3.4　制动系统

3.4.1　基本要求

1.制动系统采用车控或架控方式，按一个列车单元进行系统设计，车与车之间的接口、功能应匹配，编成列车后应不相互干扰。整个制动系统设计应以故障导向安全为设计原则。

2.装于车辆的空气制动系统，必须在城市轨道交通行业有广泛、成熟、可靠的运用业绩，并应提供足够的文件资料。

3.制动及风源系统应采用模块化设计，以方便更换及维修；经常需要维护保养的零部件应靠近车辆外侧；与气、电相关的试验接头、接口应采用快速接头方式并方便接近，在连接时不得要求拆卸车上的管或线。空气系统采用的橡胶密封件应满足至少6年的使用要求，空气弹簧的寿命亦能达到大修周期的要求。

4.空气系统应在正常压力范围内工作，其他辅助装置的用风应直接从总风管中引出，从总风管引出的支管应设有截断塞门。滤清器、减压阀和止回阀都应按要求相应配备。

5.应采用微机控制的电—空制动系统。内设监控终端，具有自诊断和故障记录功能。能在司机控制器、ATO或ATP的控制下对列车进行阶段或一次性的制动与缓解。

6.空气制动系统包括常用制动、快速制动和紧急制动。当进行常用制动和快速制动制动时，电制动优先，空气制动可与之随时配合进行混合制动；紧急制动系统采用“得电缓解”方式，贯穿整个列车的连续电源线控制制动系统的缓解，此线路一旦断开，列车编组中的所有车辆即实施紧急制动。紧急制动环路中应设有一个用于快速缓解的紧急制动旁路开关，以便快速缓解紧急制动，此旁路开关不应影响紧急按钮开关的作用，以保证在需要时列车仍可实施紧急制动。紧急制动时仅使用空气制动，电制动不起作用。

常用制动、快速制动和紧急制动的制动力均应根据列车载荷进行空重车调整，以保证列车制动率从空车到超员基本不变。车辆载荷信号取自空气弹簧的气压。

7.紧急制动响应时间：

从紧急制动指令发出到制动缸达到90％负荷压力的紧急制动响应时间（即空走时间加上制动缸压力上升时间）≤1.5s。

8.列车时速100km以下时，基础制动应采用踏面制动形式，部分带有停放制动功能（弹簧储能制动、空气缓解），且应能在车旁对停放制动方便地进行手动缓解；列车时速超过100km以上时，可采用盘形制动。

9.列车制动（除紧急制动外）采用电制动与空气制动实时协调配合和电制动优先、而后空气制动再投入的混合制动方式。

电制动和空气制动均可由车载ATO控制或由人工操纵司机控制器控制，且ATP可发出超速紧急制动指令使列车实施紧急制动。

每辆车上制动系统的制动微机控制单元，应能随时根据车辆载荷及电制动的反馈信号来调节空气制动力，以满足不同工况时制动指令对制动力的要求。连续的复合作用可随时改变制动缸的空气压力，从而使电制动力和空气制动力之和满足制动指令要求。如果电制动能力不能满足制动指令要求，则由空气制动自动补足。

当列车低于某一速度时，电制动力将逐渐由空气制动力替代，转换点的速度必须在5～8km/h可调，要求在电制动转换为空气制动时无冲击。

10.系统应具有滑行控制（抑制）功能，使发生滑行的车轮尽快恢复黏着。

11.列车应具有停放制动功能，且列车停放制动应能使超员列车在线路最大坡道上停住。应考虑最大风力影响。

12.工作压力：

总风缸、管中的压缩空气最大工作压力为1000kPa；正常工作压力范围为750～900kPa。当总风缸、管中的压缩空气压力达到1100kPa时，安全阀应动作进行过压保护。当总风缸、管中的压缩空气压力降到低于600kPa时，压力开关应动作，列车自动产生紧急制动，以保障列车运行安全。

13.空气的分配：

与总风缸相连通的列车总风管能向全列车供风。

14.热容量：

在所有动车电制动停止工作的情况下，空气制动系统及所有空气驱动部件的设计均应能满足列车正常运行性能的要求。在车轮和闸瓦极限温升允许的条件下，允许列车以最大的运行速度和AW3载荷条件且按每站停车、站停时间30s条件运行。保持所设计的满负荷常用制动减速度及紧急制动减速度。应提供试验报告。

15.列车中设有压力开关，当总风缸（管）压力大于700kPa时，列车的牵引封锁应自动解除。

16.纵向冲动的控制：

常用制动、快速制动时的纵向冲动≤0.75m/s3；紧急制动作用时不受此限制。

17.气密性：

空气系统的气密性应符合GB/T 14894的要求。空气制动系统的泄漏应小于最大的泄漏量，并提供相应的检测点。

车辆在正常的工作状态下，总风缸空气压力达到最大工作压力后切断与空气压缩机的通路。当列车上各种使用压缩空气的装置处于压力下，但不工作时，切断它们与总风缸的通路，总风管在5min内允许的最大泄漏量应不大于20kPa；当列车制动装置处于压力下，但不工作时，其余的用风装置（例如：空气弹簧储风缸等）被切除时，总风管在5min内允许的最大泄漏量应不大于10kPa；在没有压力空气补充的情况下，制动缸5min允许的最大泄漏量为10kPa。

18.电空制动接口：

（1）车辆总线接口

车辆总线必须通过接口提供数字式信号。对于制动设备重要的安全功能，采用硬连线。与车辆总线接口应满足列车通信网络标准或相关国际标准。制动微机控制单元应直接连挂在车辆总线上。

