轨道车辆制动（共11篇）
轨道车辆制动 篇1
轨道车辆制动课程是城市轨道交通车辆专业的一门专业核心课程, 属于理实一体化课程。本课程传统的成绩评定方式是由教师通过对学生的平时的学习状况及期末理论考试试卷的成绩来确定的, 在最后的成绩评定中并没有体现出学生的实际动手能力及分析问题和解决问题的能力, 没有体现出实践课在理实一体化课程中的重要性。以至于部分学生实践课敷衍了事, 实践报告抄袭严重, 这种考核模式直接导致学生对实践教学的不重视。因此, 为了能够充分发挥实践课的作用, 保证学生在就业时能够具有满足职业能力及岗位的需求, 我们对本门课程的考核评价体系进行了改革。构建了多元化考核评价体系, 包括学生自评与教师评价相结合, 过程评价与终结评价相结合、理论与实践相结合等内容。
1 多元化考核评价体系
本课程的考核评价体系在成绩评定部分, 过程考核占20%, 实践考核占40%, 理论考核占40%。主要包括考核内容、考核方法及考核形式3部分。其中过程考核主要考查学生的学习状况, 例如出勤情况、作业完成情况、课堂表现等;实践考核主要考查学生在实践操作过程中的态度 (占10%) , 实践报告书的评价 (15%) , 操作考核 (15%) ;理论考核主要是考核学生对理论知识的掌握情况, 通过期末试卷的方式 (40%) 。
1.1 考核内容的优化
本课程为了建立起科学合理的理实一体化教学考核评价体系, 针对实践课部分首先在教学内容上进行了优化重组, 构建了以实践技术为主的相对独立的实践教学体系;其次, 为了让学生掌握相应的实践操作技术, 编写实践项目操作要求及评分要点, 并按考核评价体系的要求进行全面的评价。具体包括: (1) 实践操作考核, 从实践项目中抽取具有代表性的项目, 考核的内容重要是针对不同的实践项目选择合适的使用工具, 由教师根据考核要点及评分标准对学生进行考核, 在操作的过程中操作步骤是否正确合理等。 (2) 实践报告书的评价, 其中加大了在实践过程中学生是否表现出了创新精神, 团队合作精神部分的权重。主要是针对是否独立完成实践报告、实践结果的分析情况、实践过程的记录情况以及实践报告书的填写情况等。重点是评价学生在实践中有没有灵活应用课堂中讲授的相关理论知识, 能否自行设计出与车辆制动相关的故障并解决故障的能力等。 (3) 实践态度评价, 评价主要是针对学生在实践过程的参与情况进行评价。 (4) 实践过程评价, 主要是包括实践理论、实践操作技术的掌握情况及实践效果等, 是学生在实践教学过程中对每个实践项目学习情况的评价。
1.2 考核方法的多元化
学生的考核成绩由过去的平时表现与期末试卷考核转变为过程考核与终结考核, 在终结考核中加入了实践考核的部分。使考核成绩更加全面, 也使学生更加注重实践课, 从而加强了学生自己实际动手操作的能力, 在操作的过程中又掌握了相关的理论知识, 同时加深了对理论知识的理解。
1.3 考核形式的完善
将考核的形式由单一的教师评价转变为学生自我评价与教师评价相结合。为此, 我们为相应的实践课编制了学生自评表, 自评内容包括学习的态度、理论理论知识的掌握情况、实践操作的能力四个部分;评定等级分为优、良、中、差四级和相应的权重比。并将学生自评系统的意义、要求作了详细的说明, 要求学生在完成实践项目报告的同时, 进行自我评价;教师则在批改实践报告时查阅学生自评情况, 对自评中存在的问题及时进行纠正, 使其逐渐规范。学生自我评价系统的建立对由教师的单一评价起到了有效的补充作用, 强化了学生在实践教学中的主体意识。
2 理实一体化课程考核评价体系的特色
2.1 建立了学生自评系统
传统的教学评价是通过教师单方面对学生的评价, 这种评价只注重终结而忽视过程, 从而也忽视了学生的学习在教学过程中的主体地位。理实一体化课程学生自评系统的建立, 更注重了学生在整个学习过程中的状态。不仅可以激发学生主动关心自己的学习过程, 同时对在学习过程中出现的问题能够进相应的提问及思考, 积极的找到答案。通过加强对实践课的考核权重, 强化了学生的能力训练, 不断提高学生的实际操作能力, 还同时培养了学生团队协作的能力。鼓励学生诚实、客观、实事求是的对自己作出评价, 同时利用评价的结果来改善自己的学生状态, 提高学习的质量。
2.2 师生互动平台的建立
在实践项目自评表中学生除了对本项目的实践操作情况作出自评外, 还建立了师生互动平台, 包括对本次实践课中实践者在实践过程中遇到了怎样的问题, 这种问题应该如何解决, 有几种解决的方案;如有机会想再操作那些方面的实训内容, 对本实训项目有没有创新性的建议和对实践课的内容方法的改革等几个栏目。通过学生的自评和总结, 教师可以发现实践项目报告及在操作过程中没有及时发现的问题, 同时激励学生更加主动的参与到整个教学活动中来, 真正成为教学活动的主体, 并激发学生的创新意识, 有利于课程更好的展开。
2.3 增加了实训设施的利用率
传统的实践设备的使用往往是根据教师对课程教学设计的要求为学生安排相应的使用时间和内容, 不考虑学生个体在学习过程中存在的差异。而师生互动平台的建立, 为实训设备使用状况提供了一种新的开发实训设备利用率的模式。即每个学生可根据自己阶段性实训项目操作情况, 提出针对这个项目中所使用的实训器材还想怎样运用达到其他的目的。这样可以使学生在整个教学过程中由原来的要我学转变为我要学, 极大地激发学生的学习积极性, 提高整体的教学质量。
3 结束语
通过本课程教学评价体系的构建, 有效地促进了学生对实践课的重视程度, 加强了学生的实际动手能力, 加深了学生对理论知识理解, 强化了理论知识的应用, 培养了学生的协作精神。更主要的是通过考核评价体系的重新构建, 可以更合理、更客观、更全面的对学生的学习情况进行评价, 更有利于培养学生的创新精神, 增进了师生之间的互动。
参考文献
[1]蒋培余, 顾福萍等.病原生物学与免疫学实验教学考核评价体系的构建与实践.微生物通报OCT20, 2008, 35 (10) :1638-1640.
[2]潘菊素, 王海燕等.构建多元化学习评价体系的探讨.中国大学教育, 2004 (06) .
[3]孙艳萍, 金莹, 淮妮.加强实践教学突出高职教育特色[J].价值工程, 2012 (02) .
轨道车辆制动 篇2
2.1 制动频繁
地铁车站之间距离较近，平均在1公里左右，这必然带来车辆须频繁启动、制动，以满足乘客上、下车的需要。
而铁路运输两个车站之间的距离通长在几十公里以上。
2.2 制动减速度大
地铁站间距短，要提高乘客旅行速度只有增加启动加速度和制动减速度。
因此地铁车辆紧急制动平均减速度一般要求大于等于1.2m/s2, 而铁路机车车辆和动车组的紧急制动平均减速度一般为0.7-1.2 m/s2。
2.3 制动精度高
地铁车站站台上均安装有屏蔽门系统，因此车辆定点停车的精度要求比铁路机车车辆和动车组高，一般在00mm左右。
这些特点要求地铁车辆制动系统须有稳定的摩擦副和良好的控制精度能力以及承受频繁制动热负荷的性能。
3 盘形制动与踏面制动比较
3.1 制动对车轮的影响
(1)踏面制动的热负荷
从热应力角度考虑：评价赫兹接触应力和热应力共同作用引起的车轮损伤, 如图1所示, 图1中横坐标为车轮踏面最大热应力，纵坐标为轮轨接触最大赫兹接触压力, 区域A是常用制动区, 区域B是少量制动区, 区域C是危险区。
图1 车轮热损伤评价示意
图2 车轮踏面非正常磨耗
在制动频繁、热负荷较大的城轨车辆上，使用热负荷性能较高的合成闸瓦，导致制动过程中产生总热能的90%以上被车轮吸收。
因此当车轮踏面最高热应力位于赫兹接触应力和热应力共同作用的危险区域，导致车轮踏面异常损伤。
在上海地铁、广州地铁、北京地铁均批量出现过车轮踏面非正常磨耗。
(见图2)车轮踏面异常磨耗将会恶化轮轨匹配关系，严重影响行车安全。
(2)盘形制动
由于盘形制动是由制动盘和闸片组成摩擦副，制动过程中产生的热能对车轮不产生直接影响。
3.2 轮缘润滑对制动系统的影响
(1)踏面制动
在曲线多、弯曲半径小的城轨线路上，为了减少轮缘和钢轨的磨损和降低车辆通过曲线时的噪声，均采用轮缘润滑。
由于润滑剂残留在车轮踏面和钢轨上，降低了轮轨间的粘着系数和摩擦系数，使制动力难以保证，列车紧急制动距离将被延长。
这给高密度行车的地铁车辆运行留下了安全隐患。
(2)盘形制动
盘形制动的摩擦系数不受轮轨间的状态影响，制动力在曲线上不会发生可以得到保证。
3.3 成本的影响
车辆基础制动装置的成本是包含设备购置费和运营成本的全寿命成本。
(1)踏面制动
踏面制动的全寿命成本主要由设备购置费、闸瓦消耗、车轮磨损等构成。
经过某条使用踏面制动地铁线路统计1年有526条轮对需要旋修，其中274条轮对发生非正常磨耗，占52.1%。
全年旋修轮对每条平均被切削8.89mm。
地铁车辆的车轮直径一般为840mm，磨耗到限的车轮直径是770mm，则1条轮对1年被切削量占12.7%。
这大大缩短了轮对的使用寿命，增加轮对成本。
(2)盘形制动
盘形制动的全寿命成本主要由设备购置费、闸片消耗。
采用盘形制动，将减少车轮踏面非正常磨耗，延长轮对镟修周期，有利于延长车轮使用寿命。
从设备购置费来看，盘形制动要比踏面制动高出20%左右。
从材料消耗来看，虽然每辆车使用的闸片数量比闸瓦大，但由于闸片使用寿命普遍高于闸瓦，因此费用基本相同。
从长期运营来看，踏面制动缩短了轮对的使用寿命，增加了轮对成本的支出。
4 盘形制动计算
我们以4动2拖B 型地铁车辆为例，计算不同速度下制动时列车的制动距离、制动盘片压力、轮/轨粘着力。
制动距离：
s = v2 / [ 2 * a1 ]
整列车的平均减速度：
a1= v * a2 / (v + 2 * a2 * t1)
整列车的瞬间减速度：
a2= SUM(a3) - g * sin(a) / [1 + Mr / M]
(a3：单量车瞬时减速度;a：倾角;Mr：整车的转动惯量;M：全部车辆惯量)
制动盘片压力：
p= F / k
F：每个制动盘的制动力;k：每个制动盘的有效摩擦面积;
必需的轮/轨粘着力：
= [ F2 a2 * mr ] / m * g
F2：动力制动在轮径上的减速度;mr：每个转向架的转动惯量;m：每个转向架的惯量
具体计算结果见表1
表1
从表1计算结果可以看出制动盘片压力、制动距离、轮/轨粘着力均满足地铁车辆制动的要求。
5 结论
(1)在地铁车辆运行速度在100km/h及以上的城市轨道交通线路上，应采用盘形制动方式。
(2)在曲线多、弯曲半径小的城市轨道交通线路，采用盘形制动更加安全。
(3)根据我国各地城市轨道交通车辆的运营情况，综合分析运营维护成本可以看出，采用盘形制动方式综合性价比更好。
参考文献：
[1] G.Donzella(意大利).闸瓦制动对实心车轮残余应力水平的影响[J].国外机车车辆工艺,,(5):38-45.
