25T型客车制动系统的分析改进毕业论文Word格式.docx
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摘要
以主型旅客列车25T型铁路旅客列车为主要对象,研究了客车电空制动系统的总体情况,详细地描述了电空制动系统各机械结构组成和特点,它主要从风源系统、制动机,基础制动装置三个方面说明了系统工作原理,纯净、干燥、定压的空气、具有良好制动性能的F8型电空制动机以及轴盘式盘形制动基础制动装置共同组建了当代先进、成熟的制动装置。
在制动系统部分,为提高制动系统的可靠性采用了制动气路控制阀、制动管排的模块化组装集成技术,采用了制动系统的安全监控装置,本设计说明书调查了我国旅客客车基础制动装置在各型客车上的分布情况,根据发展趋势,对盘形基础制动装置的特点进行了深入分析。
通过分析提速旅客列车运行技术特点,明确了电空制动系统和盘形基础制动装置在安全、舒适性、技术经济方式更具优势的结论。
关键词:
电空制动；
基础制动装置；
提速；
铁路客；
25T；
参考文献
第1章概述
1.125T型客车车辆的发展及地位
25T型客车为中国铁路第五次大提速开始开行直达特快列车而设计的客车。
“T”是“提速型”的汉语拼音首字母。
25T型客车是25K型客车的后继型号。
25T型客车吸收了多年来25型客车设计制造过程中,准高速客车、提速客车的技术及运用经验,同时采用研究的新技术。
是为中国铁路进行第五次大提速,以满足可持续长达20小时的不停站运行,运行速度达160km/h,一次检修满足5000公里无须检修的要求。
25T型客车根据2003年12月《铁道部2004年第一次新型160km/h速度级客车议标标书》定型量产。
25T型客车在功能性、安全性、质量可靠性、环保性、舒适性等方面集成了的当时中国铁路装备的最新技术,代表了当时中国主干线铁路客车装备的最高水平。
25T型客车主要车型包括:
YW25T型硬卧车、RW25T型软卧车、RZ25T软座车、YZ25T硬座车、CA25T型餐车及RW19T型高级包厢车,以及行李车、邮政车、快运行包专用车等。
25T型客车分为普通型及青藏高原型。
青藏高原型25T型客车主要为青藏铁路运行而设计,用于来往西藏拉萨的列车。
车辆采用航空气密技术及供氧装置,设有集便式厕所等。
BSP制造的青藏25T型客车均使用AM96型转向架。
而国产化青藏25T型客车使用SW-220K型转向架。
特别设计的高原用发电车带有大功率发电机组,以满足高原地区全列车供电负荷达到1400千瓦的需求。
与普通25T型的蓝白两色车身标准涂装不同,青藏高原型25T为墨绿色车身配两道黄线的涂装,其涂装类似25B型客车。
1.2制动的意义与作用
人为地有控制的对运行着的列车施加的阻力,以使列车减速或者停车,叫“制动”,通常也称为“刹车”。
上述阻力称为“制动力”。
为了实施制动,在机车车辆上都装设一套制动装置。
制动装置分为很多种类,在提速和快速客车上装用盘型制动摩擦式制动装置,它们都由制动机和基础制动装置两部分组成。
制动装置中直接受到司机控制,并产生制动原力的部分,称为制动机。
传递制动原力,将该力扩大并均匀分配给各个闸瓦的装置,或将制动原力通过杠杆传给各个闸片,再对制动盘施加压力的装置,均称为基础制动装置。
我们知道,运行的列车具有动能,动能的大小等于列车的质量与列车的运行速度平方的乘积的一半,列车的运行速度越大,质量越大,则列车的动能就越大。
而制动过程实质上就是能量转换的过程。
