紧急制动范文

紧急制动范文（精选7篇）

紧急制动 第1篇

QLC-160型运梁车由牵引车和拖车2部分组成。牵引车和拖车各有3个轴,每个轴上有4个12.00-20型车轮,全车共24个轮胎,能够运输质量达160t的箱梁或T形梁。牵引车由车架、发动机、机械式变速器、主减速器、传动轴、差速器、轮边减速器、车桥、转向系统和制动系统等组成。

制动装置有机械式手动制动器和气压式脚制动器2种:手制动器安装在变速器输出轴上,只能对驱动轮制动;脚制动器安装在牵引车的3个轴的端部,只能对牵引车的车轮进行制动。

2. 运梁车安全风险

该运梁车满载时较重,附着力较差,设计爬坡能力为5%。该运梁车行驶在5%坡度路面时,若遇到紧急情况,机械式手动制动器和气压式脚制动器均无法将运梁车迅速制动,容易造成运梁车倾翻、施工人员伤亡、桥梁梁体及周围设施损坏。

为此,我们在运梁车上增加1套紧急制动装置。运梁车行驶中发生紧急情况时,可将运梁车迅速、平稳制动。

3. 紧急制动装置结构

该紧急制动装置主要由制动块1、吊臂2、撑杆3、撑杆连接轴4、拉簧5、钢丝拉线6操作手柄7等组成,如图1所示。

(1)制动块

该运梁车的前轮与中轮的距离为1100mm,制动块悬吊于前轴与中轴的中心处。每台运梁车设有2个制动块,制动块置于地面后,产生制动作用,可阻挡运梁车行驶。制动块为梯形结构,底部长700mm,顶部长150mm,高560mm,宽660mm。采用结构梯形既可将轮胎的推力转换为对地面的压力,还有利于将轮胎楔紧,又不会伤害轮胎。

1.制动块2.吊臂3.撑杆4.撑杆连接轴5.拉簧6.钢丝拉线7.操作手柄

制动块外壳采用5mm厚45号钢板焊接而成。制动块内部纵向焊有3道10mm厚钢制隔板,以增加制动块的刚性。

在制动块的前、后侧横向各焊接3根螺纹钢筋,以增加制动块与轮胎的摩擦力。在制动块的底部焊接4根螺纹钢筋,以增加制动块与地面之间的摩擦力。

(2)吊臂

2个制动块上方均设有吊臂,用于起吊和放下制动块。吊臂用厚度为20mm的45号钢板制成,其长度为450mm,宽度为170mm。吊臂的一端用直径30mm销轴固定在运梁车车架上,其中心处焊接有吊钩。

当吊臂抬起后,可将制动块吊起。当吊臂放下后,制动块可从吊钩上脱落坠于地面,以实现制动块的制动作用。

为防止制动块与凹凸不平的路面发生挂擦,制动块被吊起后,制动块底部与地面距离仍留有30～35cm。

(3)撑杆

每个吊臂处都设有撑杆,用于吊臂抬起后的支撑作用。撑杆用厚度为20mm的45号钢板制成,其长度为170mm,宽度为60mm。在撑杆支撑吊臂的接合处切去长20mm、宽15mm的豁口,可使吊臂卡在撑杆的豁口内。撑杆将吊臂撑起后,撑杆与吊臂的夹角为80°～90°。撑杆端头设有的拉簧,用于将撑杆拉紧在吊臂的端头,以防运梁车颠簸时撑杆3从吊臂2处脱落。

两侧的撑杆用撑杆连接轴连接。撑杆连接轴用直径为30mm圆钢制成,其通过轴套固定在运梁车车架上,可在轴套内灵活转动。撑杆连接轴中间有传动杆,用于控制锁紧机构解锁。

(4)操纵机构

紧急制动装置由操纵手柄控制,操纵手柄通过直径为20mm的销轴固定于运梁车操作台驾驶员坐席边,便于驾驶员操纵。操纵手柄与撑杆连接轴上的传动杆之间用直径6mm钢丝绳连接。

4. 紧急制动装置使用方法

当运梁车下坡行驶,手制动及脚制动的制动力不足以将运梁车紧急制动时,驾驶员可拉动紧急制动装置的操纵手柄。操纵手柄通过钢丝拉线拉动撑杆,将撑杆与吊臂脱开,吊臂的头部下沉,左右吊臂的吊钩与制动块脱开,左右制动块即同时落地。制动块落地后,将牵引车前轴或中轴轮胎卡住,即实现紧急停车。