[2] 王京波.合成闸瓦对车轮热影响的研究[J].铁道机车车辆,,23(2):77-82.
地铁车辆再生制动能量吸收装置设置的分析【2】
摘要：随着国内各城市轨道交通建设的发展，节能减排需求日趋明显，本文从目前国内外轨道交通再生制动能量吸收装置使用情况出发，分析了各类装置的优缺点，着重介绍了逆变至中压型再生制动能量吸收装置，并讨论了成都市地铁10号线一期工程再生制动能量吸收装置设置、经济性等，最后展望逆变至中压型再生制动能量吸收装置在轨道交通行业的应用前景，作为今后轨道交通节能减排的参考。
关键词：再生制动;逆变至中压型;轨道交通;节能减排
1.概述
轨道交通作为一种大运量、高密度的交通工具，它在城市公共交通中扮演着越来越重要的角色，其列车运行具有站间运行距离短、运行速度较高、起动及制动频繁等特点。
目前轨道交通普遍采用的VVVF动车组列车，其制动一般为电制动(再生制动、电阻制动)和空气制动两级制动，运行中以再生制动和电阻制动为主，空气制动为辅。
传统的列车电阻制动做法是将制动电阻装设在车辆底部，当再生电阻不再起作用时采用空气制动。
传统的列车电阻制动产生的大量热量散发在地铁隧道内，在大运量、高密度的运行条件下，使地铁洞体的温升加剧，增加了环控系统的压力。
随着科技的进步和技术的发展，人们在节约能源、减少排放、环境保护方面意识逐渐增强，在全球倡导节能、低碳的今天，城市轨道交通中的再生制动能量回收利用问题得到了全世界轨道交通界的广泛关注。
在城市轨道交通系统中，对有效利用城市轨道电动车组再生制动所产生的电能以减少城市轨道交通运营的用电量，同时改善城市轨道交通公共场所的环境以消除对城市环境和人民身体的影响是非常重要的。
因此在牵引供电系统中装设电能吸收装置对再生制动所产生的电能进行吸收、储存和再利用是必要的，人们在这方面进行了有益的探索。
2.再生制动能量吸收装置技术发展现状
目前再生制动能量吸收装置类型主要分三大类，即消耗型(主要包括电阻耗能型)、储能型(主要包括电容、电池、飞轮)和回馈型(低压回馈型和中压回馈型)。
较常用的有电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型和逆变回馈型四种方式。
其主要工作原理是：当处于再生制动工况的列车产生的制动能量不能完全被其它车辆和本车的用电设备吸收时，牵引网电压将很快上升，网压上升到一定程度后，牵引变电所中设置的再生能量吸收装置投入工作，吸收掉多余的再生电流，使车辆再生电流持续稳定，以最大限度地发挥再生制动性能。
几种再生制动能量吸收装置接线方式如下：
2.1电阻耗能型
电阻耗能型再生能量吸收装置主要采用多相IGBT斩波器和吸收电阻配合的恒压吸收方式，根据再生制动时直流母线电压的变化状态调节斩波器的占空比，从而改变吸收功率，将直流电压恒定在某一设定值的范围内，并将制动能量消耗在吸收电阻上。
该装置控制简单和直观，可以取消(或减少)列车电阻制动装置，降低车辆投资，提高列车动力性能;能够降低隧道温度、减少闸瓦制动对闸瓦的消耗和闸瓦制动粉尘、净化隧道环境，国内有比较成熟产品制造，价格较低;判断是否有再生能量需要吸收的判断条件完善，不会引起误判，造成电能的额外消耗。
但是该装置对再生能量不能有效利用;电阻散热导致环境温度上升，设置在地下变电所内时，电阻柜需单独放置，需设置相应的通风动力装置，增加相应的投资。
2.2电容储能型
电容储能型再生能量吸收装置主要采用IGBT逆变器将列车的再生制动能量吸收到大容量电容器组中，当供电区间内有列车起动、加速需要取流时，该装置将所储存的电能释放出去并进行再利用。
电容储能装置具有储能(储存车辆再生能量)和稳压(稳定牵引网电压)两种工作模式。
两种工作模式可以相互切换。
该技术有效利用了列车制动时再生能量，节能效益好;直接接在牵引网或变电所正负母线间，再生能量直接在直流系统内转换，对系统不会造成影响;该装置为静态电容储能装置，维护和元器件更换较为方便。
装置的缺点是目前国内无成功的运行经验，国外产品价格较高;电容发生故障时，装置无法继续正常工作。
2.3飞轮储能型
该产品对变电所直流空载电压、母线电压的跟踪判断，确定是否有列车在再生制动且再生能量不能完全被本车辅助设备和相邻车辆吸收，当判断变电所附近列车有再生能量需要吸收时，飞轮加速转动，储存能量;当判断变电所附近有列车启动牵引用电时，飞轮转速降低，作为发电设备向牵引网反馈电能。
该产品除具有电能吸收功能外还具有稳压功能，该技术有效利用了列车制动时再生能量，具有节能效益;直接接在牵引网与回流轨间或变电所正负母线间，再生能量直接在直流系统内转换，对系统不会造成影响。
但是飞轮毕竟是高速转动机械产品，尽管采用了真空环境和特殊轴类制造技术，但难免担心其使用寿命是否能满足要求，维护维修是否方便。
国内外成熟产品极少，投资经济性差。
2.4逆变回馈型
论车辆制动灯的检查电路原理 篇3
【关键词】汽车；安全；电路；制动灯
随着人们生活水平的不断提高，车不再是奢侈品，越来越多的人们根据自身需求考取驾照选购爱车。然而由于驾驶员对车还不是特别了解，当相应制动灯亮的时候并不能及时对车体进行电路检查排除故障，这就为驾驶员行车安全带来了一定安全隐患。
一、国内现行有关车辆制动灯相关法律条文规定
为了减少现今社会出现越来越多驾驶员行车故障排查不当造成的恶性交通事故问题，我国从2013年起开始实行新交通法，并对在车辆在公路行进过程中出现的车体后面行进车车由于没有进行适时刹车所导致的前车被追尾这类交通事故问题，明确指出：行进车辆为了能够当出现紧急刹车情况时可以及时告知车体后方尾随车应时进行适当减速等操作的目的，要求车辆后方车身的两侧必须对称安装数量不少于一对的行进指示制动灯，并为了行进车辆的安全采取一定措施严禁、减缓那些存在制动灯指示故障问题的车辆上道行驶，对于这个问题我国2013年下发并实行的《中华人民共和国道路交通安全法》中第二十一条就给出了这样的内容：“驾驶人驾驶机动车上道路行驶前，应当对机动车的安全技术性能进行认真检查；不得驾驶安全设施不全或者机件不符合技术标准等具有安全隐患的机动车。”从中我们可以得到这样的信息：那些驾驶车体存在制动灯故障问题的车辆是一种违反交通安全的不法行为。不仅如此，国内一些交通准则，比如《普通道路交通违章行为的处罚依据和标准》中第18条还给出了这样的处罚条款：“驾驶转向、制动、灯光等机件不合安全要求的车辆，罚款50元，并吊扣驾驶证3个月，记分6分”。除此之外现在实行的《中华人民共和国道路交通安全法》中第七十六条也给出了这样严格的责任赔偿条款：“机动车发生交通事故造成人身伤亡、财产损失的，由保险公司在机动车第三者责任强制保险责任限额范围内予以赔偿。超过责任限额的部分，按照下列方式承担赔偿责任：机动车之间发生交通事故的，由有过错的一方承担责任；双方都有过错的，按照各自过错的比例分担责任。”由此可见，如果发生车辆追尾的交通事故，那些车辆存在制动灯故障问题的被追尾行驶车，所要承担的事故责任远比事故中车身不存在制动灯故障问题的追尾机动车要多。
二、便于驾驶员检查的制动灯检查电路研究工作的起因
现今国内之所以大范围大规模的实行方便驾驶员检查的制动灯检查电路的工作研究主要是因为我国现今的车辆制动灯检查存在很多问题，这就导致很多由于制动灯故障所带来的交通处罚以及交通事故责任认定过程中出现被处罚的驾驶员觉得自己没错，甚至还觉得自己很冤枉。在普遍的驾驶员心中对于其驾驶的车辆表盘仪表出现信号制动灯故障指示后他们一个人根本没办法进行适当追寻源头的自我规范检查。毕竟车辆的制动灯一般只有在车辆开起来也就是当实地落实踏下制动踏板这一动作后才会显示，那么驾驶员根本是不能一人在车辆启动同时进行所驾驶车辆需要下车才能实现的车后显示的制动灯观测行为。那么针对车辆制动灯检查困难的问题，一般驾驶员都会简单地认为当检查车辆其它信号灯没出现问题，那么行驶过程中才能显示故障的制动灯也应该是没问题的，这样就从思想本质上忽略了对车辆制动灯问题的检查。实际上对于有经验的司机都知道相对于车辆那些转向灯、示廓灯等信号灯，由于车辆在行驶过程中会频繁启动制动灯，累计工作时间相对也较高，因此应该作为车辆高故障率的信号灯进行高频率的故障检查。虽然一些相对驾龄较高，技术比较专业的驾驶员会方便在启动车辆过程中通过车体安装的反光镜来观察车辆启动后车体制动灯是否有故障。甚至一些驾驶皮卡，五十铃等车型的驾驶员还在车体上安装了方便进行车后制动灯工作问题监测的制动踏板防盗锁来对车辆容易发生故障的制动踏板进行限制，可是这样的方法还是不方便并且会操作的人也不多，根本不能实现驾驶员科学简便进行车辆制动灯检测的目的，这样也就推动了便于驾驶员检查的制动灯检查电路的研究工作。
三、对于便于驾驶员检查的制动灯检查电路研究工作开展的建议
为了更好地进行便于驾驶员检查的制动灯检查电路的研究，笔者认为我们有必要从以下几点进行注意（以现今使用比较普及的四驱皮卡作为研究对象举例说明）：
通过图1图2图3，我们发现仪表盘上可供驾驶员观察监测的车况有很多，但是易损易耗制动灯基本没有，我们可以根据图一电路检测路线摸索着对图2图3给出的皮卡车进行研究（下文主要对四驱皮卡车电路设计作为研究对象）。
（1）电路研究指导原则：对于四驱皮卡车的表盘复杂程度，我们只能添加小且高敏度的部件进行改进，为此根据相关实验查证作者觉得可以借鉴前人研究进行改进，添加高灵敏度且成本较低的触点式闪光器，依据其在车辆启动与不启动状态下工作所发声响，并根据声响的节奏还可以随串联负载的大小发生变化的特点实现驾驶员在不下车的情况下实现对制动灯的实时检查。
（2）科学设计检查电路：如果我们根据图1作为便于驾驶员检查制动灯的电路检查操作原理实现车辆在不启动状态就能实现对车辆制动灯的检测，就需要我们对车辆表盘进行电路改进，添加制动灯检测控制开关、以及高敏度感应器，从而将相应需要进行适时检测的制动灯检查控制开关、敏感触点式闪光器以及相应易损需要常检测的车辆制动灯相互匹配构建一个与车辆转向灯电路原理相似的功能控制电路。一般在车辆行驶过程中制动灯的检查开关是断开的。然而当需要进行制动灯检查时只要按照一定步骤先将监测控制开关打开，并根据操作室内所听到的高敏度闪光器的触点进行断开、闭合活动中所发出的声响进行判定。然而当驾驶员启踩下踏板启动车辆后可以因为刚刚未行驶的车辆安装的高敏度闪光器原来按照一定规律发出的响声不再出现，来让驾驶员实现在不下车的情况下就进行科学高效的车辆制动灯监测。
