城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)課件EP2002

單元5

EP2002型制動系統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)1.掌握EP2002型制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.了解EP2002型制動系統(tǒng)的特點(diǎn)和主要優(yōu)缺點(diǎn)3.了解EP2002型制動系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4.掌握EP2002型制動系統(tǒng)的控制過程和作用原理5

.1

EP20O2型制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和主要優(yōu)缺點(diǎn)一.系統(tǒng)特點(diǎn)EP2002制動系統(tǒng)是德國克諾爾公司生產(chǎn)的軌道車輛制

動控制系統(tǒng)，為電氣模擬指令式制動控制系統(tǒng)。其核心部

件為EP2002閥，負(fù)責(zé)空氣制動系統(tǒng)的控制、監(jiān)控和車輛控

制系統(tǒng)的通信。EP2002

制動控制系統(tǒng)與常規(guī)制動控制系統(tǒng)

的最大區(qū)別在于設(shè)計(jì)思想不同：常規(guī)的制動控制系統(tǒng)采用

車控式，即一個制動電子控制單元控制同一節(jié)車的2個轉(zhuǎn)

向架；而EP2002制動控制系統(tǒng)采用架控式新概念，即1個

EP2002控制1個轉(zhuǎn)向架，這樣當(dāng)一個EP2002出現(xiàn)故障時(shí)，只有1個轉(zhuǎn)向架空氣制動時(shí)失效，減少了對車輛的影響。由于其與常規(guī)制動系統(tǒng)相比具有相對突出的優(yōu)點(diǎn)，目前在

國內(nèi)多條新建軌道交通車輛上得到廣泛應(yīng)用?！?/p>

.

系統(tǒng)

特

點(diǎn)EP2002制動系統(tǒng)將制動控制和制動管理電子設(shè)備以及常用制動

(SB)

氣動閥、緊急制動

(EB)

氣

動

閥和車輪防滑保護(hù)裝置

(WSP)

氣動閥都集成到裝在

各轉(zhuǎn)向架

(EP2002

網(wǎng)關(guān)閥、RI0

閥和智能閥)上的

機(jī)電包中。氣動系統(tǒng)可以通過一個中心點(diǎn)向各個EP2002

閥門供風(fēng)或從各處向閥門供風(fēng)。EP2002閥有完全分布式控制和半分布式控制兩種形式。完全分布式控制如圖5-1所示；半分布式控制如

圖5-2所示。圖5-1

EP2002

閥完全分布式控制圖5-2

EP2002

閥半分布式控制—

.

系

統(tǒng)

特

點(diǎn)—

.

系

統(tǒng)

特

點(diǎn)車控方式(集中式)制動系統(tǒng)包括集中氣動控制、集中電子控制和

本車轉(zhuǎn)向架氣動控制閥。如圖5-3所示。集

中

式

控

制BP列車指令線列車網(wǎng)絡(luò)BCP制動管理WSP制動控制停放控制

和懸掛控

制單元圖5-3

車控方式示意圖制動缸壓力土—

.

系

統(tǒng)

特

點(diǎn)架控(分布式)制動系統(tǒng)如圖5-4所示。將制動控制和帶氣動閥的制動管理電子裝置結(jié)合在了安裝于每個轉(zhuǎn)向架上的單個機(jī)電一

體化包中。制動管理WSP制動控制停放控制

和懸掛控制單元BP列車指令線列車網(wǎng)絡(luò)CAN

線圖5

-

4

架控式示意圖分布式控制BCP一.系統(tǒng)特點(diǎn)EP2002

制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命為40年，大修周期間隔為9年，而且所有設(shè)備都有一個基于軟件的壽命過期指示器，提示系統(tǒng)部件何時(shí)需

要預(yù)防性大修。整個EP2002

制動系統(tǒng)，包括它的空氣壓

縮機(jī)、空氣干燥塔、大小儲風(fēng)缸、控制單元和

檢測點(diǎn)，均采用模塊化設(shè)計(jì)。因此，它的結(jié)構(gòu)

緊湊、重量輕，適用于各種不同的安裝方式，

使用、維護(hù)方便。5.1

EP2002型制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和主要代缺點(diǎn)

二.系統(tǒng)組成EP2002制動系統(tǒng)組成示意圖如圖5-5所示。它主要由

EP2002閥、制動控制模塊以及其他輔助部件組成，其中核

心部件是三個機(jī)電一體化的電磁閥，即網(wǎng)關(guān)閥

(Gateway

valve)、

智能閥

(Smart

valve)

和遠(yuǎn)程輸入/輸出閥(RIO

valve)。網(wǎng)關(guān)閥和輸入輸出閥的外形如圖5-6所示，

智能閥外形如圖5-7所示。EP2002

閥的安裝位置如圖5-8所

示。

EP2002

閥的外接線纜如圖5-9所示。EP2002

閥各接口

的功能如圖5-10所示。三個閥分別裝在其所控制的轉(zhuǎn)向架

上(每個轉(zhuǎn)向架對應(yīng)一個閥),三個閥通過一個專用的CAN

總線連接在一起。Inteqrated

Mechatronik·

Modules·All-In-OneSolution·Less

Piping,less

Wirin二

。系

統(tǒng)

