完全版国产地铁车辆制动系统Word下载.doc

完全版国产地铁车辆制动系统Word下载.doc

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1前言

地下铁道作为特大城市快速轨道交通的主要模式，其运输能力大，单方向高峰运输能力为35000人次／h以上，并具有准时、快速、舒适、安全的特点，能充分利用地下空间，对环境不产生污染。

我国有668个城市，100万人口以上的城市有37个，其中200万人口以上的城市有13个。

按“十六大”提出的全面建设小康社会的目标，我国的城市化建设还将会有历史性的大发展。

虽然我国城市轨道交通建设的时机总体上比发达国家晚20~30年，但现在我国城市轨道交通建设在世界上是规模最大、速度最快的。

我国自1969年建成第一条地铁，到现在共已建成12条城市轨道交通线271km。

经过国家批准正在建设的城市轨道交通线路有12条、计273km。

初步预计，到2010年，我国的城市轨道交通还将有很大的发展，运行里程将达到1000km，总投资将达到3000~4000亿元，估计车辆装备的投资占到20％，将达到800亿元左右。

2地铁车辆简介及列车主要技术参数

2.1地铁车辆制动系统的特点：

（1）地铁的站间距离比较短，一般都在1km左右。

由于站间距离短，列车的调速及停车都比较频繁。

为了提高运行速度，必须使列车起动快、制动距离短。

这就要求地铁车辆的制动装置具有操纵灵活、运用迅速、停车平稳、准确和制动力大等特点。

（2）地铁列车中的动车具有两台或四台牵引电动机，这就为采用电制动提供了基本条件。

电制动有许多优点，例如无机械磨损等。

这对于空气制动来说是无法实现的。

电制动有再生制动和电阻制动两种。

电制动的制动功率大，尤其是在较高的速度范围内，它不仅制动力大，效率高，而且再生制动能回收能量，从而产生一定的经济效益。

但由于它在低速范围内只能使用电阻制动，其制动力较小。

且当列车速度降到某一速度时，必须及时补上空气制动。

在整个速度范围内，要充分发挥各种制动方式的作用，适应地铁列车自动控制而协调配合，以获得最佳的制动性能。

（3）地铁列车的乘客量波动大。

无乘客（空车工况）仅地铁车辆自重，相对来说是较轻的（为了降低能耗，地铁车辆车体的材质采用铝合金和薄壁不锈钢型材等），因此，乘客量对车辆总重有较大的影响，易引起制动率的变比。

制动率变化过大，对列车制动时要保证一定的减速度、防止车轮滑行及减小车辆间纵向冲动都是不利的。

因此，制动系统应具有在各种乘客量的工况下，使车辆制动率基本恒定的性能。

2.2地铁车辆简介及技术参数

国产交流传动地铁列车是具有自主知识产权的国家计委立项的重大科研攻关项目，由中国南（北）方机车车辆工业集团公司组织，南京浦镇车辆厂总体牵头进行研制开发。

该车将缩小国产地铁车辆与国外地铁车辆在铝合金车体、VVVF变压变频逆变器以及车辆启、制动平稳性和运行可靠性上的差距。

国产地铁车辆空气制动系统由供气部分、控制部分和执行部分三个主要部分组成。

国产地铁车辆有三种类型，分别称为A车、B车和C车，A车为无动力装有空压机组的的拖车，一端设有驾驶车；

B车为设有受电弓、并设有辅助空压机的动车；

C车为动车。

列车的近期编组为6辆车一列。

为A—B—C—B—C—A；

远期为8辆编组，即A—B—C—B—C—B—C—A。

B、C车一般为固定编组，其连接采用半永久车钩，而B、C车与A车之间的连接则采用半自动密接式车钩（即机械挂钩为自动的，电气连接为人工的）。

列车技术参数

最高运行速度80km／h

结构设计速度100km／h

挂钩速度3km／h

反向驾驶时的最高速度10km／h

常用制动冲击率极限0.75m／s3

额定电压DC1500V

受电弓处电压范围DCl000-1800V

牵引逆变器额定输出容量1200kVA

牵引电机额定小时功率210kW

辅助逆变器额定输出容量80kVA

动力车轴重16t

列车动力性能参数

启动平均初始加速度1m／s2

到达80km／h时的剩余加速度0.043m／s2最大减速度1.2m／s2：

当列车恒力矩启动时，其平均加速度为1.013m／s2，计算粘着系数为0.166。

在AW2载荷、半磨耗轮径、额定接触网压1500V工况下，列车在35％的坡道上，达到最高速度80km／h时，具有的剩余加速度为0.0439m／s2。

在AW2载荷，接触网压1500v、制动平均减速度不小于1.0m／s2的条件下，列车制动计算粘着系数为0.159。

列车载荷能力及自重载重

列车编组形式为2Tc+2M+2M’（Tc为带司机室的拖车；

M为带受电弓的动车；

M’为动车）。

定员坐席AWl，定员车载AW2（6位旅客／m2），超员车载AW3（9位旅客／m2）。

具体载荷人数见表l，计算质量时按每人60kg计算。

表1具体载荷能力及载荷

Tc

M

M’