（3）制动灯状态判定依据：一般我们开启了制动灯检查开关后，如果不踩动车辆踏板启动车辆，那么所安装的高敏度闪光器所出现较快节奏的声响可以证明车辆一些制动灯正处于工作异常状态。如果不启动车辆，开启车辆制动灯检查开关，还出现车辆制动灯都不工作就证明车辆制动灯电路或者所设计的制动灯检测电路出现故障。那么为了进行深入电路状态研究就需要启动车辆踩下制动踏板，如果此时车辆制动灯并不工作这就说明车辆制动灯电路出现了问题，与之相反如果车辆制动灯正常工作那就说明车辆所设计的制动灯检测电路出现了故障。换种思维，如果驾驶员启动了车辆的检查开关，并不启动车辆还没有出现高灵敏度闪光器在内部发生触点的断开、闭合活动本应产生的声响，可是车辆制动灯还依旧工作，只能说明车辆制动灯检查控制开关处于常闭的故障状态。然而当我们启动车辆制动灯检查开关，并让车辆启动后听到相应的高敏度闪光器因为内部触点断开、闭合活动发出了声响，这就能说明车辆制动灯监测开关出现了不能闭合的故障问题。
（4）控制核算成本：如果我们可以实现低成本高效率制动灯电路检测，不仅可以提高驾驶员驾驶安全性能保障还可以减少我国驾驶员由于制动灯故障引起的交通事故隐患的问题，可谓双赢。上述给出的方法根据计算成本总共也不超过50元，而且由于所安装部件指导电路较为简单，对改装前车辆电路影响效果较小，所以很具有推广价值。
（5）电路知识学习：虽然上述教授的方法操作起来较为简单，但是我们还要掌握相应车辆的基本电路知识学习，比如下图给出的皮卡就有四驱两驱两种不同结构的表盘，我们只有了解一定车辆电路知识才能实现电路电源部分、启动部分、点火部分、照明部分、信号部分、仪表部分等各系统的协调，就可以根据驾驶员车型需要进行车辆电路的分析研究。也可以像上文给出的皮卡四驱车电路改进方法来实现方便驾驶员对车辆制动灯电路检查的目的。具体进行电路研究学习我们要注意：①与电路原理图相紧密结合，进行电路回想，联系实际电路工作环境进行线路研究；②根据实际电路控制开关及不同工作状态研究电路工作原理；③掌握电路连接以及控制要点与特点，不随性乱接线接错线；④实行电路的分区分段分系别的系统研究；⑤掌握基本车辆电路图线路颜色以及各部件简图以及代表符号；⑥熟识车辆基本电气，电子设备构造原理。
四、结论
行车安全是每个驾驶员的希望，为此制动灯作为车体故障安全报警装置越来越受到人们的关注，为了更好地实现驾驶员在行驶过程中对于突发制动灯异常状况不用下车就能迅速便捷的就锁定需要检查的故障制动灯这一目标，我们有必要对方便驾驶员检查制动灯检查电路进行研究，希望可以为驾驶员带来更多的安全保障。
参考文献
[1]国家质量监督检验检疫总局[Z].GB7258--2004机动车安全运行技术条件，2004-7-12.
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轨道车辆制动 篇4
1 风源系统的检修
由于空气取之不尽用之不竭, 而以压缩空气作为传递力能的介质, 又具有安全、泄漏后无污染等优点, 所以城轨车辆制动系统大都以压缩空气作为传递力的介质。城轨车辆上设有空气压缩机组、管路系统和空气干燥器组成的风源系统。
1.1 空气压缩机组的检修
对重要部件进行详细的测量和检查, 检查空压机是否有漏油和渗油现象;检查空压机外观是否良好, 紧固件有无松动, 各防松标记有无走位;减震橡胶垫片有无裂纹和破损;检查空压机启车和停车有无异音;检查风源系统气路接头处有无漏气异响;更换空压机空气滤清器;更换空压机油过滤器;检查空压机曲轴有无裂纹;检查曲轴的螺纹是否损坏;检查阀片与阀座有无裂损、变形及锈蚀;检查活塞和气缸体表面有无拉伤情况;检查连杆的支承点有无磨耗, 根据现场需要进行维修和更换。
1.2 风源管路的检修
在风源管路中常常会发现少量的杂质和油水, 这时候需要进行简单的吹扫和清洗。导致空气管路系统变脏的主要原因是运行过程中有一些水分、砂砾、灰尘和金属氧化成分进入到风源系统中, 导致风源系统故障发生。在日常检修中, 对风源管路系统制定合理的吹扫周期和范围, 保持风源管路的清洁。
1.3 空气干燥器的检修
空气压缩机输出的高压压缩空气中含有较多的水分和油气, 必须经过空气干燥器将其中的水分和油气排出才能满足车辆上各种用气系统的需求。双塔式空气干燥器由干燥筒、干燥器座、双活塞阀和电磁阀四部分组成。空气干燥器里没有移动部件, 一般不会有部件磨损问题, 空气干燥器只做常规检查, 无需特殊保养。如发生故障需要进行分解检修。拆开空气干燥器, 首先对要分解的干燥器的零件进行清洁, 并检查是否有裂纹、变形和腐蚀等损伤;如果在排水阀的出口处有白色沉淀物或干燥剂过饱和, 则必须更换干燥剂;清洗拉希格圈, 拉希格圈是用来吸油滴和机械杂质的, 可以用碱性清洗剂清洗, 再用清水洗涤干净, 最后用压缩空气吹干即可。
2 制动控制单元BCU的检修
制动控制单元BCU是空气制动的核心部件, 他接受制动系统微处理器的指令, 然后指示制动部件执行部件动作。它包括模拟转化阀、紧急电磁阀、称重阀、中继阀等。这些部件都集中安装在一块铝合金的气路板上, 实现了集成化, 这样可避免管路连接而造成容易漏泄和所占空间大等问题。而且在气路板上还装置了一些测试接口, 要测量各个控制压力和制动缸压力, 只要在这块气路板上就可以测量, 这将方便了检修保养工作。
2.1 制动控制单元BCU外部检查
对制动控制单元的各个部件, 如模拟转换阀、紧急电磁阀、称重阀、中继阀、压力传感器、预控压力开关和各个测试接头进行外部检查和清洁。
2.2 制动控制单元BCU部件检修
2.2.1 模拟转换阀检修
模拟转换阀由一个电磁进气阀、一个电磁排气阀及一个压力传感器组成, 其主要检修内容同一般电磁阀的检修:
1) 仔细检查清洗部件的外观, 如果出现裂纹、变形、腐蚀或螺纹变形等损伤, 且受损伤的部件看上去不能继使用, 则应予以更换。
2) 电磁线圈:仔细检查电磁线圈的保护层是否断裂, 触针是否锈蚀或已变形, 用一个触点清整挫去除锈蚀, 更换受损的励磁线圈。
3) 磁铁架:检查磁铁架内阀座的状态, 如果阀座磨损或损坏, 更换磁铁架。
4) 橡胶密封圈:检测电枢阀座的橡胶密封件的凹陷情况, 如果有凹陷, 则应更换密封圈。
5) 压缩弹簧:压缩弹簧应符合规定的自由高度和压缩高度要求, 如其弹力不符合技术要求则更换。
2.2.2 紧急电磁阀检修
紧急电磁阀是一个电磁控制的二位三通阀, 它的三个阀口分别通制动储风缸、模拟转换阀和称重阀, 他主要由空心阀、阀座、弹簧、活塞、活塞杆和电磁阀组成。
1) 清洗:用化学清洁剂在热的清洁池中清洗所有金属部件, 橡胶金属复合件不能清洗, 然后用压缩空气吹干。
2) 阀体:检查活塞是否有卡滞, 如有卡滞或损坏将活塞及阀套进行更换。
3) 阀座:检查橡胶阀座是否损伤, 磨损更换;检查压缩弹簧的长度和弹力是否符合技术要求;更换所有的O型橡胶密封圈和克诺尔K型密封环。
2.2.3 称重限制阀检修
称重限制阀的工作原理是利用空气弹簧的压力来限制预控制压力, 也就是根据车辆的载荷来限制最大的预控制压力。
1) 隔膜活塞:检查橡胶活塞是否有老化或磨损, 损坏更换;检查活塞杆是否有卡滞现象。
2) 橡胶阀座:检查橡胶阀座是否损伤, 磨损更换;检查压缩弹簧的长度和弹力是否符合技术要求。
2.2.4 中继阀检修
中继阀能快速将大流量的压缩空气充入制动缸, 中继阀相当于电子技术中的一个电流放大器, 制动缸的压力空气的压力变化是随预控制压力的变化而变化。在检修时更换所有橡胶密封圈和金属垫圈, 清洁零部件时不允许损伤密封面和阀座。检查压缩弹簧的弹力, 检查活塞杆是否有卡滞现象。
3 制动防滑系统的检测
防滑系统用于车辆与轮轨粘着不良时, 对制动力进行控制。它的作用主要是防止车轮即将抱死, 避免滑动。当粘着状态不好时列车的速度和车轮的速度之间将产生一个速度差, 防滑阀接到EBCU防滑系统的滑行指令。控制防滑阀得电后, 打开防滑阀通往大气的通路, 使制动缸的压力空气通过防滑阀排气口排向大气, 从而消除车轮滑行现象。防滑系统的检修主要是定期检查气路有无泄漏, 并对防滑电磁阀进行检修, 检修合格后在防滑器上贴上一个不易脱落的检测标志。
4 单元制动器的检修
由于城轨车辆车体底架下方与转向架之间没有足够的空间来安装基础制动装置, 所以城轨车辆采用单元制动器。单元制动器灵敏度高, 同步性好。单元制动器直接关系到列车运行安全, 因此对制动器的检修要求较高。
1) 目测检查锁紧片、橡胶保护套、闸瓦卡簧及其各螺栓、轴销卡簧、开口销有无异常, 各部件要求无断裂、无脱落。
2) 检查管路及紧固件, 要求管路无漏气, 紧固件完好、无松动。
3) 检查闸瓦磨耗状态, 要求闸瓦未磨耗到限, 测量闸瓦与踏面间的间隙符合要求。
4) 进行制动性能试验时, 注意观察单元制动器的制动和缓解状态。在制动状态时制动缸活塞杆行程符合要求, 缓解状态下制动缸的活塞杆应退回到原位。
5) 如制动缸活塞杆生锈或制动缸杠杆夹钳的阻抗力大, 会造成单元制动器卡滞现象。为了减少制动缸杠杆夹钳的阻抗, 防止圆销锈蚀, 应定期给各活动圆销涂润滑油脂。
城轨车辆空气制动系统结构复杂, 配件多, 检修工作量大。车辆制动系统一旦发生故障, 将直接影响车辆的正常运行, 严重时会造成难以预料的重大事故。必须结合现场实际, 及时处置制动系统故障, 保障城轨车辆安全运行。
摘要：城市轨道交通具有绿色环保、舒适快捷的运行特点, 伴随着城市化、快节奏的生活方式的发展, 越来越多的人们选择城市轨道交通作为首选的出行工具。城市轨道交通车辆运行时需要频繁地实施启动、调速和制动功能, 这就对车辆制动系统的性能和安全提出严格要求。本文对城轨车辆制动系统常见故障进行了汇总, 总结了制动系统故障处理方法, 为当前城市轨道交通运营技术管理提供了新思路。
关键词：城轨车辆制动,制动系统功能,故障处理
参考文献
[1]张萌.北京地铁13号线列车制动系统故障及预防措施[J].现代城市轨道交通, 2009 (3) :58-60.