若手制动及脚制动的制动力同时出现故障,该紧急制动装置亦可起到安全制动作用。制动完成后,操纵运梁车倒车,用手重新将制动块挂于吊钩上即可。

紧急制动 第2篇

1 原因分析

值乘司机在列车运行中通过操纵大闸降低列车管压力来调速。列车管畅通时, 列车管减压30kPa以上就会使列车产生制动力;但列车管不畅通或列车管与供风管安装错误时, 即使列车管压力由定压减到0所产生的制动力都不至于让列车减速或停车, 在这个过程中值乘司机往往会采取紧急制动措施, 紧急制动后由于制动缸压力>150kPa无法投入动力制动, 所以说此时的空气制动和动力制动都是无效的, 列车的制动处于失控状态, 导致事故的发生。

2 机车控制电路改造原理

机车在紧急制动之后, 按照机车控制原理, 制动缸压力>150kPa时无法投入动力制动。为确保列车非正常情况下的运行安全, 需对机车控制电路进行改造, 使动力制动不再受机车制动缸压力和监控装置的限制, 紧急制动后能正常投入动力制动以增加机车制动力迫使列车停车。

1) 紧急制动804得电后, 制动缸压力>150kPa时不再限制动力制动。动力制动工况时, 若同时出现制动缸压力大于150kPa和紧急制动804得电, 因804kA辅助常闭触点断开, LCZJ不得电, LC不会动作, 励磁回路依旧保持, 加馈动力制动依然可以实施。

2) 紧急制动804得电后, 同时调速手柄在非零位时, 不再跳主断。LWZJ为零位中继, 断开LWZJ的联锁逻辑 (断开804和920线) , 就可以取消“紧急制动, 同时调速手柄在非零位跳主断”的限制。

3) 监控装置发出卸载指令, 只卸载牵引力, 不再卸载动力制动力;紧急制动804得电后, 应该卸载牵引力。在监控装置卸载中继两端, 并联上低压柜牵引制动转换中继2WHz常开触点, 串联804中继常闭触点。当机车处于动力制动工况时, 旁路监控卸载指令;当机车处于紧急制动工况时, 804中继常闭触点断开, 684线失电, 电子柜预备信号丢失, 卸载牵引力。

3 改造方案及步骤

3.1 卸载电路的接线

将I端高压柜新接入的制位联锁线, 分别接在328Z线及328R线上 (即:并接在监控卸载信号线J1443线和J144线) 。先将I端端子排328接线柱上到YZJ正端的接线 (线号修改为328-1) 挑开, 找一空接线柱接好, 并新增328-2从328接线柱上引出一根接线到卸载继电器 (TJ) 常闭联锁X11:16, 卸载继电器的常闭联锁另一接线上新增一根接线 (线号328-3) 至一端低压柜新增端子排接线柱 (在I端低压柜下部绝缘胶木靠右侧上新增一端子排, 需要至少6个接线柱) , 再从该接线柱上引出一根接线至804kA中间继电器的4号接线柱, 804kA的14号接线柱引出线至I端低压柜新增端子排接线柱, 再从该接线柱引出接线至一端端子排328-1接线;新增328-2接线从328接线柱至II端高压柜端子排的空接线柱上, 再从该接线柱上引出328-2至2WHz常开位联锁, 常开位联锁的另一端接线新增线 (线号328-1) 至II端高压柜端子排另外一个空接线柱上, 再从该接线柱新增接线328-1至I端端子排328-1接线柱。

3.2 相关联锁的接线

将II端端子排的334接线端子的4根线两两分开接:L334线 (即LCU的N92插头E1芯) 与334N线 (即1FYJ联锁线) 接在原接线端子上;334H线 (即LCU的N92插头D4芯) 与334Z线 (即I、II端端子排过渡线) 移接到临近的空端子上。在制动气阀柜上, 1FYJ的334连线线号改为334-1, 改接至1#低压柜新增端子排空接线柱上, 再从该接线柱引出接线334至804kA第3点;804kA第13点新增接线至一端低压柜新增端子排空接线柱上, 再从该接线柱上引出接线334-2至1号端子柜01JX第二排第4点, 线号334。

取消2号低压柜LWZJ上9、10点的804线和920线。

3.3 中间继电器804kA的接线及联锁关系

在II端低压柜侧的故障转换开关上部钻两个距离为55mm的Φ6的孔, 并将804kA中间继电器安装在上面, 并在其正上方粘贴“804kA”不干胶标牌。

将LWZJ上的804#线改接到804kA的1号接线端子上。新增300线从II端低压柜804kA的2号接线端子至II端低压柜右下角的300号线的接线端子, 如图1所示。

4 试验方法

4.1 监控仪试验

1) 常用制动功能试验与改造前相同。

2) 紧急制动功能时, 机车产生紧急制动, 但只卸载牵引力, 不卸载制动力, 调速手柄在级位上不跳主断。

4.2 机车牵引电制动试验

1) 牵引工况时, 调速手柄离“0”后, 大闸置紧急位, 机车产生紧急制动的同时, 显示屏预备灯亮, 牵引电机电流回零, 只卸载牵引力, 不跳主断, 再将大闸由紧急位移置其他位置时, 牵引电机电流可以恢复上升。

