【正文】 空氣控制屏的主要組成元件如圖57所示及其功能如下：制動控制元件BO2截?cái)嗳T，可用來切除制動系統(tǒng)管路與主風(fēng)管的通路，便于測試與檢修；BO3止回閥，防止制動系統(tǒng)管路的壓力空氣逆流；BO7壓力測試點(diǎn)，此處可以得到主風(fēng)管壓力；BO8壓力開關(guān)，用于監(jiān)控主風(fēng)管壓力，當(dāng)主風(fēng)管壓力低于600kPa時，列車將自動實(shí)施緊急制動，并牽引封鎖，當(dāng)主風(fēng)管壓力高于700 kPa時，列車。由于Cv3壓力空氣排出，均衡閥活塞在其上方制動缸壓力空氣作用下下移，于是均衡閥中的進(jìn)氣閥關(guān)閉，而排氣閥打開，使制動缸的壓力空氣經(jīng)開啟的排氣閥排出，列車緩解。大流量壓力空氣的壓力變化是隨預(yù)控制壓力Cv3的變化而變化的，并且兩者之壓力比為1：1，即制動缸壓力與Cv3相等，從而實(shí)現(xiàn)了小流量壓力空氣控制大流量壓力空氣的作用。當(dāng)上下側(cè)壓力平衡時，均衡活塞回到平衡位置，導(dǎo)向桿在彈簧力的作用下重新關(guān)閉進(jìn)氣口V1，制動缸壓力停止上升。結(jié)構(gòu)：均衡閥由帶橡膠閥面的空心導(dǎo)向桿、模板活塞、進(jìn)/排氣閥座、彈簧等部分組成如圖56所示圖56 均衡閥1—均衡閥座 2—連接座 VV2—閥口 —閥體 —導(dǎo)向桿彈簧 —空心導(dǎo)向桿 —均衡活塞 KKK3—K型密封圈 DD2—節(jié)流孔 M1—橡膠膜板作用原理：由D2孔進(jìn)入均衡閥的預(yù)控制壓力Cv3，推動具有模板的活塞（均衡活塞）上移，首先關(guān)閉了通向制動缸的排氣閥口V2，然后進(jìn)一步打開進(jìn)氣閥口V1，使制動貯風(fēng)缸來的壓力空氣經(jīng)接口R進(jìn)入均衡閥，再經(jīng)打開的進(jìn)氣閥口V1，接口C充入制動缸，使制動缸壓力上升，閘瓦壓向車輪，列車產(chǎn)生制動作用?？酥Z爾模擬制動機(jī)的空氣制動裝置是一個間接控制的直通式制動機(jī)。由于緊急制動時預(yù)防制動壓力是從制動貯風(fēng)缸直接經(jīng)緊急閥到達(dá)稱重閥，中間沒有經(jīng)過模擬轉(zhuǎn)換閥的控制，而緊急閥也僅僅作為通路的選擇，不起控制空氣大小的作用。由于克諾爾模擬制動機(jī)的模擬轉(zhuǎn)換閥輸出的預(yù)控制壓力是受微處理機(jī)控制的，而微處理機(jī)的制動指令本身就是根據(jù)車輛的負(fù)載、車速和制動要求而給出，因此，在常用制動中稱重閥幾乎不起作用，僅起預(yù)防作用，以防模擬轉(zhuǎn)換閥失靈。當(dāng)乘客減少時，空氣彈簧壓力T下降，均衡活塞上方的空氣壓力大于下方頂杠推力，于是均衡活塞下移，空心閥桿離開夾心閥，Cv3壓力空氣經(jīng)空心閥桿閥口排向大氣，直到均衡活塞上下方壓力達(dá)到平衡，均衡活塞重新上移，關(guān)閉排氣閥口。圖55 稱重閥—主動活塞 —主動活塞模板 —K形密封圈 —從動活塞 —閥體 —閥蓋 —調(diào)整彈簧Ⅰ —橡膠夾心閥 —均衡活塞模板 —均衡活塞 —頂桿 —調(diào)整彈簧Ⅱ —杠桿 —滾輪支點(diǎn)作用原理：與負(fù)載重量成正比的空氣壓力信號（空氣彈簧壓力）T輸入到主動活塞的上部，將主動活塞向下推,活塞桿頂在杠杠左端，使杠杠左端下降而右端上升，繞支點(diǎn)沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時右側(cè)壓力調(diào)整彈簧Ⅱ的向上作用力，也推動杠杠右端上升，從而使空心閥桿向上運(yùn)動，推開夾心閥，開放充氣閥口，由緊急閥來的預(yù)控制壓力Cv2經(jīng)充氣閥座，成為預(yù)控制壓力Cv3輸出到均衡閥。