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1、-城轨制动系统_毕业论文-第 38 页第一章 制动系统的概述人为地制止物体的远动，包括使其减速、阻止其运动或者加速，均可以称之为“制动”。为使列车能实施制动和缓解而安装于列车上的一整套装置，总称为列车制动装置。有时，制动与制动装置均简称为间。实施制动简称为上闹，也可简称为下闸。使制动得到缓解简称为松闹。在铁路上，可分为机车制动装置和车辆制动装置。由于城市轨道交通车辆与铁路车辆的编组形式不同，一般都采用动力分散型的动车组形式，所以可分为动车制动装置和拖车制动装置。城市轨道交通车辆操纵全列车制动功能的设备安装在列车两端的带司机室的头车上。头车既可以是拖车也可以是动车，我国城市轨道交通车辆头车一般是
2、拖车。一套列车制动装置至少包括两个部分，即制动控制部分和制动执行部分。制动控制部分由制动信号发生与传输装置以及制动控制装置组成。目前，制动控制部分主要有空气制动控制部分和电空制动控制部分两大类。制动执行部分通常称为基础制动装置，包括闸瓦制动、盘形制动、磁轨制动等不同方式。过去由于列车上安装的制动装置比较简单、直观，而且用压缩空气传递制动信号，因此称其为一套制动装置。但是随着高速动车组和轨道交通车辆技术的发展，制动装置中越来越多地采用了电气信号和电气驱动设备。微机和电子设备的出现使制动装置变得无触点化和集成化，并且使制动控制功能融入了其他电路不能独立划分。因此，只能按现代方法将具有制动功能的电子
3、线路、电气线路和气动控制部分归结为一个系统，统称为列车制动系统。当以压力空气作为制动信号传递和制动力控制的介质时，该制动装置称为空气制动控制系统，又称空气制动机。以电气信号来传递制动信号的制动控制系统，称为电气指令式制动控制系统，其制动力的提供可以是压力空气、电磁力、液压等方式。现代轨道交通车辆的制动系统是由动力制动系统、空气制动系统以及指令和通信网络系统三部分组成的。（1）动力制动系统。它一般与牵引系统连在一起形成主电路，包括再生反馈电路和制动电阻器，将动力制动产生的电能反馈给供电接触网或消耗在制动电阻器上。（2）空气制动系统。它由供气部分、控制部分和执行部分等组成。供气部分有空气压缩机组、
4、空气干燥器和风缸等；控制部分有电空转换阀(EP)、紧急阀、称重阀和中继阀等；执行部分有闸瓦制动装置和盘形制动装置等。（3）指令和通信网络系统。它既是传送司机指令的通道，也是制动系统内部数据交换及制动系统与列车控制系统进行数据通信的总线1.1 城轨车辆制动系统的制动模式根据车辆的运行要求，制动系统采用以下几种制动模式。（1）常用制动。正常运行下为调解或控制列车速度，包括进站停车所实施的制动，特点是作用比较缓和，制动力可以连续调节，制动过程中能够根据车辆载荷自动调整制动力(当常用制动力最大时即为常用全制动)。（2）紧急制动。在紧急情况下为使列车尽快停止而施行的制动，特点是作用比较迅速，而且将列车制
5、动能力全部使用，通过故障导致安全的设计原则为“失电制动，得电缓解”的紧急空气制动系统。紧急制动是在列车遇到紧急情况或发生其他意外情况时，为使列车尽快停车而实施的制动，其制动力与快速制动相同。紧急制动时考虑了脱弓、断钩、断电等故障情况，故只采用空气制动，而且停车前不可缓解，在尽可能减小冲动的情况下不对冲动进行具体限制。（3）快速制动。快速制动是为了使列车尽快停车而实施的制动，其制动力高于常用全制动(上海、广州快速制动力高于常用全制动22)。这种制动方式是在紧急情况下，制动系统各部分作用均正常时所采取的“种制动方式，其特点是与常用制动相同，制动过程可以施行缓解。受冲击率极限的限制，主控制器手柄回“
6、0”位，可缓解，具有防滑保护和载荷修正功能。（4）弹簧停放制动。为防止车辆在线路停放过程中发生溜滑，城轨车辆设置停放制动装置。停放制动通常是将弹簧停放制动器的弹簧压力通过问瓦作用于车轮踏面来形成制动力。以前停放制动也称停车制动或弹簧停车制动，但在地铁列车中，停车制动是另外一个概念，所以为区别开来，称停放制动较好。库内停车时可以解决因制动缸压力会因管路漏泄，无压力空气补充而逐步下降到零使车辆失去制动力的停放问题。在正常情况下，弹簧力的大小不随时间而变化，由此获得的制动力能满足列车较长时间断电停放的要求。弹簧停放制动的缓解风缸充气时，停放制动缓解；弹簧停放制动的缓解风缸排气时，停放制动施加；还附加
