制动系统毕业设计Word文档格式.docx

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【关键词】电力机车；

均衡风缸不减压；

制动位；

电空阀；

压力开关

1绪论

有效的制动装置，又称制动系统（简称制动机），是铁道机车车辆的重要组成部分。

本章简单介绍制动的基本概念，对于制动系统的组成和作用，机车制动机的发展史也做了简单的讲述。

一、制动系统

所谓制动，是指能够人为地产生列车减速力并控制这个力的大小，从而控制列车减速或阻止它加速运行的过程。

制动过程必须具备两个基本条件：

实现能量转换；

控制能量转换。

制动力是指制动过程中所形成的可以人为控制的列车减速力。

制动系统是指能够可

控制的列车减速力，以实现和控制能量转换的装置或系统。

制动系统由制动机、手制动机和基础制动装置三大部分组成。

其控制关系（即工作流程）如下：

图1-1制动系统控制关系图

无论是机车，还是车辆，都具有各自的制动系统，个各自的制动机、手制动机和基础制动装置。

当机车、车辆组成列车后，其各自的制动系统相互联系而构成一个统一的制动系统——列车制动系统。

因此，制动系统有机车制动系统、车辆制动系统和列车制动系统之分。

由于制动系统设置的目的是实现列车能够按照人的意志减速或准确停车，所以，制动系统性能的好坏，不仅影响列车制动效果，而且影响铁路运输生产。

衡量制动系统性能的优劣，主要是衡量制动机性能的好坏。

性能良好的制动机对铁路运输有以下几方面的促进作用：

1.保证行车安全；

2.充分发挥牵引力，增大列车牵引重量，提高列车运行速度；

3.提高列车的区间通过能力。

二、制动机的发展史

（1）1825年9月27日，英国斯多克顿至达林顿之间建成了世界上第一条铁路，第一列由蒸汽机车牵引的列车开始运营。

当时所使用的制动机是人力制动机，即手制动机。

若干名制动员操纵。

缺点：

劳动强度增大、降低列车中各车辆制动的同时性、制动冲击严重，影响列车制动效果。

（2）1869年，美国工程师乔治·

韦斯汀豪斯发明了世界上第一台空气制动机—直通式空气制动机。

优点：

大大提高了列车制动的同时性，减小了制动冲击，改善了列车的制动效果。

当列车分离时，列车将失去制动作用。

（3）1872年，乔治·

韦斯汀豪斯在直通式空气制动机的基础上，研制出了一种新型的空气制动机——自动空气制动机。

克服了直通式空气制动机的致命弱点。

三、CCBⅡ制动机

为了提高铁路的运输能力，我国铁路近几年通过技术引进，技术合作一直在向高速、重载的方向发展。

我国引进了目前国际上较先进的机车用CCBII微机控制制动系统。

本套制动系统是基于网络的电空空气制动系统，它是按照美国铁路协会标准以26—L制动机为基础为干线客、货运机车的要求而设计的。

本章主要介绍了CCBII制动机的组成及各部分作用、控制关系、综合作用、操纵方法等。

3.1CCBⅡ电空制动机概述

该制动机的原创是德国产的KLR型制动机，后经美国加以改造，是目前世界上最先进的制动机，尤其适用于牵引重载列车的机车使用。

CCBⅡ制动系统是第二代微机控制制动系统，为在干线客运和货运机车上使用而设计。

该制动系统将26L型制动机和电子空气制动设备兼容。

