【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電車(chē)通常是把產(chǎn)生的電能輸回接觸網(wǎng)，而汽車(chē)則可能把電能儲(chǔ)在飛輪、電池或電容器之內(nèi)。傳統(tǒng)的的動(dòng)力制動(dòng)則會(huì)把電能在電阻轉(zhuǎn)成熱能后逸散。最普通的制動(dòng)方法會(huì)把車(chē)的動(dòng)能，以摩擦直接轉(zhuǎn)化成熱能?！霸偕苿?dòng)”和另一種原理接近，但較為簡(jiǎn)單的“動(dòng)力制動(dòng)”，則是把電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)成發(fā)電機(jī)使用，把車(chē)輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)成電能。動(dòng)力制動(dòng)通常只會(huì)把產(chǎn)生的電，經(jīng)過(guò)電阻轉(zhuǎn)成無(wú)用的熱放走。而再生制動(dòng)則會(huì)把電力儲(chǔ)起來(lái)或透過(guò)電網(wǎng)送走，再生循環(huán)使用。使用再生制動(dòng)的車(chē)輛仍然會(huì)有傳統(tǒng)的摩擦制動(dòng)，提供快速、強(qiáng)力的制動(dòng)。一般的再生制動(dòng)只會(huì)把約30%的動(dòng)能再生使用，其余的動(dòng)能還是成為熱。這效率根據(jù)不同的使用環(huán)境而有所不同。將牽引電機(jī)的電動(dòng)機(jī)工況轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)工況，將列出動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能通過(guò)轉(zhuǎn)換電器和受電弓反饋給供電觸網(wǎng)，可提供給相鄰運(yùn)行的列車(chē)使用的制動(dòng)方式。再生制動(dòng)的三種不同的制動(dòng)控制策略：具有最佳制動(dòng)感覺(jué)的串聯(lián)制動(dòng)；具有最佳能量回收率的串聯(lián)制動(dòng)；以及并聯(lián)制動(dòng)。在前輪上的再生制動(dòng)比后輪上的再生制動(dòng)將更為有效，同時(shí)大部分制動(dòng)能量消耗在10~50km/h的車(chē)速范圍內(nèi)。 再生制動(dòng)原理圖（1） 能量消耗型。這種方法是在變頻器直流回路中并聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻，通過(guò)檢測(cè)直流母線電壓來(lái)控制一個(gè)功率管的通斷。在直流母線電壓上升至700V左右時(shí)，功率管導(dǎo)通，將再生能量通入電阻，以熱能的形式消耗掉，從而防止直流電壓的上升。由于再生能量沒(méi)能得到利用，因此屬于能量消耗型。同為能量消耗型，它與直流制動(dòng)的不同點(diǎn)是將能量消耗于電機(jī)之外的制動(dòng)電阻上，電機(jī)不會(huì)過(guò)熱，因而可以較頻繁的工作。（2） 并聯(lián)直流母線吸收型。適用于多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)（如牽伸機(jī)），在這個(gè)系統(tǒng)中，每臺(tái)電機(jī)均需一臺(tái)變頻器，多臺(tái)變頻器共用一個(gè)網(wǎng)側(cè)變流器，所有的逆變部并接在一條共用直流母線上。這種系統(tǒng)中往往有一臺(tái)或數(shù)臺(tái)電機(jī)正常工作于制動(dòng)狀態(tài)，處于制動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)被其它電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，產(chǎn)生再生能量，這些能量再通過(guò)并聯(lián)直流母線被處于電動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)所吸收。在不能完全吸收的情況下，則通過(guò)共用的制動(dòng)電阻消耗掉。這里的再生能量部分被吸收利用，但沒(méi)有回饋到電網(wǎng)中。（3） 能量回饋型。能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的，當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時(shí)，可逆變流器將再生能量回饋給電網(wǎng)，使再生能量得到完全利用。但這種方法對(duì)電源的穩(wěn)定性要求較高，一旦突然停電，將發(fā)生逆變顛覆。