地铁车辆基础制动装置设计
目 录
第一章 制动系统概述 4
1.1 制动系统 4
1.2 国内外的制动系统 4
1.3 城轨车辆制动系统的历史沿革 5
1.4 制动方式 6
1.5 城轨车辆制动系统必备条件 7
1.6 本章小结 8
第二章 风源系统及空气制动的方式 9
2.1 空气制动的方式 9
2.1.1 直通式空气制动机 9
2.1.2 自动式空气制动机 10
2.2 风源系统 13
2.2.1 空气压缩机组 13
2.2.2 空气干燥器 15
2.2.3 风缸及其他空气管道部件 18
2.3 本章小结 19
第三章 电制动系统 20
3.1 电制动的基本原理和基本要求 20
3.2 再生制动电路 20
3.3 电阻制动 21
3.4 本章小结 22
第四章 克诺尔电空制动机 23
4.1 制动控制单元BCU（B06） 23
4.1.1 模拟转换阀 25
4.1.2 紧急阀 26
4.1.3 称重阀 27
4.1.4 均衡阀 28
4.2 空气控制屏 29
4.3 制动微处理机控制系统 31
4.3.1 电空制动控制信号 31
4.3.2 电空制动控制原理 33
4.4 防滑控制系统 34
4.5 本章小结 36
第五章 基础制动装置 37
5.1 单元制动机 37
5.2 本章小结 39
第六章 总结 40
致 谢 41
第三章 电制动系统
3.1 电制动的基本原理和基本要求
电制动就是在制动时，将所有牵引电机的电动机工况变为发动机工况，将列车动能转化为电能。转化而来的电能再通过两种方式——反馈给供电的接触网 ；在电阻器上消耗电能。通过转换电路和受电弓将电能反馈给供电接触网，提供本车辅助电源或同一电网中相邻运行的列车使用方式，称之为再生制动，又称之为反馈制动。如果接触网的电压太高，不能接受反馈电能，电能只能通过列车上的电阻器发热消耗，转化成热能散发到大气中去，这种制动就是电阻制动，又称为能耗制动。
对于现代城市轨道交通车辆的设计来说，每列车必须具有电制动系统，而且在正常运行制动中应优先使用电制动，尽量发挥电制动中的再生制动，以减少摩擦制动所产生的粉尘和热量。理论上来说，即使列车在高速行进时，常用的制动也都是从电制动开始，直到车速下降为零完全停车。但是实际上，电制动在列车最高速度（80km/h）很难实现。有时为了在满载的情况下获得最大的轮轨黏着力，列车也需要使用拖车上的摩擦制动力。当列车速度很低时(10km/h一下)，电制动作用迅速减弱，也需要摩擦制动逐渐给予补充将车完全停车。
一个安全可靠的电制动系统应满足以下基本要求：
（1）应具有机械的稳定性，即电制动时，如果列车速度增加，制动力也应随之增加。
（2）应具有电器上的稳定性。电制动时如果发生瞬时电流波动，系统能自动恢复原来的平衡状态。
（3）各台电机的制动力相等
（4）制动过程中无论外界条件有什么瞬时变化，例如电网电压波动、黏着条件变化以及人为的调节等，都不应产生大电流的冲击和制动力的冲击。
（5）电制动电路审计要求简单。
3.2 再生制动电路
在各种形式的制动中，电制动是一种较理想的动力制动方式，它是建立在电动机工作的可逆性基础上的。在牵引工况时，电动机从接触网中吸收电能，将电能转化为机械能，产生了牵引力，使列车加速或在线路上以一定的速度运行。在制动工况时，列车停止从接触网接收电流，电动机改为发电机运行，将列车运行的机械能转化成电能，产生制动力，使列车减速停车或者在线路上以一定的限速运行。
车辆进行电制动时，首先应该是再生制动，既向供电电网反馈电能。如果接触网电压过高或同一供电区段没有其他车辆来吸收反馈能量，则电路转化为电阻制动，把能量消耗在电阻器上。
如图3-1所示再生制动原理图，当发生常用制动时，电动机M变成发电机状态运行，将车辆的动能转变电能，经VVVF逆变器整流成直流反馈给接触网，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其他系统。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。
图3-1 再生制动原理图
3.3 电阻制动
图3-2 电阻制动原理图
再生制动失败，列车主电路会自动切断反馈电路转入电阻制动电路。列车运行动能转换成的电能将全部消耗在列车上的电阻器中，转变成热能散发到大气中去。
如图3-2所示电阻制动原理图。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，当电容电压XUD达到最大设定值1800V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与电容串联，就爱那个电动机上的制动能量转变成电阻的热能消耗掉。电阻制动能单独满足常用制动要求。
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