轨道车辆制动 篇5
2014年6月7日，上午8点00分左右，巴士203车队20路牌照号为苏22371的空调车（自编号28172），由湖塘纺织城行驶至清凉寺站时，发生制动失灵撞上前方车辆。我公司机务部门对事故展开调查。经过对事故当事人谈话、查阅相关资料、对事故车辆制动系统拆检等的调查。现将调查情况报告如下：
（一）事故车辆情况：
事故车牌照为苏D22371（自编号28269），车型为DD6129S21,该车是5月22日一级维护。
（二）事故概况：
2014年6月7日，上午8点00分左右，巴士203车队20路牌照号为苏22371的空调车（自编号28172），由湖塘纺织城行驶至清凉寺停站时，发现无刹车，立即松掉刹车后再次采取制动，仍无反应，装上前方2路停站车辆，驾驶员并立即通知车队，我公司机务部门接到电话后，及时赶赴现场查看情况，将车辆开回公司。
（三）原因分析：
1、经机务部门多次对该车制动进行测试，该车制动系统正常。
2、3、（四）、整改措施：1、2、3、各车队要求驾驶员在例保检查过程中及车辆运营中都要严格按照规范要求执行。将各项基础工作做细、做实，有效防范各类事故的发生。
4、机务科针对该起事故，举一反三，加强现场检查、考核，及时消除安全隐患，确保运营车辆的安全，并建立台帐记录。
轨道车辆制动 篇6
关键词：地铁车辆；制动防滑检测；制动防滑控制；电空防滑配合
概述
在车辆制动过程中如果轮轨的粘着状态发生了改变，就会出现车辆速度高于轮对速度，制动力偏大，车轮打滑的现象，如果此时不能快速的恢复轮轨粘着状态，就会导致轮对抱死和车轮踏面擦伤的后果。故车辆制动设计时需考虑具备防滑控制功能，当制动力过大使车轮出现滑行趋势时，防滑系统应起作用，快速有效的减少该轮对上的制动力，避免车轮出现抱死滑行，从而防止车轮踏面擦伤，有效保证车辆的制动距离。
1.西安地铁1号线车辆制动防滑控制设计
西安地铁1号线车辆制动滑行控制分为电制动防滑控制和空气制动防滑控制两部分。由牵引系统负责的电制动防滑控制一般针对车辆轻度滑行进行纠正。当出现深度滑行时，则由空气制动防滑系统控制。设计优先考虑使用电制动防滑控制，有效的降低了轮对与闸瓦的磨耗，节约了成本。
2.滑行检测及控制原理
2.1 牵引系统滑行检测及控制
西安1号线车辆牵引控制设计为矢量控制，通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
车辆在制动时优先启用电制动，牵引系统对转子频率的变化率（dfr/dt）进行监测，设计当监测到dfr/dt大于11Hz/s时，则判断为车辆发生滑行。此时，VVVF立即通过缩减扭矩电流图形Iqp，降低主电动机扭矩输出，减小车辆制动力，使之轮对重新恢复粘着。当检测到粘着恢复后，再启动扭矩电流图形Iqp，使所产生的扭矩复原。电制动防滑过程分两个阶段，分别为滑行阶段和再粘着阶段。滑行阶段控制通过缩减转矩电流，来减小电制动力；再粘着阶段，则通过提升扭矩电流，来恢复电制动力。
2.2 空气制动滑行检测及控制
相比牵引系统电制动防滑，空气制动EP2002阀设计了专门的WSP防滑系统，防滑性能更佳。
西安地铁1号线空气制动滑行检测设计是以单节车的轴速偏差为触发条件，来确定持续的低粘着现状的存在。空气制动系统通过安装于每根轴上的速度传感器用来监控轴速，整个CAN网络单元内的各个EP2002阀共享此项信息。当检测到实际轴速与参考速度差超过5%，即判断为该轴发生滑行，参考速度以各自CAN网络单元内最高轴速为标准。
出现滑行后，EP2002 阀将控制滑行轴的制动缸压力（BC压力）来校正车轮滑动，控制系统并定期执行地速检测，以便更新实际的列车速度。当防滑WSP控制确定粘着条件恢复到正常状态时，则系统将返回到初始状态，定期地速测试将结束。
3.电空防滑配合控制
以上讲述的两种针对车辆滑行的控制方式，对于不同的车辆滑行阶段和轮轨粘着状态各有侧重，设计及车辆调试时必须协调好两者之间的配合关系，否则就会导致严重擦轮的事件发生。
3.1 防滑配合原理
基于车辆制动设计电制动优先和充分利用电制动的原则，在滑行控制过程中优先采用电制动进行滑行控制，当电制动长时间无法纠正滑行或发生深度滑行电制动纠正能力不足时，空气制动需立即接替电制动进行车辆防滑控制。为了能够有效的控制滑行，必须保证同一时刻在同一车架上只有一种滑行控制机制作用，即当此车架上电制动进行滑行控制时，必须冻结空气制动的制动力，保证在电制动力因为防滑控制而减少时，空气制动不补充。
3.2 西安地铁1号线车辆防滑配合设计
西安地铁1号线车辆设计及调试时充分考虑上述电空防滑配合关系。当牵引系统检测到一般滑行，进行防滑控制时，向空气制动系统发送高电平DC110V的滑行指令信号（ED Slide信号），告知空气制动系统不要参与防滑。同时，空气制动系统接收到ED Slide信号后，保持当前空气制动力不变，并开始进行计时，信号时长如超出3s，则判定为电制动长时间无法纠正滑行，空气制动立即执行切除电制动动作，后由空气制动系统独立负责滑行恢复和车辆制动功能。
1号线车辆在调试过程中，为保证电空防滑配合的安全性和高效性，针对滑行指令信号（ED Slide信号）时宽进行反复测试优化，有以下几种方案可供讨论：
ED Slide信号固定时宽设计
经现场型式试验验证，当调整ED Slide信号时宽为80ms时，由于时间宽度过小，knorr的空气制动系统无法收到此信号。故检测到车辆发生滑行时，电制动和空气制动都参与了防滑控制，最终导致整车制动力异常波动，车辆减速度不断变化，车体出现纵向窜动现象，车辆滑行加剧。
调整ED Slide信号时宽为230ms时，电制动在滑行阶段发出ED Slide信号。Knorr的空气制动系统收到信号后，制动缸BC压力保持不变。当电制动防滑进入再粘着阶段时，电制动撤除了ED Slide信号，空气制动BC压力进行了先充风再排风的过程，即空气制动力先补偿再减少。如果此时电空配合出现不良，则有很大几率造成电空制动力叠加，整车制动力异常波动，存在擦轮的风险。
车辆型式试验调试，最后论证了将ED Slide信号宽度调整为整个滑行控制宽度（滑行+再粘着）的方案，ED Slide信号不受固定时长的限制。如此，则有效保证了电制动防滑调整的整个过程中，空气制动不会参与，BC压力保持不变，不会造成电空混合滑行控制的状况，从而避免了电空制动力叠加的可能性，存在擦轮的风险。最终测试结果，制动距离和制动冲击均满足设计要求，且车辆在防滑控制转换时，客室内部乘坐舒适度很平稳。
综上可知，车辆电空制动防滑配合控制设计及调试时应充分考虑两者之间的配合关系，需有效的防止防滑配合时电空混合防滑控制的局面，避免整车制动力异常波动造成擦轮的后果。采用上述第二项介绍的西安地铁ED Slide信号全过程（滑行+再粘着）设计，可有效的分离电制动和空气制动防滑实施机能，避免了电空制动力叠加轮对擦伤的风险。同时在车辆调试中，还需合理的考虑充分利用电制动及电制动防滑，节省轮对闸瓦磨耗。
4 结束语
西安地铁1号线车辆制动设计具有特殊性，在国内日立公司电制动和knorr公司EP2002制动技术配合尚属首例。通过西安1号线首列车型式试验的调整，制动设计之间的配合已趋于完善。对于西安地铁1号线车辆制动电空防滑配合控制，现阶段方案是否为最优方案，尚需在日后的运营中跟踪论证。
参考文献：
[1]西安市地下铁道有限责任公司.西安市地铁一号线一期工程地铁车辆采购合同.西安，2010
[2]吴玉兰，寇永康.城市轨道车辆的空转/滑行保护.大连铁道学院学报，1990（2）
[3]李培曙.地铁车辆的防滑控制.铁道车辆，2001（7）
线性轨道制动的开发 篇7
铁道车辆利用轮轨间的摩擦力 (黏着力) 推进或制动。一旦发生超过该黏着力的力, 车轮就会在钢轨上滑行, 也不能得到所要求的推进力或制动力。尤其对制动来说, 不但会延长制动距离, 而且会产生车轮局部磨耗等故障。
因此, “轨道制动”作为一种与黏着制动截然不同的制动方式, 其优点是无需考虑源于轮轨黏着关系的各种问题。但是, 在过去的开发过程中, “轨道制动”仍有几个课题需要解决。在日本国内, 除了部分有轨电车等之外, 基本上尚未实用化。
日本铁道综合技术研究所重新着眼于“轨道制动”, 是在于应用线性电机技术以解决存在的问题。本文介绍关于应用线性电机技术的轨道制动装置的研发。
2 轨道制动装置的开发历史
不依赖轮轨黏着制动方式的轨道制动, 是很早以来就曾考虑的一种制动, 其历史较长。在国外, 自1900年就已开发, 1905年就有了开展现车试验的业绩。在日本国内, 在山阳新干线延伸的1969年—1971年, 为补充高速区域的制动力进行了开发, 并且在暂停一段时间后, 继续进行了研发。
符合轨道制动类型的制动有几种类型。作为典型的应用实例, 德国高速铁路ICE 3列车上就装有不与钢轨接触 (电磁铁与钢轨间设有几毫米间隙) 的轨道涡流制动 (又称线性涡流制动) , 法国高速铁路TGV-POS等列车上装用的与钢轨接触的摩擦式轨道电磁制动。
