城市軌道第六章

1、第六章第六章 城軌制動(dòng)控制與粘著控制城軌制動(dòng)控制與粘著控制6.1 6.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制 6.2 6.2 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例6.3 6.3 城軌粘著控制實(shí)例城軌粘著控制實(shí)例 6.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制 城軌城軌交通車輛均采用了交通車輛均采用了電制動(dòng)為主電制動(dòng)為主、空氣制動(dòng)為輔空氣制動(dòng)為輔的的空電空電聯(lián)合制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)。電動(dòng)車組主要有。電動(dòng)車組主要有三種三種不同的制動(dòng)不同的制動(dòng)工況工況，即，即再生制再生制動(dòng)動(dòng)、電阻制動(dòng)電阻制動(dòng)和和空氣制動(dòng)空氣制動(dòng)。 電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)優(yōu)先再生制動(dòng)優(yōu)先再生制動(dòng)，若接觸，若接觸網(wǎng)網(wǎng)電電壓過高壓過高或鄰近供電區(qū)或鄰近供電區(qū)段無

2、其他車輛吸收反饋能量，則電路段無其他車輛吸收反饋能量，則電路自動(dòng)轉(zhuǎn)為電阻制動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為電阻制動(dòng)，把，把能量消耗在電阻上。能量消耗在電阻上。 當(dāng)當(dāng)電制動(dòng)電制動(dòng)力力不足不足時(shí)，再投入時(shí)，再投入空氣制動(dòng)空氣制動(dòng)。一、直流傳動(dòng)的電制動(dòng)一、直流傳動(dòng)的電制動(dòng)（第四章已有介紹）（第四章已有介紹）（1）為為提高提高串勵(lì)發(fā)電機(jī)串勵(lì)發(fā)電機(jī)的的電氣穩(wěn)定性電氣穩(wěn)定性，保證，保證兩兩組制動(dòng)主組制動(dòng)主回路回路中中的的電流均衡電流均衡，通常采用，通常采用兩兩個(gè)個(gè)支路支路上的上的電機(jī)交叉勵(lì)磁電機(jī)交叉勵(lì)磁方式，方式，即即具有具有他勵(lì)他勵(lì)的的形式形式和和串勵(lì)的特性串勵(lì)的特性。6.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制（2 2）當(dāng)由）當(dāng)由牽引

3、牽引制動(dòng)制動(dòng)工況時(shí)，工況時(shí)，原剩磁原剩磁方向必方向必須改變須改變，使勵(lì)磁繞，使勵(lì)磁繞組中原有剩磁被抵消為零。為此組中原有剩磁被抵消為零。為此必須預(yù)先勵(lì)磁必須預(yù)先勵(lì)磁，以便使電機(jī)，以便使電機(jī)建立發(fā)電機(jī)工況時(shí)的初始電壓。建立發(fā)電機(jī)工況時(shí)的初始電壓。（3 3）再生制動(dòng)再生制動(dòng)時(shí)，時(shí)，調(diào)調(diào)節(jié)斬波器的節(jié)斬波器的導(dǎo)通比導(dǎo)通比，使，使電感電感（平波電抗器（平波電抗器及電機(jī)繞組）及電機(jī)繞組）足夠貯能足夠貯能，當(dāng)斬波器，當(dāng)斬波器關(guān)斷時(shí)關(guān)斷時(shí)與電機(jī)發(fā)電與電機(jī)發(fā)電共同共同向向電網(wǎng)電網(wǎng)反饋反饋。（4 4）電阻制動(dòng)電阻制動(dòng)時(shí)，為保證時(shí)，為保證恒定制動(dòng)力矩恒定制動(dòng)力矩，斬波器分級(jí)短接制動(dòng)斬波器分級(jí)短接制動(dòng)阻阻并無級(jí)調(diào)節(jié)制

4、動(dòng)電流。低速時(shí)，通過觸發(fā)可控硅部分短接并無級(jí)調(diào)節(jié)制動(dòng)電流。低速時(shí)，通過觸發(fā)可控硅部分短接制動(dòng)電阻、增大制動(dòng)電流來增大制動(dòng)力，擴(kuò)大低速電阻制動(dòng)制動(dòng)電阻、增大制動(dòng)電流來增大制動(dòng)力，擴(kuò)大低速電阻制動(dòng)的應(yīng)用范圍。的應(yīng)用范圍。（5 5）理論上理論上，調(diào)節(jié)斬波器的導(dǎo)通比可，調(diào)節(jié)斬波器的導(dǎo)通比可再生制動(dòng)能制停列車再生制動(dòng)能制停列車。但但一般速度一般速度低于低于8 810 km/h10 km/h時(shí)，通過控制系統(tǒng)自動(dòng)時(shí)，通過控制系統(tǒng)自動(dòng)切除電制動(dòng)切除電制動(dòng)，代之以，代之以空氣制動(dòng)空氣制動(dòng)，直至列車停止在預(yù)定位置。，直至列車停止在預(yù)定位置。6.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制二、交流傳動(dòng)的電制動(dòng)二、交流傳動(dòng)的電制動(dòng)1