其結(jié)構(gòu)原理（如圖55所示），主要由負(fù)載指令部、壓力調(diào)整部和杠杠部組成。作用稱重閥的結(jié)構(gòu)、原理為杠杠模板式結(jié)構(gòu)。在緊急制動時，緊急閥失電，其電磁閥閥芯在其反力彈簧作用下，關(guān)閉下閥口，切斷控制壓力的通路A4活塞右側(cè)壓力空氣經(jīng)電磁閥上閥口V2排入大氣。其中空心閥還起到閥口作用，而活動桿頂部做成閥口結(jié)構(gòu)。 緊急閥（如圖54所示）是一個電磁閥控制的二位三通閥，它的三個閥口分別圖54 緊急閥5—空心閥彈簧 9—活塞 18—電磁閥 23—空心閥桿 3a、3b、3c、125—K形密封圈 VVVV4—閥口制動貯風(fēng)缸A模擬轉(zhuǎn)換閥輸出口A2及稱重閥輸入口A3。Cv1一路送向緊急閥e，同時Cv1也送向氣電轉(zhuǎn)換器和排氣閥口，氣電轉(zhuǎn)換器將該壓力信號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的電信號，并饋送回微處理機(jī)，微處理機(jī)將此信號與制動指令對應(yīng)的參考值比較。其流程如下：模擬轉(zhuǎn)化閥的組成（如圖53）由穩(wěn)壓氣室、電磁進(jìn)氣閥、電磁排氣閥、氣電轉(zhuǎn)換器組成。圖52所示是制動控制單元示意圖。這樣設(shè)計(jì)的主要目的是集成板便于從車上拆卸和更換，維修檢查或大修時不會影響車輛的運(yùn)行。制動控制單元BCU是空氣制動的核心，主要由模擬轉(zhuǎn)換閥、緊急電磁閥、稱重閥、均衡閥（中繼閥）、載荷壓力傳感器（將載荷壓力轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號傳輸給ECU）、壓力開關(guān)等元件組成?？諝庵苿友b置主要由風(fēng)源及管路系統(tǒng)、控制部分和執(zhí)行部分三個主要部分組成。該模擬制動裝置的操作是采用電控制空氣、空氣再控制空氣的方式。電阻制動是再生制動不能實(shí)施的況下，電能經(jīng)過電阻箱，將電能轉(zhuǎn)換成熱能，散發(fā)在大氣中。相比較與普通的踏面制動方式，電制動能夠減小在制動過程中輪對踏面的磨損，延長閘瓦與輪對的壽命，而且該制動方式列車速度越快，制動效果越好。在列車制動時，電動機(jī)轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)，在滿足下面兩個條件下才能實(shí)現(xiàn)（1）再生電壓必須大于接觸網(wǎng)電壓。本章主要描述的是電制動系統(tǒng)。而且，電阻帶產(chǎn)生的高溫明火會引起列車其他設(shè)備或者電纜的燃燒，給列車運(yùn)行安全帶來了潛在危險。但是熱量會散發(fā)到隧道中，使隧道中的溫度升高，這對地下車站的空調(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。通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速非常高，排風(fēng)量很大。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。一般每個動車都安裝有制動電阻器箱，里面裝有足夠的制動電阻。由于機(jī)械摩擦系數(shù)隨著溫度的提高而下降，踏面制動的效率與機(jī)車速度成反比；而電阻制動相反，速度越高制動效果越明顯。牽引電動機(jī)安全換向限制：直流牽引電動機(jī)的安全換向取決于電抗電勢，要維持電抗電勢在容許值內(nèi)，隨著速度的提高，必須相應(yīng)的減小制動電流。