制动系统概述

1、制动系统概述一、制动基础知识1、列车制动装置制动机：产生制动原动力并进行操纵和控制的部分 。基础制动装置：传送制动原动力并产生制动力的部分。2、制动机直通直通自动式自动式3、制动方式 制动的实质：（能量的观点）将列车的动能变成别的能量或转移走。（作用力的观点）制动装置产生与列车运行方向相反的力，是列车尽快减速或停车。 盘形制动和闸瓦制动二、世界高速列车制动技术1、高速列车制动系统必须具备的条件1.1尽可能缩短制动距离以保障行车安全 区间长度区间长度司机室显示速度司机室显示速度安全区安全区(连续制动连续制动)占领区间占领区间缩短制动距离的措施(1)减少列车空走时间高速列车(16辆编组)空走时间值

2、 表1项目电 空 制 动空气制动电气指令式 电磁直通式 自动制动式列车管压力控制空走时间s0.10.21.03.5制动卸压力上升时间s1.22.25.09.5(2)采用大功率盘形制动机国际铁盟规定：安全制动动力失效下保证制动距离56t客车 270km/h0 1.7108J=400升水0 100沸腾(3)采用复合制动方式 空气盘形制动+电气动力制动(再生、电阻、涡流盘)+非粘着制动(涡流轨、磁轨)ToK400300200150100 6010o101102103104105106107108寿命次数1.2保证高速制动时车轮不滑行(1) 按速度控制制动力的大小以充分利用粘着(km/h/s)0.08

3、0.060.040.020100200300V(km/h)0系列1.02.02.61.52.02.456.13Bv (2) 采用高性能的防滑装置0.150.100.05粘着系数050100150200250300350V(km/h)(3)采用非粘着制动方式 涡流轨道制动磁轨制动1.3司机操纵制动系统灵活可靠，能适应列车自动控制的要求ATC ATO 制动平滑1.4尽量降低制动系统的簧下重量动轴轮对空心轴制动盘轻质大功率制动盘，如碳素纤维复合制动盘，复合陶瓷制动盘2、国外高速列车制动系统的分析500系ICE3TGV2.1列车制动控制系统采用微机控制采用微机控制优先使用动力制动、协调配合优先使用动力

4、制动、协调配合可司机操纵，或可司机操纵，或ATCATC制动力平稳无冲动制动力平稳无冲动电磁直通式电磁直通式电气指令式电气指令式 自动、直通自动、直通 数字式数字式模拟式模拟式电空制动电空制动共同特点：共同特点：(1)日本高速动车组的制动控制系统电力制动与空气制动协调方式电空切换式 电空运算式制动力的分配方式：均衡制动控制滞后充气制动控制：集中控制分散控制T车所需制动力(FT)T车空气制动力M车所需制动力(FM)MT组合单元所需制动力(FMT)再生制动力粘着限界(FE)M空车空气制动力再生制动力0(FC)(FM)100%(FE)DCBA(2) 德国ICE高速列车制动控制系统DBHUMCUEPEP

5、列车管电空转换阀(EP阀)螺线管线圈式EP阀 闭环控制EP阀微机控制单元压力传感器容积室中继阀空气制动信号备用制动信号风源大气缓解电磁阀制动电磁阀(3) 法国TGV高速列车制动控制系统微处理器 制动电子控 制器紧急制动开关电空转换阀(EP)电阻制动中继阀紧急传感器紧急制动按钮牵引/制动控制器司机阀制动控制器速度列车管压力传感器紧急制动风缸列车管止回电空阀紧急制动断电器防滑排风伐常用制动风缸制动缸电空转换装置制动缓解传感器制动电空阀辅助继电器工况电空截止阀(4)三种制动控制系统的比较 微处理器作为控制中心 电气指令、通过EP单元，制动由空气完成 故障导向安全 优先采用电制动 制动与中央诊断系统兼

6、容 不同点： 日本数字式电气指令直通式电空制动，基本上采用控制 导线控制 德国模拟式电气指令自动式电空制动，可采用网络控制。 法国模拟式电气指令直通式电空制动，可采用网络控制 共同点：2.2基础制动系统大功率盘形制动装置关键问题：增加制动盘热强度，减少热裂纹 减轻制动盘重量，降低簧下质量制动盘、闸片材质片状石墨铸铁盘合金铸铁盘高强度铸钢盘锻钢盘碳素纤维复合盘、铝合金基复合盘、陶瓷合金复合盘合成闸片粉末冶金闸片制动盘结构带散热肋片结构带圆形、椭圆形肋柱结构整体不通风实体锻钢结构日本高速基础制动锻钢轮盘，粉末冶金闸片油压增压缸、踏面清扫器(增粘)固定螺栓(4个)油压出口清 扫 闸瓦闸瓦钎螺 杆套