7、有手动缓解的功能。停放制动是列车停车后，为使列车维持静止状态所采取的一种制动方式。（3）停车制动。对于地铁列车来说，通常把停车前的这段空气制动过程称为停车制动或保持制动。当停车制动位列车减速到极低速度以后，为减小冲动，制动力会有所降低。上海地铁和广州地铁是在减速至4km/h左右，制动力降至70。停车制动具有常用制动的特点。1.2 制动机发展史1825年9月27日，在英国的斯多克顿至达林顿之间建成了世界上第一条铁路，于是世界上第一列蒸汽机车牵引的列车开始运营。但是所使用的制动机是人力制动机。在工作中，需要设置多名制动员，当运行中的列车需要制动时，司机发出信号，由制动员分别操纵每一节车上的手制动机
8、进行制动。可见，人力制动不仅使工作在较恶劣环境中制动员的劳动强度增大，更主要是大大降低了车辆制动的同时性，从而造成严重的制动冲击，影响制动效果。1869年，美国工程师乔治韦斯汀豪斯发明了世界上第一台空气制动机直通式空气制动机。直通式空气制动机属于气动装置，并且由司机单独操纵，所以与人力制动机相比，大大提高了列车制动的同时性，减小了制动冲击，改善了列车的制动效果。但是，由于直通式空气制动机自身的工作机理，使其在运行过程中，存在着致命的弱点当列车分离时，列车将失去制动作用。1872年，乔治韦斯汀豪在直通式空气制动机的基础上，研制了一种新型的空气制动机自动空气制动机。自动空气制动机克服了直通式空气制
9、动机的致命缺陷，从而在铁路运输中，得到了广泛的应用，甚至直到科技发展的今天，世界各国铁路运输的列车所使用的空气制动机，其工作原理均源自自动式空气制动机。20世纪60年代，随着科学技术的发展，电空制动技术在铁路运输中广泛应用，产生了电空制动机，从而改善了制动机的工作性能，为铁路运输提供了更为可靠的安全措施。1.3 制动方式制动方式是指列车制动时制动力获得的方法按制动力的形成方式。制动方式可分成摩擦制动和非摩擦制动两大类。1.3.1 摩擦制动摩擦制动是通过物体间的相互摩撩，将物体的动能转化为热能，从而产生调动作用。摩擦制动可分为以下几种。（一）闸瓦制动。闸瓦制动是在制动时使闸瓦与车轮踏面接触，利用
10、闹瓦与车轮踏面的摩擦，将列车的动能转化为热能，最终逸散在大气中。其制动力的大小可以通过问瓦与车轮问的压力进行调节。由于这种制动方式结构比较简单，制动效果较好，因此，这是目前机车、车辆普遍采用的制动方法。但这种制动方法存在以下缺点：一是制动力的大小受轮轨问的黏着力限制。二是闸瓦的摩擦系数是非线性的，且随着列车速度的增大而减小，应用中表现为高速时制动力不足，低速时制动力过大；三是增加了车轮踏面的磨损。（二）盘形制动。制动时，使制动钳夹紧固定在车轴或车轮上的制动盘，利用制动钳上摩擦片与制动盘的摩擦，将列车的动能转化为热能并散发到大气中，达种制动方式即为盘形制动，盘形制动的摩擦系数比较稳定，且减小了车
11、轮踏面的磨损，是高速旅客列车采用的一种制动方法，但其结构比较复杂。（三）磁轨制动。磁轨制动又称轨道电磁制动。制动时，将电磁铁放下与钢轨相吸，通过电磁铁与钢轨的摩擦产生制动力。这种制动方法与闸瓦制动、盘形制动相比，制动力的大小不受轮轨间的摩擦力限制，有利于缩短制动距离，但钢轨的磨损严重。1.3.2 非摩擦制动非摩擦制动是指制动时通过非接触的方式产生制动力，目前城轨上常用的非摩擦制动有以下几种。（一）电阻制动电阻制动是电传动内燃机车、电力机车广泛采用的辅助制动方法。制动时，将牵引电机转换为发电机，把列车的动能转换为电能再由电阻器转换为热能散发到大气中。制动时，制动力的大小可以由牵引电机中的励磁电流
12、进行控制。（二）再生制动再生制动与电阻制动类似，所不同的是，再生制动可将牵引电机发出的电能通过电力设备反馈回供电系统加以利用。制动力的大小可以进行调节。它是现代电力机车和电动车组广泛采用的一种辅助制动方法。1.4 制动机的分类制动机按用处可分为机车制动机、客货车制动机及高速列车制动机；其动力来源可分为手制动机、真空制动机、空气制动机、电空制动机等。（一）手制动机。以人力作为动力来源，用手来操纵划动和缓解的制动机叫手制动机。手制动机结构简单不受动力的限制，任何时候都可使用，但制动力小，目前只作为辅助制动装置，一般仅用于原地制动或在调车作业中使用。（二）真空制动机。以大气压力作为动力来源，用对空气
