1、教學目標教學目標1.1.掌握鐵科研城軌空氣制動控制系統的組成掌握鐵科研城軌空氣制動控制系統的組成 2.2.掌握鐵科研城軌空氣制動系統控制過程及功能掌握鐵科研城軌空氣制動系統控制過程及功能 該城軌車輛制動系統是采用微機控該城軌車輛制動系統是采用微機控制的直通式電空制動系統，它反應迅制的直通式電空制動系統，它反應迅速、操縱靈活，具有空電復合制動、速、操縱靈活，具有空電復合制動、防滑控制、故障診斷和狀態信息顯示防滑控制、故障診斷和狀態信息顯示等功能，是一個充分考慮安全的城軌等功能，是一個充分考慮安全的城軌制動系統。制動系統。（一）制動系統的組成（一）制動系統的組成該制動系統主要是由風源系統、列車該制

2、動系統主要是由風源系統、列車制動控制單元、制動控制裝置和基礎制動控制單元、制動控制裝置和基礎制動裝置組成，如圖制動裝置組成，如圖7-1所示。所示。圖圖7-1 鐵科研微機控制直通式電空制動系統鐵科研微機控制直通式電空制動系統1風源系統風源系統 風源系統為全列車制動系統、空風源系統為全列車制動系統、空氣彈簧等使用壓縮空氣的裝置提供干氣彈簧等使用壓縮空氣的裝置提供干燥、清潔的壓縮空氣。每列車設有兩燥、清潔的壓縮空氣。每列車設有兩套電動空氣壓縮機組，分別裝在套電動空氣壓縮機組，分別裝在M1/M4車上，并配有相應的總風缸和車上，并配有相應的總風缸和制動輔助風缸，列車的兩套電動空氣制動輔助風缸，列車的兩套

3、電動空氣壓縮機組經列車總風管相連通。每套壓縮機組經列車總風管相連通。每套壓縮機單元采用壓縮機與干燥器的集壓縮機單元采用壓縮機與干燥器的集成模塊，包括螺桿式空氣壓縮機、膜成模塊，包括螺桿式空氣壓縮機、膜式空氣干燥器、啟動裝置、安全閥、式空氣干燥器、啟動裝置、安全閥、壓力開關等。壓力開關等。 2列車制動控制單元列車制動控制單元 列車制動控制單元接收司機控制器及列車制動控制單元接收司機控制器及ATO、ATP的制動指令，然后通過制動控制的制動指令，然后通過制動控制線向全列車的制動電子控制裝置發送制動指線向全列車的制動電子控制裝置發送制動指令。各車制動控制裝置根據制動指令對制動令。各車制動控制裝置根據制

4、動指令對制動缸的壓力進行控制，并由基礎制動裝置實施缸的壓力進行控制，并由基礎制動裝置實施機械摩擦制動。機械摩擦制動。 列車制動控制單元主要由司機主控制器、列車制動控制單元主要由司機主控制器、編碼器、制動邏輯繼電器箱等三部分組成。編碼器、制動邏輯繼電器箱等三部分組成。司機主控器產生牽引司機主控器產生牽引/制動的邏輯控制指令及制動的邏輯控制指令及級位的模擬指令；編碼器接收司機主控器的級位的模擬指令；編碼器接收司機主控器的ATP、ATO的指令向列車制動控制線輸出的指令向列車制動控制線輸出PWM的制動指令；同時制動邏輯繼電箱可并的制動指令；同時制動邏輯繼電箱可并行接收司機主控器指令、緊急制動指令、安行

5、接收司機主控器指令、緊急制動指令、安全警惕防護指令、全警惕防護指令、ATP、ATO等指令，優先等指令，優先響應和響應和/或必要聯鎖控制。或必要聯鎖控制。 制動控制部分主要包括兩個裝置模塊，制動控制部分主要包括兩個裝置模塊，制動控制裝置由電子制動控制單元制動控制裝置由電子制動控制單元EBCU和和氣動制動控制單元氣動制動控制單元PBCU組成組成,如圖如圖7-2所示。所示。EBCU可分為制動控制、防滑控制、通信及可分為制動控制、防滑控制、通信及故障診斷三個部分。故障診斷三個部分。EBCU制動控制裝置的制動控制裝置的原理及組成如圖原理及組成如圖7-3所示。所示。EBCU的制動控制的制動控制部可以接收列