組

成圖5-5

EP2002

制動系統(tǒng)組成示意圖UnderfloorMountedEP2002圖5-6

網(wǎng)關(guān)閥和/輸入輸出閥外形圖5-7智能閥外形二

。

系

統(tǒng)

組

成圖5-8

EP2002閥安裝位置

圖5-9

EP2002

閥的外接線纜圖二

。

系

統(tǒng)

組

成SK1-CAN/PAL總線；

PL1-測

速

；PL2-

電

源

；PL3-數(shù)字I/0;SK2-

模擬I/0;PL4-MVB總線圖5-10

EP2002

型閥各接口的功能二

.系

統(tǒng)

組

成SK1

PL1SK2PL3PL2PL4二

.系

統(tǒng)

組

成與EP2002制動系統(tǒng)聯(lián)系最緊密的有供氣單元和基礎(chǔ)制動裝

置。供氣單元主要由空氣壓縮機(jī)、空氣干燥塔、儲風(fēng)缸及供

氣壓力控制等部件組成。它的主要功能是向列車提供壓縮空

氣(風(fēng)源)。壓縮空氣不僅是空氣制動系統(tǒng)的風(fēng)源，

而且是列車上其他氣動設(shè)備，例如空氣彈簧、升弓風(fēng)缸和刮雨器等

使用的風(fēng)源。供氣單元的所有部件被集成在一個安裝架上，既節(jié)省了安裝空間，又縮短了氣路管，減少漏泄，方便檢修。

一般空氣壓縮機(jī)配置VV120型，空氣干燥塔配置雙塔型?；A(chǔ)

制動裝置是空氣制動系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大多選用德國克諾爾

制動機(jī)公司的單元制動機(jī)，其中一半為帶停放制動機(jī)構(gòu)的單元制動機(jī)。在每個司機(jī)室內(nèi)設(shè)有一個雙針壓力表，用于顯示主風(fēng)缸

的壓力和第一根車軸上的單元制動機(jī)的制動缸壓力。雙針壓力表帶有內(nèi)部照明，并有常規(guī)測試/校正接口。5

.1

EP202

型制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和主要優(yōu)缺點(diǎn)三.EP2002閥的結(jié)構(gòu)一個EP2002閥就相當(dāng)于一般空氣制動系統(tǒng)中的微

機(jī)控制單元

(EBCU)

加上制動控制單元BCU的組合，

此外，它還具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能。根據(jù)架控的需要，

裝備了EP2002制動控制系統(tǒng)的列車，每節(jié)車均裝有

兩個EP2002閥，并且分別安裝在其控制的轉(zhuǎn)向架附

近的車體底架上。所有的EP2002閥上都帶有多個壓

力測試口，可以方便地測量儲風(fēng)缸壓力、制動機(jī)風(fēng)

缸壓力、車輛載荷壓力以及停放制動缸壓力等。EP2002

閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-11所示。EP2002

閥的氣

動部件如圖5-12所示。圖5-11

EP2002閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電子裝置：1-BCU卡；2-模擬卡；3-總線耦合器(“通訊”)卡；4-RBX卡；5-電源

卡

；PVU(氣動閥單元)伺服控制閥包括：6-反饋傳感器；7-繼動閥；8-先導(dǎo)控制提

升閥。三.EP2002閥的結(jié)構(gòu)123L5078核心系統(tǒng)部件列車

COMMS

接口制功管理圖5-12

EP2002氣動閥單元三.EP2002閥的結(jié)構(gòu)網(wǎng)關(guān)閥RIO

閥智能閥制動控制氣動間單元(一)智能閥智能閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-13所示。智能閥是一個“機(jī)

電EP”裝置，其中包括一個電子控制段

(RBX

卡

)

,

該電子控制段直接裝在一個稱為氣動閥單元

(PVU)的氣動伺服閥上。起控制作用的

EP2002

網(wǎng)關(guān)閥通過CAN

制

動總線傳達(dá)制動要求，每個閥門據(jù)此控制著各自轉(zhuǎn)向架

上制動調(diào)節(jié)器內(nèi)的制動缸壓力(

BCP

)。

本設(shè)備通過轉(zhuǎn)向架進(jìn)行常用制動和緊急制動，同時(shí)通過車軸進(jìn)行車輪

防滑保護(hù)控制。閥門受軟件和硬件的聯(lián)合控制和監(jiān)控，并可以檢測潛在的危險(xiǎn)故障。結(jié)合使用各車軸產(chǎn)生的車軸速度數(shù)據(jù)和其他閥門通過專用CAN

制動總線傳來的速

度數(shù)據(jù)即可進(jìn)行車輪防滑保護(hù)。如圖5-14展示了智能閥

的

I/O狀況。(一)智能閥本車制動

控制板圖5-13

智能閥結(jié)構(gòu)圖電源板氣動閥外罩殼02×速度信號

緊急制動儲風(fēng)缸失壓

遠(yuǎn)程控制緩解：

編碼輸入c雙通道CAN總

線

<

電源加熱電源四制動儲風(fēng)缸壓力1～2個空氣簧信號

1～2個輔助信號-智能閥界面

>儲風(fēng)缸失壓繼電器制動施加顯示本車制動控制呼吸孔

排氣孔圖5-14

智能閥的輸入輸出接口(一)智能閥制動機(jī)壓力1

>制動機(jī)壓力2氣動閥部分從輸入輸出關(guān)系可以看出，智能閥的主要功能有

以下幾方面：1.常用制動時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)向架的負(fù)載對輸出制動壓力進(jìn)

行調(diào)整并輸出制動機(jī)壓力。2.緊急制動時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)向架的負(fù)載對輸出制動壓力進(jìn)

行調(diào)整并輸出制動機(jī)壓力。3.

