毕业设计说明书城轨车辆制动系统的原理分析

1、 2014届毕业设计说明书 课题名称：城轨车辆制动系统的原理分析 二级学院 铁道牵引与动力学院 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 2013.12 2014届毕业设计任务书一课题名称城轨车辆制动系统的原理分析二指导老师三设计内容与要求1. 课题概要制动是指人为地使列车减速或阻止其加速的过程。是列车减速或阻止其加速的力称为制动力，而产生并控制这个制动力的装置叫做制动机。从能量的角度看，制动过程是一个能量的转移过程，是将列车运行具有的动能人为地控制转变成其他形式能量的过程列车的制动能力是指制动装置能使列车在规定的制动距离内安全停车的能力，它与列车的运行安全直接相关，所以列车的运行速度与列车的牵引

2、功率有关，也受列车制动能力的限制。和其他轨道车辆一样，制动装置是城轨车辆的重要组成部分。有效的制动装置，又称制动系统 ，是铁道机车车辆的重要组成部分。随着社会发展和科学技术的进步，制动机由原始的手制动机、直通式空气制动机，发展到近代性能较完善的自动空气制动机、电制动机等。与此同时，伴随着铁道牵引动力的革命，制动技术也得到飞跃发展，再生制动、电阻制动、加馈电阻制动和液力制动以其较强大的制动功率、极好的高速性能以及很高的经济性能得到较为广泛的应用。2、设计内容与要求1、熟悉地铁制动在铁路运输中的作用。2、简单介绍地铁车辆制动系统的组成。3、详细分析地铁车辆及列车制动系统的工作原理和工作过程。4、分

3、析现有制动系统存在的不足之处，利用自己所学的专业知识，提出改 进设计意见和具体实施方案。四设计参考书1. 城市轨道交通车辆制动技术 殳企平编著 水利水电出版社2 列车制动 侥忠主编 中国铁道出版社3. 电力机车制动机 那利和主编 中国铁道出版社04. 5 .6. 7. 五、设计说明书要求1封面2目录3内容摘要（200400字左右，中英文）4引言 5正文(设计课题，内容要求，设计方案，原理分析，设计过程特点)6设计图纸7. 结束语8附录（图表，材料清单，参考资料）六、毕业设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。第2周：熟悉地铁制动在铁路运输中的作用。第3-6周：介绍地铁车辆制动系统的组

4、成，分析地铁车辆及列车制动系统的 工作原理和工作过程。第7周：检查，完成说明书，打印，装订。第8周：毕业答辩准备及答辩。七、毕业设计答辩与论文要求毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导老师审阅，由指导老师写出审阅意见。学生答辩对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。1答辩小组质询课题的关键问题、质询与课题密切相关的基础理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法、鉴别学生独立工作能力、创新能力。2摘 要 随着我国经济建设的不断推进，近年来城市轨道交通快

5、速发展，国内许多大型城市都已有了地铁或者轻轨，随着大量的轨道交通项目投入运营，人们的日常出行变得更加方便，可随之而来的担忧也困扰着人们：“我们经常乘坐的地铁会不会刹车失灵呢、会不会追尾呢？” 制动装置包括制动控制系统和基础制动装置两大部分。制动控制系统包含司机室内制动控制装置和制动信号发生装置、贯穿全列车制动信号传递电线路、网络或气管路、车辆内或车底部的制动控制单元或空气分配阀组成等；基础制动装置主要指安装在转向架上的制动执行部件。 现如今，城轨车辆在城市交通运输中将起着越来越重要的作用。城轨车辆具有大运量、低污染、快速、准点、安全等优点，并且能充分利用地下空间，对环境不产生污染，是解决城市交

6、通拥挤的主要手段。本文介绍了当前我国城轨车辆主要选用的国内和国外制动系统，从组成、功能和原理上进行了剖析，以利于对城轨车辆制动系统的选用。关键词： 城市轨道 制动系统 再生制动 电阻制动 空气制动 3abstractwith the advancement of the economic construction in our country.in recent years,the rapid development of city rail traffic.many domestic large city has a subway or light rail.with the rail tr

7、ansit project a lot of put into operation.people's daily travel more convenient.but it fears also plagued the people: "we often ride the subway will brake failure, will end."the braking device includes a brake control system and brake device of two parts.brake control system includes t

8、he cab brake control device and a braking signal generating device.throughout the entire train braking signal transmission circuit.the network or the trachea road.the vehicle or the bottom of the car brake control unit or the air distribution valve etc;brake rigging device mainly means mounted on th

9、e steering braking frame execution parts.nowadays,urban rail vehicle plays more and more important role in city transportation. urban rail vehicles has the advantages of large capacity, low pollution, fast, on time, security etc.and can make full use of underground space.no pollution to the environm

10、ent.is the major means to solve the city traffic congestion. this paper introduces the current domestic urban rail transit in china and abroad mainly used vehicle braking system.the composition, function and principle are analyzed.in order to facilitate the selection of urban rail vehicle braking sy