例如,闸瓦式制动装置在实施制动时,闸瓦压紧在滚动着的车轮踏面上,使车轮与闸瓦之间发生摩擦,产生阻力将列车动能转变成热能,并转移入车轮与闸瓦,最终放散入大气。
阻力对列车做负功,消耗列车的动能。
列车动能什么时候全部消耗完,就什么时候停车。
在交通运输中,制动对确保行车安全的重要作用是众所周知的。
在城市交通规则中规定,即使像自行车这种车速不高、重量也不大的交通工具,如果没有闸或闸损坏也是严禁骑行的。
就牵引重量好几千吨,速度每小时几十公里、一百多公里,甚至像高速旅客列车时速达到二、三百公里来说,制动装置的重要性就可想而知了。
如果机车车辆上不装设制动装置,或虽有制动装置但不去使用它,当列车需要减速或停车时,只能靠周围介质（空气）和线路作用于列车的自然阻力（运行阻力）来消耗列车动能,由于动能相当大,惰行距离将达到很大的数值,尤其是当列车在长大下坡道上运行时,由于列车重力沿坡道上的分力（加速力）大于列车所受到的自然阻力,列车将越跑越快,其后果将不堪设想。
因此,在每一辆机车、车辆上都必须装设制动装置并使它保持良好的状态。
否则,司机就不能按规定的要求对列车有控制地减速,也就无法在预定的时间内及指定地点停车,特别是列车前方的线路发生故障、突然出现停车信号或遇到其他危机情况时,更无法立即停车,所以制动机的首要作用是确保行车安全。
1.3电空制动的优势
电空制动是在采用空气制动机的基础上,再通过电信号来控制其运行。
相对其它制动来讲,空气制动机有以下特点:
1.当制动管排风减压时,制动缸充气,发生制动作用;
当制动管充气增压时,制动缸排风,发生缓解作用。
2.当列车发生分离事故时,因车辆间的制动管的连接软管拉断,制动管风压将急剧下降,因三通阀作用,则迅速动作到制动位,各车发生制动作用,所以全列车能迅速制动停车,保证了行车安全。
3.据此,可以在机车以外的车辆上设置紧急制动阀（车长阀）,必要时车辆乘务员也可以拉动紧急制动阀,排出制动管的压力空气,使列车迅速停车。
4.列车制动缓解的动作较为一致,适用于较长列车的编组。
由于自动空气制动机具有上述的独特的优点,因此,在世界各国的铁路上得到了最广泛,最持久的应用。
电空制动机是电控空气制动机的简称。
它是在空气制动机的基础上加装电磁阀等电气控制部件而形成。
它的特点是制动作用的操纵控制用电,但制动作用的原动力还是压力空气,在制动机制电控因故失灵时,它仍可以实行空气压强控制,临时变成空气制动机。
目前,我国机车车辆上装设的电空制动机有韶山型电力机车装用的DK-1型电空制动机、东风11型内燃机车在JZ-7型空气制动机的基础上加装了空-电转换系统的JZ-7型电空制动机,车辆上装设的有104型电空制动机或F8型电空制动机。
机车电空制动机通过控制车辆电空制动机便可实现全列车的电空制动、缓解和保压。
与空气制动机比较,电空制动机的主要优点体现在全列车制动、缓解迅速,列车制动、缓解时一致性较好,纵向冲动小,缩短了制动距离。
因此,列车越长,电空制动机的优点就越突出。
世界各国许多高速列车都采用了电空制动机。
第2章25T型客车的组成和内部结构
2.125T型客车的组成
25T型客车主要由转向架,制动系统,车体结构,电气系统,给水卫生系统,车内设备几个部分组成。
2.1.1转向架
25T型客车采用CW-200k转向架如图2-1所示和SW-220K型转向架（如图2-2所示）。
图2-1SW-200K型转向架
CW-200k转向架是在CW-200型转向架的基础上专门为适用160km/h速度等级发展起来的,“CW”代表长春客车厂,“200代表转向架速度系列。
CW-200k型转向架为无摇枕结构,取消了传统结构的悬吊件,由大变位空气弹簧直接支撑车体。