（2）控制输入

控制输入指对每辆车的空气制动系统的控制输入信号。空气制动系统的控制输入信号除多功能车辆总线和来自牵引制动控制器或ATO的数字指令信号外，还有以下几个重要系统接口。

①电制动反馈信号

根据电制动反馈信号，制动微机控制单元计算空气制动力的施加值。如果电制动失灵，列车应具备相应的空气制动保护功能。

②车辆载荷信号

应提供一个排除空气弹簧压力波动干扰后的载荷信号（与车辆和乘客重量成正比），车辆载荷信号应为两个转向架载荷信号的平均值。

要求常用制动或紧急制动的制动力不低于空车的制动力。如果载荷信号传感器出现故障，所需紧急制动力将与AW3载荷信号相一致；所需常用制动力将与最近记录的车辆载荷信号相一致。

③速度传感器信号

每根车轴上均装有速度传感器，滑行控制系统连续接收速度传感器的信号，以随时检测滑行，防止车轮擦伤。

19.制造商应提供制动系统主要部件的平均无故障时间。

3.4.2　车控和架控方式选择

城市轨道交通普遍采用微机控制的直通式电空制动系统，可以实现网络化、智能化的制动控制，具有反应迅速、安全可靠等特点。有车控方式或架控方式两种制动控制方式。

1.车控制动控制系统

（1）车控制动控制系统布置

车控制动技术使用比较广泛，例如德国KNORR公司的KBGM-P制动控制系统、法国FAIVELEY公司的EPACLite制动控制系统、日本NABTESCO公司的HRDA制动控制系统、中国铁科院EP 08制动控制系统等均采用车控制动技术。

采用车控方式时，每辆车只有1个制动控制单元（BCU），以车辆为单位进行制动力的计算和分配。每个BCU直接连接至车辆总线（如MVB总线等）上，各车直接接收列车的制动指令，适用于牵引控制采用车控形式的车辆进行制动力的混合分配，如图3.35所示。

图3.35　车控制动控制系统布置图（4M2T）

（2）车控系统技术原理

采用车控制动技术的应用种类很多，但在技术原理上基本相同，如图3.36所示。

图3.36　车控系统控制图

制动缸压力由微控制器智能控制，根据制动缸目标压力和压力传感器检测的预控压力以及制动缸压力，来控制两个EP转换阀对作用风缸的充风或排风，实现对中继阀预控压力的闭环控制。中继阀采用双膜板结构，有紧急制动和常用制动两个预控压力输入，输出压力根据两者之间取大的原则，由紧急制动和常用制动两个预控压力中压力较高的控制，中继阀根据预控压力控制输出大流量的制动缸压力。制动控制部分主要由微机电子控制部分和气动制动控制部分组成。

①微机电子控制单元（EBCU）

EBCU是BCU中电子控制的核心部件，它接收常用制动电气指令，根据制动指令和载重信号计算本车所需的制动力，输出制动电磁阀和缓解电磁阀的控制信号。EBCU还接收所在车辆4根轴的速度信号，按照速度差或减速度等滑行判据判定车轴的滑行状态。当符合滑行条件时，EBCU输出防滑阀控制信号。EBCU主要由电源插件、制动控制插件、防滑控制插件、开关量输入/输出插件和通信显示插件等组成。微机电子控制单元EBCU布局如图3.37所示。

图3.37　EBCU布局图

1—电源插件；2—制动控制插件；3—防滑控制插件；4—开关量输入/输出插件；5—通信显示插件

微机电子控制单元根据制动缸目标压力和压力传感器检测的作用风缸压力，控制E/P转换阀对作用风缸的充风或排风，实现对中继阀预控压力的闭环控制；中继阀根据预控压力实现流量放大，实现常用制动功能。缓解时，EP制动/缓解电磁阀将中继阀预控腔的压力空气排入大气。在中继阀的作用下，制动缸的压力空气经中继阀排到大气中，实现了缓解操作。常用制动的空重车调整是根据检测反映车辆载重的空气簧压力信号，对列车不同载重下的制动力进行相应调整。在空气簧破裂或P-E转换电路的输出小于空车的信号或大于超员的车重信号时，则可按车辆的设计安全载重进行计算。

②气动制动控制单元（BCU）

气动制动控制单元是气动制动的核心，接收制动系统BECU的指令，然后再指示执行部件动作。如图3.38所示，包括均衡阀（D）、模拟转换阀（A）、紧急电磁阀（E）、压力开关（H）、称重阀（C）、压力传感器（F）和测试接头等部件。

图3.38　BCU外观结构

2.架控制动系统

（1）架控制动系统布置

采用架控方式时，每辆车具有两个架控制动单元，以转向架为单位进行制动力的计算和控制。其中部分架控制动单元具有网关功能，负责接收制动指令以及向其他架控单元输出制动信息。其他无网关功能的架控制动单元，通过内部CAN总线从具有网关功能的架控制动单元中获取制动指令。架控制动控制主要适用于同时配有动力转向架和非动力转向架的车辆，以转向架为单元实现电制动与空气制动的混合控制，也比较适用于牵引系统采用架控控制车辆或者短编组列车，能够充分发挥每个转向架的电制动能力和黏着利用率。如图3.39所示。