6、車制動控制線的部可以接收列車制動控制線的PWM的制動指的制動指令編碼，進行空氣和電制動的混合制動模式令編碼，進行空氣和電制動的混合制動模式運算，控制常用制動電磁閥的電流以實現對運算，控制常用制動電磁閥的電流以實現對制動缸的壓力控制，并根據兩路空氣彈簧的制動缸的壓力控制，并根據兩路空氣彈簧的壓力壓力AS1、AS2實現制動力按載重的自動調實現制動力按載重的自動調整。整。EBCU的防滑控制部分可以測定各車軸的防滑控制部分可以測定各車軸的速度，一旦檢測到有車輪滑行，便驅使防的速度，一旦檢測到有車輪滑行，便驅使防滑排風閥降低滑行軸的制動缸壓力，使滑行滑排風閥降低滑行軸的制動缸壓力，使滑行車輪恢復到正常的

7、粘著滾動狀態。車輪恢復到正常的粘著滾動狀態。EBCU還還具有通信及故障診斷信息的顯示與存貯功能。具有通信及故障診斷信息的顯示與存貯功能。圖圖7-2 制動控制裝置內部組成外形圖制動控制裝置內部組成外形圖圖圖7-3 制動控制裝置的原理及組成制動控制裝置的原理及組成 制動控制裝置還能優先響應純空氣制動控制裝置還能優先響應純空氣的緊急制動，并封鎖的緊急制動，并封鎖EBCU的作用，達的作用，達到安全制動的目的。到安全制動的目的。 氣動制動控制單元氣動制動控制單元PBCU的兩個關的兩個關鍵部件中繼閥和空重車調整閥的結構鍵部件中繼閥和空重車調整閥的結構組成分別如圖組成分別如圖7-4和圖和圖7-5所示。所示。

8、圖圖7-4中繼閥中繼閥1-總風閥座；2-總風口軸套；3-上活塞體；4-下活塞體；5-回復彈簧；6-總風彈簧；MR-總風腔；BC-制動腔；AC1-緊急制動腔；AC2-常用制動腔；O-排風口。圖圖7-5空重車調整閥結構圖空重車調整閥結構圖1-主閥體；2-稱重部活塞組成；3-稱重部軸套；4-擋圈；5-止回閥部組成；6-止回閥部軸套；7-總風部組成；8-擋圈；9-作用部軸套；10-縮堵；11-矩形圈；12-作用部活塞組成；13-壓環；14-開口擋圈；15-支承杠桿組成；16-滾輪支承座；17-沉頭螺釘；18-閥蓋；19-調整螺桿；20-螺母；21、23-彈簧座；22-調整彈簧；24-雙頭螺柱；25-螺

9、母；26-彈簧墊圈；27-平墊圈；28-調整杠桿支點組成；29-擋圈。3停放制動控制停放制動控制 停放制動裝置集成在一個控制箱內，直停放制動裝置集成在一個控制箱內，直接由停放制動線控制。停放制動控制裝置實接由停放制動線控制。停放制動控制裝置實物如圖物如圖7-6a）所示。在每根軸上，具有一個）所示。在每根軸上，具有一個帶停放制動功能的踏面制動單元，停放制動帶停放制動功能的踏面制動單元，停放制動通過彈簧施加，緩解通過充風實現。如圖通過彈簧施加，緩解通過充風實現。如圖7-6b）所示。停放制動控制裝置由雙脈沖電磁）所示。停放制動控制裝置由雙脈沖電磁閥、減壓閥、壓力開關、壓力測點、濾清器、閥、減壓閥、壓

10、力開關、壓力測點、濾清器、帶電節點排風塞門、氣路集成板和箱體組成。帶電節點排風塞門、氣路集成板和箱體組成。 脈沖電磁閥是先導控制的二位三通閥脈沖電磁閥是先導控制的二位三通閥（左、右二位，（左、右二位，B、P、S三通口），它由一三通口），它由一個氣動往復閥芯和用于預控的電磁閥組成。個氣動往復閥芯和用于預控的電磁閥組成。此外，它還配有附加的手動控制。當拆掉此外，它還配有附加的手動控制。當拆掉A通口的封口螺帽時，就變成一個二位五通閥通口的封口螺帽時，就變成一個二位五通閥（左、右二位，（左、右二位，B、P、S、R、A五通口）了。五通口）了。其結構如圖其結構如圖7-7所示。所示。 a ） b） 圖圖7-

