制动系统：ECU控制、停车制动、紧急制动

（1）系统概述

1）系统构成

①制动控制单元(BCU）。

②基础制动装置(含停放制动及其手动缓解装置）。

③微机控制单元(EBCU）。

④风源系统。空气压缩机组、干燥器和储风缸为空簧、制动系统提供压缩空气。

2）控制方式

制动系统采用电⁃空控制方式，利用电信号控制气信号，再由气信号控制执行元件动作。

3）制动种类

制动种类有常用制动、紧急制动、快速制动及停放制动。

4）制动方式

城市地铁车辆制动装置除常规的空气制动装置外，还有再生制动和电阻制动。

5）实施原则

制动方式的选择是自动的，采用电制动与空气制动实时协调配合，电制动优先，拖车空气制动延时投入。

6）优先顺序

优先顺序是再生制动、电阻制动、空气制动；动车的电制动优先满足列车制动指令要求，不足的部分由空气制动补足。

（2）制动系统部件

每辆车上配装有一个制动模块，包括主风缸、制动风缸和一些相关的控制阀类，如图3.15所示。

图3.15　主风缸、制动风缸及阀门管路

1）电子控制单元(ECU）

每辆车上配备有一个ECU，包括制动与防滑系统微处理器控制的整体闭合回路，如图3.16所示。ECU还提供这些系统的健康监测和诊断功能。

ECU的作用：控制系统指令信号，制动缸压力的“闭合回路”控制；轮滑保护(WSP）控制；故障监测。

①常用制动

常用制动通过ATI进行控制，每辆车上的制动电子控制装置(ECU）直接与它通信的RS485总线相连，ATI接收来自每辆车制动ECU的称重信号和来自主控制器的指令信号。根据此指令和载荷信号，计算每辆车需要的制动力，再减去可实现的动力制动力，即可计算出每辆车需要的摩擦制动力。此指令通过RS485总线直接送给每辆车的ECU。

②防滑系统

列车在常用制动、紧急制动模式下均具有滑动保护功能。

2）止回阀

压缩空气经隔离塞门(制动隔离塞门J6）和止回阀从主风管进入制动系统。在主风缸MR压力下降时，止回阀可防止压缩空气回流至主风缸。

3）制动风缸

制动风缸用于储存一定量的压缩空气，仅供制动系统使用。制动风缸直接与电⁃空制动装置相连。当电子控制系统发出制动信号时，制动风缸向转向架上的制动装置提供压缩空气，实现摩擦制动。

4）制动缸隔离塞门(J6）

一位端靠近转向架附近和制动模块上设置有制动缸隔离塞门(放风球阀），可分别对一位端和二位端转向架进行缓解，并且此塞门的状态信息将报送列车管理系统。

图3.16　电子控制单元（ECU）

5）制动控制单元(BCU）

图3.17　制动控制单元

每辆车上设置一制动控制单元(BCU），如图3.17所示。BCU包括常用制动和紧急摩擦制动所需的所有电空阀和压力传感器。

①中继阀(RV）

中继阀为气动操作阀，可将大量压缩空气由制动风缸提供给闸缸。供风压力等同于中继阀通过变载截断阀从制动/缓解和紧急阀获得的压力信号。如果压力信号保持一定，中继阀将保持恒定的闸缸压力以防泄露，并自动补充发生的任何泄露。

②变载截断阀(VLV）

变载截断阀为机械变压限制装置，它可将中继阀信号阀口的供风压力限制在称重紧急制动所需的压力以下。

变载截断阀不影响紧急制动压力以下的压力。

变载截断正比于空气簧压力。

切除的压力与空气弹簧压力成正比。

来自空气弹簧的压力信号依靠连接管路上的节流孔(B05）来防止产生波动。当没有空气簧压力信号时，变载截断阀将默认超员紧急制动值为缺省值。

③电空控制阀

A.常用制动电磁阀(SBV）

将制动缸压力控制在所要求的范围内。

B.紧急制动电空阀(EBV）

制动连续回路使紧急制动电空阀得电。当电路失电时，导致紧急制动实施。变载截断阀通过紧急制动电空阀与中继阀相连，紧急制动的制动缸压力会随着车重进行调节。

6）摩擦制动设备

所有的车辆上都配置有踏面制动装置。当常用制动或紧急制动控制系统发出指令时，此装置向车轮踏面提供摩擦制动力。实施的制动力与制动缸压力成正比。同一辆车上的制动缸压力相同，制动装置均相同，这样可保证所有闸瓦上达到相等的制动力。(www.xing528.com)

