3.4　制動系統

3.4.1　基本要求

1.制動系統采用車控或架控方式，按一個列車單元進行系統設計，車與車之間的接口、功能應匹配，編成列車后應不相互干擾。整個制動系統設計應以故障導向安全為設計原則。

2.裝于車輛的空氣制動系統，必須在城市軌道交通行業有廣泛、成熟、可靠的運用業績，并應提供足夠的文件資料。

3.制動及風源系統應采用模塊化設計，以方便更換及維修；經常需要維護保養的零部件應靠近車輛外側；與氣、電相關的試驗接頭、接口應采用快速接頭方式并方便接近，在連接時不得要求拆卸車上的管或線?？諝庀到y采用的橡膠密封件應滿足至少6年的使用要求，空氣彈簧的壽命亦能達到大修周期的要求。

4.空氣系統應在正常壓力范圍內工作，其他輔助裝置的用風應直接從總風管中引出，從總風管引出的支管應設有截斷塞門。濾清器、減壓閥和止回閥都應按要求相應配備。

5.應采用微機控制的電—空制動系統。內設監控終端，具有自診斷和故障記錄功能。能在司機控制器、ATO或ATP的控制下對列車進行階段或一次性的制動與緩解。

6.空氣制動系統包括常用制動、快速制動和緊急制動。當進行常用制動和快速制動制動時，電制動優先，空氣制動可與之隨時配合進行混合制動；緊急制動系統采用“得電緩解”方式，貫穿整個列車的連續電源線控制制動系統的緩解，此線路一旦斷開，列車編組中的所有車輛即實施緊急制動。緊急制動環路中應設有一個用于快速緩解的緊急制動旁路開關，以便快速緩解緊急制動，此旁路開關不應影響緊急按鈕開關的作用，以保證在需要時列車仍可實施緊急制動。緊急制動時僅使用空氣制動，電制動不起作用。

常用制動、快速制動和緊急制動的制動力均應根據列車載荷進行空重車調整，以保證列車制動率從空車到超員基本不變。車輛載荷信號取自空氣彈簧的氣壓。

7.緊急制動響應時間：

從緊急制動指令發出到制動缸達到90％負荷壓力的緊急制動響應時間（即空走時間加上制動缸壓力上升時間）≤1.5s。

8.列車時速100km以下時，基礎制動應采用踏面制動形式，部分帶有停放制動功能（彈簧儲能制動、空氣緩解），且應能在車旁對停放制動方便地進行手動緩解；列車時速超過100km以上時，可采用盤形制動。

9.列車制動（除緊急制動外）采用電制動與空氣制動實時協調配合和電制動優先、而后空氣制動再投入的混合制動方式。

電制動和空氣制動均可由車載ATO控制或由人工操縱司機控制器控制，且ATP可發出超速緊急制動指令使列車實施緊急制動。

每輛車上制動系統的制動微機控制單元，應能隨時根據車輛載荷及電制動的反饋信號來調節空氣制動力，以滿足不同工況時制動指令對制動力的要求。連續的復合作用可隨時改變制動缸的空氣壓力，從而使電制動力和空氣制動力之和滿足制動指令要求。如果電制動能力不能滿足制動指令要求，則由空氣制動自動補足。

當列車低于某一速度時，電制動力將逐漸由空氣制動力替代，轉換點的速度必須在5～8km/h可調，要求在電制動轉換為空氣制動時無沖擊。

10.系統應具有滑行控制（抑制）功能，使發生滑行的車輪盡快恢復黏著。

11.列車應具有停放制動功能，且列車停放制動應能使超員列車在線路最大坡道上停住。應考慮最大風力影響。

12.工作壓力：

總風缸、管中的壓縮空氣最大工作壓力為1000kPa；正常工作壓力范圍為750～900kPa。當總風缸、管中的壓縮空氣壓力達到1100kPa時，安全閥應動作進行過壓保護。當總風缸、管中的壓縮空氣壓力降到低于600kPa時，壓力開關應動作，列車自動產生緊急制動，以保障列車運行安全。

13.空氣的分配：

與總風缸相連通的列車總風管能向全列車供風。

14.熱容量：

在所有動車電制動停止工作的情況下，空氣制動系統及所有空氣驅動部件的設計均應能滿足列車正常運行性能的要求。在車輪和閘瓦極限溫升允許的條件下，允許列車以最大的運行速度和AW3載荷條件且按每站停車、站停時間30s條件運行。保持所設計的滿負荷常用制動減速度及緊急制動減速度。應提供試驗報告。

15.列車中設有壓力開關，當總風缸（管）壓力大于700kPa時，列車的牽引封鎖應自動解除。

16.縱向沖動的控制：

常用制動、快速制動時的縱向沖動≤0.75m/s3；緊急制動作用時不受此限制。

17.氣密性：

空氣系統的氣密性應符合GB/T 14894的要求?？諝庵苿酉到y的泄漏應小于最大的泄漏量，并提供相應的檢測點。

車輛在正常的工作狀態下，總風缸空氣壓力達到最大工作壓力后切斷與空氣壓縮機的通路。當列車上各種使用壓縮空氣的裝置處于壓力下，但不工作時，切斷它們與總風缸的通路，總風管在5min內允許的最大泄漏量應不大于20kPa；當列車制動裝置處于壓力下，但不工作時，其余的用風裝置（例如：空氣彈簧儲風缸等）被切除時，總風管在5min內允許的最大泄漏量應不大于10kPa；在沒有壓力空氣補充的情況下，制動缸5min允許的最大泄漏量為10kPa。

18.電空制動接口：

（1）車輛總線接口

車輛總線必須通過接口提供數字式信號。對于制動設備重要的安全功能，采用硬連線。與車輛總線接口應滿足列車通信網絡標準或相關國際標準。制動微機控制單元應直接連掛在車輛總線上。