最大制動電流限制：取決于直流電動機(jī)的電樞繞組的運(yùn)行溫升，一般不超過正常牽引工況的持續(xù)電流。電阻制動的缺點(diǎn)與應(yīng)用限制：最大勵磁電流限制：如若超過此限制，勵磁繞組會發(fā)熱，會嚴(yán)重?zé)龘p繞組；另一方面磁路飽和，磁通增加有限，調(diào)節(jié)效果不明顯。由于機(jī)械摩擦速度隨著溫度的提高而下降，踏面制動的效率與機(jī)車速度成反比；而電阻制動則恰恰相反，列車運(yùn)行速度越快，制動效果越好。電阻制動能單獨(dú)滿足常用制動要求。如圖42所示電阻制動原理圖。再生制動失敗，列車主電路會自動切斷反饋電路轉(zhuǎn)入電阻制動電路。合稱再生制動。當(dāng)切除電源時，電動機(jī)因?yàn)閼T性而轉(zhuǎn)動，此時通過電路切換，往轉(zhuǎn)子中提供相比而言功率較小的勵磁電流，產(chǎn)生磁場，該磁場通過轉(zhuǎn)子的物理旋轉(zhuǎn)，切割定子的繞組，定子于是感應(yīng)出了電動勢，此電動勢通過電力裝置接入電網(wǎng)之中，既能量反饋。交變的電流產(chǎn)生了交變的磁場，當(dāng)繞組們在物理空間上呈一定角度布置時，將產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。而這個轉(zhuǎn)化過程常見的是通過電磁場的能量變化來傳遞能量和轉(zhuǎn)化能量的，從更直觀的力學(xué)角度來講，是磁場大小的變化。把電動機(jī)械的無用的或不需要的或有害的慣性轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化為電能，并回饋電網(wǎng)，同時產(chǎn)生制動力矩，使電動機(jī)械快速停止無用的慣性轉(zhuǎn)動。再生制動取決于接觸網(wǎng)的接收能力，亦即取決于網(wǎng)壓高低和負(fù)載利用能力。電機(jī)機(jī)車、有軌電車、無軌電車通常是把產(chǎn)生的電能輸回電網(wǎng)；而傳統(tǒng)的動力制動會把電能通過電阻轉(zhuǎn)化為熱量擴(kuò)散到大氣。由于現(xiàn)在社會很多事情都必須考慮到節(jié)約環(huán)保，而電阻制動時候牽引電動機(jī)產(chǎn)生的電流通過電阻器轉(zhuǎn)化為熱能擴(kuò)散到大氣之中有點(diǎn)浪費(fèi)，所在人們在電阻制動的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使得牽引電機(jī)產(chǎn)生的電流能夠有效的回饋給電網(wǎng)，進(jìn)行循環(huán)利用，大大的節(jié)約了列車運(yùn)行的成本，這種改進(jìn)的方式就成為再生制動。車輛進(jìn)行電氣制動時，首先應(yīng)該是再生制動，既向供電電網(wǎng)反饋電能。在牽引工況時，電動機(jī)從接觸網(wǎng)中吸收電能，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生了牽引力，使列車加速或在線路上以一定的速度運(yùn)行。由于四臺電機(jī)是并聯(lián)連接的，因此當(dāng)DCU檢測出任意一根軸發(fā)生滑行時，DCU只能對四臺電機(jī)進(jìn)行同步控制，同時降低或切除四臺電機(jī)的電制動力。氣制動用來填補(bǔ)所要求的制動需求和已達(dá)到的電制動力之間的差額。制動指令值同時送至所有的DCU和ECU，并由它們分別根據(jù)車輛的載荷情況計(jì)算所需的制動力。電制動分為電阻制動和再生制動。當(dāng)列車速度很低時,電氣制動作用迅速減弱，也需要摩擦制動逐漸給予補(bǔ)充將車完全停車。