图3.39　架控制动系统布置局（4M2T）

KNORR、铁科院、FAIVELEY公司和NABTESCO公司已推出架控制动产品，但技术实现的方法不同。KNORR公司的EP 2002制动系统和铁科院的EP 09制动系统，都取消了与原来制动控制独立的空气防滑阀控制，通过气动阀实现制动压力和空气防滑一体化控制。前者采用多功能集成阀结构，是将电子和气动集成一体的整体阀的概念。后者采用多个独立气动阀基于气路板集成，电子控制和气动控制为模块化结构，便于检测及维护。而FAIVELEY公司和NABTESCO公司的架控控制技术理念是每个轴上仍保留独立的防滑阀控制方式，制动控制部分是在车控基础上实现小型化的结果。

（2）架控制动技术原理

架控制动控制装置技术原理如图3.40所示。转向架制动控制部分主要完成本控制模块电磁阀和气动阀的控制，通过制动总线传达制动指令，每个控制模块控制各自转向架上制动调节器内的制动缸压力（BCP），实现本转向架的制动控制、紧急控制，同时通过车轴进行车轮防滑保护控制。

（3）EP 2002型制动控制系统

EP 2002型制动控制系统是由德国克诺尔公司研制生产的，为电气模拟指令式制动控制系统，其核心部件是EP 2002阀，负责空气制动系统的控制、监控及与车辆控制系统的通信。该阀采用一体化结构，每个转向架配置一个制动阀。各气动阀基于同一个基板，电子和气动高度集成在一个整体中，为不可拆分的制动部件。该型制动系统在广州、上海、北京、南京、宁波等地的地铁车辆上均有应用。

EP 2002阀相当于常规制动控制系统中的微机电子控制单元（EBCU）和气动制动控制单元（PBCU）的集成部件。每节车设有两个EP 2002阀，每个EP 2002阀都安装在其控制的转向架附近的车体底架上，所有的EP 2002阀上都提供了多个压力测试接口，可以方便地测量制动风缸压力、制动缸压力、载荷压力、停放制动缸压力等。EP 2002阀的外形如图3.41所示。

图3.40　架控制动控制原理

根据功能的不同，EP 2002阀可以分为智能阀、RIO阀和网关阀三种。

①智能阀

智能阀是机电一体化的产品，包括一个直接安装在气阀上的电子控制部件。智能阀产生电控制信号直接作用在空气气阀上，对其控制的转向架的电空制动和车轮滑行进行控制，并通过CAN总线与其余的EP 2002阀进行通信。智能阀通过硬线与列车安全回路相连，当安全回路失电时，智能阀将使其控制的转向架进行紧急制动。

②网关阀

图3.41　EP 2002阀

网关阀除了具备智能阀的所有功能外，还具有制动管理的功能。另外，EP 2002型制动系统均需通过网关阀的通信卡连接MVB或其他网络总线，与列车控制系统进行通信。

③RIO阀

RIO阀除了具备智能阀的所有功能外，还可以通过硬线与其控制的转向架上的牵引单元进行模拟量信号的通信，以交换电制动与空气制动之间的载重、电制动等信息。

3.4.3　制动系统构成

制动系统至少包括制动控制器（可与牵引控制器共用）、制动微机控制单元（包括电空制动装置）、风源系统、基础制动装置、防滑装置、监控终端装置与车辆回送装置等。

1.制动控制器

（1）制动控制器与牵引控制器共同构成司机控制器，制动控制器为手动操作方式。制动控制器具有“0”位（缓解位）、“常用制动”位和“快速制动”位，可进行常用和快速制动控制。

（2）常用制动指令系统包括司机控制器的制动指令和ATP在列车超目标速度时的最大常用制动（快速制动）指令以及ATO指令，它们均可根据所要求的减速度进行制动力控制。

（3）系统可根据需要设坡道启动开关。

（4）制动系统应设有紧急制动按钮，紧急制动按钮应为蘑菇头的双稳态型钮。

2.电空制动装置

（1）电空制动装置组成

电空制动装置应采用模拟式电空制动装置，其组成至少包括电—空转换阀、中继阀、空重车调整阀、紧急电磁阀、制动微机控制单元与总风压力开关等。

（2）除个别特殊原因外，所有气动元件应安装于铝合金基板的空气控制屏中；空气控制屏应靠近车侧处安装并有快速安装的密封盖，空气控制屏和其上安装的气动元件都应是容易更换的。与空气控制屏相连的电线连接应采用密封式快速接头。

（3）电空混合制动可在全列车或一个动力单元内进行混合控制。制动控制装置通过MVB总线向牵引控制单元发送电制动力请求信号，并从MVB总线上接收实际电制动力信号，然后根据实际电制动力的大小来控制需要补充的空气制动目标值。

（4）在常用制动时优先使用电制动力。当动车的实际电制动力可以满足列车的制动力需求时，则全部制动力都由电制动承担；当实际电制动力不能满足制动力需求时，按照不同的控制策略，可以采用拖车优先或者全列车平均分配的方式来补充所需的空气制动。

3.制动微机控制单元

（1）每辆车应装置制动微机控制单元，其中CPU应为16位或以上等级。通过该制动微机控制单元进行制动控制与防滑保护。制动微机控制单元在相同车型之间可以互换。所有与制动微机控制单元相连的导线应采用电气连接器连接。应提供制动微机控制单元的跟踪测试软件。

（2）控制电源：

额定：DC 110V

波动范围：77～132V。

（3）应提供与多功能车辆总线连接的接口。每辆车的制动微机控制单元通过列车总线接受列车ATO/ATP或制动控制器及相应的按钮开关产生的制动指令信号，同时还接收车辆载重信号及电制动反馈信号等，经综合运算后产生制动模式信号，控制列车产生相应的制动力。