11、stem.key word: city rail braking system regenerative braking resistance braking air brake 5前 言1863年，世界上第一条用蒸汽机车牵引的地下铁道线路在英国伦敦建成通车，至今已有130多年的历史。由于列车在地下隧道内运行，尽管隧道里烟雾熏人，但当时的伦敦市民甚至皇亲显贵们，都乐于乘坐这种地下列车，因为在拥挤不堪的伦敦地面街道上乘坐公共马车，其条件和速度还不如地铁列车。世界第一条地下铁道的诞生，为人口密集的大都市如何发展公共交通取得了宝贵的经验;特别是到1879年电力驱动机车的研究成功，使地下客运环境和服务

12、条件得到了空前的改善，地铁建设显示出强大的生命力。从此以后，世界上一些著名的大都市相继建造地下铁道。中国的北京，第一条地铁于1969年10月建成通车，线路长度为23.6km;第二条环线又于1984年9月建成通车，全长19.9km。截止1992年10月西单站建成通车，北京保持正常运营的地铁线路共长43.5km，年客运量已突破5亿人次，与建成初期1971年的年客运量828万人次相比，运量增长已超过了65倍，其客运量占全市公共交通总运量的比重，已由当初的8%增长到15%强。2000年6月28日复八线全线贯通并投入运营，至此北京地铁线路总长达55.5km，设车站41座，保有车辆总数近600辆。复八线投

13、入运营后，地铁客运量增加了8%。这样的增长态势是任何其他交通工具所无法比拟的。这说明城市客运交通的需求量很大，发展大、中客运量的轨道交通系统显然是我国大城市交通走出困境的必由之路。目前，世界上各大城市正在竞相发展并完善器地铁、轻轨、独轨、有轨电车等组成的新交通体系，即以轨道交通为主，各种交通工具协调发展的多层次、立体化综合交通体系。在全世界拥有城市轨道交通系统的320个城市中，拥有地铁城市占5，同时拥有地铁和轻轨的城市占11。实践证明，城轨交通线路的连接与组网使其方便、快捷等优越性发挥得更为突出。城轨交通已经成为现代化大城市的一种标志。0目 录第一章 制动系统的概述11.1制动机的发展史11.

14、2制动系统在交通运输中的作用11.3相关制动名词2 1.4 制动的分类21.5 小结3第二章 基础制动装置及风源系统42.1 基础制动装置的概述42.1.1 闸瓦制动42.1.2 盘形制动52.2风源系统的概念72.3风源系统的主要构成及作用82.3.1空气压缩机82.3.2空气干燥器102.3.3 其他空气管路部件122.4小结12第三章 地铁车辆空气制动系统143.1空气制动系统概述143.2空气制动机的分类143.2.1 直通空气制动机143.2.2 自动空气制动机153.2.3 电空制动机183.3 小结19第四章 地铁车辆电气制动系统204.1电气制动的概念204.2电气制动的分类2

15、04.2.1电阻制动204.2.2再生制动224.3 小结23第五章 克诺尔控制系统245.1德国克诺尔ep2002控制系统概述245.2 控制系统结构245.3 制动控制275.4 ep2002制动控制系统的特点295.5小结30第六章 防滑原理和防滑控制316.1 防滑控制的必要性316.2 防滑控制系统316.2.1 防滑系统的基本结构316.2.2 防止高速制动时车轮滑行的措施326.2.3 防滑系统的要求336.3 防滑控制的依据 336.4小结34第七章 总结36毕业设计心得37致 谢38参考文献392第一章 制动系统的概述 1.1制动机的发展史 1825年9月27日，世界上第一列

16、蒸汽机车牵引的列车开始运营。当时所使用的是人力制动机，即手制动机。在工作中需设置若干名制动员，当运行中需要制动时，司机发出信号，由制动员们分别操纵每一节车上的手制动机进行制动。可见。人力制动不仅使工作在较恶劣环境中的制动员的劳动强度增大，更主要的是大大降低了列车中各车制动的同时性，从而造成了严重的制动冲击，影响列车的制动效果。1869年，美国工程师乔治·韦斯订豪斯发明了世界上第一台空气制动机-直通式空气制动机。直通式空气制动机属于气制动装置，并且由司机单独操作，所以与人力制动机相比，大大提高了列车制动的同时性，减小制动冲击，改善了列车的制动效果。但是，由于直通式空气制动机自身的工作原

17、理，使其在运用过程中，存在着致命的弱点-当列车分离时，列车将失去制动作用。1872年，乔治·韦斯订豪斯在直通式空气制动机的基础上，研制了一种新型的空气制动机-制动空气制动机。自动空气制动机克服了直通式空气制动机的致命弱点，从而在地铁运输中得到了广泛的运用，20世纪60年代，随着科学的发展，电空制动技术在地铁中广为运用，产生了电空制动机，从而改善了制动机的性能，为地铁运输提供了更为可靠的安全措施。现在我国地铁列车大多采用了德国克诺尔制动机公司生产的模拟式电空制动装置，他通过列车总线贯通整个列车，形成连续回路。该模拟制动的操纵是采用电控制空气、空气再控制空气的控制方式。制动的点指令是利用