每个车轮上配有一个NC3443型合成闸瓦，其材料为无石棉材料，如图3.18所示。

图3.18　闸瓦

7）停车制动

所有车辆上均设有弹簧实施的停放制动装置。这些装置与空气制动装置相结合，使用同一套闸瓦将制动力施加在轮对上。每根轴上安装一个弹簧停放制动执行机构，如图3.19所示。

①制动/缓解

停车制动为弹簧施加，空气缓解。在制动模式下(常用制动和紧急制动），可通过司机台上的停放制动的施加按钮(通过控制停放电磁阀K3）来实现。

图3.19　弹簧停放制动执行机构

②停放制动的手动缓解

无空气压力时，停放制动实施。缓解可通过操作每个作用器上的机械缓解机构进行。当空气压力恢复时，进行一次制动循环(制动—缓解），缓解机构自动复位。

（3）制动控制系统说明

1）常用制动(性能0～1.0 m/s2）

常用制动可通过司机控制器手动实施，通过ATO系统自动实施。

2）紧急制动(安全制动）(性能1.2 m/s2）

紧急制动实施后不可撤销，直至车速降至5 km/h以下。当制动连续回路断开时，所有车辆的牵引将被截断。

3）紧急制动的激活装置

任何以下装置的动作均会断开制动连续回路，使每辆车的紧急制动电磁阀失电：

①触发司控器中的警惕装置。

②按下司机室控制台上的紧急制动按钮(击打式按钮）。

③列车脱钩。

④总风欠压。

⑤紧急制动电气列车线环路中断或失电。

⑥DC110 V控制电源失电。

⑦ATO系统发出紧急制动指令。

⑧ATP系统发出紧急制动指令。

⑨当列车运行时，如方向手柄拉至“0”位，则列车产生紧急制动。

4）制动原则和优先级

常用制动按以下优先级实施：

①第一级：电气动力再生制动

当网压允许制动能回馈到架空供电网时。

②第二级：电气动力电阻制动

不能再生的制动能均由车载制动电阻吸收并转变成热量。

③第三级：摩擦制动

摩擦制动提供电气动力制动系统制动力不足的部分。

5）制动作用反应时间

制动指令同时传递到所有车辆上。作用时间不属于时间延迟，常用制动在所有车上均以冲击极限(0.75 m/s3）同时实施。制动时间采用电子控制。

紧急制动同时在所有车上实施。在所有车上达到90%最大压力的时间为1.6 s，将超过常用制动的“冲击极限”。

6）负载补偿

所有的制动作用均是根据来自空气簧的压力信号调节的。常用制动称重为电子称重，通过一压力传感器测量空气簧压力。电子称重信号从制动系统的电子控制单元传到牵引控制系统。

如果空气簧压力信号消失或超出正常接收范围，系统将缺省为最大超员制动。

7）自动磨耗补偿

所有的踏面制动装置都配有闸瓦间隙自动调整器，用以保持闸瓦与车轮间的正确间隙，补偿闸瓦与车轮的磨耗。

此执行机构的行程足以补偿最大闸瓦磨耗、最大车轮磨耗以及由制动力引起的悬挂偏差的任何组合长度。

8）防滑(WSP）设备(摩擦制动）①低黏着影响

低黏着影响情况分为以下两种：A.制动过程中(减速）

制动过程中，如果轮轨间黏着力不足以满足制动要求，车轮会产生滑动损坏车轮，延长制动距离。WSP系统可减小低黏着的影响。

B.牵引过程中(加速）

加速过程中，如果轮轨间的黏着力不足以提供所需的加速度，车轮会发生空转而减少牵引力。

②制动过程中(减速）

制动过程中，如果轮轨间黏着力不足以满足制动要求，车轮会产生滑动损坏车轮，延长制动距离。WSP系统可减小低黏着的影响。

③牵引过程中(加速）

加速过程中，如果轮轨间的黏着力不足以提供所需的加速度，车轮会发生空转而减少牵引力。