制动系统描述.docx
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制动系统描述
中国8辆编组动车组
直通电空-制动系统描述
（带制动管）
1序言4
2概述5
2.1功能总体描述5
2.2标准子系统7
2.2.1风源设备7
2.2.2制动控制设备8
2.2.2.1前言8
2.2.2.2直通制动8
2.2.2.3制动管控制制动（自动制动）9
2.2.2.4停放制动控制11
2.2.2.5列车总线的制动命令11
2.2.3机械制动执行设备（安装在转向架）12
2.2.4列车管控制的辅助制动控制12
2.2.5轮对防滑装置13
2.2.6撒砂装置13
2.2.7空气悬挂装置13
2.2.8气动信号装置14
2.2.9受电弓控制装置14
2.2.10辅助设备15
1序言
本文件描述了为铁道部提供的8辆编组高速动车组的微处理控制、电-空摩擦制动系统，列车编组如下：
CM1-IM1-TTP-IM2-TT-TTPB-IMH-CH2
Knoor-Bremse的铁路车辆制动部门针对高速列车开发了电-空摩擦制动系统。
有关文件如下：
TA30151/1Rev.09列车零部件表
TA30151/1ARev.09动车CM1、CM2零部件表
TA30151/1BRev.09动车IM1、IM2、IMH零部件表
TA30151/1CRev.09拖车TTP、TTPB零部件表
TA30151/1DRev.09拖车TT零部件表
TA30151/11Rev.09动车CM1、CM2管路图
TA30151/12Rev.09动车IM1、IM2、IMH管路图
TA30151/13Rev.09拖车TTP、TTPB管路图
TA30151/14Rev.09拖车TT管路图
TA30151/TRAIN_DRev.09列车制动配置
TA30151/41Rev.05制动计算
TA30151/215Rev.04空气消耗量计算
TA30151/205Rev.04电气设备方案
TA30151/215Rev.04车辆电气方案
KB系统根据下列要求文件设计：
-AX000000035871，rev.C
-AX000000035872，rev.B
-AX000000035873，rev.A
-AX000000038366，rev.A
2概述
本节对全部的制动系统和供气系统以及提出的接口方案进行了描述。
针对恶劣的铁路环境条件而设计的本系统，特别注意了下列因素：
－安全性
－可靠性
－可用性
－低LCC（寿命周期成本）
－便于维护和修理故障
－车辆配线和管路连接最小化
2.1功能总体描述
本系统包括下列单元：
A－供风设备
B－制动控制设备
C－机械制动执行设备
D－司机的制动控制设备
F－撒砂设备
G－车轮防滑设备
L－空气悬挂设备
N－制动管路控制的辅助制动设备
P－气动信号设备
U－受电弓控制设备
Z－辅助设备
制动系统包括：
－
电空微处理器控制的直通常用制动，根据制动命令信号和电制动力性能执行；
－
用于救援操作和提供冗余紧急制动的自动式非直通制动；
－
在救援模式时，基于列车管的操作（非直通制动）。
本制动系统由微处理器控制，可以控制、操纵和诊断所有的Knorr－Bremse的设备（除停放制动设备外），这些设备与制动程序和与列车控制系统的通讯有关，为整列车提供更高的安全性、可靠性和可用性。
为了实现救援时的常用制动和紧急制动时本车制动的要求（6bar缓解压力），采用了非直通制动（一次缓解分配阀），完全独立于常用制动系统。
该系统通过具有微处理器的电子控制单元进行控制。
制动系统基于“故障导向安全”的原则。
制动系统控制整列车制动系统的如下功能：
－
微处理器控制的直通电空常用制动
－
动力制动（具有混合功能）－优先使用
－
车轮防滑