18、脉冲宽度调制，能进行无极控制。1.2制动系统在交通运输中的作用列车制动系统是城轨列车最高等级的安全保障系统。不少事故是在列车制动工况下发生的，因此提高城轨列车的制动性能，特别是长大列车制动性能己是迫在眉睫的当务之急，多拉、快跑、正点，提高运输效率，制动机是实现这一目的的保证。城轨车辆上如果没有制动系统，或制动装置性能不良，当列车需要减速或停车时，就无法人为地有控制地产生阻力，只能依靠自然阻力（空气阻力、坡道阻力、摩擦力等）来进行减速或停车，高速运行的列车若完全依靠自然阻力停车，需要经过相当长的距离，才能完全停下来，而需要适当的减速则无法控制。1.3相关制动名词 1、“制动”：人为地使列车减速或

19、使其在规定的距离内停车，反之，对已经施行的列车，解除或减弱其制动作用，均可称之为“缓解”。2、“列车制动装置”：为使列车能施行制动和缓解而安装于列车上的由一整套零部件组成的装置。3、“制动距离”：从司机施行制动的瞬间起、到列车速度降至为零的瞬间止，列车所驶过的距离。4、“制动力”：由制动装置产生的与列车运行方向相反的外力。 5、“制动方式”：将列车动能转移的方式或制动力获取的方式。 6、“制动机”：产生制动原动力并进行操纵和控制的部分。 7、“基础制动装置”：传送制动原动力并产生制动力的部分。1.4制动的分类1、 制动力形成方式分类 制动类型 分类 黏着制动 摩擦制动 踏面制动 盘形制动 动力

20、制动 电阻制动 再生制动 加馈电阻制动 惯性制动 飞轮储能制动 非黏着制动 磁轨摩擦制动 磁轨涡流制动 风阻制动及喷气制动 表1-1 制动的分类 按电动车组制动力的获取方式，可分为黏着制动与非黏着制动。这是按照制动力形成是否依赖于轮轨之间的黏着关系而划分的。 在传统的制动方式中，如闸瓦制动、盘形（包括油压卡钳盘式、涡流盘式）制动、电阻制动和再生制动均属于黏着制动，因为其制动力的产生都离不开轮轨间的黏着关系，即轮轨接触区域必须有黏着作用，并且制动力的大小受黏着限制。相比而言，轨道电磁制动（磁轨制动、轨道线性涡流制动）则属于非黏着制动，因为其制动力的产生与轮轨间的黏着作用没有直接关系，只取决于制动

21、体与钢轨之间因接触摩擦（如磁轨制动）所产生的制动力，或因电涡流作用（轨道线性涡流制动）而产生电磁力。目前处于研究阶段的高速动车组制动方式中还有一种在高速下通过车体伸出的迎风扰流板而产生空气作用力的制动方式，也称翼板制动，就制动力的形成而言也属于非黏制动。2、制动源动力分类如表 制动方式 分类 空气制动 闸瓦制动 盘形制动 电气制动 动力制动 轨道电磁制动表1-2 制动源动力分类目前电动车组所采用的制动方式中，制动源的动力主要有压缩空气和电力。以压缩空气为源动力的制动方式称为空气制动方式。如闸瓦制动、盘形制动等都为空气制动方式。以电为源动力的制动方式称为电气制动方式，如动力制动、轨道电磁制动等均

22、为电气制动方式。1.5 小结本章主要是对制动系统的概述，介绍了制动机的发展及各时期制动的特点，描述了制动在交通运输中重要作用。详细的介绍了制动的名词、制动的分类和制动机的分类，了解制动的分类为黏着制动和非粘着制动。对于这些制动的种类和制动机种类有了进一步的了解。让我们对于后面的学习打下了坚实的基础，有助于制动机的深入学习。第二章 基础制动装置及风源系统2.1 基础制动装置的概述基础制动装置是指从制动缸活塞推杆到闸瓦之间的一系列杠杆、拉杆、制动梁、吊杆等各种零部件组成的机械装置。它的用途是把作用在制动缸活塞上的压力空气推力增大适当倍数以后，平均地传递给各块闸瓦或闸片，使其转变为压紧车轮踏面或制动

23、盘的机械力，阻止车轮转动而产生制动作用。基础制动装臵分为两类，一类是由踏面和闸瓦组成摩擦副的踏面制动，一类是由制动盘和闸片组成摩擦副的盘形制动。2.1.1 闸瓦制动1、基本组成图2-1 闸瓦的组成1闸瓦 2闸瓦定位弹簧 3制动控制装置 4闸瓦托 5弛缓线2、闸瓦制动的工作过程如图2-2，制动时，制动控制装置根据制动指令使制动缸内产生相应的制动缸压力，该压力通过制动缸使制动缸活塞杆产生推力，经基础制动装置中的一系列杆件的传递、分配，使每块闸瓦都贴靠车轮踏面，并产生闸瓦压力。车轮与闸瓦之间相对滑动，产生摩擦力，最后，通过轮轨关系转化为轮轨之间的制动力。缓解时，制动装置将制动缸内压力空气排出，制动缸