（2）控制輸入

控制輸入指對每輛車的空氣制動系統的控制輸入信號?？諝庵苿酉到y的控制輸入信號除多功能車輛總線和來自牽引制動控制器或ATO的數字指令信號外，還有以下幾個重要系統接口。

①電制動反饋信號

根據電制動反饋信號，制動微機控制單元計算空氣制動力的施加值。如果電制動失靈，列車應具備相應的空氣制動保護功能。

②車輛載荷信號

應提供一個排除空氣彈簧壓力波動干擾后的載荷信號（與車輛和乘客重量成正比），車輛載荷信號應為兩個轉向架載荷信號的平均值。

要求常用制動或緊急制動的制動力不低于空車的制動力。如果載荷信號傳感器出現故障，所需緊急制動力將與AW3載荷信號相一致；所需常用制動力將與最近記錄的車輛載荷信號相一致。

③速度傳感器信號

每根車軸上均裝有速度傳感器，滑行控制系統連續接收速度傳感器的信號，以隨時檢測滑行，防止車輪擦傷。

19.制造商應提供制動系統主要部件的平均無故障時間。

3.4.2　車控和架控方式選擇

城市軌道交通普遍采用微機控制的直通式電空制動系統，可以實現網絡化、智能化的制動控制，具有反應迅速、安全可靠等特點。有車控方式或架控方式兩種制動控制方式。

1.車控制動控制系統

（1）車控制動控制系統布置

車控制動技術使用比較廣泛，例如德國KNORR公司的KBGM-P制動控制系統、法國FAIVELEY公司的EPACLite制動控制系統、日本NABTESCO公司的HRDA制動控制系統、中國鐵科院EP 08制動控制系統等均采用車控制動技術。

采用車控方式時，每輛車只有1個制動控制單元（BCU），以車輛為單位進行制動力的計算和分配。每個BCU直接連接至車輛總線（如MVB總線等）上，各車直接接收列車的制動指令，適用于牽引控制采用車控形式的車輛進行制動力的混合分配，如圖3.35所示。

圖3.35　車控制動控制系統布置圖（4M2T）

（2）車控系統技術原理

采用車控制動技術的應用種類很多，但在技術原理上基本相同，如圖3.36所示。

圖3.36　車控系統控制圖

制動缸壓力由微控制器智能控制，根據制動缸目標壓力和壓力傳感器檢測的預控壓力以及制動缸壓力，來控制兩個EP轉換閥對作用風缸的充風或排風，實現對中繼閥預控壓力的閉環控制。中繼閥采用雙膜板結構，有緊急制動和常用制動兩個預控壓力輸入，輸出壓力根據兩者之間取大的原則，由緊急制動和常用制動兩個預控壓力中壓力較高的控制，中繼閥根據預控壓力控制輸出大流量的制動缸壓力。制動控制部分主要由微機電子控制部分和氣動制動控制部分組成。

①微機電子控制單元（EBCU）

EBCU是BCU中電子控制的核心部件，它接收常用制動電氣指令，根據制動指令和載重信號計算本車所需的制動力，輸出制動電磁閥和緩解電磁閥的控制信號。EBCU還接收所在車輛4根軸的速度信號，按照速度差或減速度等滑行判據判定車軸的滑行狀態。當符合滑行條件時，EBCU輸出防滑閥控制信號。EBCU主要由電源插件、制動控制插件、防滑控制插件、開關量輸入/輸出插件和通信顯示插件等組成。微機電子控制單元EBCU布局如圖3.37所示。

圖3.37　EBCU布局圖

1—電源插件；2—制動控制插件；3—防滑控制插件；4—開關量輸入/輸出插件；5—通信顯示插件

微機電子控制單元根據制動缸目標壓力和壓力傳感器檢測的作用風缸壓力，控制E/P轉換閥對作用風缸的充風或排風，實現對中繼閥預控壓力的閉環控制；中繼閥根據預控壓力實現流量放大，實現常用制動功能。緩解時，EP制動/緩解電磁閥將中繼閥預控腔的壓力空氣排入大氣。在中繼閥的作用下，制動缸的壓力空氣經中繼閥排到大氣中，實現了緩解操作。常用制動的空重車調整是根據檢測反映車輛載重的空氣簧壓力信號，對列車不同載重下的制動力進行相應調整。在空氣簧破裂或P-E轉換電路的輸出小于空車的信號或大于超員的車重信號時，則可按車輛的設計安全載重進行計算。

②氣動制動控制單元（BCU）

氣動制動控制單元是氣動制動的核心，接收制動系統BECU的指令，然后再指示執行部件動作。如圖3.38所示，包括均衡閥（D）、模擬轉換閥（A）、緊急電磁閥（E）、壓力開關（H）、稱重閥（C）、壓力傳感器（F）和測試接頭等部件。

圖3.38　BCU外觀結構

2.架控制動系統

（1）架控制動系統布置

采用架控方式時，每輛車具有兩個架控制動單元，以轉向架為單位進行制動力的計算和控制。其中部分架控制動單元具有網關功能，負責接收制動指令以及向其他架控單元輸出制動信息。其他無網關功能的架控制動單元，通過內部CAN總線從具有網關功能的架控制動單元中獲取制動指令。架控制動控制主要適用于同時配有動力轉向架和非動力轉向架的車輛，以轉向架為單元實現電制動與空氣制動的混合控制，也比較適用于牽引系統采用架控控制車輛或者短編組列車，能夠充分發揮每個轉向架的電制動能力和黏著利用率。如圖3.39所示。

圖3.39　架控制動系統布置局（4M2T）

KNORR、鐵科院、FAIVELEY公司和NABTESCO公司已推出架控制動產品，但技術實現的方法不同。KNORR公司的EP 2002制動系統和鐵科院的EP 09制動系統，都取消了與原來制動控制獨立的空氣防滑閥控制，通過氣動閥實現制動壓力和空氣防滑一體化控制。前者采用多功能集成閥結構，是將電子和氣動集成一體的整體閥的概念。后者采用多個獨立氣動閥基于氣路板集成，電子控制和氣動控制為模塊化結構，便于檢測及維護。而FAIVELEY公司和NABTESCO公司的架控控制技術理念是每個軸上仍保留獨立的防滑閥控制方式，制動控制部分是在車控基礎上實現小型化的結果。

