城市轨道交通车辆制动系统

城市轨道交通车辆制动系统

绪论第一节列车制动的几个基本概念制动：人为的制止物体的运动，包括使其减速、阻止其运动或加速运动。

缓解：对已经实行制动的物体，解除或减弱其制动作用。

列车制动装置：为了使列车能够施行制动或缓解而安装于列车上的一整套设备。制动机是产生制动原动力并进行操纵和控制的部分。基础制动装置是指传送制动原动力并产生制动力的部分。

机车制动装置能够操纵机车本身和全列车的制动作用。车辆制动装置只能控制车辆本身的制动作用。

制动力：由制动装置产生的与列车运行方向相反的外力。

常用制动：正常情况下为调速或进站停车所施行的制动。特点是作用缓和，制动力可调，只用到列车制动能力的20％～80％，一般只用50％。

紧急制动：紧急情况下，为了尽快停车而施行的制动，也称非常制动。作用迅猛，用尽所有的制动能力。

制动距离：从司机施行制动的瞬间起，到列车速度降为零的瞬间止，列车所驶过的距离。是一个综合反映列车制动装置的性能和实际制动效果的主要技术指标。计算制动距离：各个国家根据自己的铁路情况制定的紧急制动的最大允许值。我国《技规》规定：列车在任何线路坡道上的紧急制动距离为800m。

二、列车制动的分类（一）按列车制动方式不同分类

从能量的观点看，“制动”的实质就是将列车动能转变为别的能量或转移走。从作用力的观点看，“制动”就是让制动装置产生与列车运行方向相反的外力，使列车速度控制在允许范围内。

为达到上述目的，铁路机车车辆上采用了不同的制动方式，主要有闸瓦制动、盘形制动、磁轨制动、轨道涡流制动、旋转涡流制功、电阻制动、再生制动、液力制动、逆汽制动等。1、闸瓦制动（踏面制动）

它是自有铁路以来使用最广泛的制动方式，用铸铁或其他摩擦材料制成的瓦状制动块（闸瓦）紧压滚动着的车轮踏面，通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦，将列车动能转化为热消散于大气并产生制动力。2.盘形制章（摩擦式圆盘制动）

