城轨交通车辆制动系统-KBWB制动系统

项目五城轨交通车辆制动系统任务五KBWB制动系统任务五一、KBWB制动系统概述KBWB模拟式电气指令制动系统是由英国Westinghouse公司设计的制动系统，现已并入德国克诺尔制动机公司。该系统按照模块化原则设计，将计算机制动控制单元、空气制动控制单元、风缸和风源等设备安装在一个高度集成的模块内，具有自诊断和故障保护显示功能，因此这种城轨交通车辆的制动系统具有质量轻、结构简单、便于维护等特点。任务五二、KBWB制动系统的特点BWB模拟式电气指令制动系统很好地适应了城轨交通车辆站间距短、运行速度高、加速及停车频繁等要求，KBWB制动系统由电制动(动力制动)系统和空气制动系统组成，采用PWM传递制动指令，制动控制单元采用4个电磁间进行EP转换，已达到对控制室充放气的闭环控制。KBWB模拟式电气指令制动系统具有反应迅速、制动力大、制动距离短、停车精度高、安全可靠等特点。任务五二、KBWB制动系统的特点（1）采用模拟式电气指令制动控制系统，模拟方式为PWM。（2）采用“拖车空气制动滞后控制”的制动控制策略，充分利用动力制动。（3）采用各两个电磁进行充气、排气的精确闭环控制实现EP信号转换。（4）常用制动采用空重车调整信号加计算机计算给定信号。任务五二、KBWB制动系统的特点（5）紧急制动为纯空气制动，采用单独回路控制、失电控制，并根据空重车调整信号进行冲动控制。（6）防护控制采用动力制动和空气制动分别控制。（7）整个制动系统采用模块化设计，结构紧凑，质量轻。（8）具有故障诊断、故障存储及故障显示功能，同时通过网络进行数据交换和监控。任务五三、KBWB制动系统的结构与基本控制过程1.KBWB制动系统的结构KBWB制动系统按照整车模块化设计的原则，集成化程度很高。图5-25所示为KBWB模拟式电气指令式制动系统集成化布置，由图可知，其将计算机控制单元、空气制动控制单元、风缸和风源等全部安装在一个构架上，因此结构上讲具有结构简单、集中、维护保养方便、质量轻等特点。任务五如图

5-25图5-25KBWB模拟式电气指令式制动系统集成化布置三、KBWB制动系统的结构与基本控制过程任务五三、KBWB制动系统的结构与基本控制过程2.KBWB制动系统的基本控制过程KBWB制动系统采用模拟指令式制动控制技术，将变量输入计算机，计算机通过电磁阀控制气阀，气阀控制制动缸压力，从而达到制动力控制的目的；其核心部分为电子控制单元，它将制动指令、电制动施加信号、车重载荷信号、空气制动实际反馈信号进行综合运算，输出电气模拟转换机防滑控制信号，控制各种电磁阀、气阀，实时调整制动缸压力，从而实现不同工况下的制动目的，适用于ATC控制的列车。任务五四、KBWB制动系统的应用1.上海地铁AC03线上海轨道交通3号线又称上海地铁明珠线1期，其中上海南站至江湾镇段于2000年11月投入运营，北延段(江湾镇至江杨北路)于2006年12月投入运营。上海地铁3号线的车辆现为6节编组，由法国阿尔斯通公司和南车浦镇车辆有限公司联合制造。车辆的制动系统采用的是由原来英国Westinghouse公司(现已并入克诺尔制动机公司)设计的KBWB模拟式电气指令制动系统。任务五四、KBWB制动系统的应用2.南京地铁1号线南京地铁1号线列车采用6辆A型车编组，1500V接触网受电，制动系统采用原英国Westinghouse公司设计的KBWB模拟式电气指令制动系统。图526所示为南京地铁1号线列车制动系统的组成框图，列车的制动系统由电制动系统、空气制动系统、制动控制装置和防滑装置组成。在两端拖车的司机室操纵台上，安装有牵引/制动控制器，用于产生制动指令，安装在动车上的牵引传动系统在列车运行在制动工况时产生电气制动力；安装在每辆车上的空气制动系统在电制动力不足时产生空气制动力；任务五四、KBWB制动系统的应用2.南京地铁1号线安装在每辆车上的制动控制装置(BCE)实现对电制动、空气制动、防滑装置工作的控制；安装在每辆车上的防滑装置在某一轮对出现滑行时消除轮对的滑行。车辆制动系统采用拖车空气制动滞后控制策略，即拖车所需制动力先由动车的再生制动承担，然后根据电空联合制动运算，不足部分先由动车的空气制动力补充，动车不足以承担的拖车所需制动力再由拖车的空气制动力承担。该制动系统实现了空气制动与电制动的高度结合，不仅满足了电制动优先的要求，而且实现了电空混合制动的平滑过渡，还设有冲动限制以提高乘客乘坐舒适度。任务五如图

