城市轨道交通列车制动力

城轨车辆制动方式按照制动时列车动能的转移方式不同城轨车辆的制动主要可以分为摩擦制动和电制动。

一，摩擦制动通过摩擦副的摩擦将列车的运动动能转变为热能，逸散于大气，从而产生制动作用。

城轨车辆常用的摩擦制动方式主要有闸瓦制动，盘形制动和轨道电磁制动。

（一）闸瓦制动闸瓦制动又称为踏面制动，它是最常见的一种制动方式。

制动时闸瓦压紧车轮，车轮与闸瓦发生摩擦，将列车的运动动能通过车轮与闸瓦间的摩擦转变为热能，逸散于空气中。

在车轮与闸瓦这一对摩擦副中，由于车轮主要承担着车辆行走功能，因此其他材料不能随便改变。

要改善闸瓦制动的性能，只能通过改变闸瓦材料的方法。

目前城轨车俩中大多数采用合成闸瓦。

但合成闸瓦的导热性较差，因此也有采用导热性能良好，且具有良好的摩擦性能的粉末冶金闸瓦。

在闸瓦制动中，当制动功率较大时，产生的热量来不及逸散到大气，而在闸瓦与车轮踏面上积聚，使他们的温度升高，摩擦力下降，严重时会导致闸瓦熔化和轮毂松弛等，因此，在闸瓦制动时，对制动功率有限制。

（二）盘形制动）盘形制动有轴盘式和轮盘式之分，一般采用轴盘式，当轮对中间由于牵引电机等设备使制动盘安装发生困难时，可采用轮盘式。

制动时，制动缸通过制动夹钳使闸片夹紧制动盘，使闸片与制动盘间产生摩擦，把列车的动能转变为热能，热能通过制动盘与闸片逸散于大气。

（三）轨道电磁制动轨道电磁制动也叫磁轨制动。

是一种传统的制动方式，这种制动方式是在转向架前后两轮之间安装包升降风缸，风缸顶端装有两个电磁铁，电磁铁包括电磁铁靴和摩擦板，电磁铁悬挂安装在距轨道面适当高度处，制动时电磁铁落下，并接通励磁电源使之产生电磁吸力，电磁铁吸附在钢轨上，列车的动能通过磨耗板与钢轨的摩擦转化为热能，逸散于大气。

轨道电磁制动可得到较大的制动力，因此常被用作于紧急制动时的一种补充制动，这种制动不受轮轨间黏着系数的限制，能在保证旅客舒适性条件下有效地缩短制动距离。

当磨耗板与轨道摩擦产生的热量多，对钢轨的磨损也很严重。

地铁车辆制动系统工作原理摘要：随着城市规模的快速发展和城市人口的不断增多，所面临的交通问题也越来越严重。

本文对地铁车辆的制动功能设计进行了说明，并介绍了制动指令的相关设计，最后介绍了混合制动控制系统设计及相关控制策略，以供读者参考关键词：地铁车辆；制动系统随着我国经济建设的不断推进，近年来城市轨道交通快速发展，国内许多大型城市都已有了地铁或者轻轨，随着大量的轨道交通项目投入运营，人们的日常出行变得更加方便，可随之而来的担忧也困扰着人们：“我们经常乘坐的地铁会不会刹车失灵呢、会不会追尾呢？”1．地铁车辆的制动功能设计地铁车辆采用减速度控制模式，制动指令为电气指令，即制动系统根据电气减速度指令施加制动力。

乘客通过站台固定区域上下车，因而地铁车辆每次停站位置要求准确无误，为满足此要求，ATO系统或司机根据停车距离给定列车减速度电气指令，地铁车辆制动过程中必须能够根据减速度指令快速施加相应制动力，即制动响应准确、迅速。

制动系统设有载荷补偿功能。

由于城市轨道交通车辆载客量大，乘客上下频繁，因此要求制动过程中能够根据车辆载荷变化自动调整制动力，称之为载荷调整功能。

常用制动具有防冲动限制功能。

制动指令是电气信号，制动指令变化瞬间可以完成，如果制动力跟随制动指令迅速变化，就可能造成冲动，引起乘客不适，而且常用制动需频繁施加，为减少制动时的冲动以避免制动力变化过快引起乘客不适，常用制动过程中需限制制动力的变化速率，称之为冲动限制功能。

