【正文】 構(gòu)，所以各個(gè)輪對(duì)的制動(dòng)力均勻，同步性好；而單元制動(dòng)機(jī)是單個(gè)供氣動(dòng)作，輕便靈活，體積小，占用空間少，靈敏度高。城軌車輛采用的單元制動(dòng)機(jī)有兩種：帶停放單元制動(dòng)機(jī)和不帶停放的單元制動(dòng)機(jī)?？酥Z爾制動(dòng)機(jī)的兩種單元制動(dòng)機(jī)是 PC7Y 型和帶停發(fā)制動(dòng)機(jī)的PC7YF 型。（一）單元制動(dòng)機(jī)的組成PC7Y 型單元制動(dòng)器不帶停發(fā)制動(dòng)器，由制動(dòng)缸體、傳動(dòng)杠桿、緩解彈簧、制動(dòng)缸活塞、扭簧、閘瓦、閘瓦間隙調(diào)整器等組成，并帶有手制動(dòng)杠桿及其安裝樞軸。如圖 31 PC7Y 型制動(dòng)機(jī)PC7YF 型單元制動(dòng)器是在 PC7Y 型單元制動(dòng)器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)用于停放制動(dòng)的彈簧制動(dòng)器，包括緩解風(fēng)缸 3緩解活塞 3活塞桿 3螺紋套筒3停放制動(dòng)彈簧 3緩解拉簧 3停放制動(dòng)杠桿 37 等。如圖 32 PC7YF 型制動(dòng)機(jī)。（二）單元制動(dòng)器的工作原理當(dāng)列車制動(dòng)時(shí)，如圖 31 所示，制動(dòng)缸 1 充氣，在壓力空氣的作用下，制動(dòng)缸活塞壓縮緩解彈簧 5 向右移，活塞桿推動(dòng)制動(dòng)杠桿，而杠桿的另一端則帶動(dòng)閘瓦間隙器向車輪方向推動(dòng)閘瓦托及閘瓦，使閘瓦緊貼車輪。緩解時(shí)，制動(dòng)缸 1 排氣，這時(shí)閘瓦及扎瓦上所受到的推力撤除，在制動(dòng)缸緩解彈簧及閘瓦托吊桿上端頭的扭簧的反彈的作用下，閘瓦及活塞等機(jī)構(gòu)復(fù)位。 （三）停發(fā)制動(dòng)器停放制動(dòng)器是一套輔助制動(dòng)器，其設(shè)置的目的是在車輛停放時(shí)，防止發(fā)生溜車。停放制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)可看圖 32，停放制動(dòng)器的操作可以通過電控閥控制緩解風(fēng)缸 31 的充，排氣來實(shí)現(xiàn)，其制動(dòng)力通過彈簧產(chǎn)生，也稱彈簧制動(dòng)器。24圖 31 PC7Y 型單元制動(dòng)機(jī)1制動(dòng)缸；2傳動(dòng)杠桿；3安裝在制動(dòng)缸缸體上的樞軸；4手制動(dòng)杠桿；5緩解彈簧；6制動(dòng)缸活塞；7扭簧；8閘瓦；9閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器圖 32 PC7YF 型單元制動(dòng)機(jī)1制動(dòng)缸。 2制動(dòng)活塞。 3活塞桿。 4制動(dòng)杠桿。5閘瓦間隙調(diào)整器。6閘瓦托。7閘瓦托吊。 10吊銷。 31緩解風(fēng)缸。 32緩解活塞。33活塞桿。34螺紋套筒。35停放制動(dòng)彈簧。 36緩解拉簧。 37停放制動(dòng)杠桿停車制動(dòng)器工作原理如下：25（1）制動(dòng)狀態(tài)：當(dāng)彈簧制動(dòng)器的緩解風(fēng)缸 31 排氣時(shí)，停車制動(dòng)彈簧 35 伸張，通過活塞桿 33 帶動(dòng)停放制動(dòng)杠桿 37 推動(dòng)制動(dòng)杠桿 4，使閘瓦壓緊車輪而產(chǎn)生制動(dòng)作用。隨著緩解風(fēng)缸壓力降低，閘瓦壓力增大。當(dāng)緩解風(fēng)缸的風(fēng)壓為零時(shí)，閘瓦壓力達(dá)到最大。車輛帶風(fēng)長(zhǎng)時(shí)間停放，制動(dòng)缸及其管路壓力空氣泄漏，緩解風(fēng)缸壓力也逐漸降低，停放制動(dòng)增加，且閘瓦壓力逐漸增大。（2）緩解狀態(tài)：當(dāng)停車制動(dòng)器的緩解風(fēng)缸 31 充氣時(shí)，緩解活塞 32 使停放制動(dòng)彈簧 35 壓縮，活塞桿 33 帶動(dòng)停車制動(dòng)桿 37 復(fù)位，從而松開制動(dòng)杠桿 4，使停放制動(dòng)緩解。