城市軌道交通車輛

制動系統

5.1.1城市軌道交通車輛技術

《軌道交通車輛系統》概述車輛連接裝置的三態待掛狀態車鉤連接前的準備狀態，鉤舌靠近凸錐邊緣。連掛狀態車鉤實現機械連接的過程，相鄰車輛的車鉤對撞自動完成。解鉤狀態從連掛變為待掛的過程，操作按鈕或手動控制，使車鉤的鉤鎖脫開相鄰車鉤的鉤舌。單元1

城市軌道車輛制動系統概述制動系統的簡介

學習目的想一想結合已學知識，談談你理解的制動系統是什么？概述現代軌道交通車輛的制動系統是由動力制動系統和空氣制動系統及指令和通信網絡系統三部分組成的。（1）動力制動系統它一般與牽引系統連在一起形成主電路，包括再生反饋電路和制動電阻器，將動力制動產生的電能反饋給供電接觸網或消耗在制動電阻器上。（2）空氣制動系統它由供氣部分、控制部分和執行部分等組成。供氣部分有空氣壓縮機組、空氣干燥器和風缸等；控制部分有電-空轉換閥（EP）、緊急閥、稱重閥和中繼閥等；執行部分有基礎制動裝置等。（3）指令和通信網絡系統它既是傳送司機指令的通道，同時也是制動系統內部數據交換及制動系統與列車控制系統進行數據通信的總線。概述制動人為地制止物體的運動，包括使其減速、阻止其運動或加速運動，均可稱之為“制動”緩解對已經施行制動的物體，解除或減弱其制動作用，均可稱之為“緩解”制動距離從司機施行制動的瞬間起（將制動手柄移至制動位），到列車速度降為零列車所行駛的距離，其綜合反映列車制動裝置的性能和實際制動效果的主要技術指標。上海地鐵規定：列車在滿載乘客的條件下，在任何運行初速度下，其緊急制動距離不得超過180m。城市軌道交通車輛制動系統的制動模式常用制動正常運行下為調解或控制動車列車速度，包括進站停車所實施的制動。緊急制動緊急情況或發生其他意外情況下為使列車盡快停止而施行的制動。Texthere是為了使列車盡快停車而實施的制動，其制動力高于常用全制動(上海、廣州快速制動力高于常用全制動22%)。保壓制動保壓制動是為防止車輛在停車前的沖動，使車輛平穩停車，通過ECU內部設定的執行程序來控制。彈簧停放制動為防止車輛在線路停放過程中，發生溜逸，是列車停車后，為使列車維持靜止狀態所采取的一種制動方式城市軌道交通車輛

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《軌道交通車輛系統》5.1.2概述城市軌道交通車輛制動系統的發展歷程

一、城市軌道交通制動系統的發展缺點制動力弱、動作緩慢、不便于司機直接操縱。人力制動應用輔助、備用制動在調車作業、車站停放、主制動失靈時，人力制動仍然是一個簡單有效的救急制動手段。一、城市軌道交通制動系統的發展威斯汀豪斯一、城市軌道交通制動系統的發展直通式空氣制動機一、城市軌道交通制動系統的發展自動式空氣制動機一、城市軌道交通制動系統的發展一、城市軌道交通制動系統的發展三通閥閥體有三個口，一進兩出一、城市軌道交通制動系統的發展一、城市軌道交通制動系統的發展當前軌道交通車輛上基本采用多種制動混合使用的方法。城市軌道交通車輛

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《軌道交通車輛系統》5.2.1供風系統供風系統組成

供風系統供風系統是向整個列車提供壓縮空氣的風源。它不僅針對空氣制動系統，而且也為其他用風部件提供風源，例如風動塞拉門、風喇叭（氣笛）、受電弓風動控制、車鉤操作風動控制設備、空氣彈簧及刮雨器等。供風系統制造的壓縮空氣為用風設備的驅動提供動力，而壓縮空氣的凈化和干燥處理是不可或缺的，其目的是除去壓縮空氣中所含有的灰塵、雜質、油滴和水分等，保證制動系統及其他用風設備能長時間可靠地工作。一般地，供氣系統主要是由空氣壓縮機組、二次冷卻器、空氣干燥器、風缸及其他空氣管路輔助元件等組成的。城市軌道交通車輛

