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图书分类

Book classification
  1. 本书是铁路高职高专规划教材。全书共分八个项目,主要介绍了HXD1、HXD2和HXD3型交流电力机车风源系统、DK-2型制动系统、CCB-II型制动系统、法维莱Eurotrol制动系统、基础制动装置、停车制动装置、制动系统试验及常见故障判断与处理等知识。本书为高职高专铁道机车专业教材,也可供中等职业学校及其他专业学校(院)电力机车或相近专业学生、电力机车检修工厂和机务段检修人员参考。
  2. 前  言
    本书是普通高等教育铁路系统规划教材。本书系统地介绍了HXD1、HXD2和HXD3型交流电力机车风源系统、DK-2型制动系统、CCB-Ⅱ型制动系统、法维莱Eurotrol制动系统、基础制动装置、停放制动装置、制动系统试验及常见故障判断与处理等知识。
    教材的教学目标是培养具有扎实理论知识,具有较强分析、解决问题能力和操作技能的交流电力机车制动系统应用型人才。全书共计七个项目,其内容有:机车制动系统概述、交流电力机车风源系统、DK-2型制动系统、CCB-Ⅱ型制动系统、法维莱Eurotrol制动系统、基础制动装置与停放制动装置、制动系统试验及常见故障判断与处理。
    在编写过程中,我们查阅了大量的参考资料,多次到铁路机车运用和检修现场调研,多次进行专题交流与研讨。在内容的编排上,注意实用性,理论与实践相结合,突出分析、解决问题和实作能力的培养;在内容的组织上,注意逻辑性、系统性和层次分明;在文字表述上,注意准确、精炼、通俗易懂。本教材采用项目任务制编写方法,每个任务都有知识要点,便于指导学生掌握学习重点;每个任务附有实践与训练,供学生巩固所学的知识和技能。
    本书由西安铁路职业技术学院李益民教授、郑州铁路职业技术学院马金法副教授和武汉铁路职业技术学院黄志高讲师任主编,山东职业技术学院吴风丽副教授任副主编,西安铁路局机务处工程师范秀忠和高级工程师朱立海任主审。全书由西安铁路职业技术学院李益民教授负责统稿完成,参加编写的还有西安铁路局安康机务段党逸工程师、黑龙江交通职业技术学院潘京涛副教授、武汉铁路职业技术学院王慧霞讲师、南京铁道职业技术学院施璐助教、西安铁路职业技术学院张省伟讲师。教材编写具体分工如下:李益民编写项目一(任务一至六)、项目二(任务三、四)、项目三、项目七(任务一);马金法编写项目五、项目七(任务二、五);黄志高编写项目六和附录一;吴风丽编写项目二(任务一、二);党逸编写项目七(任务三、四);潘京涛编写项目四(任务一至四);施璐编写项目四(任务五、六);张省伟编写项目一(任务七)和附录二。
    在编写过程中,得到了全国机车专业高职高专教学指导委员会的大力支持,还得到了西安铁路局安康机务段党逸工程师、西安机务段屈忠印工程师等个人的大力帮助,在此一并致谢。
    由于编者水平有限,教材中难免有缺陷和不足之处,恳请广大读者批评指正。