常用制动时，动力制动具有优先权，以最小程度降低摩擦制动的磨耗。
根据制动力的要求和考虑到轮/轨的粘着限制，损失的制动力将由非动力轴（拖轴）进行补充。
摩擦制动设备执行下列的功能：
常用制动
在动力制动故障时的常用制动（长时间或短时间）
紧急制动
紧急制动（由司机紧急按钮启动）
乘客紧急制动
停放制动
救援，紧急制动
停车制动
保持制动
常用制动
－如果动力制动不足时，电制动将由空气制动进行补充（首先是动轴上的电制动，然后补充拖轴的空气制动）
－当动力轴的动力制动不能使用时，用摩擦制动力接替。
－在速度为大约10公里/小时的时候,所有转向架上的停车制动采用空气制动（根据动力制动特性）。
在动力制动故障时的常用制动
－在速度为大约10公里/小时的时候,所有转向架上的停车制动采用空气制动（根据动力制动特性）
在动力制动故障时，BCU将在该车的四个轴上补充总计相应大小的空气制动，以保证动车组的制动性能。
紧急制动
－由司机启动或将司控器的手柄至紧急制动位置，使制动管（BP）快速彻底的排风。
－施加最大空气制动力
紧急制动（由司机紧急按钮启动）
通过对列车管（BP）的彻底排风使所有转向架的制动力达到最大。
乘客紧急制动器
触发紧急制动，并且给驾驶员发出一个声光报警信号，驾驶员将最终决定是否施加紧急制动（例如：
可选择适当的位置停车）。
停放制动
转向架具有足够大的弹簧制动力，保证列车安全地停放在3%坡道上。
自动制动启用
当列车断钩或安全装置作用时将施加紧急制动。
停车制动（在V≤10公里/小时）
在低速时，动力转向架上施加空气制动（P－制动）代替电制动，使整个列车实现均衡的减速制动。
保持制动
使列车保持在停止位置（例如：
保持列车停止在斜坡上）。
外部安全设施
从外部安全设施（ATP或LKJ2000）输入的命令，以施加常用制动（分级）和/或紧急制动。
2.2标准子系统
2.2.1组：
A－风源设备
列车中压缩机的数量和大小由克诺尔根据用风量的初步计算（TA30151/43第4次修订）确定的，该文件与阿尔斯通共享。
空气制动系统的压缩空气由一个型号为SL22-49的电动机－压缩机装置产生。
本电动机－压缩机装置包括一个螺杆式螺旋式压缩机，压缩机由400伏50赫兹的电机驱动。
本压缩机通过弹性联轴节由电机直接驱动，并且与电机刚性安装在一起。
为满足压缩空气湿度要求，供风装置配有一套空气干燥装置。
空气干燥装置LTZ015.1H主要是由两个装有吸附式干燥剂的缸、两个控制电磁阀、两个止回阀、一个集控旁通阀、一个再生缩孔、三通阀和一个排气消声器组成。
空气干燥装置由一个集成式程序定时器电子控制，有两个工作阶段（干燥和再生）。
当主气流在一个缸内干燥时，另一个缸内的干燥剂将会再生。
每个缸都有一个压力指示器来显示工作状态。
空气符合DINISO8573－1，用于风缸前部的入口处，强制执行：
.固体：
3级
.含油量：
3级
.相对湿度：
<35%相对环境温度–25°C至+50°C，压力从8.5bar到10bar
.不可接受的杂质：
PAO和合成双酯润滑油、防冻剂、酒精
.所有其它的杂质：
必需验证其是否满足要求。
在空气干燥器之后安装一个精密过滤器，用于使干燥后空气中含油量减至最小。
冷凝水由排放阀直接排至轨道上，排放阀安装风缸底部。
这种空气处理设备即使在亚洲这样空气湿度较大的区域也可以工作，不需要在系统上安装自动排水阀。
供风单元由压力开关（A12和A13）来控制，压力开关在（情况1）时设定为10－7.5bar，（情况2）设定为10–8.5bar。
根据初步空气消耗计算，每8辆车的列车编组配置两个主空气压缩机就能够满足要求。
安全阀用于保护供气系统，避免产生过压。
每个车辆都配有一个容量为200升的主风缸（A14）。
到压力开关的管路配有测试接头（A16.03）用以检查压力开关的设定值。