（2）架控制動技術原理

架控制動控制裝置技術原理如圖3.40所示。轉向架制動控制部分主要完成本控制模塊電磁閥和氣動閥的控制，通過制動總線傳達制動指令，每個控制模塊控制各自轉向架上制動調節器內的制動缸壓力（BCP），實現本轉向架的制動控制、緊急控制，同時通過車軸進行車輪防滑保護控制。

（3）EP 2002型制動控制系統

EP 2002型制動控制系統是由德國克諾爾公司研制生產的，為電氣模擬指令式制動控制系統，其核心部件是EP 2002閥，負責空氣制動系統的控制、監控及與車輛控制系統的通信。該閥采用一體化結構，每個轉向架配置一個制動閥。各氣動閥基于同一個基板，電子和氣動高度集成在一個整體中，為不可拆分的制動部件。該型制動系統在廣州、上海、北京、南京、寧波等地的地鐵車輛上均有應用。

EP 2002閥相當于常規制動控制系統中的微機電子控制單元（EBCU）和氣動制動控制單元（PBCU）的集成部件。每節車設有兩個EP 2002閥，每個EP 2002閥都安裝在其控制的轉向架附近的車體底架上，所有的EP 2002閥上都提供了多個壓力測試接口，可以方便地測量制動風缸壓力、制動缸壓力、載荷壓力、停放制動缸壓力等。EP 2002閥的外形如圖3.41所示。

圖3.40　架控制動控制原理

根據功能的不同，EP 2002閥可以分為智能閥、RIO閥和網關閥三種。

①智能閥

智能閥是機電一體化的產品，包括一個直接安裝在氣閥上的電子控制部件。智能閥產生電控制信號直接作用在空氣氣閥上，對其控制的轉向架的電空制動和車輪滑行進行控制，并通過CAN總線與其余的EP 2002閥進行通信。智能閥通過硬線與列車安全回路相連，當安全回路失電時，智能閥將使其控制的轉向架進行緊急制動。

②網關閥

圖3.41　EP 2002閥

網關閥除了具備智能閥的所有功能外，還具有制動管理的功能。另外，EP 2002型制動系統均需通過網關閥的通信卡連接MVB或其他網絡總線，與列車控制系統進行通信。

③RIO閥

RIO閥除了具備智能閥的所有功能外，還可以通過硬線與其控制的轉向架上的牽引單元進行模擬量信號的通信，以交換電制動與空氣制動之間的載重、電制動等信息。

3.4.3　制動系統構成

制動系統至少包括制動控制器（可與牽引控制器共用）、制動微機控制單元（包括電空制動裝置）、風源系統、基礎制動裝置、防滑裝置、監控終端裝置與車輛回送裝置等。

1.制動控制器

（1）制動控制器與牽引控制器共同構成司機控制器，制動控制器為手動操作方式。制動控制器具有“0”位（緩解位）、“常用制動”位和“快速制動”位，可進行常用和快速制動控制。

（2）常用制動指令系統包括司機控制器的制動指令和ATP在列車超目標速度時的最大常用制動（快速制動）指令以及ATO指令，它們均可根據所要求的減速度進行制動力控制。

（3）系統可根據需要設坡道啟動開關。

（4）制動系統應設有緊急制動按鈕，緊急制動按鈕應為蘑菇頭的雙穩態型鈕。

2.電空制動裝置

（1）電空制動裝置組成

電空制動裝置應采用模擬式電空制動裝置，其組成至少包括電—空轉換閥、中繼閥、空重車調整閥、緊急電磁閥、制動微機控制單元與總風壓力開關等。

（2）除個別特殊原因外，所有氣動元件應安裝于鋁合金基板的空氣控制屏中；空氣控制屏應靠近車側處安裝并有快速安裝的密封蓋，空氣控制屏和其上安裝的氣動元件都應是容易更換的。與空氣控制屏相連的電線連接應采用密封式快速接頭。

（3）電空混合制動可在全列車或一個動力單元內進行混合控制。制動控制裝置通過MVB總線向牽引控制單元發送電制動力請求信號，并從MVB總線上接收實際電制動力信號，然后根據實際電制動力的大小來控制需要補充的空氣制動目標值。

（4）在常用制動時優先使用電制動力。當動車的實際電制動力可以滿足列車的制動力需求時，則全部制動力都由電制動承擔；當實際電制動力不能滿足制動力需求時，按照不同的控制策略，可以采用拖車優先或者全列車平均分配的方式來補充所需的空氣制動。

3.制動微機控制單元

（1）每輛車應裝置制動微機控制單元，其中CPU應為16位或以上等級。通過該制動微機控制單元進行制動控制與防滑保護。制動微機控制單元在相同車型之間可以互換。所有與制動微機控制單元相連的導線應采用電氣連接器連接。應提供制動微機控制單元的跟蹤測試軟件。

（2）控制電源：

額定：DC 110V

波動范圍：77～132V。

（3）應提供與多功能車輛總線連接的接口。每輛車的制動微機控制單元通過列車總線接受列車ATO/ATP或制動控制器及相應的按鈕開關產生的制動指令信號，同時還接收車輛載重信號及電制動反饋信號等，經綜合運算后產生制動模式信號，控制列車產生相應的制動力。

（4）制動微機控制單元應具有自診斷功能并提供足夠的存儲容量用以儲存故障信息。儲存的故障信息至少包括：故障名稱、代碼、所在部件或元件、故障發生日期和時間、故障消失日期和時間、同類故障統計數及相關的環境數據等。環境數據指故障發生前后一定時間內的有關列車狀態數據。故障信息可以被總線訪問。