    编  者
    二○一四年四月
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  1. 项目一
     制动系统概述 
    任务一  制动系统的重要意义
    【知识要点】
    1. 熟知制动、缓解的含义;
    2. 熟知制动作用的种类;
    3. 熟知制动能力的含义;
    4. 熟知制动系统在列车运行中的重要意义。
    【任务实施】
    人为地使运动物体减速或阻止其加速称为制动。为了使运行中的列车能迅速地减速或停车,必须对它实施制动;为了防止列车在下坡道时由于列车的重力作用导致列车速度增加,也需要对它实施制动;即使列车已经停车,为避免停放的列车因重力作用或风力吹动而溜车,还需要对它实施制动(又称为停放制动)。反之,对已经实施了制动的列车,解除或减弱其制动作用,这种做法称为缓解。
    一、概  述
    为了能实施制动或缓解制动,需要在列车上安装由一整套零部件组成的一个完整的制动装置,该装置总称为“列车制动装置”。在铁路上,它可以分为动力集中型列车制动装置和动力分散型列车制动装置。对于动力分散型列车而言,列车制动装置分为动车制动装置和拖车制动装置;对于动力集中型列车而言,列车制动装置分为机车制动装置和车辆(客车、货车)制动装置。无论机车、客车、货车还是动车、拖车,各种车都有它自己的制动装置,起着制动和缓解的作用。只有机车不同,机车还具有操纵全列车制动系统的功能。动车组列车和城市轨道车辆也有操纵全列车制动系统的设备,该设备一般安装在列车两端带有司机室的头车上,头车既可以是拖车也可以是动车。
    由制动装置产生的、与列车运行方向相反的外力,称为“制动力”。这是人为的阻力,它比列车在运行中由于各种自然原因产生的阻力要大得多。因此,尽管在列车制动减速的过程中,列车运行阻力(自然阻力)也在起作用,但起主要作用的还是列车制动力(人为阻力)。
    一套列车制动装置至少包括两个部分,即制动控制部分和制动执行部分。制动控制部分由制动信号发生与传输装置以及制动控制装置组成;制动执行部分通常称为基础制动装置,包括闸瓦制动与盘形制动等不同方式。
    过去由于列车上安装的制动装置比较简单、直观,而且用压缩空气传递制动信号,因此我们称其为一套列车制动装置。但是随着轨道交通技术的发展,制动装置中越来越多地采用了电气信号和电气驱动设备。微机和电子设备的出现使制动装置变得无触点化和集成化,并且使制动控制功能融入了其他电路而不能独立划分。因此,我们只能按现代方法将具有制动功能的电子线路、电气线路和气动控制部分归结为一个系统,统称为列车制动系统。
    有效的制动装置,又称制动系统(简称制动机),是铁道机车车辆的重要组成部分。随着社会的发展和科学技术的进步,制动机由原始的手制动机、直通式空气制动机,发展到近代性能较完善的自动空气制动机、电空制动机等。与此同时,伴随着铁道牵引动力的革命,制动技术也得到飞跃发展,再生制动、电阻制动、加馈电阻制动和液力制动以其较强大制动功率、极好的高速性能以及很高的经济性得到较为广泛的应用。
    二、制动作用的种类
    1.动力分散型列车
    动力分散型列车包含动车组和城市轨道交通车辆,其制动在操纵上按用途可分为五种,即常用制动、紧急制动、快速制动、停放制动和保持制动。
    常用制动是指在正常情况下为调节或控制列车速度,包括进站停车所实施的制动。它的特点是:作用比较缓和,制动力可以调节,通常只用列车制动能力的20%~80%,多数情况下只用50%左右。
    紧急制动是一种“非常制动”,是在紧急情况下为使列车尽可能快地停车而实施的一种制动。它的特点是:作用比较迅猛,而且要把列车全部制动能力都用上,且只有空气制动作用。
    快速制动,也称非常制动,其产生的平均减速度基本上与紧急制动的相当(其他功能与常用制动功能基本相同),但是紧急制动在行车过程中是不可自动缓解的,必须停车后人工缓解,而快速制动在行车过程中是可以缓解的。快速制动一般为电空联合制动,也可以是纯空气制动作用。
    停放制动,也称驻车制动,其采用弹簧制动、充气缓解的方式,能使列车停放在一定坡度的线路上不溜车,实现长时间停车。停放制动具有手动缓解的功能,以备在无总风情况下缓解停放制动。停放制动也可采取将铁鞋放入车轮踏面下面阻止列车运动的形式。
    保持制动的主要作用是防止列车短时间停在坡道上时发生溜车。保持制动在常用制动模式下且列车速度低于1km/h时触发,是常用制动的一种辅助功能。保持制动的制动力大小要保证列车停在最大坡度线路上时不会发生溜车。保持制动在列车牵引力大于保持制动力时缓解。
    从司机实施制动(将司机控制手柄推至制动位)的瞬间起,到列车速度降为零的瞬间止,列车在这段时间内所驶过的距离,称为列车“制动距离”。这是综合反映列车制动装置性能和实际制动效果的主要技术指标。有的国家不用制动距离而用(平均)减速度作为其主要技术指标,其实两者的实质是一样的,只是制动距离较为具体,而减速度较为抽象而已。
    列车要启动和以一定速度运行,必须对其施加牵引。同样,为了使运行的列车能够迅速地减速、停车,必须对其施加制动。牵引和制动是确保列车安全运行所必需的功能,二者缺一不可。仅有牵引而没有制动的列车是不完善的,甚至是危险的。试想一下,如果一列车突然失去制动,紧急情况下无法停车时,乘客的生命财产安全将受到严重威胁,这是何等地危险。因此,从某种意义上来说,制动是一个比牵引更为重要的问题。
    2.动力集中型列车
    前已述及对于动力集中型列车而言,列车制动装置分为机车制动装置和车辆(客车、货车)制动装置。目前,在我国电力机车上使用的机车制动装置包括DK-1型电空制动机、DK-2型电空制动机和CCB-Ⅱ型制动机(微机控制制动系统)。对于DK-1型电空制动机和DK-2型电空制动机而言,机车制动装置(或系统)的功能按用途可分为四种,即自动制动、单独制动、备用空气制动和停放制动。对于CCB-Ⅱ型制动机而言,机车制动装置的功能按用途可分为五种,即自动制动、单独制动、紧急制动、备用空气制动和停放制动。下面以CCB-Ⅱ型制动机为例进行简要说明。
    CCB-Ⅱ型制动机自动制动功能靠自动制动阀(大闸)手柄在不同位置实现,自动制动阀(大闸)手柄在不同位置决定列车制动管不同的减压量。
    单独制动功能靠单独制动阀(小闸)手柄在不同位置实现,单独制动阀(小闸)手柄在不同位置决定机车制动缸的压力。单独制动阀手柄还具有快速缓解功能。
    紧急制动作用可以通过自动制动阀(大闸)手柄置紧急制动位实现,也可通过按压紧急制动按钮实现,同时列车断钩及惩罚制动(非司机主动操作引起的机车制动,如监控发出的制动命令及故障引起的制动等)也可引起紧急制动作用。
    备用空气制动功能是靠备用空气制动阀(备用的制动阀)手柄置于制动位来实现,备用空气制动阀手柄在制动位停留时间的长短决定了列车制动管不同的减压量。备用空气制动的制动作用仅在电控制动失效后启用。在正常状态下,备用空气制动阀手柄被拆除并存放在指定的地方。
    停放制动的功能是防止机车意外溜放。停放制动通过弹簧蓄能制动来实现。
    三、制动能力
    在设计过程中,列车的最高运行速度和牵引功率需要得到充分考虑和计算,而制动能力更是需要认真计算和校核。列车的最高运行速度与牵引功率有关,但它更受到制动能力的限制。
    列车的制动能力是指该列车的制动系统能使其在规定的安全范围内或规定的安全制动距离内可靠地把车停下来的能力。一般来说,城市轨道交通系统都有明确的车辆运行规程,特别对列车制动能力有严格的要求和规定。例如,要求列车在紧急情况下的制动距离(紧急制动距离)不得超过某一规定值。
    从能量转换的角度看,制动的实质就是将列车的动能从列车转移出去。制动系统单位时间内转移动能的能力就是制动功率。在一定的制动距离条件下,列车的制动功率是其速度的三次函数。
    四、制动系统在列车运行中的重要意义
    日常生活中,任何运输工具都离不开制动系统。小到自行车,大到航天飞机,制动系统都起着保证运输安全的重要作用。对于铁路运输来讲,列车的运行过程包括牵引、惰行和制动三个基本工况,而制动工况的顺利实施关键在于制动系统能有效、可靠地工作。
    所谓制动是指能够人为地产生列车减速力并控制这个力的大小,从而控制列车减速或阻止它加速运行的过程。制动过程必须具备两个基本条件:
    (1)实现能量转换;
    (2)控制能量转换。
    制动力是指制动过程中所形成的可以人为控制的列车减速力。而制动系统是指能够产生可控制的列车减速力,以实现和控制能量转换的装置或系统。制动系统由制动机、手制动机和基础制动装置三大部分组成。其控制关系(即工作流程)如图1-1所示:
     
