車輛空氣制動(dòng)與液壓制動(dòng)系統(tǒng)的概述

周春梅 中車長春軌道客車股份有限公司

空氣制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但維護(hù)性好，對(duì)車輛安裝空間充裕的車輛而言，可優(yōu)先考慮使用空氣制動(dòng)系統(tǒng)。而液壓制動(dòng)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、制動(dòng)裝置小、便于車輛的模塊化設(shè)計(jì)及安裝等特點(diǎn)，對(duì)安裝空間有限的車輛而言，液壓制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇?；诖?，本文對(duì)車輛空氣制動(dòng)與液壓制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了闡述。

一、城軌車輛制動(dòng)系統(tǒng)

現(xiàn)代城軌車輛的制動(dòng)系統(tǒng)主要由兩種方式組成：①電制動(dòng)為主，空氣制動(dòng)系統(tǒng)為輔；②電制動(dòng)為主，液壓制動(dòng)為輔?？諝庵苿?dòng)系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、制動(dòng)控制裝置、微機(jī)單元、空氣管路、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等組成。液壓制動(dòng)系統(tǒng)主要由液壓?jiǎn)卧?、液壓管路、電子控制單元、制?dòng)夾鉗等組成。

二、空氣制動(dòng)系統(tǒng)組成

空氣制動(dòng)又稱為機(jī)械制動(dòng)或摩擦制動(dòng)，是車輛制動(dòng)方式之一，是以壓縮空氣作為制動(dòng)原動(dòng)力，以改變壓縮空氣的壓強(qiáng)來操縱控制車輛的制動(dòng)?？諝庵苿?dòng)系統(tǒng)安裝所需空間大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作壓力低，維護(hù)方便，維護(hù)成本較低，適用于地鐵、動(dòng)車組等車輛。此外，車輛的空氣制動(dòng)系統(tǒng)由供氣系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、防滑裝置和制動(dòng)控制單元組成。

1.供氣系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、空氣干燥劑、壓力控制裝置和管路組成，供氣系統(tǒng)除了給車輛制動(dòng)系統(tǒng)供氣外，還向車輛的空氣懸架設(shè)備、車門控制裝置、氣動(dòng)喇叭、刮水器及車鉤操作氣動(dòng)控制設(shè)備等需要壓縮空氣的設(shè)備供氣。

2.防滑裝置適用于車輪與鋼軌黏著不良時(shí)，對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行控制的裝置。其作用是：防止車輪即將抱死；避免滑動(dòng)并最佳地利用粘著力，以獲取最短的制動(dòng)距離。

3.制動(dòng)控制單元是空氣制動(dòng)的核心部件，它接受微機(jī)制動(dòng)控制單元（EBCU）的指令，然后再指示制動(dòng)執(zhí)行部件動(dòng)作。其組成部分包括模擬轉(zhuǎn)換閥、緊急閥、稱重閥和中繼閥等。這些部件都安裝在一塊鋁合金的氣路板上，實(shí)現(xiàn)了集成化，從而避免用管道連接而造成容易泄露和占用空間大等問題。

三、液壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理

車輛液壓制動(dòng)系統(tǒng)包括在動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上的被動(dòng)式電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)，以及拖車轉(zhuǎn)向架上的主動(dòng)式電子液壓控制系統(tǒng)，具有車輛防滑控制和補(bǔ)償負(fù)載控制。液壓制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)安裝所需空間小，工作壓力高，需要專業(yè)的維護(hù)設(shè)備，且在運(yùn)營過程需加注液壓油，維護(hù)成本高，適用于低地板等輕軌項(xiàng)目。

