動車組制動系統(tǒng)的組成與功能.doc

動車組制動系統(tǒng)的組成與功能高速列車的制動能量和速度的平方成正比，傳統(tǒng)的純空氣制動已不能滿足需要，因其制動能力由于以下因素而受到影響：l 制動熱容量和機(jī)械制動部件磨耗壽命的限制l 摩擦材料的性能對粘著利用的局限性，以及對旅客乘坐舒適性的不利影響l 純空氣制動作用情況下，緊急制動距離不可避免的延長因此，高速列車必須采用能提供強(qiáng)大制動力并能更好利用粘著的復(fù)合制動系統(tǒng)；制動時(shí)電制動與空氣制動聯(lián)合作用，且以電制動為主。復(fù)合制動系統(tǒng)通常由電制動系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)、防滑裝置、制動控制系統(tǒng)等組成，下面就這幾部分分別加以介紹： 電制動 空氣制動 防滑裝置 制動控制系統(tǒng)電制動電制動是將列車的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎?，再變成熱能消耗掉或反饋回電網(wǎng)的制動方式，應(yīng)用在200公里動車組上的主要有電阻制動和再生制動兩種。電阻制動和再生制動都是讓列車的動輪帶動動力傳動裝置（牽引電動機(jī)），讓其產(chǎn)生逆作用，消耗或回收列車動能，習(xí)慣上也稱為動力制動。下面分別就這兩種制動方式加以介紹：一、電阻制動（一）系統(tǒng)構(gòu)成（二）工作原理司機(jī)室或ATC裝置發(fā)出制動指令后，制動控制裝置首先對列車運(yùn)行速度進(jìn)行判斷。當(dāng)速度大于25km/h時(shí)，制動主回路構(gòu)成（PB轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為制動位置），然后制動接觸器動作（B11閉合、P11打開、P13打開），隨后依次是勵(lì)磁削弱接觸器打開、預(yù)勵(lì)磁接觸器投入，最后，斷路器投入（L1閉合）。此時(shí)，由電樞繞組、勵(lì)磁繞組和主電阻器構(gòu)成電阻制動主回路，并使電流向增加原牽引時(shí)剩磁的方向流動，再由主電阻器最終將電樞轉(zhuǎn)動發(fā)出的電能變?yōu)闊崮芟⒌?。二、再生制動（一）系統(tǒng)構(gòu)成（二）工作原理與電阻制動相比，再生制動的主回路中沒有了主電阻器。制動時(shí)回路中各部件的動作與電阻制動時(shí)一樣，只是電樞轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電能要回饋到電網(wǎng)。電制動具有摩擦部件少（僅有軸承）、維修工作量少、可以反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著動車組制動減速時(shí)的大部分能量。但由于增加了控制裝置和制動電阻等設(shè)備，使重量增加；而且，如果條件不具備就不能產(chǎn)生制動作用（即電制動失效）。因此，為提高可靠性，高速動車組的制動控制系統(tǒng)具有在電制動系統(tǒng)不能正常工作時(shí)，自動切換到摩擦制動系統(tǒng)的功能。三、電制動的控制列車的電制動線是在制動控制器置于非常制動位或在ATC制動指令時(shí)得電。但在低速時(shí)電制動力下降，如列車中各車的電制動轉(zhuǎn)換不一致，列車有可能因各車輛制動力不同而造成縱向沖動；所以，在列車速度降低到一定值時(shí)，要將電制動同時(shí)轉(zhuǎn)為空氣制動?？諝庵苿酉到y(tǒng)雖然電制動可以提供強(qiáng)大的制動力，但目前空氣制動對于高速動車組來說仍然不可或缺。這是因?yàn)椋褐绷麟姍C(jī)的制動力隨著列車速度的降低而減少，如不采取其他制動方式，列車就不可能完全停下來。而交流電機(jī)雖然可通過改變轉(zhuǎn)差來控制制動力的大小，理論上可使制動力不受列車速度的限制，但從高速到停止均能有效作用的、可靠的電制動裝置尚處于研究階段。如前所述，動車組空氣制動系統(tǒng)一般采用電氣指令的直通式電空制動裝置。在本書中，我們將該裝置分為壓力空氣供給系統(tǒng)、空氣制動控制部分和基礎(chǔ)制動裝置三部分加以講述。一、壓力空氣供給系統(tǒng)（一）空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)按其壓縮方法可分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式兩種。往復(fù)式空氣壓縮機(jī)由電動機(jī)通過聯(lián)結(jié)器直接驅(qū)動，電動機(jī)軸直接帶動曲軸使活塞動作，反復(fù)交替地進(jìn)行吸氣行程和壓縮行程。在吸氣行程時(shí)吸氣閥打開吸入空氣。在壓縮行程時(shí)壓縮空氣克服排氣閥彈簧的反力后排出。