2．制动系统功能2.1常用制动常用制动采用模拟电气指令方式，是由微处理器控制的直通式电空制动，它采用减速度控制模式，其制动力随输入指令大小无级控制，制动控制单元根据减速度指令和车辆实际载重来计算目标制动力，产生相应的减速度。

常用制动具有冲击率限制功能，以改善乘坐的舒适性；常用制动采用空电混合制动并优先使用电制动，不足部分由空气制动补足，以尽可能减少空气制动的负荷。

2.2快速制动当司机操作主控制器手柄使其处于快速制动位时快速制动被触发。

我国城市轨道车辆制动技术的现状与思考我国城市轨道车辆制动技术的现状与思考导言随着城市化进程的加速，城市轨道交通系统已成为城市重要的交通方式之一。

城市轨道交通系统的安全性与可靠性是其发展的基本保障，而制动技术作为其中的重要组成部分，对确保列车安全运行起着至关重要的作用。

本文将对我国城市轨道车辆制动技术的现状进行深入探讨，并提出一些思考和建议。

一、我国城市轨道车辆制动技术的现状1. 制动技术的应用范围在我国城市轨道交通系统中，制动技术被广泛应用于地铁、轻轨、有轨电车等多种类型的城市轨道车辆中。

2. 制动技术的发展历程随着城市轨道交通的快速发展，我国的城市轨道车辆制动技术也经历了长足的进步。

从最早的气动制动到现在的电磁制动，制动技术的发展经历了多个阶段。

3. 制动技术的特点目前，我国城市轨道车辆制动技术具有自动化程度高、制动距离短、制动灵活性强等特点，能够有效提高列车的安全性和运行效率。

二、我对城市轨道车辆制动技术的个人观点和思考在我看来，我国的城市轨道车辆制动技术虽然已经取得了一定的成就，但仍然存在一些问题和挑战。

在高速列车上，由于制动能量的快速释放，常常会引起车轮和轨道的磨损，从而影响列车的安全性和运行稳定性。

我认为，未来我国在城市轨道车辆制动技术方面需要在以下几个方面加强研究和改进：1. 提高制动系统的智能化程度针对城市轨道车辆制动系统在运行过程中的复杂工况，需要继续提高制动系统的智能化程度，实现更加精准的控制和操作。

2. 加强制动系统的舒适性和稳定性对于乘客来说，制动过程中的舒适性和稳定性是影响乘坐体验的重要因素，因此需要在制动系统设计和制动控制技术方面进行进一步优化和改进。