5、 1、異步電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)、異步電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng) 異步電機(jī)異步電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率轉(zhuǎn)差頻率f f2 2為為負(fù)值負(fù)值，將產(chǎn)生，將產(chǎn)生制動(dòng)制動(dòng)作用，通過作用，通過VVVFVVVF逆變器將制動(dòng)電流變成直流反饋電網(wǎng)逆變器將制動(dòng)電流變成直流反饋電網(wǎng)再生制動(dòng)再生制動(dòng)電流。電流。 f f2 2負(fù)值負(fù)值：使逆變器頻率：使逆變器頻率f f1 1f fR R（電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率）。（與（電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率）。（與牽引時(shí)相反）。牽引時(shí)相反）。 控制控制逆變器頻率逆變器頻率f f1 1，使，使f f2 2= =f f1 1f fR R0 0 ，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)牽引牽引再生制再生制動(dòng)動(dòng)的的切換切換。（直流傳動(dòng)主回路有。（直流傳動(dòng)主回路有“牽

6、引牽引/ /制動(dòng)制動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)）轉(zhuǎn)換開關(guān)） 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，見圖異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，見圖6-16-1所示。所示。6.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制圖圖6-1 6-1 異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性6.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制2 2、牽引與電制動(dòng)控制、牽引與電制動(dòng)控制 VVVFVVVF控制異步電機(jī)，需控制如下控制異步電機(jī)，需控制如下3 3個(gè)因素：個(gè)因素： 逆變電壓逆變電壓U U1 1； 逆變頻率逆變頻率f f1 1； 轉(zhuǎn)差頻率轉(zhuǎn)差頻率f f2 2 。 只需控制只需控制f f2 2的正負(fù)的正負(fù)即可進(jìn)行即可進(jìn)行牽引與再生制動(dòng)的轉(zhuǎn)換牽引與再生制動(dòng)的轉(zhuǎn)換，而不，而不需對(duì)主回路作任何變動(dòng)。

7、需對(duì)主回路作任何變動(dòng)。 即：即：f f2 200時(shí)牽引，時(shí)牽引，f f2 200時(shí)再生制動(dòng)時(shí)再生制動(dòng)。 控制控制U U1 1/ /f f1 1或或f f2 2即可得到與直流電機(jī)傳動(dòng)機(jī)車相同的特性。即可得到與直流電機(jī)傳動(dòng)機(jī)車相同的特性。 交流傳動(dòng)的牽引、制動(dòng)特性曲線如圖交流傳動(dòng)的牽引、制動(dòng)特性曲線如圖6-26-2所示。所示。6.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制圖圖6-2 6-2 交流傳動(dòng)牽引、制動(dòng)特性曲線交流傳動(dòng)牽引、制動(dòng)特性曲線6.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制6.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制（1 1）牽引工況）牽引工況模式模式1 1（恒轉(zhuǎn)矩控制區(qū)）（恒轉(zhuǎn)矩控制區(qū)） 恒恒U U1 1/ /f f1

8、1 、恒、恒f f2 2控制控制，有，有恒恒電流電流I I1 1、恒牽引力、恒牽引力F F。 恒轉(zhuǎn)矩控制直到電壓達(dá)上限值為止。設(shè)逆變器輸入電壓（恒轉(zhuǎn)矩控制直到電壓達(dá)上限值為止。設(shè)逆變器輸入電壓（濾波電容電壓）濾波電容電壓）U UC C，則，則逆變器輸出電壓上限值逆變器輸出電壓上限值為：為： （6-16-1） 例如：例如：UcUc=1 500V=1 500V，則，則U U1max1max=1 170V=1 170V模式模式2 2（恒功率控制區(qū)）（恒功率控制區(qū)） U U1 1（上限值）恒定（上限值）恒定，增大增大f f2 2維持電機(jī)電流維持電機(jī)電流I I1 1恒定恒定。 隨著隨著f f1 1v v

