城市轨道交通空气压缩机的制动技术

空气压缩机组是整个供气系统的核心部件，没有空气压缩机就没有气源。

一般城市轨道交通列车是以动车组为单元的，所以供气系统一般也是以动车单元来设置的。每一单元设置一个空气压缩机组，每个机组包括空气压缩机、驱动电动机、空气干燥器和压力控制开关等。这些装置都集中安装在动车单元的一个车的底架上，例如上海地铁一号线列车的空气压缩机组都安装在每个单元的C车上。

城市轨道交通车辆的供电制式一般为直流1500V、750V或600V。除了1500V比较高外，750V和600V额定输入电压的直流电动机都比较容易制造，因此制动空气压缩机组的电动机大都采用直流电动机，直接由接触网供电。进口车辆的空气压缩机驱动电动机也有采用1500V直流电动机的。电动机通过弹性连轴器驱动空气压缩机。

进入空气压缩机的空气必须先经过空气过滤器使其净化。经过压缩后的空气在存入主储风缸前，还要进行干燥，然后供各用气部件使用。

目前，城市轨道交通车辆使用的空气压缩机大多为多级气缸，分低压段和高压段压缩。低压压缩是将外界大气压缩至0.26MPa左右，然后再进入高压压缩，将压力提高至1MPa。每个气缸顶部都设有吸气阀和排气阀，外界大气通过设在空气压缩机进气口处的油浴式过滤器的净化后，被吸入低压气缸进行压缩。为了提高压缩效率，低压气缸输出的压力空气被送到中间冷却器冷却。冷却后的低压空气送至高压气缸作进一步的压缩，直至空气压力符合要求。高压的压缩空气还必须通过后冷却器冷却，使其温度降低以便通过空气干燥塔进行油水分离。最后，洁净而干燥的高压压缩空气被送至主储风缸进行储存。中间冷却器和后冷却器多为翅片管式冷却器，它们被重叠在一起，采用强迫通风冷却。强迫通风的风源来自安装在曲轴端头的风扇。空气压缩机运行时，其气缸的润滑是依靠焊接在曲轴上的小铁片将曲轴箱内的机油刮起，飞溅到气缸壁上来润滑的。这种润滑方式称为飞溅润滑。采用这种润滑方式会使空气压缩机输出的压缩空气含有一定量的油分，所以必须在最后作油水分离。空气压缩机的启动与停止是由压力开关控制的，压力开关设置一般为0.7MPa/0.85MPa，前者为开启压力，后者为停止压力。气路中还设置了1MPa的安全阀，以防压力开关失效。

上海地铁引进的交流传动车的VV120型制动空气压缩机工作原理如图13-1所示。

VV120型制动空气压缩机由三个往复式压缩气缸、两个冷却器以及驱动电动机组成。在理论上，在1MPa的压力下，它能为列车制动系统提供大约950L/min的冷却空气。

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图13-1 VV120型制动空气压缩机

空气压缩机通过弹簧索弹性地吊在车辆底部，这能有效地为空气压缩机提供缓冲并降低对车体的振动。

空气压缩机是W形结构。VV120型制动空气压缩机为三缸压缩机，其中两个缸为低压缸，一个缸为高压缸。曲轴直接由400V三相交流或1500V直流电压电动机驱动。电动机和空气压缩机通过一个带自动对准、可以消除对准误差的圆管状、可弯曲连轴节的中间法兰相互连接。活塞在经空气冷却的气缸中运动，其由弹簧加载的金属盘定位在铸铁气缸头上。

该空气压缩机的润滑方式为飞溅润滑。安装在曲轴箱呼吸器上的外接过滤器单元对溅到曲轴箱呼吸器上的润滑油进行分离、干燥，之后润滑油流回曲轴箱。通过油位观测镜可检查油量，测油杆必须插在油位观测镜里，如果油量太少，可能引起过热并导致气缸炭化。

空气压缩机的进气过滤器采用过滤纸，虽然效果较油浴式过滤器好，但相应成本也高。空气先通过纸质过滤器经低压缸压缩，流过中间冷却器，压力下降，温度升高。高压缸对低压空气进一步压缩，经后冷却器流入气路系统，最后由干燥器干燥。在箱体内还有两个桶型吸入式空气过滤器。当空气进入箱体，在进入过滤器前会形成旋转式的运动。这种旋转运动足以分离微小灰尘颗粒。当空气压缩机停机时，这些灰尘颗粒因受重力掉落在箱体内的微小空间里。

空气压缩机通过1MPa的安全阀得到过载保护。该机的冷却风扇叶片不直接安装在曲轴端头，而是通过温控液力联合器与轴连接的。连轴器在温度较低时，其内部的液体粘度很低，不传递转矩，只有当液体达到一定温度时，它的粘度上升，才能传递转矩使风扇转动。使用这种温控连轴器可节约一定的能源。