【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 封閉的重疊狀態(tài)，制動(dòng)缸壓力維持不變，中繼閥又處于保壓位，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)階段緩解，如圖313所示。圖313 中繼閥原理圖（緊急制動(dòng)位） 有軌電車基礎(chǔ)制動(dòng)裝置主要采用空氣盤形制動(dòng)器，同時(shí)采用磁軌制動(dòng)器作為補(bǔ)充制動(dòng)器，以滿足制動(dòng)距離的要求。圖314 盤形制動(dòng)器圖315 磁軌制動(dòng)作用原理電氣制動(dòng)（簡(jiǎn)稱電制動(dòng)）是動(dòng)力制動(dòng)的一種，是利用電力傳動(dòng)裝置產(chǎn)生制動(dòng)力的動(dòng)力制動(dòng)方式。對(duì)于牽引電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)差率大于1時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向相反。電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，倘若突然改變定子的相序即可獲得這種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)將急劇趨于停轉(zhuǎn)，若不能及時(shí)切斷電源，轉(zhuǎn)子將加速至相反方向旋轉(zhuǎn)，稱為反接制動(dòng)狀態(tài)。如果電機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，突然降低定子的供電頻率，轉(zhuǎn)子的機(jī)械慣性將使之維持在高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速上，這時(shí)轉(zhuǎn)差率變?yōu)樨?fù)值，進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)。電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械能變成電能回饋給電網(wǎng)或消耗在電阻上。在有軌電車下坡或高速運(yùn)行需要制動(dòng)時(shí)極易實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)行狀態(tài)，稱為再生制動(dòng)或電阻制動(dòng)。有軌電車在制動(dòng)時(shí)，電傳動(dòng)裝置，也稱為牽引控制單元（TCU—traction control unit），接受電制動(dòng)指令，將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，有軌電車慣性力通過(guò)車軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，再通過(guò)不同的方式處理這些電能。在電制動(dòng)工況，牽引控制單元充當(dāng)制動(dòng)控制單元的角色。電制動(dòng)特性是指按預(yù)定控制規(guī)律實(shí)現(xiàn)的電制動(dòng)力隨列車速度變化的特性。根據(jù)電制動(dòng)速度范圍、制動(dòng)功率、電空復(fù)合制動(dòng)調(diào)節(jié)要求，電制動(dòng)力可以調(diào)節(jié)成等制動(dòng)功率或等著動(dòng)力兩種特性。在等制動(dòng)功率特性下，在中高速范圍內(nèi)制動(dòng)力隨速度降低而增大，制動(dòng)力與速度乘積等于制動(dòng)功率，在低速下受最大制動(dòng)電流限制，取不隨速度變化的等制動(dòng)力電力特性；在等制動(dòng)力特性中，整個(gè)速度范圍內(nèi)制動(dòng)力保持不變，但制動(dòng)力的大小受牽引電機(jī)制動(dòng)功率和制動(dòng)電流的限制。