城市軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)文獻(xiàn)綜述

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文獻(xiàn)綜述 題 目 跨座式城市單軌交通車輛 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 城市軌道車輛工程 班 級(jí) 08級(jí)城軌1班 學(xué) 生 戴學(xué)宇 指導(dǎo)教師 趙樹恩 重慶交通大學(xué) 2012年

2、 文獻(xiàn)綜述 1. 前 言 隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市交通擁堵、事故頻繁、環(huán)境污染等交通問題日益成為城市發(fā)展的難題。城市軌道交通以其大運(yùn)量、高速準(zhǔn)時(shí)、節(jié)省空間及能源等特點(diǎn)，已逐漸成為我國(guó)城市交通發(fā)展的主流。在城市軌道交通系統(tǒng)中，跨坐式單軌交通制式因其路線占地少，可實(shí)現(xiàn)大坡度、小曲率線徑運(yùn)行，且線路構(gòu)造簡(jiǎn)單、噪聲小、乘坐舒適、安全性好等優(yōu)點(diǎn)而逐漸受到關(guān)注。

3、 作為列車重要組成部分的制動(dòng)裝置，其作用是使列車減速，以致在規(guī)定的距離內(nèi)使列車停車，保證列車行車安全和提高鐵路通過能力?，F(xiàn)代列車采用多種制動(dòng)方式轉(zhuǎn)移列車所積累的能量。 在軌道車輛編組組成的列車總體結(jié)構(gòu)中，制動(dòng)裝置包括制動(dòng)控制系統(tǒng)和基礎(chǔ)制動(dòng)裝置兩大部分。制動(dòng)控制系統(tǒng)包含司機(jī)室內(nèi)制動(dòng)控制裝置和制動(dòng)信號(hào)發(fā)生裝置、貫穿全列車制動(dòng)信號(hào)傳遞電線路、網(wǎng)絡(luò)或氣管路、車輛內(nèi)或車底部的制動(dòng)控制單元或空氣分配閥組成等；基礎(chǔ)制動(dòng)裝置主要指安裝在轉(zhuǎn)向架上的制動(dòng)執(zhí)行部件。 本文作者通過查閱近些年來有關(guān)軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)的期刊、書籍、學(xué)位論文等文獻(xiàn)資料,了解掌握了關(guān)于車輛制動(dòng)力和制動(dòng)系統(tǒng)的分析研究方法,這些文獻(xiàn)給了作者

4、很大的參考價(jià)值。 2. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置是確保城市軌道交通車輛行車安全的措施之一。在分析城市軌道車輛運(yùn)輸特點(diǎn)基礎(chǔ)上, 李繼山,李和平,嚴(yán)霄蕙（2011）《盤形制動(dòng)是城市軌道車輛基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的發(fā)展趨勢(shì)》[1]結(jié)合城市軌道車輛基礎(chǔ)制動(dòng)裝置具體類型,分析了城市軌道車輛踏面制動(dòng)與盤形制動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn), 用有限元模擬城軌車輛車輪踏面溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力, 表明速度100 km/ h 及以上的城軌列車基礎(chǔ)制動(dòng)不適宜采用踏面制動(dòng), 指出盤形制動(dòng)是城市軌道交通車輛基礎(chǔ)制動(dòng)的發(fā)展的必然趨勢(shì)。丁鋒（2004）在《城市軌道交通車輛制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)》[2]一文中介紹并分析了我國(guó)城市軌道交通車輛制動(dòng)

5、系統(tǒng)的形式、構(gòu)成、技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。吳萌嶺，裴玉春，嚴(yán)凱軍（2005）在《我國(guó)城市軌道車輛制動(dòng)技術(shù)的現(xiàn)狀與思考》[3]中較為詳細(xì)地回顧了我國(guó)城市軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展歷程，分析了目前我國(guó)新型城市軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，并與我國(guó)自主研發(fā)適用于高速動(dòng)車組的同類型制動(dòng)系統(tǒng)作了技術(shù)比較。分析了我國(guó)自主研發(fā)城市軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，指出國(guó)內(nèi)技術(shù)與產(chǎn)品和國(guó)外相比存在著系統(tǒng)理念、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)可靠性方面的差距，同時(shí)指出自主研發(fā)城市軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)存在的問題，并提出了建議。鄒金財(cái)（2010）《一種軌道車輛空氣制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化及仿真》[4]利用Simulationx 仿真軟件對(duì)工礦窄軌土渣車的空氣制動(dòng)系統(tǒng)的