24、活塞在制动缸缓解弹簧的作用下退回，通过各杆件带动闸瓦离开车轮踏面。 图2-2 闸瓦基础制动装置 2.1.2 盘形制动随着城轨交通逐步向城市郊区延伸，盘式制动开始在城轨交通车辆使用。盘式制动是在车轴上或在车轮辐板侧面安装制动盘，用制动夹钳使两个制动闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，使列车停止前进。由于作用力不在车轮踏面上，盘式制动可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗，可提高车轮寿命。另外制动平稳，几乎没有噪声。盘式制动的摩擦面积大，而且可以根据需要安装若干套，制动效果明显高于踏面制动。盘式制动从制动盘的安装上又分为轮盘制动和轴盘制动。1、轴盘制动图2-3为轴盘制动装置的结构剖面图。制动盘

25、装置由制动盘、联结环、定心环、盘毂和联结螺栓组成。制动盘由螺栓通过联结环固定在盘毂上，盘毂与驱动系统的外空心轴过盈联结。制动力矩由制动盘传递到盘毂，再由盘毂经过盈联结传递到外空心轴，从而实现制动。图2-3 轴盘式盘形制动装置1盘毂 2制动盘2、 轮盘制动轮盘制动装置主要包括制动盘和制动夹钳，安装在制动夹钳上的制动闸片与制动盘共同组成一对摩擦副，并通过摩擦制动盘表面将制动能量转换为热能释放。（1） 结构组成图2-4 轮盘制动装置1过渡钢盘 2制动盘（2）轮盘制动单元工作原理轮盘制动单元由常用单元制动缸作用部与闸片间隙调整器两部分组成, 其工作原理可根据作用过程分为如下4 种工况:1) 制动。当实

26、施制动时, 压力空气进入制动缸缸体, 推动鞲鞴组成和压缩缓解弹簧, 带动调整螺母、丝杆、盖体等一起移动, 推动夹钳机构, 使闸片压紧于制动盘的摩擦面上产生制动作用。2) 缓解。当实施缓解时, 制动缸内空气压力下降, 在缓解弹簧的作用下, 鞲鞴组成、调整螺母及丝杆等退回至原位并带动夹钳机构复位, 闸片离开制动盘摩擦面。3) 闸片间隙自动调整。当闸片与制动盘间隙由于磨耗或更换制动闸片超过设定值时, 间隙自动调整机构动作, 丝杆伸出, 补偿过量间隙, 使制动盘与闸片间隙恢复正常值。4) 更换闸片。丝杆在补偿闸片磨耗后向外伸出, 在需要更换闸片时, 只要旋转螺盖即可使丝杆恢复到原来的位置, 以保证闸片

27、间隙符合规定值。2、盘形制动的特点（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，同时也减少了车轮的消耗，延长了车轮的使用寿命和改善了运行品质，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。（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系数。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

28、小。2.2风源系统的概念一般情况下，城轨车辆采用电动车组模式，以单元进行编组，所以其风源系统也是以单元来供气，每一单元设置一套风源系统，相邻车辆的主风管通过截断塞门和软管相连，由两个以上单元组成的列车就具有两套以上风源系统。风源系统主要包括：空气压缩机、主风缸、脚踏泵以及空气管路系统等。用风设备主要包括：制动装置、空气悬挂装置、车门控制装置，以及风喇叭、刮雨器、受电弓气动控制设备、车钩操作气动设备等。风源系统制造的压缩空气为用风设备的驱动提供动力，而压缩空气的净化和干燥处理时不可或缺的，其目的是除去压缩空气中所含有的灰尘、杂质、油滴和水分等，保证制动系统及其他用风设备能长时间可靠地工作。2.3

29、风源系统的主要构成及作用主空气压缩机组：包括主压缩机及其驱动电动机。用于生产具有较高压力的压缩空气，供全车空气管路系统使用。总风缸：总风缸的压力空气经总风缸送至制动机系统、控制气路系统和辅助气路系统供使用。气压力控制器：用于根据总风缸压力的变化，自动控制空气压缩机的工作，使总风缸压力空气的压力保持在一定范围内。空气干燥器：用于去除主压缩机组生产的压力空气中的油、水、尘及机械杂质等杂物。无负载起动电控阀：用于减小主压缩空气组在起动过程中的起动负载，以保证主空气压缩机组顺利起动。止回阀或逆流止回阀：用于限制压力空气的流动方向，以防止压力空气想主空气压缩机气缸内逆流或防止压力空气逆流到无负荷起动电控

30、阀排入大气。2.3.1空气压缩机1、活塞式空气压缩机 图2-5 活塞式空气压缩机1-润滑油泵；2-机体；3-油压表；4-空气滤清器；5、8-进气阀片；6-排气阀片；7、9-低压活塞；10-高压活塞；11-主风缸；12-压力控制器；13-上集气箱；14-散热管；15-下集气箱 活塞式空气压缩机的工作原理：电机通过联轴节驱动空压机曲轴转动，曲柄连杆机构带动高、低压缸活塞同时在气缸内做上下往复运动。由于曲轴中部的三个轴颈在轴向平面内互成120°，两个低压活塞和一个高压活塞分别相隔120°转角。当低压活塞下行时，活塞顶面与缸盖之间形成真空，经空气滤清器的大气推开进气阀片进入低压缸，