圖316 電制動(dòng)特性曲線圖有軌電車制動(dòng)工況所需要的制動(dòng)力特性與牽引特性相似，一般希望在高速下制動(dòng)力要小，以減小施加制動(dòng)時(shí)引起的縱向沖動(dòng)，隨著速度的降低，希望制動(dòng)力越來(lái)越大，以滿足制動(dòng)距離、制動(dòng)平均減速度的要求。由以上兩種特性可以看出，等制動(dòng)力特性一般不適合獨(dú)立承擔(dān)制動(dòng)減速的要求，而要與具有等制動(dòng)功率特性的其他制動(dòng)方式復(fù)合使用。在電空復(fù)合制動(dòng)模式下，電制動(dòng)力可以實(shí)時(shí)調(diào)整為所需大小，而不按預(yù)定規(guī)律調(diào)整；在等速模式下，電制動(dòng)力根據(jù)目標(biāo)速度控制指令系統(tǒng)給出的減速要求，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)制動(dòng)力的大小。由于在有軌電車上電制動(dòng)通常為再生制動(dòng)，電制動(dòng)力的控制根據(jù)制動(dòng)控制單元的控制指令、電制動(dòng)允許條件、整列或單元控制模式等條件，由牽引逆變器實(shí)現(xiàn)。在過(guò)電分相或高壓部分故障等情況下，可以切換為電阻制動(dòng)，但此時(shí)必須有輔助電源維持支流環(huán)節(jié)的初始供電，以維持牽引電機(jī)的勵(lì)磁分量。電制動(dòng)力的大小控制是按上述制動(dòng)力特性調(diào)節(jié)的，但從操縱上又可以分為獨(dú)立操縱和非獨(dú)立操縱。獨(dú)立制動(dòng)是指類似機(jī)車電阻制動(dòng)或再生制動(dòng)那樣獨(dú)立使用電制動(dòng)，當(dāng)電制動(dòng)力不足時(shí)，再加上空氣制動(dòng)；非獨(dú)立操縱是指在任何需要制動(dòng)的時(shí)候，完全由自動(dòng)控制單元決定復(fù)合制動(dòng)模式下電制動(dòng)與空氣制動(dòng)的時(shí)機(jī)以及制動(dòng)力大小的分配。制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生制動(dòng)作用的指令來(lái)自司機(jī)制動(dòng)控制器。根據(jù)行車過(guò)程中對(duì)列車減速效果的期望，司機(jī)根據(jù)操縱經(jīng)驗(yàn)，可以選擇制動(dòng)控制器的手柄位置以獲得所需的制動(dòng)力。在有軌電車制動(dòng)系統(tǒng)中，通常把手柄位置信息作為制動(dòng)指令送到列車網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)主控制計(jì)算機(jī)編碼并傳輸?shù)礁鞴?jié)車的制動(dòng)控制裝置，通過(guò)計(jì)算及控制，在基礎(chǔ)制動(dòng)裝置中產(chǎn)生制動(dòng)作用。根據(jù)列車運(yùn)行減速、停車等制動(dòng)要求，制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)功能一般分為常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)，這兩種制動(dòng)功能都可由司機(jī)在運(yùn)行中根據(jù)需要直接操縱。常用制動(dòng)使用電制動(dòng)或電制動(dòng)與空氣制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)，而緊急制動(dòng)通常只采用空氣制動(dòng)，即純空氣制動(dòng)。有軌電車的電空系統(tǒng)采用電氣指令式制動(dòng)控制系統(tǒng)，制動(dòng)指令一般是由司機(jī)制動(dòng)控制器送出的，交給列車信息控制網(wǎng)絡(luò)傳輸給各車的制動(dòng)控制裝置。