9、，恒轉(zhuǎn)差率恒轉(zhuǎn)差率f f2 2/ /f f1 1，近似有，近似有F F1 1/ /f f1 1（相當(dāng)（相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的削弱磁場控制區(qū)）。于直流電動(dòng)機(jī)的削弱磁場控制區(qū)）。 恒功率控制恒功率控制直到直到f f2 2達(dá)到規(guī)定的達(dá)到規(guī)定的最大值最大值。 CUU6max16.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制模式模式3 3（自然特性控制）（自然特性控制） U U1 1、f f2 2均恒定在最大值均恒定在最大值。 隨著隨著f f1 1v v，近似有，近似有I I1 11/f1/f1 1、F F1/f1/f1 12 2 （相當(dāng)于（相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)最弱磁場下的自然特性區(qū)）。直流電動(dòng)機(jī)最弱磁場下的自然特性區(qū)）。（2

10、 2）再生制動(dòng)工況）再生制動(dòng)工況模式模式4 4（再生制動(dòng)的恒（再生制動(dòng)的恒U U1 1、f f2 2 （負(fù)值）控制）（負(fù)值）控制） U U1 1、f f2 2均恒定在最大值均恒定在最大值。 隨速度隨速度v vf f1 1，近似有，近似有I I1 11/f1/f1 1、B1/fB1/f1 12 2 ( (相當(dāng)相當(dāng)于直流復(fù)激電動(dòng)機(jī)的換向限制區(qū)于直流復(fù)激電動(dòng)機(jī)的換向限制區(qū)) )。 注意注意：I I1 1增加至與下述模式（恒轉(zhuǎn)矩控制）相符合的值，若在增加至與下述模式（恒轉(zhuǎn)矩控制）相符合的值，若在達(dá)恒轉(zhuǎn)矩控制之前達(dá)恒轉(zhuǎn)矩控制之前I I1 1已達(dá)逆變器容量的上限值，則從達(dá)最大已達(dá)逆變器容量的上限值，則從達(dá)

11、最大值時(shí)刻起就保持值時(shí)刻起就保持I I1 1恒定，進(jìn)行恒流控制。恒定，進(jìn)行恒流控制。6.1 城軌制動(dòng)控制城軌制動(dòng)控制模式模式5 5（再生制動(dòng)的恒轉(zhuǎn)矩控制（再生制動(dòng)的恒轉(zhuǎn)矩控制I I） 恒恒U U1 1（最大值），隨速度下降減小（最大值），隨速度下降減小f f1 1 ，控制，控制f f2 2（負(fù)值）（負(fù)值）1 1/f f1 12 2 ， I I1 1f f1 1，B B恒定恒定（相當(dāng)于直流復(fù)激電動(dòng)機(jī)的磁（相當(dāng)于直流復(fù)激電動(dòng)機(jī)的磁場控制恒制動(dòng)力區(qū)）。場控制恒制動(dòng)力區(qū)）。模式模式6 6（再生制動(dòng)的恒轉(zhuǎn)矩控制（再生制動(dòng)的恒轉(zhuǎn)矩控制IIII） 恒恒f f2 2（最小值），（最小值），恒恒U U1 1/f

12、/f1 1，隨速度下降減小，隨速度下降減小f f1 1 ，I I1 1恒定，恒定，B B恒定恒定。 注意注意：理論上理論上再生制動(dòng)再生制動(dòng)可可將列車將列車制停制停，實(shí)際中實(shí)際中較較低速低速度時(shí)要度時(shí)要切切換換到到空氣制動(dòng)空氣制動(dòng)（相當(dāng)于直流復(fù)激電動(dòng)機(jī)在最強(qiáng)磁場下切除再（相當(dāng)于直流復(fù)激電動(dòng)機(jī)在最強(qiáng)磁場下切除再生制動(dòng)）。生制動(dòng)）。6.2 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例 4M2T4M2T六節(jié)編六節(jié)編組動(dòng)車，拖車為兩節(jié)控制車。組動(dòng)車，拖車為兩節(jié)控制車。動(dòng)車動(dòng)車的的電制動(dòng)力電制動(dòng)力限制為限制為84kN84kN，控制車控制車的的空氣制動(dòng)力空氣制動(dòng)力限制為限制為55kN55kN。列車正常運(yùn)

