搜索
A、组织教学(2min)B、引入新课(5min)《动车组制动系统》是动车组驾驶专业学生必须掌握的一门非常重要的专业学习领域课程。C、讲授新课(77min)第一章动车组制动系统概述一、制动的基本概念及制动方式分类1、列车制动的相关基本概念制动：人为阻止列车运动，包括使其减速、阻止其运动或加速运动。缓解：对以施行制动的列车，解除或减弱其制动作用。制动装置：为使列车施行制动或缓解而安装在列车上的一整套设备，总称为“制动装置”。制动机：制动装置中产生制动原动力并进行操纵和控制的部分。基础制动装置：制动装置中传送制动原动力并产生制动力的部分。制动距离：列车从其施行制动作用开始，到其完全停住所驶过的距离。它是综合反映列车制动装置性能和实际制动效果的主要技术指标。有时也用制动（平均）减速度作为评价指标。制动距离较具体，制动减速度则较为抽象。二者有如下关系：SaV2606010002SVa6.322或aVS6.322为了确保行车安全，世界各国都要根据本国铁路情况（主要是列车速度、信号和制动技术等）制订出自己的制动距离（或减速度）标准——紧急（非常）制动距离最大允许值，又称“计算制动距离”。我国《铁路技术管理管理规程》原来规定的紧急制动距离为800米，但随着列车速度的提高，制动距离的标准也要相应加长。对国产200km的动车组，当制动初速度为160km/h时，规定紧急制动距离为1400m；当制动初速度为200km/h时，紧急制动距离为2000m。2、制动作用的分类动车组的制动作用按用途分四大类：常用制动、非常制动、紧急制动、辅助制动（辅助制动又包括备用制动、救援/回送制动、停放制动和停车制动等）。常用制动：正常情况下调节、控制列车速度或进站停车是所施行的制动。特点：作用缓和，制动力可调，通常只使用列车制动力的20%~80%，多数情况下只用50%左右。非常制动：紧急情况下为使列车尽快停住而施行的制动。特点：列车制动能力全部用上，作用迅猛，制动力为最大常用制动力的1.4~1.5倍。非常制动也称快速制动。紧急制动：也是在紧急情况下采取的制动方式。特点与非常制动类似。紧急制动与非常制动的区别：非常制动一般是电、空联合制动，也可以是空气制动；而紧急制动只有空气制动作用。辅助制动（备用制动、救援/回送制动、停放制动、停车制动）备用制动备用制动设备有两种控制方式：一种是利用备用制动指令线传递备用制动控制装置发出的电气制动指令，直接控制各车的电控转换阀产生制动作用；另一种是启用动车组内备用的自动空气制动设备进行制动，即通过制动管的增减压来控制全列车的制动和缓解。救援/回送制动救援/回送制动是通过救援机车的制动管来控制动车组的制动作用。当救援机车制动管的增减压信号传递至动车组时，可采用两种控制方式：一种是将机车制动管与动车组制动管直接相连，由救援机车直接控制动车组制动管内的压强；另一种则是在救援机车和动车组之间加装一个空电转换装置，由它将机车制动管内空气压力信号转换为电气指令信号来控制动车组的电空转换阀，实现各车的制动和缓解。停放制动：为了是动车组能够存放在一定的坡道上不溜车而施行的制动作用。停放制动可利用专门的弹簧停车装置使机械装置动作，也可将铁靴放入车轮踏面下面阻止列车运动。停放制动也称驻车制动。停车制动：停车制动是常用制动的一项辅助功能，当列车速度降低至5km/h以下时自动减小列车制动力以平稳停车，待列车停稳后，再将制动力升高并保持一定水平，以避免列车在坡道不超过30‰坡道上溜车。停车制动也称保持制动。3、制动方式的分类：制动方式有多种分类标准，这里介绍三种：（1）按动能转移方式分：列车制动过程中动能的转移方式包含“转”和“移”两层含义。盘形制动：在车轴或车轮侧面安装制动盘，用制动夹钳使两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，将列车动能转热能，消散于大气。与闸瓦制动相比，盘形制动有下列主要优点：a、可大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗；b、可按制动要求选择最佳“摩擦副”；c、制动平稳，几乎没有噪声。