對每個輪對的滑行進(jìn)行保護(hù)

(WSP

控制)。

4.

制動應(yīng)用顯示。5.

儲風(fēng)缸失壓時(shí)向繼電器輸出斷開信號。6.

通過CAN總線向網(wǎng)關(guān)閥報(bào)告本車故障監(jiān)視情況。(一)智能閥(二)

RIO閥RIO

(遠(yuǎn)程輸入/輸出)閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-15所

示。它比智能閥多了兩塊電子控制板，即制動控制單

元板和模擬輸入輸出板。除了具有智能閥的所有功能

外

，RIO

閥還可以通過制動控制單元板和硬線與其控

制的轉(zhuǎn)向架上的牽引控制單元通信，使電制動和空氣

制動協(xié)調(diào)工作。與網(wǎng)關(guān)閥有著相同的I/O口，但并不進(jìn)行制動控制運(yùn)算而且沒有安裝網(wǎng)絡(luò)接口卡。可編程的輸入被RIO

閥讀取，然后通過EP2002

雙通道CAN

總線傳至主網(wǎng)

關(guān)閥。RIO

閥的可編程輸出狀態(tài)由主網(wǎng)關(guān)閥控制。RIO

閥的輸入輸出接口如圖5-16所示。(二)

RIO閥模擬輸入

輸出板制動控制

單元板電源板氣動閥圖5-15

RIO閥結(jié)構(gòu)圖本車制動

控制板外罩殼3×PWM

輸入8×可編程數(shù)字

輸入信號雙通道CAN

總線

2×速度信號

緊急制動儲風(fēng)缸失壓

遠(yuǎn)程控制緩解編碼輸入電源s

加熱電源制動儲風(fēng)缸壓力

1～2個空氣簧信號

1～2個輔助信號3×PWM

輸出1×電流輸出4×可編程繼電器信號輸出---RIO

閥界面

儲風(fēng)缸失壓繼電器

制動施加顯示呼吸孔

排氣孔圖5-16

RIO

閥的輸入輸出接口(二)

RIO閥制動機(jī)壓力1制動機(jī)壓力2遠(yuǎn)程數(shù)字電子

輸入輸出接口遠(yuǎn)程模擬電子

輸入輸出接口本車制動控制氣動閥部分網(wǎng)關(guān)閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-17所示。它比RIO

閥又多了一塊電子控制板—網(wǎng)絡(luò)通信板。具有RIO閥和智

能閥的所有功能，并將常用制動壓力要求分配至所有

裝在本地CAN

網(wǎng)絡(luò)中的EP2002

閥門。網(wǎng)關(guān)閥也可以提供EP2002

控制系統(tǒng)與列車控制系統(tǒng)的連接。EP2002

網(wǎng)關(guān)閥可以按要求定制，以連接MVB、LON

、

FIP和RS485

通信網(wǎng)絡(luò)以及/或者傳統(tǒng)列車線纜和模擬

信號系統(tǒng)。(三)網(wǎng)關(guān)閥模擬輸入

輸出板制動控制

單元板外罩殼(三)網(wǎng)關(guān)閥網(wǎng)絡(luò)通信板本車制動

控制板圖5-17

網(wǎng)關(guān)閥結(jié)構(gòu)圖電源板氣動閥在EP2002

系統(tǒng)中，

一個EP2002

網(wǎng)關(guān)閥中

的制動要求分配功能可以將SB

制動力要求分

配至列車裝有的所有制動系統(tǒng)，以達(dá)到司機(jī)

IATO

要求的制動力。網(wǎng)關(guān)閥的輸入輸出接口

如圖5-18所示。(三)網(wǎng)關(guān)閥列車數(shù)據(jù)總線

模擬輸入8×可編程數(shù)字

輸入信號雙通道CAN

總線

2×速度信號

緊急制動儲風(fēng)缸失壓遠(yuǎn)程控制緩解

編碼輸人電

源

加熱電源：制動儲風(fēng)缸壓力

1～2個空氣簧信號1～2個輔助信號呼吸孔

排氣孔圖5-18

網(wǎng)關(guān)閥的輸入輸出接口4×可編程繼電器信號輸出網(wǎng)關(guān)閥界面

儲風(fēng)缸失壓繼電器制動施加顯示(三)網(wǎng)關(guān)閥模擬輸出通信接口制動機(jī)壓力1制動機(jī)壓力2制動管理5本車制動控制氣動閥部分(四)設(shè)備結(jié)構(gòu)1.

設(shè)備外殼：外殼為陽極氧化鋁重載擠出成型。外殼

保護(hù)內(nèi)部電子部件與外部工作環(huán)境隔離并為設(shè)備提供

IP66

級密封。2.