2) 制动缸压力>150kPa时, 机车应给不上电制。

3) 制动工况时, 大闸置紧急位不卸载制动力, 也不跳主断。

4) 按照机车高压试验程序, 对LCU倒组试验, 并重复进行以上试验步骤。

5 结束语

机车改造后, 允许司机在列车紧急制动后按动力制动操作程序使机车产生动力制动, 此时的动力制动不再受机车制动缸压力和监控装置的限制, 机车空气制动力和动力制动力均由司机控制。兰州铁路局的SS3型机车全部按照以上方案进行了改造, 改造后进行了多次试验, 效果达到了预期的目的, 为铁路运输安全又增添了一把安全锁。

摘要：机车紧急制动后, 为防止动轮擦伤, 制动缸压力>150kPa时须解除机车动力制动, 但有些情况下, 如列车管不畅或单机紧急制动后由于制动力不足需要用动力制动来控速, 以达到减速的目的, 这就需要对机车控制电路进行改造, 使动力制动能随时投入。该方案的提出, 可有效地防止列车因制动失灵而引发的恶性事故。

关键词：机车,改造,方案,浅析

参考文献

紧急制动 第3篇

关键词：紧急制动,原因,对策

1 现状分析

蛇口线开通以来,运营列车在线频繁发生倒溜紧急制动故障。根据故障现象,经统计分析,主要存在以下五类故障表象:

(1)第一类:列车在库内刚启动出现倒溜紧急制动。如列车倒溜超过规定标准,无法动车。

(2)第二类:列车在无驾驶模式状态动车发生倒溜紧急制动后,可以当前驾驶模式运行。如列车倒溜超过规定标准,无法动车。

(3)第三类:列车在MCS或RM人工驾驶模式启动出现倒溜紧急制动后,可以当前驾驶模式运行。如列车倒溜超过规定标准,无法动车。

(4)第四类:列车在ATO模式自动驶模式启动出现倒溜紧急制动后,可以当前驾驶模式运行。目前,未出现列车倒溜超过规定标准,无法动车的情况。

(5)第五类:列车停在车站出现倒溜紧急制动。目前,未出现列车倒溜超过规定标准,无法动车的情况。

2 列车倒溜监控原理简述

列车在信号车载ATC系统保护下,车载ATP计算机对列车倒溜的状态进行实时的监控。如图1所示,通过安装在车辆A车第2轮对的里程编码器来实现监测列车是否移动。当里程编码器监测到轮对移动的方向与原方向(向前)不一致时,车载ATP计算机确定列车处于倒溜(退行模式除外),触发紧急制动。

车载ATP计算机内部处理列车倒溜信息,分速度监测和距离监测两种方式。当列车倒溜超过规定距离0.5 m或速度大于0.527 km/h,ATP计算机将触发永久紧急制动,列车无法动车。

3 故障原因分析及对策

3.1 第一类故障

(1)故障原因。经调查确定此类故障属于软件缺陷。列车刚上电后,车载ATP计算机默认倒溜距离为0.445 m。当司机在检车过程中,进行牵引/制动性能测试时,如列车出现0.055 m的倒溜情况或里程编码器监测到1个齿轮变化(0.026 m),ATC系统将触发永久紧急制动,列车无法动车。

(2)解决对策。修改软件,将列车原监测1个(0.026 m)齿轮标准修改为3个(26 mm3)。目前,效果较好。

3.2 第二类故障

(1)故障原因。经调查确定此类故障属于软件缺陷。首先,根据信号车载ATC系统设计要求,列车在无驾驶模式状态下,车载ATP计算机是不允许向车辆提供正常安全牵引ZVRD指令(高电平)。但实际上,在无驾驶模式状态下,车载ATP计算机向车辆输出了ZVRD指令(高电平),如图2所示。

其次,当列车在无驾驶模式状态下牵引列车,车辆本身的停车制动被缓解,而且牵引力无法施加。同时,根据车站站台区域设计要求是上坡道,因此,很容易发生倒溜紧急制动。

(2)解决对策。修改软件,增加对列车无驾驶模式状态的监测条件,从根源上解决此问题。

3.3 第三类故障

根据前期的调查分析发现,此类故障有两种原因导致:

(1)司机操作原因。1)故障原因。列车在MCS或RM人工驾驶模式下,列车的牵引力是通过车辆牵引手柄控制,牵引力的大小,根据牵引手柄扳动的位置决定。由于车站站台区域是上坡道,当牵引力施加不足时(车辆停车制动被释放后),易导致列车出现倒溜的现象,从而产生紧急制动。2)解决对策。优化设备操作流程,当列车MCS或RM人工驾驶列车启动时,应施加80%以上牵引,防止列车出现“倒溜”紧急制动。

