城市軌道交通車輛-制動.ppt

制動系統(tǒng)城市軌道車輛,交通工程教研室,第五節(jié)制動系統(tǒng),人為地使列車減速或阻止其加速叫做制動。為了施行制動而在軌道車輛上裝設的由一整套零部件組成的裝置稱為制動裝置。列車安全運行所必不可少的裝置。不僅在動車上設制動裝置，而且在拖車上也要設制動裝置，這樣才能使運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系統(tǒng)應具備以下條件：a.具有足夠的制動能力，保證車組在規(guī)定的制動距離內(nèi)停車。b.操縱靈活，制動減速大，作用靈敏可靠，車組前后車輛制動、緩解作用一致。c.由于運行于城市，一般要求具有電（動力）制動功能，并且在正常制動過程中，應盡量充分發(fā)揮電制動能力，以減少對城市環(huán)境的污染和降低運行成本。還應具有電制動與摩擦制動協(xié)調(diào)配合的制動功能。,d.制動系統(tǒng)應保證列車在長大下坡道上制動時，其制動力不會衰減。e.電動車組各車輛的制動能力應盡可能一致，制動系統(tǒng)應根據(jù)乘客量的變化，具有空重車調(diào)整能力，以減少制動時的縱向沖動。f.具有緊急制動能力。遇有緊急情況時，能使城軌列車在規(guī)定距離內(nèi)安全停車。緊急制動作用除可由司機操縱外，必要時還可由行車人員利用緊急按鈕進行操縱。g.城軌列車在運行中發(fā)生諸如列車分離、制動系統(tǒng)故障等危及行車安全的事故時，應能自動起緊急制動作用。,一、制動方式,要改變運動物體的運動狀態(tài)，必須對它施加外力。人為地使動車組減速或阻止其加速的外力稱為制動力。制動方式可按制動時動能轉(zhuǎn)移方式、制動力獲取方式或按制動源動力的不同進行分類。動能轉(zhuǎn)移方式：摩擦制動、電力制動制動力獲取方式：粘著制動、非粘著制動制動原動力：空氣制動和電制動,摩擦制動,列車的動能通過摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋３鞘熊壍澜煌ㄜ囕v常用的摩擦制動方式有閘瓦制動和盤形制動;在路面行駛的軌道交通車輛制動系統(tǒng)中還有軌道電磁制動等方式。也稱為基礎制動形式。,a.閘瓦制動：又稱為踏面制動。它是最常用的一種制動方式。,1制動缸；2基礎制動裝置；3閘瓦；4車輪；5鋼軌。,注意：在閘瓦與車輪這一對摩擦副中，車輪由于主要承擔著車輛走行功能，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：盤形制動裝置如圖所示，它有軸盤式和輪盤式之分。一般拖車采用軸盤式盤形制動裝置，對于動車由于輪對中間設有牽引電機等設備使安裝制動設備較困難，一般采用輪盤式盤形制動裝置。制動時，制動缸通過制動夾鉗使閘片夾緊制動盤，在閘片與制動盤間產(chǎn)生摩擦，把電動車組的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑹崮芡ㄟ^制動盤和閘片散于大氣。因盤形制動能雙向選擇摩擦副，所以可以得到比閘瓦制動大得多的制動功率。,1輪對；2制動盤；3制動缸；4制動夾鉗；5牽引電機。,SW-200轉(zhuǎn)向架的盤型制動裝置,盤形制動機的特點1)盤形制動裝置代替了閘瓦對車輪踏面的摩擦，因而不存在對車輪的熱影響，同時也減少了車輪的磨耗，延長了車輪的使用壽命和改善了運行品質(zhì)，保證了行車安全。2)盤形制動的散熱性能比較好，所以摩擦系數(shù)穩(wěn)定，能得到較恒定的制動力。它的熱容量允許它具有較高的制動功率。3)由于可以自由地選擇制動盤和閘片的材料，使這一對摩擦副具有最佳的制動參數(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，制動缸及杠桿的尺寸都可以縮小，減輕了制動裝置的重量。,4)盤形制動運用經(jīng)濟。一般來說，盤形制動的閘片面積比閘瓦制動的閘瓦面積大，承受的單位面積壓力小，它的磨耗率也小。5)盤形制動代替閘瓦制動后，使輪軌間的粘著系數(shù)有所降低。,C.軌道電磁制動:在轉(zhuǎn)向構架側梁4下通過升降風缸2安裝有電磁鐵1，電磁鐵下設有磨耗板，制動時將電磁鐵放下，使磨耗板與鋼軌吸住，電動車組的動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。軌道電磁制動能得到較大的制動力，因此常被城軌車輛用作緊急制動的一種補充制動手段。,1電磁鐵；2升降風缸；3鋼軌；4轉(zhuǎn)向架構架側梁；5磨耗板。,動力制動,電（動力）制動是在制動時，將牽引電機變?yōu)榘l(fā)電機，使列車動能轉(zhuǎn)化電能。對這些電能的不同處理方式形成了不同方式的電制動。城市軌道交通車輛上采用的電制動形式主要有電阻制動和再生制動。a:電阻制動：將發(fā)電機發(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?。電阻器上的熱能靠風扇強迫通風或走行風而散于大氣中。電阻制動一般能提供較穩(wěn)定的制動力，但車輛底架下需要安裝體積較大的電阻箱。