（3）人工操作：車輛停放制動(dòng)施加后無司機(jī)操縱時(shí)，若需緩解，可通過拉動(dòng)輔助緩解裝置緩解拉環(huán) 36 實(shí)現(xiàn)，此時(shí)面緩解活塞 32 和螺紋套筒 34 相對(duì)移動(dòng)，釋放彈簧作用力，停車制動(dòng)杠桿 37 施加于制動(dòng)杠桿 4 的推力消失，閘瓦壓力隨之消失，達(dá)到車輛緩解。停放制動(dòng)器人工緩解后需向緩解風(fēng)缸再次充氣，使其復(fù)位后，才能實(shí)現(xiàn)下次停放制動(dòng)的施加。 閘瓦閘瓦是指制動(dòng)時(shí)，壓緊在車輪踏面上以產(chǎn)生制動(dòng)作用的制動(dòng)快。城軌車輛上使用的閘瓦基本上分為兩大類，即鑄鐵閘瓦和合成閘瓦。在鑄鐵閘瓦中，又可分為中磷鑄鐵閘瓦和高磷鑄鐵閘瓦。在合成閘瓦中，按其基本成分，可分為合成樹脂閘瓦和石棉橡膠閘瓦；按其摩擦細(xì)數(shù)高低，又可分為高摩擦系數(shù)合成閘瓦和低摩擦系數(shù)合成閘瓦（簡(jiǎn)稱為高摩合成閘瓦和低摩合成閘瓦）。中磷鑄鐵閘瓦、高磷鑄鐵閘瓦和低摩合成閘瓦，稱為通用閘瓦。（二）鑄鐵閘瓦高磷鑄鐵閘瓦與中磷鑄鐵閘瓦相比，主要是提高了含磷量。中磷鑄鐵閘瓦的為 ％～％，高磷鑄鐵閘瓦含磷量為 10％以上。高磷鑄鐵閘瓦的耐磨性比中磷鑄鐵閘瓦高 1 倍左右。而且使用實(shí)踐表明，高磷鑄鐵閘瓦使用壽命約為中磷鑄鐵閘瓦的 倍以上。高磷閘瓦還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是制動(dòng)時(shí)火花少。鑄鐵閘瓦的摩擦系數(shù)隨含磷量的增加而增加的，因此高磷鑄鐵閘瓦的摩擦系數(shù)大于中磷鑄鐵閘瓦。但是含磷量過高，會(huì)增加閘瓦的脆性。試驗(yàn)表明，當(dāng)含磷量超過 ％時(shí)，閘瓦如果不加鋼背，便有裂損的可能，所以高磷鑄鐵閘瓦需要采用鋼背補(bǔ)強(qiáng)。二、合成閘瓦合成閘瓦是以樹脂、石棉、石墨、鐵粉和硫酸鋇等材料為主熱壓而成的閘瓦。26合成閘瓦與鑄鐵閘瓦相比，具有的優(yōu)點(diǎn)：（1）摩擦性能可按需要進(jìn)行調(diào)整。（2）耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)；節(jié)約鑄鐵材料。（3）對(duì)車輪踏面的磨耗小，可延長(zhǎng)車輪的使用壽命。（4）質(zhì)量輕，一般只為鑄鐵閘瓦的 1/21/3。故可減輕車輛自重及便于更換間瓦工作，減輕檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 （5）可避免磨耗鐵粉的污損及因制動(dòng)噴火星而引起的火災(zāi)事故。（6）摩擦系數(shù)比較平穩(wěn)及能保證有足夠的制動(dòng)力。合成閘瓦的結(jié)構(gòu)：合成閘瓦本身強(qiáng)度較小，因而在其背面壓裝一塊鋼板（鋼背） ，間瓦的厚度為 45mm。合成閘瓦由鋼背和摩擦體兩部分組成，如圖 33 所示。鋼背內(nèi)側(cè)開有槽或孔，以提高摩擦體與鋼背的結(jié)合強(qiáng)度。低摩合成閘瓦鋼背兩端的中間部分制成凸起的擋塊，兩側(cè)低平，以便與閘瓦托的四個(gè)爪相結(jié)合。鋼背外側(cè)中部，裝有用鋼板焊制成的閘瓦鼻子，其外形與中磷鑄鐵閘瓦相同，并可互換使用；而高摩合成閘瓦則因與低摩合成閘瓦、中磷鑄鐵間瓦的摩擦系數(shù)相差太大，不能互換使用。為防止混淆，將高摩合成閘瓦鋼背兩端的中間部制成低平，兩側(cè)凸起，正與低摩合成閘瓦相反。鋼背內(nèi)側(cè)還焊有加強(qiáng)筋，以增加鋼背的剛度。為了增加閘瓦的散熱面積和避免閘瓦裂損、脫落，合成間瓦摩擦體的中部壓制成一條或兩條散熱槽。合成閘瓦是將合成材料按規(guī)定的比例混合均勻后，置于鋼模內(nèi)與鋼背熱壓成為一個(gè)整體的。圖 33 合成閘瓦1鋼背；2摩擦體；3散熱槽；4 沖孔27 盤形制動(dòng)閘瓦制動(dòng)是結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單可靠，但其制動(dòng)公路不大。特別是高速列車在電制動(dòng)故障時(shí)，必須完成空氣摩擦制動(dòng)使車輛停下來，這樣大的制動(dòng)功率會(huì)使閘瓦熔化，車輪踏面過熱剝離或熱裂。