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雷火电竞竞猜:干货!地铁车辆结构之——空气制动系统

发布时间: 2022-03-08 19:19:19 来源:雷火电竞体彩app下载平台 作者:雷火电竞竞猜

  制动系统作为城轨车辆的重要系统,直接涉及到车辆的运行性能和安全,可以说地铁车辆制动系统对于地铁车辆安全运行有着重大的作用。

  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。

  它由供气部分、控制部分和执行部分(基础制动装置)等组成。供气部分有空气压缩机组、空气干燥机和风缸等;控制部分有电—空(EP)转换阀、紧急阀、称重阀和中继阀等;执行部分就是闸瓦制动装置和盘式制动装置等。

  它既是传送司机指令的通道,同时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。

  常用制动过程中,由于电气制动对设备没有磨损并且节能,所以在电制动有效的情况下列车优先使用动车的电制动,在电制动不能为满足制动需求时,电制动与空气制动进行复合制动。

  虽然电制动可以提供强大的制动力,但空气制动目前对于地铁来说仍然不可缺少。这是因为:直流电机的制动力随着列车速度的降低而减少;而交流电机虽然可通过改变转差率来控制制动力的大小,理论上可使制动力不受列车速度的限制,但从高速到停止均能有效作用的、可靠的电制动装置尚处于研究阶段。

  空气制动,又称为机械制动或摩擦制动。城市轨道交通车辆常用的空气制动方式有闸瓦制动和盘形制动。空气制动主要以压缩空气为动力,压缩空气由车辆的供气系统供给。

  城市轨道交通车辆的空气制动系统由供气系统、基础制动装置(常见的有闸瓦制动系统与盘形制动装置)、防滑装置和制动控制单元组成。

  供气系统主要由空气压缩机、空气干燥剂、压力控制装置和管路组成,供气系统除了给车辆制动系统供气外,还向车辆的空气悬架设备,车门控制装置(气动门),气动喇叭,刮水器及车钩操作气动控制设备等需要压缩空气的设备供气。

  防滑装置适用于车轮与钢轨黏着不良时,对制动力进行控制的装置。它的作用是:防止车轮即将抱死;避免滑动并最佳地利用粘着力,以获取最短的制动距离。

  制动控制单元是空气制动的核心部件,它接受微机制动控制单元(EBCU)的指令,然后再指示制动执行部件动作。其组成部分有:模拟转换阀、紧急阀、称重阀和均匀阀等。这些部件都安装在一块铝合金的气路板上,实现了集成化。这样避免用管道连接而造成容易泄露和占用空间大等问题。

  空气制动的分类主要有三种:直通式空气制动机、自动空气制动机和直通自动空气制动机。

  在机车上,直通式空气制动机除包括制动管和制动缸外,还包括空气压缩机、总风缸及操纵整个列车制动系统的制动阀等组成部分。

  (1)制动状态:司机操纵制动阀手柄置于“制动位”;总风缸内的压力空气经调压阀、制动阀和列车管直接向机车制动缸和车辆制动缸充风;压力空气推动制动缸活塞压缩弹簧移动,并由基础传动装置将此推力传递到闸瓦上,使闸瓦压紧车轮产生制动作用。

  (2)缓解状态:司机操纵制动阀手柄置于“缓解位”;机车、车辆制动缸内的压力空气经列车管和制动阀排向大气;在制动缸弹簧作用下,制动缸活塞反向移动,并通过基础制动装置带动闸瓦离开车轮,实现缓解作用。

  (3)保压状态:司机操纵制动阀手柄置于“中立位”;既关断机车、车辆制动缸的充风气路,又关断其排风气路;机车、车辆制动缸内保持一定的压力,实现保压作用。

  (3)制动力大小靠司机操纵手柄在制动位放置时间长短决定,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须经制动阀排气口排人大气。因此前后车辆的制动的一致性不好。

  自动空气制动机是在直通式空气制动机的基础上增设一个副风缸和一个三通阀(或分配阀)而构成的。如下图:

  1—空气压缩机;2—总风缸;3—调压阀;4—制动阀;5—制动管;6—三通阀(分配阀); 7—副风缸;8—车轮;9—闸瓦;10—制动缸;11 —制动缸活寨杆;12—制动缸弹簧;13—制动缸活塞