（5）應提供完整、快速反應的閉環數字式制動控制系統，使實際輸出的制動力偏差不超過±5％。應保證制動系統在任一單個控制元件故障時不會導致超過一輛車的制動力。

（6）應為便攜式測試裝置PTU提供一個維護用接口及相應的軟件，用于調試、測試及讀出存儲器內的信息等，該接口必須是與整車其他系統相統一的標準接口。PTU可通過該接口讀取該車制動微機控制單元的故障信息，也可讀取所有可能的內部數據信息。

（7）故障記錄插件：

該故障記錄插件用于動態跟蹤車輛故障。應能通過地面專用軟件設定各種觸發條件，當觸發條件滿足時跟蹤記錄各參數、狀態信息。故障記錄插件所存數據在任何情況下應能至少保存3個月，并提供專用的分析軟件對數據進行分析，并應提供可拷貝的光碟。

（8）微機控制單元故障時，空壓機應能繼續工作，并保證總風缸壓力在正常工作范圍。

4.空氣壓力表

在每個司機臺顯示屏幕上提供總風缸壓力及每輛車的每個轉向架制動缸壓力顯示。司機室內另設一個雙針壓力表顯示總風缸及制動缸壓力，其他車輛也配有雙針壓力表顯示總風缸及制動缸壓力。壓力表連接氣管帶有快速測試接頭，便于測試。

5.緊急制動按鈕開關

每個駕駛室司機臺上設有緊急制動按鈕。緊急制動按鈕采用雙穩態型。

6.空氣制動系統的管系

（1）空氣制動系統的管道采用無縫不銹鋼管或銅管。接頭采用不銹鋼接頭。所有的管道和接頭應適用于鐵道車輛。管道的連接和布置不影響過濾器或濾芯等的保養清洗。

（2）金屬密封圈不允許使用生銹材料。管道的密封不允許使用TFE（聚四氟乙烯）帶或類似的密封材料，也不允許使用O形橡膠密封圈或類似的密封形式。

7.強迫切除截斷塞門

在客室中不被乘客接觸之處提供強迫切除截斷塞門操作的裝置，允許隔斷和緩解本車的空氣制動。

8.列車管折角塞門

應提供列車管折角塞門用來切斷車輛之間的空氣制動氣路連接。

9.踏面制動單元

100km/h以下的城市軌道交通車輛基礎制動應采用踏

（1）踏面制動單元組成。每輛車每根軸都應配備兩套踏面基礎制動裝置，每列車的踏面制動單元應為同一種形式。踏面制動單元由制動缸、力的放大機構、閘瓦間隙調整器及閘瓦托等組成。

圖3.42　踏面制動單元

踏面制動單元特點為結構緊湊、占據空間小、重量輕、輸出力大等，并帶有彈簧停車制動裝置。如圖3.42所示。

（2）摩擦制動由氣動執行機構作用于每一個踏面制動單元；電空常用制動和緊急制動均由同一執行機構執行。

（3）踏面制動單元至少50％具有停放制動功能，須保證編組的超員列車能安全的停放在線路的最大坡道上。停放制動應具有手動緩解裝置并應便于在車側操作。應提供帶手動調整功能的閘瓦間隙自動調節器。

（4）在需要定期加潤滑油的地方應設置潤滑給油嘴。

（5）閘瓦的定位和緊固應穩定可靠，閘瓦應具有穩定的摩擦性能，閘瓦不得含有石棉或其他有害的材料。

10.盤形制動單元

超過100km/h的城市軌道交通車輛基礎制動應采用盤形制動單元。

盤形制動單元具有結構簡單，作用力大，上閘速度快，模塊化，使用靈活，可識別并自動調整閘片與制動盤的磨耗間隙，帶有彈簧停車制動裝置等優點。盤形制動單元同踏面制動單元一樣也是由制動缸、閘片間隙調整器、力的放大機構、閘片托等組成，如圖3.43、圖3.44所示。

圖3.43　TKPD型盤形制動單元（三點吊掛式）

圖3.44　JXP型盤形制動單元（四點吊掛式）

盤形制動單元是靠制動杠桿吊座銷軸與閘片托吊桿銷軸固定到轉向架上，制動杠桿是主要的力傳遞部件，各銷軸起支點支撐作用。

11.空氣制動防滑系統

（1）空氣制動防滑系統作用

空氣制動防滑系統用于防止制動力過大造成的車輪滑行或制動抱死導致的踏面擦傷。當由于制動力過大使輪對踏面由滾動到出現滑動狀態時，防滑系統能夠檢測出這種滑行并能減小滑行輪對上的制動力，以減小出現滑行的車輪的滑動程度，從而防止車輪抱死和輪對踏面擦傷。

（2）空氣制動防滑系統組成

車控制動系統的防滑控制由主要由速度傳感器、電子防滑控制器及防滑排風閥組成。防滑控制器具有速度差、減速度等多種滑行檢測方式，能有效地檢測和控制滑行。防滑排風閥用于在產生制動滑行時對單個軸的空氣制動缸壓力進行控制，防滑排風閥有制動位、保壓位、緩解位三種工作狀態，防滑系統根據滑行的情況對防滑閥進行排風、保壓、充風等的組合。

（3）防滑控制原理

滑行檢測和控制的典型速度波形如圖3.45所示。當通過減速度檢測滑行時，防滑系統就會對滑行軸的制動缸階段排風。當出現了較大滑行，通過速度差判據檢測到滑行時，防滑系統就會對滑行軸的制動缸快速排風，以盡快減小滑行軸上的制動缸壓力和空氣制動力。當檢測到滑行軸加速度達到黏著恢復的判據時，開始保壓或階段充風控制，制動力和制動缸壓力開始恢復，當軸速度恢復到接近參考速度，達到黏著恢復的速度差判據時，充風恢復制動控制。同時當一個速度傳感器出現故障時，該軸的防滑閥會利用本轉向架的另一個速度傳感器進行防滑控制，這樣可以一定程度上減小故障軸的制動抱死幾率。