轨道涡流制动是在转向架下部与钢轨相对的位置, 在与钢轨保持间隙的状态下, 安装直流电磁铁的制动装置 (图1 (a) ) 。运行时, 利用电磁感应现象 (沿轨道方向布置的制动用直流电磁铁的N极、S极是交替布置的) , 钢轨中产生涡流 (与邻近的电磁铁的磁场相斥, 钢轨上感应出阻碍电磁铁运动的电流) , 借助与钢轨之间作用的电磁力而获得制动力。该制动方式的特点是非接触工作, 不受气候条件及车辆摆动引起的车轮与钢轨间接触状态的影响, 可以产生稳定的制动力。此外, 与依靠黏着力的制动方式不同, 其另一个特点是即便在高速下, 其制动力也不会降低。但是, 钢轨中的涡流会使钢轨温度上升, 有可能对轨道产生影响, 以及电磁铁通电需要有蓄电池贮存较大的电力, 所以, 存在停电时如何确保其电力之类的课题, 在日本尚没有实用化。在国外的应用实例中, 所采用的解决措施是, 强化轨道设施, 在电力方面, 利用牵引电动机发电, 给制动装置充电。
摩擦式轨道电磁制动 (磁轨制动) 是在电磁铁表面设置磨耗板, 通过磨耗板与钢轨接触 (磨耗板与钢轨间摩擦阻力随速度降低而增加) 而获得制动力的装置 (图1 (b) ) 。与前述的轨道涡流制动一样, 由于钢轨中产生涡流而获得制动力, 同时还利用电磁吸引力, 使电磁铁吸附在钢轨上, 通过电磁铁外层的磨耗板与钢轨接触而形成摩擦阻力。日本也在1990年前后积极开展研究这种方式。这种制动方式的优点是钢轨的温升比轨道涡流制动低一些, 消耗的电力也较少。但是, 已查明磨耗板与钢轨的接触摩擦, 会使钢轨的表面产生称为白色层的变质层等问题, 未能实用化。
3 线性电机技术在轨道涡流制动中的应用
如前所述, 对轨道涡流制动所期待的效果是有吸引力的, 不过, 如同从开发经历中所了解的那样, 实际上还有应该解决的课题。这些根本问题列举如下:
(1) 有必要降低钢轨的温升;
(2) 即便停电时也要求能工作;
(3) 不与钢轨接触。
鉴于这类待解决的课题, 重新着眼于磁铁与钢轨非接触的轨道涡流制动 (解决上述课题 (3) ) , 通过应用线性电机相关技术, 设计了可能解决课题 (1) 与课题 (2) 的线性电机式轨道涡流制动装置 (以下简称线性轨道制动) 。
线性轨道制动是在与钢轨的空隙间布置交流电磁铁 (电枢) 的装置 (图2) 。该制动装置的特点是电枢本身发电供给电磁铁通电所需的电力。这种发电方式是应用了在线性地铁车辆上正在实用化的线性感应电机再生制动原理。因此, 在制动工作中, 只产生相当于发电的电能, 钢轨所消耗的热能会减少, 所以, 钢轨的温升会降低。而且, 能够将发电的电能用于电枢本身励磁所需的电力, 所以, 没有必要从外部向电枢供电 (图3) 。通过这种结构可解决上述课题 (1) 和课题 (2) 。另一方面, 一旦积极发电, 显著降低钢轨的温度上升, 以及处理多余的发电电力, 都要依赖于主电路。该主电路如果异常, 则不能使用线性轨道制动, 所以会影响制动装置的可靠性。为此, 设计了独立于主电路之外的励磁系统 (图4) 。
图4中, 如接收到制动指令, 逆变器由辅助电路蓄电池瞬间供电, 在电枢上通过交流电, 并提升制动力。同时, 控制频率, 开始发电。使用所获得的发电机输出功率使逆变器的直流电压上升到规定值。然后, 通过控制, 要求发电机输出功率与电枢自身的励磁所需的电力之间没有过于不足现象, 即两者趋向平衡, 使制动力与逆变器的直流电压继续保持在规定值。如果采用这种方法, 在低速运行时, 因不能获得发电机输出功率而不可能工作, 但是, 除了初期通电外, 完全不需要外部的电力供给, 无需电源及附属设备, 只用逆变器即可进行制动。此外, 即便是初期通电, 其电力也非常小, 用小容量蓄电池就足以供电。也就是由于每台逆变器装备兼作控制电源的小容量蓄电池, 即便出现停电及编组列车分解事故, 也可构建能工作的励磁系统。
4 能提供怎样的制动效果
线性轨道制动方式在制动时的能源消耗地点、工作 (动力) 源、所有特点与既有的机械制动及由牵引电机供电的电气制动不同, 所以, 故障原因并不相同, 它有完全独立的制动系统 (表1) 。此外, 与传统的轨道涡流制动一样, 即便在高速条件下, 也具有制动力不降低的特点。而且, 除了制动力外, 电枢与钢轨之间的磁吸引力能增加车轮与钢轨之间的接触压力, 所以, 也同时具有提高黏着制动力的效果。
平常时电枢被提升, 悬挂在转向架构架下方, 只在工作时利用可动支承机构降下来, 为保持与钢轨间的间隙, 假定由轴箱承受电枢等装置载荷 (见图2, 图中省略了该机构) 。因此, 磁吸引力并不对轴箱与转向架构架间的轴箱弹簧产生影响, 而直接作用以便将车轮吸附到钢轨上。根据计算, 利用该作用也可在地震情况下获得防止脱轨的效果。
5 线性轨道制动装置的研发
在线性轨道制动装置研发之时, 不仅要把握制动力, 而且要把握其作为电气设备的特性, 同时, 有必要根据所掌握的情况进行励磁系统的研究。
首先, 基于线性电机的分析中特有的理论计算及有限元法的数值计算等, 进行磁场分析, 研究了该制动装置。此外, 在分析研究的同时制作试验台试验装置, 积累 (收集) 为验证磁场分析有效性的数据, 以及概念设计模型的基础数据等。尤其是对于电枢, 采用线性电机上特殊的、称为环形线圈的结构, 由于励磁系统也应用与普通的线性感应电机不同的控制方法, 根据目的的不同, 系统性地进行了试验台试验。作为一个实例, 图5是为调查沿钢轨对置的环形线圈电枢的特性而制作的静止型基础试验装置。
该试验装置在静止状态下只模拟磁场, 能够测试发生力及电气特性。经过这些分析研究与试验验证, 整理了预测线性轨道制动装置的性能、设计方法、励磁系统的规格及其控制器的设计等面向实物制动装置开发的知识。
在此阶段, 试制出原型机 (图6) 及励磁系统, 前者是供模拟运行状态的轨道轮试验用的。进行了0~300km/h的模拟运行试验。试验结果确认了原型机具有以下性能:在速度50km/h以上时, 可获得5kN (相当于转向架10kN) 的制动力目标值 (图7) , 还有根据速度及发电机输出功率, 钢轨的发热可减少20%~50%;只要有控制电源, 仅用逆变器即能实现制动等 (图8) 。而且, 作为综合试验, 对轨道轮附加惯性载荷, 使用线性轨道制动装置及其励磁系统, 对每辆40t的车辆从制动初始速度300km/h开始进行制动模拟试验, 验证了可按假定那样进行制动工作, 即从300km/h初速制动减速到达能自发电的最低速度50km/h (图9) (图8与图9中由于试验机械材料的情况, 制动力限制在1.5kN左右) 。
另外从轨道轮试验验证的每台转向架10kN的制动力来看, 假如在新干线及既有线特快列车的编组内的全部转向架上装用了线性轨道制动装置的情况下, 将具有从最高速度下的制动距离缩短到目前的左右的能力。
根据以上的试验台试验, 已确认了在原理上 (理论上) 可以实现具有所期望的性能及功能的线性轨道制动装置。因此, 下一步着手将原型机安装在实际转向架上开展运行试验的研究。其应研究的项目涉及电枢的小型、轻量化, 以及悬挂、防护机构、耐久性、转向架强度、运行安全性、是否对轨道产生影响、对信号及通讯设备有无影响等多个方面。在这些项目中, 首先最基本的项目是将研究对象集中在电枢的小型、轻量化及其悬挂方法上, 设计制作了用于日本铁道综合技术研究所内试验线上运行试验的线性轨道制动试验转向架。
图10为制作的线性轨道制动试验用转向架的外观。转向架本体在既有的转向架基础上进行了改造, 要求能在转向架上安装线性轨道制动装置。每台电枢的质量为164kg, 虽然要求进一步轻量化, 可是, 如与试验台轨道轮试验用的原型相比, 已实现了大幅度轻量化。关于悬挂方法, 在防止由于磁吸引力导致的电枢铁芯变形的同时, 以一旦发生与钢轨接触时保证其中间部防护等为目的, 采用了在铁芯的长度方向的两端与中间部三处进行悬挂的结构。这时, 由于设置中间悬挂部, 环形线圈电枢绕组的相布置被打乱, 但是由于将其设定为不等磁极距, 可实现对电气性能的影响减小等。
另外, 虽然对上述的电枢及其悬挂构件的配合结构进行了研究, 但是, 关于悬挂构件与转向架的安装结构, 是以仅供研究所内试验线上运行为前提, 设计的结构简单, 与实际应用的不同。
图11为试验结果。如图11所示, 即使在低速区域, 制动力的实测值与设计值也大致吻合。本文假定线性轨道制动只是在速度50km/h~90km/h以上的可以自发电的速度区域使用。另一方面, 研究所内试验线有速度为45km/h以下的限速规定, 因为是在低速下的试验, 所以, 设定的试验体系是对于励磁所需要的电力, 在只启用自发电, 其功率不足时, 即由电源供给其功率不足部分。这时, 通过观测由该电源的供电电力, 确认了发电性能在低速区域实测值与设计值也基本上吻合。
6 结束语