3. 推动新型制动技术的应用随着材料技术和控制技术的不断发展，一些新型制动技术已开始逐渐应用于城市轨道车辆中，如液体制动、能量回收制动等。

这些新型制动技术将为我国城市轨道车辆制动技术的进一步提升提供重要的技术支撑。

总结我国城市轨道车辆制动技术的发展经历了多年的积淀与进步，目前已经具备了较高水平的制动技术。

城市轨道交通列车制动力的产生目前，城市轨道交通中除了橡胶车轮列车和磁悬浮列车等特殊交通系统外，绝大部分列车采用的是钢轨钢轮的走行方式。

因此，首先要来研究钢轨与钢轮之间的相互关系，以及它们在运行中的各种工况。

对由一根车轴与两个车轮组成，其在钢轨上运行时，一般承受垂直荷载、纵向荷载和横向荷载。

垂直荷载来自车辆对轮对的正压力，纵向荷载主要来自牵引及制动，横向荷载来自车辆的蛇行运动。

牵引时，牵引电动机通过传动机构将牵引动力传递给动车的动力轮对（动轮对），通过车轮和钢轨的相互作用产生使车辆运动的反作用力。

根据物理学中有关机械摩擦的理论，轮轨间的切向作用力就是静摩擦力。

而最大静摩擦力就是钢轨对车轮的反作用力的法向分力与静摩擦系数的乘积。

稳态前进的非动力轮对的车轮在不制动时，其纵向切向力平衡轴承阻力和蛇行时的惯性力。

因此，无论是动轮对还是从动轮对都存在着纵向切向力，它导致了轮轨之间的纵向相对运动。

但实际上，事情并非那么简单，动轮与钢轨间切向作用力的最大值与物理学上的最大静摩擦力相比要小一些，情况也更复杂一些。

在分析轨道车辆的轮轨关系时，通常必须引入两个十分重要的概念，即黏着和蠕滑。

一、黏着图为某城市轨道交通列车的动车以速度v在直线线路上运行时，它的一个动轮对的受力情况（图中忽略了其内部的各种摩擦阻力，为了更清楚地表示该图中的各种关系，我们把实际上相互接触的车轮与钢轨稍稍分开画出）。

在图中，Pi为作用在钢轨上的正压力，又称为轮对的轴重；Mi为牵引电动机作用在动轮对上的驱动转矩，可以用一对力（Fi′和Fi）形成的力偶代替。

力Fi′和Fi分别作用在轮轴中心的O点和轮轨接触处的O′点，其大小为：式中，Ri为动轮半径。

在正压力Pi的作用下，车轮与钢轨的接触部分紧紧压在一起。

Fi使车轮上的O′点具有向左运动的趋势，并通过O′点作用在钢轨上。

fi ′表示车轮作用在钢轨上的力，fi ′=Fi 。

由于轮轨接触处存在着摩擦力，车轮上O′点向左运动的趋势将引起向右的静摩擦力fi，即钢轨对车轮的反作用力，fi =fi ′。

城市轨道交通制动系统1、制动与缓解（1）制动。

制动是指人为地通过制动装置使车辆减速或阻止其加速的过程。

从能量变化角度分析，制动过程是一个能量转移的过程，即将列车运行的动能人为控制地转化成其他形式能量的过程。

而制动力则是指使车辆减速或阻止其加速的外力，制动机是产生并控制制动力的装置。

（2）缓解。

缓解是对已经施行制动的列车，解除或减弱其制动作用。

对于运动的列车而言，列车在停车后启动加速前或列车在运行途中限速制动后加速前均要解除制动作用，即施行缓解作用。

2、制动装置与制动系统（1）制动装置。

制动装置是在车辆中产生制动力，使列车减速、停车的一套机械、电气装置，一般将机械装置称为基础制动装置，而将电气控制的部分称为制动机。

制动作用的性能对保证车辆安全和正点运行具有极其重要的作用，制动装置也是提高列车运行速度和线路输送能力的重要条件之一。

（2）制动系统。

①制动系统的组成。

制动系统由动力制动系统、空气制动系统及指令和通信网络系统组成。

动力制动系统。

动力制动系统一般与牵引系统连在一起形成主电路，包括再生反馈电路和制动电阻器，将动力制动产生的电能反馈给供电接触网或消耗在制动电阻器上。

空气制动系统。

空气制动系统由供气部分、控制部分和执行部分组成。

供气部分有空气压缩机组、空气干燥器的风缸等；控制部分有电-空转换阀、紧急阀、称重阀、中继阀等；执行部分主要是指基础制动装置，主要有闸瓦制动装置、盘形制动装置等。

指令和通信网络系统。

指令和通信网络系统是传递司机指令的通道，也是制动系统内部数据传递交换及制动系统与列车控制系统进行数据通信的总线。

②制动系统的作用。

制动系统的主要作用如下：车辆在运行过程中，司机通过制动装置使列车减速、停车或停止加速。

防止车辆在长大下坡道运行时加速。

防止城轨车辆在停车线或检修线上自动溜放而实施停放作用等。

城市轨道交通桥梁设计中的车辆制动力曹雪琴!）朱金龙"）（!）同济大学桥梁工程系，"###$"，上海；"）同济大学工程力学与技术系，"###$"，上海!第一作者，教授）!列车在桥上紧急制动的基本机理列车制动分一般制动（或称正常制动）与紧急制动两种。

列车的紧急制动对轨道、桥跨结构、支座以及墩台作用有纵向力，在城市轨道交通桥梁设计中必须加以考虑。

!"!闸瓦与车轮间摩擦系数（!!）单轮在制动状态时，闸瓦以法向力!压向轮缘，车轮与钢轨间有轴重"和纵向力#（图!）。

按动力学平衡有：!!!"#$"#%&’!（"）则$’（!!!"#%&）／"（#）式中：#为车轮与轨道间纵向力；!!为闸瓦与轮缘间摩擦系数；$为轮对角减速度；%为车轮缘半径；&为车轮转动惯性矩。