圖3.45　滑行檢測及防滑控制波形圖

滑行檢測主要是通過參考速度和軸速度的差來檢測的，參考速度主要是通過4個軸的軸速度來計算的，參考速度按4個軸中最高的軸速度考慮。如果參考速度比較接近車輛速度，防滑系統就能總檢測到滑行，可以保證在很低黏著條件和長時間滑行的情況下也不會制動抱死。當最高軸減速度小于最大車輛減速度時，用最大車輛減速度來計算參考速度。參考速度的計算和與軸速度的關系如圖3.46所示。當4個軸同時出現滑行時，或4個軸的減速度都遠高于正常的制動減速度時，防滑系統會定期短時緩解基準軸的空氣制動，使基準軸的軸速度能快速恢復，以便對參考速度進行周期性的修正，以減小參考速度的累加偏差。為了更有效地防止4個軸同時滑行可能產生的參考速度的累加偏差，空氣防滑系統還通過網絡來校準參考速度。當某車的參考速度與網絡信息中的其他車的參考速度相差較多時，空氣防滑系統會短時緩解基準軸的空氣制動，使基準軸的軸速度能快速恢復。

12.壓力試驗接頭

壓力試驗接頭用于儀表、壓力開關、傳感器及其他所有要求重新標定或試驗的連接。壓力試驗接頭具有自動切除/隔離功能，使氣動系統可在全壓條件下進行試驗和調整。所有接頭應便于接近并快速連接。所有接頭應加裝保護蓋，滿足防水、防塵要求。接頭應緊密地連接在相應的裝置上。

圖3.46　防滑控制原理

3.4.4　制動系統功能

制動系統應反應迅速、動作可靠，具有常用制動、緊急制動、停放制動和滑行控制功能等。

1.常用制動

（1）常用制動指令系統包括：ATO指令及司機控制器給出的制動指令。制動裝置根據常用制動指令實施常用制動。

（2）當列車坡道停車及啟動時，制動系統應保證AW3列車不發生溜滑。如設置坡道啟動開關，則坡道啟動開關操作時，制動指令系統可輸出保證列車不發生溜滑的制動指令。

（3）系統應是常用空氣制動隨時與電氣制動進行自動配合的電—空混合制動系統，電—空制動方式相互轉換時，列車應無沖動。

（4）在實施電制動的同時，為提高空氣制動響應速度，制動閘瓦應有一定的預壓力。

（5）應具有空重車調整功能。

2.緊急制動

（1）緊急制動的電路系統應為獨立的系統，并采用常時帶電方式，一旦失電，列車自動實施緊急制動。

（2）在正常工作時，當發出常用制動指令時，不允許出現緊急制動。在常用制動時一旦實施了緊急制動，常用制動將被緊急制動代替。

（3）當緊急制動指令發出時，必須實施緊急制動，此時電制動被自動切除，全部制動力僅由空氣制動獨立承擔。

（4）應具有空重車調整功能。

（5）當緊急制動實施時，列車監視系統應記錄并顯示在司機室內監視系統顯示屏上。

（6）緊急制動的實施在下列工況下實施緊急制動：

①觸發司機室中的警惕裝置；

②按下司機室控制臺上的緊急制動按鈕（擊打式按鈕）；

③列車分離；

④總風欠壓；

⑤緊急制動電氣列車線環路中斷或失電；

⑥DC 110V控制電源失電；

⑦ATC系統發出緊急制動指令；

⑧ATP系統發出緊急制動指令。

（7）實施緊急制動的要求：

①緊急制動指令發出后是不能撤除的，列車必須減速，直到列車停止；

②不管是什么原因引起的緊急制動，所有車輛必須以緊急制動減速度制動；

③緊急制動作用時，列車將不受縱向沖動的限制；

④在整個緊急制動過程中，使所有制動控制列車導線失電。

3.空重車調整功能

空重車調整功能，即將2個轉向架的空氣彈簧壓力的平均值通過P-E轉換裝置得到與車輛重量相對應的電信號，其輸出范圍應可從空車到超員連續輸出，根據車輛載荷情況對列車制動力進行相應調整。

在空氣彈簧破損或P-E轉換電路的輸出小于空車的信號時，則按空車計算；當P-E轉換電路的輸出大于超員時的車重信號，則按超員計算。

另外，此載荷信號還傳遞給司機室的牽引控制裝置，以控制牽引力和電制動力的大小。

4.縱向沖動控制功能

當制動微機控制單元接收到“階躍式”的制動指令信號時，此功能應使制動力的輸出為“緩升式”，以確保旅客乘車的舒適性。

5.制動缸壓力滯后的校正功能

此功能應可以校正由E-P轉換中繼閥產生的制動缸壓力滯后現象。

6.預壓力功能

此功能是在常用制動的電制動向空氣制動轉換時，提高空氣制動力的響應速度。

7.電制動預衰減校正（補償）功能

該功能是為了改善在停車前電制動力趨于消失時，空氣制動反應滯后的問題，以提高乘客乘車的舒適性。

8.滑行控制功能

應與電制動的滑行控制綜合考慮，確保車輛盡快恢復再黏著。應提供防滑效率的計算報告。

（1）滑行檢測：

①對各軸減速度的評估，檢測出各軸減速度大于某值的情況，具體數值經型式試驗后確定。

②比較各軸的速度和列車參考速度，檢測出各軸速度差大于某一限值的狀態，具體數值經型式試驗后確定。

（2）滑行控制：

當滑行發生時，為了滿足實際輪軌的制動黏著條件，應通過控制防滑控制閥的動作減少制動力，按照減速度差值和速度與參考速度的差值來調整制動力，制動力的恢復應滿足列車縱向沖擊極限的要求。