13、抽真空的程度(真空度)来操纵制动和缓解的制动机叫真空制动机。真空制动机压力最高只能达到一个大气压，制动力小，气密性要求高。要增大制动力只能通过扩大制动缸的直径或者提高制动倍率来实现。这样不仅增加了车辆自重，调整制动缸活塞行程的工作量大量增加，而且列车编组长度也受到限制。我国只在部分援外车辆上安装这种制动祝。比如20世纪70年代援助坦桑尼亚赞比亚的铁路车辆安装的即为真空制动机。（三）空气制动机。空气制动机是指以压缩空气为动力来源，用空气压力的变化来操纵的制动机。空气制动机根据不同的作用原理又可分为直通式空气制动机、自动式空气制动机和直通自动空气制动机。（四）电空制动机。电空制动机是以压缩空气作为
14、原动力，利用电来操纵的制动机。这种制动机的主要优点是全列车能迅速发生制动和缓解作用，列车前后部制动机动作一致性较好。制动距离短，适用于高速旅容列车。1.5 制动系统的重要作用对轨道交通来讲，制动系统有着非常重要的作用。制动系统作用的可靠性是列车行车安全的基本保证。列车因故障不能出发不会有什么危险，若在运行中因制动装置故障不能停车，则后果是不堪设想的。所以我国和谐号CRH动车组列车的制动控制系统设计理念是故障导向安全，采用多级制动控制方式和制动能力冗余设计。安全第一“不止不行”。对现代轨道交通而言，制动的重要作用早就不仅仅是安全的问题了，制动已经成为限制列车运行速度和牵引力进一步提高的重要因素。
15、现代轨道交通列车正朝着高速重载方向发展，运行速度越高，牵引力越大，需要的制动力也就越大。如果只提高运行速度及牵引力而没有更大功率的制动装置来保证，结果只能跑而不能停，其高速重载就不可能实现。所以制动装置的重要作用在于：一方面使列车在任何情况下减速或停车，确保行车安全；另一方面也是提高列车运行速度、提高牵引力(即提高轨道交通运输能力)的重要手段。从安全的目的出发，一般列车的制动功率要比驱动功率大510倍。列车的制动能量和速度成平方关系，时速200300km/h动车组的制动能量是普通列车的49倍。可见，能力强大的制动装置对于保证列车高速、重载、安全运行有着至关重要的意义。衡量一个国家的轨道交通水平
16、，首先要看能制造多大牵引力的机车。而牵引与制动是互相促进的，没有先进的制动技术就没有现代化的轨道交通。1.6 本章小结这一章主要写制动系统的概述，写到了制动的概念，制动机的历史，制动的方式，制动机的分类和制动机的重要性。人为地制止物体的远动，包括使其减速、阻止其运动或者加速，均可以称之为“制动”。 现代轨道交通车辆的制动系统是由动力制动系统、空气制动系统以及指令和通信网络系统三部分组成的。城轨的制动模式有常用制动、快速制动、紧急制动、弹簧停放制动、停车制动等。制动方式可以按照摩擦制动和非摩擦制动分。摩擦制动包括了盘形制动、闸瓦制动、磁轨制动。磁轨制动一般用在高铁、动车。非摩擦制动城轨里常用的是
17、再生制动和电阻制动。对城轨来讲，制动系统是起着非常重要的作用的，制动系统作用的可靠性是列车行车安全的基本保证。而且现在牵引和制动是相关的，没有良好的制动，那有非常好的牵引，也是运用不起来的。第二章 风源系统与空气制动方式供风系统是向整个列车提供压缩空气的风源。它不仅针对空气制动系统，而且也为其他用风部件提供风源，如风动塞拉门、风喇叭(汽笛)、受电弓风动控制、车钩操作风动控制设备、空气弹簧及刮水器等。供风系统制造的压缩空气为用风设备的驱动提供动力，而压缩空气的净化和干燥处理是不可或缺的，其目的是除去压缩空气中所含有的灰尘、杂质、油滴和水分等，保证制动系统及其他用风设备能长时间可靠地工作。为了得到
18、清洁、干燥的压缩空气，一般供气系统主要由空气压缩机组、二次冷却器、空气干燥器、风缸、压力传感器、压力控制器、安全阀等空气管路辅助元件组成。城市轨道车辆采用的空气压缩机要求具有噪声低、振动小、结构紧凑、维护方便、环境实用性强的特点，其直流驱动电机已逐渐被交流电机驱动取代。目前，城市轨道车辆中采用的主要有活塞式空气压缩机和螺杆式空气压缩机两种。2.1 空气压缩机一、活塞式空气压缩机由固定机构、运动机构、进/排气机构、中间冷却装置和润滑装置等几部分组成。其中，固定机构包括机体、汽缸、汽缸盖；运动机构包括曲轴、连杆、活塞；进/排气机构包括空气滤清器、气阀；中间冷却装置包括中间冷却器(简称中冷器)、冷却
