車輛空氣制動與液壓制動系統的概述

周春梅 中車長春軌道客車股份有限公司

空氣制動系統結構復雜，但維護性好，對車輛安裝空間充裕的車輛而言，可優先考慮使用空氣制動系統。而液壓制動系統具有結構緊湊、制動裝置小、便于車輛的模塊化設計及安裝等特點，對安裝空間有限的車輛而言，液壓制動系統是一個不錯的選擇。基于此，本文對車輛空氣制動與液壓制動系統進行了闡述。

一、城軌車輛制動系統

現代城軌車輛的制動系統主要由兩種方式組成：①電制動為主，空氣制動系統為輔；②電制動為主，液壓制動為輔。空氣制動系統主要由空氣壓縮機、制動控制裝置、微機單元、空氣管路、基礎制動裝置等組成。液壓制動系統主要由液壓單元、液壓管路、電子控制單元、制動夾鉗等組成。

二、空氣制動系統組成

空氣制動又稱為機械制動或摩擦制動，是車輛制動方式之一，是以壓縮空氣作為制動原動力，以改變壓縮空氣的壓強來操縱控制車輛的制動。空氣制動系統安裝所需空間大，結構簡單，工作壓力低，維護方便，維護成本較低，適用于地鐵、動車組等車輛。此外，車輛的空氣制動系統由供氣系統、基礎制動裝置、防滑裝置和制動控制單元組成。

1.供氣系統主要由空氣壓縮機、空氣干燥劑、壓力控制裝置和管路組成，供氣系統除了給車輛制動系統供氣外，還向車輛的空氣懸架設備、車門控制裝置、氣動喇叭、刮水器及車鉤操作氣動控制設備等需要壓縮空氣的設備供氣。

2.防滑裝置適用于車輪與鋼軌黏著不良時，對制動力進行控制的裝置。其作用是：防止車輪即將抱死；避免滑動并最佳地利用粘著力，以獲取最短的制動距離。

3.制動控制單元是空氣制動的核心部件，它接受微機制動控制單元（EBCU）的指令，然后再指示制動執行部件動作。其組成部分包括模擬轉換閥、緊急閥、稱重閥和中繼閥等。這些部件都安裝在一塊鋁合金的氣路板上，實現了集成化，從而避免用管道連接而造成容易泄露和占用空間大等問題。

三、液壓制動系統工作原理

車輛液壓制動系統包括在動力轉向架上的被動式電子液壓制動系統，以及拖車轉向架上的主動式電子液壓控制系統，具有車輛防滑控制和補償負載控制。液壓制動系統的結構緊湊，系統安裝所需空間小，工作壓力高，需要專業的維護設備，且在運營過程需加注液壓油，維護成本高，適用于低地板等輕軌項目。

1.動力轉向架。動力轉向架液壓單元由被動式液壓單元、被動式彈簧制動夾鉗機構、輪式制動盤組成。車輛在運行過程中，被動式液壓單元中的二位二通電磁閥關閉，使被動式液壓單元與制動夾鉗導通，液壓油流入制動夾鉗內，使制動夾鉗內被動式彈簧受到液壓單元的輸入壓力，從而使制動夾鉗保持張開。而在車輛需要動力轉向架施加制動時，被動式液壓單元中的二位二通電磁閥開啟，從而使液壓油直接回流到油箱，制動夾鉗中的被動式彈簧失去輸入壓力，從而使制動夾鉗合攏，夾緊軸式制動盤，產生制動力。動力轉向架的液壓制動主要用于車輛的停放制動及安全制動。

2.拖車轉向架。拖車轉向架液壓單元由制動控制單元（BCU）、主動式液壓單元、主動式彈簧制動夾鉗機構、輪式制動盤等部件組成。車輛在運行過程中，主動式液壓單元中的油泵不工作，主動式制動夾鉗無輸入壓力，此時制動夾鉗在主動彈簧作用下保持張開狀態。而在車輛需要拖車轉向架施加制動時，主動式液壓單元中的油泵開始工作，往制動夾鉗單元內輸入壓力，使制動夾鉗動作，夾緊制動盤，從而產生制動力。比例電磁閥會根據制動控制單元發來的信號對閥的開度進行控制，從而控制制動力。主動式液壓單元為無級式比例單元，可實現對制動力的連續控制。拖車轉向架的液壓制動系統主要用于車輛的常用制動及緊急制動。

四、車輛制動技術的發展趨勢

為實現車輛制動技術的國產化，SD型制動機屬國內最早的數字式電氣指令制動系統，其制動執行的核心裝置為七級膜板式中繼閥。經實踐證明，該制動系統完全能滿足車輛的制動要求、運行可靠。

近年來，由鐵道科學研究獨立設計研發的國產車輛制動系統以制動控制方式設計靈活等優勢，已在重慶軌道交通6號線、北京地鐵15號線、沈陽地鐵2號線等項目中使用。鐵科院制動系統同樣采用的是由微機控制的模擬式電-空制動系統，每輛車配備一套或兩套電空制動控制模塊，內設制動監控終端，具有故障診斷與記錄功能，且系統反應迅速、操作靈活，能實現電制動與空氣制動混合制動，是以故障導向安全為理念設計的適合車輛的先進制動系統。

總之，重載、高速已成為當今鐵路貨運、客運發展的兩個主流方向，列車要跑得起來，更要停得下來，否則列車安全運行無從談起。如何保證重載、高速列車的安全減速、停車，這一重任就需要由列車制動系統來完成，因此，列車制動系統作為軌道交通裝備安全最敏感的器件備受行業關注。