一般經(jīng)2級壓縮可得到所需的900kPa的壓縮空氣。旋轉(zhuǎn)式空氣壓縮機(jī)采用電動機(jī)與壓縮機(jī)直聯(lián)的方式，旋轉(zhuǎn)式空氣壓縮機(jī)又分為渦旋式和螺桿式兩種。渦旋式空氣壓縮機(jī)是由固定渦旋盤和運(yùn)動渦旋盤組成。當(dāng)運(yùn)動渦旋盤擺動時(shí)，固定渦旋盤和運(yùn)動渦旋盤之間被分成月牙形空間，因?yàn)樵较蛑行目臻g越小，所以從外部吸入的空氣隨著轉(zhuǎn)動被壓縮，然后克服安裝在中心部排氣閥彈簧的反力排出。因?yàn)樾D(zhuǎn)式壓縮機(jī)能連續(xù)排出壓縮空氣，所以空壓機(jī)的振動、噪聲和輸出壓縮空氣的脈動都較小。此外，由于固定渦旋盤和運(yùn)動渦旋盤是非接觸的，所以維修量也較少。（二）安全閥安全閥安裝在空氣壓縮機(jī)輸出之后的總風(fēng)缸上，在空氣壓力超過規(guī)定值時(shí)排出過剩的壓縮空氣，以防損壞空氣設(shè)備。（三）干燥裝置干燥裝置是為了防止管路、三室風(fēng)缸及增壓缸等氣動部件腐蝕以及因冬季排水閥凍結(jié)而發(fā)生的設(shè)備故障，設(shè)置在空氣壓縮機(jī)輸出管路上的裝置。以前除濕使用的是吸附材料（鋁硅酸鹽），現(xiàn)在開始使用體積小、質(zhì)量輕，且不需電源的高效高分子空絲膜式除濕裝置。（四）三室風(fēng)缸為貯存壓縮空氣，在動車組上設(shè)置了不同用途的風(fēng)缸。在目前使用的車輛中，是將一個(gè)圓柱形風(fēng)缸分割為總風(fēng)缸、制動風(fēng)缸和控制風(fēng)缸3個(gè)空氣室，以減輕質(zhì)量?？刂骑L(fēng)缸是為空氣彈簧等制動以外的系統(tǒng)供應(yīng)壓縮空氣的風(fēng)缸，制動風(fēng)缸是制動專用的存儲壓縮空氣的風(fēng)缸。在壓縮空氣供給系統(tǒng)中，由空氣壓縮機(jī)輸出800-900kPa的壓力空氣，經(jīng)該車的總風(fēng)缸和總風(fēng)管送到全列其它各車的總風(fēng)缸。在裝有空氣壓縮機(jī)的車輛的總風(fēng)缸處，設(shè)有為排出設(shè)定壓力值以上壓縮空氣的安全閥（設(shè)定值為950kPa）。在列車中設(shè)有多個(gè)空氣壓縮機(jī)時(shí)，由同步指令線來控制其同步工作，以使負(fù)荷平均化。二、空氣制動控制部分（一） 空氣制動控制裝置在較早的動車組中，各種空氣制動控制裝置是分別用管路連接起來的；而目前運(yùn)用的各種動車組，其各種閥、塞門多采用單元化方式集中安裝在鋁合金安裝板的前面，以減輕質(zhì)量和減少維護(hù)、檢修工作量。另外，為了檢查的方便，在空氣制動控制裝置上還設(shè)置了測試口。（二）電空轉(zhuǎn)換閥（EP閥）電空轉(zhuǎn)換閥安裝在空氣控制裝置內(nèi)，它由電磁線圈和給排閥等零部件構(gòu)成。當(dāng)制動電子控制裝置輸出的空氣制動指令量（電空轉(zhuǎn)換閥電流）通過電磁線圈時(shí)就會產(chǎn)生與電流成比例的吸力，控制給排閥的開閉。通過電空轉(zhuǎn)換閥的控制，可將最大900kPa的輸入空氣壓力（SR壓力）變成與電空轉(zhuǎn)換閥電流成比例的輸出壓力空氣（AC壓力）。為防止在緩解時(shí)AC壓力隨電空轉(zhuǎn)換閥溫度的變化而變化，需要加偏流進(jìn)行緩解補(bǔ)償。另外，為補(bǔ)償AC壓力上升和下降時(shí)所產(chǎn)生的壓力差（約30kPa），即使是對于相同的制動級別，也要供給不同的電空轉(zhuǎn)換閥電流以保證輸出正確的AC壓力。（三）中繼閥中繼閥設(shè)在制動控制裝置內(nèi)，由給排閥桿、給排閥、復(fù)位彈簧等構(gòu)成。它將電空轉(zhuǎn)換閥輸出的AC壓力和緊急電磁閥輸出的緊急制動壓力作為控制壓力，向增壓缸提供與此控制壓力相應(yīng)的增壓缸空氣壓力。在常用及非常制動指令時(shí)，從電空轉(zhuǎn)換閥送來的AC壓力進(jìn)入AC室，在緊急制動時(shí)，從緊急電磁閥送來的緊急制動壓力空氣進(jìn)入U(xiǎn)B室。這些壓力空氣輸入后，使給排閥桿上移，頂開給排閥，由于給排閥的開啟使SR壓力空氣通過給排閥口變?yōu)樵鰤焊卓諝鈮毫Γㄖ苿幼饔茫?。另外，增壓缸壓力空氣還流入FB室產(chǎn)生反饋?zhàn)饔?，?dāng)增壓缸空氣壓力上升到與AC壓力或緊急制動壓力相同時(shí)，給排閥下移關(guān)閉閥口，SR壓力空氣停止向增壓缸的流動（保壓狀態(tài)）。這時(shí)的增壓缸空氣不論AC壓力或緊急制動壓力多大均與之相同。反之，制動緩解時(shí)，AC壓力或緊急制動壓力降低導(dǎo)致給排閥桿下移，離開給排閥，增壓缸壓力空氣從給排閥桿內(nèi)部通路排入大氣，呈緩解狀態(tài)。