31、此时排气阀在弹簧和中冷器内空气压力的作用下关闭。当低压活塞上行时，气缸内的空气被压缩，其压力大于排气阀片上方压力与排气阀弹簧的弹力之和是，压缩排气阀弹簧而推开排气阀片，具有一定压力的空气排出缸外，而进气阀片在气缸内压力及其弹簧的作用下关闭。两个低压缸送出的低压空气，都经汽缸盖的同一通道进入中冷器。经中冷器冷却后，再进入高压缸，进行第二次压缩，压缩后的空气经排气阀口、主风管路送入主风缸中储存。高压活塞的进、排气作用与低压活塞的进、排气作用相同。2、 螺杆式空气压缩机 图2-6螺杆式空气压缩机系统流程图1-螺杆式空气压缩机；2-联轴器；3-冷却风机；4-电动机；5-空、油冷却器；6-冷却器；7-压

32、力开关；8-进气阀；9-真空指示器；10-空气滤清器；11-油细分离器；12-最小压力维持阀；13-安全阀；14-温度开关；15-视油镜；16-泄油阀；17-温度控制阀；18-油漆桶组成；19机油过滤器；20-逆止阀。（1）螺杆式空气压缩机工作原理：1）吸气过程：螺杆式的进气侧吸气口，必须设计得使压缩室可以充分吸气，而螺杆式压缩机并无进气与排气阀组，进气只靠一调节阀的开启、关闭调节，当转子转动时，主副转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，此时转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通，因在排气时齿沟之空气被全数排出，排气结束时，齿沟乃处于真空状态，当转到进气口时，外界空气即被吸入，沿轴向流

33、入主副转子的齿沟内。当空气充满整个齿沟时，转子之进气侧端面转离了机壳之进气口，在齿沟间的空气即被封闭。 2）封闭及输送过程：主副两转子在吸气结束时，其主副转子齿峰会与机壳闭封，此时空气在齿沟内闭封不再外流，即封闭过程。两转子继续转动，其齿峰与齿沟在吸气端吻合，吻合面逐渐向排气端移动。3）压缩及喷油过程：在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小，齿沟内之气体逐渐被压缩，压力提高，此即压缩过程。而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。 4）排气过程：当转子的啮合端面转到与机壳排气相通时，（此时压缩气体之压力最高）被压缩之气体开始排出，直至齿峰与齿

34、沟的啮合面移至排气端面，此时两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空间为零，即完成（排气过程），在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，其吸气过程又在进行。2.3.2空气干燥器1、单塔式空气干燥器 图2-5 单塔式空气干燥器（吸附工况）1-空气干燥器；2-弹簧；3-单向阀；4-带孔挡板；5-干燥筒筒体；6-吸附剂；7-油水分离器；8-“拉希格”圈；9-排泄阀；10-消音器；11-弹簧；12-活塞；13-中空阀；14-线圈；15-排气阀；16-衔铁；17-带排气的截断塞门；18-再生风缸；19-节流孔。单塔式空气干燥器工作过程：空气压缩机工作时，电空阀13失电，活塞下方通过排气阀15排向

35、大气，活塞12在弹簧力作用下关闭排泄阀9，而空压机输出的压力空气从干燥塔中部的进口管进入干燥塔，首先到达油水分离器，当含有油分和机械杂质的压缩空气经过“拉希格”（这是一种用铝片或铜片做成的有缝的小圆筒）圈时，油滴吸附在“拉希格”圈的缝隙中，机械杂质则不能通过“拉希格”圈的缝隙，这样就将压缩空气中的油分和机械杂质滤去，然后再进入干燥筒内与吸附剂相遇，吸附剂大量地吸收水分，使从干燥筒上方输出的压缩空气的相对湿度降低，达到车辆用风系统的要求。如图所示的干燥筒下方1/4高度处为装有“拉希格”圈8的油水分离器，而上方3/4高度处为装有吸附剂6的空气干燥筒1。2、双筒式空气干燥器 图2-6 双筒式空气干燥

36、器作用原理19干燥筒；19.7吸附剂；19.11油水分离器；24止回阀；25干燥器座；34双活塞阀； 34.15克诺尔k形环；34.17克诺尔k形环；43电磁阀；50再生节流孔；55预控制阀；56克诺尔k形环；70克诺尔k形环；71旁通阀；92、93隔热材；a排泄口；o1o3排气口；p1进气口；p2出气口；v1v10阀座 双筒式空气干燥器的工作原理：双筒干燥器工作为干燥与再生两个工况同时进行，压力空气在一个筒中流过并干燥时，另外一个筒中的吸附剂即再生。从空气压缩机输出的压力空气首先经过装有“拉希格”圈的油水分离器，除去空气中的液态油、水、尘埃等。然后，压力空气再流过干燥筒中的吸附剂，吸附剂吸附