再生制動(dòng)可以用于所有電動(dòng)機(jī)械中，而電動(dòng)機(jī)械主要是旋轉(zhuǎn)式，例如電動(dòng)機(jī)，所以再生制動(dòng)常見(jiàn)于電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的系統(tǒng)中，簡(jiǎn)稱(chēng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)。 又稱(chēng)動(dòng)態(tài)制動(dòng)是鐵路機(jī)車(chē)的一種制動(dòng)方式，廣泛應(yīng)用于電力機(jī)車(chē)和電傳動(dòng)柴油機(jī)車(chē)。在制動(dòng)過(guò)程中，將原來(lái)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)的牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，利用列車(chē)的慣性由輪對(duì)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，從而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩，消耗列車(chē)的動(dòng)能，達(dá)到產(chǎn)生制動(dòng)作用的目的。而電機(jī)發(fā)出的電流通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)置的電阻器，采用通風(fēng)散熱將熱量消散于大氣。由于電阻制動(dòng)的原理是因?yàn)檗D(zhuǎn)子有電流流動(dòng)，在定子的磁場(chǎng)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力矩，制動(dòng)力與速度成正比，因此當(dāng)機(jī)車(chē)運(yùn)行速度較低（～10公里/小時(shí)）的時(shí)候，由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速慢，減少了產(chǎn)生的電流和反轉(zhuǎn)力矩，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)效率大幅下降甚至失效。加饋電阻制動(dòng)正是為了解決這個(gè)問(wèn)題而出現(xiàn)，在低速制動(dòng)時(shí)由機(jī)車(chē)電路系統(tǒng)為轉(zhuǎn)子供給一定電流，增加制動(dòng)力，使機(jī)車(chē)在慢速下也能進(jìn)行電阻制動(dòng)，有效擴(kuò)大電阻制動(dòng)的應(yīng)用范圍。再生制動(dòng)是在電阻制動(dòng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展而成的制動(dòng)方式，將制動(dòng)過(guò)程發(fā)出的電能反饋回電氣化鐵路供電網(wǎng)，使本來(lái)由電能變成的動(dòng)能再生為電能，而不是變成熱能消散掉。電阻制動(dòng)是利用直流電機(jī)的可逆原理。在機(jī)車(chē)需要減速時(shí)，將機(jī)車(chē)由牽引工況轉(zhuǎn)換為制動(dòng)工況，此時(shí)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)并通過(guò)輪對(duì)將列車(chē)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽偻ㄟ^(guò)制動(dòng)電阻把電能轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉，牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩通過(guò)減速齒輪作用在機(jī)車(chē)動(dòng)輪上形成制動(dòng)力，使機(jī)車(chē)速度降低，起到制動(dòng)作用。機(jī)車(chē)在牽引工況時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。牽引整流柜輸出的電流通過(guò)電空接觸器流入牽引理發(fā)動(dòng)機(jī)的電樞繞阻、換向極繞組和勵(lì)磁繞組，于是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩MD。在轉(zhuǎn)矩的作用下，電動(dòng)機(jī)按MD方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩方向相同，這個(gè)轉(zhuǎn)矩通過(guò)齒輪傳到動(dòng)輪上去，形成了牽引力FK，牽引力FK的方向與機(jī)車(chē)運(yùn)行方向相同。 