这些制动设备（A16.03、A16.04、A16.05）都位于框架（B02）中。
在外部供风的情况下（在车间或车辆段内），可通过两个快速连接装置（A8）连接至供风装置。
在这种情况下，应确保空气干燥器的电源已经打开。
所有的供风装置都位于车辆TTP和车辆TTPB中。
2.2.2组：
B－制动控制设备
2.2.2.1引言
制动控制模块（BCU/EP－BGE）为一个模块化设计的完整、紧凑的控制单元。
制动控制模块的功能性、安全性和可用性都满足现代制动系统的要求。
BCU/EP－BGE提供的主要功能有：
.常用制动
.紧急制动
.基于列车负载的制动压力限制
在负载压力（压力T）输入出现故障的情况下，给两个中继阀一个预设的限定压力（Cv）。
在列车管布置图TA30151/11－14中用符号显示了制动控制模块和辅助设备。
2.2.2.2直通制动
基于电子制动控制的微处理器（B1－BCE）执行本车制动控制功能。
微处理器用于接收和分析制动命令信号和其它列车信号，以控制电空制动系统。
微处理器控制逻辑包括故障诊断和故障显示，以便于维护和运行。
摩擦制动系统运行的压缩空气从主风缸（MRP–A14）给出。
MRP的压力由压力开关（D15）监控。
该压力开关与牵引联锁电路相连，在主风缸平均管的压力不够时可防止车辆移动。
压缩空气经过一个止回阀（B4）至容量为125升的制动设备（B5）风缸。
这些制动设备（B4、B5）都位于制动模块（B8）中。
在MRP压力不足时，止回阀确保控制摩擦制动工作的制动控制系统风缸内有足够的空气压力。
便于拆卸的BCU/EP－BGE单元（B60）负责制动控制。
通往此单元的供风可通过带排风孔的截断塞门（B6）隔离。
为了方便工作，这些截断塞门被安装在了箱体（B2）的外部，但仍在制动模块（B8）中。
截断塞门（B6）电气信号由BCU读取，也可由列车管理系统（TMS）来读取。
电空转换阀（B60.A）将来自电子制动控制设备（B1）的摩擦制动命令电信号转换成相应的预控制压力。
到电空转换阀的信号为制动/缓解信号，摩擦制动信号是在考虑冲动限制和相应的总制动命令的要求下与动力制动完全混合。
电空转换阀配有充风电磁阀和放风电磁阀。
压力传感器（B60.J）的信号显示控制单元中的实际压力值。
如果来自压力传感器的信号与指令压力不匹配，电子控制单元（B1）将控制充风阀或者放风阀使压力达到正确值。
本技术具有高精度、线性和可重复性的特点。
控制压力空气流向紧急电磁阀（B60.E）。
在一般常用制动时，该电磁阀得电允许控制压力空气通过空重阀（B60.F）从电空转换阀（B60.A）到达中继阀（B60.D，B60.X）（直通制动回路）。
这两个中继阀允许在动力轴和拖轴上有不同的压力。
空重阀用于在制动缸压力控制回路出现故障时，保护转向架设备。
关于常用制动，负载的修正由从电子制动控制单元（B1）到电空转换阀（B60.A）的制动命令信号来执行。
在紧急制动作用时，紧急制动控制回路打开，列车管的压力通过警惕装置（N2）排掉，随即制动缸压力也将通过列车管控制的分配阀（B40）施加紧急制动。
当电子紧急制动控制回路打开之后或同时，紧急电磁阀（B60.E）失电（故障导向安全原则），从风缸（B5）来的压缩空气流经双向阀（B60.G）和中继阀（B60.D，B60.X），施加与载荷相应的紧急制动。
在紧急制动和联锁阀（B60.Y）故障情况下，旁通活塞阀（B60.C）保证动力轴制动缸用风。
根据载重情况，空重阀（B60.F）限制着中继阀的设定压力。
在紧急制动同时，如果可用，电子制动控制单元（B1）将同时控制电空转换阀（B60.A）来产生紧急制动压力。
在ED－制动（来自车辆制造者的信号）不可用的情况下，空气摩擦制动将通过打开相关联锁阀（B60.Y）并选择适当的制动缸压力，以补充相关车辆上的电制动力。