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《軌道交通車輛系統》5.2.2供風系統氣路原理說明

一、列車組成介紹（以四方廠為某地鐵公司生產的地鐵列車為例）列車編組由6節車輛組成，如圖1所示。制動系統采用KNORR公司的EP2002制動系統，控制理念是基于分布式的單個轉向架控制。圖1列車編組示意圖拖車Tc動車M1動車M2拖車T0動車M1拖車Tc二、系統組成風源裝置（A組）制動管路系統包括下列設備制動控制裝置[包括微機控制防滑裝置(B/G組)基礎制動裝置（C組)空氣簧供風裝置（L組）汽笛設備（P組）其他用風操作裝置（U組)聯掛裝置（W組）二、系統組成（一）風源裝置（A組）安全閥（A02）將保護系統避免出現過高的壓力，總風缸的空氣壓力由司機室的壓力表（B18）監視。空壓機組受Tc車上的網關閥（B06）控制。為確保空壓機最低運轉要求，使用了主要/輔助空壓機管理的概念，空壓機的主要/輔助作用以每天為單位交替作用來平衡空壓機的工作時間。當1號車的空壓機作為主空壓機運行時，總風缸壓力低于7.5巴時，1號車空壓機開啟。6號車的空壓機作為輔助空壓機待命，只有當總風缸的壓力低于6.8巴時，6號車的空壓機開啟以補充總風缸壓力的損失。二、系統組成（二）常用/緊急制動部分從空壓機組出來的壓縮空氣經過安全閥（A02）后進入總風缸（A03）和總風管，從總風管出來的壓縮空氣經過測試點（W29）、過濾器（B30.01/B31.01）、塞門（B30.02/B31.02)、單向閥（B30.03/B31.03）后一路進入輔助風缸（B04），一路通過兩個帶排風的帶電塞門（B05/1，B05/2）給制動控制裝置G閥/S閥（B06/B07）供風。二、系統組成（三）停放制動部分從截斷塞門（B30.02/B31.02)過來的壓縮空氣分支經過縮堵（B30.04/B31.04）、脈沖電磁閥（B30.05/B31.05）、雙向閥（B30.06/B31.06）、帶電塞門（B30.07/B31.07）、軟管（C09）給停放制動缸供風。二、系統組成（四）空氣簧設備（L組）總風缸管的壓力通過過濾器（B30.01/B31.01）、溢流閥(B30.08/B31.08)，減壓閥（B30.09/B31.09）、截斷塞門（B30.10/B31.10）、高度閥（L06.1/L06.2）輸送至空簧。二、系統組成（五）汽笛裝置（P組）總風管的壓力空氣經過截斷塞門（P01），電磁閥（P02）送至風笛（P03）。P組設備只安裝在拖車（Tc車）上。二、系統組成（六）其他用風操作裝置（U組）總風管的壓力空氣經過截斷塞門（U01），減壓閥（U02）送至BHB裝置。此供風裝置只在M1車上有。二、系統組成（七）聯掛裝置（W組）來自風源裝置的壓縮空氣被輸送到總風管（MRE管）。該管通過截斷塞門（W27.1和W27.2）和軟管（W25）與鄰車相連接。一旦列車的某個空壓機不工作，可以從相鄰的車輛對風缸進行充氣。城市軌道交通車輛

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《軌道交通車輛系統》5.3基礎制動裝置閘瓦及踏面制動單元