37、压力空气中的水分。2.3.3 其他空气管路部件 （1）截断塞门：它安装在制动支管上，当列车中的车辆因特殊情况或列车检修作业需要停止车辆空气制动系统的作用时，关闭该车的截断塞门，切断车辆制动机与制动主管的压缩空气通路，同时排出副风缸和制动缸的压缩空气，使制动机缓解，以便于检修人员的安全操作。截断塞门有两种不同的结构形式：一种是锥芯独立式；另一种是球芯式。 （2）脉冲电磁阀：它是先导控制的二位三通阀，它是由一个气动往复阀芯和用于预控的电磁阀组成。而且，它还配有附加的手动控制。脉冲电磁阀用于气电控制回路中，如果电脉冲触发，则控制腔充气或排气，或按顺序交替进行，双塔式干燥塔要用到。 （3）止回阀：它安

38、装于只允许空气从一个方向流入且反向截止的空气管路，以避免降压。 （4）减压阀：它的作用是调节压缩空气系统中的空气压力。 （5）空气过滤器：空气过滤器用于压缩空气制动系统，气动车门机构等，可以保护这些敏感的设备不受损坏。空气过滤器对在多尘环境下运行的列车的制动系统的可靠性具有极其重要的作用。 （6）安全阀：它是空气制动系统中保证空气压力不至于过高的部件。设定压力通过调节螺母来调节。2.4小结基础制动装置的形式选择主要与制动摩擦副的热容量有关。若车轮和制动闸瓦热容量不能满足要求的情况下，基础制动装置应采用盘型制动型式，至于具体采用轮装式制动盘还是轴装式制动盘，应根据制动摩擦副热容量以及转向架安装空

39、间确定。风源系统由主空气压缩机组、压力控制器、总风缸等组成。当然最主要的是空气干燥器，其特点是“压力吸附与无热再生”。空气干燥器一般都是塔式的，有单塔式和双塔式两种。单塔式的特点是吸附剂的吸附作用与再生作用在同一个干燥筒内进行，而双塔式则是采用轮换工作的方法，按一定周期两塔进行功能对换，以达到压缩空气连续进行去油脱水的目的。 第三章 地铁车辆空气制动系统3.1空气制动系统概述随着地铁的发展，空气制动系统的性能也越来越完善。例如：增加空重车调整装置，改善载重变化制动性能的影响；增加闸瓦间隙调整器，防止由于闸瓦和车轮的磨耗使制动作用失效。空气制动系统为纯机械式的装置，原理简单、结构可靠；但由于它与

40、生俱来的特点，如制动指令传递速度缓慢、制动控制粗糙、系统响应迟缓等，使其难以独立满足高速列车对制动系统的要求。目前，在部分高速列车制动系统中，自动空气制动系统因其安全性，以及它和普通列车制动系统的兼容性，被作为备用制动的一种方式。空气制动机的特点 （1）、制动管增压制动、减压缓解，列车分离时不能自动停车。 (2)、能实现阶段缓解和阶段制动。 (3)、制动力大小靠司机操纵手柄在制动位放置时间长短决定，因此控制不太精确。 （4）、制动时全列车制动缸的压缩空气都由总风缸供给；缓解时，各制动缸的压缩空气都须经制动阀排气口排人大气。因此前后车辆的制动的一致性不好。3.2空气制动机的分类空气制动机按其作用

41、原理的不同，可分为直通空气制动机、自动空气制动机和电空制动机。3.2.1 直通空气制动机直通空气制动机工作原理（如图3-1）所示。 图3-1直通空气制动机原理1-空气压缩机；2-总风缸；3-总风缸管；4-制动阀；5-列车管；6-制动缸；7-基础制动装置；8-制动缸缓解弹簧；9-制动缸活塞；10-闸瓦；11-制动阀排气口；12-车轮；-缓解位；-保压位；iii-制动位。空气压缩机将压缩空气贮入总风缸内，经总风缸管至制动阀。制动阀手把有三个不同位置：缓解位、保压位和制动位。手把在缓解位时，列车管内的压缩空气经制动阀ex口排向大气；手把位于保压位时，制动阀保持总风缸管、列车管和ex口个不相通；手把位

42、于制动阀时，总风缸管压缩空气经制动阀流向列车管。a.制动位：司机要实行制动时，首先把手把放在制动位，总风缸的压缩空气经制动阀进入列车管。列车管是一根贯通整个列车、两端封死的管路，压力空气由列车管进入各车辆的制动缸，压缩空气推动制动缸活塞，产生一推力，通过制动缸活塞杆带动基础制动装置，使闸瓦压紧车轮，产生制动作用。制动力的大小，取决于制动缸内压缩空气的压力，由司机手把在制动位放置时间的长短而定。 b.缓解位：司机将手把置于缓解位，各车辆制动缸内的压缩空气经列车管从制动阀ex口排入大气。手把在缓解位放置时间足够长，则制动缸压力可排尽。此时制动缸活塞借助于制动缸缓解弹簧的复位力，使活塞回到缓解位，闸

