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1、城市轨道交通,车辆制动系统维护与检修,KBWB型制动控制系统,单,元,4,课题1 KBWB型制动控制系统概述,课题2 KBWB型制动控制系统的组成,课题3 KBWB型制动控制系统的控制过程,课题4 KBWB型制动控制系统的特点,课题1,KBWB型制动控制系统概述,【知识要点】,2.了解KBWB型制动控制系统的发展。,1.了解KBWB型制动控制系统的设计、组成、特点及控制概述；,【课题任务】,1.搜集KBWB型制动控制系统的相关资料，会分析KBWB型制动控制系统的组成及控制技术；,2.利用模拟驾驶装置，加深学生对KBWB型制动控制系统部件组成、相互控制关系、控制技术以及发展方向的理解。,KBWB
2、型制动控制系统是由原来的英国Westinghouse公司设计的制动系统(现已被克诺尔收购)。该系统按照整车模块化原则设计，集成度较高。它将微机制动控制单元、空气制动控制单元、风缸和风源等全部安装在一个构架上，维护简单、重量轻，并具有自我诊断及故障保护显示功能，其结构如图4-1所示。 KBWB型制动控制系统属于模拟指令式制动控制系统。所谓模拟指令式制动控制系统就是从驾驶室送往各车辆的制动电气指令是用模拟量传递的，该控制系统可获得无限级制动力，即可控制制动的细微调节，因此比较适宜于ATC控制的列车。该制动系统具有反应迅速、制动力大、制动距离短、停车精度高、安全可靠的特点。,课题1 KBWB型制动控
3、制系统概述,模拟指令式制动控制技术是将变量输人计算机，计算机经过逻辑运算控制电磁阀，由电磁阀控制气阀，由气阀直接控制制动缸压力，从而达到控制制动力的目的，是一种先进的电空控制系统。 其核心部分是电子控制单元，它输入制动命令、电制动施加与否信号、车体载荷信号、空气制动实际值的反馈信号，经综合运算后输出电-气模拟转换和防滑控制的电信号，控制各种电磁阀，根据制动要求和实际情况不断调整制动缸压力。系统的另一个重要部件是制动控制单元，它由模拟控制阀、紧急制动阀、负载限压阀、中继阀等电磁阀组成，集成安装在一块内通管路的模板上，接受电子控制单元的指令，完成电-气转换，实现对制动风缸压力进行控制。,图4-1
4、KBWB模拟式电气指令制动系统集成化布置图,【实践与训练】,学习工作单,课题2,KBWB型制动控制系统的组成,【知识要点】,1. 熟知KBWB型制动控制系统的组成；,2. 熟知KBWB型制动控制系统主要部件的结构及作用。,【课题任务】,1.通过分解、组装了解KBWB型制动系统的组成及各组成部件的结 构、作用及工作原理；,2. 利用制动机试验立完成KBWB型制动系统各部件的检测，并掌握试验方法。,【相关理论知识】,一、供气单元,二、微机制动控制单元,三、空气制动控制单元,四、防滑控制单元,五、基础制动装置,KBWB型制动控制系统主要由供气单元、微机制动控制单元、空气制动控制单元、防滑控制单元、基
5、础制动装置、空气悬挂辅助装置及各种控制线路等组成。,每辆带驾驶室的拖车上装有1套供气单元，每列车有2套。供气单元按奇偶数日期定义为主供气单元或辅助供气单元。每套供气单元由空气压缩机组、空气干燥器及控制装置等组成。如图4-2所示。,一、供气单元,图4-2 供气单元,图4-2 供气单元 A2.1一空气压缩机；A2.6一主风缸安全阀；A6.6.1一制动控制单元；A6.6.5一停放制动实施电磁阀；A6.6.6一停放制动缓解电磁阀；A6.7一主风缸；A6.9一微机制动控制单元(BCE)；A13一制动实施和缓解电磁阀；A6.15一继电器阀箱；L9一压力均衡阀。,二、微机制动控制单元 每节车都装有一套微机制
