城市轨道车辆制动类型：简介

2023-09-20 理论教育版权反馈

【摘要】：考虑到城市轨道车辆运行及其装备的要求：站间距离短、启动快、制动距离短、停车精度高和每节动车装备有四台交流电机等，同时考虑到电制动本身的特点以及安全要求，城市轨道车辆制动系统采用了电制动和空气（摩擦）制动的结合。制动指令值同时送至所有的DCU和ECU，并由它们分别根据车辆的载荷情况计算所需的制动力。

考虑到城市轨道车辆运行及其装备的要求：站间距离短、启动快、制动距离短、停车精度高和每节动车装备有四台交流电机等，同时考虑到电制动本身的特点（低速时电制动发挥不出来）以及安全要求，城市轨道车辆制动系统采用了电制动和空气（摩擦）制动的结合。

1.电制动

电制动是车辆在常用制动下的优先选择，仅带驱动系统的动车具有电制动，电制动又有再生制动和电阻制动两种形式。电制动具有独立的滑行保护和载荷校正功能。为此，每节动车装备有：1个三相调频调压逆变器（VVVF）、1个牵引控制单元（DCU）、1个制动电阻、4个自冷式三相交流电机M1、M2、M3、M4（每轴一个，相互并联）。

（1）再生制动

当发生常用制动时，电动机M变成发电机状态运行，将车辆的动能变成电能，经VVVF逆变器整流成直流电反馈于接触网，供列车所在接触网供电区段上的其他车辆牵引用和供给本车的其他系统（如辅助系统等），此即再生制动。再生制动取决于接触网的接收能力，亦即取决于网压高低和负载利用能力。

（2）电阻制动

如果制动列车所在的接触网供电区段内无其他列车吸收该制动能量，VVVF则将能量反馈在线路电容上，使电容电压XUD迅速上升。当XUD达到最大设定值1 800 V时，DCU启动能耗斩波器模块A14上的门极可关断晶闸管GTO：V1，GTO打开制动电阻RB，制动电阻RB与电容并联，将电机上的制动能量转变成电阻的热能消耗掉，此即电阻制动（亦称能耗制动）。电阻制动能单独满足常用制动的要求。

电阻制动承担了电机电流中不能再生的那部分制动电流。再生制动电流加电阻制动电流等于制动控制要求的总电流，此电流受电机电压的限制。再生制动与电阻制动之间的转换由DCU控制，从而保证它们连续交替使用，转换平滑，变化率不为人所感受到。高速时，动车采用再生制动，将列车动能转换成电能；当再生制动无法再回收时（如当网压上升到1 800 V时），再生制动能够平滑地过渡到电阻制动。

（3）电制动滑行保护

电制动具有独立的滑行保护功能。由于四台电机是并联连接的，因此当DCU检测出任意一根轴发生滑行时，DCU只能对四台电机进行同步控制，同时降低或切除四台电机的电制动力。

2.空气制动

空气（摩擦）制动是用来补充制动指令所要求的和电制动已达到最大的制动力之间的差额，以及没有电制动时完全由气制动来承担的列车制动要求。电制动和空气制动之间的混合制动是平滑的，并满足正常运行的冲击极限。

每节车设计有独立的气制动控制及部件，每根轴设计有独立的防滑装置，由ECU实时监控每根轴的转速。一旦任一轮对发生滑行，ECU能迅速向该轴的防滑电磁阀G01发出指令，沟通制动缸与大气的通路，使制动缸排气，从而解除该轮对的滑行现象。制动执行部件采用单元制动缸，有PC7Y型和带停放制动器（也称弹簧制动器）的PC7YF型两种。

问题与防治

空气制动系统有哪些常见的故障

1.气路/机械故障

①管路/接头漏气。

②压力值偏差。

③闸瓦间隙调整器自动调整距离有偏差。

④空气干燥器故障。

⑤闸瓦破损/断裂。

2.电路故障

①压力开关失效。

②电气元件故障。

知识扩展

（常用）制动优先和混合原则

第一优先：再生制动。再生制动与接触网线路吸收能力即网压高低有关。

第二优先：电阻制动。电阻制动承担了不能再生的那部分制动电流，再生制动电流加电阻制动电流等于由电制动所要求的总电流。

第三优先：踏面摩擦制动（气制动）。它在常用制动时补充电制动的不足；当没有再生制动或电阻制动时，所需要的总制动力必须由摩擦制动来提供。

1.电制动无故障状态下的制动原则

在DCU无故障状态情况下，电制动始终起作用，提供常用制动所需的制动力（AW0～AW2）。制动指令值同时送至所有的DCU和ECU，并由它们分别根据车辆的载荷情况计算所需的制动力。

2.电制动与气制动混合的控制原则

电制动和气制动之间融和（混合）应是平滑的，并满足正常运行的冲击极限。气制动用来填补所要求的制动需求和已达到的电制动力之间的差额。

3.制动力的分配

电制动力的分配原则：由于车辆编组每单元为3节，假设每单元自己提供制动力，总共需要300%的制动力；而电制动时只有动车能提供制动力，每单元3节车中只有两节动车，因此每节动车承担150%的制动力。

气制动力的分配原则：由于每节车有独立的气制动控制ECU及部件，在所有假定的恶劣条件下（电压低于DC1 500 V、滑行影响及AW3载荷情况下），由A、B和C车组成的单元车则需300%的气制动力，每节车的气制动控制单元根据本车的载荷重量负责本车100%的制动力。

4.DCU与ECU的信号交换

DCU与ECU之间有信号交换（电制动实际值、电制动故障信号、电制动滑行保护等），以供ECU计算DCU是否提供所必需的300%的制动力，并确定是否需要进行气制动补充或完全代替。

5.制动力

为了清洁轮对踏面，同时使气制动的响应时间最小，制动指令发出后，制动缸获得约为30～50 kPa的压力，制动闸瓦即向车轮踏面施加一个制动力。

6.紧急制动距离（制动初速度为80 km/h）

AW0～AW2载荷时，制动距离不大于204 m；AW3载荷时，制动距离不大于215 m。

7.停车制动

停车制动采用弹簧制动、空气缓解的形式。停车制动能使超员载荷（AW3）的列车在40‰的坡度上停放。

城市轨道车辆制动类型：简介

相关推荐