43、瓦离开车轮，车辆缓解。c.保压位：制动阀手柄放在保压位时，可保持制动缸内压力不变。当司机将手把在制动位与保压位之间来回操纵、或在缓解位与保压位之间来回操纵时，制动缸的压力能分阶段的上升或下降，即实现阶段制动与阶段缓解。3.2.2 自动空气制动机1、自动空气制动机工作原理（如图3-2）所示。 图3-2 自动空气制动机原理1-空气压缩机；2-总风缸；3-总风缸管；4-制动阀；5-列车管；6-制动缸；7-基础制动装置；8-制动缸缓解弹簧；9-制动缸活塞；10-闸瓦；11-制动阀排气口；12-车轮；13-三通阀；14-副风缸；15-给气阀；16-三通阀排气口；-缓解位；-保压位；iii-制动位。 自动

44、空气制动机在直通空气制动机的基础上增加三个部件：在总风缸2与制动阀4之间增加了给气阀15；在每节车辆的制动管5与制动缸6之间增加了三通阀13和副风缸14。给气阀的作用是限定制动管定压人为规定的制动管压力，即无论总风缸压力多高，给气阀出口的压力总保持在一个设定的值。 自动空气制动机的制动阀同样也有缓解、保压和制动3个作用位置，但内部通路与直通空气制动机的制动阀有所不同。在缓解位时它联通给气阀与制动管的通路；制动位时它使制动管与制动阀上的排气口相通，制动管压缩空气经它排向大气；保压位时仍保持各路不通。制动阀手把放在缓解位时，总风缸中的压缩空气经給气阀、制动阀送到列车管，然后通过列车管送到各车辆的三

45、通阀，经三通阀使副风缸充气。如此时制动缸中有压缩空气，则经三通阀排气口排入大气。列车运行时，制动阀手把一般处于此位，直至副风缸充至列车管定压值。制动阀手把放在制动位时，列车管中的压缩空气经制动阀ex口排向大气。列车管的减压信号传至各车辆的三通阀时，三通阀动作，副风缸内的压缩空气经三通阀充向制动缸。制动缸活塞排出，使空气制动执行机构动作，列车制动。由此可见，自动空气制动机是依靠制动管中压缩空气的压力变化来传递制动信号，制动管增压时缓解，减压则制动，其中，三通阀时制动缸充气或排气的控制部件。2、三通阀工作原理（如图3-3）所示。图3-3三通阀工作原理 （）充气缓解位（）制动位（）保压位1-三通阀鞲

46、鞴及鞲鞴杆；2-节制阀；3-滑阀；4-副风缸；5-制动缸；6-三通阀；i-充气沟；b-间隙三通阀由于与制动管、副风缸及制动缸相通而得名。根据制动管压力的变化，三通阀有三个基本位置。a.充气缓解位：列车管增压时，在三通阀鞲鞴两侧形成压差，三通阀鞲鞴及鞲鞴杆带动节制阀及滑阀一起移至右极端位，这时充气沟i露出。三通阀内形成以下两条通路：列车管充气沟i滑阀室副风缸；制动缸滑阀座r孔滑阀底面n槽三通阀排气口大气。 第条通路为充气通路，第条通路为缓解通路，即所谓充气式指向副风缸充气，缓解是指制动缸缓解，副风缸内压力可一直充至与列车管的压力相等，即达到列车管定压，制动缸缓解后的最终压力为零。b.制动位：制动

47、时，司机将制动阀手把置于制动位，列车管内压缩空气经制动阀排气减压。三通阀鞲鞴左侧压力下降，右侧副风缸压力大于左侧。当两侧压差较小时，不足以推动鞲鞴，副风缸的压缩空气有通过充气沟i逆流的现象。但由于列车管压力下降较快，鞲鞴两侧的压差仍继续增加，压差达到足以克服鞲鞴及节制阀的阻力时，鞲鞴及鞲鞴杆带动节制阀向左移一间隙距离，使鞲鞴杆与滑阀之间的间隙b置于前部，鞲鞴遮断充气沟，副风缸压缩空气停止逆流，滑阀上的通孔上端开放，与副风缸想通。随着列车管压力的继续下降，鞲鞴两侧压差加大到能够克服滑阀与滑阀座之间的摩擦力时，鞲鞴带动滑阀左移至极端位，滑阀切断制动缸通大气的通路，同时滑阀通孔下端与滑阀座制动缸孔r

48、对准，形成副风缸向制动缸的充气通路。如果三通阀一直保持这一位置，最终将使副风缸压力与制动缸压力平衡。c.保压位：在列车管减压到一定值后，司机将制动阀手把移至保压位，列车管停止减压。三通阀鞲鞴左侧压力不再下降，但三通阀鞲鞴仍处于左极端的制动位，因此副风缸压缩空气继续充向制动缸，鞲鞴右侧毅力继续下降。当右侧副风缸压力稍低于左侧列车管的压力时，两侧压差达到能克服鞲鞴和节制阀的阻力时，鞲鞴将带着节制阀向右移一间隙距离，使滑阀与鞲鞴杆之间的间隙位于后端，同时节制阀遮断副风缸向制动缸的充气通路，副风缸压力不再下降。由于此时鞲鞴两侧压差较小，不足以克服滑阀与滑阀座之间的摩擦力，所以鞲鞴位于此位不再移动。制动