其中制动盘为两盘,动力学参数按160km/h要求重新进行了优化。
该转向架采用无摇枕、无摇动台,无旁承三无结构,车体与转向架通过牵引拉杆传递拉、压力,并装有抗蛇行减振器,中央悬挂采用空气弹簧,轴箱悬挂采用转臂式定位,并安装垂向减振器。
基础制动采用每轴两个制动盘和防滑器。
转向架主要由构架组成、轴箱定位装置、中央悬挂装置、基础制动装置及轴温报警装置组成。
SW-220K型转向架是在SW-220型转向架的基础上,根据160km/h速度客车的要求,经局部改造而成的。
“SW”代表四方工厂,“220”代表转向架速度系列。
它采用无摇动台,无摇枕,单转臂无磨耗弹性轴箱定位、空气弹簧、盘形制动等技术。
SW-220K型转向架是由构架组成、轮对轴箱定位装置、中央空气弹簧悬挂系统、盘形制动装置及轴温报警装置等部件组成。
图2-2SW-220K型转向架
2.1.2制动系统
25T型铁路客车制动系统主要由集成化电空制动机、电子防滑系统、制动/缓解显示器、气路控制箱、空气管路及各种风缸组成。
它主要由采用104型集成式电空制动机和F8型集成制动机,此外,它还采用QD-K型气路控制箱,使其结构紧凑,安装方便,维护简单,KAX-1客车行车安全监测诊断系统,它能够监测诊断车辆运行中基础制动系统作用是否良好,防滑器工作状态是否正常,有无擦伤超限的车轮等这些涉及列车安全的问题。
TFX1、TFX1K、TFX1D型电子防滑器主要功能有:
1.制动时能有效地防止轮对因滑行而造成的踏面擦伤。
2.制动时能根据轮轨间黏着的变化调节制动缸压力,从而实现调节制动力,充分利用轮轨间的黏着,得到较短的制动距离。
2.1.3车体结构
1、车体钢结构,它为整体承载无中梁筒形结构,由端墙钢结构、侧墙钢结构,底架钢结构,车顶钢结构和裙板钢结构五大部分组成。
2、车体内部结构,本客车车体内部结构采用少木结构,并做了防腐、防火处理,提高了客车的防火安全性能。
3、车端阻尼装置,它安装在25T型客车车端密封折棚风挡的上方,依靠两装置摩擦板间的摩擦力和弹簧的纵向力增加车辆之间阻尼力,减轻车辆在运行中的横向摆动和车钩撞击现象,提高车辆运行品质和旅客乘车的舒适度。
4、车钩缓冲装置,由四方车辆研究所研制的密接式钩缓装置是专为25T型车设计的。
密接式钩缓装置主要由连挂系统,缓冲系统和安装吊挂系统三大部分组成。
5、密封式折棚风挡,风挡能够使乘客安全地穿行于车厢之间,保护不受外力损害。
同时可适应车体在任何转动及穿越路口时车厢之间产生的移动。
风挡由相同的可以连接在一起的两半组成,包括两个渡板。
每一部分包括一个折棚和一个连接框。
折硼及连接框上装有一套十分牢靠的锁闭装置。
6、裙板装置,25T型客车增加了裙板装置,安装在车辆下部。
裙板装置由固定裙板,活裙板和半永久裙板组成。
其中固定裙板与车体钢结构焊在一起,并通过斜支撑与横梁连接;
活裙板是通过折页,锁2把和连杆机构与车体钢结构连接在一起,活门能够开启到90度,并能够通过连杆机构将其支住;
半永久活门通过折页、锁（1把）、连杆机构、可拆卸斜支撑与钢支撑与钢结构连接。
活裙板永久裙板、固定裙板之间设安全挂吊。
2.1.4电气系统
1、车底电气装置。
它包括电源干线、逆变器箱配线、充电器箱配线、行车安全监测诊断系统配线、制动、防滑、轴报系统配线。
2、车端电气装置。
车辆两端设有KC20D型DC600V电力连接器、SL21型DC110V电气连接器、通信连接器、电空制动连接器。
它们与邻车的连接器连接,以沟通列车的供电回路、通信回路和电空制动回路。