6、改進(jìn)前以及改進(jìn)方案進(jìn)行仿真，在與試驗(yàn)真實(shí)值對(duì)比后得到了正確的結(jié)論，通過對(duì)該空氣制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化中仿真手段應(yīng)用過程的闡述，為機(jī)車車輛系統(tǒng)優(yōu)化方法提供了參考。師蔚，方宇（2010）《城市軌道車輛電氣制動(dòng)能量建模及仿真》[5]通過分析城軌車輛在電氣制動(dòng)過程中發(fā)生再生制動(dòng)及電阻制動(dòng)的條件，并且根據(jù)車輛的編組、線路、載重、運(yùn)行策略、運(yùn)行圖、牽引供電等基本因素，在單車牽引計(jì)算模型及多車運(yùn)行的牽引供電網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，建立了城軌車輛電氣制動(dòng)能量分布模型，并進(jìn)行了實(shí)例仿真計(jì)算。仿真計(jì)算結(jié)果表明，在相同的線路及車輛條件下，車輛發(fā)車間隔為180 s 時(shí)，再生制動(dòng)能量占總電氣制動(dòng)能量的比率為80.1%，隨著發(fā)車間隔的增

7、大，該比率逐漸減??；當(dāng)發(fā)車間隔在900 s 時(shí)，電氣制動(dòng)能量絕大多數(shù)消耗在制動(dòng)電阻上。該制動(dòng)能量分布模型可以為各種城市軌道交通制動(dòng)能量回收方法提供理論支持，還可以為各種制動(dòng)能量回收裝置提供裝置選型等方面的依據(jù)。方宇,陳曉麗,宋瑞剛,堯輝明,楊儉（2009）《城市軌道車輛電阻制動(dòng)能量回收試驗(yàn)系統(tǒng)研究》[6]在城市軌道車輛模擬牽引系統(tǒng)研制的基礎(chǔ)上, 對(duì)城市軌道車輛電阻制動(dòng)能量回收試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),開發(fā)了該系統(tǒng)的核心控制單元。利用此系統(tǒng)可以對(duì)城市軌道車輛模擬牽引單元電阻制動(dòng)能量進(jìn)行有效回收, 并加以合理利用。該試驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)對(duì)城市軌道車輛電阻制動(dòng)能量回收控制利用有現(xiàn)實(shí)意義。鄔志偉，胡用生，沈鋼，朱

8、小娟（1998）《城市軌道車輛牽引、制動(dòng)與防滑系統(tǒng)的效率研究》[7]從粘著和蠕滑入手, 分析了牽引或制動(dòng)時(shí)粘著、蠕滑與防滑的關(guān)系, 討論了城市軌道車輛防滑系統(tǒng)的工作原理及防滑效率的概念, 提出了防滑效率的包絡(luò)線計(jì)算方法, 給出了試驗(yàn)與算例。韓增盛,王輝（2004）《城市軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的研究》[8]對(duì)我國(guó)城市軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化工作進(jìn)行了研究, 闡述了系統(tǒng)的組成、作用原理、性能特點(diǎn)和試驗(yàn)要求。堯輝明，楊儉，方宇（2009）《城市軌道交通車輛電阻制動(dòng)測(cè)試及其定義分析》[9]提出了城市軌道交通列車電阻制動(dòng)的測(cè)試方法, 對(duì)城市軌道交通某線路車輛的電阻制動(dòng)電流進(jìn)行了測(cè)試。研究了再生制動(dòng)與電阻制