车辆可通过位于制动缸管路上带有电节点的截断塞门（B15）隔离制动控制单元，并缓解有空气制动作用的制动缸。
截断塞门将向列车管理系统（TMS）提供信号。
压力开关（B13）向列车管理系统TMS缓解和制动提供信息。
制动设备（B13，B15）安装在箱体中（B2）。
驾驶室安装有一个双针压力表（D6）来指示MRP压力值和BP压力值。
驾驶室中另一个双针压力表（B11）显示动车和拖车的制动缸压力。
所有的仪表都带有照明装置（供电电压直流24伏）。
为了便于观察，制动压力指示器（B12）安装于车辆的两侧，指示器显示绿色信号时表示缓解，显示红色信号时表示制动。
对于显示停放制动提供了单独的指示器（H21）。
2.2.2.3D组－列车管设备（备用）
在电空直通制动（取决于时间）出现故障的情况下（救援模式），可以通过驾驶员的ZB11（D2）制动阀对制动管（BP）压力进行控制。
制动管还可以通过一辆救援机车或一列已修复的列车进行控制。
ZB11驾驶员制动系统是一个制动操作的机构，用于带有直通EP制动的车辆的紧急控制，此时如果直通EP制动无法使用，也可以使用间接制动。
利用ZB11驾驶员制动系统，列车管中的压力可以在启动后进行控制，这样，列车的间接制动同样可用做救援操作的常用制动（减速按照使用说明进行）。
一次缓解分配阀的额定缓解压为设于6bar。
在正常运行情况下，列车的制动操作是由一个牵引/制动手柄完成的（D1）。
它提供电信号，通过单独的导线和/或总线系统在列车中传递。
制动命令信号传递至每一节车用于操纵直通电空制动。
因此，列车管中的压力在常用制动时保持在高于规定的缓解压力之上，仅在列车自动停车或紧急制动的情况下才会降低。
因此，在制动管上还连接有一个安全警惕阀（N2）。
在正常运行情况下，ZB11驾驶员制动系统可以完成下列基本功能：
隔离是通过一个位于驾驶员控制台上的“关闭”开关来完成的（D22）。
当触发牵引/制动手柄（D1），而又没有要求进行列车自动停车或紧急制动，隔离电磁阀（D12）和紧急制动器阀（N2）就会触发。
同时，压缩空气从减压阀（D4）、止回阀（D9）和节流阀门（D16）进入到制动管中。
减压阀（D4）控制到备用列车管控制设备的工作压力。
节流阀（D16）限制供风量，确保间接制动能够自动动作。
当牵引/制动手柄（D1）或列车其它紧急、列车自动停车设备触发紧急制动时，列车中的所有紧急制动阀（N2）将断电（列车的紧急制动安全环路），列车管排气口进行排气。
另外，切断隔离电磁阀（D12）的供电，防止列车管的压力上升。
备用操作（紧急控制）：
具有基本制动和缓解功能的ZB11驾驶员制动系统对间接制动的紧急控制仅可由列车驾驶员对开关进行操作来完成。
为此，在驾驶员的控制台上安装了一个通常情况下关闭的塞门（D3）和一个带有操作杆可取出的与时间有关的气动操作装置ZB11（D2）。
打开截断塞门（D3）并将操作杆拉到操作装置（D2）中，这样就可以操纵驾驶员制动系统。
主风缸管路通过减压阀（D4）向操作装置（D2）提供压缩空气，操作装置通过打开的塞门（D3）连接到制动管上。
另外，操作装置（D2）还具有一个排风管“O”。
打开塞门（D3），隔离电磁阀（D12）也将断电。
ZB11驾驶员制动系统的运行与时间有关，通过在操作装置（D2）上垂向推拉杆来完成其操作。
它可以根据可用安装空间的大小进行安装，使得驾驶员可以左右操作，制动可以顺着或逆着运行的方向。
操作设备（D2）具有下列位置：
全缓解位
缓解位
中立位
制动位
全制动位（带电切换）
在设计时，完全缓解、中间或完全制动的位置都有卡位。
缓解及制动位置表示从这些位置放开操作杆后，杆将返回到中间位置。
操作装置（D2）处于完全缓解位置时，制动管中的压力保持在减压阀（D4）所设置的控制工作压力上。