(2)车辆牵引/制动系统本身的问题。针对此类问题需信号和车辆专业共同调查。目前,仍未发现此类情况。

3.4 第四类故障

(1)故障原因。经调查确定此类故障属于操作问题。当操作ATO按钮支持时间太短时(标准大于3 s),会导致车载ATO系统无法采用ATO模式自动驾驶。同时,ATO输出牵引力出现跳变的情况,如图3所示。

出现上述情况时,车辆停车制动被缓解,ATO输出牵引力出现跳变。同时,根据车辆的结构,6节车之间采用挂接方式(有一定的缓冲距离),车站站台区域设计是上坡道,因此,尾端A车会出倒溜的现象。

(2)解决对策。标准司机操作ATO模式的操作方法,如表1:

3.5 第五类故障

(1)故障原因。车辆与信号接口要求,列车在车站停稳后,车辆系统需提供停车制动信息(ZVBA指令持续高电平)。但实际中发现车辆系统向信号提供的停车制动出现不稳定(跳变),因此,列车在停车的瞬间可能会出现倒溜现象,如图4所示。

(2)解决对策。针对此类问题,我们仍在调查中。

4 小结

随着城市地铁轨道交通行业的高速发展,许多新的产品、新技术进入这个行业,对维护人员的技能水平要求不断地提高。只要我们本着科学的工作态度,一定能够在工作中解决实际问题,提高设备的安全及可靠性。

参考文献

[1]卡斯柯信号有限公司.深圳地铁2号线信号正线系统设备技术规格书[Z].2010.

紧急制动 第4篇

制动系统是地铁车辆重要的组成部分, 由于直接影响到列车的运行安全, 制动性能对于整车来说至关重要。为应对突发情况而设置的紧急制动模式是确保列车安全的最后一道保障, 因此, 对于紧急制动率的研究尤为必要。

1 几个重要概念

1.1 制动粘着系数

制动粘着系数是车辆制动系统设计的重要依据, 在设计制动系统时, 制动力不超过粘着力是保证行车安全的重要条件。通常在分析轮轨间的切向作用力时, 不使用“摩擦”概念, 而使用“粘着”概念, 把轮轨间最大切向作用力叫做粘着力, 把粘着力与钢轨对车轮的法向反力之比值叫做粘着系数。

在上图1中, μH为当前利用粘着系数, FBr为制动力, FA为正压力, μH max是实际粘着系数。当利用粘着系数小于实际粘着系数时, 列车的制动力能发挥正常, 无打滑现象发生。而实际粘着系数主要与以下因素有关:

1) 轨面状况。首先, 轨道是否有水对粘着系数的影响非常大, 这也是行业内意见最一致的影响因素。多方研究表明, 轨面有水后, 粘着系数将降低30%以上, 如在毛毛细雨情况下, 粘着系数降低更甚。另外, 油污、降雪以及含有水分的铁锈、落叶等情况下, 粘着系数都会发生不同程度的下降。

2) 速度。一般认为, 粘着系数可表示为速度的函数, 并随着速度的提高而下降, 但据试验表明, 在高速区段粘着系数受速度的影响很小。

图2是国外根据多年试验而得出的在不同轨面条件下的粘着系数分布图。蓝色区域表示干轨, 黄色区域表示湿轨, 绿色区域表示湿滑轨道。可以明显地看到, 当列车速度为80 km/h时, 三种轨面的粘着系数约为0.14~0.18, 0.08~0.14, 0.06~0.08;当列车速度为100 km/h时, 三种轨面的粘着系数约为0.135~0.175, 0.075~0.135, 0.055~0.075;当列车速度为120 km/h时, 三种轨面的粘着系数约为0.12~0.17, 0.07~0.12, 0.05~0.07。从以上数据可以得出, 粘着系数受轨面的干湿程度影响很大, 列车的运行速度对于粘着也有一定的影响。

1.2 紧急制动率

紧急制动率是指列车在紧急制动模式下的减速度, 其有瞬时紧急制动率和平均紧急制动率之分。由于受空气制动系统响应时间的影响, 瞬时紧急制动率和平均紧急制动率会有少许差别。

从图3可以看出, 制动系统等效的响应时间te=t10+ (t90-t10) /2, 从而可以得出, 等效的瞬时紧急制动率为ae=v02/2 (s-v0te) 。另外, 平均紧急制动率a平=v02/2s, 所以平均紧急制动率要略小于瞬时紧急制动率, 而它们之间的差值则取决于系统响应时间的大小。理论上讲, 通过让制动曲线变陡以减小响应时间, 可以缩小上述两者的差值, 但过陡的曲线有可能使系统超出制动冲动极限的要求, 故应合理进行系统的设置。