這些都會(huì)危機(jī)行車安全。因此，必須計(jì)算在故障情況下的制動(dòng)熱量。當(dāng)熱容量超過一定標(biāo)準(zhǔn)極限，就不能使用閘瓦制動(dòng)裝置，必須采取較大制動(dòng)功率的盤形制動(dòng)了。如圖 34 和 35 盤形制動(dòng)裝置一般由單元制動(dòng)機(jī)、夾鉗、閘片和制動(dòng)盤等組成。制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)缸活塞桿推出，制動(dòng)缸體和活塞桿帶動(dòng)兩根杠桿，通過杠桿和支點(diǎn)拉板組成的夾鉗，使閘片同時(shí)夾緊制動(dòng)盤的兩個(gè)摩擦面，產(chǎn)生制動(dòng)作用。盤形制動(dòng)裝置按其安裝形式不同可分為軸盤式和輪盤式。非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的拖車一般采用軸盤式，當(dāng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架輪對(duì)之間由于牽引電機(jī)等設(shè)備使設(shè)備盤的安裝發(fā)生困難時(shí)，可采用輪盤式，如動(dòng)車。圖 34 克諾爾盤形制動(dòng)裝置1制動(dòng)盤；2 單元制動(dòng)缸；3 吊桿；4閘片；5閘片托；7杠桿；8支點(diǎn)拉板圖 35 盤形制動(dòng)結(jié)構(gòu)1—輪對(duì)　2—單元制動(dòng)缸　3—吊桿　4—制動(dòng)夾鉗 5—閘瓦托 7—杠桿　8—支點(diǎn)拉板28盤形制動(dòng)裝置代替閘瓦制動(dòng)裝置，沒有了閘瓦對(duì)車輪踏面的摩擦，因此不存在對(duì)踏面的燒損，也減少了車輪的損耗。盤形制動(dòng)的設(shè)計(jì)可以通過計(jì)算選擇制動(dòng)盤和閘片的材料，使制動(dòng)配合獲得較高的摩擦系數(shù)和最佳的制動(dòng)效果。盤式制動(dòng)的最大優(yōu)點(diǎn)就是散熱性好，因此摩擦系數(shù)穩(wěn)定，制動(dòng)力恒定，熱容量大，允許其具有較大的制動(dòng)功率。這對(duì)于城市軌道交通車輛時(shí)速高，載客多、啟動(dòng)制動(dòng)頻繁的行車特點(diǎn)，更具有安全保障作用。但是，盤形制動(dòng)代替閘瓦制動(dòng)后，使輪軌間的黏著系數(shù)有所下降，這是它的最大缺點(diǎn)。 本章小結(jié)本章主要描述的基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，主要描寫了克諾爾 PC7Y 型和 PC7YF 型的單元制動(dòng)器，鑄鐵閘瓦和合成閘瓦的優(yōu)缺點(diǎn)，還有克諾爾的盤形制動(dòng)裝置?，F(xiàn)在我國(guó) 90％的制動(dòng)系統(tǒng)都是克諾爾公司的產(chǎn)品，后面還會(huì)繼續(xù)介紹?；A(chǔ)制動(dòng)裝置是制動(dòng)裝置的執(zhí)行裝置。PC7Y 型和 PC7YF 型的單元制動(dòng)器都是屬于閘瓦類型的制動(dòng)器。它減少了城軌基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的空間。PC7Y 型單元制動(dòng)器是不帶停發(fā)制動(dòng)的，而 PC7YF 型制動(dòng)單元裝置是帶停放制動(dòng)的。閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)器是用于自動(dòng)調(diào)節(jié)閘瓦和車輪的之間的間隙的，它們之間的距離一般為 6～10mm。城軌車輛的閘瓦分為鑄鐵閘瓦和合成閘瓦，在我國(guó)城軌車輛中采用最廣。合成閘瓦與鑄鐵閘瓦相比，合成閘瓦比鑄鐵閘瓦更具有優(yōu)越性，安全系數(shù)更加高。盤形制動(dòng)裝置的散熱性好，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，制動(dòng)力恒定，熱容量大，允許其具有較大的制動(dòng)功率。29第 4 章 電制動(dòng) 電制動(dòng)的必要性和基本要求 電制動(dòng)的必要性現(xiàn)在最多采用的閘瓦制動(dòng)，但其摩擦產(chǎn)生的熱能在閘瓦和車輪踏面間積聚，溫度急劇升高，嚴(yán)重時(shí)高溫可熔化閘瓦或燒灼踏面。