9、動(dòng)間的作用關(guān)系, 并對(duì)電阻制動(dòng)在狹義范圍內(nèi)進(jìn)行了定義, 明確了兩者之間的關(guān)系。分析了電阻制動(dòng)相關(guān)電流電壓的特點(diǎn)及其在列車運(yùn)行中的曲線變化趨勢(shì), 為電氣制動(dòng)的理論研究提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。楊儉,李發(fā)揚(yáng),宋瑞剛,方宇（2009）《城市軌道交通車輛制動(dòng)能量回收技術(shù)現(xiàn)狀及研究進(jìn)展》[10]在分析城市軌道交通車輛制動(dòng)能量回收的可行性與潛力的基礎(chǔ)上,介紹國(guó)內(nèi)外各種制動(dòng)能量回收技術(shù),分析不同制動(dòng)能量回收技術(shù)的特點(diǎn), 指出制動(dòng)能量回收技術(shù)存在的問題、擬采取的解決方案和國(guó)內(nèi)外對(duì)此問題研究的熱點(diǎn)方向, 并對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行討論, 對(duì)了解國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)提供可靠資料,有助于推動(dòng)城市軌道交通車輛制動(dòng)能量回

10、收技術(shù)的發(fā)展。許愛國(guó)，謝少軍，姚遠(yuǎn)，劉小寶，肖華鋒，馮晶晶（2009）《基于超級(jí)電容的城市軌道交通車輛再生制動(dòng)能量吸收系統(tǒng)》[11]研究采用基于超級(jí)電容器的儲(chǔ)能器來吸收城市軌道交通車輛的再生制動(dòng)能量，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候把能量回饋直流供電電網(wǎng)，以減少能源浪費(fèi)，達(dá)到能量的高效利用。該文提出了模塊化結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)能器功率變換方案，采用多個(gè)模塊串聯(lián)以適應(yīng)不同供電制式牽引電網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合；采用多通道電路拓?fù)浣档土俗儞Q器功率管的電流應(yīng)力；提出一種雙閉環(huán)控制策略，既實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流動(dòng)又實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)模塊的輸入端電壓的自然均壓；提出了一套超級(jí)電容器組均壓策略以保證超級(jí)電容器組高效可靠工作，主要分為組內(nèi)均壓和組間均壓兩組電路

11、。最后通過小功率實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)該再生制動(dòng)能量吸收系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。呂曉暉,李培曙（2002）在《淺談模擬式電空制動(dòng)技術(shù)在我國(guó)軌道車輛上的應(yīng)用》[12]一文中介紹了微機(jī)控制模擬式直通電空制動(dòng)的特點(diǎn), 著重論述了在我國(guó)軌道車輛上采用微機(jī)控制模擬式直通電空制動(dòng)應(yīng)解決的幾個(gè)問題, 提出了相應(yīng)的解決方案。馬喜成（2006）在《上海軌道交通4 號(hào)線地鐵車輛緊急制動(dòng)功能分析與計(jì)算》[13]中綜述了國(guó)內(nèi)各地鐵車輛緊急制動(dòng)的方式、作用原理及特點(diǎn), 著重介紹了上海軌道交通4 號(hào)線地鐵車輛緊急制動(dòng)氣路及電路控制原理, 并對(duì)其緊急制動(dòng)空氣用量、緊急制動(dòng)減速度和緊急制動(dòng)距離進(jìn)行計(jì)算。方宇,張同宏,穆華東,朱祺（

12、2010）《制動(dòng)模式對(duì)城市軌道車輛車輪異常磨耗的影響分析》[14]介紹了城市軌道車輛車輪異常磨耗情況,對(duì)由制動(dòng)模式引起的車輪異常磨耗原因進(jìn)行了分析, 其中包括電制動(dòng)消失點(diǎn)速度,拖車動(dòng)車空氣制動(dòng)力分配比例對(duì)車輪異常磨耗的影響等,最后從制動(dòng)模式角度對(duì)有效解決城市軌道車輛車輪異常磨耗的問題提出了若干建議。A. M. H ar te, J.F. McNamara，I.D. Roddy（2004）《A Mult-i level Approach to the Optimisation of a Composite Light Rail Vehicle Body- shell》[15]以輕軌車輛為例, 闡