（3）速度校驗與輪徑校驗：

①在惰行時對牽引控制單元DCU與列車中央控制單元CCU一起校驗和檢查輪對直徑，為此，應在每次輪徑改變或旋輪后，將新的輪徑值也儲存在制動控制單元中。

②同一節車輛各車輪的輪徑差小于8mm時，系統應能自動地充分發揮作用。

（4）當空氣制動防滑系統失效時，空氣制動仍能維持而無滑行保護。此時監控系統應向司機提示。

9.停放制動功能基本要求

（1）應至少在每根軸上有一個踏面單元制動裝置，能提供彈簧施加和氣動緩解的停放制動作用。

（2）停放制動是采用彈簧儲能施加制動力的一種制動方式，停放制動的施加和緩解采用獨立的控制線，可以滿足坡道停放的需要。在司機臺上應能控制停放制動的施加和緩解。

（3）當總風壓力下降后停放制動應自動施加；當總風壓力恢復時，停放制動應能自動緩解并恢復停放制動的正常工作。

（4）停放制動實施后，可手動緩解，且僅用手在軌道旁就可完成操作，而不必到車底去完成。一旦手動緩解了停放制動，停放制動失效，當總壓力恢復到正常范圍時，進行一次制動操作，停放制動自動恢復。

（5）停放制動應能使AW3的列車停于最大坡道上。

10.功能檢測

應具有緩解不良檢測功能、制動力不足檢測功能和集中控制的強迫緩解功能。

11.單車手動緩解功能

每輛車的客室內應設有一個可從車廂內操作的機械式排氣閥，通過手動緩解本車的空氣制動。此閥可放在車輛的電氣柜中，并且在操作時應進行破封。

12.信息采集和傳輸功能

如果制動及其相關系統發生故障，制動微機控制單元應將故障信息采集、記錄并傳給監視設備，制動微機控制單元還應記錄故障發生前、后一段時間內的狀態數據，并可通過便攜式測試裝置PTU讀出詳細的故障數據記錄。提供所監視內容及故障項目表并提供相應的說明。

13.自診斷功能

提供自診斷項目表及相應的說明。

14.顯示裝置

顯示器應能顯示空氣彈簧壓力、制動缸壓力及電制動反饋電流等信息數據。

15.司機臺上設指示燈

司機臺上設一綠色指示燈，當列車編組中的所有空氣制動完全緩解和未施加停放制動時，該指示燈亮。

3.4.5　風源系統

風源系統為全列車制動系統及空氣彈簧等使用壓縮空氣的裝置提供壓縮空氣。所提供的壓縮空氣應干燥、清潔，滿足各用風系統的要求。

風源系統至少包括電動空氣壓縮機組、電動空氣壓縮機組的啟動裝置、冷卻器、干燥器、濾清器、總風缸、安全閥、總風壓力開關和壓力調節器等主要部件。

1.功能要求

（1）每列車設有兩套電動空壓機組（含過濾、干燥設備以及安全裝置等），并配有相應的總風缸和副風缸。

（2）列車的兩套電動空壓機組經列車總風管相連通。其總能力應滿足6輛編組列車各種工況的用風要求，并適當留有裕度。

（3）該系統應功能完備、工作可靠、噪聲低、保護齊全。

（4）在風源系統中應設有安全閥，以防止在空壓機壓力調節開關或其他控制設備發生故障時系統壓力上升過高。

（5）在風源系統中應設有壓力調節開關。

（6）當總風壓力低于設定值時，列車應立即自動產生緊急制動，確保列車的運行安全；當總風壓力升到設定值以上時，緊急制動應緩解。

（7）應具有強迫泵風功能。強迫泵風按鈕為自復型。

（8）當一臺空壓機組因故不能工作時，另一臺空壓機組也應能滿足六輛編組列車各種工況的用風要求。

（9）系統充風：

空氣制動系統用風由空氣壓縮機將壓縮空氣送到總風缸，再通過列車管向各車的副風缸供風?？諝鈴椈傻绕渌蔑L系統通過過濾器、調壓閥和節流裝置由總風缸管供風。

2.空氣壓縮機組

（1）基本要求

①每列車設2套電動空氣壓縮機組，機組啟動由調壓器控制，空壓機應空載啟動。列車初充風時間≤15min。

②空氣壓縮機容量應滿足所有制動要求和所有輔助系統要求，并且能滿足在最惡劣條件下的用風要求?？諝鈮嚎s機按連續工作制設計，其工作率大于30％。

③采用活塞往復式或螺桿式空氣壓縮機組?？諌簷C由三相AC 380V交流電動機驅動。電動機和空氣壓縮機之間的聯軸節應采用彈性結構。

④柔性減振連接：

在空氣壓縮機和車體之間提供減振連接，避免車輛產生共振。

使用符合國際標準的制動軟管或認可的替代品。軟管的形式、壽命、維修要求應滿足6年的最低要求。

⑤空氣壓縮機組應體積小、重量輕、噪聲低、壽命長。距空壓機組1m處的噪聲小于78dB（A）。

⑥空氣壓縮機組及其各部件和連接件應具有良好的互換性。空氣壓縮機和電機應在5年內免維修。

⑦空氣壓縮機組在任何工況下應保證潤滑良好。空氣壓縮機電動機的軸承使用壽命至少為6年，在此期間無需再加潤滑油。

⑧應保證供給空氣制動系統的壓縮空氣是既干燥又潔凈的。壓縮空氣在送入總風缸前應將其中的水分、油及水霧微粒去除。

⑨應使空氣壓縮機的負荷率合理，保證兩臺空氣壓縮機組的累計工作時間均衡。制造商應提供空氣壓縮機的負荷率計算報告和列車空氣消耗量計算報告。

（2）空氣壓縮機的選擇

①活塞式壓縮機組

活塞式壓縮機組主要由電機、傳動機構、氣缸組件等組成。傳動機構主要是指各運動部件，向活塞傳遞動力。氣缸組件形成壓縮容腔，實現對空氣的壓縮。氣缸組件主要由機體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油循環系統等部件組成，如圖3.47所示。