13、。列車正常運(yùn)行時(shí)，為了減少制動(dòng)部件的磨耗，行時(shí)，為了減少制動(dòng)部件的磨耗，首先首先充分充分使用電制動(dòng)使用電制動(dòng)力。力。電制動(dòng)與空氣制動(dòng)電制動(dòng)與空氣制動(dòng) 四動(dòng)車四動(dòng)車電制動(dòng)力電制動(dòng)力達(dá)達(dá)到到336kN336kN，尚需更大制動(dòng)力時(shí)，尚需更大制動(dòng)力時(shí)，拖車拖車才開始才開始施加空氣制動(dòng)施加空氣制動(dòng)力，但兩輛拖車的空氣制動(dòng)力最大不超力，但兩輛拖車的空氣制動(dòng)力最大不超過過110 110 kNkN； 若達(dá)中限制值若達(dá)中限制值仍不夠仍不夠時(shí)，則時(shí)，則啟動(dòng)四動(dòng)車啟動(dòng)四動(dòng)車的的空氣制動(dòng)空氣制動(dòng)； 當(dāng)動(dòng)車中當(dāng)動(dòng)車中電制動(dòng)電制動(dòng)出現(xiàn)出現(xiàn)故障故障時(shí)，時(shí)，動(dòng)車動(dòng)車中的中的空氣制動(dòng)立即啟空氣制動(dòng)立即啟動(dòng)動(dòng)，以替代電制動(dòng)；，以

14、替代電制動(dòng)； 當(dāng)粘著條件惡化到某一軸或四軸的當(dāng)粘著條件惡化到某一軸或四軸的輪對(duì)滑行輪對(duì)滑行時(shí)，制動(dòng)系時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)將統(tǒng)將減少制動(dòng)力減少制動(dòng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)全部撤除，以抑制滑行的發(fā)展，嚴(yán)重時(shí)會(huì)全部撤除，以抑制滑行的發(fā)展，一旦一旦滑行消失滑行消失，即，即恢復(fù)恢復(fù)施加施加制動(dòng)力制動(dòng)力；6.2 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例 緊急狀態(tài)需緊急制停時(shí)，施行緊急狀態(tài)需緊急制停時(shí)，施行緊急全空氣制動(dòng)緊急全空氣制動(dòng)保證列車保證列車以最短距離制停。以最短距離制停。電電-空制動(dòng)與防滑行系統(tǒng)空制動(dòng)與防滑行系統(tǒng) 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)電制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)電-空制動(dòng)和防車輪滑行控制的空制動(dòng)和防車輪滑行控制的微處理機(jī)系統(tǒng)微處理機(jī)系

15、統(tǒng)。 制動(dòng)控制過程制動(dòng)控制過程：制動(dòng)時(shí)，所有：制動(dòng)時(shí)，所有制動(dòng)相關(guān)參數(shù)制動(dòng)相關(guān)參數(shù)信號(hào)信號(hào)送微機(jī)送微機(jī)，計(jì)算計(jì)算所需制動(dòng)力的所需制動(dòng)力的制動(dòng)指令制動(dòng)指令；指令；指令經(jīng)電經(jīng)電-空轉(zhuǎn)換器空轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成與電指令轉(zhuǎn)換成與電指令成一定比例的成一定比例的控制空氣壓力控制空氣壓力；該壓力；該壓力使使制動(dòng)缸制動(dòng)缸充入壓力空氣充入壓力空氣或使制動(dòng)缸或使制動(dòng)缸排氣排氣，使制動(dòng)缸壓力與控制空氣壓力，使制動(dòng)缸壓力與控制空氣壓力相對(duì)應(yīng)相對(duì)應(yīng)。6.2 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例1 1、輸入信號(hào)、輸入信號(hào)（1 1）制動(dòng)指令）制動(dòng)指令：微機(jī)微機(jī)據(jù)司機(jī)施行制動(dòng)的據(jù)司機(jī)施行制動(dòng)的百分比百分比（全制動(dòng)為（全制

16、動(dòng)為100100）下達(dá)指令，）下達(dá)指令，為脈寬調(diào)制信號(hào)為脈寬調(diào)制信號(hào)（PWMPWM）。）。（2 2）制動(dòng)信號(hào)）制動(dòng)信號(hào)：表示制動(dòng)，是：表示制動(dòng)，是制動(dòng)指令的輔助信號(hào)制動(dòng)指令的輔助信號(hào)。（3 3）負(fù)載信號(hào)）負(fù)載信號(hào)：由空氣彈簧的：由空氣彈簧的空氣壓力空氣壓力通過通過氣氣- -電轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的成的電信號(hào)電信號(hào)。（4 4）電制動(dòng)關(guān)閉信號(hào)）電制動(dòng)關(guān)閉信號(hào)：表示：表示電制動(dòng)即將消失電制動(dòng)即將消失立即立即施加空氣制動(dòng)施加空氣制動(dòng)。（5 5）緊急制動(dòng)信號(hào)）緊急制動(dòng)信號(hào)：表示跳過電子制動(dòng)控制系統(tǒng)：表示跳過電子制動(dòng)控制系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)制動(dòng)制動(dòng)控制單元中控制單元中緊急閥動(dòng)作緊急閥動(dòng)作的安全保護(hù)。的