6、动控制单元(BCE)用于制动控制，它是双列车线需求信号、空气制动控制单元(BCU)和牵引系统之间的界面和桥梁。BCE控制所有空气制动的常用制动，包括随需求信号和车辆载荷变化而变化的压力值。如果使用电制动，BCE为电制动和空气制动的混合控制提供了界面划分，以形成一个完整的制动系统。 BCE还提供正常运行管理和故障检测，这些信息通过FIP数据线传给列车信息管理系统(TIMS)。,常用制动时，BCE接受所有车辆的空气弹簧平均压力信号，根据该信号计算出该车辆制动所需的制动力，同时将反映车辆重量的载荷信号传送给FIP网络系统。拖车载荷信号通过FIP网络传送到动车的BCE和牵引控制装置；动车的载荷信号也通
7、过PWM线传送到相应的牵引控制电子装置，牵引控制电子装置经过综合计算后决定制动力的分配。 对于动车，电制动系统和空气制动系统是同时存在的，这两种制动系统都是由驾驶员控制器或ATO自动驾驶装置控制。 无论采用哪种控制，动车随时都能得到连续的电制动和空气制动。如果制动需求值超过电制动能力，这时空气制动根据总的制动力要求补充电制动不足部分。 混合制动要求制动缸的压力可以不一样，只要电制动和空气制动的和达到制动所需求的值即可。 BCE还对空气压缩机(A2.1)和空气干燥器(A2.3)进行控制。,三、空气制动控制单元 安装在拖车A和动车B、C上的空气制动控制单元(BCU)由于车辆载重不同而略有不同。 空
8、气制动控制单元(BCU)可分为三个部分，即EP控制板、称重阀和主控阀，如图4-3所示。,图4-3 空气制动控制单元（BCU） 1一制动风缸接口；2一制动机消声器；3-空气弹簧接口；4一制动机压力接口；5-主风缸压力接口； 6一停车制动测试点；7一停车风缸接口；8一停车制动缓解开关；9一停车制动消声器；10一停车制动截断塞门；11一主风缸测试点；12一主风缸截断塞门；13一制动机压力测试点；14一制动机压力开关；15一空气弹簧压力转换器；16-空气弹簧压力测试点；17一主控阀；18一称重阀。,（一）EP控制板 EP控制板是制动控制单元(BCD)的基座。它是一个阳极氧化铝的管道接口座，除了管道接口
9、外，座上还安装了称重阀、主控阀等其他部件。 EP控制板的钢盖涂灰色油漆，装在管道接口座的前端，以保护其中设备。钢盖由两个不锈钢插销定位锁住，盖上还有两个安全挂钩以保证在插销失效时钢盖不会跌落。 在管道接口座的背面有五个气路连接口，分别连接主风缸(MR)、空气簧(AS)、制 动储风缸(BSR)、停放制动风缸(PB)和单元制动机风缸(BC)。每个接口都是内螺纹BSP型接口。除了这些接口，还有一个制动风缸排气端口，该端口前装有一个消声器。 管道接口座的背面有两个19路的电气接口插座，空气压力转换信号接口为C1，BCU 驱动信号接口为C2。 管道接口座的背面还有一个M10的安装孔，用于安装接地线；在端
10、盖下部有两个M6的安装孔，用于元件接地的端口。 管道接口座有四个压力测试点，其中一个在背面，三个在前面。压力测试点可以在不拆除端盖的情况下使用。其测试对象为空气弹簧压力、单元制动机风缸压力、主风缸压力和停放制动风缸压力。,（二）称重阀 称重阀是一种混合压力限制装置，它接受来自空气弹簧系统的压力信号(车辆的载重信号) ，限制BCU向单元制动机输出的空气压力。如果空气弹簧压力信号因种种原因消失，称重阀就假定超载性能，BCU给出最大超载信号使列车紧急制动。称重阀有三种规格，可根据车辆载重进行选择。 称重阀的构造如图4-4所示。其上部有一个进排气阀，与紧急电磁阀连通。来自制动储风缸的压力空气通过紧急电
11、磁阀进入进排气阀的进气阀座。进排气阀下是一个输出口，通往控制腔室Y。此外，还有一个输出压力室和一个检测阀与输出口相通。阀体中间是两个膜板腔室，主膜板与上膜板之间是排气腔室，里面有一个可上下移动的排气杆。排气杆中间有排气通道，并有一个主弹簧使其具有恒定的向上作用力。上膜板与下膜板之间是一个控制腔室，来自空气弹簧的压力空气就进入这个控制室。下膜板下也有一个活动阀片，有个偏置弹簧使它具有向上作用力。当称重阀无来自空气弹簧压力信号时，上膜板和下膜板都与中间一个滑动块密贴无间。因此，偏置弹簧、活动阀片、滑动块、上膜板、主弹簧、主膜板和排气杆叠加在一起，形成一个向上的力，用排气杆的排气阀座口顶开进排气阀，