    图1-1  制动系统控制关系
    无论是机车还是车辆,都具有各自的制动系统,即各自的制动机、手制动机和基础制动装置。当机车、车辆编组成列车后,其各自的制动系统相互联系而构成一个统一的制动系统——列车制动系统。因此,制动系统则有了机车制动系统、车辆制动系统和列车制动系统之分。由于制动系统的设置目的是使列车能够按照人的意志减速或准确停车,所以,制动系统性能的好坏,不仅影响着列车制动效果,而且影响着铁路运输生产。衡量制动系统性能的优劣,主要是衡量制动机性能的好坏,性能良好的制动机对铁路运输有以下几方面的促进作用:
    (1)保证行车安全;
    (2)充分发挥牵引力,增大列车牵引重量,提高列车运行速度;
    (3)提高列车的区间通过能力。
    【实践与训练】
    学习工作单
    工 作 单 制动系统的重要意义
    任    务 熟知制动、缓解的含义;熟知制动作用的种类;熟知制动能力的含义;熟知制动系统在列车运行中的重要意义。
    班    级 姓    名
    学习小组 工作时间
    续上表
    【知识认知】
    1. 简述制动和缓解的定义;
    2. 简述列车制动装置组成;
    3. 简述动力分散型列车和动力集中型列车制动作用的种类;
    4. 简述制动系统在列车运行中的重要意义。
    【能力训练】
    1. 试以动力分散型列车和动力集中型列车为例,分析其制动作用的种类。




