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城市轨道交通车辆-制动


❖ 城市轨道交通车辆的制动系统应具备以下条件:
❖ a.具有足够的制动能力,保证车组在规定的 制动距离内停车。
❖ b.操纵灵活,制动减速大,作用灵敏可靠, 车组前后车辆制动、缓解作用一致。
❖ c. 由于运行于城市,一般要求具有电(动力) 制动功能,并且在正常制动过程中,应尽量充 分发挥电制动能力,以减少对城市环境的污染 和降低运行成本。还应具有电制动与摩擦制动 协调配合的制动功能。
❖ 非粘着制动
❖ 制动时,制动力大小不受粘着力限制的制动 方式称为非粘着制动。即非粘着制动的制动 力不从轮轨之间获取,因而它可以得到较大 的制动力。
❖ 显然,在上面曾经介绍的制动方式中,闸瓦 制动、踏面制动、电阻制动和再生制动均属 于粘着制动;而磁轨制动则属于非粘着制动。
二、制动系统
❖ 组成:基础制动装置和制动机
❖ g . 城轨列车在运行中发生诸如列车分离、 制动系统故障等危及行车安全的事故时,应能 自动起紧急制动作用。
一、制动方式
❖ 要改变运动物体的运动状态,必须对它施 加外力。人为地使动车组减速或阻止其加速 的外力称为制动力。制动方式可按制动时动 能转移方式、制动力获取方式或按制动源动 力的不同进行分类。
❖ d. 制动系统应保证列车在长大下坡道上制动 时,其制动力不会衰减。
❖ e. 电动车组各车辆的制动能力应尽可能一致, 制动系统应根据乘客量的变化,具有空重车调 整能力,以减少制动时的纵向冲动。
❖ f. 具有紧急制动能力。遇有紧急情况时,能 使城轨列车在规定距离内安全停车。紧急制动 作用除可由司机操纵外,必要时还可由行车人 员利用紧急按钮进行操纵。
❖ 1)充分利用电制动,尽量减少气制动
❖ 2)随着列车的速度下降,其电制动力也将不 断地减弱,当列车速度降低至一定的速度时 ,电制动力已不能再满足制动所需的要求, 这时所有的制动力由摩擦制动来承担
粘着制动
❖ 制动时,车轮与钢轨之间有3种可能的状态:
❖ 纯滚动状态:车轮与钢轨的接触点无相对滑动,车 轮在钢轨上作纯滚动。这时车轮与钢轨之间为静摩 擦,车轮与钢轨之间可能实现的最大制动是轮轨之 间的最大静摩擦力。这是一种难以实现的理想状态。
3)由于可以自由地选择制动盘和闸片的材料,使这 一对摩擦副具有最佳的制动参数。可以获得较高的 摩擦系数,并且比较稳定。因此可以减小闸片压力, 制动缸及杠杆的尺寸都可以缩小,减轻了制动装置 的重量。
4)盘形制动运用经济。
一般来说,盘形制动的闸片面积 比闸瓦制动的闸瓦面积大,承受的 单位面积压力小,它的磨耗率也小。
❖ 基础制动装置是空气制动的执行设备,所有 的空气制动力均是通过基础制动装置产生的, 基础制动装置大致可分为杠杆式基础制动装 置和单元式基础制动装置2大类。多半安装在 转向架构架上。
杠杆式基础制动装置
❖ 杠杆式基础制动装置结构简单、维修方便、 造价低廉,所以在过去很长一段时间内被国 内、外城轨客车大量采用。它主要由固定杠 杆(1)、下推杆(2)、安全吊(3)、移动 杠杆(4)、拉环(5)、水平杠杆(6)、闸 瓦及吊(7)及制动缸(8)等零部件组成。 其结构见图5-39。
制动系统
城市轨道车辆
交通工程教研室
第五节 制动系统