但是實(shí)際上，電氣制動在列車最高速度很難實(shí)現(xiàn)。對于現(xiàn)代城市軌道交通車輛的設(shè)計(jì)來說，每列車必須具有電氣制動系統(tǒng)，而且在正常運(yùn)行制動中應(yīng)優(yōu)先使用電氣制動，盡量發(fā)揮電氣制動中的再生制動，以減少摩擦制動所產(chǎn)生的粉塵和熱量。提供本車輔助電源或同一電網(wǎng)中相鄰運(yùn)行的列車使用方式，稱之為再生制動，又稱之為反饋制動。轉(zhuǎn)化而來的電能再通過兩種方式：（1）反饋給供電的接觸網(wǎng) ；（2）在電阻器上消耗電能。單元制動器和基礎(chǔ)制動裝置的制動方式完全一樣，只是執(zhí)行對象數(shù)量少些。基礎(chǔ)制動裝置是空氣制動系統(tǒng)中的執(zhí)行裝置，主要有閘瓦制動和盤型制動兩種制動方式。注意事項(xiàng):在車輛運(yùn)行中，隨時觀察主風(fēng)缸壓力，確保其不低于規(guī)定壓力，以免運(yùn)行中抱閘。人工操作：車輛停放制動施加后無司機(jī)操縱時，若需緩解，可通過拉動輔助緩解裝置緩解拉環(huán)36實(shí)現(xiàn)，此時面緩解活塞32和螺紋套筒34相對移動，釋放彈簧作用力，停車制動杠桿37施加于制動杠桿4的推力消失，閘瓦壓力隨之消失，達(dá)到車輛緩解。車輛帶風(fēng)長時間停放，制動缸及其管路壓力空氣泄漏，緩解風(fēng)缸壓力也逐漸降低，停放制動增加，且閘瓦壓力逐漸增大。隨著緩解風(fēng)缸壓力降低，閘瓦壓力增大。停車制動的操作可以通過電空閥控制緩解風(fēng)缸31的充、排氣來實(shí)現(xiàn)，由于其制動力通過彈簧力產(chǎn)生，也稱彈簧制動器。這樣，單元制動機(jī)自動完成了一次閘瓦磨損間隙的補(bǔ)償過程。當(dāng)制動桿受行程限位套和聯(lián)合螺母嚙合不能再后退時，調(diào)節(jié)套筒繼續(xù)后退，并與推力螺母分離，推力螺母在彈簧和滾針軸承的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動，在大螺距非自鎖螺桿上向后移動，使其與調(diào)節(jié)套筒及連接環(huán)重新緊密嚙合。此時若閘瓦與車輪踏面有間隙，制動桿繼續(xù)前進(jìn)，聯(lián)合器螺母則會在彈簧和滾針軸承作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動，在大螺距非自鎖螺桿上向后移動，直到閘瓦與車輪踏面緊貼，制動桿停止前進(jìn)，聯(lián)合器螺母重新與行程限位套嚙合而停止轉(zhuǎn)動。圖35 閘瓦與車輪踏面無磨耗時的制動位1制動缸 2制動活塞 3活塞缸 4制動杠桿 7閘瓦拖吊 11推桿頭 15外體 16閘瓦間隙調(diào)整器 21連接環(huán) 22止推螺母 23調(diào)整環(huán) 24壓縮彈簧 25調(diào)整襯套 26推桿 28進(jìn)給螺母 Z1嚙合錐面 Z2嚙合面當(dāng)騎跨在調(diào)節(jié)套筒上的杠杠通過調(diào)節(jié)套筒兩側(cè)的銷軸帶動調(diào)節(jié)套筒一起向車輪踏面方向（該方向?yàn)殚l瓦制動時的前進(jìn)方向）運(yùn)動時，行程限位套上兩側(cè)鑲嵌在調(diào)節(jié)套筒兩側(cè)長槽中的銷軸首先受到外殼止擋環(huán)的阻擋而停止向前，而閘瓦間隙自動調(diào)整器的其他部件尚未受到阻擋還在繼續(xù)繼續(xù)向前。 閘瓦間隙自動調(diào)整器閘瓦間隙自動調(diào)整器，用于自動調(diào)整閘瓦與車輪踏面間的間隙，使之保持在規(guī)定范圍內(nèi)，一般為610mm。