1、 摘 要制動系統是動車組的一個重要組成部分，他直接影響動車組的安全性。動車組制動系統是用以強制性適中的動車減速或停車、使下坡形式的動車車速保持穩定以與使已停駛的動車組駐留不動的機構。隨著和諧系列動車組迅速發展和撤訴的提高一級車流密度的日益增大，為了保證行車安全，動車租制動系統的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動效能良好，制動系統工作可靠地“CRH”和諧系列動車組才能成分發揮其動力性能。本文主要以動車組制動系統為題，展開分析與討論，本文主要討論工作有：分析動車組制動系統的基本特點：提出動車組制動系統的基本組成空氣制動，電空制動電制動等各項功能的實現方法分析動車組電制動、空氣制動、防滑裝置系統工作

2、的原理參考現有動車組牽引、制動計算教材，系統地研究整理出動車組的制動計算公式，包括作用在動車上的合力、空氣制動的計算、再生制動計算、空氣制動和再生制動的分配簡單介紹CRH和諧系列的概述并比較CRH1、CRH2、CRH3、CRH5的同異關鍵詞：CRH，動車組，制動系統，計算公式目 錄第一章動車組制動系統11.1 動車組制動系統的組成11.2 動車組制動系統的分類1第二章動車制動系統工作原理32.1 電制動系統32.2 空氣制動系統32.3 防滑裝置4第三章動車組制動力的計算63.1 作用在動車組上的合力63.2 空氣制動力的計算73.3 再生制動力的計算93.4 空氣制動力與再生制動力的分配9第

3、四章 CRH和諧系列動車組的比較144.1CRH和諧系列動車組的概述144.2 CRH和諧系列動車組制動系統比較14結論16參考文獻17引 言我國鐵路第六次大提速上線運行的動車組名稱為“和諧號”，原名CRH系列。CRH2型動車組為動力分散型，列車由8節車編組，其中有4個車帶動力。每節帶動力的車都有4個牽引電機，單機功率為300千瓦以上，整列車的牽引功率達到4800千瓦以上，動力配置均衡合理，完全滿足高速運行要求。動車組制動技術：制動裝置是保證列車安全運行所必需的裝置，因此高速動車組對制動技術提出了嚴峻的挑戰。動車組的動能與速度的平方成正比，而在一定的制動距離條件下，列車的制動功率是速度的三次函

4、數。因此，傳統的空氣制動能力遠遠不能滿足需要。動車組常采用再生制動與空氣制動的復合制動模式，制動控制系統包括再生制動控制系統和空氣制動控制系統，此外還有電子防滑器與基礎制動裝置等。相對動力集中式列車而言，動力分散列車的控制系統具有許多優點。動力集中式列車動力制動往往集中在機車上，而拖車往往只采用摩擦制動；而動力分散列車的動力制動分散在列車的多輛(可能全部)車上，因而能更充分地利用再生制動、電阻制動等動力制動的制動能力，這就大大減少了摩擦制動摩擦副的磨損，提高了列車運行的經濟性，同時大大減少了制動時的噪聲。動車組制動系統需要具備的條件是：(1)盡可能縮短制動距離以保障列車安全；(2)保證高速制動

5、時車輪不滑行；(3)司機操縱制動系統靈活可靠，能適應列車自動控制的要求。1 / 22第一章 動車組制動系統1.1 動車組制動系統的組成動車組運行速度高，給列車的制動能力、運行平穩性等方面提出一系列挑戰。因此，高速動車組必須裝備高效率和高安全性的制動系統，為列車正常運行提供調速和停車制動的手段，并在意外故障或其它必要情況下具有盡可能短的制動距離。此外，高速運行的動車組對制動系統的可靠性和制動時的舒適度也提出了更高的要求。所以，動車組制動系統的性能和組成與普通旅客列車完全不同，它是一個能提供強大制動力并能更好利用粘著的復合制動系統，包含多個子系統，主要由電制動系統、空氣制動系統、防滑裝置、制動控制