（四）壓力調(diào)整閥壓力調(diào)整閥輸入總風(fēng)缸的壓力空氣，輸出緊急制動用的壓力空氣（根據(jù)車輛的不同設(shè)置一種或兩種壓力值）或踏面清掃裝置用的壓力空氣。它利用彈簧力和空氣壓力的差使膜板動作，進(jìn)行空氣壓力調(diào)整。彈簧力大小可通過安裝在調(diào)整閥下部的調(diào)整螺釘來調(diào)整。（五）電磁閥電磁閥由給排閥部和電磁閥部組成。它通過電磁閥部線圈的勵(lì)磁、消磁（得電或失電）使可動鐵心動作來開閉給排閥。電磁閥有ON型和OFF型兩種。電磁閥的形式用奇數(shù)和偶數(shù)表示。ON型電磁閥（代號為奇數(shù)）在電磁閥勵(lì)磁時(shí)輸入口和輸出口之間連通，同時(shí)排氣口關(guān)閉；在消磁時(shí)輸入孔關(guān)閉，同時(shí)輸出口與排氣口相通。OFF型電磁閥（代號為偶數(shù)）與ON型電磁閥各通路的通斷情況完全相反。例如：在日本新干線動車組上，勵(lì)磁后向踏面清掃裝置輸送壓力空氣，使增粘研磨快產(chǎn)生作用的“踏面清掃裝置用電磁閥”是ON型（如VM13型）。而緊急回路用的電磁閥勵(lì)磁時(shí)關(guān)閉輸入口，消磁時(shí)使制動缸得到緊急制動壓力作用的是OFF型電磁閥（如VM32型）。（六）截?cái)嗳T截?cái)嗳T是為了在需要時(shí)將壓力空氣截?cái)嗷蚺懦龆谶B接三室風(fēng)缸、空氣制動控制裝置及增壓缸等裝置的管路前、后的部件。（七）增壓缸增壓缸由空氣缸、液壓缸和防滑電磁閥等構(gòu)成。用于將空氣壓力轉(zhuǎn)換為一定倍率的較高的液壓，從而得到所需的閘片壓力。另外，增壓缸上還裝有訪滑閥以及為解決由于訪滑閥連續(xù)動作而產(chǎn)生不能制動問題的給排截?cái)嚅y。（八）制動缸動車組上的制動缸多為液壓制動缸，按基礎(chǔ)制動裝置的動作方式大致可分為杠桿式和夾鉗式，而后者又可分為浮動型和對置型兩種。液壓制動缸的缸徑和數(shù)量根據(jù)其結(jié)構(gòu)和需要的制動力而定。（九）管路管路的作用是將空氣壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣送給三室風(fēng)缸及制動裝置等各種用風(fēng)設(shè)備；各設(shè)備根據(jù)空氣流量的大小，分別采用3/4英寸或3/8英寸的管路來輸送壓力空氣。制動用壓縮空氣的流向?yàn)椋嚎諝鈮嚎s機(jī)總風(fēng)缸管制動風(fēng)缸中繼閥增壓缸。三、基礎(chǔ)制動裝置（一）夾鉗裝置現(xiàn)在的動車組一般不再使用傳統(tǒng)的杠桿式傳動裝置，而是普遍使用夾鉗式裝置。該裝置制動夾鉗、支架和剪刀形的夾緊制動盤的本體組成，支架和本體之間用銷軸聯(lián)結(jié)。本體上設(shè)有穩(wěn)定制動力和防止振動的防振橡膠，本體在銷軸上可以滑動以滿足輪對左、右運(yùn)動的要求。另外，本體上還有間隙調(diào)整器。（二）制動盤制動盤結(jié)構(gòu)形式見圖2-3。按摩擦面的配置，制動盤可分為單摩擦面和雙摩擦面兩種。按盤本身的結(jié)構(gòu)，可分為整體式和由兩個(gè)“半圓盤”用螺栓組裝而成的“對半式”，這種對半分開式便于制動盤磨耗到限時(shí)更換，不需退輪。按盤安裝的位置可分為軸盤式和輪盤式，前者裝在軸上，后者裝在輪的兩側(cè)；動車組中的拖車一般采用軸盤式盤型制動裝置，而動車采用輪盤式制動裝置，因動車的車軸上要安裝驅(qū)動裝置，沒有安裝置動盤的位置。由于制動盤是一個(gè)既受力又受熱的零部件，不宜用過盈配合直接裝在軸上，所以軸盤式通常要采用鍛鋼盤轂作為車軸與制動盤之間的過渡零件，而且在摩擦盤螺栓連接處要加裝彈性套。制動盤和盤轂之間采用多個(gè)徑向彈性圓銷實(shí)現(xiàn)浮動連接，受熱時(shí)摩擦盤可以沿著徑向彈性圓銷完全自由地伸縮，以消除內(nèi)應(yīng)力?？紤]到制動盤要有良好的散熱性，在制動盤的中間部分設(shè)計(jì)許多散熱筋片。這樣，當(dāng)車輛運(yùn)行時(shí)，空氣對流即達(dá)到散熱作用。（三）制動閘片閘片的形狀均呈月牙形或扇形（圖2-4），也有對稱分成兩半的，其好處是容易拆卸，特別適用于閘片與軌面空間很小的條件。閘片上的散熱槽有各種不同的形式，有橫向槽、豎向槽和斜槽等，其作用都是增加摩擦面的貼合性，便于排除磨屑和散熱。動車組中的空氣制動系統(tǒng)是這樣協(xié)同工作的：壓縮空氣由電動空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生，經(jīng)由貫通全列車的總風(fēng)管送到各車的總風(fēng)缸，再經(jīng)兩個(gè)單向閥分別送到控制風(fēng)缸和制動風(fēng)缸。各車制動風(fēng)缸中的壓縮空氣供給中繼閥、緊急電磁閥和電空轉(zhuǎn)換閥使用。