另外,为防止追尾,在车的一、四位各设有一个侧灯插座（餐车在三四位角设有两侧灯插座）。
3、车内电气装置。
它主要是车内配线、车内照明、车内广播系统、旅客信息显示屏。
4、车内电气控制系统。
车内电气控制系统主要包括电气综合控制柜和监控或中央监控柜（随车工程师）、播音控制柜（播音车）、影视控制柜（播音车）。
2.1.5给水卫生系统
1、给水系统。
25T型硬卧车、软卧车的供水系统是在二位端走廊平顶板上方设置一个半椭圆不锈钢,餐车在二位端通过台及走廊平顶板上方设一相半椭圆水箱和两个小圆水箱,19T高级软卧在二位端设一个半椭圆水箱,在卫生间上方设三个水箱,各车水箱容量均容量均为1500L。
2、饮水机。
饮水机采用沸腾翻水式结构原理,客车水箱供水管水经过供水阀门进入过滤器、电磁阀、进水管路、冷水管路、冷水箱、冷水管、煮水箱,当水沸腾后（98℃以上）通过喷水管向上喷入开水箱内供饮用。
沸腾翻水式饮水机是利用水受膨胀,相对密度减少的原理,经过计算、试验确定进水水位,以保证喷入开水箱的水温度达到100℃。
3、采暖装置。
25T型车采用电热采暖,分四路控制。
电热器工作电额定压为DC600V。
4、卫生间。
25T型硬卧车分为普通车和带残疾人厕所的车两种。
普通车一位端设1个带蹲便器的厕所,二位端设1个敞开式三人洗面室和1个带蹲便器的厕所。
带残疾人厕所的车一位端设1个带蹲便器的厕所,二位端设1个敞开式二人洗面室和1个带座便器的残疾人厕所。
25T型软卧车在一位端设1个带拉门的三人洗面室。
一位端设1个带座便器的厕所,二位端设1个带蹲便器的厕所。
5、集便器。
集便系统由污物收集系统显示器、便器、冲水按钮、冲水控制系统等组成。
6、空调系统。
列车空调系统是为了满足旅客在旅行中的舒适性要求而设置的各种空调设备的总称。
空调系统主要包括:
空调机组（空气处理单元）、通风机（废排单元包括废排风道）、送风道和回风道（空气输送单元）。
空调系统通过各个设备的协调工作完成整个系统功能,使列车封闭空间内的舒适性要求达到比较理想的程度。
2.1.6车内设备
1、客室布置。
硬卧车客室布置主要包括卧铺、茶桌、窗帘、裤挂、上铺拉手及衣帽钩等。
每个包间6个定员,每辆车为66个定员。
软卧车客室布置主要包括卧铺、茶桌、窗帘、裤挂、上铺脚蹬及衣帽钩等。
每个包间4个定员,每辆车为36个定员。
2、走廊布置。
走廊布置中主要设置翻转椅、窗饰带、窗帘、垃圾箱、灭火器、清扫用具柜等。
3、乘务员室布置。
乘务员室主要包括座椅、办公桌、备品柜、图表框、窗帘、吊柜、衣帽钩、安全锤。
4、车窗车门。
车窗采用的车窗为25K统型铝合金组合车窗。
本车采用的车门包括电控气动塞拉门、电动内端拉门、外端手动对开拉门、走廊双摆隔门、小间门、包间拉门等。
2.225T型客车的结构特点
1.车体采用全钢整体承载筒形结构,车下设裙板,可以防石击及减少车体运行阻力。
裙板设检查门以方便车下系统的检修。
2.各车端部设有密接式车钩,密接车钩的采用可以大大减小列车的纵向冲动。
列车的两端装有15号小间隙车钩,方便与机车连挂,在特殊情况下车钩还可以采用过渡钩与15号车钩连挂,部分客车可实现密接车钩与15号车钩的互换。
3.风挡为封闭式折棚风挡,特点是密封好,噪音小。
4.转向架分别采用CW-200K型及SW-220K型转向架,其特点是技术先进,结构简单、合理,检修方便,运行品质良好,性能可靠。
5.制动系统为全列采用双管供风,104或F8电空制动装置,盘形制动,电子防滑,缓解显示装置,并设有气路单元控制箱,列车的制动管路采用整体管排吊装方式。