同時(shí)，閘瓦與車輪踏面摩擦后會(huì)產(chǎn)生粉塵和熱量，對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重的污染，而且，頻繁和過量的使用摩擦制動(dòng)，將使閘瓦更換頻繁，車輛踏面的維修大量增加。為了減少機(jī)械摩擦的損耗，應(yīng)盡量采用無污染的制動(dòng)方式，目前最好的方法就是使用電制動(dòng)。由于現(xiàn)代城市軌道交通車輛一般都是采用電力牽引的動(dòng)車組，采用直流或交流電動(dòng)機(jī)牽引動(dòng)力，因此以電氣制動(dòng)作為主要制動(dòng)已成為潮流。電動(dòng)車組中既有動(dòng)車又有拖車，除了拖車沒有電動(dòng)機(jī)只能使用摩擦外，所有動(dòng)車都可以動(dòng)力制動(dòng)，并且還可以承擔(dān)部分拖車的制動(dòng)力。通過轉(zhuǎn)換電路和受電器將電能反饋給供電觸網(wǎng)，提供本車輔助電源或同一電網(wǎng)中相鄰運(yùn)行列車使用的方式，叫再生制動(dòng)。如果網(wǎng)壓太高，不能接受反饋電能，只能通過列車上的電阻器發(fā)熱消耗，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)到大氣中去，就叫電阻制動(dòng)。 電制動(dòng)的基本要求一個(gè)安全可靠的電制動(dòng)(動(dòng)力制動(dòng))系統(tǒng)應(yīng)滿足以下基本要求：(1)應(yīng)具有機(jī)械的穩(wěn)定性。即電制動(dòng)時(shí)，如果列車速度增加，制動(dòng)力也應(yīng)隨之增加。(2)應(yīng)具有電上的穩(wěn)定性。電制動(dòng)時(shí)如果發(fā)生瞬時(shí)電流波動(dòng)，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)。(3)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力應(yīng)相等。(4)制動(dòng)過程中無論外界條件有什么瞬時(shí)變化，例如，電網(wǎng)電壓波動(dòng)、黏著條件變化以及人為的調(diào)節(jié)等，都不應(yīng)產(chǎn)生大電流的沖擊和制動(dòng)力的沖擊。(5)電氣制動(dòng)電路的設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單。 電阻制動(dòng)30再生制動(dòng)失敗，列車主電路會(huì)自動(dòng)切斷反饋電路轉(zhuǎn)入電阻制動(dòng)電路。這時(shí)由列車運(yùn)行動(dòng)能轉(zhuǎn)換成的電能將全部消耗在列車上的電阻器中，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)到大氣中去。因此，電阻制動(dòng)又稱為能耗制動(dòng)。圖 41 所示為一個(gè)直流斬波控制電阻制動(dòng)電路。斬波控制器(GTO)按制動(dòng)控制指令不斷改變導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)制動(dòng)電壓和電流的大小。電路中的電阻(R7～R9)也根據(jù)制動(dòng)電流調(diào)節(jié)需要，按照車速的逐步減低而逐級(jí)短接，最后全部切除。圖 41 直流制列車的直流斬波控制電阻制動(dòng)電路在常規(guī)電阻制動(dòng)中，電動(dòng)機(jī)的電樞電流隨著機(jī)車速度的減小而減小，機(jī)車輪周制動(dòng)力也隨著機(jī)車的速度變化而變化。加饋電阻制動(dòng)就是為提高機(jī)車在低速運(yùn)行時(shí)的輪周制動(dòng)力，從電網(wǎng)中吸收電能，補(bǔ)足到電動(dòng)機(jī)的電樞電流中去，以獲得理想的輪周制動(dòng)力。其優(yōu)點(diǎn)一是加寬了調(diào)速范圍，最大制動(dòng)力可以延伸至接近零；二是能較方便地實(shí)現(xiàn)恒制動(dòng)力控制。