图!单轮制动状态力学图式!由列车制动缸压力决定，在制动过程中，基本不变。

!!则与制动前速度’#以及制动过程中列车瞬时速度’有关。

由图"可知，在制动过程中随着车速’的降低，!!逐渐增大。

当车轮停止滚动瞬间，!!达最大值。

式（%）、（&）表示地铁车辆的!!值：!!’!(#$)%／（"!!)#!*）（*’!"&$’(·)*"；+"&$!(）（+）!!’+!／（"!!)*）（*"&$’(·)*"；+"&$!(）（&）制动煞停（’’#）时，式（%）、式（&）的!!值相等。

!"#车轮与轨道间粘着系数（#）图"!!(’###############################################关系曲线图)（地铁）速度在*#!+#,-／.；/（轻轨）主要作为郊区交通工具，速度也在*#!+#,-／.。

城市轨道交通列车制动力计算以闸瓦制动为例，如图所示，制动时，设每个轮对的闸瓦压力为K，车轮与闸瓦的摩擦系数为φ。

制动前，列车以速度v运行，轮对以角速度ω在轨面上滚动。

制动时，闸瓦作用于车轮踏面的压力K引起闸瓦作用于轮对的摩擦力Kφ，这个摩擦力对轮对中心形成一个力矩KφR，它的方向与轮对转动方向相反。

上述摩擦力矩起着两方面的作用：一方面，阻止轮对转动，使轮对获得角减加速度β，轮对转速因而迅速减慢以至停止转动；另一方面，由于轮对的转动被阻止，势必引起轮轨间的相对滑动趋势，从而使轮轨之间产生相互作用力，即由于闸瓦摩擦力矩的存在而在轮轨接触点引起了车轮对钢轨的纵向水平作用力和钢轨对车轮的反作用力B。

反作用力B对于轮对及本列车来说都是与列车运行方向相反的外力，起着阻碍列车运行的作用，使列车获得减加速度a，这就是制动力。

根据上图，将轮对作为分离体，建立力矩平衡方程可以得到制动力大小，即式中，R为车轮半径；l为轮对的转动惯量。

在式中，lβ所占的比例很小，为了简化起见，通常忽略不计（假定l=0），留到计算转动距离时再加考虑。

这样，转动力在数值上等于闸瓦摩擦力，即全列车的制动力为：从上式（可以看到，制动力B随着车轮和闸瓦间摩擦力的增大而增大。

但也不是无限制的增大，制动力要受到黏着力的限制，即或式中，Fψ为轮轨间的黏着力；N为钢轨对轮对轴重的反作用力；ψ为轮对间的黏着常数。

令δ0=KN，称为轴制动率。

因此，黏着条件可表示为：由于制动方式不同，制动力的计算方式也有所不同。

这里仅就空气制动和动力制动的制动力计算做简单介绍。

一、空气制动的制动力计算闸瓦制动时，当各节车的车轮闸瓦间摩擦系数相同时，制动力计算公式为：车轮与闸瓦的摩擦系数φ主要由闸瓦的材料决定，式（2-33）~式（2-39）仅供参考。