踏面制動單元

二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器

Knorr公司生產的踏面制動單元有兩種型式，一種為不帶彈簧停放制動的制動單元PC7Y型，另一種是帶彈簧停放制動的PC7YF型踏面單元制動器。二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器1.PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器的特點有彈簧停車制動及手動輔助緩解裝置（PC7YF型）有閘瓦間隙調整器制動傳動效率高，均在95%左右占用空間小，安裝簡單性能穩定，作用可靠，維修方便二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器

2.單元制動器的組成PC7Y型踏面單元制動器不帶停放制動器，主要由制動缸體、傳動杠桿、緩解彈簧、制動缸活塞、扭簧、閘瓦、閘瓦間隙調整器、閘瓦托、閘瓦托吊、閘瓦托復位彈簧和手動杠桿及其安裝樞軸組成。二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器

1．PC7Y型踏面單元制動器（見圖3-6）不帶停放制動器，主要由制動缸體、傳動杠桿、緩解彈簧、制動缸活塞、扭簧、閘瓦、閘瓦間隙調整器、閘瓦托、閘瓦托吊、閘瓦托復位彈簧和手動杠桿及其安裝樞軸等組成。1-吊桿；2-扭簧；3-活塞漲圈；4-滑動環；5-活塞；6-活塞桿；7-緩解彈簧；8-止推片；9-凸頭；10-杠桿；11-導向桿；12-外體；13-閘調器外殼；14-壓緊彈簧；15-濾塵器；16-離合器套；17-主軸；18-調整螺母；19-軸承；20-軸承；21-波紋管；22-引導螺母；23-止環；24-調整彈簧；25-止推螺母；26-回程螺母；27-摩擦聯軸器；28-閘瓦托；29-銷；30-主軸鼻子；31-波紋管安裝座。圖3-6PC7Y型踏面單元制動器（不帶停車制動器）二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器