氣動閥單元

(PVU):

此氣動伺服單元由本地制動控

制卡發(fā)出指令，用來控制進(jìn)行常用制動、緊急制動和車輪

防滑保護(hù)的各車軸上的

BCP

壓力。3.

供電單元

(PSU)

卡：供電單元卡接收所輸入的電

池供電和加熱器供電。主供電經(jīng)調(diào)控后在內(nèi)部被傳送至設(shè)

備內(nèi)的其他電子元件卡上。加熱器供電則被傳輸至加熱器

單元，使其可以在極低溫度下進(jìn)行工作(如果已在原裝設(shè)

備制造商處安裝)。4.

本地制動控制

(RBX)卡：本地制動控制卡根據(jù)主

網(wǎng)關(guān)單元通過專用

CAN總線傳達(dá)的制動要求來控制

PVU以進(jìn)行常用制動、緊急制動和車輪防滑保護(hù)。5.制動管理(BCU)卡：制動管理卡僅安裝在EP2002網(wǎng)關(guān)閥中，

包括對整列列車進(jìn)行制動管理的所需功能，而且還可以支持可配置

的I/O端口。如果使用主網(wǎng)關(guān)閥，則制動管理功能激活并且與所有

其他的智能閥和網(wǎng)關(guān)閥通過CAN

總線建立通信。如果未使用主網(wǎng)關(guān)閥而仍使用一個普通網(wǎng)關(guān)閥，則BCU

卡將作為一個遠(yuǎn)程輸入/輸

出

(RIO)

工作，可以允許直接進(jìn)入制動CAN

總線而無需直接發(fā)送

線纜信號至主網(wǎng)關(guān)閥。6.可選網(wǎng)絡(luò)COMMS

卡：可選擇的網(wǎng)絡(luò)通信卡僅安裝在EP2002網(wǎng)關(guān)閥中。此卡可以符合MVP、

FIP

、LON和RS485

接口

標(biāo)準(zhǔn)(一個通信卡對應(yīng)一種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn))。通信連接可以用于控制和

診斷數(shù)據(jù)傳輸。7.可選模擬

I/O

卡：可選擇的模擬

I/O

卡可安裝到各種型號的

網(wǎng)關(guān)閥和

RIO

閥上以提供進(jìn)行常用制動控制所需的模擬信號。(四)設(shè)備結(jié)構(gòu)位于各種型號的網(wǎng)關(guān)閥、智能閥和RIO閥

中的EP2002

閥氣動段均相同，并且被視作氣

動閥單元

(PVU)

。

其功能區(qū)域可分為下列組

別。其氣路如圖5-19所示。(五)EP2002閥的氣動結(jié)構(gòu)請注意緊急制動脈動限制特性是否包插在內(nèi)，以及排風(fēng)板是否安裝在了電磁閥的位置上。圖5-19

EP2002閥的氣動結(jié)構(gòu)(五)EP2002闕的氣動結(jié)構(gòu)(

五

)EP2002

闕的氣動結(jié)構(gòu)1.

主調(diào)節(jié)器：繼動閥負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)裝置的供風(fēng)壓力并將

其降低至一個按負(fù)荷增減的緊急制動壓力的水平。繼動

閥同時(shí)還負(fù)責(zé)在電子負(fù)荷系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)提供機(jī)械系統(tǒng)

產(chǎn)生的最小緊急制動壓力。2.

次級調(diào)節(jié)器：位于主調(diào)節(jié)器上游，負(fù)責(zé)將供給制

動缸的壓力限定在最大緊急制動壓力。3.

負(fù)荷單元：負(fù)荷單元用于向主調(diào)節(jié)器繼動閥提供

一個按負(fù)荷增減的緊急制動控制壓力。此控制功能一直

保持激活狀態(tài)并與空氣懸掛系統(tǒng)壓力成一定比例。4.BCP

調(diào)節(jié)：

BCP調(diào)節(jié)功能負(fù)責(zé)從主調(diào)節(jié)器處接收輸

出壓力并進(jìn)一步將其調(diào)節(jié)至常用制動所要求的BCP等級。

在進(jìn)行車輪防滑保護(hù)時(shí)，

BCP調(diào)節(jié)段同樣負(fù)責(zé)對制動缸壓

力進(jìn)行氣動控制。(五)EP2002

闕的氣動結(jié)構(gòu)5.

連接閥：可以使BCP輸出以氣動方式匯合或分開。

在常用制動或緊急制動時(shí)，兩個BCP輸出匯合以通過轉(zhuǎn)向架進(jìn)行控制。在經(jīng)車軸進(jìn)行

車輪防滑保護(hù)的系統(tǒng)上，當(dāng)WSP動作時(shí)，兩車軸互相被氣

動孤立，每個車軸上的BCP都通過BCP調(diào)節(jié)段得到獨(dú)立控

制。6.

遠(yuǎn)程緩解：遠(yuǎn)程緩解功能可以使用也可以不使用。

作為EP2002閥功能的一個組成部分。當(dāng)遠(yuǎn)程緩解輸入得

電時(shí)，供風(fēng)壓力被隔離，制動缸經(jīng)閥門的輸出被排向大

氣。系統(tǒng)還具有一個硬件互鎖，可以在出現(xiàn)緊急制動要

求時(shí)防止EP2002閥被遠(yuǎn)程緩解。7.