中磷铸铁闸瓦：高磷铸铁闸瓦：低摩合成闸瓦：高摩合成闸瓦：式中，K为闸瓦压力；v为列车运行瞬时速度；v0为制动初速度。

闸瓦压力的大小与基础制动形式和制动缸压力大小有关。

城轨道交通列车制动力计算城市轨道交通列车制动力是指列车在车站或信号点停车时所施加的制动力。

正确计算列车制动力对于保证列车安全停车、减小制动器磨损以及提高运行效率都具有重要意义。

下面将详细介绍城市轨道交通列车制动力的计算方法。

首先，城市轨道交通列车制动力的计算涉及到多个因素，包括列车速度、列车质量、制动系数和制动距离等。

1.列车速度：列车速度是列车制动力计算的重要参数。

通常，列车速度越高，所需制动力越大。

制动力与速度之间存在非线性关系，即列车速度越高，所需制动力的增加幅度也越大。

2.列车质量：列车质量是指列车自身的重量，也是制动力计算的关键因素。

列车质量越大，所需制动力也越大。

列车质量通常包括列车车体重量、乘客和货物的重量等。

3.制动系数：制动系数是指列车制动器施加的制动力与列车质量之间的比值。

制动系数决定了列车所需的制动力大小。

制动系数通常由设计标准或制动器制造商提供，不同的制动器具有不同的制动系数。

4.制动距离：制动距离是指列车从开始制动到完全停车所需行驶的距离。

制动距离的计算与列车速度、列车质量、制动系数以及车辆动力性能等因素相关。

制动距离的计算通常根据列车制动器的特性曲线进行估算。

在进行城市轨道交通列车制动力计算时，可以按照以下步骤进行操作：1.确定列车速度：根据列车所在线路的设计速度以及实际运行速度，确定列车的设计速度。

2.确定列车质量：根据列车车体重量、乘客和货物的重量以及其他相关参数，计算出列车的总质量。

3.确定制动系数：根据制动器的技术参数，选择合适的制动系数。

4.估算制动距离：根据列车速度、列车质量、制动系数以及车辆动力性能等因素，通过制动器的特性曲线估算出列车的制动距离。

5.计算制动力：根据列车所需的制动距离和制动时间，通过制动力=（列车总质量x制动距离）/制动时间进行计算。

需要注意的是，城市轨道交通列车制动力的计算是一个复杂的工程问题，需要结合具体的列车类型、制动系统和运行条件等因素进行综合考虑。

环球市场/理论探讨-96-浅析城轨车辆空气制动力分配方案及应用李瑞平西安市地下铁道有限责任公司运营分公司摘要：随着城市化范围的扩大，城市人口增加，城市生活节奏也在不断加快。

城市轨道车辆在城市运行中发挥着重要作用。

对制动力分配方案的研究，在提升制动效率，保障车辆形式安全方面都有重要价值。

粘着系数、运营要求等多方面因素都是指定制动力分配方案时需要考虑的因素。

本文简要阐述了城轨车辆制动力的构成以及其分配，并分析了不同分配方式下车辆制动力情况。

关键词：城轨车辆；空气制动力；分配方案；粘着系数1 引言城轨车辆作为交通工具的一种，在城市交通中发挥着十分重要的作用。

确保城轨车辆的安全行驶始终是首要的工作。

为了保障城轨车辆运行安全，设置了多重安全系统，空气制动系统就是其中一个重要的组成部分。

空气制度系统可以使城轨车辆进行制动。

现阶段，我国城轨车辆制动力分配的方式主要有按单元和按整列分配两种。

其中，按整列分配方式的应用更为普遍。

电制动力和空气制动是城轨车辆制动力的主要构成。

而空气制动力的分配又包含等黏着和等磨耗等方式。

前者可以保持各车黏着利用率的相同，能够降低车辆制动过程中滑行的概率。

后者主要保持各车闸瓦正压力的相同，可以为车辆维护提供便利。

2 城轨车辆制动力的构成目前，我国城轨车辆的制动多为复合方式。

以电制动力作为首先采用的方式，对能量进行再次利用，以此减少能源的消耗和空气制动的利用概率，避免对机械比肩造成磨损和消耗，使部件使用年限得以延长，进而达到节省车辆运营资金消耗的目的。

如果电制动力无法达到制动要求，这时需要采用空气制度方式对制动力进行补充。

3 城轨车辆制动力的分配3.1等黏着分配在电制动力可以达到城轨列车制动要求的情况下，列车制动力可用F Brake = F M-ED 表示，此时，空气制动未进行参与。

但为了减少制动响应用时间，可以使空气制动施加预压力。

在电制动力可以达到动车制动要求却无法满足整列车制动要求的情况下，列车制动力可以用F Brake = F M-ED + F T-EP 表示，在该条件下，空气制动未参与动车制动，由拖车空气制动进行优先补偿。