電控轉(zhuǎn)換閥將送來的壓縮空氣調(diào)整到與制動指令相對應(yīng)的空氣壓力，并作為指令壓力送給中繼閥。中繼閥將電空轉(zhuǎn)換閥的輸出作為控制壓力，輸出與其相應(yīng)的壓縮空氣送到增壓缸（當(dāng)車輛設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)由緊急電磁閥的壓縮空氣作為指令壓力被送到中繼閥，此時(shí)中繼閥與常用制動一樣，將具有相應(yīng)壓力的壓縮空氣送到增壓缸）。在對增壓缸空氣壓力進(jìn)行控制時(shí)，用根據(jù)制動指令、速度和載重計(jì)算出的制動力減去電制動的反饋量后，得到實(shí)際需要的空氣制動力。將此變換為電空轉(zhuǎn)換閥（EP閥）的電流，由電空轉(zhuǎn)換閥產(chǎn)生與其電流成比例的空氣壓力（AC壓力），并將此壓力作為中繼閥的控制壓力，通過中繼閥產(chǎn)生增壓缸空氣壓力（BC壓力）（緊急制動時(shí)，從緊急用壓力調(diào)整閥輸出的控制壓力，經(jīng)緊急電磁閥通往中繼閥，中繼閥對電空轉(zhuǎn)換閥和壓力調(diào)整閥的空氣壓力進(jìn)行比較，將二者中壓力較大者作為增壓缸空氣壓力輸出）。中繼閥輸出的增壓缸空氣壓力經(jīng)由制動軟管從車體送到轉(zhuǎn)向架上增壓缸的輸入側(cè)，在增壓缸的輸出側(cè)就會產(chǎn)生比空氣壓力高且與空氣壓力成比例的液壓，送給制動夾鉗裝置（液壓制動缸），使其產(chǎn)生動作。防滑裝置一、滑行和踏面擦傷滑行就是由于車輪被“抱死”，而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動速度急劇減小的現(xiàn)象；輪軌之間的滑動會延長制動距離并使踏面擦傷（磨平）。踏面擦傷后，不僅降低乘車的舒適性，也會給轉(zhuǎn)向架部件帶來附加的沖擊力，使其壽命縮短。所以，必須防止滑行現(xiàn)象的發(fā)生。二、防滑裝置的種類（一）機(jī)械式防滑器最早出現(xiàn)的滑防裝置是機(jī)械式的。它判斷是否要發(fā)生滑行的根據(jù)只有一種，即車輪的角減速度；當(dāng)有輪對的角減速度驟然降低時(shí)，防滑器會將其檢測出，并動作使該輪對緩解。（二）電子式防滑器防滑裝置發(fā)展的第二階段是電子式防滑器。它可以采用多種檢測滑行的判據(jù)，具有較高的靈敏度和動作速度；缺點(diǎn)是電子元件的零點(diǎn)漂移不易清除，需進(jìn)行大量調(diào)整工作，而且易受環(huán)境影響，性能不穩(wěn)定，維修量較大。（三）微機(jī)控制的防滑器隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，防滑器進(jìn)入了微機(jī)控制階段。微機(jī)控制的防滑器可對制動、即將滑行、緩解、再粘著的全過程進(jìn)行動態(tài)檢測與控制，信息采用脈沖處理，簡單可靠，無零點(diǎn)漂移，故無需調(diào)節(jié)和補(bǔ)償。更重要的是微處理器（MPU）的處理速度極快，可大大提高檢測精度，即使微小而緩慢的滑行也能及早檢測出來并采取措施加以防止。微機(jī)控制的防滑器還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，即它可以利用軟件隨時(shí)提供有關(guān)信息，進(jìn)行自我檢查、診斷和監(jiān)督，必要時(shí)可對有關(guān)信息隨時(shí)進(jìn)行存儲、調(diào)用和顯示；它還能根據(jù)新的情況和要求很方便地改變控制判據(jù)而不必改動軟件。三、微機(jī)控制的防滑器結(jié)構(gòu)及作用原理防滑裝置的功能就是通過各車軸或牽引電機(jī)中安裝的速度傳感器，對速度進(jìn)行檢測，在滑行即將發(fā)生的短暫過渡階段將其檢測出，并及時(shí)動作，使作用在車輪上的制動力迅速降低至粘著力以下，以防止車輪滑行，恢復(fù)輪軌的粘著狀態(tài)。在粘著恢復(fù)以后，還要使制動力及時(shí)上升，并使其盡可能地大。（一）結(jié)構(gòu)動車組上的防滑裝置一般由速度傳感器、滑行檢測器及防滑電磁閥構(gòu)成。1.速度傳感器速度傳感器的輸出是防滑控制中速度計(jì)算的基礎(chǔ)，其精度非常重要。動車組動車的速度傳感器常安裝在主電機(jī)軸端，拖車則安裝在車軸端部（前蓋上）。在主電機(jī)軸端安裝感應(yīng)齒盤時(shí)，靠主電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電壓。因?yàn)橹麟姍C(jī)軸通過小齒輪和大齒輪與車輪相連，所以感應(yīng)出的脈沖頻率與感應(yīng)齒盤的齒數(shù)、大/小齒輪的齒數(shù)比、車輪轉(zhuǎn)動速度（列車速度）成比例；因此，根據(jù)感應(yīng)齒盤的齒數(shù)、齒輪的齒數(shù)和車輪直徑，就可計(jì)算出車輪的轉(zhuǎn)動速度。