49、缸保压。3、自动空气制动机的特点： （1）、制动管减压制动、增压缓解，列车分离时能自动制动停车。 （2）、由于制动缸的风源与排气口离制动缸较近，其制动与缓解不再通过制动阀进行，因此制动与缓解一致性较直通制动机好，列车纵向冲动较小，适合于较长编组的列车。 （3）、有阶段制动及一次缓解性能。3.2.3 电空制动机1. 概述电空制动机是指以电信号作为控制指令、压力空气作为动力源的制动机。dk-1型电空制动机广泛应用于ss系列电力机车上，其工作过程为自动空气制动机的基本作用原理，即“制动管充气-制动机缓解，制动管排风-制动机制动”。dk-1型电空制动机性能稳定、工作可靠，而且可以方便地与列车安全运行监

50、控记录装置的自动停车功能及机车动力制动系统等配合，为列车的自动控制创造了条件。2. dk-1型电空制动机的特点dk-1型电空制动机采用电信号传递控制指令和积木式结构，具有以下特点：1. 双端操纵。在双端操纵的六轴ss3、ss7e、ss9型电力机车上设置一套完整的双端操纵制动机系统；而在八轴两节式ss4改型电力机车上设置两套完整的单端操纵制动系统，每节机车可以单独使用，并且通过重联装置使两节机车或多节机车重联运行。2. dk-1型电空制动机减压准确、充风快、操纵手柄轻巧灵活、司机内噪声小以及结构简单、便于维修。3. 非自动保压式。dk-1型电空制动机制动减压量随着操纵手柄停留在“制动位”时间的增

51、长而增加，直到最大减压量。操作中，若不需要产生最大减压量，则当减压量达到所需减压量时，需将手柄有由“制动位”转换到“中立位”进行保压。4. 失电制动。当电气线路或电器因故障而失电时，dk-1型电空制动机将立即进入常用制动状态而实施制动，以保证列车运行安全。5. 与机车其他系统配合。目前，dk-1型电空制动机能够与列车安全运行监控记录装置、动力制动系统进行配合，以适应高速、重载列车的运行需要。6. 控制列车电空制动机。随着列车电空制动机的装车使用，dk-1型电空制动机可以方便地对列车电空制动机实施有效控制。7. 采用制动逻辑控制装置，实现了机车制动控制电路的简统化。8. 兼有电空制动机和空气制动

52、机两种功能。正常工作时，作为电空制动机使用；当电气线路发生故障时，由故障转换装置可将其转换成空气制动机使用，以维持机车故障运行。3.3 小结本章介绍常用的空气制动控制系统中常用的的三大制动机。即直通空气制动机、自动空气制动机和电空制动机。详细叙述了前两种制动机的制动特点和在制动位、缓解位、保压位各自工作状态，最后列举型sd-1型电空制动机，简述了电空制动机的特点。 第四章 地铁车辆电气制动系统4.1电气制动的概念 在各种形式的制动中，电气制动是一种较理想的动力制动方式，它是建立在电动机的工作可逆性基础上的。在牵引工况时，电动机从接触网吸收电能，将电能转换为机械能，产生牵引力，使列车加速或在上坡

53、的线路上以一定的速度运行；在制动工况时，列车停止从接触网受电，电动机改为发电机工况，将列车运行的机械能转换为电能，产生制动力，使列车减速或在下坡线路上以一定的限速度运行。车辆进行电气制动时，首先应该是再生制动，即向供电网反馈电能。如果触网电压过高或同一供电区段无其他车辆吸收反馈能量，则电路转为电阻制动，把能量消耗在电阻器上。4.2电气制动的分类4.2.1电阻制动1、电阻制动的概念 又称动态制动是铁路机车的一种制动方式，广泛应用于电力机车和电传动柴油机车。在制动过程中，将原来驱动轮对的牵引电动机转变为发电机，利用列车的惯性由轮对带动电动机转子旋转而发电，从而产生反转力矩，消耗列车的动能，达到产生

54、制动作用的目的。而电机发出的电流通过专门设置的电阻器，采用通风散热将热量消散于大气。由于电阻制动的原理是因为转子有电流流动，在定子的磁场产生与转动方向相反的力矩，制动力与速度成正比，因此当机车运行的时候，由于转子转速慢，减少了产生的电流和反转力矩，会导致制动效率大幅下降甚至失效。加馈电阻制动正是为了解决这个问题而出现，在低速制动时由机车电路系统为转子供给一定电流，增加制动力，使机车在慢速下也能进行电阻制动，有效扩大电阻制动的应用范围。再生制动是在电阻制动基础上进一步发展而成的制动方式，将制动过程发出的电能反馈回电气化铁路供电网，使本来由电能变成的动能再生为电能，而不是变成热能消散掉。2、电阻制动的原理电阻制动是利用直流电机的可逆原理。在机车需要减速时，将机车