除了司機(jī)制動(dòng)控制器，制動(dòng)指令還可能來(lái)自列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置、列車自動(dòng)控制系統(tǒng)車載設(shè)備、司機(jī)安全裝置等，制動(dòng)指令經(jīng)由傳輸系統(tǒng)送到制動(dòng)控制裝置，最終在基礎(chǔ)制動(dòng)裝置產(chǎn)生制動(dòng)力。電氣式制動(dòng)指令按指令形式和傳輸方式可分為數(shù)字指令和模擬指令。所謂數(shù)字指令是由0和1組成的2進(jìn)制數(shù)，在用3位數(shù)字組合時(shí)，可以形成8種不同的組合。在制動(dòng)控制上，0和1分別對(duì)應(yīng)制動(dòng)控制線的通斷電，可以產(chǎn)生7級(jí)制動(dòng)級(jí)位，如果采用更多的制動(dòng)控制線，可以得到更多的制動(dòng)級(jí)位，通常對(duì)于有軌電車來(lái)說(shuō)，常用有7級(jí)制動(dòng)即可滿足要求。數(shù)字指令可以用兩種方法獲得，一是在司機(jī)制動(dòng)控制器內(nèi)部把反映司機(jī)操作位置的指令變換成標(biāo)準(zhǔn)電平的數(shù)字量，然后用數(shù)字通信方式把指令傳送給列車網(wǎng)絡(luò)，這種方式在司機(jī)制動(dòng)控制器內(nèi)部安裝轉(zhuǎn)換電路或計(jì)算機(jī)；二是在司機(jī)制動(dòng)控制器內(nèi)部先形成控制電壓的開(kāi)關(guān)量，經(jīng)過(guò)多條控制線送到列車網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)主機(jī)完成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字量的變換，這種方式不需要在司機(jī)制動(dòng)控制器內(nèi)部安裝轉(zhuǎn)換電路或計(jì)算機(jī)。模擬指令是指用模擬電量反映司機(jī)制動(dòng)控制器的級(jí)位信息，模擬電量可采用電壓、電流、頻率、脈寬、相位等信號(hào)來(lái)傳遞制動(dòng)指令，以這些模擬量的大小來(lái)表示制動(dòng)要求的大小。在原理上，采用連續(xù)變化的模擬指令可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的無(wú)級(jí)操縱，在操縱上，采用模擬指令雖然比數(shù)字指令更為方便，但純粹的無(wú)級(jí)操縱不方便找到合適的操縱位置，因而應(yīng)用不多，往往在司機(jī)制動(dòng)控制器的手柄上再加上參考定位機(jī)構(gòu)。采用模擬指令對(duì)指令傳輸?shù)脑O(shè)備性能要求很高，一旦設(shè)備性能不能滿足要求，可能造成制動(dòng)指令精度下降，影響制動(dòng)效果。在有軌電車上，司機(jī)制動(dòng)控制器發(fā)出的制動(dòng)指令，在正常的傳輸情況下一般交由列車信息控制網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成，列車網(wǎng)絡(luò)對(duì)于來(lái)自司機(jī)控制器的牽引、制動(dòng)等指令是優(yōu)先傳送的；在設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，可以通過(guò)備用傳輸線向全列車傳送。在不同的制動(dòng)系統(tǒng)中，司機(jī)制動(dòng)控制器發(fā)出的制動(dòng)指令的形式、含義都是不同的。對(duì)于自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)，當(dāng)司機(jī)操縱制動(dòng)手柄置于常用制動(dòng)某個(gè)位置時(shí)，自動(dòng)制動(dòng)閥對(duì)制動(dòng)管排風(fēng)減壓，壓力降低到低于定壓達(dá)到減壓量時(shí)，制動(dòng)控制裝置的控制閥把該減壓量變成制動(dòng)缸對(duì)應(yīng)的壓力。