制动系统培训大纲

1 制动系统概述

1.1 制动系统的概念及要求

1.1.1 制动与缓解的定义 人为地使运动着的物体停止运动或减低速度，以及防止静止中的物体移动， 这些作用称制动。 对施加制动的物体， 解除或减弱其制动作用， 这些作用称为缓 解。在地铁车辆中， 为使车辆施加制动和缓解而安装在车辆上的整套设备， 总称 为制动系统。

1.1.2 轨道交通车辆对制动系统的要求 1．制动系统应具有足够的制动能力，能保证车辆在规定的要求内停车。制动系 统应操作灵活、反应迅速、停车平稳。 2．制动方式应包括电制动和空气制动两种方式。在制动过程中，应尽量采用电 制动，以减少空气制动对城市的环境污染并降低车辆维修成本。

3．制动系统应具有可靠的安全保障系数，即使个别车辆发生故障或在较长距离 和较大坡度的坡道上运行，也应有足够的制动力保证列车可靠制动和停车。

4．车辆应具有载荷校正能力，能根据乘客载荷的变化自动调整制动力，同时限 制冲动力，保证乘客乘坐的舒适性。 5．制动系统必须具有紧急制动功能。

1.2 制动系统的发展及种类 按制动系统的动力源及操纵方法可分为： 1． 手制动机及脚制动机 2． 真空制动机 3． 空气制动机 4． 电空制动机 1.3 制动方式

1.3.1 按列车动能的转移方式 按列车动能的转移方式可分为两类，即摩擦制动和动力

制动。摩擦制动一般

有：闸瓦制动（踏面制动）、盘形制动、磁轨制动、液力制动等。动力制动分为 电阻制动和再生制动。

闸瓦制动（踏面制动）：是目前轨道交通使用最广泛的一种制动方式。用合 成材料制成的闸瓦压紧滚动着的车轮， 使车轮与闸瓦发生摩擦， 把车辆动能极大 部分转变成热能，并逸散到大气中。

盘形制动：用制动夹钳使闸片夹紧装于在车轴上或车轮辐板上的制动盘，使 闸片与制动盘间产生摩擦， 把车辆动能转变成热能后逸散到大气中， 从而产生制 动作

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用。

电阻制动：制动时，变牵引电机为发电机，使车辆动能转变为电能并通过电 阻转变为热能而逸散的制动方式叫做电阻制动。

再生制动：制动时，变牵引电机为发电机，使车辆动能转变为电能并送返电 网的制动方式叫做再生制动。 1.3.2 按制动力形成方式

按制动力形成的方式可分为： 粘着制动和非粘着制动。 粘着制动是目前的主要制 动方式。 闸瓦制动（踏面制动）、盘形制动、液力制动、电阻制动和再生制动 都属于粘着制动。 磁轨制动属于非粘着制动。 非粘着制动主要用于粘着力不足的 一种辅助制动装置。

1.3.3 制动方式的设计原则

在正常运行制动中优先使用动力制动， 尽量发挥动力制动的作用中再生制动 作用，其次采用电阻制动，最后采用空气制动的闸瓦制动（踏面制动），以减少 摩擦制动产生的热量和粉尘，这是节能和环保的基本原则。

1.4 制动作用的种类 常用制动：采用电 空混合制动； 紧急制动：采用空气制动； 快速制动：采用电空混合制动； 保持制动：采用空气制动； 停放制动：弹簧机械 施加，空气缓解； 回送制动 ：采用空气制动。 1.5 制动常用词英文缩写

Brake control unit 简称 BCU, 制动控制装置； Electronic brake control unit 简称 EBCU, 电子制动控制装置。

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Service Brake 简称 SB, 常用制动； Emergency Brake 简称 EB, 紧急制动； Parking Brake 简称 PB, 停放制动；

Air spring pressure 简称 ASP, 空气弹簧压力； Wheel slide protection 简称 WSP, 车轮滑行保护； Tread brake unit 简称 TBU, 踏面制动单元。 1.6 压缩空气的基本知识 1.6.1 压力与压强

压力与压强在理论上是两个不同定义的物理量。 压力是力的概念， 其单位为 N;压强的定义则是单位面积上所受力的大小，其单位为 Pa(N/ m2)。而在空气 制动系统中， 人们习惯将“压强”物理量称为“压力”， 但此“压力”本身的压 强含义不变，只改变称呼，并已约定成俗。例如说总风管压力为 800kPa,这里 的“压力”实际指的就是“压强”

1.6.2 标准大气压力 地球周围大气的压力并不完全一致，因为地面高低、气温大小等

都有差别，

一般讲标准大气压是在纬度 45C,气温0C时的气压，其压力是101292Pa在工 业上，为了计算方便起见，一般取大气压为整数值 100kPa 。 1.6.3 绝对压力与表压力

绝对压力是指压缩空气的实际压力。 若气体未压缩前， 呈自由状态， 其绝对 压力即为大气压力;若处于绝对真空状态，则其绝对压力为零。

表压力是指压力表指示的压力值。 由于压力表在大气压的作用下， 指针指向 零，因此，只有空气压力大于大气压时，压力表指针才能上升，也即压力表指针 位于零时，其表管内就有100kPa的大气压力。所以，绝对压力与表压力的差值 为大气压，即：绝对压力 =表压力 +100(kPa) 。