6、系統等組成，制動時采用電空制動聯合作用的方式，且以電制動為主。1.2 動車組制動系統的分類制動方式有多種分類標準，下面主要介紹如下兩種：（一）按制動力的操縱控制方式，動車組所采用的制動方式可分為空氣制動、電空制動和電制動三類。(l)空氣制動空氣制動又分為直通式空氣制動和自動式空氣制動兩種。直通式空氣制動是較早出現的空氣制動方式，由于它在列車發生分離事故時會徹底喪失制動能力且列車前后部制動和緩解發生的時間差大，會造成較強的縱向沖擊，故列車的制動操縱后來就改用了自動式空氣制動裝置。自動式空氣制動機的特點與直通式恰好相反，當列車發生分離事故時，列車可自動產生制動作用;且制動和緩解一致性較好，大大緩解

7、了縱向沖擊。在我國制造的時速200km/h的動車組中，只有CRH1和CRH5動車組將自動式空氣制動作為備用的制動方式，所有車型正常情況下的空氣制動都采用直通方式。(2)電空制動電空制動就是電控空氣制動的簡稱，它是在空氣制動的基礎上于每輛車加裝電磁閥等電氣控制部件而形成的。特點是制動的操縱控制用電，制動作用的原動力還是壓縮空氣;當制動機的電控失靈時，仍可實行空氣壓強控制，臨時變成空氣制 動機。(3)電制動操縱控制和原動力都用電的制動方式稱為電磁制動，簡稱電制動，如電阻制動和再生制動。因電制動能夠提供強大的制動力和其它諸多優點，它已成為各種型號的高速動車組的主要制動方式。（二）動車組制動作用按用途

8、可分為如下四大類：(l)常用制動常用制動是正常條件下為調節、控制列車速度或進站停車施行的制動。特點是作用比較緩和，且制動力可以調節，通常只用列車制動能力的20%80%，多數情況下只用50%左右。(2)非常制動非常制動是緊急情況下為使列車盡快停住而施行的制動。其特點是把列車制動能力全部用上，且動作迅猛，制動力為最大常用制動力的1.41.5倍。非常制動有時也稱快速制動。(3)緊急制動緊急制動也是在緊急情況下采取的制動方式，特點與非常制動類似。它與非常制動的區別在于:非常制動一般為電、空聯合制動，也可以是空氣制動;而緊急制動只有空氣制動作用。（4）輔助制動輔助制動又包括備用制動、救援/回送制動、停放

9、制動和停車制動等。第二章 動車制動系統工作原理2.1 電制動系統動車組的制動能量和速度的平方成正比，只使用空氣制動已不能滿足其制動需要，因空氣制動的制動能力受到以下因素的影響：一是制動材料的摩擦性能對黏著利用的局限性，二是制動容量和機械制動部件磨耗壽命的限制。所以，動車組采用電制動與空氣制動聯合作用的方式，且以電制動為主。應用在國產200km/h動車組上的電制動有電阻制動和再生制動兩種，它們都是讓列車的動輪帶動動力傳動裝置(牽引電動機)，使其產生逆作用，將列車的動能轉變為電能，再變成熱能消耗掉或反饋回電網的制動方式。電阻制動和再生制動習慣上也稱為動力制動。2.2 空氣制動系統雖然電制動可以提供

10、強大的制動力，但目前空氣制動對于高速動車組來說仍然不可缺少。這是因為:直流電機的制動力隨著列車速度的降低而減少，如不采取其他制動方式，列車就不可能完全停下來。而交流電機雖然可通過改變轉差來控制制動力的大小，理論上可使制動力不受列車速度的限制，但從高速到停止均能有效的、可靠的電制動裝置尚處于研究階段。CRH2動車組的空氣制動系統由壓縮空氣供給系統、空氣制動控制部分和基礎制動裝置三大部分組成。壓縮空氣供給系統用于產生并貯存各用氣裝置所需的壓縮空氣，該系統一般包括空氣壓縮機、干燥裝置、風缸和安全閥等部分;空氣制動控制部分是指根據制動電子控制裝置的指令，產生空氣原動力并對其進行操縱和控制的部分，包括各