    2. 试分析列车制动系统在列车运行中的重要意义。




    任务学习其他说明或建议:


    指导老师评语:


    任务完成人签字:                                                         日期:    年    月    日


    指导老师签字:                                                           日期:    年    月    日
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  1. 目  录
    项目一  制动系统概述 1
    任务一  制动系统的重要意义 1
    任务二  制动机的发展简史 5
    任务三  制动方式的分类和制动机的分类 8
    任务四  空气制动机的基本作用原理 15
    任务五  常用名词术语 19
    任务六  制动缸压力的计算以及制动管最小有效减压量、最大有效减压量的确定 22
    任务七  空气波、制动波以及列车制动时的纵向动力作用 28
    项目二  交流电力机车风源系统 35
    任务一  概  述 35
    任务二  HXD1型电力机车主风源系统和辅助风源系统 36
    任务三  HXD2型电力机车主风源系统和辅助风源系统 49
    任务四  HXD3型电力机车主风源系统和辅助风源系统 52
    项目三  DK-2型机车制动系统 64
    任务一  概  述 64
    任务二  DK-2型机车制动系统主要部件 67
    任务三  DK-2型机车制动系统的综合作用 84
    任务四  DK-2型机车制动系统运行模式设置 94
    项目四  CCB?-Ⅱ型机车制动系统 100
    任务一  概  述 100
    任务二  CCB-Ⅱ型机车制动系统主要部件的构造及作用 107
    任务三  CCB-Ⅱ型机车制动系统基本设置 127
    任务四  CCB-Ⅱ型制动系统控制关系与气路综合作用 136
    任务五  系统主要部件的备份及故障检测方式 152
    任务六  控制与辅助管路系统 155
    项目五  法维莱Eurotrol制动系统 159
    任务一  法维莱Eurotrol制动机的组成 159
    任务二  法维莱Eurotrol制动机司机制动控制器和制动显示屏 162
    任务三  法维莱Eurotrol制动机司机制动阀和作用阀模块 165
    任务四  法维莱Eurotrol制动机EPM模块和分配阀 169
    任务五  法维莱Eurotrol制动机中继阀和停放制动模块 176
    任务六  法维莱Eurotrol制动机隔离模块、流量计和制动控制单元BCU 184
    任务七  法维莱Eurotrol制动机综合作用分析 194
    项目六  基础制动装置与停放制动装置 197
    任务一  HXD1、HXD2型电力机车基础制动装置与停放制动装置 197
    任务二  HXD3型交流电力机车基础制动装置与停放制动装置 205
    任务三  防滑器 210
    任务四  制动倍率、传动效率和制动率 218
    任务五  制动力分析 222
    项目七  制动系统试验及常见故障判断与处理 232
    任务一  DK-2型电空制动机和CCB?-Ⅱ型制动系统操作规程与试验 232
    任务二  法维莱Eurotrol制动机检查试验 242
    任务三  DK-2型机车制动系统常见故障判断与处理 244
    任务四  CCB?-Ⅱ型制动系统常见故障判断与处理 251
    任务五  法维莱Eurotrol制动机故障处理 272
    附录一  HXD机车缩写和首字母缩写 275
    附录二 《电力机车制动系统》课程实验 281
    实验一  风源系统压力调整试验 281
    实验二  DK-1型电空制动机认识实验 282
    实验三  DK-1型电空制动机综合作用实验 284
    实验四  DK-1型电空制动机试验验收 286
    实验五  DK-2型电空制动系统的认识实验、运行模式设置和综合作用试验 289
    实验六  HXD3型电力机车CCB?-Ⅱ型制动系统检查及试验 291
    实验七  HXD1C型机车法维莱制动机试验 295
    参考文献 297
    ...查看更多

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