7、茼活塞环闸瓦吊杆浮动式杠杆 对夹式杠杆油压制动缸调节套茼夹 钳连结杆闸 片德国高速基础制动动力车 ICE1、ICE2每轴2套合金铸钢不通风盘+粉末冶金闸片 ICE3、ICE350每轴2套锻钢轮盘+粉末冶金闸片拖车：ICE1、ICE2：4个带通风轴盘式铸铁盘+合成闸片 ICE3： 2个铸钢轴盘+粉末冶金闸片 ICE350：3个锻钢轴盘+粉末冶金闸片法国高速基础制动TGV-PSE 动车：闸瓦 拖车：每轴4个通风式铸铁盘+合成闸片+闸瓦TGV-A 动车：粉末冶金闸瓦。拖车：每轴4个不通风锻钢盘+粉末冶金闸片TGV-2N 动车：轮盘式盘形制动：拖车、同TGV-A2.3非粘着制动磁轨制动、电磁涡流轨道制

8、动必要性：高速时粘着系数下降至0.080.09 为得到较短制动距离，保证行车安全磁轨制动优点 消耗功率小1m:1kW 轨面清扫增粘 簧下质量不增加 缩短制动距离25%30%缺点 钢轨磨耗、发热 制动力不能调整 速度越高制动越弱 每辆车增重1t 结冰危险 常用制动不用涡流轨道制动涡流轨道制动优点钢轨无磨耗高速时制动力大可控制结冰的有制动力缺点功耗大，1m：37kW钢轨严重发热50km/h以下不能工作对轨道电路影响增加簧下质量2.4t适用条件：无缝轨道线路，采用LZB信号系统涡流轨道磁轨制动比较12108642050100150200250300350速度(km/h)制动力(kN)涡流盘形制动日本

9、300系、700系拖车上采用、达到与动力车再生制动类似效果涡流磁铁(固定)涡流盘(转动)涡流涡流盘形制动涡流盘形制动原理结构2.4动力制动电阻、再生再生制动优点：制动力可达制停、提高制动效率安全性电网装机容量减少34%。全面采用。电阻制动：法国本土高速列车采用，可作为安全 制动。 ETR450、ETR500、AVE也采用电阻制动 ICE350、Talgo350作为安全制动也采用 电阻制动。2.5复合制动有机组合(1)法国TGV紧急常用法国TGV503004020100KN403020101002000300V(km/h)100200300V(km/h)速度德国ICE中间拖车的盘形制动驱动头车的

10、动力制动整列车的运行阻力制动力Fb(KN)4003603202102402001601208040004080120160200240 280V(km/h)盘形制动涡流轨道制动阻力再生制动制动力(KN)减速度(m/s2)速度(km/h)900,00800,00700,00600,00500,00400,00300,00200,00100,000,0003060901201501802102402703003301.901.801.701.601.501.401.101.000.900.800.700.600.500.400.300.100.200.001.301.20日本新干线高速列车速度制动

11、力速度空气制动时间电气制动空气制动2.6世界300km/h及以上高速列车制动系统比较国别日本法国德国西班牙500系700系E2-1000TGV-2NAGVICE3ICE350Talgo350最高设计速度(km/h)300(258)300(270)300300350330350350制动控制装置数字式电气指令直通式同左同左模拟式电气指令直通式同左模拟式电气指令自动式同左模拟式电气指令直通式备用制动简单电空直通式同左同左空气制动同左空气制动同左同左动车制动再生+轮盘(2)再生+轮盘(2)再生+轮盘(2)再生+轮盘(2)再生+电阻+轮盘(2)再生+轮盘(2)再生+电阻+轮盘(2)再生+电阻+轮盘(2

12、)+轴盘(1)拖车制动/(全动车)轮盘(2)+涡流盘(1)轮盘(2)+轴盘(2)轴盘(4)轴盘(2)+涡流轨轴盘(2)+涡流轨轴盘(3)轴盘(4)制动距离项目日本法国德国西班牙意大利瑞典500系700系TGV-2NICE2ICE3ICE350AVEETR500X2000紧急制动距离/m400038703500290035003900360040001190紧急制动平均减速度/m/s20.870.731.01.11.21.00.950.871.40初速/km/h300270300280330320300300200三、CRH1制动系统概况 制动系统概况制动系统概况 电制动系统电制动系统 空气制动

13、系统空气制动系统 防滑装置防滑装置 制动控制制动控制3.1系统组成 电制动 空气制动 防滑系统 制动控制系统3.2制动作用的种类 常用制动 紧急制动 安全制动 停放制动 保持制动 救援/回送制动 防冰制动常用制动常用制动可以通过以下部件启动：常用制动可以通过以下部件启动： 1.1.制动控制器；制动控制器；2.2.速度控制系统速度控制系统；3. 3. 救援回送控制面板；救援回送控制面板；4. ATC/ATP4. ATC/ATP列车自动驾驶列车自动驾驶/ /列车自动保护系统列车自动保护系统。常用制动特点电空混合制动，电制动优先有效平均减速度为0.8 m/s2紧急制动紧急制动的启动有两种方式：1.