11、6 停放制動控制裝置停放制動控制裝置圖圖7-7 7-7 脈沖電磁閥（二位五通閥）脈沖電磁閥（二位五通閥）1-活塞；2-彈簧；3-銜鐵；4-電磁閥體； 5-線圈；V1、V2閥座。 脈沖電磁閥用于氣電控制回路中，如果電脈沖被脈沖電磁閥用于氣電控制回路中，如果電脈沖被觸發，則控制腔充氣或排氣，或按順序交替進行。例觸發，則控制腔充氣或排氣，或按順序交替進行。例如，用于單作用風缸或雙作用風缸（操作彈簧加載的如，用于單作用風缸或雙作用風缸（操作彈簧加載的停車制動，控制門風缸）等。其操作原理是：當閥磁停車制動，控制門風缸）等。其操作原理是：當閥磁鐵鐵和和失電時，在緩解位，即電磁鐵斷電，活塞總失電時，在緩解位

12、，即電磁鐵斷電，活塞總處于一個端部位置，活塞位于左端。二位三通閥工作處于一個端部位置，活塞位于左端。二位三通閥工作時，進氣口時，進氣口P和排氣口和排氣口B形成通路。形成通路。 當閥磁鐵當閥磁鐵得電時，控制空氣經閥座得電時，控制空氣經閥座V1到活塞，到活塞，活塞移到右端位。當電脈沖終止，銜鐵連同其底座被活塞移到右端位。當電脈沖終止，銜鐵連同其底座被彈簧壓在閥座彈簧壓在閥座V1上，流進活塞的控制空氣被切斷，活上，流進活塞的控制空氣被切斷，活塞仍留在原先的位置上。從塞仍留在原先的位置上。從V1通向活塞的控制管經閥通向活塞的控制管經閥座座V2排氣。活塞保持在右端位。當活塞保持在右端位排氣。活塞保持在右

13、端位。當活塞保持在右端位時，操作氣流時，操作氣流B經排氣口經排氣口S排入大氣。當閥磁鐵排入大氣。當閥磁鐵得電得電時，壓力空氣推動活塞運動到左端位，即如之前未得時，壓力空氣推動活塞運動到左端位，即如之前未得電時一樣。電時一樣。 在斷電情況下，可手動操作脈沖電磁閥。壓下按在斷電情況下，可手動操作脈沖電磁閥。壓下按鈕到停止位，使活塞移到左右兩端中的一端，松手后，鈕到停止位，使活塞移到左右兩端中的一端，松手后，按鈕在彈簧作用下復位，活塞仍停留在原位。按鈕在彈簧作用下復位，活塞仍停留在原位。4基礎制動裝置基礎制動裝置 每個軸包括一個帶有彈簧作用具有停放每個軸包括一個帶有彈簧作用具有停放制動功能的踏面復合

14、制動缸和一個單元踏面制動功能的踏面復合制動缸和一個單元踏面制動缸，每個缸裝有整體式合成閘瓦，它們制動缸，每個缸裝有整體式合成閘瓦，它們都具有閘瓦間隙自動調整功能，復合制動缸都具有閘瓦間隙自動調整功能，復合制動缸具有停放制動和手動機械緩解功能。該制動具有停放制動和手動機械緩解功能。該制動系統采用系統采用PEC7型和型和PEC7F型踏面單元制動型踏面單元制動器。器。5制動部件制動部件 制動部件是由防滑放風閥、速度傳感器、制動部件是由防滑放風閥、速度傳感器、減壓閥、止回閥、安全閥、溢流閥、電接點減壓閥、止回閥、安全閥、溢流閥、電接點塞門等組成的。塞門等組成的。 一、系統功能一、系統功能 常用制動控制