线性轨道制动装置是作为不依赖于轮轨黏着的制动装置而研究的, 但是, 除了与轮轨黏着系数无关之外, 也瞄准提供新的附加值的制动装置目标开展研究 (例如在地震条件下, 取得防止车辆脱轨的效果等) 。目前, 该装置处在从基础研究阶段转向开发阶段, 面向实用化, 还要经过许多必要的研究。
现将目前考虑到的效果举例如下。
(1) 补充高速区域的制动力以缩短制动距离 (作为高速区域的黏着力降低及摩擦热减少的对策) ;
(2) 在恶劣气象条件下, 由于补偿制动力, 防止制动距离增加 (作为潮湿条件及由于异物导致黏着力降低的对策) ;
(3) 包括停电等异常情况下, 作为制动装置的冗余系统 (备用或紧急情况下能启用的支援系统, 以应对电制动等的失效问题) ;
(4) 在地震情况下, 作为防止车辆脱轨的有效制动装置。
铁路货车车辆制动技术 篇8
1 铁路货车车辆制动技术的相关概念
1.1 铁路货车车辆制动技术的内容
铁路货车车辆制动制动技术对于铁路货车车辆的运输安全具有非常重要的意义。其主要包括以下几个方面的技术内容:货车控制阀技术、自动随重调整装置技术、机械式防滑器技术、基础动装置技术。其中货车控制阀具有快普转换、能适应压力保持式的操纵、便于检修维护的特点。自动随重调整装置又是由随重调整阀、平均阀、称重阀等组成的。而机械式防滑器的组成包括防滑调节器、排风阀和安全阀。
1.2 铁路货车车辆制动技术的特点
随着铁路货车运力和速度要求的不断提高, 铁路货车车辆制动技术有了不小新的的特点。总结起来主要有以下几个方面:1) 选用的制动机需要具有较好的制动波速及较好的缓解波速;2) 在使得制动波速得到提高同时, 制动缸需要使用有快到慢的变速的充气方法, 使得制动缸获得需要充气时间;3) 选取闸瓦时需要选择摩擦因数较大的, 并且制动缸及副风均改用较小型号的设备, 从而保证重载货车的初充风时间不会太长;4) 为了确保货车空车时不发生滑行, 同时重车拥有满足要求的制动力, 我们需要选用性能较好的空重车自动调整装置;5) 为了减少铁路货车管压力的衰减, 我们在选用制动管系列和配件时需要选用内壁有较小的气体流动阻抗的制动管和配件;6) 铁路货车的制动机的压力保持性能和制动缸密封性能应满足使用要求。
2 我国铁路货车车辆制动技术的现状
我国铁路货车车辆制动技术近年来取得了长足的进步, 其现状主要是:我国铁路货车车辆制动系统常用的技术指标已经达到或者接近世界的先进水平;我国铁路货车车辆的运行速度已经达到世界的先进水平;在运力和速度相同的条件下, 我国铁路货车车辆的制动距离在世界上是最短的;我国在铁路货车车辆的空重车调整和管系材料方面的技术水平在世界上处于领先地位。
3 铁路货车车辆制动技术存在问题
经过多年的发展, 我国的铁路货车车辆制动技术得到了快速的发展, 但是仍然存在一定的问题, 主要表现在:
1) 铁路货车车辆的检修周期短, 可靠性不高
铁路货车车辆的检修周期短, 可靠性不高的问题。在实际工作中主要表现在:铁路货车车辆的制动系统的制造水平较低, 制造出来的产品的质量难以满足使用要求, 同时进行检测的相关手段比较落后, 这些使得铁路货车车辆的制动系统的稳定性较差;制动系统中选用的材料, 如橡胶密封件何润滑油脂的质量稳定性较差;制动系统的维护保养工作不到位, 使得锈蚀情况时有发生, 这些都使得铁路货车车辆制动系统难以令人放心, 为安全运输埋下了隐患。
2) 铁路货车车辆进行初充气时前后部不能贯通
在进行铁路货车车辆初充气时常出现列车的尾部车辆压力表的指针不上升或者上升缓慢的情况。造成这种情况的原因主要是货车制动系统的折角塞门没有开通。在天气较冷的时候, 如果在检查时没有观察制动软管连结器处是否发生冻从而结造成列车管堵塞的话, 就容易出现类似的情况。一旦发生这样的情况, 将使铁路货车车辆的制动系统受到极大的影响, 从而危及到铁路运输的安全性。
3) 铁路货车车辆的车轮擦伤数量较多, 车轮热负荷较高
随着铁路运输运力和速度的提升, 货运车辆制动系统的车辆轮瓦关系方面的问题日益突显出来, 主要表现为车轮擦伤的比例数目增多及轮瓦的热负荷增高两个方面。随着铁路货车运力的增大和速度的提升, 铁路货车车辆的制动率及车辆的轮瓦制动功率也相应的提高, 这些都导致货车车辆的车轮擦伤和轮瓦热负荷过高情况的出现。相关研究表明, 我国现有的铁路货车车辆的黏着利用率很多超给力限制值, 瓦轮制动功率甚至远超欧美货车, 这些都为铁路货运埋下了安全隐患, 需要引起我们足够的重视。
4) 铁路货车车辆在列车管常用减压时发生紧急制动作用
铁路货车车辆在运输过程中, 当列车进行常用制动减压时, 常会发生列车紧急制动。紧急制动一般是由于一节货车的紧急阀存在故障。这个故障对于铁路货车的正常运行来说是极为不利的, 需要引起我们足够的重视。在工作中需要逐节车厢检查紧急阀, 确认故障阀的位置, 并进行更换。
5) 铁路货车车辆的制动系统对特种专用车辆的适应性不强
我们一直使用的制动系统的组成一般是一套控制阀加上一个装在货车车体中部的制动缸, 这种制动系统对于原有的车辆来说具有很好的适用性。但是目前铁路运输中出现了盆式运煤敞车、公铁两用车和漏斗车, 对于这些特种车辆, 这种制动系统在形式和安装方法上都已经很难满足其装备要求。
6) 铁路货车车辆在常用制动缓解时不能发生缓解作用
在铁路列车的运输的过程中, 制动系统常会发生制动机开始缓解时, 制动缸的活塞杆却不能缩回的现象。引起这个情况的故障可能发生在制动缸和控制阀等处。一旦发生这个情况, 货车的运输将受到很大的影响, 给铁路运输带来了不必要的麻烦。
4 提高铁路货车车辆制动技术的措施和建议
近年来, 我国铁路货车车辆的制动技术得到了快速的发展, 但是仍然存在一些令人不满意的地方, 我们在以后的工作中, 需要从以下几个方面对相关工作进行改进:
1) 提高货车车辆可靠性, 延长检修周期
为了达到提高货车车辆可靠性, 延长检修周期的目的, 我们在实际工作中需要做到:对橡胶膜板、密封件和润滑油的性能进行改进;提升货车空气制动系统的防尘、防锈和防泄漏性能;对现有制动装置出现的缓解不良的故障进行解决, 从而达到提升制动系列传动效率, 解决制动系统闸瓦压力分布不均孕的问题。选用材质和结构满足要求的闸瓦间隙调整器, 保证其使用的可靠性。
2) 对铁路货车车辆的制动功率进行研究
随着铁路运输对运力和速度提出的新要求, 我们需要对铁路货车车辆的制动功率进行研究, 从而确定制动功率的极限值, 为铁路货车制动系统的设计和优化提供可靠地基础数据, 从而保证铁路运输更加安全、快速的进行。
3) 实现铁路货车车辆的制动控制系统的集成化、电子化
铁路货车车辆的制动控制系统的集成化、电子化将有利于铁路货车的可操作性和安全性的提升。我们在实际工作中, 需要对货车的制动管系进行简化, 从而提高货车空气制动系统的气密性, 并通过制动系统的电子化, 实现铁路货车的电子防滑控制, 从而提升黏着利用效果。
5 结论
在铁路运输向着运力提升、运速提高进行发展的今天, 铁路货车车辆的制动性对于运输的安全性至关重要。我们需要在对我国铁路制动技术发展现状和存在问题进行研究的基础上, 针对相关问题进行改进, 才能保证铁路运输事业更快、更安全的进行。
参考文献
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车辆制动衰退性能分析 篇9
跃进某一轻卡车型,在开发后期进行道路可靠性试验过程中,驾驶员反馈在定远场内山路下长坡时,制动疲软。本文围绕这一反馈展开相关的道路试验数据采集,并进行数据分析,结合台架试验和理论计算,提出有效的解决措施。为后续的设计提供有效的支持。
1、下长坡过程中的制动衰退分析
对于真空助力式的液压制动车辆,一般情况下,车辆下长坡时,制动性能会受到两个方面的衰退:制动摩擦片的高温衰退和真空伺服性能的衰退。
1.1制动摩擦片的高温衰退
下长坡时,频繁踩制动,制动蹄片的温度会上升,由于现有的阶段水平,无法精确地计算制动蹄片的温度数值,需要通过道路试验来监测四个车轮温度变化过程。
a)试验数据的采集:
试验场地选择:定远试验场内的山路,其坡道长且陡,极具有代表性,其数据的采集更贴近于车辆山区使用状况,对于我们的理论分析具有真实的参考意义。
试验场地描述:定远试验场内的山路路径如图1所示:红旗位置为车辆起始点,山路总里程约为11km,车辆分别通过坡道1、2、3、4、5。该山路中有很多大小不一的坡道,此处列举的5个坡道是比较典型的坡度,且必须使用制动进行减速,其中坡道3为山路最后一个长坡,也是制动强度最大的一个坡道。
试验里程:按图1进行8个循环,一个循环为11km,8个循环的里程为88km;
采集参数:四个制动器制动蹄片的温度,制动踏板力;
采集结果:制动器蹄片最高温度维持在400-450度,见图2。而制动踏板力在整个试验过程中,最大制动踏板力不超过200N。
b)温度衰退的分析