（4）制动微机控制单元应具有自诊断功能并提供足够的存储容量用以储存故障信息。储存的故障信息至少包括：故障名称、代码、所在部件或元件、故障发生日期和时间、故障消失日期和时间、同类故障统计数及相关的环境数据等。环境数据指故障发生前后一定时间内的有关列车状态数据。故障信息可以被总线访问。

（5）应提供完整、快速反应的闭环数字式制动控制系统，使实际输出的制动力偏差不超过±5％。应保证制动系统在任一单个控制元件故障时不会导致超过一辆车的制动力。

（6）应为便携式测试装置PTU提供一个维护用接口及相应的软件，用于调试、测试及读出存储器内的信息等，该接口必须是与整车其他系统相统一的标准接口。PTU可通过该接口读取该车制动微机控制单元的故障信息，也可读取所有可能的内部数据信息。

（7）故障记录插件：

该故障记录插件用于动态跟踪车辆故障。应能通过地面专用软件设定各种触发条件，当触发条件满足时跟踪记录各参数、状态信息。故障记录插件所存数据在任何情况下应能至少保存3个月，并提供专用的分析软件对数据进行分析，并应提供可拷贝的光碟。

（8）微机控制单元故障时，空压机应能继续工作，并保证总风缸压力在正常工作范围。

4.空气压力表

在每个司机台显示屏幕上提供总风缸压力及每辆车的每个转向架制动缸压力显示。司机室内另设一个双针压力表显示总风缸及制动缸压力，其他车辆也配有双针压力表显示总风缸及制动缸压力。压力表连接气管带有快速测试接头，便于测试。

5.紧急制动按钮开关

每个驾驶室司机台上设有紧急制动按钮。紧急制动按钮采用双稳态型。

6.空气制动系统的管系

（1）空气制动系统的管道采用无缝不锈钢管或铜管。接头采用不锈钢接头。所有的管道和接头应适用于铁道车辆。管道的连接和布置不影响过滤器或滤芯等的保养清洗。

（2）金属密封圈不允许使用生锈材料。管道的密封不允许使用TFE（聚四氟乙烯）带或类似的密封材料，也不允许使用O形橡胶密封圈或类似的密封形式。

7.强迫切除截断塞门

在客室中不被乘客接触之处提供强迫切除截断塞门操作的装置，允许隔断和缓解本车的空气制动。

8.列车管折角塞门

应提供列车管折角塞门用来切断车辆之间的空气制动气路连接。

9.踏面制动单元

100km/h以下的城市轨道交通车辆基础制动应采用踏

（1）踏面制动单元组成。每辆车每根轴都应配备两套踏面基础制动装置，每列车的踏面制动单元应为同一种形式。踏面制动单元由制动缸、力的放大机构、闸瓦间隙调整器及闸瓦托等组成。

图3.42　踏面制动单元

踏面制动单元特点为结构紧凑、占据空间小、重量轻、输出力大等，并带有弹簧停车制动装置。如图3.42所示。

（2）摩擦制动由气动执行机构作用于每一个踏面制动单元；电空常用制动和紧急制动均由同一执行机构执行。

（3）踏面制动单元至少50％具有停放制动功能，须保证编组的超员列车能安全的停放在线路的最大坡道上。停放制动应具有手动缓解装置并应便于在车侧操作。应提供带手动调整功能的闸瓦间隙自动调节器。

（4）在需要定期加润滑油的地方应设置润滑给油嘴。

（5）闸瓦的定位和紧固应稳定可靠，闸瓦应具有稳定的摩擦性能，闸瓦不得含有石棉或其他有害的材料。

10.盘形制动单元

超过100km/h的城市轨道交通车辆基础制动应采用盘形制动单元。

盘形制动单元具有结构简单，作用力大，上闸速度快，模块化，使用灵活，可识别并自动调整闸片与制动盘的磨耗间隙，带有弹簧停车制动装置等优点。盘形制动单元同踏面制动单元一样也是由制动缸、闸片间隙调整器、力的放大机构、闸片托等组成，如图3.43、图3.44所示。

图3.43　TKPD型盘形制动单元（三点吊挂式）

图3.44　JXP型盘形制动单元（四点吊挂式）

盘形制动单元是靠制动杠杆吊座销轴与闸片托吊杆销轴固定到转向架上，制动杠杆是主要的力传递部件，各销轴起支点支撑作用。

11.空气制动防滑系统

（1）空气制动防滑系统作用

空气制动防滑系统用于防止制动力过大造成的车轮滑行或制动抱死导致的踏面擦伤。当由于制动力过大使轮对踏面由滚动到出现滑动状态时，防滑系统能够检测出这种滑行并能减小滑行轮对上的制动力，以减小出现滑行的车轮的滑动程度，从而防止车轮抱死和轮对踏面擦伤。

（2）空气制动防滑系统组成

车控制动系统的防滑控制由主要由速度传感器、电子防滑控制器及防滑排风阀组成。防滑控制器具有速度差、减速度等多种滑行检测方式，能有效地检测和控制滑行。防滑排风阀用于在产生制动滑行时对单个轴的空气制动缸压力进行控制，防滑排风阀有制动位、保压位、缓解位三种工作状态，防滑系统根据滑行的情况对防滑阀进行排风、保压、充风等的组合。