對于閘瓦與踏面之間產(chǎn)生的間隙，不能采用人工的方式去檢測或調(diào)整。緩解時制動缸內(nèi)的壓力空氣被排出，制動缸緩解彈簧和扭簧將主軸和活塞恢復(fù)原位，整個制動機(jī)恢復(fù)緩解狀態(tài)。活塞桿帶動增力杠杠圍繞安裝在殼體上的銷軸轉(zhuǎn)動。單元制動器的主要技術(shù)參數(shù)制動倍率常用制動器彈簧制動器制動缸工作壓力∕kPa300~600最大閘瓦壓力∕kN45彈簧制動緩解壓力∕kPa5300~80000閘瓦磨耗后一次最大調(diào)整量∕mm15最大間隙調(diào)整能力∕mm110PC7Y型單元制動器質(zhì)量（包括閘瓦）∕kg63PC7YF型單元制動器質(zhì)量（包括閘瓦）∕kg85 PC7Y型單元制動器PC7Y型單元制動器如圖34所示由閘缸、活塞、杠杠、活塞彈簧、閘瓦間隙自動調(diào)整器、吊桿、扭簧、閘瓦托和殼體等組成。單元制動器的特點(diǎn)： 1）有彈簧停車制動及手動輔助緩解裝置（PC7YF型）。它們的結(jié)構(gòu)基本一致，只是PC7Y型多了一個彈簧制動器（又稱為停放制動器），主要用于車輛停放制動。有的單元制動器做成立式或懸掛式，主要取決于安裝方式的不同。但是，盤形制動代替閘瓦制動后，使輪軌間的黏著系數(shù)有所下降，這是它的最大缺點(diǎn)。盤式制動的最大優(yōu)點(diǎn)就是散熱性好，因此摩擦系數(shù)穩(wěn)定，制動力恒定，熱容量大，允許其具有較大的制動功率。圖33克諾爾盤形制動裝置1制動盤；2單元制動缸；3吊桿；4閘片；5閘片托；7杠桿；8支點(diǎn)拉板盤形制動裝置代替閘瓦制動裝置，沒有了閘瓦對車輪踏面的摩擦，因此不存在對踏面的燒損，也減少了車輪的損耗。夾鉗的懸掛方式為制動缸浮動三點(diǎn)懸掛，即兩閘瓦托的吊桿為兩懸掛點(diǎn)，另一懸掛點(diǎn)是支點(diǎn)拉板。盤形制動裝置的結(jié)構(gòu)一般由單元制動機(jī)、夾鉗、閘片和制動盤等組成（如圖33所示）。制動時制動缸通過制動夾鉗使閘片加緊制動盤，使閘片與制動盤之間產(chǎn)生摩擦，把列車的動能轉(zhuǎn)化成熱能，熱能通過制動盤與閘片逸散于大氣。盤型制動可以分為輪盤式和軸盤式，如圖32所示。當(dāng)要求的制動功率較大時，有可能發(fā)生熱能來不及散于大氣，而在閘瓦與車輪踏面聚集，使他們的溫度升高，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致閘瓦熔化（鑄鐵閘瓦）或車輪踏面產(chǎn)生裂紋等。為了改善摩擦性能和增加耐磨性，目前城市軌道交通車輛中大多數(shù)采用合成閘瓦，但合成閘瓦的導(dǎo)熱性能較差，因此目前也有采用導(dǎo)熱性能良好，且具有較好摩擦性能和耐磨性能的粉末冶金閘瓦。要改善閘瓦制動的性能，只能通過改變閘瓦材料的方法。車輪與閘瓦之間相對滑動，產(chǎn)生摩擦力，最后轉(zhuǎn)換為輪軌間的制動力。閘瓦制動又稱踏面制動，它是最常用的一種制動方式。單元制動器和基礎(chǔ)制動裝置的制動方式完全一樣，只是執(zhí)行對象數(shù)量少些。由于基礎(chǔ)制動裝置采用杠桿聯(lián)動機(jī)構(gòu)，所以各個輪對的制動力均勻，同步性良好。第3章 基礎(chǔ)制動裝置空氣制動系統(tǒng)中的制動執(zhí)行裝置，通常被稱為基礎(chǔ)制動裝置。風(fēng)缸是用來儲存壓縮空氣的。它們的工作原理都差不多，就是雙塔式空氣干燥器是一個筒中在干燥空氣時，另一個筒在將吸附劑再生，輪流工作。根據(jù)這些特點(diǎn)螺旋式空壓機(jī)完全符合城軌對空壓機(jī)的要求，所以螺旋式空壓機(jī)也是城軌車輛的最受歡迎的空壓機(jī)之一。城軌里面常用的活塞式空壓機(jī)有VV230型和