機(jī)車(chē)在制動(dòng)工況時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)用。由于串勵(lì)發(fā)電機(jī)有兩個(gè)缺點(diǎn)，一是不能穩(wěn)定的工作，二是勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，磁通很難控制，所以在電阻制動(dòng)時(shí)，把牽引電動(dòng)機(jī)改接成他勵(lì)發(fā)電機(jī)工作，這樣可以在較大范圍內(nèi)均勻地調(diào)節(jié)制動(dòng)力，很方便地控制機(jī)車(chē)的速度。電機(jī)的勵(lì)磁繞組仍由牽引整流柜通過(guò)電空接觸器供給勵(lì)磁電流而電樞繞組通過(guò)工況轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)與制動(dòng)電阻相聯(lián)。電機(jī)電樞通過(guò)齒輪被輪軸驅(qū)動(dòng)，在電樞繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。在此電勢(shì)的作用下產(chǎn)生電流流過(guò)制動(dòng)電阻。于是電樞電流和磁通相互作用產(chǎn)生電磁力矩，它的方向可用左手定則判定。電磁力矩與電樞旋轉(zhuǎn)方向相反，這個(gè)電磁力矩經(jīng)過(guò)齒輪傳遞到輪對(duì)上，形成制動(dòng)力。因制動(dòng)力的方向與機(jī)車(chē)運(yùn)行方向相反，在此力作用下使機(jī)車(chē)運(yùn)行速度降低。 電阻制動(dòng)原理圖地鐵車(chē)輛電氣制動(dòng)系統(tǒng)主要分為電氣制動(dòng)、再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)。在各種形式的制動(dòng)中，電氣制動(dòng)是一種較理想的動(dòng)力制動(dòng)方式，它是建立在電動(dòng)機(jī)的工作可逆性基礎(chǔ)上的。再生制動(dòng)分為能量消耗型、并聯(lián)直流母線吸收型和能量回饋型.第三章 空氣制動(dòng)系統(tǒng)雖然電制動(dòng)可以提供強(qiáng)大的制動(dòng)力，但空氣制動(dòng)目前對(duì)于地鐵來(lái)說(shuō)仍然不可缺少。這是因?yàn)椋褐绷麟姍C(jī)的制動(dòng)力隨著列車(chē)速度的降低而減少；而交流電機(jī)雖然可通過(guò)改變轉(zhuǎn)差率來(lái)控制制動(dòng)力的大小，理論上可使制動(dòng)力不受列車(chē)速度的限制，但從高速到停止均能有效作用的、可靠的電制動(dòng)裝置尚處于研究階段。（1） 直通式空氣制動(dòng)機(jī)（2） 自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)（3） 直通自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)在車(chē)輛上，直通式空氣制動(dòng)機(jī)主要由制動(dòng)管和制動(dòng)缸等組成；在機(jī)車(chē)上，直通式空氣制動(dòng)機(jī)除包括制動(dòng)管和制動(dòng)缸外，還包括空氣壓縮機(jī)、總風(fēng)缸及操縱整個(gè)列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)閥等組成部分。如圖11. 圖11直通式空氣制動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖1—空氣壓縮機(jī)；2—總風(fēng)缸；3—調(diào)壓閥；4—制動(dòng)閥；5—制動(dòng)管；6—制動(dòng)缸7—車(chē)輪；8—閘瓦；9—制動(dòng)缸活塞桿；10—制動(dòng)缸彈簧；11—制動(dòng)缸活塞。制動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程主要包括制動(dòng)、緩解與保壓3個(gè)基本狀態(tài)。（1） 制動(dòng)狀態(tài)：司機(jī)操縱制動(dòng)閥手柄置于“制動(dòng)位”；總風(fēng)缸內(nèi)的壓力空氣經(jīng)調(diào)壓閥、制動(dòng)閥和列車(chē)管直接向機(jī)車(chē)制動(dòng)缸和車(chē)輛制動(dòng)缸充風(fēng)；壓力空氣推動(dòng)制動(dòng)缸活塞壓縮彈簧移動(dòng)，并由基礎(chǔ)傳動(dòng)裝置將此推力傳遞到閘瓦上，使閘瓦壓緊車(chē)輪產(chǎn)生制動(dòng)作用。