（3）防滑控制原理

滑行检测和控制的典型速度波形如图3.45所示。当通过减速度检测滑行时，防滑系统就会对滑行轴的制动缸阶段排风。当出现了较大滑行，通过速度差判据检测到滑行时，防滑系统就会对滑行轴的制动缸快速排风，以尽快减小滑行轴上的制动缸压力和空气制动力。当检测到滑行轴加速度达到黏着恢复的判据时，开始保压或阶段充风控制，制动力和制动缸压力开始恢复，当轴速度恢复到接近参考速度，达到黏着恢复的速度差判据时，充风恢复制动控制。同时当一个速度传感器出现故障时，该轴的防滑阀会利用本转向架的另一个速度传感器进行防滑控制，这样可以一定程度上减小故障轴的制动抱死几率。

图3.45　滑行检测及防滑控制波形图

滑行检测主要是通过参考速度和轴速度的差来检测的，参考速度主要是通过4个轴的轴速度来计算的，参考速度按4个轴中最高的轴速度考虑。如果参考速度比较接近车辆速度，防滑系统就能总检测到滑行，可以保证在很低黏着条件和长时间滑行的情况下也不会制动抱死。当最高轴减速度小于最大车辆减速度时，用最大车辆减速度来计算参考速度。参考速度的计算和与轴速度的关系如图3.46所示。当4个轴同时出现滑行时，或4个轴的减速度都远高于正常的制动减速度时，防滑系统会定期短时缓解基准轴的空气制动，使基准轴的轴速度能快速恢复，以便对参考速度进行周期性的修正，以减小参考速度的累加偏差。为了更有效地防止4个轴同时滑行可能产生的参考速度的累加偏差，空气防滑系统还通过网络来校准参考速度。当某车的参考速度与网络信息中的其他车的参考速度相差较多时，空气防滑系统会短时缓解基准轴的空气制动，使基准轴的轴速度能快速恢复。

12.压力试验接头

压力试验接头用于仪表、压力开关、传感器及其他所有要求重新标定或试验的连接。压力试验接头具有自动切除/隔离功能，使气动系统可在全压条件下进行试验和调整。所有接头应便于接近并快速连接。所有接头应加装保护盖，满足防水、防尘要求。接头应紧密地连接在相应的装置上。

图3.46　防滑控制原理

3.4.4　制动系统功能

制动系统应反应迅速、动作可靠，具有常用制动、紧急制动、停放制动和滑行控制功能等。

1.常用制动

（1）常用制动指令系统包括：ATO指令及司机控制器给出的制动指令。制动装置根据常用制动指令实施常用制动。

（2）当列车坡道停车及启动时，制动系统应保证AW3列车不发生溜滑。如设置坡道启动开关，则坡道启动开关操作时，制动指令系统可输出保证列车不发生溜滑的制动指令。

（3）系统应是常用空气制动随时与电气制动进行自动配合的电—空混合制动系统，电—空制动方式相互转换时，列车应无冲动。

（4）在实施电制动的同时，为提高空气制动响应速度，制动闸瓦应有一定的预压力。

（5）应具有空重车调整功能。

2.紧急制动

（1）紧急制动的电路系统应为独立的系统，并采用常时带电方式，一旦失电，列车自动实施紧急制动。

（2）在正常工作时，当发出常用制动指令时，不允许出现紧急制动。在常用制动时一旦实施了紧急制动，常用制动将被紧急制动代替。

（3）当紧急制动指令发出时，必须实施紧急制动，此时电制动被自动切除，全部制动力仅由空气制动独立承担。

（4）应具有空重车调整功能。

（5）当紧急制动实施时，列车监视系统应记录并显示在司机室内监视系统显示屏上。

（6）紧急制动的实施在下列工况下实施紧急制动：

①触发司机室中的警惕装置；

②按下司机室控制台上的紧急制动按钮（击打式按钮）；

③列车分离；

④总风欠压；

⑤紧急制动电气列车线环路中断或失电；

⑥DC 110V控制电源失电；

⑦ATC系统发出紧急制动指令；

⑧ATP系统发出紧急制动指令。

（7）实施紧急制动的要求：

①紧急制动指令发出后是不能撤除的，列车必须减速，直到列车停止；

②不管是什么原因引起的紧急制动，所有车辆必须以紧急制动减速度制动；

③紧急制动作用时，列车将不受纵向冲动的限制；

④在整个紧急制动过程中，使所有制动控制列车导线失电。

3.空重车调整功能

空重车调整功能，即将2个转向架的空气弹簧压力的平均值通过P-E转换装置得到与车辆重量相对应的电信号，其输出范围应可从空车到超员连续输出，根据车辆载荷情况对列车制动力进行相应调整。

在空气弹簧破损或P-E转换电路的输出小于空车的信号时，则按空车计算；当P-E转换电路的输出大于超员时的车重信号，则按超员计算。

另外，此载荷信号还传递给司机室的牵引控制装置，以控制牵引力和电制动力的大小。

4.纵向冲动控制功能

当制动微机控制单元接收到“阶跃式”的制动指令信号时，此功能应使制动力的输出为“缓升式”，以确保旅客乘车的舒适性。

5.制动缸压力滞后的校正功能

此功能应可以校正由E-P转换中继阀产生的制动缸压力滞后现象。

6.预压力功能

此功能是在常用制动的电制动向空气制动转换时，提高空气制动力的响应速度。

7.电制动预衰减校正（补偿）功能

该功能是为了改善在停车前电制动力趋于消失时，空气制动反应滞后的问题，以提高乘客乘车的舒适性。

8.滑行控制功能

应与电制动的滑行控制综合考虑，确保车辆尽快恢复再黏着。应提供防滑效率的计算报告。

（1）滑行检测：

①对各轴减速度的评估，检测出各轴减速度大于某值的情况，具体数值经型式试验后确定。

②比较各轴的速度和列车参考速度，检测出各轴速度差大于某一限值的状态，具体数值经型式试验后确定。

（2）滑行控制：

当滑行发生时，为了满足实际轮轨的制动黏着条件，应通过控制防滑控制阀的动作减少制动力，按照减速度差值和速度与参考速度的差值来调整制动力，制动力的恢复应满足列车纵向冲击极限的要求。