CCBⅡ制动系统是基于微处理器的电空制动控制系统，除了紧急制动作用的开始，所有逻辑是微机控制的。

CCBⅡ制动系统的优点

（1）组装部分

①采用管路柜集成组装，将EPCU、IPM、IRM、停车制动、撒砂装置、踏面清扫、升弓控制等模块安装在制动柜中，方便操作和检修

②管路采用走廊地板下集中布置，管路连接采用滚压式螺纹连接方式满足制动系统气密性要求

（2）控制部分

1CCBII采用微机（IPM）控制模式，EPCU上各部件为智能、可更换模块

②司机室LCDM制动显示屏具有本务/补机，客/货，列车管补风/不补风，列车管投入/切除等转换功能，且有系统自检，故障记录，报警等功能，方便司机操作

③采用MGS2型防滑器，使制动更加有效、安全。

HXD3型电力机车制动控制的原则：

（1）优先使用机车再生制动，其制动指令由司控器发出；

（2）若再生制动存在时进行常用制动操作，机车制动缸保持零压力，机车实施再生制动，车辆实施空气制动；

若常用制动存在时进行再生制动操作，机车制动缸压力下降为零，机车实施再生制动，车辆保持原空气制动压力；

（3）在紧急制动过程中，机车和车辆实施最大的空气制动力。

（4）机车再生制动与单独制动阀产生的机车空气制动可同时存在于机车上。

3.2CCBⅡ电空制动机构造及作用

CCBⅡ包括五个主要部件：

（1）LCDM制动显示屏

制动显示屏位于司机室操纵台左侧，外观见图3-2-1制动显示屏外观。

制动显示屏是CCBII制动机的主要显示和操作装置。

它由10.4寸液晶显示器，下方8个功能键和左侧3个亮度调节键组成。

功能键用来实现操作菜单的选择及制动功能的锁定。

操作菜单可以用中文或英文来显示。

图3-2-1制动显示屏外观

在HXD3上配有两台LCDM，每一个司机室内设有一个。

由东芝TCMS控制的司机室开关接触器，控制每一个司机室LCDM的得电。

当一个司机室的LCDM得电后，其信号送到制动系统主机（IPM），主机根据此信号激活对应的司机室的制动阀EBV，使其控制机车的制动系统；

而另外一个司机室的LCDM没有上电，其制动阀EBV没有被激活。

制动屏在机车正常操作时，实时显示了均衡风缸、制动管、总风缸和制动缸的压力值，也实时显示制动管充风流量和空气制动模式的当前状况。

图3-2-2制动屏显示内容

通过显示屏还可以了解制动机的如下工作状态：

实时显示了均衡风缸、制动管、总风缸和制动缸的压力值。

也实时显示制动管充风流量和空气制动的当前模式。

实时显示制动机故障信息，并将其记录。

通过显示屏还可以对制动机进行如下操作：

可对制动机各模块进行自检，可以进行本机/补机，均衡风缸压力设定，制动管投入/切除，客车/货车，补风/不补风，风表值标定，故障查询等功能的选择和应用。

（2）EPCU电空控制单元：

安装在机车制动设备间的电空控制单元（EPCU）由控制所有空气压力变化的模块化线路可更换单元（LRU’S）是“智能的”可以进行自检并通过网络通讯，它们是：

列车管控制部分（BPCP）：

主要控制列车管的压力。

均衡风缸控制部分（ERCP）：

本务机车状态时，根据自动制动手柄位置产生均衡风缸压力来提供列车管控制压力。

13控制部分（13CP）：

相当于DK-1制动机下小闸的作用

16控制部分（16CP）：

相当于DK-1制动机分配阀的主阀的作用。

20控制部分（20CP）:

相当于SS4机车的重联阀。

（3）X-IPM集成处理器模块：

CCBII的主机是集成处理器模块（IPM）。

安装在机车制动控制柜，执行所有到列车微机接口。

通过网络和EPCU、EBV通讯。

通过电缆线和LCDM通讯，提供二进制输出，驱动机车继电器。

（4）EBV电子制动阀

电子制动阀是CCBII制动机的人机接口。

操作者通过图3-1电子制动阀直接给电空控制单元（EPCU）发送指令，并通知微处理器（IPM）进行逻辑控制。

电子制动阀采用水平安装结构。

自动制动手柄位于左侧，单独制动手柄位于右侧，中间为手柄位置的指示标牌。

在EBV内部有一个机械阀，当自动控制制动手柄置于紧急制动位时机械阀动作，保证机车车辆在任何状态下均能产生紧急制动作用。

图3-2-3电子制动阀（EBV）

自动制动手柄和单独制动手柄均采用推拉式操作方式，并具有自保压特性。

自动制动手柄含有运转位、初制动位、全制动位、抑制位、重联位和紧急制动位等操作位置。

在运转位和全制动位之间的制动区域。

通过侧压单独制动手柄可以实现机车的单独缓解功能。

HXD3型电力机车的每一个司机室均装有一个电子制动阀。

当操纵端司机室的制动显示屏（LCDM）被激活，微处理器（IPM）将激活操纵端的电子制动阀，操纵者可以用来进行制动控制；

此时非操纵端司机室的电子制动阀未被激活，也不能够送出制动指令。

未被激活电子制动阀的自动制动手柄，需用销子将其锁定在重连位上，以免误动作触发紧急制动，单独制动手柄应放在运转位。

（5）RIM继电器接口模块：

安装在制动柜内，是IPM和机车之间动力切除，警报，紧急撒沙，空气制动切除以及惩罚性制动的继电器接口。

图3-3-4RIM继电器接口模块

信号输入部分包括：

由安全装置产生的惩罚制动和紧急制动，A/B司机端操作激活信号，动力制动投入信号，MREP压力开关工作状态信号，机车速度信号。

信号输出部分包括：

紧急制动，PCS开关切除，撒沙开关动作，动力制动切除，重联机车故障。

（6）电源箱PJB

电源接线盒（PJB）是一个变压器，它向EPCU和其它可能扩展的装置提供110V直流电压，并将机车蓄电池的公称电压110V直流转变成66V直流供X-IPM使用。

（7）电缆箱CJB

双司机室机车安装一个通讯连接盒（CJB），这种通讯连接盒能够为两端司机室的EBV和LCDM分离通讯线。

图3-3-5电缆箱

（8）均衡风缸控制模块ERCP

ERCP模块接收来自EBV（电子制动阀）的自动制动手柄信号，IPM（集成处理器）以及机车监控系统（ATP）的指令来控制机车均衡风缸的压力。

它的功能类似于JZ-7制动机中自动制动阀内调整阀，以及DK-1制动机中自动制动阀和缓解电磁阀、制动电磁阀联合的作用。

但又有所不同，调整阀是纯机械结构，只响应自动制动阀手柄的动作，且均衡风缸的压力由凸轮的行程来决定；

DK-1虽然是通过电信号控制电磁阀实现均衡风缸的压力控制，但均衡风缸充风缓解时最高压力是通过加装在总风管路上的减压阀来限制，均衡风缸排风制动时，其最小减压量通过制动电磁阀的缩口和初制风缸联合实现，最大减压量通过自动制动阀手柄长时间停留在制动位，即制动电磁阀长时间得电来实现，控制准确度、减压精度都不是很理想，且不能自保压。

本系统中的ERCP模块通过电子信号能够准确的控制均衡风缸的压力，且具有自保压功能，如果此模块发生了故障，会自动由其它模块（16CP）来代替其功能，DK-1的电磁阀没有备份功能。

同时无动力回送装置也位于此模块内部。

它由外壳、管座、均衡风缸、REL缓解电磁阀、APP作用电磁阀、MVER均衡模块电磁阀、MRT总风压力传感器、ERT均衡风缸压力传感器、TPER均衡压力测试点，TPMR总风测试点,过滤器等部分组成，其中无动力回送装置由DE无动力塞门，DER压力调整阀，C2充风节流孔，CV单向止回阀等部分组成。