在齒輪箱和車軸端部安裝速度傳感器時(shí)，工作原理與前者完全相同。2.滑行檢測器微機(jī)控制的數(shù)字式滑行檢測器根據(jù)速度傳感器送來的車輪轉(zhuǎn)動脈沖信號進(jìn)行計(jì)算分析和邏輯判斷，若滑行（車輪的速度差或減速度）超過規(guī)定值，就按緩解、保壓和再制動3種模式精確地進(jìn)行控制，使防滑電磁閥動作，降低制動力使車輪恢復(fù)轉(zhuǎn)動。3.防滑電磁閥防滑電磁閥由起轉(zhuǎn)換閥作用的本體和電磁閥構(gòu)成，它安裝在增壓缸上。當(dāng)增壓缸空氣壓力上升后，如果從滑行檢測器發(fā)出的防滑控制指令使電磁閥勵(lì)磁，防滑電磁閥就會在切斷增壓缸與液壓缸之間通路的同時(shí)，構(gòu)成液制動壓缸與滑行余壓調(diào)整部的通路，使液壓制動缸的油返回油箱，把控制液壓降低到約500kPa，在此壓力下閘片剛好接觸到制動盤，使制動呈緩解狀態(tài)。（二）作用原理由滑行檢測器對速度傳感器送來的脈沖頻率信號進(jìn)行計(jì)算比較，并根據(jù)事先規(guī)定的控制邏輯來判斷是否發(fā)生了滑行?；械臋z測方法主要有減速度檢測和速度差檢測兩種：1.減速度檢測該方法是根據(jù)車輪本身轉(zhuǎn)動速度減少的比例2-5制動控制系統(tǒng) 來判斷是否滑行。由于輪對與車輛的質(zhì)量相差較大，其速度變化相對也快一些，因此，減速度檢測可以對滑行軸單獨(dú)進(jìn)行評價(jià)，及時(shí)檢測到滑行。2.速度差檢測速度差檢測是以同一輛車內(nèi)4個(gè)軸的速度，以及制動指令發(fā)出后以一定減速度減速的假想軸速度（也稱第5軸速度）中速度最高的軸為基準(zhǔn)，當(dāng)車輪的速度比基準(zhǔn)軸的速度低于某一值（設(shè)定值）時(shí)，就判斷為滑行。在滑行檢測時(shí)，以減速度檢測方法為主，并和作為后備的速度差檢測方法一起使用。根據(jù)減速度檢測或速度差檢測標(biāo)準(zhǔn)判斷發(fā)生滑行時(shí)，組裝在增壓缸內(nèi)的防滑電磁閥勵(lì)磁，將液壓缸壓力降低。增壓缸空氣壓力降低后，在輪軌間粘著力的作用下車輪轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)與基準(zhǔn)軸的轉(zhuǎn)速差降到設(shè)定值以內(nèi)時(shí)，滑行檢測器就會判斷為已經(jīng)恢復(fù)了粘著，防滑電磁閥使液壓制動缸壓力再次上升?；械膲毫刂剖牵簷z測到滑行后，為迅速降低液壓制動缸壓力，將防滑電磁閥勵(lì)磁，使液壓制動缸內(nèi)的油經(jīng)防滑余壓逆止閥返回油箱，導(dǎo)致液壓制動缸的液壓降到500kPa。第四節(jié) 制動控制一、制動系統(tǒng)的總體構(gòu)成動車組制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，為數(shù)字式電器指令直通電空制動控制系統(tǒng)。除了前述的空氣制動系統(tǒng)、電氣制動系統(tǒng)以及防滑裝置外，系統(tǒng)中還包括制動控制器、列車線和制動電子控制裝置等重要組成部分，分述如下：（一）制動控制器設(shè)在司機(jī)座椅的左前方，手柄逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)帶動安裝在下部的凸輪，控制各指令線電氣觸點(diǎn)的通/斷，向各車發(fā)送相應(yīng)的制動指令。（二）列車線列車線不但負(fù)責(zé)將制動控制器的制動指令傳送給列車中所有車輛，還負(fù)責(zé)將各車的信息傳遞給司機(jī)室。為減輕質(zhì)量，動車組的列車線現(xiàn)在多采用光纜。（三）制動電子控制裝置動車組中所有車輛均裝有制動電子控制裝置，它根據(jù)輸入的制動指令信號、速度信號和載荷信號輸出決定電制動力和空氣制動力的制動模式信號。此裝置除產(chǎn)生制動模式信號外，還利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行防滑、空氣壓縮機(jī)和電空混合制動的控制，它相當(dāng)于制動系統(tǒng)的“大腦”。制動電子控制裝置具有以下功能：1.發(fā)出電制動和空氣制動指令；2.緊急制動控制；3.空氣壓縮機(jī)控制；4.防滑控制。（四）繼電器制動控制電路中采用了很多繼電器來進(jìn)行邏輯判斷和控制。如表示列車頭車的MCR繼電器、表示列車設(shè)備有無異常的JTR繼電器，以及表示是否有制動指令的狀態(tài)繼電器（BR繼電器）等。為保證發(fā)生故障時(shí)動作的可靠性及制動邏輯作用，這些繼電器均帶有多個(gè)觸點(diǎn)。