（3）速度校验与轮径校验：

①在惰行时对牵引控制单元DCU与列车中央控制单元CCU一起校验和检查轮对直径，为此，应在每次轮径改变或旋轮后，将新的轮径值也储存在制动控制单元中。

②同一节车辆各车轮的轮径差小于8mm时，系统应能自动地充分发挥作用。

（4）当空气制动防滑系统失效时，空气制动仍能维持而无滑行保护。此时监控系统应向司机提示。

9.停放制动功能基本要求

（1）应至少在每根轴上有一个踏面单元制动装置，能提供弹簧施加和气动缓解的停放制动作用。

（2）停放制动是采用弹簧储能施加制动力的一种制动方式，停放制动的施加和缓解采用独立的控制线，可以满足坡道停放的需要。在司机台上应能控制停放制动的施加和缓解。

（3）当总风压力下降后停放制动应自动施加；当总风压力恢复时，停放制动应能自动缓解并恢复停放制动的正常工作。

（4）停放制动实施后，可手动缓解，且仅用手在轨道旁就可完成操作，而不必到车底去完成。一旦手动缓解了停放制动，停放制动失效，当总压力恢复到正常范围时，进行一次制动操作，停放制动自动恢复。

（5）停放制动应能使AW3的列车停于最大坡道上。

10.功能检测

应具有缓解不良检测功能、制动力不足检测功能和集中控制的强迫缓解功能。

11.单车手动缓解功能

每辆车的客室内应设有一个可从车厢内操作的机械式排气阀，通过手动缓解本车的空气制动。此阀可放在车辆的电气柜中，并且在操作时应进行破封。

12.信息采集和传输功能

如果制动及其相关系统发生故障，制动微机控制单元应将故障信息采集、记录并传给监视设备，制动微机控制单元还应记录故障发生前、后一段时间内的状态数据，并可通过便携式测试装置PTU读出详细的故障数据记录。提供所监视内容及故障项目表并提供相应的说明。

13.自诊断功能

提供自诊断项目表及相应的说明。

14.显示装置

显示器应能显示空气弹簧压力、制动缸压力及电制动反馈电流等信息数据。

15.司机台上设指示灯

司机台上设一绿色指示灯，当列车编组中的所有空气制动完全缓解和未施加停放制动时，该指示灯亮。

3.4.5　风源系统

风源系统为全列车制动系统及空气弹簧等使用压缩空气的装置提供压缩空气。所提供的压缩空气应干燥、清洁，满足各用风系统的要求。

风源系统至少包括电动空气压缩机组、电动空气压缩机组的启动装置、冷却器、干燥器、滤清器、总风缸、安全阀、总风压力开关和压力调节器等主要部件。

1.功能要求

（1）每列车设有两套电动空压机组（含过滤、干燥设备以及安全装置等），并配有相应的总风缸和副风缸。

（2）列车的两套电动空压机组经列车总风管相连通。其总能力应满足6辆编组列车各种工况的用风要求，并适当留有裕度。

（3）该系统应功能完备、工作可靠、噪声低、保护齐全。

（4）在风源系统中应设有安全阀，以防止在空压机压力调节开关或其他控制设备发生故障时系统压力上升过高。

（5）在风源系统中应设有压力调节开关。

（6）当总风压力低于设定值时，列车应立即自动产生紧急制动，确保列车的运行安全；当总风压力升到设定值以上时，紧急制动应缓解。

（7）应具有强迫泵风功能。强迫泵风按钮为自复型。

（8）当一台空压机组因故不能工作时，另一台空压机组也应能满足六辆编组列车各种工况的用风要求。

（9）系统充风：

空气制动系统用风由空气压缩机将压缩空气送到总风缸，再通过列车管向各车的副风缸供风。空气弹簧等其他用风系统通过过滤器、调压阀和节流装置由总风缸管供风。

2.空气压缩机组

（1）基本要求

①每列车设2套电动空气压缩机组，机组启动由调压器控制，空压机应空载启动。列车初充风时间≤15min。

②空气压缩机容量应满足所有制动要求和所有辅助系统要求，并且能满足在最恶劣条件下的用风要求。空气压缩机按连续工作制设计，其工作率大于30％。

③采用活塞往复式或螺杆式空气压缩机组。空压机由三相AC 380V交流电动机驱动。电动机和空气压缩机之间的联轴节应采用弹性结构。

④柔性减振连接：

在空气压缩机和车体之间提供减振连接，避免车辆产生共振。

使用符合国际标准的制动软管或认可的替代品。软管的形式、寿命、维修要求应满足6年的最低要求。

⑤空气压缩机组应体积小、重量轻、噪声低、寿命长。距空压机组1m处的噪声小于78dB（A）。

⑥空气压缩机组及其各部件和连接件应具有良好的互换性。空气压缩机和电机应在5年内免维修。

⑦空气压缩机组在任何工况下应保证润滑良好。空气压缩机电动机的轴承使用寿命至少为6年，在此期间无需再加润滑油。

⑧应保证供给空气制动系统的压缩空气是既干燥又洁净的。压缩空气在送入总风缸前应将其中的水分、油及水雾微粒去除。

⑨应使空气压缩机的负荷率合理，保证两台空气压缩机组的累计工作时间均衡。制造商应提供空气压缩机的负荷率计算报告和列车空气消耗量计算报告。

（2）空气压缩机的选择

①活塞式压缩机组

活塞式压缩机组主要由电机、传动机构、气缸组件等组成。传动机构主要是指各运动部件，向活塞传递动力。气缸组件形成压缩容腔，实现对空气的压缩。气缸组件主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、油循环系统等部件组成，如图3.47所示。