各部件的连接示意图如下：

图3-3-6ERCP模块部件连接示意图（缓解状态）

一、管座

管座亦为ERCP模块的安装座。

管座上设有四根管子的连接孔，即制动管BP，总风管MR，制动管控制管BPControl（类似DK-1中的均衡管，JZ-7中的中均管）,均衡风缸备份管ERBU。

均衡风缸（90立方英寸）直接连接在管座上。

二、各部件简介

ERCP的其它部件均集成在外壳内，图中虚线框表示外壳。

1.REL缓解电磁阀：

得电——均衡风缸通大气，均衡风缸减压；

失电——停止均衡风缸通大气，均衡风缸保压。

2.APP作用电磁阀：

得电——总风通均衡风缸，均衡风缸增压；

失电——停止总风通均衡风缸，均衡风缸保压。

ERCP通过REL、APP电磁阀实现对均衡风缸压力的控制。

在缓解后或制动后的保压状态时，两个电磁阀均失电。

在当操作用自动制动阀手柄在重联位，REL电磁阀得电将均衡风缸风压排空到零。

3.MVER均衡模块电磁阀：

得电——产生控制压力，允许机械阀接口A2通A3,从而均衡风缸接收REL、APP电磁阀指令。

失电——控制压力排大气，允许机械阀接口A1通A3，从而使均衡风缸同ERBU管连通。

本电磁阀用来控制其机械阀的接口的连通，是ERCP模块的缺省电磁阀。

当制动机断电、机车设置为补机、或ERCP模块故障处于备用模式下，MVER电磁阀失电；

其它状态下均得电。

4.MRT总风压力传感器

产生与第二总风缸压力成比例的电压信号，并通过IPM转换，在LCDM显示屏上显示总风压力。

如果此传感器故障，会自动由BPCP模块中的MRT压力传感器产生第二总风缸压力，并在显示屏显示。

5.ERT均衡风缸压力传感器

产生与均衡风缸压力成比例的电压信号，并通过IPM转换，在LCDM显示屏上显示均衡风缸压力。

备用模式下，其均衡风缸压力由16CP模块中的16T压力传感器通过IPM转换，在LCDM显示屏上显示。

6.TPER均衡风缸压力测试点

此测试点直接和均衡风缸连接，通过与系统外部的压力表连接，能够检测出任何状态下均衡风缸的实际压力。

7.TPMR总风压力测试点

此测试点直接和第二总风缸连接，通过与系统外部的压力表连接，能够检测出第二总风缸的实际压力。

8.DE无动力塞门

此塞门在机车附挂时（无动力回送）使用，有投入和切除两个位置。

投入——将制动管和第二总风缸连通，允许制动管给总风缸充风，机车附挂时使用此位置；

切除——断开制动管和第二总风缸的通路，机车在正常运行时使用此位置。

9.DER压力调整阀

当无动力塞门在投入位时，限制制动管给总风缸充风的压力到250kPa。

10.C2充风节流孔

当制动管给总风缸充风时限制其压缩空气的流速，使得总风缸能够获得稳定的压缩空气，同时避免制动管压力下降太快而引起机车紧急制动。

11.CV单向止回阀

防止机车在正常状态或无火回送状态时，总风缸压力空气向制动管逆流的现象发生。

（9）制动管控制模块BPCP

BPCP模块接收来至ERCP模块控制的均衡风缸的压力，由内部BP作用阀响应其变化并快速的产生与均衡风缸具有相同压力的制动管的压力，从而完成列车的制动、保压和缓解。

它的作用相当于JZ-7或DK-1系统中中继阀的作用。

此外BPCP模块可以监测列车的压力或接收自动制动阀、IPM的指令，当发现制动管压力快速下降或接收到来自自动制动阀、IPM的紧急制动指令，BPCP模块会加快制动管减压产生紧急制动。