❖ 人为地使列车减速或阻止其加速叫做制 动。为了施行制动而在轨道车辆上装设 的由一整套零部件组成的装置称为制动 装置。
❖ 列车安全运行所必不可少的装置。不仅 在动车上设制动装置,而且在拖车上也 要设制动装置,这样才能使运行中的车 辆按需要减速或在规定的距离内停车。
❖ b. 盘形制动:盘形制动装置如图所示,它有 轴盘式和轮盘式之分。一般拖车采用轴盘式 盘形制动装置,对于动车由于轮对中间设有 牵引电机等设备使安装制动设备较困难,一 般采用轮盘式盘形制动装置。制动时,制动 缸通过制动夹钳使闸片夹紧制动盘,在闸片 与制动盘间产生摩擦,把电动车组的动能转 变为热能,热能通过制动盘和闸片散于大气。 因盘形制动能双向选择摩擦副,所以可以得 到比闸瓦制动大得多的制动功率。
集尘器;24—制动缸;25—电磁阀组。
空气制动部分的作用原理
❖ 充气缓解位
❖ 当制动阀手柄置于此位置时,接通了以下通路:
❖ 总风缸内的压力空气(800 kPa),由减压阀减至 500 kPa后,经制动阀向均力风缸及列车管充气, 使列车管增压,三通阀发生动作,呈充气缓解位。 列车管中的压力空气便经三通阀充入副风缸和附加 风缸。
1—轮对;2—制动盘;3—制动缸;4—制动夹钳;5—牵引电机。
SW-200 转向架的盘型制动装置
盘形制动机的特点
1)盘形制动装置代替了闸瓦对车轮踏面的摩擦, 因而不存在对车轮的热影响,和改善了运行品质, 保证了行车安全。
2)盘形制动的散热性能比较好,所以摩擦系数稳定, 能得到较恒定的制动力。它的热容量允许它具有较 高的制动功率。
1—制动缸;2—基础制动装置;3—闸瓦;4—车轮; 5—钢轨。
❖ 注意:在闸瓦与车轮这一对摩擦副中,车轮 由于主要承担着车辆走行功能,因此其材料 不能随意改变。要改善闸瓦制动的性能,只 能通过改变闸瓦材料的方法。早期的闸瓦材 料主要是铸铁。为了改善摩擦性能和增加耐 磨性,目前城市轨道交通车辆中大多采用合 成闸瓦。
❖ 动能转移方式:摩擦制动、电力制动 ❖ 制动力获取方式:粘着制动、非粘着制动 ❖ 制动原动力:空气制动和电制动
摩擦制动
❖ 列车的动能通过摩擦转变为热能。城市轨道 交通车辆常用的摩擦制动方式有闸瓦制动和 盘形制动;在路面行驶的轨道交通车辆制动系 统中还有轨道电磁制动等方式。也称为基础 制动形式。
❖ a. 闸瓦制动:又称为踏面制动。它是最常用 的一种制动方式。
❖ 滑行状态:车轮在钢轨上滑行,这时车轮与钢轨之 间的制动力为二者的动摩擦力。这是一种必须避免 的状态,由于动摩擦系数远小于静摩擦系数,因此 一旦发生这种工况,制动力将大大减小,制动距离 延长;同时车轮在钢轨上长距离滑行,将导致车轮 踏面的擦伤,危及行车安全。
❖ 粘着状态:由于车辆重力的作用,车辆与钢轨 的接触处为一椭圆形的接触面。制动时车轮在 钢轨上处于连滚带滑(基本上是滚动)的状态。 这种状态称为粘着状态。粘着状态下,车轮与钢 轨间的最大水平作用力称为粘着力。粘着力与 轮轨间垂直载荷的比值,称为粘着系数。依靠 粘着滚动的车轮与钢轨粘着点之间的粘着力来 实现车辆的制动称为粘着制动。粘着制动时, 为了能得到较大的制动力,需要具有较高的粘 着系数。然而粘着系数受电动车组运行速度、 气候条件、轮轨表面状态以及是否采取增粘措 施等诸多因素的影响,是一个离散性很大的参 数。所以目前尚未有粘着系数的理论公式。