根据试验车辆采集的制动温度数据,其最高温度可达到450℃左右,由制动摩擦片的特性得出,制动器蹄片的温度越高,其制动力矩衰退越厉害(即制动蹄片的温度衰退),根据制动器的台架性能试验报告,如图3,所示:100℃下,初速度为60km/h,制动管路压力12MPa下的制动力矩为3500N.m,而在450℃下,60km/h车速,制动管路压力12MPa下的制动力矩为2800N.m,制动力矩的衰退率为20%。而QC/T239标准要求,在衰退过程中,其制动力矩的衰退量不大于40%均为合格,因此制动器的温度衰退满足法规要求,属于正常的衰退,可暂时不考虑摩擦片性能的改进。
1.2真空伺服性能的衰退
每一次制动都会消耗真空伺服系统内的真空,使真空伺服性能下降,从而使整车制动性能降低。在真空伺服系统的剩余真空度计算过程中,分两步进行,第一步,不考虑真空泵的作用,每一次纯制动所消耗的真空度;第二步,考虑真空泵的作用,将真空泵的抽真空性能与制动后的真空伺服系统中剩余真空度进行叠加,得出最终的真空伺服系统的真空度。
1)不考虑真空泵作用的情况下:
参考玻意耳定律,一种质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强P与体积V成反比。即PV=C。由真空助力器的工作原理得出:踩下制动踏板时的真空度与体积乘积与松开制动踏板时的真空度与体积乘积相同。真空伺服系统的各个容积参数如下:
真空软管的容积V1:0.059 L
真空助力器的容积V2:2.3 L
真空筒的容积V3:5L
真空助力系统的总容积为V总:0.059L+2.3L+5L=7.359 L
真空系统最大真空度为P1:绝压为11.3 KPa (相对气压为-90KPa)
大气压P0:101.3KPa (相对气压为0KPa)
例:第一次制动后剩余真空度为:
得到P剩=39.4KPa (相对压力为-62.9KPa)
按此计算公式得出后续制动的剩余真空度:见表1
2)考虑真空泵作用情况下:
发动机怠速,真空泵的抽真空性能如图所示:
按制动间隔10分钟的频率计算。将真空泵的抽真空性能参数与纯制动剩余真空度进行叠加,例如,首次纯制动剩余真空度为-62.9KPa,其真空泵性能曲线所对应的时间为28秒,到38秒时,真空泵所能达到的真空度为-70KPa.即考虑真空泵的作用下,首次制动后,真空伺服制动系统所剩真空度为-70KPa。按此计算原理推出后续制动的剩余真空度,如表2所示。
由计算结果可以得出,连续制动后的真空伺服系统稳定真空度达到-52KPa,由于山路上最大制动踏板力为200N,而制动踏板杠杆比为4.2,则相对应的真空助力器推杆输入力为200N×4.2=840N。由真空助力器性能曲线(图5)可以看出,在840N输入力下,-90KPa相对应的输出压力为82 bar,而-52KPa真空度相对应的输出压力为61 bar。由此可以得出真空伺服性能衰退率为25.6%。
1.3下长坡过程中,总的制动衰退率
综上所示,制动器温度衰退与真空度损失衰退情况下,制动总衰退率为:
1-(1-20%)×(1-25.6%)=40.48%。若车辆衰退前的制动减速度为7m/S2,则下长坡时,制动减速度由原有的7m/s2变为4.17m/s2。
一、制动衰退的补偿措施
1.增加排气辅助制动器
a)排气辅助制动器产生的制动减速度
排气辅助制动器工作原理是利用发动机排气阻力,以增加发动机进排气和压缩等行程的功率损失来使汽车减速。其排气辅助制动器的标定必须满足发动机的最大允许排气背压,否则会造成发动机喷油嘴及进排气门的损坏。对于Sofim发动机,其排气背压不允许超过300KPa (相对压力)。根据整车的排辅转鼓台架试验标定,整车打开排辅,发动机处于3档,在发动机允许背压300kPa下,车速为50km/h,此时测出后轴的最大轮鼓功率47KW。由后轴的最大转鼓功率,求整车后车轴产生的最大制动力F及所产生的制动减速度:
其中:F---为后轴的制动力N
V---车辆的车速Km/h
P---发动机的功率KW
打开排辅,整车所能产生的最大减速度为:
b)排气辅助制动器使用后,行车制动系的制动器温度变化
车辆在下长坡过程中,排气辅助制动器打开后,驾驶员减少了踩制动踏板的次数,制动器的摩擦片温度降低,经道路试验监测,其制动器摩擦片温度最高仅达到230℃(如图6所示),而此温度相对应的制动器制动力矩为3500Nm(系统压力为12MPa下),其制动力矩无明显的温度衰退。
2、提升真空伺服系统真空泵的抽真空能力
由图6所示,原状态真空泵达到-80KPa所需要的时间为56s,而提升后的真空泵达到-80KPa所需要的时间为46S,性能提升了18%。按此前计算原理,得出连接踩制动后真空伺服制动系统的稳定真空度为-60KPa,由真空性能曲线得到840N输入力,在-60KPa的真空度下,输出压力为71 bar,改进后的真空伺服性能与首次制动时的真空伺服性能相比衰退13.4%,与原状态的真空伺服性能相比提升了16%。如表3所示:
3、结论
(1)改进前后制动效能的对比
(2)根据改进前后的数据对比,可以看出增加排气辅助制动器能够有效地补偿下长坡时的制动性能衰退,且能够满足法规GB12676的排气辅助制动器的相关规定。
(3)根据改进前后的数据对比,提升真空泵的抽真空性能,可以有效地减小下长坡时的制动性能衰退。且能够满足法规GB12676关于连续制动后的减速度相关规定。
参考文献
[1]陈士杰.轿车整车动态真空度试验与分析.机械制造与研究.2011.06:15.17.
[2]方泳龙.汽车制动理论与设计.北京:国防工业出版社,2005.
[3]池海,林晖.青藏铁路列车制动系统高原性能的分析及试验研究.铁道机车车辆,2006.03:4.9.
机械车辆制动系统的维修 篇10
制动鼓在工作中常见的损伤有摩擦面的磨损和起槽, 以及变形、失圆等。这些损伤将直接影响制动效能。因此制动鼓的工作表面必须平整光滑并与摩擦片有良好的接触。在不影响使用质量的情况下, 允许有轻微的擦伤、细小的沟痕、外台肩上有轻微的机械损伤。其圆度误差可用专用弓型内径规测量, 其半径误差超过0.13mm, 或因蹄片铆钉外露而磨损成严重沟槽, 均应在车床或制动鼓搪削机上按实际磨损情况进行镗削。
若车辆制动鼓出现破裂、严重变形或磨损, 内径超限时, 则应加以更换。修理完毕的制动鼓应作静平衡检查, 其静不平衡量不应大于200g·cm。当制动鼓的工作表面出现沟槽, 或其圆度和径向全跳动 (即对轮毂轴心线的摆差) 超过使用要求时, 将严重影响到车辆的制动效能, 应及时进行镗修。制动鼓镗修的一般要求:以轮毂轴承外圈定位 (以保证镗修后的同轴度) , 镗修后, 鼓内径不得大于基本尺寸4mm, 圆柱度不大于0.10mm, 对轴心线的径向跳动量不大于0.10mm。如果鼓内径磨损超过规定极限时, 应予以换新。
制动主缸 (总泵) 的修理。若制动主缸 (总泵) 工作失效, 将会造成整个行车制动系统停止工作。制动主缸的故障主要是活塞皮碗及密封皮碗的磨损造成的。引起活塞皮碗不正常的磨损, 主要原因是制动液内混有各种坚硬的颗粒所至。譬如磨损下来的金属颗粒或砂粒等混进了制动液储存器内, 随着制动液进入工作缸内, 形成研磨物质。一旦主皮碗及密封皮碗出现严重磨损, 就应及时加以更换。车辆制动主缸的活塞主皮碗及密封皮碗都是橡胶制品, 由于各种橡胶性质不同, 所以每种橡胶只能适应某一类制动液。采用的橡胶皮碗材质和制动液不适应, 就会使皮碗在工作中发生膨胀、收缩、发黏等病变, 加速它的老化进程。因此在更换橡胶皮碗时, 不仅要考虑其几何尺寸, 还要考虑它和所用的制动液是否适应。制动主缸在正常的状态下工作, 应定期更换主工作缸前后两个活塞组的全部零件。制动主缸主工作缸内零件规定两年更换一次。在更换主工作缸内前后活塞组的全部零件时, 在向主缸安装之前, 应注意将前缸活塞组合完成后, 才能装进主工作缸。若由于清洗不干净, 使推杆与前缸活塞接触部位夹带有杂物, 则会造成前缸活塞主皮碗堵塞前缸进油补偿孔和后缸活塞皮碗, 堵塞后缸进油补偿孔, 使前后轮制动器都无法进行制动。造成制动主缸故障的另一个原因是, 主工作缸内孔磨损出现椭圆、划伤、使表面粗糙, 直径增大, 为此应加以修复。若主工作缸内径在使用范围内, 可采用研磨的方法进行修复。
制动轮缸 (分泵) 的修理。制动轮缸 (分泵) 在使用中, 由于活塞皮碗和缸体内孔严重磨损, 制动时密封不好, 制动力矩下降, 为此, 必须更换橡胶活塞皮碗。更换橡胶皮碗时, 应注意选用的橡胶皮碗材料质量和使用制动液应是适应的。否则会在使用中使橡胶皮碗发生膨胀、收缩、变黏, 出现早期老化。缸体内孔不允许有麻坑或严重磨损, 若仅有不深的划道, 可用挤压和抛光进行修复。制动轮缸修理时, 应保证各项公差尺寸符合规范要求。
ZL50型装载机采用气顶油制动系统。其主要构成包括空压机、储气罐、制动阀、动力气室、制动总泵、制动分泵等部件。制动时, 压力气体进入制动阀的动力气室, 推动气室推杆作用于制动总泵, 使总泵产生的压力制动液沿制动管路到达制动分泵, 制动分泵活塞体内的制动液不断增加, 液流作用于分泵活塞, 活塞挤压摩擦片产生制动力。