2．PC7YF型踏面單元制動器內部結構如圖3-7所示，是在PC7Y型的基礎上增加了一個用于停車制動的彈簧制動器，它包括停車緩解風缸31、緩解活塞32、及活塞桿33、螺紋套筒34、停放制動彈簧35、緩解拉簧36、停放制動杠桿37等。1-制動缸；2-制動活塞；3-活塞桿；4-制動杠桿；5-閘瓦間隙調整器；6-閘瓦托；7-閘瓦托吊；10-吊銷；31-緩解風缸；32-活塞；33-活塞桿；34-螺紋套筒；35-彈簧；36-緩解拉簧；37-停放制動杠桿。圖3-7PC7YF型踏面單元制動器（帶停車制動器）二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器3.單元制動器的工作原理當列車制動時，如圖3-7所示，制動缸充氣，在壓力空氣的作用下，制動缸活塞壓縮緩解彈簧右移，活塞桿推動制動杠桿，而杠桿的另一端則帶動閘瓦間隙調整器向車輪方向推動閘瓦托及閘瓦，使閘瓦緊貼車輪。緩解時，制動缸排氣，這時閘瓦及閘瓦托上所受到的推力被撤除，在制動缸緩解彈簧及閘瓦托吊桿上端頭的扭簧的反彈力作用下，閘瓦及活塞等機構復位。二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器4.閘瓦間隙調整器的工作原理閘瓦間隙自動調整器簡稱閘調器，用于自動調整閘瓦與車輪踏面之間的間隙，使之保持在規定的范圍之內，一般為6-10mm。閘調器的結構如圖3-8所示。其工作過程如下：二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器1-制動缸；2-制動活塞；-活塞桿；4-制動杠桿；7-閘瓦托吊；11-推桿頭；15-外體；16-閘瓦間隙調整器體；21-連接環；22-止推螺母；23-調整環；24-壓縮彈簧；25-調整襯套；26-推桿；28-進給螺母；Z1.-嚙合錐面；Z2.-嚙合面。圖3—8閘瓦和車輪踏面無磨耗時的制動位二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器閘瓦和車輪踏面無磨耗時的制動行程H0是指調整襯套碰到調整環靠近推桿頭一端的凸環，且進給螺母和調整襯套的嚙合錐面Z1（以下簡稱Z1錐面）剛好脫開時的制動行程。當施行車輛制動時，壓縮空氣進入制動缸，推動制動缸活塞及活塞桿，將整個閘瓦間隙調整器及其所有零部件向車輪踏面方向移動，直到調整襯套碰到調整環止。調整環的凸環可防止調整襯套進一步向制動方向移動，此時Z1錐面剛好脫開。壓縮彈簧的作用力，使調整襯套作用于調整環，由于壓縮彈簧的作用，Z1錐面再一次嚙合。當Z1錐面剛好完全脫開時，無磨耗時的制動行程H0完成。此時閘瓦間隙以被消除，閘瓦與車輪踏面接觸，當制動缸內空氣壓力繼續上升時，踏面單元制動器便產生了制動作用力。（1）閘瓦和車輪踏面無磨耗時的制動過程（見圖3-8）二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器當施行車輛緩解時,制動缸內的空氣壓力下降到一定值后,在緩解彈簧的作用下，通過制動杠桿，帶動整個閘瓦間隙調整器及其所有傳動部件脫離車輪踏面，向后(即緩解方向)移動。此時，Z1錐面嚙合，當調整襯套碰到調整環面離推桿頭一端的凸環時，推桿停止向后移動，回到緩解位置，而閘瓦間隙調整器體等仍由于制動缸緩解彈簧的作用，通過制動杠桿繼續朝緩解方向移動，止推螺母和連接環的嚙合面Z2（以下簡稱Z2面）開始脫開。由于壓縮彈簧的作用，Z2面再一次嚙合……當Z2面剛好完全脫開時，無磨耗的緩解過程完成。當制動缸完全緩解時，各運動著的零部件停止移動。（2）閘瓦和車輪踏面無磨耗時的緩解過程（圖3-9）二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器2-制動活塞；7-閘瓦托吊；8-緩解彈簧；10-閘瓦復位彈簧；11-推桿；15-外體；16-閘瓦間隙調整器體；21-連接環；22-止推螺母；23-調整環；24-壓縮彈簧；25-調整襯套；26-推桿；28-進給螺母；29.壓縮彈簧。Z2.嚙合面圖3-9閘瓦和車輪踏面無磨耗時的緩解位二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器制動開始時，各零、部件的動作與無磨耗時的制動過程完全一樣，所不同的是：當調整襯套碰到調整環后，由于閘瓦和車輪踏面出現磨耗，制動行程進一步加長，即制動缸產生的制動力仍不斷通過制動杠桿傳遞到閘瓦間隙調整器體→連接環→止推螺母，從而傳遞到推桿，帶動它們繼續向前（即制動方向）移動，進給螺母亦隨著推桿向前移動，而調整襯套由于受調整環的限制，不能進一步的向前移動，Z1錐面脫開，又由于推桿和進給螺母為非自鎖螺紋連接，由于閘瓦磨耗，制動行程加長，推桿等不斷向前移動，壓縮彈簧的預壓力就會引起進給螺母在推桿上轉動，進給螺母與推桿兩者的相對位移量即為閘瓦和車輪踏面磨耗量Mv。