緊急制動脈動限制：緊急制動脈動限制可以使用

也可以不使用。如果不使用緊急制動脈動限制，將氣路

中的緊急制動脈動限制電磁閥換成一塊孔板。5.1

EP20O2型制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和主要優(yōu)缺點(diǎn)四

.EP2002制動系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)(

一

)

EP2002制動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(二)

EP2002制動系統(tǒng)的缺點(diǎn)EP2002制動控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：1.

減小了故障情況下對列車的影響。如果一個EP2002閥出現(xiàn)故障，

則只有一個轉(zhuǎn)向架的制動失效，列車只需要對此轉(zhuǎn)向架損失的制動力進(jìn)

行補(bǔ)償；而一般制動控制系統(tǒng)中的制動電子控制單元ECU出現(xiàn)故障，列

車需要對本節(jié)車損失的制動力進(jìn)行補(bǔ)償。因此，使用架控方式的EP2002

制動控制系統(tǒng)尤其適合于短編組的地鐵列車。2.

縮短了制動響應(yīng)時(shí)間。根據(jù)克諾爾制動機(jī)公司的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，EP2002制動控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間比常規(guī)制動控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間縮短約0.2S。3.

提高了制動精確度。常規(guī)制動控制系統(tǒng)的精確度約為±0.2×105Pa;

而EP2002制動控制系統(tǒng)提供給制動缸制動力的精確度可

達(dá)到±0.15×105Pa。4.

減少了空氣消耗量。由于EP2002閥靠近轉(zhuǎn)向架安裝，

從EP2002

閥到制動缸的管路長度減小，所以在制動時(shí)的空氣消耗量將減小，同時(shí)

空氣泄漏量也將減小。(

一)

EP2002制動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(

一)

EP2002制動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)5、節(jié)省了安裝空間。減輕重量、減少布管和布線數(shù)量。6.

提高了可靠性和可用性，降低了故障率。根據(jù)克諾爾制動機(jī)公

司的計(jì)算，

EP2002制動控制系統(tǒng)的故障率比常規(guī)制動控制系統(tǒng)的故障率

降低了約50%左右。7.減少了維護(hù)工作量。EP2002

制動控制系統(tǒng)部件集成化程度較高，

需要維護(hù)的部件較少，大修期從常規(guī)制動系統(tǒng)規(guī)定的6年提高到9年。8.縮短了安裝和調(diào)試時(shí)間。9.降低了總體成本。EP2002

制動控制系統(tǒng)的產(chǎn)品價(jià)格基本與一般制動控制系統(tǒng)價(jià)格相同；但是由于縮短了安裝和調(diào)試時(shí)間及降低了后期

維護(hù)費(fèi)用等，

EP2002

制動控制系統(tǒng)的總體成本將低于一般制動控制系

統(tǒng)。10.提高了控制精確度。EP2002

制動控制系統(tǒng)可以根據(jù)每個轉(zhuǎn)向架的載荷壓力調(diào)整施加在本轉(zhuǎn)向架上的制動力，比一般制動控制單元以

每節(jié)車載荷壓力進(jìn)行制動力控制更加精確和優(yōu)化。(二)

EP2002制動系統(tǒng)的缺點(diǎn)EP2002

制動控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：1.關(guān)鍵部件維護(hù)難度增大。由于EP2002

閥的技術(shù)含量和集成化程度提高，萬一EP2002閥出現(xiàn)故障，基本上都需要將整個閥送回制造廠

家進(jìn)行維修，維修周期長；而如果一般制動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，只需要有經(jīng)驗(yàn)的工作人員直接查找并更換故障部件(如壓力傳感器、防滑閥和插件板等),就可縮短維護(hù)周期，減少對車輛使用產(chǎn)生的影響。2.互換性差。在EP2002

制動控制系統(tǒng)中如果一個EP2002

閥出現(xiàn)故

障，只能夠用相同類型的閥進(jìn)行更換；而一般制動控制系統(tǒng)中的制動電

子控制單元ECU

甚至ECU

中單獨(dú)的插件板在所有車上都可以互換。3.無直觀的故障顯示代碼。

一般制動控制系統(tǒng)中的制動電子控制單元ECU安裝在車上電器柜內(nèi)，可以提供四位數(shù)字的故障代碼顯示，有利

于檢修人員查找故障；而EP2002

制動控制系統(tǒng)沒有直觀的數(shù)字故障代

碼顯示功能，檢修人員只能通過專用軟件才能查找故障，需要的維修技

能較高。5.2

EP20O2制動系統(tǒng)的搜制過程和作用原理一.EP2002制動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)關(guān)閥、智能閥、RIO閥三個核心產(chǎn)品，可以通過多種