二、制動系統(tǒng)的操縱方式動車組的制動指令，一般是根據(jù)頭車內(nèi)的制動控制器指令或ATC指令來進(jìn)行的。但在車輛發(fā)生事故等異常情況下，則由手動開關(guān)或異常監(jiān)測系統(tǒng)，通過列車線將制動指令傳給列車中的所有車輛。上述所有制動指令主要靠DC100V電源來傳遞。不同情況下，制動控制系統(tǒng)向制動裝置發(fā)出制動指令的方式如下：（一）自動列車控制系統(tǒng)（ATC）操縱ATC裝置根據(jù)粘著特性曲線自動對列車速度進(jìn)行控制。若列車速度高于信號規(guī)定的速度，將自動進(jìn)行制動；當(dāng)列車速度降低至規(guī)定速度以下時(shí)，將自動緩解。在兩列車相互接近和在車站停車前，ATC也會根據(jù)特性曲線自動施行制動。ATC制動時(shí)可使用常用制動和緊急制動來實(shí)現(xiàn)，即：當(dāng)使用常用制動但在規(guī)定的距離內(nèi)列車速度不能降低至規(guī)定數(shù)值時(shí)，就使用緊急制動。（二）操作手柄（制動控制器）操縱列車的發(fā)車、加速、時(shí)間調(diào)整，以及從30km/h到停車地點(diǎn)的制動操作都是司機(jī)通過手柄來操縱的。在向列車發(fā)出制動指令時(shí)，人工操縱具有優(yōu)先權(quán)，即：當(dāng)司機(jī)把制動控制器轉(zhuǎn)到司機(jī)控制位時(shí)，自動轉(zhuǎn)到手動預(yù)定制動值。（三）緊急制動的操縱當(dāng)出現(xiàn)意外事故時(shí)，司機(jī)操縱緊急制動開關(guān)UBS，從而實(shí)現(xiàn)列車的緊急制動。三、制動控制系統(tǒng)的作用原理進(jìn)行制動控制時(shí)，由ATC裝置或操縱手柄發(fā)出制動指令，然后被各車上設(shè)置的制動指令接收器（制動輸出控制裝置）接收，各自進(jìn)行獨(dú)立的制動力運(yùn)算和電、空制動力的分配。在頭車的司機(jī)室內(nèi)，設(shè)置有制動控制器，其制動指令控制電路如圖2-6所示。當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄時(shí)，安裝在同一回轉(zhuǎn)軸上的凸輪組（圖中陰影部分）被轉(zhuǎn)動，使必要的觸電閉合或斷開，構(gòu)成制動指令回路。在圖中，從上至下依次是緊急制動指令線（153）、備用制動指令線（411、461）、非常制動指令線（152）、電制動指令線（10）、牽引指令線（9）、常用制動指令線（6167）等指令線和觸點(diǎn)以及與其平行的凸輪組。電流從圖的左側(cè)經(jīng)繼電器觸點(diǎn)或凸輪控制觸點(diǎn)到右側(cè)，將指令通過各列車線從頭至尾傳到每輛車。圖中的指令線411和461為備用制動指令線，它以AC100V作為電源，通過改變變壓器的抽頭將B1B4、B5B7、非常三個(gè)級別的模擬交流電壓傳給各車。除了這兩調(diào)備用制動指令線，其它指令線都是由制動控制器手柄的位置來決定是否象它供給DC100V電源，以此來向各車傳達(dá)制動指令。這些數(shù)據(jù)指令的內(nèi)容如下：緊急制動指令線（153）在制動控制器從運(yùn)轉(zhuǎn)位到非常制動位時(shí)得電，到取出位時(shí)失電。非常制動指令線（152）在制動控制器從運(yùn)轉(zhuǎn)位到B7級，電制動指令線（10）從B1到非常制動位，牽引指令線從（9）只在運(yùn)轉(zhuǎn)位，常用制動指令各線在該指令級以下時(shí)均得電。在ATC發(fā)送常用制動指令時(shí)，圖2-6最下方的指令線MCR、JTR、NBR條件成立，10號線、61號線、66號線、67號線得電，相當(dāng)于B7級的常用制動作用。此時(shí)，66號線得電是為了使其具有常用最大制動的冗余性。另一方面，ATC發(fā)送非常制動指令時(shí)，由于152號線觸點(diǎn)前的EBR觸點(diǎn)斷開，152號線失電，產(chǎn)生非常制動作用。制動控制系統(tǒng)對常用制動、緊急制動、非常制動、備用制動、救援制動和ATC制動等6種制動作用進(jìn)行控制的詳細(xì)情況如下：（一）常用制動常用制動時(shí)，司機(jī)制動控制器使電制動指令線（10）、制動級位指令線（6167）共計(jì)8根指令線順序得電，通過這些列車指令線向所有車輛傳送數(shù)字制動指令。各車的制動電子控制裝置接收到制動指令后，根據(jù)制動級別、列車速度和載重信號等，按照所設(shè)定的減速度進(jìn)行速度-粘著的模式計(jì)算出所需的電制動力。并遵照優(yōu)先使用電制動的原則進(jìn)行制動力控制，電制動不足時(shí)以空氣制動補(bǔ)償，即：首先通過150A和150B線將電制動指令送給電制動的控制裝置（牽引控制裝置）。