15、功能；緊急制動控制功能；停放制常用制動控制功能；緊急制動控制功能；停放制動控制功能；保持制動功能；防滑控制功能；制動力動控制功能；保持制動功能；防滑控制功能；制動力不足檢測功能；制動緩解不良檢測功能；故障診斷和不足檢測功能；制動緩解不良檢測功能；故障診斷和監測功能；制動系統調試與維護功能；車輛載荷信號監測功能；制動系統調試與維護功能；車輛載荷信號檢測及制動載荷補償功能。檢測及制動載荷補償功能。（一）常用制動（一）常用制動 常用制動采用網絡控制，硬線冗余。模擬電氣指常用制動采用網絡控制，硬線冗余。模擬電氣指令方式，是微處理器控制的直通式電空制動，它采用令方式，是微處理器控制的直通式電空制動，它采

16、用減速度控制模式，其制動力隨輸入指令大小無級控制，減速度控制模式，其制動力隨輸入指令大小無級控制，制動控制單元根據減速度指令和車輛實際載重來計算制動控制單元根據減速度指令和車輛實際載重來計算目標制動力，產生相應的減速度。常用制動受最大允目標制動力，產生相應的減速度。常用制動受最大允許沖擊率限制，以改善乘座的舒適性；常用制動采用許沖擊率限制，以改善乘座的舒適性；常用制動采用空電混合制動并優先使用電制動，當電制動不足時，空電混合制動并優先使用電制動，當電制動不足時，由空氣制動補充。常用制動控制原理如圖由空氣制動補充。常用制動控制原理如圖7-8所示。二所示。二動一拖（半列車）混合制動信息流程如圖動一

17、拖（半列車）混合制動信息流程如圖7-9所示。所示。 一、系統功能一、系統功能圖圖7-8常用制動控制原理圖常用制動控制原理圖一、系統功能一、系統功能圖圖7-9 二動一拖（半列車）混合制動信息流程圖二動一拖（半列車）混合制動信息流程圖一、系統功能一、系統功能（二）快速制動（二）快速制動 快速制動的控制模式與常用制動相同，快速制動快速制動的控制模式與常用制動相同，快速制動力與緊急制動相當，同時有空力與緊急制動相當，同時有空-電復合的功能，且是可電復合的功能，且是可逆操作的（發出快速制動指令后可撤消）。逆操作的（發出快速制動指令后可撤消）。（三）緊急制動（三）緊急制動 緊急制動采用緊急安全環路的純空氣

18、制動，由列緊急制動采用緊急安全環路的純空氣制動，由列車線直接控制的直通式制動模式。該制動環路獨立于車線直接控制的直通式制動模式。該制動環路獨立于常用制動，不受微處理器控制，它受緊急的二位三通常用制動，不受微處理器控制，它受緊急的二位三通緊急電磁閥控制，具有故障導向安全的功能。緊急制緊急電磁閥控制，具有故障導向安全的功能。緊急制動發生后，在列車完全停止前不允許緩解制動（零速動發生后，在列車完全停止前不允許緩解制動（零速聯鎖以防止車輛減速過程中重新起動）。在聯鎖以防止車輛減速過程中重新起動）。在ATP系統系統發出緊急制動指令、列車分離、總風欠壓、發出緊急制動指令、列車分離、總風欠壓、DC110V控

19、制電源失電等情況下，均能產生最高安全等級的緊控制電源失電等情況下，均能產生最高安全等級的緊急制動。緊急制動不受縱向沖擊率限制。緊急制動控急制動。緊急制動不受縱向沖擊率限制。緊急制動控制原理如圖制原理如圖7-10所示。所示。一、系統功能一、系統功能圖圖7-10 緊急制動控制原理圖緊急制動控制原理圖一、系統功能一、系統功能（四）空電混合制動控制（四）空電混合制動控制 空電混合制動控制是以一個單元為基本單位進行的混合空電混合制動控制是以一個單元為基本單位進行的混合制動控制。動車的制動電子控制單元也從拖車的制動電子控制動控制。動車的制動電子控制單元也從拖車的制動電子控制單元得到拖車的車重信號，產生編組