司機(jī)操縱結(jié)果是把手柄置于制動(dòng)區(qū)某位置，這是通過(guò)把列車制動(dòng)管與自動(dòng)制動(dòng)閥的排風(fēng)口相連，把制動(dòng)管壓力降低到該位置對(duì)應(yīng)的減壓量，該減壓量信息在制動(dòng)管中以空氣壓力波形式向列車后部傳遞，每車的三通閥根據(jù)減壓量大小輸出相應(yīng)的空氣壓力到制動(dòng)缸。自動(dòng)空氣自動(dòng)機(jī)的制動(dòng)指令是制動(dòng)管的減壓量，信息傳遞形式是壓力波，實(shí)際傳播速度低于大氣中的聲速。對(duì)于電氣指令，當(dāng)司機(jī)操縱制動(dòng)手柄置于常用制動(dòng)某個(gè)位置時(shí)，實(shí)際就把反映手柄位的信息，以數(shù)字量形式經(jīng)列車網(wǎng)絡(luò)傳送到各車制動(dòng)控制裝置，在計(jì)算機(jī)的計(jì)算和控制下，找出該級(jí)位、此時(shí)列車速度對(duì)應(yīng)的列車制動(dòng)減速度，再與車輛總重等數(shù)據(jù)計(jì)算出此時(shí)所需制動(dòng)力，控制中繼閥向制動(dòng)缸輸出相應(yīng)的空氣壓力。采用電氣指令的空氣制動(dòng)機(jī)，其制動(dòng)指令的本質(zhì)是制動(dòng)手柄位對(duì)應(yīng)的列車制動(dòng)減速度，指令信息形式是制動(dòng)級(jí)位的數(shù)字量，傳播速度大大高于聲速，對(duì)應(yīng)了制動(dòng)控制的等制動(dòng)率控制模式。有軌電車采用電氣制動(dòng)與空氣制動(dòng)，在運(yùn)行過(guò)程中優(yōu)先使用電氣制動(dòng)，當(dāng)電氣制動(dòng)不能滿足制動(dòng)要求時(shí)，空氣制動(dòng)自動(dòng)補(bǔ)充，這種制動(dòng)方式稱為復(fù)合制動(dòng)。復(fù)合制動(dòng)協(xié)調(diào)方式的選擇是根據(jù)設(shè)計(jì)原則來(lái)定的，根據(jù)動(dòng)車、拖車的空氣制動(dòng)部分投入的順序和方式的不同，形成以下幾種控制原則：（1）節(jié)能原則根據(jù)制動(dòng)力的需要，先把全部制動(dòng)力由動(dòng)車電制動(dòng)承擔(dān)，在電制動(dòng)力不足的情況下，先由拖車空氣制動(dòng)補(bǔ)充，拖車的制動(dòng)力全部發(fā)揮出來(lái)，整列車或列車單元的制動(dòng)力還不夠得話，才使用動(dòng)車的空氣制動(dòng)。這樣，動(dòng)車的電制動(dòng)一直處于滿足制動(dòng)需求的最大狀態(tài)，列車運(yùn)行總能耗最低。按節(jié)能原則設(shè)計(jì)的制動(dòng)控制系統(tǒng)，動(dòng)車的空氣制動(dòng)最晚投入使用，保證了電氣制動(dòng)的絕對(duì)優(yōu)先，但這樣存在兩個(gè)問(wèn)題：一是只能按照一動(dòng)一拖或幾輛動(dòng)拖車為單位，或整列車進(jìn)行制動(dòng)力的協(xié)調(diào)控制，控制單元內(nèi)部尤其是動(dòng)拖車之間的制動(dòng)力與減速度要求可能不一致，有可能引起縱向沖動(dòng)，影響乘坐舒適度；二是動(dòng)車和拖車的閘瓦磨耗程度相差較大，更換周期也相差較多，增加了維修組織的復(fù)雜性以及維修成本。在需要制動(dòng)的時(shí)候采用電氣制動(dòng)優(yōu)先，但需要空氣制動(dòng)補(bǔ)充時(shí)，始終按照動(dòng)車、拖車空氣制動(dòng)時(shí)間投入、空氣制動(dòng)率相同的方式控制制動(dòng)力。這樣，雖然在投入順序上電制動(dòng)優(yōu)先，但由于要兼顧動(dòng)拖車等制動(dòng)率的空氣制動(dòng)力，不能完全發(fā)揮電制動(dòng)力。