目前大部分電力機(jī)車都采用這種制動(dòng)方式。一般來說，相控機(jī)車上不另設(shè)加饋電源，而是使用牽引時(shí)整流調(diào)壓電路在制動(dòng)工況作為加饋電源。在加饋區(qū)制動(dòng)時(shí)，只需調(diào)節(jié)半控整流電路中晶閘管的移相角即可調(diào)節(jié)加饋電源輸出，及時(shí)補(bǔ)足制動(dòng)電流，維持制動(dòng)電流不變。從理論上講，加饋電阻制動(dòng)可以使機(jī)車制停。而實(shí)際上由于牽引電動(dòng)機(jī)整流器不允許靜止不動(dòng)長(zhǎng)時(shí)問通過額定電流，以防止整流器過熱而燒毀。故機(jī)車速度低于一定值時(shí)，就切除加饋制動(dòng)，改用空氣制動(dòng)制停機(jī)車。但是直流斬波控制電阻制動(dòng)電路也有多種，不完全相同。北京地鐵 DK 型列車的主電路采用的是直流斬波器調(diào)阻和串接直流電動(dòng)機(jī)方式，其動(dòng)力(電氣)制動(dòng)31是純電阻制動(dòng)。它的動(dòng)力制動(dòng)調(diào)節(jié)方法與上海直流制列車的直流斬波控制電阻制動(dòng)電路不同：斬波器通過控制導(dǎo)通角改變制動(dòng)電路中某個(gè)制動(dòng)電阻的電阻值，以此調(diào)節(jié)制動(dòng)電流，使列車保持制動(dòng)力恒定。這種制動(dòng)電路的缺點(diǎn)是不能進(jìn)行再生制動(dòng)。交流制列車電阻制動(dòng)的原理與直流制列車基本相同，只是控制設(shè)備不僅有直流斬波器，還有三相逆變器；不僅要調(diào)節(jié)制動(dòng)電流、電壓，還要調(diào)節(jié)頻率。其具體方式請(qǐng)參考本章有關(guān)直—交電路的再生制動(dòng)的內(nèi)容。圖 42 制動(dòng)電阻箱結(jié)構(gòu)圖一般每個(gè)動(dòng)車都安裝有制動(dòng)電阻器箱，里面裝有足夠的制動(dòng)電阻（如圖 42） 。電阻材料一般采用合金帶鋼條，這種合金帶鋼條不僅具有穩(wěn)定的電阻率，而且具有相當(dāng)大的熱容性。電阻帶分阻安裝在由電磁瓶絕緣的鐵架上，電阻帶之間留有很大的通風(fēng)空間。為了盡快將電阻制動(dòng)產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，制動(dòng)電阻器箱的一端裝有大功率的通風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速非常高，排風(fēng)量很大。強(qiáng)迫風(fēng)冷可以使電阻帶的溫度迅速下降。但是熱量會(huì)散發(fā)到隧道中，使隧道中的溫度升高，這對(duì)地下車站的空調(diào)環(huán)境很不利，夏季大大增加了通風(fēng)和空調(diào)的電費(fèi)支出。電阻制動(dòng)會(huì)造成車輛能量和車站能量的雙重浪費(fèi)。而且，電阻帶產(chǎn)生的高溫明火會(huì)引起列車其他設(shè)備或者電纜的燃燒，給列車運(yùn)行安全帶來了潛在危險(xiǎn)。所以要盡量減少電阻制動(dòng)，提高再生制動(dòng)。 再生制動(dòng) 直流再生制動(dòng)電路在各種形式的制動(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。在牽引工況時(shí)，電動(dòng)機(jī)從接觸網(wǎng)吸收電能，將電32能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，產(chǎn)生牽引力，使列車加速或在上坡的線路上以一定的速度運(yùn)行；在制動(dòng)工況時(shí)，列車停止從接觸網(wǎng)受電，電動(dòng)機(jī)改為發(fā)電機(jī)工況，將列車運(yùn)行的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生制動(dòng)力，使列車減速或在下坡線路上以一定的限速度運(yùn)行。車輛進(jìn)行電氣制動(dòng)時(shí)，首先應(yīng)該是再生制動(dòng)，即向供電網(wǎng)反饋電能。如果觸網(wǎng)電壓過高或同一供電區(qū)段無其他車輛吸收反饋能量，則