20、單元的制動請求信號，制單元得到拖車的車重信號，產生編組單元的制動請求信號，再向牽引系統請求電制動信號。根據牽引系統反饋的電制動再向牽引系統請求電制動信號。根據牽引系統反饋的電制動信號，進行編組單元的制動力不足計算，動車優先響應電制信號，進行編組單元的制動力不足計算，動車優先響應電制動力，減少空氣制動力，單元內不足的制動力則由拖車優先動力，減少空氣制動力，單元內不足的制動力則由拖車優先補充。補充。（五）保持制動控制（五）保持制動控制 ATO模式下，由模式下，由ATO通過網絡發出保持制動施加與緩解；通過網絡發出保持制動施加與緩解；非非ATO模式下，由模式下，由TMS發出保持制動施加與緩解指令；發出

21、保持制動施加與緩解指令；TMS故障情況下，由制動系統自動施加與緩解保持制動；應急模故障情況下，由制動系統自動施加與緩解保持制動；應急模式下，制動系統根據牽引系統提供的保持制動緩解信號進行式下，制動系統根據牽引系統提供的保持制動緩解信號進行緩解。回送模式沒有保持制動。緩解。回送模式沒有保持制動。一、系統功能一、系統功能（六）停放制動控制（六）停放制動控制1.控制原理控制原理 停放制動裝置集成在一個控制箱內，直接由停放制動線停放制動裝置集成在一個控制箱內，直接由停放制動線控制。它采用釋放彈簧儲能的方式來控制停放制動力的施加，控制。它采用釋放彈簧儲能的方式來控制停放制動力的施加，停放制動施加和緩解采

22、用獨立的控制線，滿足坡道停放的需停放制動施加和緩解采用獨立的控制線，滿足坡道停放的需要，并具有和牽引系統聯鎖的功能。停放制動的控制原理如要，并具有和牽引系統聯鎖的功能。停放制動的控制原理如圖圖7-11所示。所示。2.停放制動控制功能停放制動控制功能 在每根軸上，具有一個帶停放制動功能的踏面制動單元，在每根軸上，具有一個帶停放制動功能的踏面制動單元，停放制動通過彈簧施加，緩解通過充風實現。在列車停車時，停放制動通過彈簧施加，緩解通過充風實現。在列車停車時，當總風壓力下降到停放制動開始施加的壓力后，停放制動能當總風壓力下降到停放制動開始施加的壓力后，停放制動能夠自動施加，當總風壓力恢復時停放制動應

23、能自動緩解并恢夠自動施加，當總風壓力恢復時停放制動應能自動緩解并恢復停放制動的正常功能。復停放制動的正常功能。停放制動實施后，可手動緩解，一旦手動緩解了停放制動，停放制動實施后，可手動緩解，一旦手動緩解了停放制動，停放制動即失效，在總風壓力處于正常范圍時，進行一次制停放制動即失效，在總風壓力處于正常范圍時，進行一次制動操作，停放制動功能自動恢復。動操作，停放制動功能自動恢復。3.故障及處理故障及處理 停放制動控制裝置的故障及處理見表停放制動控制裝置的故障及處理見表7-1.一、系統功能一、系統功能圖圖7-11停放控制裝置停放控制裝置一、系統功能一、系統功能表表7-1 停放制動控制裝置的故障及處理

24、停放制動控制裝置的故障及處理故障故障可能原因可能原因處理措施處理措施不響應停放指令1.雙脈沖電磁閥線圈損壞更換新雙脈沖電磁閥2.減壓閥調整壓力低將減壓閥壓力調整到680kpa司機室監控無停放信號壓力開關損壞更換壓力開關零件與氣路板密封面之間漏風1.法蘭連接面上無密封圈；2.安裝時密封圈損壞。拆卸零部件并添加密封圈或更換密封圈雙脈沖電磁閥排風口漏風雙脈沖電磁閥內部O形圈損壞拆解雙脈沖電磁閥并更換新雙脈沖電磁閥一、系統功能一、系統功能（七）空氣制動防滑控制（七）空氣制動防滑控制 電子制動控制裝置（電子制動控制裝置（EBCU）接收各軸）接收各軸速度傳感器的信號，可根據各軸速度信號或速度傳感器的信號，