考慮舒適性原則的時(shí)候，在任何情況下，制動(dòng)力都要與本節(jié)車的總重量相適應(yīng)，滿足統(tǒng)一的制動(dòng)減速度。這樣列車減少了引起縱向沖動(dòng)的因素，改善了乘坐舒適性，但這種設(shè)計(jì)也最大程度的限制了電制動(dòng)力的發(fā)揮。制動(dòng)控制采用的設(shè)計(jì)原則，實(shí)際上體現(xiàn)了制動(dòng)系統(tǒng)的控制策略。采用節(jié)能原則作為控制策略的制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)再生制動(dòng)力大于動(dòng)車所需必要制動(dòng)力時(shí)拖車：把（拖車所需制動(dòng)力）{（再生制動(dòng)力）（動(dòng)車所需必要制動(dòng)力）}的制動(dòng)力，作為補(bǔ)足空氣制動(dòng)力輸出。計(jì)算的結(jié)果即補(bǔ)足空氣制動(dòng)力即使為零，為了保證再生制動(dòng)失效時(shí)補(bǔ)足空氣制動(dòng)的迅速響應(yīng)，要保證制動(dòng)缸有一定量的空氣壓力作為初始?jí)毫Γ@對(duì)于復(fù)合制動(dòng)控制很重要，因?yàn)樵偕苿?dòng)與空氣制動(dòng)可能經(jīng)常轉(zhuǎn)換。動(dòng)車：全部為再生制動(dòng)，為了保證再生制動(dòng)失效時(shí)補(bǔ)足空氣制動(dòng)的迅速響應(yīng)，要保證增壓汽缸油一定量的空氣壓力作為初始?jí)毫?，原因同上述。?dāng)再生制動(dòng)力小于或等于動(dòng)車所需必要的制動(dòng)力時(shí)拖車：全部為空氣制動(dòng)。動(dòng)車：把（動(dòng)車所需必要的制動(dòng)力）（再生制動(dòng)力）的制動(dòng)力作為補(bǔ)足空氣制動(dòng)力輸出。在有軌電車運(yùn)行過(guò)電分相區(qū)切處于再生制動(dòng)工況時(shí)，也存在一種自動(dòng)切換控制的特殊情況，此時(shí)電制動(dòng)與空氣制動(dòng)的協(xié)調(diào)關(guān)系如圖所示：圖317 自動(dòng)過(guò)電分相時(shí)電制動(dòng)與空氣制動(dòng)的協(xié)調(diào)關(guān)系制動(dòng)力的極限受到粘著力的限制，鑒于有軌電車的制動(dòng)系統(tǒng)本來(lái)就屬于一種分散方式布置于各車，從這一點(diǎn)看，總的制動(dòng)粘著利用率接近100%。相比而言，牽引粘著利用率要低的多，但由于交流異步牽引電機(jī)良好的自身再粘著性能，所以動(dòng)軸的牽引粘著利用可以高于拖車軸的制動(dòng)粘著系數(shù)，且再生制動(dòng)工況下，動(dòng)車每制動(dòng)軸的粘著仍然可以高于從軸的空氣制動(dòng)粘著。如果基礎(chǔ)制動(dòng)裝置采用踏面制動(dòng)，則有利于粘著系數(shù)的提高；如果基礎(chǔ)制動(dòng)裝置采用盤形制動(dòng)，則需要采用增粘措施提高粘著系數(shù)，避免或減少制動(dòng)滑行的發(fā)生。為了提高輪軌間粘著系數(shù)，可以使用踏面清掃裝置，尤其在輪軌表面附著油污、樹(shù)葉等雜質(zhì)的情況下。設(shè)置踏面清掃裝置的主要目的是改善輪軌接觸面粘著條件，清楚表面附著的油污等雜質(zhì)，同時(shí)可以改善車輪踏面的圓度，對(duì)車輪踏面上的微小表面損傷起到修復(fù)作用。踏面清掃裝置為空氣直動(dòng)式，清掃裝置的動(dòng)作受控于踏面清掃控制系統(tǒng)的指令，踏面清掃的動(dòng)作在車輪發(fā)生空轉(zhuǎn)、滑行和速度在30km/h以上三種條件下施行。氣缸內(nèi)為活塞和間隙自動(dòng)調(diào)整裝置，活塞桿頭部與閘瓦連接，閘瓦為樹(shù)脂合成材料，閘瓦可以方便的更換，打開(kāi)閘瓦托座上的鎖閉裝置，即能將閘瓦由內(nèi)向外的方向取出。圖318 踏面清掃裝置的控制