此作用相当于JZ-7分配阀中紧急部或DK-1中电动放风阀和紧急阀的作用。

它由外壳、管座、BP作用阀、MV53电磁阀、BPCO机械阀、BPT制动管压力传感器、MRT总风压力传感器、FLT制动管流量传感器、C1充风节流孔、TPBP制动管压力测试点、EMV紧急电磁阀（74V）、MVEM紧急电磁阀（24V）、PVEM气动紧急放风阀、C3充风节流孔等部分组成。

图3-3-7BPCP模块部件连接示意图（缓解状态）

管座亦为BPCP模块的安装座。

管座上设有五根管子的连接孔，即总风管MR，制动管压力反馈管BPVV，制动管控制管ER（BPControl）,#21号管，制动管BP。

二、各部件简介

BPCP的其它部件均集成在外壳内，图中右侧虚线框表示外壳。

1、BP作用阀

接受均衡风缸压力的控制产生与之相等的制动管压力，实现对列车的制动、缓解控制功能。

其排风管路（EX）的制动管排风速度受¼

”节流孔限制,使得制动时进行常用制动功能，而不会引起紧急制动。

此阀是BPCP模块的核心部件，是纯机械阀。

2、MV53电磁阀/BPCO机械阀

MV53电磁阀同BPCO机械阀共同作用，实现机车制动管投入/切除，补风/不补风，一次缓解/阶段缓解等功能。

MV53电磁阀失电——允许由BP作用阀产生的制动管压力通过本电磁阀，进而控制BPCO机械阀使其开通，BPCO开通后由BP作用阀产生的制动管压力通过BPCO机械阀，压缩空气经过过滤后进入列车制动管。

MV53电磁阀得电——由BP作用阀产生的制动管压力不能通过本电磁阀，并且本电磁阀另一侧控制BPCO机械阀的压缩空气排向大气，从而使得BPCO机械阀关闭通路，机车（或列车）的制动管路和BP作用阀隔离。

机车制动管处于保压状态，BP作用阀虽仍受均衡风缸压力的控制但它不再控制机车的制动管压力。

机车正常运行（本机状态，制动管补风，阶段缓解）时MV53电磁阀处于常失电状态，如果正常运行时产生紧急制动作用或将机车设置为单机状态（制动管/切除）、补机状态，MV53电磁阀将得电。

