返回指定的故障信息數(shù)據(jù)記錄。485BECU485功能。監(jiān)控和故障評估閥和壓力開關(guān)等完成。故障信息能夠顯示并與監(jiān)控設備進展通訊。主要故障信息如下：序號代碼代碼意義1EEEE空氣制動故障2EEFA緊急閥故障3LOA載荷壓力傳感器信號特別或ECP板故障4LOAO供給應牽引掌握的載荷信號特別5EFE充氣電磁閥故障或ECP板、MXI板故障6PFE排氣電磁閥故障或ECP板、MXI板故障7FBOD再生制動指令或MXI板故障8FEOA預控壓力信號故障或ECP板故障9FEO8制動缸壓力信號故障或ECP板故障10FBOF再生制動反響信號或MXI板故障11EPS壓力開關(guān)故障12A2RAM13A0ROM14B2RAM15B0RAM16EET通訊故障17EE7O繼電器輸出故障188888自檢狀態(tài)19