17、安全保護(hù)。（6 6）保持制動(dòng)信號(hào)）保持制動(dòng)信號(hào)：防車輛在停止前的沖動(dòng)，使車輛：防車輛在停止前的沖動(dòng)，使車輛平穩(wěn)平穩(wěn)地地停停車車。6.2 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例（7 7）停車制動(dòng)信號(hào)）停車制動(dòng)信號(hào)：運(yùn)行中運(yùn)行中出現(xiàn)此信號(hào)，表示發(fā)生出現(xiàn)此信號(hào)，表示發(fā)生故障故障；信號(hào)；信號(hào)傳給故障診斷環(huán)節(jié)。傳給故障診斷環(huán)節(jié)。（8 8）速度信號(hào)）速度信號(hào)：速度傳感器以與速度相應(yīng)的頻率產(chǎn)生脈沖信號(hào)：速度傳感器以與速度相應(yīng)的頻率產(chǎn)生脈沖信號(hào)，提供給防滑系統(tǒng)。，提供給防滑系統(tǒng)。保持制動(dòng)的三個(gè)實(shí)施階段保持制動(dòng)的三個(gè)實(shí)施階段：第一階段第一階段：當(dāng)車速：當(dāng)車速低于低于10km/h10km/h時(shí)，首先保持

18、制動(dòng)，然后時(shí)，首先保持制動(dòng)，然后電制動(dòng)電制動(dòng)逐步消失逐步消失，開始開始接受接受空氣制動(dòng)空氣制動(dòng)。出現(xiàn)。出現(xiàn)保持制動(dòng)信號(hào)保持制動(dòng)信號(hào)后，后，電制電制動(dòng)的減小動(dòng)的減小延遲延遲0.3S0.3S；動(dòng)車、拖車的；動(dòng)車、拖車的空氣制動(dòng)空氣制動(dòng)力只可力只可達(dá)達(dá)到制動(dòng)到制動(dòng)指令的指令的7070。第二階段第二階段：當(dāng)車速：當(dāng)車速低于低于4km/h4km/h時(shí)，將制動(dòng)缸壓力降低，開始實(shí)施時(shí)，將制動(dòng)缸壓力降低，開始實(shí)施小于制動(dòng)指令的小于制動(dòng)指令的保持制動(dòng)保持制動(dòng)。保持制動(dòng)的級(jí)別取決于制動(dòng)指令。保持制動(dòng)的級(jí)別取決于制動(dòng)指令并與時(shí)間有關(guān)，并與時(shí)間有關(guān)，由停車檢測根據(jù)最初的狀態(tài)來決定由停車檢測根據(jù)最初的狀態(tài)來決定。6.2

19、 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例第三階段第三階段：停車檢測停車檢測和和保持制動(dòng)保持制動(dòng)信號(hào)共同信號(hào)共同產(chǎn)生產(chǎn)生固定的固定的停車制動(dòng)停車制動(dòng)級(jí)別級(jí)別，由負(fù)載修正而與制動(dòng)指令無關(guān)，與保持制動(dòng)信號(hào)一起，由負(fù)載修正而與制動(dòng)指令無關(guān)，與保持制動(dòng)信號(hào)一起消除。消除。2、輸出信號(hào)、輸出信號(hào)（1）電）電-空轉(zhuǎn)換器控制信號(hào)空轉(zhuǎn)換器控制信號(hào)：控制電：控制電-空轉(zhuǎn)換器的入口和出口電空轉(zhuǎn)換器的入口和出口電閥門，以產(chǎn)生預(yù)控制壓力。閥門，以產(chǎn)生預(yù)控制壓力。（2）安全閥控制信號(hào)）安全閥控制信號(hào)。（3）故障信號(hào)）故障信號(hào)。（4）速度信號(hào)）速度信號(hào)。（5）公里信號(hào)）公里信號(hào)：每公里提供一個(gè)脈沖給公里計(jì)數(shù)器。：