14、司机启动紧急制动：计算机控制以达到可能的最短的停车距离。由牵引制动控制器启动。2. 乘客启动的紧急制动： 如果乘客乘务人员要进行紧急制动，系统能在10秒内实施常用制动。 同时，司机桌子上的一个相应信号灯应亮起来，向司机表明有乘客乘务人员启动了紧急制动。 在所规定的10秒内，当司机发现在线路的某个位置不适合停车时可以通过按压阻止按钮超过3秒钟，以控制乘客的紧急制动要求。 如果司机在所规定的10秒内没有控制紧急制动，系统会启动紧急制动机。在紧急制动中的冲动不控制。 安全制动 产生条件与安全性有关的系统中发生非常严重故障 （失去联络、系统压力低等）安全制动的控制电源切断列车分离ATP制动需要 司机安

15、全装置（DSD）制动需要司机紧急按下停车按钮列车回送救援安全制动需要停放制动 通过弹簧力产生制动作用，可通过压力空气或手动缓解 使具有最大载荷的列车停在坡度为30的坡道上不溜车 当系统风压低于350kPa时自动作用保持制动 常用制动的辅助功能 5km/h以下自动实施 摩擦制动力 为了停车平稳 避免列车在坡度不超过30 的坡道上溜车 若保持制动系统作用力不够，将启动安全制动 救援/回送制动 通过空电转换装置使动车组将来自普通机车的列车管压力变化信息转换为相应的电信号； 可使用外部3相电源或靠动车组自身发电。防冰制动 防止制动盘结冰 空气制动制动系统的特点及性能 系统特点制动机由TCMS控制，TC

16、MS同每辆车上的BCU通信除停放制动外，制动机在任何情况下都要根据载荷进行制动具有与ATP及LKJ-2000的接口，实施安全制动设有DSD安全制动装置 性能（最大重量、正常轨道条件下；无论混合制动还是空气制动）200km/h，2000m160km/h，1400m3.2 电制动系统 结构组成 工作原理 制动特性 再生制动力再生制动力 22,5-29 kV 7 辆编组辆编组 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 0 50 100 150 200 速度速度 公里公里/ /小时小时 制制动动力力 kN 3.3 空气制动系统 供气系统 直通空气制动系统 基础制动装置压力

17、空气供给系统 主压缩机 辅助压缩机 空气干燥器 过滤器 管道、风缸 辅助设备：安全阀、压力传感器等主压缩机Knorr-BremseVV120型3台：每个Tp和Tb车上 主压缩机结构主压缩机模块集成主供风模块在底架内的安装辅助压缩机 KnorrLP115型 2台：每个Tp车上 升降受电弓辅助压缩机模块空气干燥装置基础制动装置 动车2个轮盘 拖车3个轴盘3.4 防滑装置 结构结构 作用原理作用原理 特点特点每轴装设基于微处理器的车轮防滑装置（每轴装设基于微处理器的车轮防滑装置（WSP）动力制动和空气制动都可实现按轴控制，由动力制动和空气制动都可实现按轴控制，由TCMS系统统一控制；系统统一控制；当

18、动力制动系统使用效率低时，防滑功能完全当动力制动系统使用效率低时，防滑功能完全由空气防滑部分实现。由空气防滑部分实现。3.5 制动控制系统 MBCU接受制动指令 根据列车运行速度及车辆载重，将制动指令转换成所需要的制动力值对再生制动和空气制动进行分配自动检测车辆制动系统状态，并将有关信息向列车计算机网络报告，自动记录并显示故障信息防滑控制 PBCU空气制动控制四、CRH2制动系统概况4.1压力空气供给系统 空气压缩机 安全阀 干燥装置 滤油器 风缸空气压缩机安 全 阀干 燥 装 置滤 油 器风 缸空气制动控制部分空气制动控制装置电空转换阀（EP阀）中继阀调压阀电磁阀增压缸制动缸管路4.2空气制

19、动控制装置电空转换阀（EP阀）中 继 阀增 压 缸制 动 缸电 磁 阀4.3基础制动装置 传动部分 摩擦部分传 动 部 分杠杆式夹钳式空气制动部分工作原理4.4防滑装置 防滑装置的种类 微机控制的防滑器4.5制动控制系统的概念 制动控制系统是制动系统中，在司机或自动控制装置的控制下，产生、传产生、传递递制动信号，并对各种制动方式进行制动力分配、协调分配、协调的部分。 五、CRH5制动系统概况 制动系统概况 电制动系统 空气制动系统 防滑装置 制动控制5.1 制动系统概况 系统组成 制动作用的种类 制动性能系统组成 电制动 空气制动 防滑系统 制动控制系统制动作用的种类 常用制动 紧急制动（纯空气） 备用制动 停放制动 常用制动 司机室中的制动手柄将向列车总线发送制动命令，该制动命令将被不同车辆的各制动控制装置读取和编译，并将制动命令发送给牵引单元，进行电制动以及电空制动空气系统进行摩擦制动。 在常用制动模式下，电力制动优先。 紧急制动 在紧急制动时，牵引和电制动被切断，空气制动施加最大的制动力。旅客报警系统：动车组均配备有一个旅客报警系统（每个旅客车厢均配备有两个报警手柄），该指令可以被司机撤销。备用制动 如果电控装置发生故障或处于救援模式，动车组可启动备用制动继续运行。制动将通过制动管（600kPa）中的压力进行控制。备用制动系统可由操纵司机控制器或紧急按