在制动中所指总风管、 风缸、 制动缸等的空气压力时，均指表压力。但在 利用气态方程计算，建立压力与容积的关系时，必须将表压力换算成绝对压力。 1.6.4 常见单位换算

1 kg f/cm2 =9.80665 x 104Pa= 98 kPa

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1 bar=1x 105 Pa=100 kPa 1 MPa=100 kPa

1 kPa=100 Pa

kg f/cm2:千克力每平方厘米； Pa（N/m 2 ） :帕斯卡； bar:巴。

1.7 列车运行中受到的力 列车在运行中受到方向和大小不同的各种力的作用，其中，与列车运行速度 直接有关的力有三种。 1.7.1

牵引力 牵引力是与列车运行方向相同并可由司机根据需要调节的外力。它是

由动力

装置发出的内力经传动装置传递， 在轮周上形成切线力， 再通过轮轨间的粘着而 产生的由钢轨反作用于动车车轮轮轴上的外力。

1.7.2 列车运行阻力 列车在运行中将产生一种与列车运行方向相反， 阻滞列车运行

而且不能人为

控制的外力， 这种力叫做列车运行阻力。 列车运行阻力依其产生原因的不同， 可 分为基本阻力与附加阻力两类。

基本阻力主要是由列车本身各部分或与外界接触的相互摩擦以及冲击振动 等所引起的，不论列车在什么情况下运行，它都存在着，也就是说，基本阻力是 列车运行时始终存在的阻力。

引起基本阻力的主要原因有以下四类：轴承阻力 、滚动摩擦阻力、冲击和 振动引起的阻力、空气阻力 等。

附加阻力只是列车在坡道、 曲线上运行等特殊情况下才产生的阻力， 如坡道 阻力、曲线阻力、起动阻力、大风阻力等。

1.7.3 制动力与粘着 制动力是列车制动系统产生的通过轮轨粘着关系转化而成的阻碍

列车运行的 外力。制动力与列车运行方向相反的、可以根据需要控制其大小的外力。 在铁路（轨道交通）牵引和制动的理论中，在分析轮轨间纵向力问题时，不 用“静摩擦”这个名词，而是以“粘着”的概念来代替。

“粘着”与“静摩擦”有着本质的不同： 运动中轮轴重存在转移现象，各轮轴之间的牵引（制动）力分配不均。 车辆在运行中不可避免地要产生各种冲击和振动，车轮在钢轨上滚动的同时 还伴随着一定量的纵向和横行的滑行。 对踏面制

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动或盘形制动来说就是：闸瓦作用于车轮或闸片作用于制动盘的压 力（K）引起闸瓦或闸片作用与车轮或制动盘的摩擦力（K. □（为车轮与闸片 或制动盘与闸片的摩擦系数 ））。这个摩擦力对车轮中心形成一个力矩。它的 方向与车轮的旋转方向相反。它一方面起着制止车轮转动作用，使车轮获得 角减速度，转速因而迅速减慢以至停车；另一方面，由于车辆重量通过各个 车轮紧紧地压在钢轨上，制动时车轮受到的闸瓦或闸片的摩擦力矩也在轮轨 接触点引起了车轮对钢轨的纵向水平作用力和钢轨对车轮的反作用力。这个 反作用力就是制动力。

轮轨间的纵向水平作用力的最大值就叫 （轮轨间） 粘着力， 粘着力与轮轨间 垂直载荷的比值就叫粘着系数。 影响粘着系数的主要因素有： 车轮踏面和钢 轨的表面状况，车辆的运行速度和状态、线路质量等。 在一定范围内，制动力越大时，车辆能够及时停车，这样可以缩短制动距离 和运行时间，提高线路通过能力。但是当车辆的制动力大于粘着力时，轮轨 间的粘着关系被破坏，闸瓦将车轮抱死，使车轮发生滑行。车辆发生滑行将 使闸瓦与车轮踏面发生严重磨耗。 应该尽量避免发生滑行。 如果制动力过小， 制动距离加长，制动时间增加，影响线路的通过能力。

1.7.4 制动距离与减速度 制动距离与制动减速度是综合反映制动性能和实际制动效果

的主要技术指标。 在制动计算中，制动距离为制动空走距离和有效制动距离之和。 从司机实施制动开始到全列车闸瓦（闸片）同时以施加的压力压紧车轮（制 动盘）的假定瞬间，这段时间叫做空走时间；在空走时间内，车辆所走过的 距离称为空走距离。

全列车闸瓦（闸片）同时以施加的压力压紧车轮（制动盘）的假定瞬间到列 车停止所经历的时间，这段时间叫做有效制动时间；在有效制动时间内，车 辆所走过的距离称为有效制动距离。

在额定载员情况下，在平直线路上，车轮半磨耗状态，列车速度从最高运行 速度到停车时，最大常用制动平均减速度为：不小于

1.0m/s2。

在额定载员情况下，在平直线路上，车轮半磨耗状态，列车速度从最高运行 速度到停车时，紧急制动的平均减速度为：不小于 1.8 制动管路的布置 1.8.1制动管路总体布置原则

1.2m/s2 。

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