5-26图5-26南京地铁1号线列车制动系统的组成框图四、KBWB制动系统的应用任务五五、KBWB制动系统的组成分析1.计算机制动控制单元每节车都安装一套计算机制动控制单元用于制动控制，控制所有空气制动的常用制动，其中包括随制动需求信号和空气弹簧平均压力（车重载荷信号）变化而变化的压力值。如果使用电制动，计算机制动控制单元（BCE）为电空混合制动提供控制界面划分，形成完整的制动系统。计算机制动控制单元主要是用于提供正常的制动控制、运行管理和故障检测、空气压缩机及空气干燥器的控制，是制动需求信号与牵引传动系统之间的桥梁；同时将运行管理及故障检测信息传递给TIMS系统，便于利用便携式计算机对制动系统进行故障诊断和维修。任务五五、KBWB制动系统的组成分析1.计算机制动控制单元常用制动时,空气弹簧将其平均压力信号（车重载荷信号）传递给制动控制单元，根据该信号计算出车辆所需制动力，同时将该信号传递给网络系统。具体过程是：拖车空气弹簧压力信号通过网络传送到动车和牵引控制装置，动车的载荷信号也传递给相应的牵引控制电子装置。牵引控制单元经过计算，决定制动力的分配。对于动车，电制动和空气制动系统同时存在，无论采用司控器或自动驾驶控制，动车都能实时得到连续的电制动和空气制动。BCE还对空气压缩机和空气干燥器进行控制。任务五如图

5-272.空气制动控制单元拖车和动车由于车辆载重不同，安装的空气制动控制单元也略有不同。空气制动控制单元由EP控制板、称重阀和主控阀三部分组成，具体结构如图527所示。五、KBWB制动系统的组成分析任务五五、KBWB制动系统的组成分析3.制动控制单元的工作原理由BCE发出制动充气指令，主控阀上两个充气电磁阀加电励磁，给控制腔室X充气，充气过程中，主控阀上气电转换器实时将控制腔室X内的空气压力信号转换成电信号后，反馈给BCE，BCE根据反馈信号实时调整制动充气指令，持续到控制腔室X内的空气压力与BCE发出的制动指令值一致。（1）常用制动。任务五五、KBWB制动系统的组成分析3.制动控制单元的工作原理此时，控制腔室X与称重阀的进排气阀相连通，称重阀上、下膜板与滑动块分离，排气杆上移，打开进排气阀进气阀座口，连通主控阀控制腔室X与控制腔室Y，控制膜板在向下作用力作用下，带动操纵杆下移，打开充排气阀的上口并切断充排气阀的排气通道，将制动储风缸和控制腔室A与单元制动机相连接。同时，根据控制腔室Y的压力向单元制动机输出给定的制动压力空气，直到控制腔室A和控制腔室Y平衡，关闭充排气阀的上口，保持关闭充排气阀的排气通道，施加制动。其空气通路如图5-30所示。（1）常用制动。任务五五、KBWB制动系统的组成分析3.制动控制单元的工作原理紧急电磁阀失电，压力空气由制动储风缸到紧急电磁阀（仅是通路，不对压力大小进行控制）到称重阀，压力空气未进入主控阀控制腔内，不受主控阀控制。此时若有空气弹簧压力信号，则空气弹簧压力空气经EP控制板接口3进入称重阀控制室，推动称重阀排气杆打开进排气阀，接下来经压力空气制动储风缸—紧急电磁阀（仅是通路，不对压力大小进行控制）—称重阀—称重阀输出控制室—主控阀控制腔室Y（当称重阀输出控制室内充入压力空气后，对主膜板产生向下的作用力，该作用力克服主弹簧的弹力和上膜板向上的作用力，使排气杆向下移动，关闭进排气阀。（2）紧急制动时。任务五五、KBWB制动系统的组成分析3.制动控制单元的工作原理此时，主控阀控制腔室Y中压力比常用制动时大，固定在主控阀控制膜板上的操纵杆向下移动，打开充排气阀。此时连通制动储风缸与单元制动机，当控制腔室A与控制腔室Y中的空气压力平衡时，固定在主控阀控制膜板上的操纵杆向上移动，关闭充排气阀上口，并保