11、種閥、塞門和制動缸等部件;而基礎制動裝置分為傳動部分和摩擦部分，包括制動盤和制動閘片等。空氣制動系統示意圖如圖所示空氣制動系統CRH2動車組中的空氣制動系統是這樣工作的：壓縮空氣由電動空氣壓縮機產生，經由貫通全列車的總風管送到各車的總風缸，再經兩個單向閥分別送到控制風缸和制動風缸。各車制動風缸中的壓縮空氣供給中繼閥、緊急電磁閥和電空轉換閥使用。電空轉換閥將送來的壓縮空氣調整到與制動指令相對應的空氣壓力，并作為指令壓力送給中繼閥。中繼閥將電空轉換閥的輸出作為控制壓力，輸出與其相應的壓縮空氣送到增壓缸(當車輛設備發生故障時，經由緊急電磁閥的壓縮空氣作為指令壓力被送到中繼閥，此時中繼閥與常用制動一樣

12、，將具有相應壓力的壓縮空氣送到增壓缸)。在對增壓缸空氣壓力進行控制時，制動控制裝置用根據制動指令、速度和載重計算出的制動力減去電制動的反饋量后，得到實際需要的空氣制動力，并將此變換為電空轉換閥的電流，由電空轉換閥產生與電流成比例的空氣壓力(AC壓力)，將此壓力作為中繼閥的控制壓力，通過中繼閥產生增壓缸空氣壓力(BC壓力)。緊急制動時，從緊急用壓力調整閥輸出的控制壓力經緊急電磁閥通往中繼閥，中繼閥對電空轉換閥和緊急用壓力調整閥的空氣壓力進行比較，將二者中較大的作為輸入，產生相應的增壓缸空氣壓力輸出。中繼閥輸出的增壓缸空氣壓力經制動軟管，從車體送到轉向架上增壓缸的輸入側，在增壓缸的輸出側產生比空氣

13、壓力高且與空氣壓力成比例的液壓送給制動夾鉗裝量，使其產生制動動作。2.3 防滑裝置對于粘著制動方式，在制動時不可避免的要面對車輪滑行的問題。車輪滑行帶來的危害，不只是增加制動距離，更嚴重的是對車輪踏面的破壞將可能導致行車事故。而且隨著列車速度的提高，輪軌間的粘著系數降低，車輪滑行的概率也大大增加，因此要保證列車高速運行安全，必須解決車輪滑行問題。防滑裝置的功能就是通過在各車軸或牽引電機中安裝速度傳感器，對速度進行檢測，在滑行即將發生的短暫過渡階段將其檢測出，并與時動作，使作用在車輪上的制動力迅速降低至粘著力以下，以防止車輪滑行，恢復輪軌的粘著狀態。在粘著恢復以后，還要使制動力與時上升，并使其盡

14、可能地大。動車組上的防滑裝置一般由速度傳感器、滑行檢測器與防滑電磁閥構成。第三章 動車組制動力的計算3.1 作用在動車組上的合力在動車組運行中，作用在動車組上的總合力C是動車牽引力Fy(Fy=，牽引力使用系數)、列車總全阻力平和列車總制動力B的代數和。即式3-1： (KN) (3-1)平均到列車每千牛重力上的合力，稱為單位合力c，其單位是N/kN，表達如3-2或3-3所示。 （3-2）或 ( N/kN) （3-3）式中P、G分別為動車組計算重量和牽引重量，fy、w、b分別為動車組位牽引力、單位全阻力、單位制動力，單位均為N/kN。三個力并非同時作用在列車上，單位合力的組成按動車組的工況有六種情