此時，推桿向前移動的行程比無磨耗時的制動行程H0大，兩者之差即為閘瓦和車輪踏面的磨耗量之和Mv。（3）閘瓦和車輪踏面有磨耗時的制動過程（圖3-10）二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器16-閘瓦間隙調整器體；21-連接還；22-止推螺母；23-調整環；24-壓縮彈簧；25-調整襯套；26-推桿；28-進給螺母；Z1-嚙合錐面；Z2-嚙合面圖3-10閘瓦和車輪踏面有磨耗時的制動位二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器緩解開始時，各零部件的動作與無磨耗時的緩解過程完全一樣，只是當調整襯套碰到調整環后，由于Z1錐面的嚙合，受調整環限制的調整襯套能防止進給螺母在推桿上傳動，壓縮彈簧使Z1錐面保持嚙合，因此使推桿不能進一步向后移動，止推螺母也不能隨著閘瓦間隙調整器體和連接環繼續向后移動，從而使Z2面脫開，壓縮彈簧的作用又使得止推螺母在推桿上傳動，直到制動缸完全緩解，閘瓦間隙調整器體、連接環回到緩解位，Z2面重新開始嚙合而停止移動。兩者的相對位移量為閘瓦和車輪踏面仍保持了正常間隙，只是推桿比無磨耗時向前伸出了Mv。（4）閘瓦和車輪踏面有磨耗時的緩解過程（圖3-11）二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器4-制動杠桿；16-閘瓦間隙調整器體；21-連接環；22-止推螺母；23-調整環；24-壓縮彈簧；25-調整襯套；26-推桿；28-進給螺母；29-壓縮彈簧；Z1-嚙合錐面；Z2-嚙合面圖3-11閘瓦和車輪踏面有磨耗時的緩解位二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器隨著閘瓦的磨耗，推桿在間隙調整過程中不斷伸長，當閘瓦磨耗到限后，需要更換閘瓦時，只需順時針轉動調整螺母，嚙合面R上的齒就能克服彈簧墊圈的作用而滑脫，從而使推桿復位，而不需要拆卸螺栓和其他任何零部件。更換閘瓦后，閘瓦間隙又恢復到無磨耗時的正常值范圍，一般無需人工調整，即可準備進行下一次制動。（5）推桿復位機構的工作原理二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器5.停放制動器停放制動器是一套輔助制動裝置，其設置目的是在車輛停放時，防止車輛溜走。停放制動器的結構可參見圖3-7。停車制動器的操作可以通過電空閥控制緩解風缸的充排氣來實現，由于其制動力通過彈簧力產生，也稱彈簧制動器。工作原理如下：二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器當停車制動緩解風缸排氣時，停放制動彈簧伸張，通過活塞桿帶動停放制動杠桿推動制動杠桿，使閘瓦壓緊車輪踏面，實現停車制動。隨著緩解風缸壓力降低，閘瓦壓力增大。當緩解風缸的風壓為零時，閘瓦壓力達到最大，等于停放制動彈簧的伸張力與停放制動倍率的乘積。車輛帶風長時間停放，制動缸及其管路壓力空氣泄漏，緩解風缸壓力也逐漸降低，停放制動施加，且閘瓦壓力逐漸增大。用于停車制動狀態二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器當向緩解風缸充氣時，壓縮空氣推動活塞克服彈簧的作用力，使活塞桿帶動停放制動杠桿復位，從而松開制動杠桿，停車制動得到緩解。所以停車制動是排氣制動，充氣緩解。緩解狀態二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器車輛停放制動施加后無司機操縱時，若需緩解，可通過拉動輔助緩解裝置緩解拉環來實現。此時，緩解活塞和螺紋套筒（兩者為非自鎖螺紋連接）相對移動，釋放彈簧作用力，停放制動杠桿施加于制動杠桿的推力消失，閘瓦壓力隨之消失，達到車輛緩解。停放制動器人工緩解后需向緩解風缸再次充氣，使其復位后，才能實現下次停放制動的施加。人工操作二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器（1）在車輛運行中，隨時觀察主風缸壓力，確保其不低于規定壓力，以免運行中抱閘；（2）在主風缸壓力較低時移動車輛，應確認停放制動處于緩解狀態，以防車輪踏面擦傷等事故的發生。