20、每公里提供一個(gè)脈沖給公里計(jì)數(shù)器。（6）速度限制信號(hào)）速度限制信號(hào)：表示須減小最大運(yùn)行速度，如從：表示須減小最大運(yùn)行速度，如從80 kmh小到小到60 kmh。6.2 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例3 3、電、電- -空制動(dòng)控制原理空制動(dòng)控制原理圖圖6-3 電電-空制動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖空制動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖6.2 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例（1 1）微機(jī)微機(jī)根據(jù)制動(dòng)要求發(fā)出根據(jù)制動(dòng)要求發(fā)出制動(dòng)指令制動(dòng)指令，經(jīng)開關(guān)線路，經(jīng)開關(guān)線路R R1 1、R R2 2到到?jīng)_沖動(dòng)限制器動(dòng)限制器，檢測減速度的變化率是否過大。，檢測減速度的變化率是否過大。（2 2）經(jīng)沖動(dòng)限制器的

21、制動(dòng)指令）經(jīng)沖動(dòng)限制器的制動(dòng)指令送送負(fù)載補(bǔ)償器負(fù)載補(bǔ)償器，據(jù)據(jù)負(fù)載信號(hào)負(fù)載信號(hào)貯存貯存器中貯存的負(fù)載器中貯存的負(fù)載大小大小，調(diào)整制動(dòng)指令調(diào)整制動(dòng)指令，再送至開關(guān)線路，再送至開關(guān)線路R R3 3。（3 3）為防止制動(dòng)力過大，）為防止制動(dòng)力過大，R R3 3平時(shí)斷開平時(shí)斷開，只有當(dāng)，只有當(dāng)電制動(dòng)關(guān)閉信號(hào)電制動(dòng)關(guān)閉信號(hào)觸發(fā)后才觸發(fā)后才導(dǎo)通導(dǎo)通。通過。通過R R3 3的指令經(jīng)的指令經(jīng)R R4 4又被送至又被送至制動(dòng)力作用器制動(dòng)力作用器。（4 4）制動(dòng)力作用器制動(dòng)力作用器將指令信號(hào)將指令信號(hào)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為為制動(dòng)力制動(dòng)力。為了。為了縮短空走時(shí)縮短空走時(shí)間間，制動(dòng)力，制動(dòng)力初始初始階段階段陡峭陡峭，然后，然后再

22、再轉(zhuǎn)向較轉(zhuǎn)向較平坦平坦斜線平穩(wěn)地上斜線平穩(wěn)地上升，直至升，直至達(dá)達(dá)到指令到指令要求要求。（5 5）制動(dòng)力（電信號(hào)）送）制動(dòng)力（電信號(hào)）送電電- -氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成，轉(zhuǎn)換成控制電流控制電流，控，控制制動(dòng)控制單元中的制制動(dòng)控制單元中的模擬轉(zhuǎn)換閥模擬轉(zhuǎn)換閥；同時(shí)，；同時(shí)，壓力轉(zhuǎn)換器壓力轉(zhuǎn)換器反饋反饋電電信號(hào)，進(jìn)一步調(diào)整控制電流，完成微機(jī)對(duì)制動(dòng)控制單元的控信號(hào)，進(jìn)一步調(diào)整控制電流，完成微機(jī)對(duì)制動(dòng)控制單元的控制。制。6.2 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例（6 6）當(dāng)）當(dāng)常用全制動(dòng)常用全制動(dòng)（即（即100100制動(dòng)指令）和制動(dòng)指令）和緊急制動(dòng)緊急制動(dòng)時(shí)，二者時(shí)，二者均可觸發(fā)一個(gè)均

23、可觸發(fā)一個(gè)旁路或門電路旁路或門電路，輸出高電平來驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路，輸出高電平來驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路R R4 4，使，使制動(dòng)力作用器直接接受負(fù)載貯存器的信號(hào)制動(dòng)力作用器直接接受負(fù)載貯存器的信號(hào)，大大縮短了，大大縮短了信號(hào)傳輸時(shí)間，并使電信號(hào)傳輸時(shí)間，并使電- -氣轉(zhuǎn)換器工作。氣轉(zhuǎn)換器工作。注意注意：制動(dòng)力作用初始階段：制動(dòng)力作用初始階段陡峭陡峭是由是由躍升元件躍升元件所導(dǎo)致的。所導(dǎo)致的。 躍升元件躍升元件是一個(gè)是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器非穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它可由，它可由電制動(dòng)關(guān)閉信號(hào)電制動(dòng)關(guān)閉信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)制動(dòng)信號(hào)及及制動(dòng)指令信號(hào)制動(dòng)指令信號(hào)中的任一個(gè)信號(hào)將其觸發(fā)，使它輸中的任一個(gè)信號(hào)將其觸發(fā)，使它輸出一個(gè)高電平。同樣這