圖3.47　活塞式壓縮機結構圖

活塞式壓縮機的優點是適用壓力范圍廣，不論流量大小，均能達到所需壓力；熱效率高，單位耗電量少；適應性強，即排氣范圍較廣，且不受壓力高低影響，能適應較廣闊的壓力范圍和制冷量要求；可維修性強；對材料要求低，多用普通鋼鐵材料，加工較容易，造價也較低廉；技術上較為成熟，生產使用上積累了豐富的經驗；裝置系統比較簡單。因此，活塞式壓縮機用途廣泛，特別是在中小型流量壓縮機范圍內，成為應用最廣、生產批量最大的一種機型，城軌車輛風源系統也廣泛采用活塞式壓縮機。但活塞式壓縮機缺點是轉速不高，體積大而重；結構復雜，易損件多，維修量大；排氣不連續，易造成氣流脈動；運轉時有較大的振動。

②螺桿壓縮機

螺桿式壓縮機主要由壓縮機機頭、電機、框架、電氣控制等部分組成，還包括彈性裝置、保護裝置、空氣過濾、油過濾、油氣分離器等部件。螺桿式壓縮機包括空氣壓縮系統、冷卻系統和潤滑油循環系統。如圖3.48所示。

螺桿式壓縮機機頭采用雙螺桿壓縮模式，轉子之間的氣體容量隨著轉子的旋轉不斷變化，進氣端口打開時，吸入氣體。兩個端口均隨轉子轉動被轉子遮蔽，空氣被壓縮的同時還向排氣端口運動。轉子最終打開排氣口時，壓縮氣體在轉子繼續轉動至壓力達到最大時排入油氣桶內。潤滑油注入空壓機轉子嚙合處及轉子與機頭殼體之間的間隙，吸收并帶走壓縮空氣過程中產生的大部分熱量。如圖3.49和圖3.50所示。

圖3.48　螺桿式壓縮機結構原理圖

1.1.1—油氣桶；1.1.1.a—隔板；1.1.4—油氣分離器；1.2—溫控閥；1.2.2—溫控閥閥芯；1.2.7—油過濾器；1.3—機頭；1.3a—陽轉子；1.3b—陰轉子；1.37—最小壓力閥；1.4—卸荷閥；1.4.3—進氣閥；1.4.4—彈簧；1.5—蝸殼；1.6—離心式風扇；1.8—集成冷卻器；1.8.a—潤滑油冷卻器；1.8.b—壓縮空氣冷卻器；1.8.c—壓縮空氣管路；1.9—冷卻空氣進氣外殼；1.14—安全閥；1.15.3—潤滑油管路過濾器；A1—進氣口（大氣）；A2—出氣口（壓縮空氣）；A4—冷卻空氣；F—空氣過濾器；K—電機軸；M—交流電機；O—泄油閥；R—止回閥；T1—溫度開關；T2—溫度檢測頭；U—真空指示器

圖3.49　陰陽轉子

圖3.50　機頭嚙合圖

雙螺桿結構的設計原理避免了所有的往復運動部件，將振動減小到最低限度，具有運行載荷低、動力平衡好、噪聲低、安全平穩、機械磨耗少、維護方便、適應性強、可靠性高、體積小、重量輕等優點，近年來在城軌車輛風源系統中也廣泛采用。

但由于螺桿式壓縮機是依靠間隙密封氣體，以及轉子剛度等方面的限制，螺桿式壓縮機只適用于中、低壓范圍。兩種空氣壓縮機各有優缺點，都是已成熟并且應用廣泛的產品，一般需求壓縮空氣量較大時，需避免較大噪聲及振動，優先選用螺桿式壓縮機組。

3.空氣干燥器

空氣干燥器的主要功能是干燥和清潔壓縮空氣，利用吸附或者膜滲透原理將壓縮空氣中的水除去，得到較低相對濕度的壓縮空氣，保護制動系統和管路系統?？諝飧稍锲鞣譃槲绞诫p塔干燥器和膜式干燥器。

（1）基本要求

①在空氣壓縮機組和總風缸之間應設有容量合適的空氣干燥器，使送至總風缸的壓縮空氣得以凈化。空氣干燥器應與空壓機的供給量相配合。形式：無熱再生式。

②空氣干燥器應優先選用旋轉式的自動排放閥，以將積存的水和油污自動排放到大氣中。干燥器的設計應使排出的空氣不超過環境溫度5℃。

③空氣干燥器輸出壓縮空氣在最高排氣壓力時，最高的露點溫度應低于外溫20℃。假定常年工作，露點溫度最小降到-1℃。

④在環境溫度為-20℃時應能正常工作。

⑤當干燥器因故不能工作時，應能保持繼續供風。

⑥干燥器中的介質應具有再生能力。

（2）吸附式雙塔干燥器

吸附式雙塔干燥器是主要用于軌道交通設備壓縮空氣的干燥處理。吸附式雙塔干燥器為無熱再生吸附式干燥器，使用鋁的硅酸鹽顆粒或者氧化鋁、分子篩作為干燥工作介質?？諝飧稍锲鲝膲嚎s機輸出的壓縮空氣中吸收水和部分油，能保證干燥后的壓縮空氣相對濕度小于35％。

圖3.51　雙塔干燥器結構原理圖

19—干燥塔；43—電磁閥；A—排水口；19.7—干燥劑；50—節流閥；O—排氣口；19.11—油分離器；55—預控活塞閥；P1—壓縮空氣入口；19.13—密封圈；56—K形圈；P2—壓縮空氣出口；24—單向止回閥；70—K形圈；V—閥座；25—閥座；71—旁通閥；34—雙活塞閥；92、93—加熱接線端子；34.15—K形圈；96—密封圈；34.17—K形圈