在粘着制动系统中, 紧急制动率的取值也有讲究, 最大不能超过粘着系数的限制, 也就是说列车的最大制动力不能超过轨道能够发挥的粘着力, 即:W总ae

式中:W总为包括转动贯量的列车总重量, μH max为轨道的实际粘着系数。可以看出, 紧急制动率最大不能超过实际粘着与g的乘积, 当然, 对于那些非粘着制动如磁轨制动等其它形式除外。

1.3 防滑保护

制动系统以轴为单位进行车轮的防滑保护, 制动电子控制单元通过安装于各轴的速度传感器来检测轴速, 进而判断列车的滑行情况。如检测到滑行, 控制单元将对制动缸的压力予以校正。防滑控制主要通过以下方式来实现:

1) 检测减速度。当检测到列车的减速度超过预设值而在车轴产生滑行现象时, 制动电子控制单元将控制制动缸压力来减小制动作用力;列车排气后随着粘着的恢复而加速, 当加速信号超过预设值时, 控制单元又发出重新施加制动作用力的指令。

2) 检测速度差。系统以列车网络单元内的最高轴速作为参考速度, 当检测到任一轴速超出参考速度时, 防滑控制系统将激活, 滑行轴的制动缸压力将减小, 直到滑行轴的相对打滑率控制在15%~20%左右。

上述任一条件检测到车轮滑行, 制动电子控制单元都将动作, 实施防滑保护以确保列车的安全。一般情况下, 车轮防滑保护装置的效率η>80%。

2 紧急制动率计算

在平直干燥轨道的正常情况下, 在满足制动粘着的前提下, 地铁车辆的紧急制动率根据车辆选型的内在需求确定。目前, 国内地铁车辆的平均紧急制动率 (a平) 多为1.2 m/s2或1.3 m/s2。然而, 列车实际的运行工况是多样的:有封闭的地下隧道, 又有条件相对较差的高架或地面线路;有在晴好的天气中运行, 也有在恶劣的雨雪天行驶;有列车制动系统完全正常的模式, 还有部分车辆系统故障的模式等等。面对诸多运行工况, 地铁车辆实际能发挥的紧急制动率则成了运营方颇为关注的课题。因此, 本文将通过几个简单的工况假设, 着重探讨列车在非正常情况下, 如轨面粘着较低和某车辆故障等情况下列车的紧急制动率大小, 从而达到以点带面的效果, 为车辆的设计提供参考依据。

2.1 假设条件

1) 制动产品的性能良好, 车辆具有良好的维护, 轨道线路的良好维护;

2) 紧急制动 (包括防滑系统) 正常时, 平均紧急制动率不小于a平;

3) 列车编组形式:-Tc+M+M-M+M+Tc-。AW0工况下, Tc车重量为mTc 0, M车重量为mM 0;在AW3工况下, Tc车重量为mTc 3, M车重量为mM 3;

4) 正常情况下, 列车保证实现a平所需要的粘着系数为μH;

5) 制动系统防滑保护装置的效率为η;

6) 列车的制动初速度为v0;

7) 空气制动系统等效的响应时间为te。

2.2 紧急制动率的计算

非正常工况下紧急制动率的计算, 在这里主要考虑两种情况:低粘着情况以及一节车辆制动故障的情况, 具体描述如下:

1) 粘着为μL的情况:

正常情况下的列车瞬时紧急制动率为:

在潮湿的轨道上, 粘着为μL的情况下的平均紧急制动率a平L为:

那么, 在粘着为μL的情况下的瞬时紧急制动率ae L为:

以上为低粘着情况下紧急制动率的一种推算方式, 当然, 由于低粘着系数值的不可测性, 制动系统防滑效率的不确定性以及受诸多外部因素的影响, 确切的紧急制动率很难通过公式来计算。

2) 一节车故障的情况:

计算一节车故障情况下的列车制动力, 从安全角度来考虑, 一般取最重的一节AW3工况下的车辆故障, 而其它车辆都为AW0工况。假设M车重于Tc车, 那么故障列车的有效重量系数为:

在干燥轨道上, 一节车故障下的列车平均紧急制动率a平故为

那么, 一节车故障下的列车瞬时紧急制动率ae故为:

同样, 用上面的公式可以推算一个转向架、多个转向架或多个车故障等不同工况下的紧急制动率。结合上述两种计算方法, 还可以推算出在各种粘着情况以及不同车辆故障等多种组合工况情况下的紧急制动率大小。

可以看出, 列车紧急制动率的取值与粘着系数以及车辆的故障情况密切相关。在车辆各系统正常的情况下, 轨道的粘着条件对列车的制动性能影响甚大, 过差的轨面条件或将使得列车的制动能力难以发挥, 而紧急制动率过小将会给列车的运行安全带来极大的隐患。