  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。

  (1)缓解状态:司机将制动阀手柄置于“缓解位”;压力空气经制动阀向列车管充风,三通阀活塞两侧压力失去平衡而形成向右的压力差,推动活塞带动滑阀、节制阀右移;开通充气沟,使列车管压力空气经充气沟进入副风缸贮备;开通制动缸经滑阀的排风气路,使制动缸排风,最终使闸瓦离开车轮实现缓解作用。

  (2)制动状态:司机将制动阀手柄置于“制动位”;列车管内压力空气经制动阀排风,推动活塞左移,关闭充气沟;活塞带动滑阀、节制阀左移,使滑阀遮盖排气口关断制动缸的排风气路,并使节制阀开通副风缸向制动缸充风的气路;压力空气充入制动缸,推动制动缸活塞右移,使闸瓦压紧车轮产生制动作用。

  (3)保压状态:司机将制动阀手柄置于“中立位”;切断列车管的充、排风通路,列车管压力停止变化。当副风缸压力降低到稍低于列车管压力时,三通阀活塞带动节制阀微微右移,切断副风缸向制动缸充风的气路,制动缸既不充风也不排风,制动机呈保压状态。

  Ⅰ-缓解位;Ⅱ-保压位;Ⅲ-制动位;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

  由此可知,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。

  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: ①制动管→充气沟→滑阀室→副风缸; ②制动缸→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。

  (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。

  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。

  直通自动空气制动机与自动空气制动机在制动机的组成上基本相同,只增加一个定风缸。

  但其三通阀的结构和原理与自动式空气制动机的三通阀有较大的区别。自动式空气制动机三通阀的主控机构是靠制动管与副风缸两者压力的差别与平衡来动作的,即为二压力机构阀。而直通自动空气制动机三通阀的主控机构由大小两个活塞组成,它的动作是由制动缸压力活塞上侧的制动缸压力,主活塞上、下两侧的制动管压力和定压风缸的压力三者的差别与平衡来控制的,因此它是属于三压力机构阀。

  (1)充气缓解位:驾驶员将制动阀置于缓解位I,总风缸的压缩空气经给气阀和制动阀充向制动管,再经制动管通向各车辆的三通阀主活塞上侧。

  ②制动缸的压缩空气→制动缸压力活塞的上侧→排气阀口→活塞杆中心口→制动缸压力活塞下侧→三通阀排气口。

  (2) 制动位:制动阀操作手柄置于制动位III ,制动管以一定的速度减压,定压风缸的压缩空气来不及通过充气沟逆流,主活塞上、下两侧形成压差,主活塞上移。

  同时,充气沟被主活塞遮断,主活塞两侧压差进一步加大,主活塞克服进排气阀弹簧压力而打开进排气阀进气口,形成副风缸通过进气阀口至制动缸充气的通路。同时制动缸压力也作用在制动缸压力活塞上侧。

  (3)制动中立位:制动阀操纵手柄置于包压位II ,制动管停止减压。这时主活塞上侧压力停止下降,但三通阀仍处于制动位,副风缸继续向制动缸充气,制动缸压力活塞上侧压力也继续增加。

  当制动缸压力作用在制动缸压力活塞上侧产生的作用力与进排气阀弹簧,再加上主活塞上侧制动管压力产生的作用力,稍稍大于定压风缸压力在主活塞下侧产生的作用力时,进排气阀压向进气阀口,切断副风缸向制动缸的充气通路。这时排气口也没开启,制动缸处于包压状态,三通阀处于制动中立位。若驾驶员将制动阀操纵手柄在制动位、中立位来回扳动,三通阀将反复处于制动位与制动中立位,即得到阶段制动。

  (4) 缓解中立位:列车制动后充气缓解,当制动管压力尚未充至定压时,驾驶员将制动阀操纵手柄置于中立位,制动管停止增压。

  这时由于主活塞上侧制动管压力仍小于定压风缸的压力(基本上仍保持制动管定压),因此当制动缸压力减至一定值时,作用在活塞上的制动管、制动缸和定压风缸三者压力使向上的压力略大于向下的压力,活塞上移,排气阀口关闭。但向上的力较小,不足以顶开进排气阀,制动缸保压,三通阀处于缓解中立位。

  在制动管充至定压前,反复使制动管处于增压,保压状态,就能实现阶段缓解,当制动管最终充至定压,制动缸就彻底缓解完毕。

  (1)具有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时,当制动缸压力因漏泄等原因而下降时,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。

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