电阻制动：在制动是把原来驱动轮对的自励牵引电动机改变为它励发电机，有轮对带动发电并将电流通往专门设置的电阻器，采用强迫通风使热量消散于大气而产生制动作用。再生制动：将电能反馈回电网，使本来由电能变成的列车动能再生为电能。90年代后它在各国动车组上获得了广泛应用。磁轨制动：在转向架两侧、轨道上方各安装一个电磁铁，制动时将它放下并利用电磁吸力紧压钢轨，通过电磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生制动力，把列车动能变为热能消散于大气。轨道涡流制动：轨道涡流制动与磁轨制动很相似，也是把电磁铁悬挂在转向架侧架下面同侧的两个车轮之间。不同的是，轨道涡流制动的电磁铁在制动时只放到离轨面几毫米处而不会与钢轨发生接触。它利用电磁铁与钢轨的相对运动使钢轨感应出涡流，产生电磁吸力作为制动力，并把列车动能转换成热能消散于大气。旋转涡流制动：旋转涡流制动是在牵引电动机轴上装有金属盘，制动时金属盘在电磁铁形成的磁场中旋转，盘的表面感应出涡流，产生电磁吸力，并消散于大气，从而产生制动作用。此种制动方式广泛应用于日本新干线100系、300系和700系动车组的拖车上。翼板制动：尚处于试验之中，是一种从车体上伸出翼板来增加空气阻力的制动方式，若翼板位置适当，动车组运行时的空气阻力可增加3~4倍。（2）按制动力的形成方式按制动力的形成方式，制动方式可分为粘着制动和非粘着制动，前者是通过轮轨间的粘着作用产生制动力，制动力的最大值受粘着力的限制：一旦轮轨间的作用力超过了轮轨粘着的限制，就会打滑。而非粘着制动方式则无需通过轮轨粘着产生制动力，其制动力的大小自然也不受其限制。在各国高速动车组所采用的制动方式中，除磁轨制动和轨道涡流制动外，其他方式一般说来都属于粘着制动。（3）按制动力的操纵控制方式按制动力的操纵控制方式，动车组所采用的制动方式可分为空气制动、电空制动和电制动三种。（1）空气制动空气制动又分为直通式空气制动和自动式空气制动两种。直通式：空气压缩机总风缸制动阀制动缸。特点：制动管直接通向制动缸，制动管增压制动，减压缓解。构造简单，操纵灵活方便；有阶段制动和阶段缓解。缺点：列车发生分离事故，制动管被拉断时，将彻底丧失制动能力；前后部发生制动的时间差较大，会造成较强的纵向冲击，不适于编组较长的列车。因此，列车的制动操纵后来就改用了自动式空气制动装置。自动式：空气压缩机总风缸制动阀三通阀副风缸制动缸。特点：制动管增压缓解，减压制动。其优点是当列车发生分离事故，制动管被拉断时列车可自动的产生制动作用；由于各车的制动缸都由相应的副风缸供气，缓解是各制动缸的压缩空气也是从各车的三通阀处排除，使得全列车的制动和缓解一致性较好，大大缓解了列车的纵向冲击。国产时速200km动车组中，只有CRH1和CRH5动车组将自动空气制动作为备用的制动方式，所有车型在正常情况下的空气制动都采用直通式；（2）电空制动电控空气制动的简称，它是在空气制动的基础上于每辆车加装电磁阀等电气控制部件而形成的。特点：制动的操纵控制用电，制动作用的原动力还是空气；当制动的电控失灵时，仍可实行空气压强控制，临时变成空气制动机。（3）电制动操纵控制和原动力都是用电的制动方式称为电磁制动，简称电制动，如前面讲的电阻制动和再生制动。因电制动能够提供强大的制动力和其他诸多优点，已成为各种型号高速动车组的主要制动方式。4、制动对动车组的意义对与动车组来说，制动的重要性早已不仅仅是安全问题了，它已成为限制列车速度进一步提高的重要因素：要想做到列车的“高速”，除了要有大的牵引功率之外，还必须有足够强的制动能力。二、动车组制动系统的组成和特点1、动车组制动系统的组成动车组运行速度高，给列车的制动能力、运行平稳性等方面提出一系列问题。因此，高速动车组必须装备高效率和高安全性的制动系统，为列车正常运行提供调速和停车制动的手段，并在意外故障或其他必要情况下具有尽可能短的制动距离。