图3.47　活塞式压缩机结构图

活塞式压缩机的优点是适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力；热效率高，单位耗电量少；适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求；可维修性强；对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉；技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验；装置系统比较简单。因此，活塞式压缩机用途广泛，特别是在中小型流量压缩机范围内，成为应用最广、生产批量最大的一种机型，城轨车辆风源系统也广泛采用活塞式压缩机。但活塞式压缩机缺点是转速不高，体积大而重；结构复杂，易损件多，维修量大；排气不连续，易造成气流脉动；运转时有较大的振动。

②螺杆压缩机

螺杆式压缩机主要由压缩机机头、电机、框架、电气控制等部分组成，还包括弹性装置、保护装置、空气过滤、油过滤、油气分离器等部件。螺杆式压缩机包括空气压缩系统、冷却系统和润滑油循环系统。如图3.48所示。

螺杆式压缩机机头采用双螺杆压缩模式，转子之间的气体容量随着转子的旋转不断变化，进气端口打开时，吸入气体。两个端口均随转子转动被转子遮蔽，空气被压缩的同时还向排气端口运动。转子最终打开排气口时，压缩气体在转子继续转动至压力达到最大时排入油气桶内。润滑油注入空压机转子啮合处及转子与机头壳体之间的间隙，吸收并带走压缩空气过程中产生的大部分热量。如图3.49和图3.50所示。

图3.48　螺杆式压缩机结构原理图

1.1.1—油气桶；1.1.1.a—隔板；1.1.4—油气分离器；1.2—温控阀；1.2.2—温控阀阀芯；1.2.7—油过滤器；1.3—机头；1.3a—阳转子；1.3b—阴转子；1.37—最小压力阀；1.4—卸荷阀；1.4.3—进气阀；1.4.4—弹簧；1.5—蜗壳；1.6—离心式风扇；1.8—集成冷却器；1.8.a—润滑油冷却器；1.8.b—压缩空气冷却器；1.8.c—压缩空气管路；1.9—冷却空气进气外壳；1.14—安全阀；1.15.3—润滑油管路过滤器；A1—进气口（大气）；A2—出气口（压缩空气）；A4—冷却空气；F—空气过滤器；K—电机轴；M—交流电机；O—泄油阀；R—止回阀；T1—温度开关；T2—温度检测头；U—真空指示器

图3.49　阴阳转子

图3.50　机头啮合图

双螺杆结构的设计原理避免了所有的往复运动部件，将振动减小到最低限度，具有运行载荷低、动力平衡好、噪声低、安全平稳、机械磨耗少、维护方便、适应性强、可靠性高、体积小、重量轻等优点，近年来在城轨车辆风源系统中也广泛采用。

但由于螺杆式压缩机是依靠间隙密封气体，以及转子刚度等方面的限制，螺杆式压缩机只适用于中、低压范围。两种空气压缩机各有优缺点，都是已成熟并且应用广泛的产品，一般需求压缩空气量较大时，需避免较大噪声及振动，优先选用螺杆式压缩机组。

3.空气干燥器

空气干燥器的主要功能是干燥和清洁压缩空气，利用吸附或者膜渗透原理将压缩空气中的水除去，得到较低相对湿度的压缩空气，保护制动系统和管路系统。空气干燥器分为吸附式双塔干燥器和膜式干燥器。

（1）基本要求

①在空气压缩机组和总风缸之间应设有容量合适的空气干燥器，使送至总风缸的压缩空气得以净化。空气干燥器应与空压机的供给量相配合。形式：无热再生式。

②空气干燥器应优先选用旋转式的自动排放阀，以将积存的水和油污自动排放到大气中。干燥器的设计应使排出的空气不超过环境温度5℃。

③空气干燥器输出压缩空气在最高排气压力时，最高的露点温度应低于外温20℃。假定常年工作，露点温度最小降到-1℃。

④在环境温度为-20℃时应能正常工作。

⑤当干燥器因故不能工作时，应能保持继续供风。

⑥干燥器中的介质应具有再生能力。

（2）吸附式双塔干燥器

吸附式双塔干燥器是主要用于轨道交通设备压缩空气的干燥处理。吸附式双塔干燥器为无热再生吸附式干燥器，使用铝的硅酸盐颗粒或者氧化铝、分子筛作为干燥工作介质。空气干燥器从压缩机输出的压缩空气中吸收水和部分油，能保证干燥后的压缩空气相对湿度小于35％。

图3.51　双塔干燥器结构原理图

19—干燥塔；43—电磁阀；A—排水口；19.7—干燥剂；50—节流阀；O—排气口；19.11—油分离器；55—预控活塞阀；P1—压缩空气入口；19.13—密封圈；56—K形圈；P2—压缩空气出口；24—单向止回阀；70—K形圈；V—阀座；25—阀座；71—旁通阀；34—双活塞阀；92、93—加热接线端子；34.15—K形圈；96—密封圈；34.17—K形圈