25、可根據各軸速度信號或減速度信號來判斷車輛每根軸是否出現滑行，減速度信號來判斷車輛每根軸是否出現滑行，EBCU實施防滑放風閥的充風、保壓、排風實施防滑放風閥的充風、保壓、排風控制。控制。在緊急制動和常用制動時都可以起作用；對在緊急制動和常用制動時都可以起作用；對列車各軸實施滑行檢測，并實施對空氣制動列車各軸實施滑行檢測，并實施對空氣制動的防滑保護；空氣滑行控制能夠與電制動滑的防滑保護；空氣滑行控制能夠與電制動滑行控制系統協調動作，可以使發生滑行的車行控制系統協調動作，可以使發生滑行的車輪盡快恢復粘著；根據速度差、減速度等多輪盡快恢復粘著；根據速度差、減速度等多個判據的變化進行防滑控制；具有自檢和

26、故個判據的變化進行防滑控制；具有自檢和故障存儲功能，自動檢測速度傳感器和排風閥障存儲功能，自動檢測速度傳感器和排風閥狀態及控制輸出狀態狀態及控制輸出狀態, 同時控制單元進行自檢同時控制單元進行自檢測。測。 一、系統功能一、系統功能（八）檢測及故障診斷（八）檢測及故障診斷 制動控制裝置具有自診斷功能，可以對制動系統的關鍵制動控制裝置具有自診斷功能，可以對制動系統的關鍵部件和性能進行監測，及時通知列車監控系統。同時根據故部件和性能進行監測，及時通知列車監控系統。同時根據故障情況進行分級：小故障、中等故障、重大故障，指導司機障情況進行分級：小故障、中等故障、重大故障，指導司機進行正確有效的處理。進行

27、正確有效的處理。1.制動力不足檢測功能制動力不足檢測功能 在常用制動時，如制動缸壓力不能在規定的時間內上升在常用制動時，如制動缸壓力不能在規定的時間內上升到一定的壓力，同時又沒有電制動時，判定制動系統的制動到一定的壓力，同時又沒有電制動時，判定制動系統的制動力不足；當檢測到制動力不足時，制動系統斷開本車的緊急力不足；當檢測到制動力不足時，制動系統斷開本車的緊急電磁閥電路，使本車產生緊急制動。電磁閥電路，使本車產生緊急制動。2.制動緩解不良檢測功能制動緩解不良檢測功能 在沒在制動施加指令時，如制動缸壓力不能在規定的時在沒在制動施加指令時，如制動缸壓力不能在規定的時間內下降到一定的壓力，則判定制動

28、系統緩解不良；間內下降到一定的壓力，則判定制動系統緩解不良； 當制動系統檢測到有不緩解故障時，可通過按下當制動系統檢測到有不緩解故障時，可通過按下“強迫強迫緩解緩解”按鈕由防滑閥緩解制動缸的壓力，以維持列車的運行。按鈕由防滑閥緩解制動缸的壓力，以維持列車的運行。一、系統功能一、系統功能3.故障診斷和監測功能故障診斷和監測功能 當診斷系統有故障時，故障信息能夠通過當診斷系統有故障時，故障信息能夠通過MVB總線發送總線發送給列車監控系統給列車監控系統(TCMS)，并能夠在司機顯示屏上顯示，根，并能夠在司機顯示屏上顯示，根據故障的影響程度，提示司機進行適當的處理。系統故障信據故障的影響程度，提示司機

29、進行適當的處理。系統故障信息及發生故障前后一段時間的數據同時在息及發生故障前后一段時間的數據同時在BCU中存貯，存貯中存貯，存貯信息可以通過通信接口下載分析。信息可以通過通信接口下載分析。4.制動系統調試與維護功能制動系統調試與維護功能 從貫穿全列車的外部從貫穿全列車的外部CAN 總線上接收制動控制裝置發總線上接收制動控制裝置發出的狀態信息、控制信息和故障信息；通過出的狀態信息、控制信息和故障信息；通過USB通信接口將通信接口將這些數據信息發送到上位機；進行制動系統調試與維護。這些數據信息發送到上位機；進行制動系統調試與維護。5.車輛載荷信號檢測及制動載荷補償功能車輛載荷信號檢測及制動載荷補償功能 根據車輛載荷情況對列車制動力進行相應調整；根據車輛載荷情況對列車制動力進行相應調整； 空氣彈簧破裂或壓力傳感器的輸出小于空車的信號，按空氣彈簧破裂或壓力傳感器的輸出小