有效施加電制動后，根據(jù)電制動的反饋量，制動電子控制裝置再計(jì)算出應(yīng)補(bǔ)充的空氣制動力；并以相應(yīng)的電流信號（電空轉(zhuǎn)換閥電流）輸出到空氣制動控制裝置中的電空閥（EP閥），由其將電流信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的空氣壓力信號，再通過中繼閥使制動缸充氣制動。（二）緊急制動列車的緊急制動系統(tǒng)獨(dú)立于常用制動和非常制動之外，緊急制動控制電路是從頭車的制動控制器開始到最后尾車再返回頭車的一根往復(fù)的列車線（153號線去，154號線回）。153號線從制動控制器開始，經(jīng)由頭車?yán)^電器（MCR的A觸點(diǎn)）及總風(fēng)壓力開關(guān)（MRrAPS的A觸點(diǎn)：600kPa以上時(shí)觸點(diǎn)閉合）到達(dá)列車尾部。154號線是緊急制動返回線，它經(jīng)由緊急開關(guān)（UBS的B觸點(diǎn)）及各車的緊急電磁閥（UVR的A觸點(diǎn)），將頭車的JTR繼電器勵(lì)磁。當(dāng)發(fā)生如下情況時(shí)，緊急制動系統(tǒng)就發(fā)生作用：1.制動控制器手柄處于取出位；2.總風(fēng)缸的空氣壓力低于600kPa（正常為800900kPa）；3.列車分離；4.某車輛設(shè)備故障（增壓缸空氣壓力不足，即液壓制動缸壓力不足；或緊急電磁閥消磁等）。因JTR繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)在非常制動線（152）之前，所以若列車中某處發(fā)生設(shè)備故障，則JTR繼電器消磁，導(dǎo)致故障車產(chǎn)生緊急制動和非常制動作用，其它非故障車產(chǎn)生非常制動作用。緊急制動和非常制動的增壓缸空氣壓力因速度域不同而異，所以，對于故障車輛是兩者中增壓缸空氣壓力大的一方起作用。其它的非故障車輛則產(chǎn)生按速度-粘著特性的非常制動的增壓缸空氣壓力起作用。（三）非常制動非常制動指令線152號線和非常制動電磁閥都為常帶電。當(dāng)出現(xiàn)以下非常情況時(shí)：1.制動控制器處于非常制動位置；2.ATC非常制動指令（EBR制動器的A觸點(diǎn)）；3.緊急控制電路繼電器消磁（JTR繼電器的A觸點(diǎn)）；152號指令線斷電，非常制動電磁閥失電動作，產(chǎn)生非常制動作用，壓力空氣經(jīng)非常制動電磁閥進(jìn)入中繼閥。非常制動時(shí)，制動力為100%的電制動力加上40%或50%的空氣常用制動力；當(dāng)電制動力等于0時(shí)，為140%或150%的空氣常用制動力。為了較好利用不同速度區(qū)段的輪軌粘著，設(shè)置了二級壓力，分別由高壓用和低壓用壓力調(diào)整閥調(diào)定。由速度控制回路控制速度切換電磁閥動作。非常制動沒有空重車調(diào)整。（四）備用制動備用制動在動車組的常用制動系統(tǒng)和緊急制動系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)使用。在使用備用制動功能時(shí)，備用制動控制電路根據(jù)制動控制器發(fā)出的指令，從頭車對全列的EP閥直接進(jìn)行控制，控制增壓缸空氣壓力，產(chǎn)生空氣制動作用。具體說來，是由司機(jī)通過制動控制器向頭車內(nèi)的備用制動控制單元發(fā)出指令，根據(jù)制動控制器的不同位置，備用制動控制單元可產(chǎn)生3個(gè)電壓等級的交流電。此交流電通過列車的411、461號指令線傳送給各個(gè)單元，在各單元交流電經(jīng)全波整流變?yōu)橹绷麟?，由直流電對EP閥進(jìn)行控制，產(chǎn)生增壓缸空氣壓力。備用制動只有空氣制動，且無空重車調(diào)整。（五）救援/回送制動動車組在使用救援制動功能時(shí)，可使制動指令方式不同的車之間相互讀取制動指令。這種功能是為使用空氣指令的機(jī)車救援/回送使用電氣指令的動車組而設(shè)的。在對動車組進(jìn)行救援或回送時(shí)，首先需啟用其電氣指令式的制動系統(tǒng)。電源優(yōu)先考慮自身的車載蓄電池；必要可通過頭車上的DC110V轉(zhuǎn)換為DC100V的直-直變換器，使用外部向動車組供的DC110V電源。被救援動車組與普通機(jī)車連掛時(shí)，將電氣指令方式動車組的救援制動裝置與空氣指令方式的普通機(jī)車之間的列車管連接起來,用動車組頭車的空/電轉(zhuǎn)換裝置使制動管壓力信號轉(zhuǎn)換為電氣指令信號,使動車組的空氣制動動作。（六）ATC制動控制ATC制動指令有常用最大制動和非常制動兩種。