方法安裝在一起以滿足系統(tǒng)可用性要求和成本要求。但不

管系統(tǒng)有何要求，在構(gòu)建EP2002

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)都必須遵從下

列規(guī)定。CAN

網(wǎng)絡(luò)中必須至少有一個EP2002

網(wǎng)關(guān)閥來執(zhí)行

制動管理功能(主網(wǎng)關(guān)閥)。主網(wǎng)關(guān)閥將制動信息發(fā)送至

一個CAN總線段中的EP2002智能閥，或從智能閥處獲取制

動信息。CAN總線段的長度可為2至10個轉(zhuǎn)向架之間的任意

值

(

1

至

5

節(jié)車廂)。諸如緊急制動線和遠(yuǎn)程緩解功能

一類的硬連線安全輸入分別進(jìn)入各網(wǎng)關(guān)閥、RI0閥和智能

閥。在對智能閥要求更多I/0

時(shí)則使用RI0閥。目前，應(yīng)用

較多的有以下兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如圖5-20是EP2002制動系統(tǒng)半列車CAN總線示意圖，

半列車CAN總線結(jié)構(gòu)是將半列車所有的EP2002閥用CAN總線相連，并由B車和C車上的兩個網(wǎng)關(guān)閥通過MVB總線或其他總線與列車控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

如圖5-21所示。其中一個網(wǎng)關(guān)閥被定義為主網(wǎng)關(guān)閥，

另一個網(wǎng)關(guān)閥被定義為從網(wǎng)關(guān)閥。當(dāng)主網(wǎng)關(guān)導(dǎo)閥出現(xiàn)

故障時(shí)，從網(wǎng)關(guān)閥會自動接管主網(wǎng)關(guān)閥的工作，保證

系統(tǒng)的冗余性。如果MVB總線出現(xiàn)故障，網(wǎng)關(guān)閥則按

默認(rèn)狀態(tài)工作。此外，

CAN總線由兩對雙絞線組成，具有較好的冗余性。(一)半列車CAN總戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2個門闕圖5-20

典型的EP2002制動系統(tǒng)半列車CAN總線示意圖(一)半列車CAN總線周絡(luò)結(jié)構(gòu)可

/ATO控制器制動指令智能閥

智能閥

智能閥

-智能閥

智能悶

智能閥

智能悶

智能閼瓶制動敷據(jù)總線混合信號混合

信號牽引設(shè)備牽引設(shè)備(一)半列車CAN總戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MVB總線或其他總線CAN總線R1O閱

網(wǎng)關(guān)閥C車RIO閥

網(wǎng)關(guān)閥B車智能閥

智能閥A車圖5-21

半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖在B車和C車上各設(shè)一個RIO閥的目的是：RIO閥可通過硬連線與其控制的轉(zhuǎn)向架上的牽引控制單元進(jìn)行通信，使電制動和空氣制動協(xié)

調(diào)工作。這種方法也不是唯一的，

RIO閥與本

轉(zhuǎn)向架牽引控制單元的通信工作也可以用網(wǎng)關(guān)

閥與MVB總線或其他總線之間的通信代替，這

樣B車和C車上的RIO閥就可以用智能閥來代替。(一)半列車CAN總戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是將每節(jié)車上的兩個EP2002閥用CAN總線相連，并由每節(jié)車上的網(wǎng)關(guān)閥通過MVB總線或其他總線與列車控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，單節(jié)車CAN總線示意圖如圖5-22所示。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5-23所

示。如果MVB總線出現(xiàn)故障，網(wǎng)關(guān)閥則按默認(rèn)狀態(tài)工作。(二)單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖5-22單節(jié)車CAN總線示意圖(二)單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MVB總線或其他總線網(wǎng)關(guān)閥

智能閥C車網(wǎng)關(guān)閥

能閥B車日知網(wǎng)關(guān)閥

能閥A車圖5-23

單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖CAN總線CAN總線CAN總線知

白(二)

單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從可靠性角度分析，半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的從網(wǎng)關(guān)閥作為主網(wǎng)關(guān)閥的備份，具有較好的冗余性，如果CAN

總線在A車和B車之間斷開，將導(dǎo)致A車的空氣制動失效。而如果單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中某節(jié)車的網(wǎng)關(guān)閥出現(xiàn)故

障，則該節(jié)車的空氣制動失效；如果某節(jié)車上的CAN總線

斷開，則一個轉(zhuǎn)向架上的空氣制動失效。由此可見，半列

車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可靠性略高于單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)

構(gòu)。從經(jīng)濟(jì)角度分析，半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比單節(jié)車CAN總

線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)少一個網(wǎng)關(guān)閥，多一個RI0閥或智能閥。單從

EP2002閥的總價(jià)來看，單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比半列車

CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要高，但是考慮到半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)

構(gòu)所使用的總線更長，因此兩者的成本基本相同。(三)換用關(guān)闊的個數(shù)道行分有以下三種用絡(luò)結(jié)德1.

單個網(wǎng)關(guān)閥網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖5-24所示。列車總線制動總線網(wǎng)關(guān)閥

智能閥RBX4RBX4e0Ge

eJCe圖5-24

單個網(wǎng)關(guān)閥網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)e)C-e0Co000-

000

e0e圖5-25

雙網(wǎng)關(guān)閥網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.雙網(wǎng)關(guān)閥網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖5-25所示。列車總線(三)換用關(guān)期的個數(shù)進(jìn)行分有以下三種用絡(luò)結(jié)構(gòu)制動總線網(wǎng)關(guān)閥RBX4智能閥RBX4(三)換用關(guān)闊的個數(shù)道行分有以下三種用絡(luò)結(jié)德3.