應注意兩點二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器圖3-12PEC7型單元制動機PEC7型單元制動機（不帶彈簧停放制動器）外形如圖3-12所示。PEC7F型單元制動機（帶彈簧停放制動器）外形如圖3-13所示。圖3-13PEC7F型單元制動機二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器圖3-14PEC7基礎部件PEC7型單元制動機內部結構如圖3-14所示。三、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器1.PEC7型單元制動機的結構及工作原理PEC7型單元制動機不帶停放制動器，其結構如圖3-15所示圖3-14PEC7型單元制動機三、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器壓縮空氣通過氣孔進入制動缸，活塞壓縮活塞回程彈簧，通過活塞桿使凸輪盤逆時針轉動。凸輪盤沿著凸輪滾子轉動并將整個調節機構、主軸和閘瓦墊一起向前推，當閘瓦與輪對接觸時，制動力就產生了。調節機構由球形桿頭和推力環固定，這樣可使力平均分布到兩個凸輪滾子上，并防止在調節機構的主軸上形成彎矩。（1）制動施加三、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器制動缸排氣，復位彈簧推動活塞上移，通過活塞銷使凸輪盤順時針轉動，調節機構在其內部彈簧的作用下回移（右移），吊耳在扭簧作用下逆時針轉動，閘瓦回移離開車輪踏面，制動緩解。閘瓦托由一個裝有彈簧的殼形聯軸節和摩擦構件固定在吊桿上與輪對平行的位置。這樣設置可防止在緩解制動時，閘瓦只在一端摩擦引起列車傾斜。（2）制動緩解三、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器2.PEC7F型單元制動機停放制動器的結構及工作原理PEC7F型單元制動機是在PEC7型單元制動機的基礎上增加了一個用于停車制動的彈簧制動器，其彈簧制動器的結構參見圖3-16。三、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器壓力室F排氣，傳動彈簧的力通過活塞、錐形圈、螺母和主軸作用在制動氣缸B的活塞上，從而使停放制動施加。主軸帶有非自鎖螺紋，由于錐形聯軸節K此時處于嚙合狀態，挺桿鎖緊齒輪，因此，主軸可以把傳動彈簧的力傳給制動氣缸B的活塞。如圖3-16a所示。（1）停放制動的施加圖3-16aPEC7F-彈簧調節器制動施加示意圖三、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器壓縮空氣進入壓力室F，將停放制動器的活塞向上推并壓縮傳動彈簧，主軸和導板經由活塞、錐形圈和螺母也上移，錐形聯軸節K通過蝶形彈簧33預加載，如圖3-16b所示。停放制動完全緩解。（2）制動緩解圖3-16bPEC7F-彈簧調節器緩解示意圖三、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器圖3-17手動緩解接繩三、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器如果沒有壓縮空氣且需要緩解停放制動時，可用手拔出挺桿進行緊急緩解，見3-17所示。拔出挺桿，緩解齒輪使主軸可進行旋轉；傳動彈簧裝置的力使活塞和螺母下移至氣缸底部，同時主軸轉動；齒輪也通過帶有半圓鍵的導板跟著主軸轉動。由于大部分彈簧能都可轉換為循環能，所以在活塞接觸氣缸底部時無需再減振。活塞接觸氣缸底部后，因齒輪的動量很大，零部件仍持續旋轉；主軸和導板一起上移，直到其接觸到蓋上的滾珠軸承；主軸繼續旋轉，抵住蝶形彈簧的力擰緊螺母。制動氣缸B的活塞在緊急緩解時會自動回到緩解位置。（3）停放制動的手動緩解三、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器手動緩解后，要施加停放制動，壓力室F就必須重新充氣，使活塞上移；活塞上移使錐形聯軸節K脫開，使螺母沿著主軸作旋緊運動。當停放制動器的活塞到位時，傳動彈簧裝置被壓縮并為下一步的停放制動做好準備。（4）撤消停放制動的手動緩解二、PC7Y型及PC7YF型踏面單元制動器9.1-調節器襯套；9.2-齒輪連接；9.3-推力螺母；9.4-推桿；9.5-止擋環；9.6-復位彈簧；9.7-連接管；9.8-走刀螺母；9.9、9.10-齒輪連接；10-六角復位頭；11-球形桿頭；21-套；21.1、21.2-止擋；X-閘瓦間隙圖3-18PEC7間隙調整裝置間隙自動