19、风扇；润滑装置包括润滑油泵、润滑油路等，如图2-1所示。图2-1 活塞式空气压缩机1-润滑油泵；2-机体；3-油压表；4-空气滤清器；5、8-进气阀片；6-排气阀片；7、9-低压活塞；10-高压活塞；11-主风缸；12-压力控制器；13-上集气箱；14-散热管；15-下集气箱活塞式空气压缩机的工作原理：电机通过联轴节驱动空压机曲轴转动，衢州连杆机构带动高、低压缸活塞同时在气缸内做上下反复运动。由于曲轴中部的三个轴颈在轴向平面内互成120，两个低压活塞和一个高压活塞分别相隔120转角。当低活塞下行时，活塞顶面与缸盖之间形成真空，经过空气滤清器的大气推开进气阀片进入低压缸，此时排气阀在弹簧和中冷器
20、内空气压力的作用下关闭。当低压活塞上行时，气缸内的空气被压缩，其压力大于排气阀片上方压力与排气阀弹簧的弹力之和时，压缩排气阀弹簧推开排气阀片，具有一定压力的空气排出缸外，而进气阀片在气缸内压力及其弹簧的作用下关闭。两个低压缸送出低压空气，都经气缸盖的同一通道进入中冷器。经中冷器冷却后，在进入高压缸，进行第二次压缩，压缩后的空气经排气阀口、主风管路送入主风缸中储存。高压活塞的进。排气作用与低压活塞的进、排气作用相同。在运行中，主风缸压力保持在一定的范围，如750900kPa，它是通过空压机压力控制器自动控制控制空压的启动或停止来实现。当主风缸的压力逐渐增高，达到规定压力上限时，压力控制器切断空压
21、机驱动电机的电源，使空压机停止工作；而随着设备的用风和管路的泄漏等，使主风缸的压力逐渐降低，达到规定压力下限；压力控制器接通空压机驱动电机的电源，使空压机开始工作，主风缸压力回升。这样主风缸压力一直被控制在规定的范围内。活塞式空气压缩机的应用广泛、技术成熟，可靠性和稳定性好，不需要特殊润滑，性价比具有吸引力。二、螺旋式空气压缩机与活塞式空气压缩机相比，螺杆式空气压缩机具有独自的特点。（1）噪声小、振动小当螺杆式空气压缩机工作时，旋转部件两个螺杆的运动没有质心位置的变动，因而没有产生振动的干扰力。经精密加工和精密磨削制造的阴、阳螺杆和机壳之间，互相密贴和啮合的间隙是通过喷油实现密封和冷却的，并不
22、产生机械接触和摩擦，因而在工作中噪声低。它的喷油润滑又使噪声强度大大降低，一般不超过85dB(A)。另外，它的空气压缩过程是连续的，不受气阀开闭的制约，所以，压缩空气流动也连续而且平稳、没有脉动。（2）可靠性高和寿命长螺杆式空气压缩机工作时除了轴承和轴封等部件外，没有因相对运动而承受摩擦的零部件。阴、阳螺杆和机壳之间并不产生机械接触和摩擦，在工作中不产生磨损。它的这个特点，形成了它的高可靠和免维护e通常螺杆式空气压缩机的检修周期可以保证不短于整车的大修期。（3）维护简单在运用中，检查、检修人员只要注意观察螺杆式空气压缩机的润滑油油位不低于油表或视油镜刻线；保证空气滤清器不脏到堵塞的程度，那么空
23、气压缩机就能工作，它不需要给予特别的关照。这也是螺杆式串气压缩机备受青睐的原因。螺杆式空气压缩机的工作原理：该压缩机的工作过程分为进气、压缩、排气三个阶段，如图所示2-2流程图。图2-2 螺旋式空气压缩机1-螺杆式空气压缩机；2-联轴器；3-冷却风机；4-电动机；5-空、油冷却器(机油冷却单元)；6-冷却器(压缩空气后冷单元)；7-压力开关；8-进气阀；9-真空指示器；10-空气滤清器；11-油细分离器；12-最小压力维持阀；13-安全阀；14-温度开关；15-视油镜；16-泄油阀；17-温度控制阀；18-油气筒组成；19-机油过滤器；20-逆止阀。（1）进气过程。螺杆空压机的工作过程详细分析
24、之进气过程：转子转动时，阴阳转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，此时转子齿沟空间与进气口的相通，因在排气时齿沟的气体被完全排出，排气完成时，齿沟处于真空状态，当转至进气口时，外界气体即被吸入，沿轴向进入阴阳转子的齿沟内。当气体充满了整个齿沟时，转子进气侧端面转离机壳进气口，在齿沟的气体即被封闭。（2）压缩过程。螺杆空压机的工作过程详细分析之压缩过程：阴阳转子在吸气结束时，其阴阳转子齿尖会与机壳封闭，此时气体在齿沟内不再外流。其啮合面逐渐向排气端移动。啮合面与排气口之间的齿沟空间渐渐件小，齿沟内的气体被压缩压力提高。（3）排气过程。螺杆空压机的工作过程详细分析之排气过程：当转子的啮合