6.客车供电分别采用DC600V供电及AC380V兼容DC600V供电方式,均采用两路供电,车上设有PLC四合一综合控制柜。
7.空调系统采用车顶单元式空调机组,机组及通风满足160km/h速度运行的要求,在外温+45℃时保证启动。
采暖为铝型材带状电热器,设有不可恢复超温保护装置。
电加热采暖分四路控制,可实现温度变化的自动控制。
8.供水系统为车上水箱供水,容积大于1500升,并设有电热温水系统,可满足连续20小时的需要。
采用整体式玻璃钢卫生间,内设真空集便器,对卫生环境、车体密封、环保等方面均有非常大的改善。
9.各车脚蹬门为电控气动塞拉门,密封性能好,端门采用电动自动拉门,方便旅客通过,各小间折页门采用防夹手转轴结构,走廊隔门采用大玻璃铝型材结构。
各车设信息显示,列车广播,软卧车设呼唤系统,软卧、餐车、高级软卧车设影视系统,全列车设火灾报警装置。
餐车设不锈钢电气化厨房设备。
10.列车设有行车安全监控装置,可对列车的转向架状态、车体状态、制动系统状态实现监控。
第3章25T型客车制动系统的组成
25型客车制动系统可分为基础制动装置、制动机、空气管路三大部分,此外,25T型铁路客车制动系统还采用了QD-K型气路控制箱、KAX-1客车行车安全监测诊断系统和TFX1X型电子防滑器等新技术装置。
本章将对各个部分进行逐个讲述。
3.1基础制动装置
3.1.1基础制动的作用
基础制动装置是指制动装置中产生制动作用的部分,它受空气制动机部分的控制而产生作用。
归结起来它的作用:
1.传递制动缸活塞杆的推力（也叫原制动原力）至各闸瓦;
2.将此力增大适当的倍数;
3.保证各闸瓦有较一致的制动力。
3.1.2基础制动装置的种类
按作用方式分,基础制动装置又可以分为“闸瓦制动”、“盘型制动”等形式。
1.闸瓦制动
按闸瓦的配置,闸瓦制动又可以分为单侧制动和双侧制动两种。
（1）单侧制动
单侧制动的基础制动装置只在车轮一侧配置闸瓦,简称单侧制动。
目前我国绝大多数货车都采用这种形式。
如图3-1所示。
图3-1单侧闸瓦制动示意图
单侧闸瓦基础制动装置的构造简单、自重较轻、成本较低、制造方便、便于检查和修理等优点。
蒸汽机车、速度较低的内燃机车和普通货车大多用这种形式。
这种制动装置在制动时,车轮只受一侧的闸瓦压力作用,使轴箱单元侧受力,易造成轴瓦偏磨,引起热量过大而出现热轴现象。
此外,由于制动力受到闸瓦面积和闸瓦承受压力的限制,制动力的提高也受到限制。
使闸瓦单位面积承受的压力过大,闸瓦摩擦系数下降,影响制动效果,容易造成闸瓦熔化,这不仅会加剧闸瓦的磨耗,而且还会磨耗闸瓦托,使制动力衰减,影响行车安全,因此闸瓦熔化及磨耗的情况比较严重,这是单闸瓦式基础制动装置的主要缺点。
目前在车辆不断向大型和高速方向发展,而闸瓦单位面积的压力不能再增加的情况下,应采用高摩擦系数的合成闸瓦,不改变原有的制动装置就可满足高速运行的要求。
1.双侧制动
双侧制动即在车轮两侧均装有闸瓦的制动方式,简称双闸瓦式,也称为双侧制动。
如图3-2所示。
图3-2双侧闸瓦式制动示意图
双侧制动装置,由于在车轮的两侧都安装有闸瓦,所以闸瓦的摩擦面积比单侧闸瓦式增加一倍,闸瓦单位面积承受的压力较小,这不但能提高闸瓦的磨耗系数,面积大、可降低闸瓦与车轮踏面的温度,延长车轮的使用寿命,减少闸瓦的磨耗量,并可得到较大的制动力。
同时由于每轴的车轮两侧都有闸瓦,制动时两侧的闸瓦同时压紧车轮,可以克服单闸瓦式
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