3 结语

1) 制动粘着系数是制动领域中一个非常基础但十分重要的概念, 它直接影响着地铁列车的制动性能, 关乎着列车的运行安全。

2) 良好的轨道线路维护以及增加列车清扫制动等附加功能可以有效地改善粘着条件, 对于地铁列车来说十分必要。

3) 对于室外高架线路, 在雨雪、冰雹等恶劣天气情况下, 地铁列车应执行应急运营模式, 适当降速或加大发车间隔以确保列车的运行安全。

摘要：介绍了制动粘着系数、紧急制动率以及防滑效率等概念, 并对非正常工况下的紧急制动率做了相应的描述和计算, 最后对低粘着条件下的地铁车辆运行提出了建议。

关键词：粘着系数,地铁车辆,紧急制动率,防滑保护

参考文献

紧急制动 第5篇

一、制动能力和安全性

高速列车的制动作用包括调速制动和停车制动, 其制动能力首先体现在停车制动作用时对制动距离的限制。根据列车制动系统的结构特点和司机操纵作用, 停车制动有各种不同的方式, 在同样的制动装置、操纵方式和线路条件下, 其制动距离基本上与列车制动初速度的平方呈正比关系。所以, 随着列车速度的提高, 必须相应改进其制动装置和制动控制方式才能满足缩短制动距离的要求, 在各种不同的制动方式中, 又以紧急制动距离为最短, 是检验列车制动能力和运行安全性的基本技术条件, 也是通信信号系统设计和运输组织的重要依据。

紧急制动距离的设计值主要基于轮轨间制动黏着的利用、基础制动装置的热容量以及制动控制性能等各种制约因素所容许的最大紧急制动能力, 此外, 还应该考虑必要的安全裕量, 特别是在动力制动作用不良状态下的紧急制动能力。目前, 国外最高运行速度300km/h的高速列车标准状态紧急制动距离一般规定在3000~4000 m, 我国《铁路主要技术政策》规定, 运行速度为300 km/h的列车, 其平直道紧急制动距离不得超过3700 m。此外, 影响制动距离的因素还有列车组成和线路条件, 应按不同机车车辆的运行阻力和坡道、曲线阻力进行具体计算。为保证满足紧急制动距离即列车运行安全性的基本要求, 在设计高速列车的制动能力时应留有充分的安全裕量。

二、城际动车组的紧急及安全制动的故障分析

在全动车时, 每辆车所需黏着只负担本车;在二动一拖时, 若拖车无制动力, 那么牵引和制动时, 一辆动车的黏着要负担本车和半辆拖车;在一动一拖时, 拖车若无制动力, 在牵引和制动时, 一辆动车的黏着要负担本车和一辆拖车。当然, 在牵引时, 拖车是没有牵引力的, 但制动时拖车可以有制动力, 但不是牵引的电制动力, 一般只是空气制动力, 如果想不用或少用空气制动力, 则只有借助邻车的电制动力。上式的计算是按最大加速度, 最大牵引力, 要考虑到转动惯量和载荷, 当然按平均加速度, 平均牵引 (制动) 力可计算平均值, 同样有参考意义。

三、城际动车组的紧急及安全制动系措施

(一) 城际动车组的紧急及安全制动系统

高压电器设备完成从接触网到牵引变压器的接通与断开功能。主要包括:受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等;完成供电系统的接人与断开控制、网侧电流检测、保护等功能, 其中受电弓最为关键, 它负责完成列车运行过程中的高速受流, 并确保受流质量。

牵引变压器用来把接触网上取得的25k V高压电变换为供给牵引变流器及电机、电器工作所适合的电压, 其工作原理与普通电力变压器相同。针对高速列车交流传动系统的特点, 为了抑制变压器二次侧电流纹波、控制开关器件的关断电流及抑制网侧谐波电流, 要求牵引变压器各绕组有很高的电抗 (一般在20%以上) , 为了使二次侧并联的脉冲整流器的负荷平衡, 各牵引绕组的电抗必须相等, 二次侧各绕组之间相互干扰很强时, 电流波形会产生紊乱, 严重影响开关器件的关断电流, 因此, 各绕组之间要采取磁去耦结构, 由于变流器负载的谐波电流等会引起牵引变压器局部发热, 所以对冷却系统要求很高, 同时高速列车要求其体积小、重量轻、性能稳定。

脉冲整流器是牵引传动系统的电源侧变流器, 列车牵引时作为整流器, 再生制动时作为逆变器, 可以实现牵引与再生工况间快速平滑地转换。列车牵引运行时, 将牵引变压器的牵引绕组输出的单相交流变换成直流电, 并要保证中间直流环节的电压恒定, 交流电网侧功率因数接近, 使电网电流尽量接近正弦, 减少电网对周围环境的电磁污染。