❖ 由于三通阀的作用,容量风缸通过三通阀内部的缓 解通路,经制动阀与大气相通(可把容量风缸看作 是原LN型车辆制动机中的制动缸)。由于容量风缸 的降压,通过空重车调整装置的作用,而将制动缸 的压力空气排入大气,起缓解作用。
❖ 常用制动位
❖ 当制动阀手柄置于此位置时,接通以下通路:
❖ 均力风缸通大气。由于均力风缸的减压,列 车管随之相应减压,引起三通阀动作,处于 常用制动位。
❖1—电磁铁;2—升降风缸; ❖3—钢轨;4—转向架构架侧梁;5—磨耗板。
动力制动
❖ 电(动力)制动是在制动时,将牵引电机变为发电 机,使列车动能转化电能。对这些电能的不同处理 方式形成了不同方式的电制动。城市轨道交通车辆 上采用的电制动形式主要有电阻制动和再生制动。
❖ a: 电阻制动:将发电机发出的电能送到电阻器中, 使电阻器发热,即将电能转变为热能。电阻器上的 热能靠风扇强迫通风或走行风而散于大气中。电阻 制动一般能提供较稳定的制动力,但车辆底架下需 要安装体积较大的电阻箱。
❖ 左图为车辆正常运行,不施行制动作用时, 制动单元处于缓解状态。右图为车辆正常运 行,施行制动作用时,制动单元处于空气制 动状态。
自动空气制动机工作原理
DK型电空制动机
1—风喇叭;2—足踏阀;3—制动阀;4—均力风缸;5—S-16压力调节器;6— YC-100双针双管压力表;7—总风缸截断塞门;8—副风缸;9—附加风缸;10— 远心集尘器;11—容量风缸;12—支管滤尘器;13—GL3 型三通阀;14—压力 开关;15—电动空气压缩机;16—空重车调整装置;17—止回阀;18—油水分离 器;19—总风缸;20—空气散热器;21—保安阀;22—M-3型减压阀;23—远心
5)盘形制动代替闸瓦制动后,使 轮轨间的粘着系数有所降低。
❖ C.轨道电磁制动: 在转向构架侧梁4下通过升 降风缸2安装有电磁铁1,电磁铁下设有磨耗 板,制动时将电磁铁放下,使磨耗板与钢轨 吸住,电动车组的动能通过磨耗板与钢轨的 磨擦转化为热能,然后经钢轨和磨耗板最终 散于大气。轨道电磁制动能得到较大的制动 力,因此常被城轨车辆用作紧急制动的一种 补充制动手段。
1—固定杠杆;2—下推杆;3—安全吊;4—移动杠杆;5—拉环;6—水平杠杆; 7—闸瓦及吊;8—制动缸。
缓解位
❖ 车辆正常运行或施行空气制动时,弹簧停放 制动缸内的活塞20,在总风压力下,使之向 上移动,压缩停放制动器主弹簧21,使小调 整活塞40及调整螺杆22、调整螺母23上移到 顶端,使弹簧停放制动器处于缓解位,此时, 调整螺杆22与下部制动单元的制动活塞无作 用力。
❖ b: 再生制动:再生制动是把列车的动能通过电机转 化为电能后,再使电能反馈回电网供给其它列车使 用。显然这种方式即能节约能源,又减少制动时对 环境的污染,并且基本上无磨耗。因此是一种较为 理想的制动方式。
❖ 城市轨道交通车辆一般采用再生制动、电阻 制动、和摩擦制动三种制动方式。他们分别 是第一、第二和第三优先级制动,并且还采 用了程序制动措施:
❖ 副风缸的压力空气经三通阀的通路充入容量 风缸。
❖ 由于容量风缸的增压,经空重车调整装置的 作用,均衡杆a上移,顶开进气阀,于是总风 缸的压力空气进入制动缸,发生制动作用。
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