地铁车辆制动研究-本科论文.doc

湖南铁道职业技术学院毕业论文第一章制动系统概述1.1制动系统日常生活中，任何运输工具都离不开制动系统。小到自行车，大到航天飞机，制动系统都起着保证运输安全的重要作用。对于城轨运输来讲，列车的运行过程包括牵引、惰性和制动三个基本工况，而制动工况的顺利实施关键在于制动系统的有效、可靠地工作。那么什么是制动系统？它包括那些部分组成呢？所谓制动是指能够人为地产生列车减速并控制这个力的大小，从而控制列车减速或阻止它加速的过程。对于城市轨道交通车辆来说，为了使运行着的电动车组能迅速地减速或停车，必须对它实施制动；为了阻止电动车组在下坡道路上运行时由于电动车组的重力作用导致电动车组迅速增加，也需要对它实施制动；同时为避免停放的车辆因重力作用或风力吹动而溜走，亦需要对它实施停放制动。制动过程中必须具备的两个基本条件：（1）实现能量转换。（2）控制能量转换。为了能实施制动，需要在城轨车辆上安装一整套零部件组成的一个完整的制动系统装置。它包括两个部分：制动控制系统和制动执行系统。制动控制系统由制动信号发生与传输装置和制动控制装置组成。制动执行系统通常称为基础制动装置，有闸瓦制动和盘形制动等。1.2国内外的制动系统目前，我国城轨车辆制动系统主要分为国内和国外产品，国内制动系统为铁道科学研究院机车车辆研究所所研制的制动系统，国外制动系统主要包括德国的KNORR制动系统、日本NABTESCO制动系统和英国WESTINGHOUSE制动系统。以上均属于当今主型的模拟式直通电空制动系统，具有反应快速、操纵灵活。一、国产制动系统由铁道科学研究院机车车辆研究所所研制的国产制动系统，已成功运用于各城市的地铁车辆中，如天津滨海线所采用的制动系统。该系统采用微机控制的模拟式电－空制动系统，制动控制系统采用车控方式，即每辆车都配有一套电空制动控制装置(EBCU)，空气簧压力取自前后转向架各1点，将其平均后进行控制，EBCU内设有监控终端，具有自诊断和故障记录功能。二、德国KNORR制动系统德国KNORR制动系统主要指KNORR的ESRA电空制动系统。该电空制动系统是一种标准化的制动系统，是传统的直通电空制动系统，可用于机车、动车组和城轨等项目。该电空制动系统1993年研发，1995年投入应用。在我国，该电空制动系统主要应用于上海、广州、北京和天津等地铁项目。三、日本NABTESCO制动系统日本NABCO制动系统主要指NABCO的HRDA型电空制动系统，1992年投入应用，是一种传统的直通电空制动系统。在我国，该电空制动系统主要应用于北京和天津的城轨项目。四、英国WESTINGHOUSE制动系统英国WESTINGHOUSE制动系统主要指英国WESTINGHOUSE(现为KNORR英国子公司)的EP2002电空制动系统，是一种基于架控的城轨直通电空制动系统。该电空制动系统2000年开始研发，2005年装车应用。在我国，该电空制动系统主要应用于上海、广州、北京等地铁项目。1.3城轨车辆制动系统的历史沿革一、早期的制动方式自1881年德国柏林有了世界上第一辆有轨电车后，世界各大城市相续开始了大规模的城轨交通的建设。对于城轨车辆来说，除了要承载更多的乘客外，还有一项重要任务，那就是要使其运动中的车辆能够安全的减速和停车，也就必须要对车辆实施制动。最早的有轨电车是以人工制动的。司机绞动刹车钢丝，使木制的闸瓦紧靠车轮踏面，用摩擦力使车轮或车轴转动减慢直至停止，以达到车辆减速或停车的目的。当然，这种原始的制动方式既费力又不安全，时常会发生钢丝断裂和车辆失控事故。人们逐渐认识到，为了让车辆以一定速度安全运行，必须使其具有同样的减速和停车能力，必须重视对车辆制动的改进。忽视车辆制动将会发生危险，甚至造成旅客生命和财产的损失。因此，对制动机的研制成为近代铁路和城轨交通的一个大热门，有时甚至比电气牵引上的发明更引人关注。1863年，伦敦在市中心环路下面修建隧道，拟让火车在市中心的地下通行。但是火车的烟雾在隧道中弥漫，尽管有通风井，但是排放烟雾问题仍然难以解决。直到1890年，伦敦才建成电力牵引的地下铁路，这就是意义上的第一条地铁。地铁在20世纪初的欧美地区的城市得到迅速发展。由于地铁车辆是沿用铁路车辆的，因此任何火车制动新技术会立即被利用于地铁列车。当时火车一般使用一般使用人工机械制动，例如杠杆拨动式闸瓦制动装置。二、现代化的制动系统随着20世纪初科学技术的发展，铁路车辆上出现了空气制动机。所谓空气制动机就是利用压力空气作为制动的动力的来源，并用压力空气的压力变化来实现列车的制动和缓解装置。这种空气制动机被广泛应用于铁路、地铁。这相比人工机械制动，安全性和可靠性有了很大的进步。20世纪30年代，在欧美地区和日本出现了采用电信号来传递和缓解指令的制动控制系统，这是制动系统的一次