它是在车轴上或在车轮辐板侧面安装制动盘（一般为铸铁圆盘），用制动夹钳使以合成材料制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，把列车动能转化为热能，消散于大气从而实现制动。3.磁轨制动动（又称摩擦擦式轨道电磁磁制动）在转向架侧架架下面同侧的的两个车轮之之间，各安置置一个制动用用的电磁铁（（又称电磁靴靴），制动时时将它放下并并利用电磁吸吸力紧压钢轨轨，通过电磁磁铁上磨耗板板与钢轨间的的滑动摩擦产产生制动力，，把列车动能能转化为热能能，消散于大大气。4.轨道涡流制动动(又称线性涡流流制动或涡流流式轨道磁制制动）也是把电磁铁铁悬挂在转向向架侧架下面面同侧的两个个车轮之间。。不同的是，，制动时电磁磁铁不放在钢钢轨上。利用用电磁铁与钢钢轨相对运动动使钢轨感应应出涡流，产产生电磁吸力力作为制动力力，把列车动动能转化为热热能，消散于于大气。5.旋转涡流制动动（又称涡流流式圆盘制动动）在牵引电动机机轴上装金属属盘，制动时时金属盘在电电磁铁形成的的磁场中旋转转，盘的表面面被感应出涡涡流，产生电电磁吸力并发发热消散于大大气，从而起起制动作用。。圆盘虽然没没有装在轮对对上，但同样样要通过轮轨轨粘着才能产产生动力，也也要受粘着限限制。而且，，消耗的电能能也很多。6.电阻制动广泛用于电力力机车、电动动车组和电传传动内燃机车车。在制时将将原来驱动轮轮对的自激牵牵引电动机改改变为他激的的发电机发电电，并将电流流通往专门设设置的电阻器器，采用强迫迫通风，使电电阻器发生的的热量消于大大气，从而产产生制动作用用。7.再生制动也是将牵引电电动机变为发发电机，不同同的是，它将将电能反馈回回电网使用，，在经济上是是合算的，但但技术上比较较复杂，而且且它只能用于于电网供电的的电力机车和和电动车组。。8.液力制动应用于液力传传动内燃机车车上，在液力力传动装置内内装液力制动动器（液力耦耦合器），制制动时向它充充入液体，车车轮带动它旋旋转时液体与与液体之间、、液体与耦合合器之间摩擦擦生热。再经经由散热器消消散于大气，，从而产生制制动作用。9.逆汽制动（反反汽制动）它是蒸汽机车车特有的，俗俗称“打倒汽汽”。它是在在机车前进中中突然把遮断断手把（断汽汽手把）从““前进位”拉拉到“逆行位位”，将蒸汽汽发动机变为为蒸汽压缩机机，从而产生生制动作用。。逆汽制动容容易顶弯机车车摇杆，还会会把烟箱燃气气、煤渣、灰灰渣等吸入汽汽缸，损坏汽汽缸壁。所以以一般情况下下禁止使用。。只是在主要要制动方式失失灵而且十分分危险时才可可以使用逆汽汽制动，事后后还必须及时时报告，申明明使用理由并并对机车进行行认真的检查查和维修。（二）按制动动原动力和控控制方式的不不同分类按制动原动力力和操纵控制制方式的不同同，铁路机车车车辆制动机机可分为：手手制动机、空空气制动机、、电空制动机机、电磁制动动机和真空制制动机。1.手制动机手制动机是以以人力制动原原动力，以手手轮的转动方方向和手力大大小来操纵控控制。构造简简单,费用低廉，是是铁路历史上上使用最久远远、生命力最最顽强的制动动机。铁路发发展初期，机机车车辆上只只有这种制动动机，每车或或几个车配备备一名制动员员，按司机笛笛声号令协同同操纵，由于于制动力弱，，动作缓慢，，不便于司机机直接操纵，，所以很快就就被非人力制制动机取而代代之，手制动动机成辅助的的备用制动机机。2.空气制动机空气制动机是压力空气作作为制动原动动力，以改变变压力空气的的压强来操纵纵控制。制动动力大，操纵纵控制就灵敏敏便利。中国国铁路习惯把把压力空气简简称为“风””，把空气制制动简称为““风闸”。空空气制动机又又分直通式和和自动式两大大类：直通式空气制制动机已不再再采用。自动空气制动动机（参看图图4）。与直通式相比比，自动空气气制动机在每每辆车上多一一个三通阀，，一个副风缸缸。“三通””者，一通列列车管，二通通副风缸，三三通制动缸。。当制动阀手柄柄置于缓解位位Ⅲ时，总风缸的的风经制动阀阀进到列车管管（充风增压压），并进入入三通阀，将将其中的（主主）活塞推至至右极端（缓缓解位）并经经三通阀活塞塞套上部的““充气沟”进进入副风缸。。此时，制动动缸经三通阀阀（缓解槽和和排气孔）通通大气。如制制动缸原来在在制动状态则则可得到缓解解。当制动阀手柄柄置于制动位位Ⅰ时，列车管经经制动阀通大大气（排风减减压），副风风缸的风压将将三通阀（主主）活塞推向向左极端（制制动位），从从而打开了三三通阀上通往往制缸的孔路路，使副风缸缸的风可通往往制动缸，产产生制动作用用。当制动阀手柄柄置于保压位位Ⅱ时，列车管既既不通总风缸缸也不通大气气，列车管空空气强保持不不变。此时，，副风缸仍继继续向制动缸缸供风，副风风缸空气压强强仍在下降。。