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。自动空空气制制动机机（参参看图图4）。与直通通式相相比，，自动动空气气制动动机在在每辆辆车上上多一一个三三通阀阀，一一个副副风缸缸。““三通通”者者，一一通列列车管管，二二通副副风缸缸，三三通制制动缸缸。当制动动阀手手柄置置于缓缓解位位Ⅲ时，总总风缸缸的风风经制制动阀阀进到到列车车管（（充风风增压压），，并进进入三三通阀阀，将将其中中的（（主））活塞塞推至至右极极端（（缓解解位））并经经三通通阀活活塞套套上部部的““充气气沟””进入入副风风缸。。此时时，制制动缸缸经三三通阀阀（缓缓解槽槽和排排气孔孔）通通大气气。如如制动动缸原原来在在制动动状态态则可可得到到缓解解。当制动动阀手手柄置置于制制动位位Ⅰ时，列列车管管经制制动阀阀通大大气（（排风风减压压），，副风风缸的的风压压将三三通阀阀（主主）活活塞推推向左左极端端（制制动位位），，从而而打开开了三三通阀阀上通通往制制缸的的孔路路，使使副风风缸的的风可可通往往制动动缸，，产生生制动动作用用。当制动动阀手手柄置置于保保压位位Ⅱ时，列列车管管既不不通总总风缸缸也不不通大大气，，列车车管空空气强强保持持不变变。此此时，，副风风缸仍仍继续续向制制动缸缸供风风，副副风缸缸空气气压强强仍在在下降降。当副风风缸的的空气气压强强降至至列车车管空空气压压强略略低时时，列列车管管风压压会将将三通通阀（（主））活塞塞向右右反推推至中中间位位置（（中立立位或或保压压位）），刚刚好使使三通通阀通通制动动缸的的孔被被关闭闭（遮遮断）），副副风缸缸停止止向制制动缸缸供风风，副副风缸缸空气气压强强不再再下降降，处处于保保压状状态，，制动动缸空空气压压强不不再上上升，，也处处于保保压状状态。。如在在制动动缸升升压过过程中中将手手柄反反复置置于制制动位位和保保压位位，则则制动动缸空空气压压强变变可分分阶段段上升升，即即实现现阶段段制动动。但是，，如果果在制制动缸缸降压压过程程中将将制动动阀手手柄由由缓解解位移移至保保压位位，则则列车车管和和副风风缸虽虽能停停止充充风增增压，，三通通阀（（主））活塞塞都仍仍停留留在右右极端端（缓缓解位位），，制动动缸的的风仍仍继续续排向向大气气，直直至完完全缓缓解。。制动动阀手手柄反反复在在缓解解位和和保压压位之之间移移动，，只能能使列列车管管和副副风缸缸的风风压呈呈阶段段式上上升，，都不不能使使制动动缸实实现阶阶段缓缓解，，即只只能实实现““一次次彻底底缓解解”，，又称称“轻轻易缓缓解””。由此可可见，，自动动式空空气制制动机机的特特点是是列车车管排排气（（减压压）时时制动动缸充充气（（增压压），，发生生缓解解。优优点是是，当当列车车发生生分离离事故故，制制动软软管被被拉断断时，，列车车管风风将急急剧下下降，，三通通阀（（主））活塞塞将自自动而而迅速速地左左移到到制动动位，，由于于各车车都有有副风风缸分分别向向制动动缸供供风，，制动动缸动动作较较快，，故列列而且且列车车前后后部开开始制制动作作用的的时间间表差差小，，即制制动和和缓解解的一一致性性较好好，适适用于于编组组较长长的列列车。。因此此在世世界各各国（（包括括中国国）铁铁路上上得到到最广广级最最持久久的应应用。。3.电空制制动机机它是电电控空空气制制动的的简称称，是是在空空气制制动机机的基基础上上加装装电磁磁阀等等电气气控制制部件件而形形成的的（参参看图图5）。它它的特特点是是制动动作用用的操操纵控控制用用“电电控””，但但制动动作用用原动动力还还是压压力空空气。。而且且，在在制动动机的的电控控因故故失灵灵时，，它仍仍可实实行““气控控”（（空气气压强强控制制），，临时时变成成空气气制动动机。。施行电电空制制动时时贯通通全列列车的的制动动导线线使各各车的的制动动电磁磁阀6的排气气口同同时打打开，，将列列车管管1的压力力空气气排往往大气气，产产生制制动作作用。。施行行缓解解时贯贯通全全列车车的缓缓解导导线使使各车车的缓缓解电电磁阀阀8的通路路同时时打开开，各各车的的加速速缓解解风缸缸5同时向向列车车管1充风（（加速速缓解解风缸缸的风风是在在初充充气或或上次次缓解解时列列车管管1经过三三通阀阀2向副风风缸3充风的的同时时经过过止回回阀9充至定定压的的，由由于止止回阀阀的作作用，，制动动时加加速缓缓解风风缸的的风没没有使使用））。在列车车施行行阶段段缓解解时，，缓解解电磁磁阀8的通路路被关关闭，，列车车管空空气压压保捧捧不变变时，，保压压电磁磁阀7将三通通阀排排气通通路切切断，，所以以三通通阀（（主））活塞塞虽然然仍停停留在在充气气缓解解位，，制动动缸经经三通通阀与与排气气口相相通。。但此此时不不通大大气，，制动动缸空空气压压强能能保持持不变变，即即可以以实现现阶段段缓解解。在在列车车速度度很高高或编编组长长，空空气制制动机机难以以满足足要求求时，，采用用电空空制动动机可可以大大大改改善列列车前前后部部制动动和缓缓解作作用的的一致致性，，显著著减轻轻列车车纵向向冲击击，并并缩短短制动动距离离。世界上上许多多高速速列车车（200km/h）以上上都采采用了了电空空制动动机，，中国国广深深线准准高速速（160km/h）旅客客列车车和某某些干干线的的提速速客车车也采采用了了电空空制动动机。。5.电（磁磁）制制动机机它的操操纵控控制和和原动动力都都用电电，例例如轨轨道涡涡流制制动和和旋转转涡流流制动动这两两种制制动方方式，，其制制动机机就都都属于于电（（磁））制动动（机机）的的范畴畴。6.真空制制动机机它的特特点是是以大大气（（与真真空的的压差差）为为原动动力，，以改改变““真空空度””来操操纵控控制。。参看看图6。机车车上装装有直直空泵泵（抽抽气机机）1、（真真空））制动动阀2。真空空制动动主管管3贯通全全列车车（又又称““真空空列车车管””）。。每车车都装装有1～2个真空空制动动缸4。缸的的左侧侧有支支管与与主管管相连连通。。缸缸内有有制动动缸活活塞5。活塞塞左侧侧装有有球形形止回回阀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