城市轨道交通车辆驾驶与制动技术：制动控制单元的功能与测试

安装在拖车A和动车B，C上的制动控制单元（BCU）由于车辆载重不同而略有不同。

制动控制单元（BCU）可分为三个部分，即EP控制板、称重阀和主控阀，如图17-3所示。

图17-3 制动控制单元（BCU）

1—制动风缸接口 2—制动机消声器 3—空气簧接口 4—制动机压力接口 5—主风缸压力接口 6—停车制动测试点 7—停车风缸接口 8—停车制动缓解开关 9—停车制动消声器 10—停车制动截断塞门 11—主风缸测试点 12—主风缸截断塞门 13—制动机压力测试点 14—制动机压力开关 15—空气簧压力转换器 16—空气簧压力测试点 17—主控阀 18—称重阀

1.EP控制板

EP控制板是制动控制单元（BCU）的基座。它是一个阳极氧化铝的管道接口座，除了管道接口外，座上还安装了称重阀、主控阀等其他部件。

EP控制板的钢盖涂灰色油漆，装在管道接口座的前端，以保护其中设备。钢盖由两个不锈钢插销定位锁住，盖上还有两个安全挂钩以保证在插销失效时钢盖不会跌落。

在管道接口座的背面有五个气路连接口，分别连接主风缸（MR）、空气簧（AS）、制动储风缸（BSR）、停放制动风缸（PB）和单元制动机风缸（BC）。每个接口都是内螺纹BSP型接口。除了这些接口，还有一个制动风缸排气端口，该端口前装有一个消声器。

管道接口座的背面有两个19路的电气接口插座，空气压力转换信号接口为C₁，BCU驱动信号接口为C₂。

管道接口座的背面还有一个M10的安装孔，用于安装接地线；在端盖下部有两个M6的安装孔，用于元件接地的端口。

管道接口座有四个压力测试点，其中一个在背面，三个在前面。压力测试点可以在不拆除端盖的情况下使用。其测试对象为空气弹簧压力、单元制动机风缸压力、主风缸压力和停放制动风缸压力。

2.称重阀

称重阀是一种混合压力限制装置，它接受来自空气弹簧系统的控制压力信号（车辆的载重信号），限制BCU向单元制动机输出的空气压力。如果空气弹簧压力信号因种种原因消失，称重阀就假定超载性能，BCU给出最大超载信号使列车紧急制动。称重阀有三种规格，可根据车辆载重进行选择。

称重阀的构造如图17-4所示。其上部有一个进排气阀，与紧急电磁阀连通。来自制动储风缸的压力空气通过紧急电磁阀进入进排气阀的进气阀座。进排气阀下是一个输出口，通往控制腔室Y。此外，还有一个输出压力室和一个检测阀与输出口相通。阀体中间是两个膜板腔室，主膜板与上膜板之间是排气腔室，里面有一个可上下移动的排气杆。排气杆中间有排气通道，并有一个主弹簧使其具有恒定的向上作用力。上膜板与下膜板之间是一个控制腔室，来自空气簧的压力空气就进入这个控制室。下膜板下也有一个活动阀片，有个偏置弹簧使它具有向上作用力。当称重阀无来自空气簧压力信号时，上膜板和下膜板都与中间一个滑动块密贴无间。因此，偏置弹簧、活动阀片、滑动块、上膜板、主弹簧、主膜板和排气杆叠加在一起，形成一个向上的力，用排气杆的排气阀座口顶开进排气阀，使从紧急电磁阀来的压力空气通过进气阀座口进入输出压力室并通过输出口进入控制腔室Y。这时进入控制腔室Y的空气压力最大，可产生最大紧急制动力。

当称重阀有来自空气簧压力信号时，上膜板和下膜板都与中间滑动块分离，它们之间充满压力空气。压力空气对下膜板和偏置弹簧有向下反作用力，对上膜板和排气杆仍有向上作用力，但作用力减小，并与空气簧压力信号成正比。这时进入控制腔室Y的空气压力随空气簧压力变化，可以产生与车辆负载成正比的制动力。

3.主控阀

主控阀与气-电转换器、制动储风缸、空气弹簧、单元制动机和称重阀等制动设备气路连接。

主控阀实际上由两部分组成：一部分是电-气转换部分，类似于EP阀；另一个部分是输出放大部分，类似于均衡阀。主控阀如图17-5所示。

（1）电-气转换部分 电-气转换部分主要包括五个电磁阀、控制腔室X和气-电转换器。(www.xing528.com)