当副风缸的空空气压强降至至列车管空气气压强略低时时，列车管风风压会将三通通阀（主）活活塞向右反推推至中间位置置（中立位或或保压位），，刚好使三通通阀通制动缸缸的孔被关闭闭（遮断），，副风缸停止止向制动缸供供风，副风缸缸空气压强不不再下降，处处于保压状态态，制动缸空空气压强不再再上升，也处处于保压状态态。如在制动动缸升压过程程中将手柄反反复置于制动动位和保压位位，则制动缸缸空气压强变变可分阶段上上升，即实现现阶段制动。。但是，如果在在制动缸降压压过程中将制制动阀手柄由由缓解位移至至保压位，则则列车管和副副风缸虽能停停止充风增压压，三通阀（（主）活塞都都仍停留在右右极端（缓解解位），制动动缸的风仍继继续排向大气气，直至完全全缓解。制动动阀手柄反复复在缓解位和和保压位之间间移动，只能能使列车管和和副风缸的风风压呈阶段式式上升，都不不能使制动缸缸实现阶段缓缓解，即只能能实现“一次次彻底缓解””，又称“轻轻易缓解”。。由此可见，自自动式空气制制动机的特点点是列车管排排气（减压））时制动缸充充气（增压）），发生缓解解。优点是，，当列车发生生分离事故，，制动软管被被拉断时，列列车管风将急急剧下降，三三通阀（主））活塞将自动动而迅速地左左移到制动位位，由于各车车都有副风缸缸分别向制动动缸供风，制制动缸动作较较快，故列而而且列车前后后部开始制动动作用的时间间表差小，即即制动和缓解解的一致性较较好，适用于于编组较长的的列车。因此此在世界各国国（包括中国国）铁路上得得到最广级最最持久的应用用。3.电空制动机它是电控空气气制动的简称称，是在空气气制动机的基基础上加装电电磁阀等电气气控制部件而而形成的（参参看图5）。它的特点点是制动作用用的操纵控制制用“电控””，但制动作作用原动力还还是压力空气气。而且，在在制动机的电电控因故失灵灵时，它仍可可实行“气控控”（空气压压强控制），，临时变成空空气制动机。。施行电空制动动时贯通全列列车的制动导导线使各车的的制动电磁阀阀6的排气口同时时打开，将列列车管1的压力空气排排往大气，产产生制动作用用。施行缓解解时贯通全列列车的缓解导导线使各车的的缓解电磁阀阀8的通路同时打打开，各车的的加速缓解风风缸5同时向列车管管1充风（加速缓缓解风缸的风风是在初充气气或上次缓解解时列车管1经过三通阀2向副风缸3充风的同时经经过止回阀9充至定压的，，由于止回阀阀的作用，制制动时加速缓缓解风缸的风风没有使用））。在列车施行阶阶段缓解时，，缓解电磁阀阀8的通路被关闭闭，列车管空空气压保捧不不变时，保压压电磁阀7将三通阀排气气通路切断，，所以三通阀阀（主）活塞塞虽然仍停留留在充气缓解解位，制动缸缸经三通阀与与排气口相通通。但此时不不通大气，制制动缸空气压压强能保持不不变，即可以以实现阶段缓缓解。在列车车速度很高或或编组长，空空气制动机难难以满足要求求时，采用电电空制动机可可以大大改善善列车前后部部制动和缓解解作用的一致致性，显著减减轻列车纵向向冲击，并缩缩短制动距离离。世界上许多多高速列车车（200km/h）以上都采采用了电空空制动机，，中国广深深线准高速速（160km/h）旅客列车车和某些干干线的提速速客车也采采用了电空空制动机。。5.电（磁）制制动机它的操纵控控制和原动动力都用电电，例如轨轨道涡流制制动和旋转转涡流制动动这两种制制动方式，，其制动机机就都属于于电（磁））制动（机机）的范畴畴。6.真空制动机机它的特点是是以大气（（与真空的的压差）为为原动力，，以改变““真空度””来操纵控控制。参看看图6。机车上装装有直空泵泵（抽气机机）1、（真空））制动阀2。真空制动动主管3贯通全列车车（又称““真空列车车管”）。。每车都装装有1～2个真空制动动缸4。缸的左侧侧有支管与与主管相连连通。缸缸内有制动动缸活塞5。活塞左侧侧装有球形形止回阀6。当制动动阀手手柄置置于缓缓解位位时，，真空空泵与与列车车管连连通。。列车车管和和制动动缸内内的空空气都都被抽抽走，，列车车管和和制动动缸内内上下下两方方都保保持高高度真真空（（约510mmHg，相当当于绝绝对压压强33kPa），活活寒因因自重重落下下（图图中右右半部部的状状态）），活活塞杆杆向外外（图图中为为向下下）伸伸出，，此为为机车车车辆辆缓解解状态态。当制动动阀手手柄置置于缓缓解位位时，，真空空泵与与列车车管连连通。。列车车管和和制动动缸内内的空空气都都被抽抽走，，列车车管和和制动动缸内内上下下两方方都保保持高高度真真空（（约510mmHg，相当当于绝绝对压压强33kPa），活活寒因因自重重落下下（图图中右右半部部的状状态）），活活塞杆杆向外外（图图中为为向下下）伸伸出，，此为为机车车车辆辆缓解解状态态。真空制制动机机在许许多发发展中中国家家铁路路上至至今仍仍是主主要制制动机机，例例如亚亚洲的的巴基基斯坦坦、孟孟加拉拉国、、斯里里兰卡卡、泰泰国，，非洲洲的赞赞比亚亚等。。中国国援建建的坦坦赞铁铁路所所用货货车上上也装装有两两个真真空制制动缸缸的真真空