24、個(gè)高電平也可使旁路或門電路觸發(fā)輸出一個(gè)高電平。同樣這個(gè)高電平也可使旁路或門電路觸發(fā)輸出一個(gè)高電平從而使出一個(gè)高電平從而使R R4 4動(dòng)作，導(dǎo)致制動(dòng)力作用器直接接收負(fù)動(dòng)作，導(dǎo)致制動(dòng)力作用器直接接收負(fù)載信號(hào)，產(chǎn)生一段載信號(hào)，產(chǎn)生一段陡峭陡峭的線段。的線段。6.2 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例4 4、電、電- -空制動(dòng)控制電子插件空制動(dòng)控制電子插件組成組成：中央處理器插件、診斷插件、電源插件、界面接口插件：中央處理器插件、診斷插件、電源插件、界面接口插件、連接插件等。、連接插件等。中央處理單元中央處理單元（CPUCPU）：處理）：處理制動(dòng)監(jiān)控制動(dòng)監(jiān)控、防滑系統(tǒng)防滑系統(tǒng)所有信號(hào)。所

25、有信號(hào)。制制動(dòng)控制動(dòng)控制，根據(jù)輸入信號(hào)，由，根據(jù)輸入信號(hào)，由CPUCPU計(jì)算計(jì)算出制動(dòng)壓力需求值并把它出制動(dòng)壓力需求值并把它傳送到電傳送到電- -空模擬轉(zhuǎn)換器，將制動(dòng)壓力（空模擬轉(zhuǎn)換器，將制動(dòng)壓力（C Cv v）經(jīng)由安裝在模擬）經(jīng)由安裝在模擬轉(zhuǎn)換器上的轉(zhuǎn)換器上的壓力傳感壓力傳感器提供給器提供給反饋反饋回路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出壓回路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出壓力的力的閉環(huán)控制閉環(huán)控制。診斷插件板診斷插件板（包括一個(gè)兩位數(shù)碼顯示器）：貯存并顯示輸入回（包括一個(gè)兩位數(shù)碼顯示器）：貯存并顯示輸入回路的、輸出回路的、信號(hào)處理過程的以及路的、輸出回路的、信號(hào)處理過程的以及CPUCPU本身的故障診斷本身的故障診斷信號(hào)。信

26、號(hào)。 若若多多個(gè)個(gè)故障同時(shí)發(fā)生故障同時(shí)發(fā)生，則以，則以3s3s的周期依次顯示的周期依次顯示所有故障，所有故障，在按下某一鍵后，即使在電源中斷的情況下，這個(gè)故障信號(hào)在按下某一鍵后，即使在電源中斷的情況下，這個(gè)故障信號(hào)也得以保持。也得以保持。6.2 城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例城軌微機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例 顯示器上顯示出的故障分為三個(gè)故障組：顯示器上顯示出的故障分為三個(gè)故障組：v 故障組故障組A A，非常嚴(yán)重的故障，非常嚴(yán)重的故障v 故障組故障組B B，嚴(yán)重故障，嚴(yán)重故障v 故障組故障組C C，輕微故障，輕微故障6.3 城軌粘著控制實(shí)例城軌粘著控制實(shí)例 防空轉(zhuǎn)與防滑行保護(hù)系統(tǒng)的粘著控制，為防空轉(zhuǎn)與防滑行保

27、護(hù)系統(tǒng)的粘著控制，為電牽引、電制動(dòng)電牽引、電制動(dòng)設(shè)設(shè)集中式控制集中式控制；為；為摩擦制動(dòng)摩擦制動(dòng)設(shè)設(shè)分散式控制分散式控制。1 1、電牽引與電制動(dòng)的防空轉(zhuǎn)與防滑行保護(hù)系統(tǒng)、電牽引與電制動(dòng)的防空轉(zhuǎn)與防滑行保護(hù)系統(tǒng)圖圖6-4 滑行保護(hù)控制原理框圖滑行保護(hù)控制原理框圖6.3 城軌粘著控制實(shí)例城軌粘著控制實(shí)例（1 1）空轉(zhuǎn)與滑行信號(hào)）空轉(zhuǎn)與滑行信號(hào) 空轉(zhuǎn)與滑行信號(hào)：空轉(zhuǎn)與滑行信號(hào)：輪對(duì)輪對(duì)的的轉(zhuǎn)速差轉(zhuǎn)速差。動(dòng)車軸動(dòng)車軸，設(shè)，設(shè)雙通道速度傳感器雙通道速度傳感器，給該節(jié)車，給該節(jié)車電牽引電牽引與與電制動(dòng)電制動(dòng)的空的空轉(zhuǎn)與滑行保護(hù)控制、轉(zhuǎn)與滑行保護(hù)控制、摩擦制動(dòng)摩擦制動(dòng)滑行保護(hù)控制提供滑行保護(hù)控制提供速度信號(hào)