五个电磁阀分别是两个缓解电磁阀、两个充气电磁阀和一个紧急电磁阀。缓解电磁阀和充气电磁阀分成粗调和精调。五个电磁阀的一端都与控制腔室X连接，两个缓解电磁阀的另一端

图17-4 称重阀

图17-5 主控阀

通大气；两个充气电磁阀的另一端与制动储风缸连接；紧急电磁阀的另一端则与称重阀连接。

控制腔室X除了与电磁阀连通外，还接有一个气-电转换器，将腔室内的气压转换成电信号，反馈给BCE。

（2）输出放大部分 输出放大部分主要包括控制膜板、控制腔室Y、控制腔室A、操纵杆和充排气阀。

控制膜板将主控阀下部隔成两个控制腔室，即控制腔室Y和控制腔室A。控制腔室Y通过称重阀与控制腔室X连接。

控制腔室A内上部有一个操纵杆固定在控制膜板下面，下部有一个充排气阀。操纵杆在控制膜板的动作下，向下可顶开充排气阀的上口并堵住充排气阀的排气通道；向上则关闭充排气阀并打开排气通道。当充排气阀上口被顶开时，制动储气缸和控制腔室A与单元制动机连接，根据控制腔室Y的压力向单元制动机输出给定的制动压力空气，施加制动；当充排气阀上口关闭时，制动储风缸和控制腔室A与单元制动机的连接被切断，排气通道被打开，单元制动机的制动压力空气从排气通道排出，制动缓解。

4.BCU的工作原理

常用制动时（图17-5和图17-6），BCE发出充气指令，两个充气电磁阀得电，开始对控制腔室X充气。在充气过程中，气-电转换器不断地把控制腔室X内的压力转换成电信号并反馈给BCE。BCE也不断发出调整指令，直到控制腔室X内的压力与指令值精确一致。这时紧急电磁阀处于得电状态，控制腔室X与称重阀的进排气阀相通。如果有来自空气簧的压力信号，上膜板和下膜板都与中间滑动块分离，它们之间充满压力空气。排气杆将顶开进排气阀进气阀座口，使控制腔室X的压力空气经输出口进入控制腔室Y。控制腔室A的操纵杆在控制膜板的动作下，向下顶开充排气阀的上口并堵住充排气阀的排气通道，制动储风缸和控制腔室A与单元制动机连接，根据控制腔室Y的压力向单元制动机输出给定的制动压力空气，直到控制腔室A和控制腔室Y平衡，充排气阀的上口关闭并仍堵住充排气阀的排气通道，施加的制动力与BCE发出充气指令一致。

称重阀主要用来限制过大的制动力。由于控制腔室X内的压力受BCE的控制，而BCE的制动指令本身又是根据车辆的负载、车速和制动要求给出的，因此，在常用制动中称重阀几乎不起作用，仅起预防作用，以防主控阀的五个电磁阀控制失灵。

称重阀的主要是在紧急制动时发挥作用（图17-5和图17-7）。在紧急制动时，紧急电磁阀失电，压力空气从制动储风缸直接经紧急电磁阀到达称重阀，中间未受主控阀的控制，而紧急电磁阀也仅仅作为通路的选择，不起压力大小的控制作用。这时，如果有来自空气簧的压力信号，上膜板和下膜板都与中间滑动块分离，它们之间充满压力空气。称重阀的排气杆顶开进排气阀进气阀座口，压力空气从制动储风缸进入输出控制室和控制腔室Y。输出控制室里的压力克服主弹簧和上膜板与中间滑动块间的压力，将排气杆向下压，直到上膜板与中间滑动块间的压力消失，进排气阀进气阀座口关闭。控制腔室Y的压力比常用制动时要高，并且空气簧的压力信号越大，控制腔室Y的压力也越高。控制腔室A的操纵杆在控制膜板的动作下，向下顶开充排气阀的上口并堵住充排气阀的排气通道，制动储风缸和控制腔室A与单元制动机连接，根据控制腔室Y的压力向单元制动机输出给定的制动压力空气，直到控制腔室A和控制腔室Y平衡，充排气阀的上口关闭并仍堵住充排气阀的排气通道，施加的制动力即为受称重阀限制的紧急制动压力。

图17-6 常用制动时主控阀和称重阀的状态

图17-7 紧急制动时主控阀和称重阀的状态