它通過比較來自軌道電路信號（ATC信號）的允許速度和列車實(shí)際速度來決定制動指令的級別，當(dāng)列車速度超過允許速度時(shí)，則產(chǎn)生制動作用；制動指令一直持續(xù)起作用，直至列車速度降低到最高允許速度以下。ATC的常用制動是通過頭車?yán)^電器（MCR的A觸點(diǎn)）和ATC常用制動繼電器（NBR的B觸點(diǎn)），使貫通全列的電氣指令線（10）、制動指令線（61）、B7級位指令線（67）、B6級位指令線（66）均得電，使全列產(chǎn)生常用制動作用。ATC的非常制動是讓緊急制動繼電器（JTR的A觸點(diǎn)）或ATC非常制動繼電器的觸點(diǎn)（EBR的A觸點(diǎn)）斷開，導(dǎo)致非常制動指令線（152）失電，使全列產(chǎn)生非常制動作用。由于動車組是全新的鐵路客車，我們通過借鑒國外動車組檢修的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)中國鐵路客車幾十年檢修實(shí)踐和管理體會，全面推行新的檢修體系。對于動車組的制動系統(tǒng)，也按照一級至五級維修共五個(gè)等級進(jìn)行檢修。同時(shí)，逐步實(shí)現(xiàn)檢修方式制造化。其主要形式是換件修、集中修、狀態(tài)修和均衡修。動車組檢修作業(yè)方式在“檢修基地”主要表現(xiàn)為檢查、拆裝、檢測、試驗(yàn)，除轉(zhuǎn)向架以外，其它大部件檢修采用換件的方式，委托該部件的制造工廠承擔(dān)。制動材料制動盤材料長期以來，世界各國對列車制動已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究，開發(fā)了多種適合于不同運(yùn)行工況的制動材料。制動盤材料曾使用過普通鑄鐵、普通鑄鋼、低合金鑄鐵。此后，由于列車輕量化的需要，又相繼研究開發(fā)了特殊合金鑄鋼、低合金鍛鋼、鑄鐵鑄鋼組合材料、c/c纖維復(fù)合材料和鋁合金基復(fù)合材料。制動盤材料大致分為兩大類，即鐵系金屬材料制動盤和復(fù)合材料制動盤。1 鑄鐵制動盤鑄鐵制動盤具有摩擦性好、耐磨、耐熱、抗熱裂、抗變形及可鑄性好等優(yōu)點(diǎn)。2 鑄鋼制動盤合金鑄鋼制動盤能夠大量吸收制動能量，并具有以下特點(diǎn)：a) 較高的溫度穩(wěn)定性和較少的熱裂紋趨勢；b) 對潮濕環(huán)境的敏感性較低；c) 在高制動力時(shí)，閘片磨耗較少；d) 在高溫時(shí)具有較均勻的摩擦系數(shù)。與鍛鋼盤相比，盡管鑄鋼盤的制造成本較低，但批量生產(chǎn)時(shí)，其質(zhì)量較難控制。3 鑄鐵鑄鋼組合制動盤鑄鐵鑄鋼組合制動盤是以鑄鐵作為摩擦材料制成摩擦盤、而以鑄鋼作為補(bǔ)強(qiáng)材料制成盤轂的制動盤。這兩種材料組合在一起，從整體上兼顧了鑄鐵穩(wěn)定而較高的摩擦性能和鋼較好的耐龜裂特性。4 鍛鋼制動盤鍛鋼具有良好的機(jī)械性能，同時(shí)具有較高的抗熱龜裂性。鍛鋼制動盤在研制初期存在著因制動摩擦熱而引起變形大的問題，但通過改變形狀或施加反向預(yù)變形等措施可以達(dá)到實(shí)用化程度。5 c/c纖維復(fù)合材料c/c纖維復(fù)合材料是用碳纖維強(qiáng)化碳母材得到的復(fù)合材料。它具有密度?。?.75左右）、重量輕、耐熱裂及在高速下很好的制動性能等特點(diǎn)。此種材料已在飛機(jī)和賽車上經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用的考驗(yàn)。與傳統(tǒng)的鐵系制動盤相比，有常用制動時(shí)磨損量大、摩擦特性容易受溫度影響等缺點(diǎn)。6 鋁合金基復(fù)合材料制動盤鋁合金基復(fù)合材料以鋁合金為母材，并加入陶瓷粒子使之均勻分布，以改善其耐磨性。鋁合金的導(dǎo)熱性好，用它制成制動盤時(shí)，只要有足夠的熱容量就不會產(chǎn)生局部的熱量蓄積，從而使表面溫度保持在一定限度下。同時(shí)，鋁合金盤具有不產(chǎn)生疲勞裂紋的優(yōu)點(diǎn)。另外，鋁基復(fù)合材料的比重不足鑄鐵的4/10，可望在輕型化上取得效果。在實(shí)際使用中，因?yàn)橐紤]必要的熱容量，所以鋁合金制動盤的實(shí)際重量應(yīng)在鐵系材料制動盤的一半左右。閘瓦材料與制動盤配對的制動閘片材料的進(jìn)展與制動盤材料的發(fā)展密切相關(guān)，閘片材料要求具有以下性能：1）材料應(yīng)具有足夠而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)值，外界條件（如制動初速度、壓力、溫度、環(huán)境介質(zhì)等）改變時(shí)對其影響較??；2）材料具有較高的耐磨性；3）材料應(yīng)具有良好的物理機(jī)械性能：導(dǎo)熱性好、熱容量大、有一定的高溫機(jī)械強(qiáng)度；4）閘片