雙塔干燥器構成如圖3.51所示。雙塔式干燥器采用一塔干燥、一塔再生、雙塔切換、循環往復的工作模式實現壓縮空氣的連續供給。壓縮空氣經過壓縮機冷卻器冷卻，進入前置過濾器。由于前置過濾器的作用，進入到干燥系統空氣中的液態水含量已經得到了很大程度的減少，但是氣態水含量仍然處在飽和狀態?？諝饨涍^干燥系統之后，氣態水的含量將會降低到出口空氣的露點值以下。

（3）膜式干燥器

①膜式干燥器結構

膜式干燥器的結構如圖3.52所示。

圖3.52　膜式干燥器結構

②膜式干燥器作用原理

膜式干燥器的作用原理如圖3.53所示。

圖3.53　膜管的干燥原理

膜式干燥器的膜管所采用的中空纖維膜具有極高的水蒸氣（水分子）透過性，而其他氣體成分幾乎不能透過。當中空纖維膜的內外側間有水分濃度差產生時，膜間會產生一種使該濃度差趨向均一的驅動力。水分以此為驅動力穿透膜壁，由水分濃度高的一側向水分濃度低的一側移動。當濕空氣經過前置過濾器去除油和水滴后進入膜式干燥器，濕空氣通過中空纖維膜管內部，其水蒸氣經過纖維膜管滲透流經外壁，干燥的空氣流向出口。出口處經由一個小孔分離出一定比例的干空氣，并導向纖維膜管外側以去除滲透出來的水蒸氣。膜式干燥器的外側一般需要安裝反吹管路，反吹氣體由干燥器外殼的下部或者反吹氣體出口排出。經過反吹作用實現壓縮空氣干燥。

4.冷卻器

風源系統應設有冷卻器，使輸出壓縮空氣的溫度應不高于環境溫度12℃。冷卻器中的凝結水通過自動排泄閥排出。排泄閥應設有電加熱器以防止冬季結冰。冷卻器的設計應使排出的空氣不超過環境溫度5℃。

5.空氣濾清器

（1）在額定的壓力下，濾清器應至少達到以下等級（參照ISO 8573-1，旋轉式參照ISO 8573-2或相關國際標準）。

①去除的微粒達到≤5μm，≤5mg/m3。

②最大的油含量≤0.1mg/m3或≤（0.1ppm）。

③去除水分達到≤35％相對濕度。

（2）濾清器等級應充分滿足空氣制動系統的可靠工作。

6.壓力調節器

壓力調節器簡稱調壓器，應根據總風缸的空氣壓力控制空壓機組停止或啟動的工作循環，以保證工作壓力處于規定范圍內。

7.風缸

所有風缸使用壽命大于30年。

（1）列車總風缸能力：

在下列條件下，應保證空氣制動系統實施至少6次制動/緩解循環：

①總風缸空氣壓力處于下限制點；

②空氣壓縮機都停止工作（故障時）；

③載荷AW3；

④電制動停止工作；

⑤防滑保護不工作。

（2）每列車設有兩個總風缸，容積經計算確定，并提供計算報告。

（3）每輛車設置1個制動缸，容積經計算確定，并提供計算報告。其作用是為常用制動和緊急制動提供壓縮空氣，并且由止回閥進行保護。

（4）所有風缸本身均須有排污裝置。

（5）所有風缸均應滿足EN 286 T4A或相關國際標準的要求，試驗壓力為1.5倍最大工作壓力。

3.4.6　列車回送裝置

當車輛需與鐵路機車車輛連掛回送時，需加裝回送裝置，以保證車輛回送安全。每套裝置應能滿足2列全編組列車同時連掛回送的要求，列車應能在無網壓條件下與車輛段軌道車（內燃調車機）連掛，并由軌道車提供壓縮空氣，控制列車實施空氣制動。

3.4.7　試驗

1.型式試驗

（1）空氣制動系統的型式試驗。

（2）驗證制動系統在載荷條件下的制動能力。

（3）型式試驗應為樣車的配件試驗，應模擬當地氣候條件和滿負荷工況。型式試驗至少應證明系統符合：

①制動功率的要求；

②制動的響應時間；

③實際運營時最惡劣工況下發熱最嚴重的模擬條件：

a.模擬設備在車上的通風冷卻條件；

b.根據踏面單元的測試點位置，做溫度的連續監測和記錄；

c.試驗時，采用地鐵車輛選用的閘瓦。

（4）踏面制動疲勞試驗

試驗應模擬實際運用條件和包括100萬次的制動和緩解。

（5）停放制動驗證試驗

試驗條件按3.4.4條規定。

（6）制動部件的型式試驗

①制動微機控制單元；

②制動控制單元；

③空氣制動裝置（空氣制動控制屏）；

④空氣壓縮機和驅動電機；

⑤踏面制動單元；

⑥空氣干燥器；

⑦冷卻器；

⑧濾清器；

⑨速度傳感器；

⑩防滑電磁閥等。

工廠里的型式試驗還將由線路上的型式試驗來驗證。

（7）緊急制動試驗

應測量列車從制動指令發出至停車的緊急制動距離。

（8）提供相應的試驗報告

2.例行試驗

（1）試驗臺上的試驗

包括對車輛制動系統的功能檢查和整定。

①氣動閥；

②電磁閥；

③制動控制單元；

④空氣制動裝置（空氣制動控制屏）；

⑤壓力開關；

⑥儀表；

⑦塞門；

⑧傳感器。

（2）制動微機控制單元試驗

（3）風缸試驗

（4）電動空氣壓縮機組及控制試驗

（5）踏面制動單元功能試驗

應完成下列例行試驗：

①漏泄試驗；

②調節行程（制動缸活塞行程）試驗；

③閘瓦間隙調節器能力試驗；

④制動閘瓦壓力試驗；

⑤推桿頭行程試驗；

⑥停放制動力試驗；

⑦機械輔助緩解機構試驗，即手動緩解停放制動試驗。

（6）提供相應的試驗報告