在操作装置（D2）的制动位时，制动管中的压力按照其操作时间的长度进行递减。
当操作杆处于缓解位置时，制动管中的压力增加。
在全制动位置时，制动管中的压力排空。
当操作装置（D2）处于中间位置时，除了制动管泄露所造成的影响外，制动管中的压力无变化。
显示和监视：
安装在驾驶员控制台上的一个压力表（D6）可以显示制动管和主风缸管路中的压力，它通过软管（D10）连接到制动管和主风缸的管路上。
当列车管中的压力低于全制动工作压力或主风缸管路中的压力低于最低压力值时，可通过车辆控制使列车停车。
为此提供了压力开关（D8、D15）。
还提供了测试接头（D7）用于维护和调整工作。
ZB11列车制动系统的总体注释：
A）正常模式（直通电空制动）
必须确保在列车中只能操纵一个驾驶员制动系统。
操作后，列车所有的间接制动装置都需要充风（制动管压力，风表D6）。
在列车开始运行之前，需要按照规定对列车的制动进行检查测试。
在列车运行过程中，驾驶员制动系统不能关闭。
B）备用模式操作
在启动了备用控制模式之后，还需要按照规定进行制动测试。
通过观测压力表（D6）上的值来控制制动管中的压力。
紧急制动需要利用驾驶员制动手柄（D1）或其它紧急制动设备。
2.2.2.4停放制动控制
来自主风缸均压管中的气压通过止回阀（B4）、风缸（B5）到达停放制动控制单元（H1）。
该单元位于箱体内（B2）。
单元是一个空气和电空信号结合装置。
为了保证有效的维护和故障处理，所有件都集中在一个板子上。
单元包括：
－减压阀（H24）
－双稳态脉冲电磁阀（H25）
－节流堵（H27）
－双向止回阀（H28）
－截断塞门（H29）
－测试接头（H30）
－压力传感器（H31）
来自主风缸均压管中的气压通过管接头（PB1）到达减压阀（H24）和双稳态脉冲电磁阀（H25），这个电磁阀配有两个线圈。
脉冲电磁阀还配有按钮，以备在电源故障的情况下进行人工操作。
施加或缓解弹簧停放制动是通过一个短暂的脉冲，来操纵各自的电磁阀来进行控制（由司机或列车控制装置进行控制）。
压力传感器（H31）的信号可防止列车在停放制动施加的情况下发生移动，直到弹簧制动缓解为止。
双向止回阀（H28）可防止空气常用制动力与停车制动产生的弹簧制动力产生重叠，从而避免夹钳单元过载。
停放制动控制可以通过带有电触点（H29）的截断塞门进行隔离，触点信号传送至列车控制系统。
停放制动指示器（H21）安装于车辆的两侧，显示列车的制动/缓解状态。
2.2.2.5列车总线制动需求设计
常用制动由常用制动位上的手柄进行启动。
制动手柄提供数个常用制动位和一个紧急制动位，该制动手柄连接了一个电气开关。
制动手柄位置值被自动处理并由内部ESRA-Bus传输到主要BCU和尾车冗余BCU中。
所有的BCE和WSP单元通过制动总线连接起来。
制动总线是冗余的，它用于车辆之间的连接。
对于双向驱动其主要功能是冗余的。
只有主BCE和尾车的BCE才能连接到TCMS系统的MVB中。
虽然常用制动时不用制动管，但制动手柄FB11（在头车中启动）要始终保持缓解位置，有关内容可参考管路图。
混合设计
常用制动时优先使用ED制动，而非摩擦制动。
主BCE通过MVB从TCU收到ED制动的有效信息后，根据动力制动和空气制动的有效性，把制动手柄的制动请求信号转换成一个MVBTCMS上动力制动请求信号和一个制动总线上的空气制动请求信号。
对于BCE主要功能的配置，是通过WTB/MVB来要求列车配置数据（单独或多项操纵，作为头车的列车单元，头车）。
对于低速运行的制动请求，只使用动力制动。
所有的动力制动接收到相同的制动请求信号。
如果保持ED制动的制动力达到了主BCE的最大制动能力，它还请求空气制动。
空气制动的制动力施加在所有拖车轴上，而ED制动力施加在动力轴上，通过由牵引控制单元控制的联锁阀来阻止C压力。