多個網(wǎng)關(guān)閥網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖5-26所示。列車總線制動總線

制動總線網(wǎng)關(guān)閥RBX400e

00G+e0G+圖5-26

多個網(wǎng)關(guān)閥網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(四)

EP2002制動系統(tǒng)的制動管理及工作是楫EP2002制動系統(tǒng)如果采用單節(jié)車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一

般

由列車的主車輛控制單元

(VCU)

來管理制動。除了緊急制動，

主VCU會控制列車電制動與空氣制動之間的制動力分配。制動

力指令由列車總線發(fā)給VCU和網(wǎng)關(guān)閥，主VCU連續(xù)循環(huán)計(jì)算列

車所需制動力的大小，還要加減車輛的負(fù)載來最終確定總制

動力。主VCU根據(jù)網(wǎng)壓、電-氣制動分配特性將總制動力分配

給電制動控制單元和空氣制動控制單元。同時(shí)，主VCU和網(wǎng)關(guān)閥之間還要通過列車總線和CAN總線進(jìn)行一系列實(shí)際制動施加值的數(shù)據(jù)交換，使列車具有負(fù)載補(bǔ)償功能和萬一制動系統(tǒng)發(fā)生故障后的制動力合理分配，如圖5-27所示。如果EP2002制動系統(tǒng)選用半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也由

列車的主VCU來管理制動?？梢赃x擇兩個半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)

中的任何一個主網(wǎng)關(guān)閥作為整個列車的主網(wǎng)關(guān)閥，而另一個

半列車CAN總線網(wǎng)絡(luò)中的主網(wǎng)關(guān)閥作為備份。電源正極電源負(fù)極安全回路充許牽引限制模式常用制動快速制動牽引MVB總線1軸速度2軸速度

3軸速度

4軸速度圖5-27列車制動控制系統(tǒng)工作邏輯圖(四)EP2002制動系統(tǒng)的制動管理及工作是楫網(wǎng)關(guān)閥工作正常智能閥工作正常制動風(fēng)缸壓力過低

空氣制動狀態(tài)列車非零速信號CAN

總線網(wǎng)關(guān)閥制動風(fēng)缸壓力過低空氣制動

狀態(tài)智能閥VCUVCU5.2

EP20O2制動系統(tǒng)的搜制過程和作用原理二.EP2002型制動系統(tǒng)的控制過程和作用原理(一)常用制動在常用制動模式下，電制動和空氣制動一般都處于激

活狀態(tài)，以便電制動和空氣制動之間的及時(shí)轉(zhuǎn)換，優(yōu)先采

用電制動。常用制動具有沖擊極限限制和防滑的功能。每個EP2002

閥測量本轉(zhuǎn)向架的負(fù)載，并通過本車制動

控制板轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)到

CAN總線。CAN總線內(nèi)的主網(wǎng)關(guān)閥通過

MVB總線或其他總線與列車控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，根據(jù)列車

控制數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)向架負(fù)載為本車的每個轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生單獨(dú)的、

與負(fù)載信號相關(guān)的空氣制動指令，再通過CAN總線將指令

發(fā)給各個EP2002

閥。上述過程考慮到了每個轉(zhuǎn)向架的黏著

限制情況，每個局部制動控制板通過氣動閥和氣動閥單元內(nèi)的傳感器反饋信號提供閉環(huán)空氣制動控制。二

.EP2002

型制動系統(tǒng)的控制過程和作用原理(二)快速制動當(dāng)司機(jī)手柄處于快速制動擋時(shí)，快速制動被觸發(fā)?？焖?/p>

制動與緊急制動的制動力相同，但是快速制動是可逆的(可

撤銷)。快速制動也是優(yōu)先使用電制動，當(dāng)電制動故障或不足時(shí)，由空氣制動來補(bǔ)充。快速制動有防滑保護(hù)和沖動限制，

其工作原理與常用制動時(shí)相同。(三)緊急制動緊急制動是通過列車安全回路來控制的。緊急按鈕被按

下、列車超速、警惕按鈕松開、車鉤斷鉤和ATP系統(tǒng)的報(bào)警觸

發(fā)信號等都會觸發(fā)列車緊急制動信號。緊急制動信號一經(jīng)觸

發(fā)，列車安全回路中斷，觸發(fā)信號傳輸給列車控制單元和牽

引控制單元。牽引控制單元中斷牽引系統(tǒng)工作。緊急制動全

部由空氣制動承擔(dān)，而且制動命令是不可自動恢復(fù)的，緊急

制動有防滑保護(hù)，但不受沖動極限限制。(四)停放制動停放制動采用帶彈簧制動器的單元制動機(jī)；

利用釋放彈簧儲存的的彈性勢能來推動彈簧制

動缸活塞，帶動兩級杠桿使閘瓦制動的。停放

制動的緩解則需要向彈簧制動缸充氣，通過活

塞移動使彈簧壓縮，從而使制動緩解。這種單

元制動機(jī)還具有手動緩解停放制動的功能。EP2002

閥將實(shí)時(shí)監(jiān)控停放制動缸的空氣壓力。二.EP2002型制動系統(tǒng)的控制過程和作用原理(五)保壓制動1.