此外，高速运行的动车组对制动系统的可靠性和舒适度也提出了更高的要求。动车组制动系统的性能和组成与普通的旅客列车完全不同，它是一个能够提供强大制动能力并能更好利用粘着的复合制动系统，包含多个子系统，主要由电制动系统、空气制动系统、防滑装置、制动控制系统等组成，制动时采用电制动与空气制动联合作用的方式，且以电制动为主。2、动车组制动系统的特点（1）制动能力强、响应速度快a、采用电、空联合制动模式，电制动优先，普遍装有防滑器。b、操纵控制采用电控、直通或微机控制电气指令等灵敏而迅速的系统。这些装置使制动系统的反应更为迅速，进一步缩短了制动距离。（2）制动力分配的准确和一致性高甲站乙站0起动制动运行速度距离A’AA’’B动车组的制动机采用微型计算机控制，可为确保列车正点运行精确提供所需的制动力。动车组制动系统对制动力计算精确，电制动和空气制动的分配合理，使不同的运行方式达到最佳的组合效果；同时，制动指令传递的同步性提高，各车制动的一致性好。（3）故障导向安全制动系统的作用可靠性是列车行车安全的基本保证，特别是高速运行时，制动系统失灵的后果不堪设想。为此，动车组制动系统的可靠性主要涉及下列两个方面：a、多级制动控制方式：动车组一般设有空气制动、微型计算机控制的电空制动和计算机网络三种制动控制方式。在正常运行状态下，由计算机网络控制并传递列车各车辆的制动信息；当控制系统发生故障时，能自动转为电空制动作用；在电气故障或电空制动故障时，能依靠空气制动的制动管减压实现系统的纯空气制动作用，保证在不良状态下的制动距离。另外，在动车组微机控制的制动控制过程中需要有大量的信息输入、数字运算和输出指令，为防止故障，在该指令系统的设计中也需考虑相应的可靠性措施。b、制动能力的冗余在正常条件下复合制动系统的各种制动方式应合理分担制动能量，一旦其中的某种制动方式发生故障时，其它方式应能提供补充；而且，对于空气制动应充分考虑失电情况下空走时间延长和盘形制动摩擦系数下偏差对制动距离延长的影响。（4）制动冲动小从列车动力学的观点出发，旅客的乘坐舒适性包括横向、垂向和纵向三个方面的指标，动车组制动作用的时间和减速度远大于普通旅客列车。因此，动车组的制动系统采用微型计算机控制，实现制动过程的优化，在提高平均减速度的同时，限制制动减速度的变化率，减少动车组的纵向冲动，提高乘坐舒适性。D、归纳小结(4min)1、学习要求2、动车组制动机制动作用的分类3、直通式制动的特点E、布置作业(2min)动车组制动机制动作用的分类？动车组制动系统的组成和特点？F、课后分析A、组织教学(2min)B、复习旧课(5min)动车组制动机作用分类C、讲授新课(77min)第二章动车组制动系统工作原理一、电制动系统空气制动能力受下列因素影响：制动材料的摩擦性能对粘着利用的局限；制动热容量和机械制动部件磨耗寿命的限制。不能完全满足动车组制动需要。所以动车组采用电制动与空气制动联合作用的方式，且以电制动为主。应用在国产200km动车组上的电制动有电阻制动和再生制动两种，它们都是让列车的动能带动动力传动装置（牵引电动机），使其产生逆作用，将列车的动能转变为电能，再变成热能消耗掉或反馈回电网的制动方式。1、电阻制动（1）系统构成（2）工作原理司机室或ATC装置发出指令后，制动控制装置首先对列车运行速度进行判断。当速度大于25km/h时，制动主回路构成（PB转换器转为制动位置），然后制动接触器动作（B11闭合，P11打开，P13打开），随后依次是磁场削弱接触器打开、预励磁接触器投入，最后，断路器投入（L1闭合）。2、再生制动（1）系统构成再生制动系统组成与牵引传动系统一致，包括受电弓、主变压器、变流器、逆变器和电机等。（2）工作原理各部件的动作和电阻制动一样，只是电枢转动产生的电能要回馈到电网。3、电制动的控制及有效利用对于直流电机，低速区制动力随列车的速度降低而减少，如果不采用其它制动方式，列车就不可能停下来。而感应电机的应用使得在全速区域提供有效制动成为可能：因感应电机是通过定子磁场N与转子转速n的差（转差）