有轨电车制动系统方案设计(6)

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第18页

图3-10 中继阀原理图（制动位）

保压位：制动缸压力上升时，BCF室的压力随之上升，当下膜板的上下腔的压力AC1及AC2的压力之和等于BCF室的压力时，供排气阀杆被宰弹簧力作用下向下移，供气阀被压住到供气阀座，而停止一次压力空气的流出，即停止向制动缸管充气；同时，供排气阀杆与供气阀地面接触，封闭二次空气压力不会排出，供排气阀处于为平衡位，制动缸压力维持不变，中继阀处于保压位，如图3-11所示。

图3-11 中继阀原理图（保压位）

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第19页

缓解位：当控制信号压力（AC1、AC2）降低，供排气阀杆由于BCF室的压力而向下移动，二次压力空气经过供排气阀杆内的通路排出到大气中，供排气阀为排气位，此时制动缸压力下降，处于缓解过程，中继阀处于缓解位，如图3-12所示。

图3-12 中继阀原理图（缓解位）

紧急制动位：此时控制信号压力（AC1、AC2）停止下降，上下膜上移与供气阀地面接触，供排气阀又处于供、排气阀同时封闭的重叠状态，制动缸压力维持不变，中继阀又处于保压位，实现制动阶段缓解，如图3-13所示。

图3-13 中继阀原理图（紧急制动位）

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第20页

3.1.5空气制动基础制动装置

有轨电车基础制动装置主要采用空气盘形制动器，同时采用磁轨制动器作为补充制动器，以满足制动距离的要求。

图3-14 盘形制动器

图3-15 磁轨制动作用原理

3.2电气制动

3.2.1电气制动原理

电气制动（简称电制动）是动力制动的一种，是利用电力传动装置产生制动力的

西南交通大学本科毕业设计（论文） 动力制动方式。

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对于牵引电机，当转差率大于1时，转子的转向与磁场旋转的转向相反。电机在正常运行时，倘若突然改变定子的相序即可获得这种运转状态，此时电机将急剧趋于停转，若不能及时切断电源，转子将加速至相反方向旋转，称为反接制动状态。

如果电机在正常运转时，突然降低定子的供电频率，转子的机械惯性将使之维持在高于旋转磁场的转速上，这时转差率变为负值，进入发电机状态。电机转轴上的机械能变成电能回馈给电网或消耗在电阻上。在有轨电车下坡或高速运行需要制动时极易实现上述运行状态，称为再生制动或电阻制动。

有轨电车在制动时，电传动装置，也称为牵引控制单元（TCU—traction control unit），接受电制动指令，将牵引电机转变为发电机，有轨电车惯性力通过车轴驱动发电机，将动能转化为电能，再通过不同的方式处理这些电能。在电制动工况，牵引控制单元充当制动控制单元的角色。

3.2.2电气制动特性

电制动特性是指按预定控制规律实现的电制动力随列车速度变化的特性。根据电制动速度范围、制动功率、电空复合制动调节要求，电制动力可以调节成等制动功率或等着动力两种特性。在等制动功率特性下，在中高速范围内制动力随速度降低而增大，制动力与速度乘积等于制动功率，在低速下受最大制动电流限制，取不随速度变化的等制动力电力特性；在等制动力特性中，整个速度范围内制动力保持不变，但制动力的大小受牵引电机制动功率和制动电流的限制。

西南交通大学本科毕业设计（论文）

图3-16 电制动特性曲线图

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有轨电车制动工况所需要的制动力特性与牵引特性相似，一般希望在高速下制动力要小，以减小施加制动时引起的纵向冲动，随着速度的降低，希望制动力越来越大，以满足制动距离、制动平均减速度的要求。由以上两种特性可以看出，等制动力特性一般不适合独立承担制动减速的要求，而要与具有等制动功率特性的其他制动方式复合使用。

在电空复合制动模式下，电制动力可以实时调整为所需大小，而不按预定规律调整；在等速模式下，电制动力根据目标速度控制指令系统给出的减速要求，实时调节制动力的大小。

3.2.3电气制动的控制

由于在有轨电车上电制动通常为再生制动，电制动力的控制根据制动控制单元的控制指令、电制动允许条件、整列或单元控制模式等条件，由牵引逆变器实现。

在过电分相或高压部分故障等情况下，可以切换为电阻制动，但此时必须有辅助电源维持支流环节的初始供电，以维持牵引电机的励磁分量。

电制动力的大小控制是按上述制动力特性调节的，但从操纵上又可以分为独立操纵和非独立操纵。独立制动是指类似机车电阻制动或再生制动那样独立使用电制动，当电制动力不足时，再加上空气制动；非独立操纵是指在任何需要制动的时候，完全由自动控制单元决定复合制动模式下电制动与空气制动的时机以及制动力大小的分配。

3.3制动指令及其传输

3.3.1制动操纵及制动功能设置

制动系统产生制动作用的指令来自司机制动控制器。根据行车过程中对列车减速效果的期望，司机根据操纵经验，可以选择制动控制器的手柄位置以获得所需的制动力。在有轨电车制动系统中，通常把手柄位置信息作为制动指令送到列车网络，由网络主控制计算机编码并传输到各节车的制动控制装置，通过计算及控制，在基础制动