城市轨道交通车辆驾驶制动技术：空气制动控制单元及其作用

空气制动控制单元是制动系统中电气制动和空气制动的联系点，也是电子、电气信号与气动信号的转换点。因此，在过去许多制动技术论述中将其称为中继阀或EP阀。

一般空气制动控制单元由各种不同功能的电磁阀和气动阀组成。虽然它们的详细内部结构不尽相同，但总不外乎由以下几种零部件构成。

1）内部有腔室及连通腔室大小通路的阀体。

2）控制腔室与各通路的活塞和阀门。

3）控制活塞和阀门的膜板、弹簧、顶杆和铁心。

4）控制（吸引）顶杆和铁心的电磁线圈。

5）与阀体内部大小通路相连接的输入、输出气管接头。

6）气-电或电-气转换元件。

空气制动控制单元组成部分根据各制造厂商的产品系列和电气指令的模式不同也有很大的不同，但基本上分为EP阀、中继阀和空重车调整阀等几种。

1.EP阀

EP阀又称为控导阀，也称为模拟转换阀。其实它主要是一个电-气转换阀。一般EP阀由电磁线圈、铁心、顶杆和活塞等组成。当它的电磁线圈没有励磁时，铁心和连杆落在阀底，通路阻断或通路与大气连通。当线圈励磁，铁心被吸引上移，推动顶杆和活塞上移，通路与储风缸压力空气连通。如果励磁线圈电流增大，铁心吸引力也增大，阀腔内形成的空气压力信号也相应增大；反之，励磁线圈电流减小，阀腔内形成的空气压力信号也相应减小。

从功能上来看，EP阀具有将一个电流信号转换成一个空气压力信号的功能，并且空气压力信号与励磁电流呈线性关系。

2.中继阀(https://www.xing528.com)

中继阀是对空气制动控制单元中最重要的电磁阀的统称。它的结构大都是上部是给排阀，下部是腔室。腔室中是活塞和膜板，活塞和膜板带动有空心通路的顶杆上下移动。有些中继阀的腔室大些，数量多些，活塞和膜板也多些，结构复杂一点。由于充气腔室的数量不同，活塞和膜板的截面积不同，因此共同作用在顶杆上的移动力也不同。经过电磁阀的励磁或消磁的不同组合，可以引起多个充气腔室充气或不充气的组合。这些组合造成输出通路会输出与预充气腔室压力相等的空气压力。

中继阀也是一个将电信号转换成压力空气的电磁阀，只是电信号的变化不是励磁电流的变化，而是通过电磁阀励磁线圈励磁或消磁状态的不同组合，将多个电信号输入转换成对应空气压力输出。此外，中继阀还具有气流放大的作用。北京地铁车辆使用的SD制动系统中的七级中继阀是最典型的中继阀。

3.空重车调整阀

空重车调整阀的作用是根据车辆载重的变化，即根据乘客的多少，输出一个空气压力信号，并通过中继阀使单元制动机风缸保持一个恒定的制动力。

空重车调整阀的输入是车辆二系弹簧（空气弹簧）的空气压力信号。考虑到车辆载重的不平衡，一般采取前后转向架对角的两个空气弹簧压力为输入信号，这样就能比较准确地使空重车调整阀的输出压力信号与乘客负载成一定比例关系。

由于电子技术的发展，现在许多空重车信号已经直接将空气弹簧压力转换成电子信号输入BCE或MBCU，空重车调整阀输出的空气压力信号在常用制动时根本不起作用。但是在紧急制动时，空重车调整阀输出的空气压力信号还是可以越过中继阀，对紧急制动起到限制冲动的作用。

从以上介绍中我们可以了解到，空气制动控制单元虽然是一个以气动元件和气路为主组成的系统，但它的控制不仅有腔室、膜板、活塞和弹簧等气动控制方式，而且有电磁线圈、铁心和电-气转换元件等电气控制方式；给定值或预置量并不都是空气压力信号，也有电流值、电压值等模拟量，还有数字量（如电磁阀励磁线圈组合）。由于空气制动控制单元结构复杂，制作困难，维修成本高，而受到越来越多新的机电一体化元件冲击。与电子制动控制单元一样，空气制动控制单元也将被机电一体化元件所替代。

为了节约空间和减轻重量，现在空气制动控制单元都实现了集成化，即把所有的部件都安装在一块铝合金的气路板上，犹如电子分立元件安装在一块印制线路板上一样，这样可以避免用管道连接而造成泄漏，同时元件所占空间也大大减少。这些空气制动控制单元还在气路板上装置了一些测试接口，如果需要测量各个控制点压力或风缸压力，只要在这块气路板上就可测得，这样日常的检修保养工作就很方便。如果空气制动控制单元在运营中发生故障，也可以将整个控制单元的气路板更换下来，列车可以马上重新投入运营，故障气路板则带回检修，处理故障和检修都很快捷。

地铁列车采用的KBGM制动控制单元就是这样的集成化空气制动控制单元，其工作原理框图和气路板布置如图14-2所示。

图14-2 KBGM制动控制单元原理框图和气路板布置

Ⓐ—模拟转换阀 Ⓑ—螺栓 Ⓒ—称重阀 Ⓓ—均衡阀 Ⓔ—紧急阀 Ⓕ—空气压力T（由空气弹簧处引入、表示车辆负载）的气-电转换器 Ⓗ—预控制压力C_v2的压力开关 Ⓙ、、、、—测量空气压力R—从制动储风缸来的压力空气 C—通各单元制动缸T—负载压力（空气弹簧处来的压力空气）