(二) 制动措施

微机控制的制动控制系统由电气部分和气路阀类部分组成。电气部分又包括制动控制器、微机控制系统和安全联锁装置。气路阀类部分包括制动电磁阀和缓解阀、紧急制动电磁阀、强迫缓解电磁阀和切换阀、荷重传感器和EP传感器、重空车压力平衡阀、紧急限压阀、制动缸压力中继阀、总风缸及电空制动压力开关、空电转换电磁阀等。利用这套控制系统可以操纵两种制动装置。

1) 正常情况下使用的采用微机控制的直通式电空制动装置。这是一种以动力制动为优先的动力制动、空气制动、磁轨制动的复合制动方式。2) 在电空制动失效的情况下使用处于热备用状态下的自动空气制动装置。整个制动系统分成三级控制:网络控制、电空制动控制和空气制动控制。其中网络控制以网络来传输控制指令、实现ATP列车控制;电空制动控制是以贯穿全列车的电空制动电缆为介质来传输控制指令及电制动力的模拟指令;空气制动控制是以贯穿全列车的列车管压力为介质来传输控制指令。上述三种控制的安全级别以空气制动控制最高, 其余依次为电空制动控制和网络控制。而其指挥级别以网络控制最高, 电空制动控制次之, 空气制动控制最低。该系统由列车管减压方式变为电气指令式的控制装置, 不仅缩短列车制动空走时间, 还包括复合制动控制、空重车调整、制动模式控制、监控信息处理和显示等功能。从而可适应于ATP、ATC列车自动控制甚至最新的列车控制信息管理 (TIS) 装置的运用要求。目前, 城际动车组制动系统主要通过以下措施:采用微机控制的电气指令制动系统以实现制动过程的优化控制, 并在提高平均减速度的同时尽量减少减速度的变化率;对复合制动的模式进行合理设计使不同形式的制动力达到较好的组合;减少同编组动车组中不同车辆制动力的差别以缓和车辆之间的纵向动力作用;采用摩擦性能良好的盘形制动装置和强有力的动力制动装置以提供足够的制动力。

三、结语

为了在如此高的速度下能够安全运行, 城际动车组安装有一套成熟、稳定、可靠的制动系统, 制动系统未出现过重大制动系统故障, 但由于制动系统故障判断困难, 停车时间较长, 易造成后续交路动车组晚点, 因此, 如何迅速快捷的处理这些制动系统故障成了动车部门一个主要课题。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.CR H5型动车组途中应急故障处理手册[M].北京:中国铁道出版社, 2011.

[2]韩宝明, 李学伟.高速铁路概论[M].北京交通大学出版社, 2008.

紧急制动 第6篇

关键词：汽车,安全,制动,离合器

0 引言

制动辅助系统是针对90%的汽车驾驶员在紧急情况下踩刹车时缺乏果断判断的情况而设计的。在正常情况下,大多数驾驶员开始制动时只施加很小的力,然后根据情况增加或调整对制动踏板施加的制动力;在紧急情况下,大多数驾驶员对需要施加比较大的制动力反应不够迅速,则需要制动辅助系统的协助[1]。制动辅助系统可以从驾驶员踩制动踏板的速度或加速度中探测到车辆行驶中遇到的情况当驾驶员在紧急情况下迅速踩制动踏板,但踩踏力又不足时,此系统便会协助并在不到1秒的时间内把制动力增至最大,缩短在紧急制动的情况下的刹车距离。

传统的紧急制动辅助系统分为EBA(Electronic Brake Assist)和BAS(Brake Assist System)两种。EBA一旦监测到踩踏制动踏板的速度陡增,并且驾驶员继续大力踩踏制动踏板,它就会在几毫秒内释放出储存的180巴的液压施加最大的制动力,其速度要比大多数驾驶员移动脚的速度快得多;相对于EBA,BAS在紧急制动时依靠的是加大真空助力器内的真空度,继而增大助力比,实现提前制动和加大制动力矩[2]。

本文提出并设计了一种新型的汽车紧急辅助制动机构,其系统设计框图如图1所示。

此机构在接收紧急信号指令后,通过微动开关电路控制电动机的启停,离合器的离与合,以及盘式电磁铁的通与断,通过齿轮齿条传动推动真空助力器的推杆,使真空助力器发生作用,从而完成有效的刹车动作。