1.動(dòng)力轉(zhuǎn)向架。動(dòng)力轉(zhuǎn)向架液壓?jiǎn)卧杀粍?dòng)式液壓?jiǎn)卧?、被?dòng)式彈簧制動(dòng)夾鉗機(jī)構(gòu)、輪式制動(dòng)盤組成。車輛在運(yùn)行過程中，被動(dòng)式液壓?jiǎn)卧械亩欢姶砰y關(guān)閉，使被動(dòng)式液壓?jiǎn)卧c制動(dòng)夾鉗導(dǎo)通，液壓油流入制動(dòng)夾鉗內(nèi)，使制動(dòng)夾鉗內(nèi)被動(dòng)式彈簧受到液壓?jiǎn)卧妮斎雺毫?，從而使制?dòng)夾鉗保持張開。而在車輛需要?jiǎng)恿D(zhuǎn)向架施加制動(dòng)時(shí)，被動(dòng)式液壓?jiǎn)卧械亩欢姶砰y開啟，從而使液壓油直接回流到油箱，制動(dòng)夾鉗中的被動(dòng)式彈簧失去輸入壓力，從而使制動(dòng)夾鉗合攏，夾緊軸式制動(dòng)盤，產(chǎn)生制動(dòng)力。動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的液壓制動(dòng)主要用于車輛的停放制動(dòng)及安全制動(dòng)。

2.拖車轉(zhuǎn)向架。拖車轉(zhuǎn)向架液壓?jiǎn)卧芍苿?dòng)控制單元（BCU）、主動(dòng)式液壓?jiǎn)卧⒅鲃?dòng)式彈簧制動(dòng)夾鉗機(jī)構(gòu)、輪式制動(dòng)盤等部件組成。車輛在運(yùn)行過程中，主動(dòng)式液壓?jiǎn)卧械挠捅貌还ぷ?，主?dòng)式制動(dòng)夾鉗無輸入壓力，此時(shí)制動(dòng)夾鉗在主動(dòng)彈簧作用下保持張開狀態(tài)。而在車輛需要拖車轉(zhuǎn)向架施加制動(dòng)時(shí)，主動(dòng)式液壓?jiǎn)卧械挠捅瞄_始工作，往制動(dòng)夾鉗單元內(nèi)輸入壓力，使制動(dòng)夾鉗動(dòng)作，夾緊制動(dòng)盤，從而產(chǎn)生制動(dòng)力。比例電磁閥會(huì)根據(jù)制動(dòng)控制單元發(fā)來的信號(hào)對(duì)閥的開度進(jìn)行控制，從而控制制動(dòng)力。主動(dòng)式液壓?jiǎn)卧獮闊o級(jí)式比例單元，可實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)力的連續(xù)控制。拖車轉(zhuǎn)向架的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主要用于車輛的常用制動(dòng)及緊急制動(dòng)。

四、車輛制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

為實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)技術(shù)的國產(chǎn)化，SD型制動(dòng)機(jī)屬國內(nèi)最早的數(shù)字式電氣指令制動(dòng)系統(tǒng)，其制動(dòng)執(zhí)行的核心裝置為七級(jí)膜板式中繼閥。經(jīng)實(shí)踐證明，該制動(dòng)系統(tǒng)完全能滿足車輛的制動(dòng)要求、運(yùn)行可靠。

近年來，由鐵道科學(xué)研究獨(dú)立設(shè)計(jì)研發(fā)的國產(chǎn)車輛制動(dòng)系統(tǒng)以制動(dòng)控制方式設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)勢(shì)，已在重慶軌道交通6號(hào)線、北京地鐵15號(hào)線、沈陽地鐵2號(hào)線等項(xiàng)目中使用。鐵科院制動(dòng)系統(tǒng)同樣采用的是由微機(jī)控制的模擬式電-空制動(dòng)系統(tǒng)，每輛車配備一套或兩套電空制動(dòng)控制模塊，內(nèi)設(shè)制動(dòng)監(jiān)控終端，具有故障診斷與記錄功能，且系統(tǒng)反應(yīng)迅速、操作靈活，能實(shí)現(xiàn)電制動(dòng)與空氣制動(dòng)混合制動(dòng)，是以故障導(dǎo)向安全為理念設(shè)計(jì)的適合車輛的先進(jìn)制動(dòng)系統(tǒng)。

總之，重載、高速已成為當(dāng)今鐵路貨運(yùn)、客運(yùn)發(fā)展的兩個(gè)主流方向，列車要跑得起來，更要停得下來，否則列車安全運(yùn)行無從談起。如何保證重載、高速列車的安全減速、停車，這一重任就需要由列車制動(dòng)系統(tǒng)來完成，因此，列車制動(dòng)系統(tǒng)作為軌道交通裝備安全最敏感的器件備受行業(yè)關(guān)注。