b:再生制動：再生制動是把列車的動能通過電機轉(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，又減少制動時對環(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方式。,城市軌道交通車輛一般采用再生制動、電阻制動、和摩擦制動三種制動方式。他們分別是第一、第二和第三優(yōu)先級制動，并且還采用了程序制動措施：,1）充分利用電制動，盡量減少氣制動2）隨著列車的速度下降，其電制動力也將不斷地減弱，當列車速度降低至一定的速度時，電制動力已不能再滿足制動所需的要求，這時所有的制動力由摩擦制動來承擔,粘著制動,制動時，車輪與鋼軌之間有3種可能的狀態(tài)：純滾動狀態(tài)：車輪與鋼軌的接觸點無相對滑動，車輪在鋼軌上作純滾動。這時車輪與鋼軌之間為靜摩擦，車輪與鋼軌之間可能實現(xiàn)的最大制動是輪軌之間的最大靜摩擦力。這是一種難以實現(xiàn)的理想狀態(tài)?；袪顟B(tài)：車輪在鋼軌上滑行，這時車輪與鋼軌之間的制動力為二者的動摩擦力。這是一種必須避免的狀態(tài)，由于動摩擦系數(shù)遠小于靜摩擦系數(shù)，因此一旦發(fā)生這種工況，制動力將大大減小，制動距離延長；同時車輪在鋼軌上長距離滑行，將導致車輪踏面的擦傷，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。制動時車輪在鋼軌上處于連滾帶滑（基本上是滾動）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)。依靠粘著滾動的車輪與鋼軌粘著點之間的粘著力來實現(xiàn)車輛的制動稱為粘著制動。粘著制動時，為了能得到較大的制動力，需要具有較高的粘著系數(shù)。然而粘著系數(shù)受電動車組運行速度、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。,非粘著制動制動時，制動力大小不受粘著力限制的制動方式稱為非粘著制動。即非粘著制動的制動力不從輪軌之間獲取，因而它可以得到較大的制動力。顯然，在上面曾經(jīng)介紹的制動方式中，閘瓦制動、踏面制動、電阻制動和再生制動均屬于粘著制動；而磁軌制動則屬于非粘著制動。,二、制動系統(tǒng),組成：基礎制動裝置和制動機基礎制動裝置是空氣制動的執(zhí)行設備，所有的空氣制動力均是通過基礎制動裝置產(chǎn)生的，基礎制動裝置大致可分為杠桿式基礎制動裝置和單元式基礎制動裝置2大類。多半安裝在轉(zhuǎn)向架構架上。,杠桿式基礎制動裝置,杠桿式基礎制動裝置結構簡單、維修方便、造價低廉，所以在過去很長一段時間內(nèi)被國內(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）、移動杠桿（4）、拉環(huán)（5）、水平杠桿（6）、閘瓦及吊（7）及制動缸（8）等零部件組成。其結構見圖5-39。,1固定杠桿；2下推桿；3安全吊；4移動杠桿；5拉環(huán)；6水平杠桿；7閘瓦及吊；8制動缸。,緩解位,車輛正常運行或施行空氣制動時，彈簧停放制動缸內(nèi)的活塞20，在總風壓力下，使之向上移動，壓縮停放制動器主彈簧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，使彈簧停放制動器處于緩解位，此時，調(diào)整螺桿22與下部制動單元的制動活塞無作用力。左圖為車輛正常運行，不施行制動作用時，制動單元處于緩解狀態(tài)。右圖為車輛正常運行，施行制動作用時，制動單元處于空氣制動狀態(tài)。,自動空氣制動機工作原理,DK型電空制動機,1風喇叭；2足踏閥；3制動閥；4均力風缸；5S-16壓力調(diào)節(jié)器；6YC-100雙針雙管壓力表；7總風缸截斷塞門；8副風缸；9附加風缸；10遠心集塵器；11容量風缸；12支管濾塵器；13GL3型三通閥；14壓力開關；15電動空氣壓縮機；16空重車調(diào)整裝置；17止回閥；18油水分離器；19總風缸；20空氣散熱器；21保安閥；22M-3型減壓閥；23遠心集塵器；24制動缸；25電磁閥組。,空氣制動部分的作用原理,充氣緩解位當制動閥手柄置于此位置時，接通了以下通路：總風缸內(nèi)的壓力空氣（800kPa），由減壓閥減至500kPa后，經(jīng)制動閥向均力風缸及列車管充氣，使列車管增壓，三通閥發(fā)生動作，呈充氣緩解位。列車管中的壓力空氣便經(jīng)三通閥充入副風缸和附加風缸。由于三通閥的作用，容量風缸通過三通閥內(nèi)部的緩解通路，經(jīng)制動閥與大氣相通（可把容量風缸看作是原LN型車輛制動機中的制動缸）。由于容量風缸的降壓，通過空重車調(diào)整裝置的作用，而將制動缸的壓力空氣排入大氣，起緩解作用。,常用制動位當制動閥手柄置于此位置時，接通以下通路：均力風缸通大氣。由于均力風缸的減壓，列車管隨之相應減壓，引起三通閥動作，處于常用制動位。副風缸的壓力空氣經(jīng)三通閥的通路充入容量風缸。由于容量風缸的增壓，經(jīng)空重車調(diào)整裝置的作用，均衡桿a上移，頂開進氣閥，于是總風缸的壓力空氣進入制動缸，發(fā)生制動作用。,