15、況 (l)牽引運行 (N/kN)式中:列車單位基本阻力，N/kN；制動地段的加算坡道千分數。(2)隋力運行 (N/kN)(3)動力制動 (N/kN)式中:動力制動力使用系數，取0.9；列車單位動力制動力，N/kN。(4)空氣緊急制動 (N/kN)(5)空氣常用制動 (N/kN)式中:常用制動系數，可根據減壓量查表得。(6)動力制動加空氣常用制動 (N/kN)3.2空氣制動力的計算動車組制動力是由制動裝置產生的、與動車組運行方向相反、阻礙動車組運行的、司機可以根據需要調節的外力。如前所述，制動力產生的方法有:摩擦制動，動力制動以與電磁制動等。對于動車組來說，空氣制動主要通過摩擦制動來實現，即主要

16、依靠盤形制動的閘片產生制動力，其計算值等于閘片與制動盤之間的摩擦力換算到車輪踏面上的值。而一塊閘瓦產生的制動力B等于閘瓦壓力K與摩擦系數的乘積，如式3-4所示。 （3-4）其中，閘瓦壓力K和高摩合成閘片摩擦系數熱的計算公式分別如式3-5和式3-6所示。 (3-5)式中：圓周率，取3.1416；制動缸直徑，mm；制動缸空氣壓力，kPa；基礎制動裝置計算傳動效率；制動倍率；制動盤摩擦直徑，mm；車輪徑，mm。 (3-6)式中：K一塊閘瓦的實算閘瓦壓力，kN；v運行速度，km/h；根據參考文獻，為了簡化列車制動力的計算，不管動車組中同一種摩擦材料有多少種實算閘瓦壓力值，都采取一個固定實算閘瓦壓力的實

17、算摩擦系數作為標準，這個摩擦系數稱為換算摩擦系數。但這帶來了制動力計算結果的誤差，因此通過適當修正閘瓦壓力的辦法來彌補，即計算相應的換算閘瓦壓力，用它們的乘積來計算制動力。高摩合成閘片換算摩擦系數、和換算閘瓦壓力的計算公式分別如式3-7和3-8所示，部分高摩合成閘片換算摩擦系數由查表得知。 (3-7) (3-8)根據資料，對于運行速度在140180km/h的電動車組來說，每輛車的換算閘片壓力可以二次換算為220kN(列車主管壓力為600kPa時)。下面將利用己知公式進行CRH2動車組相應級別的空氣制動力計算。(l)緊急制動力動車組總制動力B換算摩擦系數與全動車組總換算閘瓦壓力的乘積就是動車組的

18、總制動力，如式3-9所示。 (3-9)式中: 第i塊閘瓦產生的制動力；換算摩擦系數；全動車組總換算閘瓦壓力，kN。動車組單位制動力b動車組單位制動力b計算公式如式3-10所示:（N/kN） (3-10)式中：動車組換算制動率。其物理意義是動車組總換算閘瓦壓力與列車重力的比值，即平均分配到每千牛動車組重力上的換算閘瓦壓力千牛數，如式3-11所示。 (3-11)根據資料，盤形制動旅客列車換算制動率(以高摩合成閘片為基型)的通用值取為0.32。(2)常用制動時列車單位制動力當動車組施行常用制動時，動車組單位制動力小于(最大等于)緊急制動時動車組單位制動力b。二者的比值稱為常用制動系數，即如式3-12

19、所示: (3-12)由此可得式3-13： (N/kN) (3-13)常用制動系數戊與常用制動減壓量有關，不同減壓量的常用制動系數由牽規給出。3.3 再生制動力的計算FD/KN43.217.281525100250v/(m/s)圖3-1動車動力制動力根據200km/h電動車組總體設計，每輛動車具有如圖3-1所示的動力制動能力當列車速度低于15km/h時，動力制動力為零；速度在l525km/h時，動力制動力逐漸上升；速度在25-100km/h之間，可提供的最大動力制動力為恒力；速度大于100km/h時，動力制動力大小受到恒功率線限制。3.4空氣制動力與再生制動力的分配根據設計資料，CRH2型電動車