（2） 緩解狀態(tài)：司機(jī)操縱制動(dòng)閥手柄置于“緩解位”；機(jī)車(chē)、車(chē)輛制動(dòng)缸內(nèi)的壓力空氣經(jīng)列車(chē)管和制動(dòng)閥排向大氣；在制動(dòng)缸彈簧作用下，制動(dòng)缸活塞反向移動(dòng)，并通過(guò)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置帶動(dòng)閘瓦離開(kāi)車(chē)輪，實(shí)現(xiàn)緩解作用。（3） 保壓狀態(tài)：司機(jī)操縱制動(dòng)閥手柄置于“中立位”；既關(guān)斷機(jī)車(chē)、車(chē)輛制動(dòng)缸的充風(fēng)氣路，又關(guān)斷其排風(fēng)氣路；機(jī)車(chē)、車(chē)輛制動(dòng)缸內(nèi)保持一定的壓力，實(shí)現(xiàn)保壓作用。 直通式空氣制動(dòng)機(jī)原理圖 （1） 制動(dòng)管增壓制動(dòng)、減壓緩解，列車(chē)分離時(shí)不能自動(dòng)停車(chē)。（2） 能實(shí)現(xiàn)階段緩解和階段制動(dòng)。（3） 制動(dòng)力大小靠司機(jī)操縱手柄在制動(dòng)位放置時(shí)間長(zhǎng)短決定，因此控制不太精確。（4） 制動(dòng)時(shí)全列車(chē)制動(dòng)缸的壓縮空氣都由總風(fēng)缸供給；緩解時(shí)，各制動(dòng)缸的壓縮空氣都須經(jīng)制動(dòng)閥排氣口排人大氣。因此前后車(chē)輛的制動(dòng)的一致性不好。自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)是在直通式空氣制動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)副風(fēng)缸和一個(gè)三通閥（或分配閥）而構(gòu)成的。如圖12 圖12自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖1—空氣壓縮機(jī)。2—總風(fēng)缸；3—調(diào)壓閥；4—制動(dòng)閥；5—制動(dòng)管；6—三通閥（分配閥）。 7—副風(fēng)缸；8—車(chē)輪；9—閘瓦；10—制動(dòng)缸；11 —制動(dòng)缸活寨桿；12—制動(dòng)缸彈簧；13—制動(dòng)缸活塞（1） 緩解狀態(tài)：司機(jī)將制動(dòng)閥手柄置于“緩解位”；壓力空氣經(jīng)制動(dòng)閥向列車(chē)管充風(fēng)，三通閥活塞兩側(cè)壓力失去平衡而形成向右的壓力差，推動(dòng)活塞帶動(dòng)滑閥、節(jié)制閥右移；開(kāi)通充氣溝，使列車(chē)管壓力空氣經(jīng)充氣溝進(jìn)入副風(fēng)缸貯備；開(kāi)通制動(dòng)缸經(jīng)滑閥的排風(fēng)氣路，使制動(dòng)缸排風(fēng)，最終使閘瓦離開(kāi)車(chē)輪實(shí)現(xiàn)緩解作用。（2） 制動(dòng)狀態(tài)：司機(jī)將制動(dòng)閥手柄置于“制動(dòng)位”；列車(chē)管內(nèi)壓力空氣經(jīng)制動(dòng)閥排風(fēng)，推動(dòng)活塞左移，關(guān)閉充氣溝；活塞帶動(dòng)滑閥、節(jié)制閥左移，使滑閥遮蓋排氣口關(guān)斷制動(dòng)缸的排風(fēng)氣路，并使節(jié)制閥開(kāi)通副風(fēng)缸向制動(dòng)缸充風(fēng)的氣路；壓力空氣充入制動(dòng)缸，推動(dòng)制動(dòng)缸活塞右移，使閘瓦壓緊車(chē)輪產(chǎn)生制動(dòng)作用。（3） 保壓狀態(tài)：司機(jī)將制動(dòng)閥手柄置于“中立位”；切斷列車(chē)管的充、排風(fēng)通路，列車(chē)管壓力停止變化。當(dāng)副風(fēng)缸壓力降低到稍低于列車(chē)管壓力時(shí)，三通閥活塞帶動(dòng)節(jié)制閥微微右移，切斷副風(fēng)缸向制動(dòng)缸充風(fēng)的氣路，制動(dòng)缸既不充風(fēng)也不排風(fēng)，制動(dòng)機(jī)呈保壓狀態(tài)。 自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)原理圖（1） 制動(dòng)管減壓制動(dòng)、增壓緩解，列車(chē)分離時(shí)能自動(dòng)制動(dòng)停車(chē)。（2） 由于制動(dòng)缸的風(fēng)源與排氣口離制動(dòng)缸較近，其制動(dòng)與緩解不再通過(guò)制動(dòng)閥進(jìn)行，因此制動(dòng)與緩