在分泵的制动效能不佳时, 需修理分泵。传统的维修方法是:拆卸分泵4个连接螺栓, 解体分泵, 检修活塞、活塞体, 更换油封。这种维修方法有两个难点:一是分泵螺栓的拆卸比较困难, 人工拆卸很费力;二是由于活塞和活塞体经常与制动液接触, 制动液所含有的水分会导致两者锈蚀, 活塞被卡死在活塞体中, 检修时活塞难以取出。
比较实用的维修方法是:不解体分泵, 在分泵的适当位置钻孔, 然后用敲击的方法即可从泵中打出活塞。由于分泵两活塞体平面之间的空隙较大, 在分泵不解体的情况下, 分泵活塞也比较容易取出, 便于更换油封。活塞取出后, 再攻丝并用加装螺栓的方法堵住所钻之孔。分泵经过第一次维修后, 再维修时, 只需将加装的螺栓拆下就可以进行维修了。
矿用车辆自动液压制动系统 篇11
轨道运输是现代化煤矿井下最主要、最广泛的运输方式,能够适应运输距离的变化和巷道的弯曲。目前,煤矿轨道上运行的各种矿车达到了几百万辆,这些车辆都需要超速保护或断绳保护。当前国内煤矿中只有少数的卡轨车上使用了离心释放器来进行超速保护,但由于离心释放器本身的缺陷使得其误动作频发,而离心器的每一个误动作都会引起制动闸夹轨制动,这会严重影响轨道运输的安全,甚至引起事故。所以,离心释放器都被从卡轨车中拆出,发挥不出超速保护的作用。
为解决卡轨车的超速保护或断绳保护问题,常州科研试制中心有限公司研制开发了一套矿用车辆自动液压制动系统。该系统已获得国家发明专利,专利号为ZL 200810243979.X。以车辆自动液压制动系统为主要技术而研发的RQ型煤矿用起伏巷普轨乘人装置已获得MA标志,成功地解决了煤矿起伏巷的运人难题。
1 系统工作原理及实施过程
1.1 系统工作原理
图1为矿用车辆自动液压制动系统原理图,包括信号检测驱动部Ⅰ、油释放部Ⅱ、执行部Ⅲ、油箱Ⅳ4个部分。
在矿用车辆自动液压制动系统中,油马达2与矿车的车轮相连接,由车轮直接驱动油马达。由于油马达的排油量与车轮的转速成正比,油马达的排油量也就与矿车的速度成正比,所以经过流控阀4.1的流量与矿车的速度成正比。根据流控阀的参数,管路c中的流量如小于流控阀4.1的调定值,则管路c无压力;如大于流程阀4.1的调定值,则管路c的压力会极快速上升,此压力作用于油释放部,使制动闸工作制动。
1.2 系统实施过程
(1) 执行部Ⅲ
执行部Ⅲ实施夹轨制动,接受信号检测驱动部的控制。执行部Ⅲ与信号检测驱动部Ⅰ通过管路a完成连接。
执行部Ⅲ主要由制动闸构成,共有4个制动闸,如图2所示。制动闸为失效安全型,制动力作用于轨头,每个制动闸的制动力为20 kN,抬闸压力为8 MPa,当制动完全打开时,制动闸最低点距轨面16 mm,完全可以通过各种道岔。图2中,当液压油进入油缸无杆腔推动活塞向左运行压缩碟形弹簧,使制动闸打开,矿车可以自由运行;当无杆腔中的液压油被释放,在碟形弹簧的作用下活塞向右运动,制动闸实现制动。
(2) 信号检测驱动部Ⅰ
信号检测驱动部Ⅰ包括液压桥1、油马达2、溢流阀3.1、流控阀4.1、顺序阀5、球阀6.1、球阀6.2、球阀6.3、单向阀7.1、压力表8.1、压力表8.2、滤油器15.1、滤油器15.2。
1-闸块; 2-闸钳; 3-缸套; 4-缸筒; 5-活塞; 6-碟形弹簧
① 液压桥1由4个单向阀1.1、1.2、1.3、1.4组成,在液压桥的中间为双向油马达。液压桥的作用是使双向油马达无论是正或反向转动都可以输出液压油,使液压油进入管路c,并通过流控阀4.1。如单向阀1.1、1.2、油马达组成马达正转回路,则单向阀1.3、1.4、双向油马达组成马达反转回路。
② 流控阀4.1与溢流阀3.1是车辆自动液压制动系统的关键部分。
溢流阀3.1只是在系统调试时有作用,是为了在调试时保护信号检测驱动部Ⅰ的各种液压阀和压力表,防止由于油压高而被损坏,在系统调试完成后进入正常工作时,则不起作用。
流控阀的选用标准:流量不受温度的影响,流量不受进出液口压差的影响,流量不受液体黏度的影响。因流经滤油器15.1的液压油只有流控阀4.1一个回路流回油箱,当流控阀调定完毕后,如油马达的输出流量小于流控阀4.1调出的调定流量,则压力表8.1的读数为0,经滤油器15.1的所有流量经流控阀4.1流回油箱。如油马达的输出流量大于流控阀4.1调定的流量,这时流控阀4.1只能流出其调定的流量,此时流控阀4.1相当于关闭,管路c会有由于从油马达的输出流量和流控阀4.1调定的流量差而产生的流体积聚而使其的压力瞬间急剧上升,此时的压力打开顺序阀5,进而释放制动闸。压力表8.1的读数为远大于顺序阀5的开启压力。
③ 顺序阀5进液口来自液压桥,出液口通过单向阀7.1作用于液控单向阀9,顺序阀5的打开或关闭控制着油释放部Ⅱ中液控单向阀9的泄漏和保压。
顺序阀5在系统中相当于“门槛”或“滤波器”的作用,用以去掉管路c中来自于滤油器15.1中的液压油造成的管路c的压力波动,保证管路c中的压力不会因为矿车运行速度的变化带来的相应变化而对油释放部Ⅱ中液控单向阀9的影响,使油释放部Ⅱ中液控单向阀9产生有不需要的开启压力都被顺序阀5滤除,从而保证了系统的可靠性。
④ 单向阀7.1、球阀6.3的作用是使连接两者的管路d、管路a中始终有充满的液压油,防止管路d、管路a中有空气而使系统不稳定,使管路c中的压力能在最短的时间内传递到管路d、管路a,保证能在最短的时间内开启液控单向阀9。
同时,如打开球阀6.3就使整个信号检测驱动部Ⅰ失效,这个功能是在系统出现错误、个别阀损坏、更换液压油时使用。球阀6.3的操作手柄安放在驾驶室,便于司机操作。
(3) 油释放部Ⅱ
油释放部Ⅱ包括液控单向阀9、手动释放阀10、手动泵12、蓄能器13、溢流阀3.2、流控阀4.2、球阀6.4、6.5、6.6、6.7,单向阀7.2、7.3、7.4,压力表8.3。
① 手动释放阀10为紧急制动用阀,为人手动操作。矿车在正常行驶时,手动释放阀10为截止状态,这时液压缸中的液压油受信号检测驱动部Ⅰ控制;当手动释放阀10打开时,液压缸中的液压油就直接通过手动释放阀10流回油箱,随着手动释放阀10的打开,制动闸瞬间制动。
② 流控阀4.2、单向阀7.2、单向阀7.3、单向阀7.4、球阀6.6组成一个补油回路,手动泵12打压时液压油可经过单向阀7.3、单向阀7.4、球阀6.6流进蓄能器13。
流控阀4.2只能以小流量对液压缸14进行补液,当液压缸14中液压油释放时,由于流控阀4.2只能通过小流量,所以,当液压缸14中液压油释放时流控阀4.2相当于断路,以保证制动时间小于0.7 s。
③ 流控阀4.2的流量调节为最小。其作用为防止制动闸14中的液压油反向流入蓄能器13中。当制动闸14制动时,只能使其中的液压油快速流进油箱,快速制动,而蓄能器13中的液压油因流控阀4.2调定流量的限制,只能在制动闸14中的液压油完全进入油箱Ⅳ后才能流出。这样就保证了制动闸14的快速制动。
上述所有开关阀为球阀。球阀为更换液压件时用作通断开关,防止液压油从系统中泄露,保证工作场所的清洁。
④ 手动泵12打压液压油有2条路径:一条是压力油从手动泵12、单向阀7.2、单向阀7.3、管路b进入制动器14,当液压缸充液完成处于打开状态即非制动状态时,此时压力表8.3读数为8 MPa;另一条是压力油从手动泵12、单向阀7.2、单向阀7.4、球阀6.5进入蓄能器13,从而为液压缸因密封漏液补充液体。
2 系统创新点
(1) 系统利用了液压阀本身的高精度及其工作特性,并以此检测油马达的输出流量,而不是通过油马达及相关液压阀完成液压传动工作。这种液压阀的用法在国内外还是首次,没有相关的产品或论文提及,具有独创性。
(2) 系统以高精度的液压阀对矿车的速度信号进行检测、提取、过滤、放大并选择,进而驱动释放制动闸,以完成驱动制动工作。系统可在线检测矿车的速度,具有稳定可靠、安全易调试、工作寿命长等优点。安装方便,利于井下维护。
(3) 系统具有自动制动和人工制动2种制动方式,满足《煤矿安全规程》的要求。
(4) 系统提供了解决超速保护或断绳保护的理论及方法,可以应用到煤矿或煤矿以外的各种轨道设备中,如矿车、电梯等,具有广泛的应用前景。
3 结语
矿用车辆自动液压制动系统作为煤矿轨道车辆的断绳保护或超速保护设备,已投入实际应用,其稳定性与精度明显优于离心释放器,应用效果显著。以矿用车辆自动液压制动系统为主要技术而研发的RQ型煤矿用起伏巷普轨乘人装置解决了煤矿运人难题,在2008—2010年中,该装置共销售了29套,实现销售收入4 000多万元,具有重大的经济效益。
摘要：针对煤矿井下轨道运输要求的超速保护或断绳保护问题,提出了一种矿用车辆自动液压制动系统的解决方案,介绍了该系统的原理、各部件的作用。该系统以高精度的液压阀检测、提取、过滤、放大、选择矿车的速度信号,进而通过制动闸完成夹轨制动。实际应用表明,该系统可在线检测矿车的速度,具有工作稳定可靠、测量精度高、易于操作、工作寿命长等优点。
关键词：煤矿,轨道运输,卡轨车,超速保护,断绳保护,液压制动系统
参考文献
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