20、組制動方式分為EB緊急制動和7級常用制動，減速度特性由3段直線組成，070km/h減速度為常數， 70118km/h和118200km/h減速度為速度的一次函數。CRH2型電動車組的制動減速度特性參數列入表3-3。表3-3 CRH2型電動車組的制動減速度特性參數()制動級位速度分段070km/h70118km/h118200km/h常用制動1級0.16670.2072-0.0005787v0.1765-0.0003185v2級0.26390.3287-0.0009259v0.2779-0.0004954v3級0.36110.4502-0.0012731v0.3814-0.0006900v4級0

21、.45830.5758-0.0016782v0.4780-0.0008493v5級0.55280.6905-0.0019676v0.5794-0.0010262v6級0.65000.8120-0.0023148v0.6829-0.0012208v7級0.74720.9336-0.0026620v0.7844-0.0013977vEB緊急制動1.12221.4017-0.0039931v1.1790-0.0021054v根據文獻，可以將我國鐵路制動粘著系數公式簡化處理成如式3-14，3-15所示實用公式：潮濕軌面： (3-14)干燥軌面： (3-15)為兼顧高速，式3-14中的一個系數取為13.

22、7，而不采用13.6。經計算，分別采用我國鐵路制動粘著系數的實用公式(推薦)與試驗公式計算所得的數據相當接近，說明推薦公式的實用性。由此可得動車組制動模式曲線如圖3-2所示。圖3-2是根據粘著系數公式繪制的我國動車組不發生滑行的最大減速度車輛速度的關系曲線。由曲線可以看出，一般常用制動工況，理論上講均不會發生超粘滑行現象。在制動減速度較大的情況下，則存在超粘滑行的可能，故要進行速度-減速度模式實時計算，使制動力盡可能沿著曲線進行控制，達到既縮短距離又避免輪對滑行擦傷的目的。由圖3-2的控制模式，可得制動過程中列車所需的減速力如式3-16所示：F = 106 m×a (kN)式中：a列

23、車減速度；m列車的質量t。列車減速力由運行阻力，再生制動力和空氣制動力組成其中運行阻力為：（kN）式中：v列車減速度。根據上述動力制動的特性，直通電空制動系統采用動力制動力制動和空氣制動相結合，動力制動優先的原則。制動時，當列車速度逐漸減少至25km/h以下時，動力制動力逐漸減少，空氣制動力自動補足。在速度大于25km/h時，有兩種情況：一是所需的制動力小于動力制動能力，此時制動力由動力制動提供，空氣制動力為零(如圖3-3所示);另一種是所需的制動力大于動力制動能力，這時優先使用動力制動力，不足部分由空氣制動力補充(如圖3-4所示)，空氣制動力（kN）。圖3-4 制動力大于動力制動圖3-3 制

24、動力小于動力制動能力 200 kmh電動車組基礎制動模式為：動車每軸二套輪盤式盤形制動裝置；拖車每軸三套軸盤式盤形制動裝置。為了減輕動車制動盤和閘片的磨損，在兩者制動力的分配上，采用的原則是：拖車先補空氣制動力，當拖車空氣制動力完全承擔了自身制動力需要時，如果仍需補充空氣制動力，則由動車承擔其余的空氣制動力當得到了動車空氣制動力和拖車空氣制動力后，可分別按式3-17和式3-18計算制動缸壓力：（kPa）式中：，為動車、拖車制動缸壓力，kPa；D為車輪直徑，mm；d為制動缸直徑，mm；為制動缸復原彈簧反力，kN；，為制動倍率，為每軸制動缸數；為基礎制動傳動效率；為摩擦系數；，為動車、拖車制動盤摩

25、擦半徑；，為動車、拖車的編組車輛數。根據技術設計評審專家組的要求，規定制動缸壓力不大于480 kPa。由上述理論，經過計算機編程計算得到各種工況的理論計算值現取空車的電制動工況列于表3-4。當制動缸壓力為30 kPa時，制動缸活塞推力與復原彈簧的彈力正好相平衡，使閘片剛好貼靠在制動盤面上。而產生的制動力為零。表3-4空車制動理論計算值（制動缸壓力單位為kPa；電制動壓力單位為kN） 速度（km/h）制動模式制動級位車型1級2級3級4級5級6級7級緊急10制動缸壓力動480拖480電制動力動00000000100制動缸壓力動30303030303030拖30303030480電制動力動43.22