城市轨道交通列车受力分析及运行计算研究李巧月发布时间：2021-08-25T06:43:39.146Z 来源：《基层建设》2021年第16期作者：李巧月[导读] 近年来，随着城市轨道交通运营时间的延长和里程的增加，列车功率和能耗较大的问题也逐渐被突破和凸显。

苏州城市学院江苏苏州 215104摘要：近年来，随着城市轨道交通运营时间的延长和里程的增加，列车功率和能耗较大的问题也逐渐被突破和凸显。

列车运行过程的受力及运行过程计算分析成为城市轨道交通列车运行优化研究的重点。

本文通过研究地铁列车的受力情况，建立列车运行计算模型，并对运行过程中相关参数进行计算，为列车运行过程评估提供基础。

关键词：列车；牵引计算；受力分析；仿真模型1 引言城市轨道交通（如轻轨、地铁、城市快线等）拥有安全、准时、速度快、运量大、不占用路权等特点，逐渐成为当下中国大中型城市规划建设的重点内容。

大力发展城市轨道交通，可以有效分担交通高峰期拥堵的压力。

牵引计算是列车运行策略研究的一个重要环节，也是后续对列车运行优化的关键一步。

对列车运行过程进行受力分析是牵引计算中必不可少的一步，为列车运行过程计算提供基础。

对列车进行受力分析，可以得知列车在运行过程中，作用于列车上的各种力以及这些力产生的原因变化过程，为列车运行轨迹的设计提供一定的思考方向；可以得出不同工况下列车的运行情况，对不同情况采取不同的应对策略，可以很好地控制列车的运行，使其更加安全；可以总结出列车在运行过程中速度、加速度和距离的变化以及功率等方面的一般性规律；可以间接地了解到列车在整个运行过程的运行情况，合理调整规划列车的运行策略，在很大程度上提高了列车的能源利用效率和旅客乘坐过程的舒适度；确保列车在行驶过程中安全的前提下，合理调整地铁列车的速度，使其因运行而产生的能耗相对较少，可以有效解决列车在节能的目的下忽略了运行时间的问题。

本文是以对列车运行过程中所受各个力的分析为基础，研究列车在运行过程中的各项计算，总结城市地铁列车在运行的一般规律，优化列车运行。

城市轨道交通领域列车制动力管理应用技术李洁;黄文静【摘要】主要介绍了在城市轨道交通领域列车中制动力管理的控制技术,重点描述城市轨道交通地铁列车网络控制系统(TCMS)、牵引系统(DCU)和制动系统(BCU)协同管理整车制动的控制逻辑,以及在各种状况下关于制动相关信号的处理逻辑.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】4页(P115-117,123)【关键词】城市轨道交通(城轨);制动系统;牵引系统;电制动;空气制动;信号系统【作者】李洁;黄文静【作者单位】株洲中车时代电气股份有限公司,湖南株洲 412001;株洲中车时代电气股份有限公司,湖南株洲 412001【正文语种】中文【中图分类】U262.6近年随着国内外城轨市场的蓬勃发展，城轨网络领域相关技术也推陈出新，要求也越来越高，不仅要求列车网络系统的控制功能越来越完善，对其可靠性也尤为关注[1]。

在此基础上还希望通过列车网络控制技术的提高来使关键部件的使用寿命及效率提升[2]。

在此背景下，制动系统（BCU）对气制动、电制动的传统控制方案已经不能满足要求，为了尽量减少列车在高速运行时施加气制动，减少闸瓦的磨耗，需要一种更加精准的制动力控制方案。

在以往的项目中电制动管理是由制动系统（BCU）进行管理，具体控制方案如下：（1）网络系统（TCMS）根据来自司控器手柄或信号系统（ATO）的指令信号产生控制指令，通过MVB网络发送给制动系统BCU；（2）制动系统BCU根据制动级位和载荷等信息，计算列车总制动力和电制动力申请值，并将电制动力申请值经由TCMS发送给牵引系统（DCU）；（3）DCU根据来自TCMS转发的电制动请求施加再生制动并将实际电制动力反馈给TCMS；（4）TCMS传输列车的总制动力、各DCU实际再生制动力及各DCU的工作状态给BCU；（5）BCU根据总制动力和来自TCMS转发的实际再生制动力计算和控制是否施加空气制动力。