双塔干燥器构成如图3.51所示。双塔式干燥器采用一塔干燥、一塔再生、双塔切换、循环往复的工作模式实现压缩空气的连续供给。压缩空气经过压缩机冷却器冷却，进入前置过滤器。由于前置过滤器的作用，进入到干燥系统空气中的液态水含量已经得到了很大程度的减少，但是气态水含量仍然处在饱和状态。空气经过干燥系统之后，气态水的含量将会降低到出口空气的露点值以下。

（3）膜式干燥器

①膜式干燥器结构

膜式干燥器的结构如图3.52所示。

图3.52　膜式干燥器结构

②膜式干燥器作用原理

膜式干燥器的作用原理如图3.53所示。

图3.53　膜管的干燥原理

膜式干燥器的膜管所采用的中空纤维膜具有极高的水蒸气（水分子）透过性，而其他气体成分几乎不能透过。当中空纤维膜的内外侧间有水分浓度差产生时，膜间会产生一种使该浓度差趋向均一的驱动力。水分以此为驱动力穿透膜壁，由水分浓度高的一侧向水分浓度低的一侧移动。当湿空气经过前置过滤器去除油和水滴后进入膜式干燥器，湿空气通过中空纤维膜管内部，其水蒸气经过纤维膜管渗透流经外壁，干燥的空气流向出口。出口处经由一个小孔分离出一定比例的干空气，并导向纤维膜管外侧以去除渗透出来的水蒸气。膜式干燥器的外侧一般需要安装反吹管路，反吹气体由干燥器外壳的下部或者反吹气体出口排出。经过反吹作用实现压缩空气干燥。

4.冷却器

风源系统应设有冷却器，使输出压缩空气的温度应不高于环境温度12℃。冷却器中的凝结水通过自动排泄阀排出。排泄阀应设有电加热器以防止冬季结冰。冷却器的设计应使排出的空气不超过环境温度5℃。

5.空气滤清器

（1）在额定的压力下，滤清器应至少达到以下等级（参照ISO 8573-1，旋转式参照ISO 8573-2或相关国际标准）。

①去除的微粒达到≤5μm，≤5mg/m3。

②最大的油含量≤0.1mg/m3或≤（0.1ppm）。

③去除水分达到≤35％相对湿度。

（2）滤清器等级应充分满足空气制动系统的可靠工作。

6.压力调节器

压力调节器简称调压器，应根据总风缸的空气压力控制空压机组停止或启动的工作循环，以保证工作压力处于规定范围内。

7.风缸

所有风缸使用寿命大于30年。

（1）列车总风缸能力：

在下列条件下，应保证空气制动系统实施至少6次制动/缓解循环：

①总风缸空气压力处于下限制点；

②空气压缩机都停止工作（故障时）；

③载荷AW3；

④电制动停止工作；

⑤防滑保护不工作。

（2）每列车设有两个总风缸，容积经计算确定，并提供计算报告。

（3）每辆车设置1个制动缸，容积经计算确定，并提供计算报告。其作用是为常用制动和紧急制动提供压缩空气，并且由止回阀进行保护。

（4）所有风缸本身均须有排污装置。

（5）所有风缸均应满足EN 286 T4A或相关国际标准的要求，试验压力为1.5倍最大工作压力。

3.4.6　列车回送装置

当车辆需与铁路机车车辆连挂回送时，需加装回送装置，以保证车辆回送安全。每套装置应能满足2列全编组列车同时连挂回送的要求，列车应能在无网压条件下与车辆段轨道车（内燃调车机）连挂，并由轨道车提供压缩空气，控制列车实施空气制动。

3.4.7　试验

1.型式试验

（1）空气制动系统的型式试验。

（2）验证制动系统在载荷条件下的制动能力。

（3）型式试验应为样车的配件试验，应模拟当地气候条件和满负荷工况。型式试验至少应证明系统符合：

①制动功率的要求；

②制动的响应时间；

③实际运营时最恶劣工况下发热最严重的模拟条件：

a.模拟设备在车上的通风冷却条件；

b.根据踏面单元的测试点位置，做温度的连续监测和记录；

c.试验时，采用地铁车辆选用的闸瓦。

（4）踏面制动疲劳试验

试验应模拟实际运用条件和包括100万次的制动和缓解。

（5）停放制动验证试验

试验条件按3.4.4条规定。

（6）制动部件的型式试验

①制动微机控制单元；

②制动控制单元；

③空气制动装置（空气制动控制屏）；

④空气压缩机和驱动电机；

⑤踏面制动单元；

⑥空气干燥器；

⑦冷却器；

⑧滤清器；

⑨速度传感器；

⑩防滑电磁阀等。

工厂里的型式试验还将由线路上的型式试验来验证。

（7）紧急制动试验

应测量列车从制动指令发出至停车的紧急制动距离。

（8）提供相应的试验报告

2.例行试验

（1）试验台上的试验

包括对车辆制动系统的功能检查和整定。

①气动阀；

②电磁阀；

③制动控制单元；

④空气制动装置（空气制动控制屏）；

⑤压力开关；

⑥仪表；

⑦塞门；

⑧传感器。

（2）制动微机控制单元试验

（3）风缸试验

（4）电动空气压缩机组及控制试验

（5）踏面制动单元功能试验

应完成下列例行试验：

①漏泄试验；

②调节行程（制动缸活塞行程）试验；

③闸瓦间隙调节器能力试验；

④制动闸瓦压力试验；

⑤推杆头行程试验；

⑥停放制动力试验；

⑦机械辅助缓解机构试验，即手动缓解停放制动试验。

（6）提供相应的试验报告