25、端面转到与机壳排气口相通时，被压缩的气体开始排出，直至齿尖与齿沟的啮合面移至排气端面，此时阴阳转子的啮合面与机壳排气口的齿沟空间为0，即完成排气过程，在此同时转子的啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，进气过程又再进行。2.2 空气干燥器空气压缩机输出的压缩空气含有较高的水分、油分和机械杂质等，必须经过空气干燥器将其中的水分、油分和机械杂质除去，才能达到车辆上用风设备对压缩空气的要求。液态的水、油微粒及机械杂质在滤清器(或油水分离器)中基本被除去，压缩空气的相对湿度降低(通常相对湿度35以下)是避免用风过程中出现冷凝水危害的主要方式，它依靠空气干燥器来完成。空气干燥器的基本原理是：吸附过
26、程是一个平衡反应，即在吸附剂(干燥剂)和与其接触的压缩空气之间湿度趋向于平衡，而相对湿度大的压缩空气与吸附剂的表面接触时，由于吸附剂具有大量微孔，与空气的接触面积大，吸附剂可以大量、快速地吸附压缩空气的水蒸气分子，达到干燥压缩空气的目的；再生过程也是一个平衡反应，用于吸附剂再生的吹扫气体是由较高压力的压缩空气膨胀而来，膨胀时，空气体积增大而压力降低，获得的吹扫气体的相对湿度较低，因而易于“夺”走吸附剂上已吸附的水蒸气分子，使吸附剂恢复干燥状态，达到再生的目的。其特点是在压力下吸附在大气或负压下再生。所以对任何一种吸附剂来说，它与被吸附的水蒸气的关系是，温度越低，压力越高，单位吸附剂所吸附的水分
27、量就越多；反之，吸附量就少。其原理简言之为“压力吸附与无热再生”。常用的吸附剂有：硅凝胶、氧化铝、活性炭及分子筛等。空气干燥器一般都是塔式的，可分为单塔式和双塔式两种。安装位置和外形如图2-3所示。图2-3a)为单塔式；图2-3b)为双塔式。图2-3 空气干燥器单塔式空气干燥器是一种无热再生作用的干燥器，如图2-4所示。它的特点是吸附剂的吸附作用与再生作用在同一个干燥筒内进行。由油水分离器、干燥筒、排水阀、电控阀、再生风缸和消声器等组成。在油水分离器中有许多“拉稀格”圈（这是一种用铝片或铜片做成的有缝的小圆筒），干燥器则是一个网形的大圆筒，其中盛满颗粒状的吸附剂。图2-4 单塔式空气干燥器1-
28、空气干燥器；2-弹簧；3-单向阀；4-带孔挡板；5-干燥筒筒体；6-吸附剂；7-油水分离器；8-“拉稀格”圈；9-排泄阀；10-消音器；11-弹簧；12-活塞；13-电空阀；14-线圈；15-排气阀；16-衔铁；17-带排气的截断塞门；18-再生风缸；19-节流孔单塔式空气干燥原理：空气压缩机工作时，电空阀13失电，活塞下方通过排气阀15排向大气，活塞12在弹簧力作用下关闭排泄阀9，而空压机输出的压力空气从干燥塔中部的进口管进入干燥塔，首先到达油水分离器，当含有油分和机械杂质的压缩空气经过“拉希格”圈时，油滴吸附在“拉希格”圈的缝隙中，机械杂质则不能通过“拉希格”圈的缝隙，这样就将压缩空气中的
29、油分和机械杂质滤去，然后再进入干燥筒内与吸附剂相遇，吸附剂大量地吸收水分，使从干燥筒上方输出的压缩空气的相对湿度降低，达到车辆用风系统的要求。如图所示的干燥筒下方1/4高度处为装有“拉希格”圈8的油水分离器，而上方3/4高度处为装有吸附剂6的空气干燥筒1。干燥剂再生原理:经过干燥的压力空气，一路经过接口及单向阀3送往主风缸，单向阀的作用是防止压力空气从主风缸逆流；另一路经节流孔19充入再生风缸18。当空气压缩机停止工作的同时电空阀13得电，再生风缸18内得压力空气经过打开的电空阀向活塞12下部充气，活塞上移，打开排泄阀9，干燥塔内的压力空气迅速排出，这时再生风缸内的压力空气经节流孔回冲至干燥塔
30、内，从而沿干燥筒、油水分离器一直冲至干燥塔下部的积水积油腔内，在下冲过程中，干燥空气吸收了干燥剂中水分同时还冲下了“拉希格”圈上的油滴和机械杂质，这样干燥剂再生的同时“拉希格”圈也得以清洗。但是采用空气压缩机的排气量相对较小时，它的停止工作间隙不能满足单塔式干燥器再生所需的时间间隙，这时使用双塔式干燥器就能解决问题。图2-5 双筒式空气干燥器19-干燥器；19.7-吸附剂；19.11-油水分离器；24-止回阀；25-干燥器座；34-双活塞阀34.15、34.17、56、70-可诺尔K形环；43-电磁阀；50-再生节流孔；55-预控制阀71-旁通阀；92、93-隔热材；A-排泄口；O1O3-排气