12、使从紧急电磁阀来的压力空气通过进气阀座口进人输出压力室并通过输出口进入控制腔室Y。这时进入控制腔室Y的空气压力最大，可产生最大紧急制动力。,图4-4 称重阀,当称重阀有来自空气弹簧压力信号时，上膜板和下膜板都与中间滑动块分离，它们之间充满压力空气。压力空气对下膜板和偏置弹簧有向下反作用力，对上膜板和排气杆仍有向上作用力，但作用力减小，并与空气弹簧压力信号成正比。这时进入控制腔室Y的空气压力随空气簧压力变化，可以产生与车辆负载成正比的制动力。,（三）主控阀 主控阀与气-电转换器、制动储风缸、空气弹簧、单元制动机和称重阀等制动设备气路连接。 主控阀实际上由两个部分组成:一个部分是电-气转换部分，类
13、似于EP阀；另一个部分是输出放大部分，均衡阀，如图4-5所示。,图4-5 主控阀,1.电一气转换部分 电-气转换部分主要包括五个电磁阀、控制腔室X和气一电转换器。 五个电磁阀分别是两个缓解电磁阀、两个充气电磁阀和一个紧急电磁阀。缓解电磁阀和充气电磁阀分成粗调和精调。五个电磁阀的一端都与控制腔室X连接，两个缓解电磁阀的另一端通大气；两个充气电磁阀的另一端与制动储风缸连接；紧急电磁阀的另一端则与称重阀连接。 控制腔室X除了与电磁阀连通外，还接有一个气一电转换器，将腔室内的气压转换成电信号，反馈给微机制动控制单元BCE。 2.输出放大部分 输出放大部分主要包括控制膜板、控制腔室Y、控制腔室A、操纵杆
14、和充排气阀。 控制膜板将主控阀下部隔成两个控制腔室，即控制腔室Y和控制腔室A。控制腔室Y通过称重阀与控制腔室X连接。,控制腔室A内上部有一个操纵杆固定在控制膜板下面，下部有一个充排气阀。操纵杆在控制膜板的作用下，向下可顶开充排气阀的上口并堵住充排气阀的排气通道；向上则关闭充排气阀并打开排气通道。当充排气阀上口被顶开时，制动储风缸和控制腔室A与单元制动机连接，根据控制腔室Y的压力向单元制动机输出给定的制动压力空气，施加制动；当充排气阀上口关闭时，制动储风缸和控制腔室A与单元制动机的连接被切断， 排气通道被打开，单元制动机的制动压力空气从排气通道排出，制动缓解。 （四) BCU的工作原理 常用制动
15、时，BCE发出充气指令，两个充气电磁阀得电，开始对控制腔室X充气。在充气过程中，气一电转换器不断地把控制腔室X内的压力转换成电信号并反馈给BCE，BCE也不断发出调整指令，直到控制腔室X内的压力与指令值精确一致。这时紧急电磁阀处于得电状态，控制腔室X与称重阀的进排 气阀相通。如果有来自空气弹簧的压力信号，上膜板和下膜板都与中间滑动块分离，它们之间充满压力空气。排气杆将顶开进排气阀进气阀座口，使控制腔室X的压力空气经输出口进入控制腔室Y。,控制腔室A的操纵杆在控制膜板的动作下，向下顶开充排气阀的上口并堵住充排气阀的排气通道，制动储风缸和控制腔室A与单元制动机连接，根据控制腔室Y的压力向单元制动机
16、输出给定的制动压力空气， 直到控制腔室A和控制腔室Y平衡。充排气阀的上口关闭并仍堵住充排气阀的排气通道，施加的制动力与BCE发出充气指令一致。如图4-6所示为常用制动时主控阀和称重阀的状态。,图4-6 常用制动时主控阀和称重阀的状态,称重阀主要用来限制过大的制动力。由于控制腔室X内的压力受BCE的控制，而BCE的制动指令本身又是根据车辆的负载、车速和制动要求给出的。因此，在常用制动中称重阀几乎不起作用，仅起预防作用，以防主控阀的五个电磁阀控制失灵。 称重阀的主要作用是在紧急制动时发挥。在紧急制动时，紧急电磁阀失电，压力空气从制动储风缸直接经紧急电磁阀到达称重阀，中间未受主控阀的控制，而紧急电磁阀也仅仅作为通路的选择，不起压力大小的控制作用。这时，如果有来自空气弹簧的压力信号，上膜板和下膜板都与中间滑动块分离，它们之间充满压力空气。称重阀的排气杆顶开进排气阀进气阀座口，压力空气从制动储风缸进入输出控制室和控制腔室Y。输出控制室里的压力克服主弹簧和上膜板与中间滑动块间的压力，将排气杆向下压，直到上膜板与中间滑动块间的压力消失，进排气阀进气阀