28、速度信號(hào)；拖車軸拖車軸，設(shè)，設(shè)單通道式速度傳感器單通道式速度傳感器，為該節(jié)車輛，為該節(jié)車輛摩擦制動(dòng)摩擦制動(dòng)滑行保滑行保護(hù)控制提供護(hù)控制提供速度信號(hào)速度信號(hào)。（2 2）空轉(zhuǎn)與滑行保護(hù)的控制）空轉(zhuǎn)與滑行保護(hù)的控制判斷判斷：將該節(jié)車的四個(gè)速度信號(hào)放大比較，選：將該節(jié)車的四個(gè)速度信號(hào)放大比較，選最大與最小的差最大與最小的差與給定的空轉(zhuǎn)與給定的空轉(zhuǎn)與與滑行滑行限制值限制值作作比較比較，當(dāng)，當(dāng)大于大于該限值，判斷車該限值，判斷車輛發(fā)生空轉(zhuǎn)或滑動(dòng)，輛發(fā)生空轉(zhuǎn)或滑動(dòng)，進(jìn)行進(jìn)行空轉(zhuǎn)與滑動(dòng)空轉(zhuǎn)與滑動(dòng)保護(hù)保護(hù)控制。控制?？刂瓶刂疲嚎刂葡到y(tǒng)為一：控制系統(tǒng)為一雙閉環(huán)雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。電機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。電機(jī)的電樞電流電樞電流

29、調(diào)節(jié)為調(diào)節(jié)為內(nèi)環(huán)內(nèi)環(huán)；空轉(zhuǎn)與滑動(dòng)保護(hù)空轉(zhuǎn)與滑動(dòng)保護(hù)為為外環(huán)外環(huán)，采用，采用PIPI調(diào)節(jié)方式，其輸出使調(diào)節(jié)方式，其輸出使6.3 城軌粘著控制實(shí)例城軌粘著控制實(shí)例 觸發(fā)脈沖相位后移觸發(fā)脈沖相位后移，改變主斬波器中，改變主斬波器中GTOGTO元件的導(dǎo)通角，元件的導(dǎo)通角，降低降低牽引電機(jī)的端電壓牽引電機(jī)的端電壓（亦即電機(jī)電流），使動(dòng)車的牽引力（或（亦即電機(jī)電流），使動(dòng)車的牽引力（或電制動(dòng)力）減小，抑制空轉(zhuǎn)與滑行，快速恢復(fù)粘著。電制動(dòng)力）減小，抑制空轉(zhuǎn)與滑行，快速恢復(fù)粘著。緩沖緩沖：一旦：一旦空轉(zhuǎn)與滑行消失空轉(zhuǎn)與滑行消失，為了不使車輛產(chǎn)生明顯的沖動(dòng)，為了不使車輛產(chǎn)生明顯的沖動(dòng)，緩沖環(huán)節(jié)使緩沖環(huán)節(jié)使?fàn)恳εc制動(dòng)力恢復(fù)牽引力與制動(dòng)力恢復(fù)有一個(gè)有一個(gè)緩沖緩沖的過程。的過程。保護(hù)保護(hù)：當(dāng)車輛某一軸的：當(dāng)車輛某一軸的加速度加速度或或減速度減速度（即（即dndndtdt）超超過一定過一定值值，系統(tǒng)立即執(zhí)行，系統(tǒng)立即執(zhí)行保護(hù)保護(hù)功能，功能，抑制抑制空轉(zhuǎn)與滑行的空轉(zhuǎn)與滑行的蔓延蔓延。嚴(yán)重空轉(zhuǎn)嚴(yán)重空轉(zhuǎn)：即使：即使?fàn)恳θ砍烦誀恳θ砍烦圆荒芡耆荒芡耆辙D(zhuǎn)空轉(zhuǎn)時(shí)，控制時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)讓車輛系統(tǒng)會(huì)讓車輛適當(dāng)施加摩擦制動(dòng)適當(dāng)施加摩擦制動(dòng)以迅速以迅速抑制抑制輪對(duì)空轉(zhuǎn)，輪對(duì)空轉(zhuǎn)，以免以免嚴(yán)重嚴(yán)重擦傷輪對(duì)鋼軌擦傷輪對(duì)鋼軌。注意注意：空轉(zhuǎn)與滑行的：空轉(zhuǎn)與