13、述了多級(jí)優(yōu)化法的具體應(yīng)用過程。 3. 總結(jié) 在跨座式獨(dú)軌車輛中，制動(dòng)裝置由電氣指令式空氣制動(dòng)機(jī)和電制動(dòng)機(jī)（即再生制動(dòng)）組成。另外還設(shè)有停車制動(dòng)器，利用彈簧產(chǎn)生制動(dòng)所需的機(jī)械力，車輛走行時(shí)通過壓縮空氣壓縮彈簧緩解制動(dòng)，停車時(shí)電磁閥斷電，彈簧復(fù)原產(chǎn)生制動(dòng)作用?？諝庵苿?dòng)用液壓卡鉗作用在動(dòng)軸的制動(dòng)盤上，液壓卡鉗由風(fēng)動(dòng)液壓轉(zhuǎn)換閥控制其接通與斷開。通過空油變換器可實(shí)現(xiàn)空氣壓力和油壓的轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生制動(dòng)力。再生制動(dòng)力不夠時(shí)，由空氣制動(dòng)補(bǔ)充。 參考文獻(xiàn) [1] 李繼山,李和平,嚴(yán)霄蕙.盤形制動(dòng)是城市軌道車輛基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的發(fā)展趨勢(shì)，鐵道機(jī)車車輛,2011(4) [2] 丁鋒.城市軌道交通車輛制動(dòng)系統(tǒng)的

14、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)代城市軌道交通，2004（3） [3] 吳萌嶺，裴玉春，嚴(yán)凱軍.我國(guó)城市軌道車輛制動(dòng)技術(shù)的現(xiàn)狀與思考，機(jī)車電傳動(dòng)，2006（1） [4] 鄒金財(cái).一種軌道車輛空氣制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化及仿真，檢測(cè)與控制，2010 [5] 師蔚，方宇.城市軌道車輛電氣制動(dòng)能量建模及仿真，機(jī)車電傳動(dòng)，2011（1） [6] 方宇,陳曉麗,宋瑞剛,堯輝明,楊儉.城市軌道車輛電阻制動(dòng)能量回收試驗(yàn)系統(tǒng)研究，鐵道機(jī)車車輛，2010（2） [7] 鄔志偉，胡用生，沈鋼，朱小娟.城市軌道車輛牽引、制動(dòng)與防滑系統(tǒng)的效率研究，城市軌道交通研究，1998 [8] 韓增盛,王輝.城市軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的研究，

15、鐵道車輛，2004（10） [9] 堯輝明，楊儉，方宇.城市軌道交通車輛電阻制動(dòng)測(cè)試及其定義分析，城市軌道交通研究，2010（10） [10] 楊儉,李發(fā)揚(yáng),宋瑞剛,方宇.城市軌道交通車輛制動(dòng)能量回收技術(shù)現(xiàn)狀及研究進(jìn)展，鐵道學(xué)報(bào)，20011（2） [11] 許愛國(guó)，謝少軍，姚遠(yuǎn)，劉小寶，肖華鋒，馮晶晶.基于超級(jí)電容的城市軌道交通車輛再生制動(dòng)能量吸收系統(tǒng)，電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010（3） [12] 呂曉暉,李培曙在.淺談模擬式電空制動(dòng)技術(shù)在我國(guó)軌道車輛上的應(yīng)用，鐵道車輛，2003（4） [13] 馬喜成.上海軌道交通4 號(hào)線地鐵車輛緊急制動(dòng)功能分析與計(jì)算，電力機(jī)車與城軌車輛，2007（3）

16、 [14] 方宇,張同宏,穆華東,朱祺.制動(dòng)模式對(duì)城市軌道車輛車輪異常磨耗的影響分析，鐵道機(jī)車車輛，2010（4） [15] A. M. H ar te, J.F. McNamara, I.D. Roddy. A Multilevel Approach to the Optimisation of a Composite Light Rail Vehicle Bodyshell，composite structures，2004 [16] 王伯銘編.城市軌道交通車輛工程. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2007 [17] 趙洪倫主編.軌道車輛結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì). 北京：中國(guó)鐵道出版社，2009

17、[18] K.W. Jeon, K.B. Shin and J.S. Kim. A study on fatigue life and strength of a GFRP composite bogie frame for urban subway trains, Procedia Engineering, 2011(10) [19] Niahn-Chung Shieh, Chun-Liang Lin, Yu-Chen Lin, Kuo-Zoo Liang, Optimal design for passive suspension of a light rail vehicleusing constrained multiobjective evolutionary search, Journal of Sound and Vibration, 2005