26、00制動缸壓力動30303030303030拖30303030480電制動力動21.621.6表3-4可看出：列車速度為10km/h時，動力制動力為零，此時動車和拖車完全利用空氣制動力進行制動；速度大于25 km/h時，對于小級別制動位，如 14級制動位，動拖車完全利用再生制動力進行制動，此時動拖車空氣制動力為零；而當中等制動級位時，如57級制動位，動車完全利用動力制動力，其空氣制動力為零，而拖車利用了部分動力制動力，不足部分通過空氣制動力補充;制動級位較大時，緊急制動位，動力制動力不能完全滿足動車本身制動需要，動車動力制動不足部分通過空氣制動力補充得到，此時提供給拖車的動力制動力為零，拖車完

27、全由空氣制動力進行制動。第四章 CRH和諧系列動車組的比較4.1 CRH和諧系列動車組的概述CRH動車組是指車廂自帶動力的新式列車，采用動力分布式設計，車次前冠以字母“C”、“D”、“G”。 新型的動車組具有技術先進、安全可靠、乘坐舒適與環保等特點，由于其速度很高，票價要比此前的特快列車的車票價格高出一倍多。 動車組列車實行固定售票專口、固定候車室專區、固定進站通道、固定乘降站臺“四固定”的組織方式，以方便乘坐。動車組列車動車組列車各部位均不得吸煙。動車組列車銷售的食品、飲品，均實行全路統一采購、統一進價、統一銷售價格。動車組原則上不發售站臺票。特殊情況的由值班站長批準，可憑有效車票購買，并通

28、知站臺工作人員加強組織。2010年12月01日鐵道部新規定：動車組誤車可以免費一次改簽或辦理退票。 2007年4月8日零時，中國鐵路第六次鐵路大提速正式開始，除原有的列車大部分提高速度外，將新增“D”字頭的動車組。乘坐“D”字頭的動車組列車將比原有班次更為快速的到達目的地。 在此之前鐵路系統已經將信號線路等配套設施準備就緒，相關的技術人員、服務人員都接受了培訓與演練。“歡迎您乘坐動車組列車，并祝您旅行愉快，一路平安”。從2007年4月18日零時開始，登上“D”字頭的動車組列車，就會聽到這樣與以往不同的廣播語。中國鐵路開行的CRH動車組已知CRH1,CRH2,CRH3,CRH5,CRH380A,

29、CRH6。中國鐵道部將所有引進國外技術、聯合設計生產的CRH動車組車輛均命名為“和諧號”4.2 CRH和諧系列動車組制動系統比較1.CRH1制動系統特點：1）制動機由TCMS控制，TCMS同每輛車上的BCU通信2）除停放制動外，制動機在任何情況下都要根據載荷進行制動3）具有與ATP與LKJ-2000的接口，實施安全制動4）設有DSD安全制動裝置5）每軸裝設已微處理器為基礎的車輪防滑裝置(WSP) 2.CRH2制動系統特點：1）制動模式針對性強，趨于智能化2）制動操作靈活，只用靈敏3）具備再生紙動功能，節能高效4）各車制動基本同步，利于平穩5）獨特的防滑保護控制，有效防滑6）緊急制動何故臉側功能，導向安全 3.CRH3CRH3為四動四拖八輛車編組，制動系統采用國際先進的微機直通式制動系統為常用制動模式，簡介制動系統為備用制動模式。該車制動系統常用制動由微處理器控制，提供全面的制動管理，并根據制動指令，信號和電制動特征實現空電復合制動；備用制動是由列車管控制的簡介制動，其具有緊急制動功能和備用特點；緊急制動是由電空制動系統和硬線控制