当制动管压力低于48～90kPa时，BPCO自己会关闭通路。

3、BPT制动管压力传感器

产生与制动管压力成比例的电压信号，传送给集成处理器IPM，进行数据处理并通过制动显示屏显示压力值。

4、MRT总风压力传感器

产生与第二总风缸压力成比例的电压信号，并传送给集成处理器IPM。

如果ERCP模块上的总风压力传感器故障，本压力传感器将代替其功能，在显示屏显示总风压力。

5、FLT制动管流量传感器

产生与经过充风节流孔C1的总风压力成比例的电压信号，并传送给集成处理器IPM。

IPM通过比较MRT和FLT的电压信号，计算出制动管的充风流速，并在显示屏显示。

6、C1充风节流孔

直径为0.3075英寸，其作用是限制总风给制动管的充风速度，并且充风时可产生节流孔前后的总风压力降。

7、TPBP制动管压力测试点

此测试点直接和制动管压力反馈管BPVV连接，通过与系统外部的压力表连接，能够检测出制动管的实际压力。

8、EMV紧急电磁阀（74V）

此电磁阀由集成处理器IPM直接控制，产生紧急作用。

EMV紧急电磁阀失电－21号管不排风（正常操作模式），

EMV紧急电磁阀得电－21号管排风，产生紧急制动。

9、MVEM紧急电磁阀（24V）

此电磁阀接收电子制动阀EBV的紧急制动指令，产生紧急作用。

MEMV紧急电磁阀失电－EBV不在紧急制动位，21号管不排风；

MEMV紧急电磁阀得电－EBV在紧急制动位，21号管排风，产生紧急制动。

10、PVEM紧急放风阀

由于21号管排风，造成PVEM紧急放风阀动作，使得制动管内空气以足够大的流速排向大气，保证紧急制动的发生。

（10）16CP控制模块

此模块用来产生制动缸的控制压力，其基本功能类似于JZ-7及DK-1制动机中分配阀的作用。

在本机状态时，通过对机车制动管的减压量，平均管的压力，机车单独缓解指令以及单独制动阀的控制指令的判断来产生制动缸的控制压力，即16号管压力；

在补机状态时，除了制动管压力降到140kPa以下并且总风重联管压力开关动作以外不再根据制动管的减压而产生制动缸的控制压力，重联机车的制动缸压力由平均管的压力来控制。

在本机模式下，16号管增加的压力同制动管减少的压力的比率为2.5：

1，并且16号管增加的压力最大不超过450±

15kPa。

当接受到单独缓解命令，或列车管压力增加14kPa时，制动缸压力开始缓解；

当出现电源故障时，16CP对制动缸的控制压力自动进行释放，然后通过DBTV（本务状态）或者从20CP到制动缸中继阀的先导压力对制动缸压力进行控制；

一旦制动管压力小于140kPa，16CP内部的紧急限制阀（ELV）将增加制动缸先导压力到一个常规值440kPa，这样会产生一个最小420kPa的制动缸压力。

产生的制动缸压力在补机单元不能自动释放，只有当制动管的压力被充风到高于140kPa，补机单元中的制动缸压力才可随制动管压力增高进行缓解；

在ER控制单元故障情况下，16CP与制动缸隔离，通过3个电磁阀的动作连接到均衡风缸（上电ERBU，断电MV16和MVER）。

这样16CP可以控制均衡风缸的压力。

制动缸的控制压力则由DBTV控制。

在20CP故障情况下，16CP可以根据EBV单独制动手柄的位置产生制动缸控制压力。

这种方式可以在本务机车上产生相应的制动缸压力，但是不能在本务机车上产生相应的平均管的压力。

它由外壳、管座、REL缓解电磁阀、APP作用电磁阀、MV16电磁阀、PVTV三通阀、DCV2变向阀、PVE紧急压力阀、ELV紧急限压阀、DCV1变向阀、16T压力传感器、BPT制动管压力传感器、BCT制动缸压力传感器、C1充风节流孔、TP16作用管压力测试点，TPBC测试点、过滤器及作用风缸等部分组成。

图3-3-816CP模块部件连接示意图（制动状态）

管座亦为16CP模块的安装座。

管座上设有七根管子的连接孔，即均衡风缸备用管ERB（13），总风管MR，制动缸控制管16#管，通DBTV控制管16TV管，制动管BP,单独缓解管#13号管，制动缸压力反馈管BCCO。

作用风缸（90立方英寸）直接连接在管座上。

16CP的其它部件均集成在外壳内，图中右侧虚线框表示外壳。

1．REL缓解电磁阀

得电——作用风缸通大气，作用风缸减压；

失电——停止作用风缸通大气，作用风缸保压。

2．APP作用电磁阀

得电——总风通作用风缸，作用风缸增压；

失电——停止总风通作用风缸，作用风缸保压。

16CP通过REL、APP电磁阀实现对作用风缸压力的控制。

在缓解后或制动后的作用风缸达到目标值，两个电磁阀均失电，进行作用风缸保压。

若将机车设置在补机位，REL电磁阀得电，将作用风缸的压力空气排空。

3．MV16电磁阀

得电——产生控制压力，允许机械阀接口和PVTV三通阀接口的A2通A3,从而作用风缸接收REL、APP电磁阀指令。

失电——控制压力排大气，允许机械阀接口和PVTV三通阀接口A1通A3，从而使作用风缸同DBTV连通,并受其控制。

本电磁阀用来控制其机械阀接口的连通，是16CP模块的缺省电磁阀。

当制动机断电、ERCP模块故障处于备用模式、16CP模块故障处于备用模式，MV16