激活保壓制動的條件當(dāng)?shù)罔F列車施加制動后，速度傳感器檢測到列車速度約為0.5Km/h時(shí)(該速度值可加以調(diào)整),由EP2002閥激活保壓制動，以防止列車溜車。保壓制動可使AW3(9人/m2)

載荷的列車停放在最大坡度線上而不產(chǎn)生

溜滑。2.

緩解保壓制動的條件緩解保壓制動的條件有以下幾項(xiàng)：(1)司機(jī)將主控制器手柄放在牽引位上，每個牽引系統(tǒng)將牽引力的

實(shí)際值發(fā)送給列車主VCU。(2)主VCU計(jì)算列車牽引力實(shí)際值的總和。(3)牽引力實(shí)際值的總和足以啟動列車(不會引起列車后溜)。

(4)主VCU向EP2002閥發(fā)出緩解保壓制動信號?？諝庵苿訝顟B(tài)信號將反饋給VCU,VCU通過該信號確認(rèn)制動是否緩解，如

果空氣制動在某一時(shí)間內(nèi)沒有緩解，則主VCU向各牽引系統(tǒng)發(fā)出中斷牽

引指令，并再次施加保壓制動。二.EP2002型制動系統(tǒng)的控制過程和作用原理二.EP2002

型制動系統(tǒng)的控制過程和作用原理(六)

防滑保護(hù)功能輪對防滑保護(hù)系統(tǒng)采用軸控防滑方式，包括防滑

閥、測速齒輪、速度傳感器和防滑電子控制單元，防

滑電子控制單元和防滑閥都集成在EP2002

閥內(nèi)。系統(tǒng)通過控制制動力來檢測和校正車輪滑行。安

裝于每根軸上的速度傳感器用來監(jiān)控軸速，這個信息

共享于CAN

區(qū)域內(nèi)的EP2002

閥。如果EP2002

閥檢測到滑行，它將通過控制制動

缸壓力來校正該軸上的車輪滑行，當(dāng)列車制動并且檢測到滑行存在時(shí)，車輪防滑保護(hù)控制能獨(dú)立控制每根

軸制動力。以下兩種檢測車輪滑行的方法可用于確定

低黏著情況的存在：1.單一車軸的減速過量。2.車軸與車軸最高轉(zhuǎn)速之間出現(xiàn)的速度差異。當(dāng)由上述任意一條件檢測到車輪滑行，則對應(yīng)該轉(zhuǎn)向架的EP2002閥將快速連通該軸制動缸與大氣之間的通路，通過減小制動缸的壓力來

消除滑行現(xiàn)象；同時(shí)，控制系統(tǒng)將定期執(zhí)行地面速度檢測，以便更新計(jì)

算真實(shí)的列車速度。輪對防滑保護(hù)系統(tǒng)能根據(jù)軌道條件精確地控制滑行

深度，這將改進(jìn)后面車輪的黏著條件，在低黏著情況下使用最大制動力，

同時(shí)確保沒有車輪擦傷。當(dāng)車輪防滑保護(hù)裝置計(jì)算確定的黏著條件回到

正常狀態(tài)，系統(tǒng)將返回到最初的狀態(tài)，地面速度檢測將結(jié)束。為了確保制動在延長期內(nèi)不出現(xiàn)緩解，硬件監(jiān)視器定時(shí)器電路會在

持續(xù)保持超過8s和持續(xù)排氣超過4s

內(nèi)監(jiān)測閥門的狀態(tài)。每個車軸的減速檢測是獨(dú)立于其它車軸的，而且車軸之間補(bǔ)償也不會影

響精確性，但該軟件會使用從維護(hù)連接處輸入的實(shí)際車輪尺寸信息來對

每個車軸進(jìn)行準(zhǔn)確的減速檢測。此外，

EP2002

制動系統(tǒng)還具有空氣制動和停放制動狀態(tài)檢測功能、

制動風(fēng)缸壓力過低檢測功能、自測功能和故障記錄功能等。二.EP2002型制動系統(tǒng)的控制過程和作用原理(七)低壓力制動儲風(fēng)缸(可選)EP2002閥可以防止車輪防滑保護(hù)的動作將供風(fēng)壓力消耗到低于支

持啟用緊急制動的水平。每個EP2002

閥都監(jiān)控著供風(fēng)壓力，如果壓力

降至極限值以下，則EP2002

進(jìn)氣閥和排氣閥的車輪防滑保護(hù)控制都會

由閥門控制器硬件進(jìn)行本地隔離，并且EP2002

閥的一個無電壓輸出口

也會改變狀態(tài)。EP2002

進(jìn)氣閥和排氣閥的常用制動控制功能仍然保持

激活狀態(tài)。(八)制動指示當(dāng)壓力大于0.4bar時(shí)，無電壓繼電器輸出進(jìn)行指示。制動指示獨(dú)立

于EP2002

微控制器。(九)位置編碼裝置帶有一個位置編碼插頭輸入，如圖5-28所示。裝在閥門安裝集

合管上的插頭用來依據(jù)列車位置調(diào)整緊急制動壓力控制

(ASP

與VLCP的關(guān)系)。編碼也可以用于CAN

總線網(wǎng)絡(luò)配置。位置編碼可以使相同

的EP2