31、口；P1-进气口；P2-出气口V1-V10-阀座双塔式空气干燥器的工作原理与单塔式的类似，只不过它采取的不是时间分段法，即一段时间吸污，下一段时间再生和排污；而是采取双塔轮换法，即一个塔在去油脱水的同时，另一个塔则进行再生和排污，过后两个塔的功能互换，以此达到压缩空气可可进行去油脱水的目的。双塔式空气干燥器没有再生储风缸，而依靠两个干燥塔互相提供回冲压力空气排污。但它设有一个定时脉冲发生器，使两个干燥塔的电磁阀定时地轮换开、光。以使两个塔的功能能够定时进行互换。2.3 风缸及空气管路部件一、风缸风缸是用于储存压缩空气的，用钢板制成，具有很高的耐压性，是一种高压容器。车载风缸有各种用途，比如上海
32、直流制列车每节车上有四个风缸：总风缸，空气悬挂系统风缸、制动风缸、气动车门风缸、再生储风缸（带有空气干燥塔的C车）。二、其他空气管路部件（1）截断塞门：它安装在制动支管上，当列车中的车辆因特殊情况或列车检修作业需要停止车辆空气制动系统的作用时，关闭该车的截断塞门，切断车辆制动机与制动主管的压缩空气通路，同时排出副风缸和制动缸的压缩空气，使制动机缓解，以便于检修人员的安全操作。截断塞门有两种不同的结构形式：一种是锥芯独立式；另一种是球芯式。（2）脉冲电磁阀：它是先导控制的二位三通阀，它是由一个气动往复阀芯和用于预控的电磁阀组成。而且，它还配有附加的手动控制。脉冲电磁阀用于气电控制回路中，如果电脉
33、冲触发，则控制腔充气或排气，或按顺序交替进行，双塔式干燥塔要用到。（3）止回阀：它安装于只允许空气从一个方向流入且反向截止的空气管路，以避免降压。（4）减压阀：它的作用是调节压缩空气系统中的空气压力。（5）空气过滤器：空气过滤器用于压缩空气制动系统，气动车门机构等，可以保护这些敏感的设备不受损坏。空气过滤器对在多尘环境下运行的列车的制动系统的可靠性具有极其重要的作用。（6）安全阀：它是空气制动系统中保证空气压力不至于过高的部件。设定压力通过调节螺母来调节。2.4 空气制动机空气制动机按其作用原理不同，可分为直通空气制动机、自动空气制动机。下面我们主要介绍空气制动机的原理。2.4.1 直通式空气
34、制动机直通式空气制动机工作原理如图2-6所示。空气压缩机将压缩空气储入总风缸内，经总风缸管至制动阀。制动阀有缓解位、保压位和制动位3个不同位置。在缓解位时，制动管内的压缩空气经制动阀Ex口排向大气；在保压位时，制动阀保持总风缸、制动管和Ex口各不相通；在制动位时，总风缸管压缩空气经制动阀流向制动管。图2-6 直通式空气制动机-缓解位；-保压位；-制动位；1-空气压缩机；2-总风缸；3-制动风管；4-制动阀：5-制动管；6-制动缸；7-基础制动装置；8-制动缸缓解弹簧；9-制动缸活塞；10-闸瓦；11-制动阀EX；12-车轮（1）制动位。驾驶员要实施制动时，首先把操纵手柄放在制动位，总风缸的压缩
35、空气经制动阀进入制动管。制动管是一根贯穿整个列车，两端封闭的管路。压缩空气由制动管进入各个车辆的制动缸，压缩空气推动制动缸活塞移动，并通过活塞杆带动基础制动装置，使闸瓦压紧车轮，产生制动作用。制动力的大小，取决于制动缸内压缩空气的压力，由驾驶员操纵手柄在制动位放置时间长短而定。（2）缓解位。要缓解时，驾驶员将操纵手柄置于缓解位，各车辆制动缸内的压缩空气经制动管从制动阀Ex口排入大气。操纵手柄在缓解位放置的时间应足够长，使制动缸内的压缩空气排尽，压力降至为零。此时制动缸活塞借助于制动缸缓解弹簧的复原力，使活塞回到缓解位，闸瓦离开车轮，实现车辆缓解。（3）保压位。制动阀操纵手柄放在保压位时，可保持
36、制动缸内压力不变。当驾驶员将操纵手柄在制动位与保压位之间来回操纵，或在缓解位与保压位之间来回操纵时，制动缸压力能分阶段上升或降下，即实现阶段制动或阶段缓解。直通空气制动机的特点是：（1）制动管增压制动、减压缓解、列车分离时不能自动停车。（2）能实现阶段缓解和阶段制动。（3）制动力大小靠司机操纵手柄在制动位放置时间的长短决定，因此控制不太精确。（4）制动时全列车制动缸的压缩空气都由总风缸供给；缓解时，各制动缸的压缩空气都需要经制动阀排气口排入大气。因此前后车辆制动一致性不好。2.4.2 自动式空气制动机自动空气制动机工作原理如图2-7所示。图2-7 自动式空气制动机-缓解位；-保压位；-制动位；