如果一个ED制动失效，TCU释放相应的联锁阀，随后该车动力轴上的空气制动施加。
在低速范围，如10km/h，主BCE控制动力制动力转至空气制动的制动力。
此时以最优的配合方式使空气制动增加，动力制动减少。
另外，TCU会根据主BCE发出的命令断开联锁阀，因此动轴的C-压力是可控制的。
安全装置的制动请求
ATP系统的硬线二进制输入制动请求信号经主BCE和冗余的主BCE读入并处理，因此从BCE到LKJ2000系统（非冗余），上述信息和摩擦制动有效的详细信息有可能完全提供给RS485。
诊断
每一个BCU和WSP/DNRA单元都对BCU/WSP元件自身和其他已用的外围设备实施诊断。
诊断结果和状态信息由尾车的BCE收集。
在每一个尾车内，一个BCU把四辆车的数据传给MVB。
自动制动测试和按指导手册操纵制动测试
提供全部直通制动的自动制动测试。
为了直接控制紧急制动阀（至少通过MVB/WTB），必须对通过排放制动管的风压触发紧急制动进行测试。
提供BP泄漏测试。
提供与紧急制动和BP缓解相关的BP连续性测试或按指导手册操纵制动测试（BP控制经过FB11阀）。
必须定义制动测试步骤的MVB/WTB信号。
2.2.3C组－机械制动执行设备（安装在转向架）
在每个拖轴上安装三个标准的铸钢制动盘和夹钳单元。
除T2车以外，其它车的1、4位轴均设一个弹簧停放制动器。
在每个动轴上安装两个标准的铸钢制动盘和夹钳单元，配有粉末冶金闸片。
所有的制动夹钳均设有自动间隙调整器。
带停放制动器的装置还配有机械缓解装置。
如果空气压力不足，可以使用手动缓解拉手进行手动缓解弹簧停放制动。
缓解压力可以自动复位手动缓解的停放制动装置。
2.2.4N组－列车管控制的辅助制动设备
紧急电磁制动阀（N2－安全警惕阀）连接到电子紧急安全环路上。
紧急制动还可以利用驾驶员的按钮制动阀（N3）或牵引/制动手柄旅客紧急开关（N1）来启动。
这两个装置都连接到电子紧急安全环路上。
下列情况下，旅客通过拉动紧急制动手柄（N1）实施紧急制动：
－乘客通过拉动紧急制动手柄（N1），产生一个EM制动信号。
－紧急制动信号将传输给列车驾驶员，并产生鸣叫报警。
－经过一个事先定义的时间段（几秒钟时间）之后，将自动实施紧急制动。
－在接收到这个紧急制动的时间段内，列车驾驶员为了将列车停在一个更加合适的位置，可以按下按钮忽略乘客的紧急制动。
－列车驾驶员看到乘客紧急制动警报信号（鸣叫）后，可以通过按动司机操纵台上的紧急制动按钮（N3），有选择的决定是否立即实施紧急制动。
2.2.5G组–冗余车轮防滑和DNRA装置
每根轴都有车轮防滑系统。
每辆车上的WSP/DNRA有两个控制单元（BCE1（B01）和BCE2（B10））。
设备包括防滑阀（G1）。
双通道速度传感器（G5）和测速齿轮（G6）集成在轴箱内（非KB供应），每个防滑阀都各有两个线圈控制制动缸充风和排风，并受两个独立的BCE控制。
BCE检测每根轴的速度，并根据车轮和铁轨之间可用的粘着力，在需要时，通过操纵防滑阀来降低制动缸的压力。
WSP功能包括了DNRA功能。
DNRA能够（或者轮对滚动监视）检测所监测的轴的故障信息。
如果轴的速度下降低于预先设定的临界值，该轴就会被检测出来。
速度临界值取决于DNRA的当前参考速度。
例如，如果当前参考速度为200km/h，那么速度临界值大约为100km/h。
标准的DNRA功能只监视轴的运行状态，而不控制防滑阀。
正常情况下，BCE1履行WSP功能，采用四个轴的速度信号和控制相应的防滑控制阀。
BCE2中可以实现独立的DNRA功能。
它运用四个相互独立的速度信号，在
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