6车编组

坐旅客AW1/人

56

336

站立旅客AW2/人

239

254

1494

站立旅客AW1/人

354

376

2212

总旅客AW2/人

295

310

1830

总旅客AW3/人

410

432

2548

自重AW2/t

35

38.5

224

载重AW3/t

58.1

63.6

370.6

3空气制动系统组成

3.1供风系统

供风系统由空压机组、双塔干燥器、安全阀、压力开关、测试接口、软管及除制动以外的用风单元组成。

空压机供风量为1.2m3／min，工作压力为850~1000kPa。

干燥器为双塔干燥器，并设有安全阀。

除制动系统外，还有气笛、刮雨器、空调机、空气弹簧、车钩、受电弓等用风设备。

每辆车上设有三个风缸，其中，一个100L的总风缸，一个80L的空气悬挂系统（空气弹簧）风缸，一个100L制动风缸。

3.2制动控制单元（BCU）（如图1所示）

图2模拟转换阀

制动控制单元是空气制动的核心，主要有模拟转换阀a、紧急阀e、称重阀c、均衡阀d等组成，这些部件都安装在一块铝合金的气路扳上。

犹如电子分立元件安装在印刷线路板上一样。

同时，在气路板上装置了一些测试接口（j、k、1、m、n）。

图1制动控制单元原理示意图

因此，要测量各个控制压力和制动缸压力，只要在这块气路板上测试即可。

这样就显得非常方便。

同样，整个气路板的安装、调试和检修都很方便。

制动控制单元的主要作用是将来自微处理机ECU的电子模拟制动信号通过模拟转换阀a转换成与其相对应的预控制（空气）压力，这个预控制压力是呈线性变化的，同时也受到称重阀c和防冲动检测装置的检测和限制，最后使制动缸和停车制动缸获得符合制动指令的气制动压力。

制动控制单元的工作原理如下：

当压力空气从制动风缸进入制动控制单元BCU后，分成三路，一路进入紧急阀e，一路进入模拟转换阀a，另一路进入均衡阀d，其流传图如下：

制动风缸→

→紧急阀e

→→模拟转换阀a→称重阀c→均衡阀d

→均衡阀d→制动缸和停车制动缸

整个制动控制单元犹如一个放大器。

图3紧急阀

模拟转换阀（如图2所示）是由一个电磁进气阀（类似控导阀）、一个电磁排风阀及一个气电转换器组成。

当进气阀的励磁线圈收到微处理机的制动指令时，吸开阀芯，使制动风缸的压力空气通过进气阀转变成预控制压力CV1并送向紧急阀e。

与此同时，具有CV1的压力空气也送向气电转换器和排风阀，而气电转换器将压力信号转换成相对应的电信号，马上馈送回微处理机，让微处理机将此信号与制动指令比较。

当小于或大于制动指令时，则分别继续开大进气阀或关小进气阀并开启排风阀，直到预控制压力CV1增高或降低到制动指令的要求为止。

从模拟转换阀出来的CV1压力空气通过管路板进入紧急阀（如图3所示）。

它实际上是一个二位三通电磁阀，它的三个通道分别与模拟转换阀输出口、制动风缸及称重阀进口相连接。

在常用制动时，紧急阀励磁，紧急阀使模拟转换阀与称重阀相通，而切断与制动风缸的通路；

在紧急制动时，紧急阀不励磁，紧急阀使制动风缸与称重阀直接相通，而切断模拟转换阀与称重阀的通路，这时预控制压力CV1越过模拟转换阀而直接进入称重阀。

当预控制压力CV1经过紧急阀时，由于阀的通道阻力使预控制压力略有下降，这个从紧急阀输出的预控制压力称为CV2。

同样，CV2压力空气也通

图4称重阀

过管路板进入称重阀。

称重阀（如图4所示）为杠杆膜板式。

称重阀