37、1-空气压缩机；2-总风缸；3-总风缸管；4-制动阀：5-制动管；6-制动缸；7-基础制动装置；8-制动缸缓解弹簧；9-制动缸活塞；10-闸瓦；11-制动阀EX口；12-车轮；13-三通阀；14-副风缸；15-给气阀；16-三通阀排气口自动式空气制动机在直通式空气制动机的基础上增加了三个部件：在总风缸与制动阀之间增加了给气阀15；在每节车辆的制动管5与制动缸6之间增加了三通阀13和副风缸14。给气阀的作用是限定制动管定压人为规定制动管压力，即无论总风缸压力多高，给气阀出口的压力总保持在一个设定的值。自动式空气制动机的制动阀同样也有缓解位、保压位和制动3个作用位置，但内部通路与直通式空气制动机的
38、制动阀有所不同。在缓解位时它联通给气阀与制动管的通路；制动位时它使制动管与制动阀上的EX口相通，制动管压缩空气经它排向大气；保压位时仍保持各路不通。制动阀操纵手柄放在缓解位时，总风缸中的压缩空气经给气阀、制动阀送到制动管，然后通过制动管送到各车辆的三通阀，经三通阀使副风缸充气。如此时制动缸中有压缩空气，则经三通阀的排气口16排入大气。列车运行时，制动阀操纵手柄一般处于缓解位，直至副风缸充至制动管定压值。制动阀操纵手柄放在制动位时，制动管内的压缩空气经制动阀EX口排向大气。制动管的减压信号传至车辆的三通阀时，三通阀动作，副风缸内的压缩空气经三通阀充向制动缸，制动缸活塞推出，使制动执行机构动作，列
39、车产生制动作用。由此可见，自动空气制动机是依靠制动管中压缩空气的压力变化来传递制动信号，制动管增压缓解，减压则制动，其中，三通阀是制动缸充气或排气的控制部件。三通阀工作原理如图所示2-8所示。图2-8 三通阀工作原理1-三通阀活塞及活塞杆；2-节制阀；3-滑阀；4-副风缸；5-制动缸；6-三通阀；i-充气沟；B-间隙三通阀由于它与制动管、副风缸和制动缸相通而得名。根据制动管压力的变化，三通阀有以下三个基本位置。a.充气缓解位。制动管压力增加时，在三通阀活塞两侧形成压差，三通阀活塞及活塞杆带动节制阀及滑阀一起移至右侧段位，这时充气沟露出。三通阀内形成以下两条通路：制动管充气沟滑阀室副风缸；制动缸
40、滑阀室R孔滑阀底面N槽三通阀Ex口大气。第一条为充气通路，第二条为缓解通路，所谓充气是指向副风缸充气，缓解是指制动缸缓解。副风缸内压可一直充至与制动管的压力相等，即达到制动管定压，制动缸缓解后的最终压力为零。b.制动位。制动时，驾驶员把制动阀手柄放在制动位，制动管内的压力空气经制动阀排气减压。三通阀活塞左侧压力下降，右侧副风缸压力大于左侧。当两侧压差较小时，不足以推动活塞，副风缸的压力空气有通过充气沟逆流的现象。但由于制动管内压力下降较快，活塞两侧压差继续增大，压差达到足以克服活塞及节制阀的阻力时活塞及活塞杆带动节制阀向左移一间隙距离，使活塞杆与滑阀之间的间隙B置于前部，活塞折断充气沟，副风缸
41、压力空气停止逆流，滑阀上的通孔上端开放，与副风缸相通。随着制动管压力刀锋继续下降，活塞两侧压差加大到能够克服滑阀与滑阀座之间的摩擦力时，活塞带动滑阀左移至极端位，滑阀切断制动缸通大气的通路，同时滑阀通孔下端与滑阀座制动缸孔R对准，形成副风缸向制动缸的充气通路。如果三通阀一直保持这一位置，最终将使副风缸压力与制动缸的压力平衡。c.保压位。在制动管减压到一定值后，驾驶员将制动阀操纵手柄移至保压位，制动管停止减压。三通阀活塞左侧压力不再下降，但三通阀活塞仍处于左极端的制动位，因此副风缸压力空气继续充向制动缸，活塞右侧的压力继续下降。当右侧副风缸压力稍低于左侧制动管的压力时，两侧压差达到能克服活塞和节
42、制阀的阻力时，活塞将带着节制阀向右移一间隙距离，使滑阀与活塞杆之间的间隙位于后端，同时节制阀遮断副风缸向制动缸的充气通路，副风缸压力不再下降。由于此时活塞两侧压差较小，不足以克服滑阀与滑阀座之间的摩擦力，所以活塞位于此位不再移动，制动缸保压。自动制动机的特点：（1）制动管减压制动、增加缓解，列车分离时能自动制动停车。（2）由于制动缸的风源与排气口离制动缸较近，其制动与缓解不再通过制动阀进行，因此制动与缓解的一致性较直通制动机好，列车纵向冲动较小，适合于较长编组的列车。（3）有阶段制动及一次缓解性能。上述的三通阀属于二压力机构的阀，还有种阀，通常称为三压力机构阀，也称分配阀，其特点是：（1）具有
43、阶段制动和阶段缓解。同时，制动管要充到定压，制动缸才能完全缓解。（2）具有制动力不衰减性。即在制动中立位或缓解中立位，当制动缸压力因泄漏等原因而下降时，三通阀能自动地给予补充压缩空气，保证制动缸压力保持原值。2.5 本章小结本章主要叙述的风源系统空气制动方式。风源系统是空气制动系统里面的重要的部分。风源系统由空气压缩机、空气干燥器以及风缸和其他空气管路部分组成。空气制动方式有两种，直通式空气制动机和自动式空气制动机空气压缩机现在城轨里面用主要是两种：活塞式空气压缩机和螺旋式空气压缩机。城轨里面常用的活塞式空压机有VV230型和VV120型。螺旋式空压机的特点：（1）噪声小，振动小；（2）可靠性
44、高和寿命长；（3）维护简单。根据这些特点螺旋式空压机完全符合城轨对空压机的要求，所以螺旋式空压机也是城轨车辆的最受欢迎的空压机之一。空气干燥器有单塔式和双塔式两种。它们的工作原理都差不多，就是双塔式空气干燥器是一个筒中在干燥空气时，另一个筒在将吸附剂再生，轮流工作。双塔式空气干燥器一般都用在交流传动车上。风缸是用来储存压缩空气的。其他的空气管路部件有截断塞门、脉冲电磁阀、止回阀、减压阀、空气过滤器和安全阀。第三章 基础制动装置空气制动系统中的制动执行装置，通常被称为基础制动装置。所有空气制动力均是通过基础制动装置产生的，根据制功方式的木同，基础制动装置主要有闸瓦制动和盘形制动装置两种形式。一般
45、城市轨道交通车辆大致可分为单元式和盘形基础制动装置。基础制动装置的用途是把作用在制动缸活塞上的压缩空气的推力，或是人力制动机所产生的拉力，扩大适当倍数后，再平均传到闸瓦或间片上，使闸瓦压紧车轮或位闸片压紧制动盘，从而达到制动的目的。3.1 闸瓦车辆上使用的闸瓦可分为：铸铁间瓦和合成闸瓦两大类。在铸铁闸瓦中又可分为中磷铸铁闸瓦和高磷铸铁闸瓦。在合成闸瓦中，按其基本成分，可分为合成树脂闸瓦和石棉橡胶闸瓦；按其摩擦系数高低，又可分为高摩擦系数合成闸瓦和低摩擦系数合成闸瓦(简称高摩合成闸瓦和低摩合成闸瓦)。一、铸铁闸瓦高磷铸铁闸瓦与中磷铸铁闸瓦相比，主要是提高了含磷量。中磷铸铁闸瓦的含磷量为0.71.
46、0，高磷铸铁闸瓦的含磷量为10以上。高磷铸铁闸瓦的耐磨性比中磷铸铁闸瓦高1倍。使用实践表明，高磷铸铁闸瓦的使用寿命约为中磷铸铁闸瓦的2.5倍以上。高磷铸铁闸瓦还有一个优点，就是制动时火花少。铸铁闸瓦的摩擦系数是随含磷量的增加而增大的，因此高磷铸铁闸瓦的摩擦系数大于中磷铸铁闸瓦。但含磷量过高，将增加闸瓦的脆性。试验证明，当含磷量超过1.0时，闸瓦如不佳钢背，便有裂损的可能，所以高磷铸铁闸瓦需要采取钢背补上。二、合成闸瓦合成闸瓦是以树脂、石棉、石墨、铁粉和硫酸钡等材料为主热压而成的闸瓦。合成闸瓦与铸铁闸瓦相比，具有的优点：摩擦性能可按需要进行调整；耐磨性好，使用寿命长；节约铸铁材料；对车轮踏面的磨
47、耗小，可延长车轮的使用寿命；质量轻，一般只为铸铁闸瓦的1/2-1/3故可减轻车辆自重及便于更换间瓦工作，减轻检修人员的劳动强度； 可避免磨耗铁粉的污损及因制动喷火星而引起的火灾事故；摩擦系数比较平稳及能保证有足够的制动力。合成闸瓦的结构：合成闸瓦本身强度较小，因而在其背面压装一块钢板(钢背)，间瓦的厚度为45mm。合成闸瓦由钢背和摩擦体两部分组成，如图3-1所示。钢背内侧开有槽或孔，以提高摩擦体与钢背的结合强度。低摩合成闸瓦钢背两端的中间部分制成凸起的挡块，两侧低平，以便与闸瓦托的四个爪相结合。钢背外侧中部，装有用钢板焊制成的闸瓦鼻子，其外形与中磷铸铁闸瓦相同，并可互换使用；而高摩合成闸瓦则因
48、与低摩合成闸瓦、中磷铸铁间瓦的摩擦系数相差太大，不能互换使用。为防止混淆，将高摩合成闸瓦钢背两端的中间部制成低平，两侧凸起，正与低摩合成闸瓦相反。钢背内侧还焊有加强筋，以增加钢背的刚度。为了增加闸瓦的散热面积和避免闸瓦裂损、脱落，合成间瓦摩擦体的中部压制成一条或两条散热槽。合成闸瓦是将合成材料按规定的比例混合均匀后，置于钢模内与钢背热压成为一个整体的。图3-1 合成闸瓦1-钢背；2-摩擦体；3-散热槽；4-冲孔3.2 单元制动机一般单元制动机都将制动缸传动机构、闸瓦间隙调整器以及悬挂装置连在一起，形成一个紧凑的作用装置。有的单元制动机做成立式的，有的做成悬挂式的，这主要取决于安装方式的不同。上海地铁目前使用较多的是由德国克诺尔制动机厂生产的单元制动机。每个转向架上装有四个单元制动机，分别对四个车轮进行制动。单元制动机分为两种型号：一种为PC7Y型，另一种为PC7YF型。它们的机构基本一致，只是PC7YF型多了一个弹簧制动器，