1 整体方案设计

根据设计要求的分析,要达到预定的功能,需使用到的机构或装置有动力源、传动机构、离合器装置、电磁铁装置以及开关控制部分。

1.1 机械结构的设计

此机构安装在踏板与真空助力器之间,其整体结构图如图2所示。

当危险信号出现时,微动开关电路接通NC端,使电动机开始旋转,离合器闭合,从而带动传动轴、从动轴转动,由于齿轮安装于从动轴上,故而齿轮带动齿条平移,即推动真空助力器的推杆推进,使真空助力器作用,从而实现初始制动;当推杆运动到最底端,触碰微动开关,使其转换至ON端,此时电动机停转,离合器分离,盘式电磁铁导通产生引力,将推杆紧紧吸住,使真空助力器始终保持工作状态,以保证制动有效进行,直至车辆停止。当紧急状况解除,断开微动开关,此时盘式电磁铁失去磁性,推杆弹回,制动完成。

辅助制动机构的机械部分主要由动力部分、传动部分和控制部分三部分组成。

1.1.1 动力部分及轴传动部分

图3为动力部分及轴传动部分,联轴器将电动机与传动轴连接在一起,传动轴与从动轴的连接通过离合器实现。当离合器闭合,两轴传递电动机的扭矩,带动从动轴末端安装的齿轮,至此轴传动部分的传动动作完成。

1.1.2 齿轮齿条传动部分

图4为齿轮齿条传动部分,齿条固定在真空助力器的推杆上,并始终与齿轮啮合。通常情况下,离合器处于分离状态,刹车踏板踩下,齿轮齿条处于空转状态,对正常刹车动作不产生任何影响;紧急情况时,离合器处于闭合状态,齿轮带动齿条做直线运动,使真空助力器推杆推进,真空助力器作用,汽车开始制动。

1.1.3 控制部分

图5为控制部分及制动保持机构,控制部分主要由辅助制动机构电源开关主控,正常情况下,电源开关断开,制动装置正常使用,当紧急状况信号到来,电源开关闭合,传动部分作用,推杆推进,当推杆完全推到底,连于齿条上的立板触碰微动开关的触头,电路进行转换,使盘式电磁铁作用,吸引铁块,同时,电机停转,离合器分离。此时推杆始终保持在推入状态,制动状态得以保持。当紧急状况解除,断开电源开关,电磁铁断电,推杆弹回,制动解除。

1.2 外围控制电路的设计

辅助制动机构机械部分实现自动制动,主要依靠微动开关及其电路控制,控制电路示意图如图6所示。

其控制过程如下:1)开关S闭合;2)微动开关NC端接通,电机转动,离合器闭合;3)微动开关按钮按下,ON端接通,电磁铁导通有磁性,同时电机停转,离合器分离;4)开关S断开,电磁铁断电,失去磁力。

2 零部件设计参数的选择

在设计机械结构时,应满足强度、刚度、寿命、工艺性、经济性、可靠性等基本要求[3]。本设计根据一系列计算准则,包括强度准则、刚度准则、振动稳定性准则和可靠性准则等[4],确定了各零部件的设计参数。

2.1 电动机的选择

由于紧急状况下,需要紧急制动,并且在本设计中真空助力器推杆有效制动行程为40mm。故而估取辅助制动装置最大工作速度为0.04m/s。并且根据电动机的急启急停的特点,应选取减速直流电动机。

根据实际情况,估取推杆推力F=1100N,最大工作速度v=0.04m/s。

由电动机至真空助力器的总效率:

(式中η1、η2分别为离合器、齿轮齿条传动的效率,取η1=0.95,η2=0.96),则η=0.950.96=0.912。电动机所需的输入功率:

考虑结构的紧凑性以及对转速的要求,选用60GAFM微型齿轮减速直流电动机。

电动机主要参数如表1所示:

2.2 离合器的选择

根据辅助制动装置需要离合器启动快,操作方便,动作灵敏,能在极短时间内准确结合且可自动控制的特点,选用电磁式摩擦盘离合器。

1)计算转矩

查参考文献[5]表5-3-21摩擦离合器工作储备系数β=1.5,则离合器转矩TC=βTt=1.51.528104

2)计算摩擦盘工作面内、外直径

若估取摩擦盘工作面的平均直径Dp=9.5cm,则摩擦盘工作面的外直径D1=1.25Dp=1,.259.5=11.875cm,摩擦盘工作面的内直径D2=0.75Dp=7.125cm,计算摩擦盘宽度b=(D1-D2)/2=2.375cm。

3)计算摩擦面对数

根据公式m=Z-1≥8TC/[π(D12-D22)DpμPP]=2.27,因此摩擦面对数m=3,摩擦盘总数Z=4。

2.3 齿轮齿条的设计

齿条选用40Cr(调制),硬度为280HBS,齿轮的材料为45钢(调制),硬度为240HBS,二者之差为40HBS。精度等级选7级精度,选齿轮齿数为Z=30[6]。

计算得,分度圆直径d=34mm,齿轮齿宽b=34mm,基圆直径db=32mm,齿矩p=3.14mm,齿顶高h=1mm,齿顶圆直径da=36mm,齿根圆直径df=32.5mm。

2.4 轴的选择

由于制动过程中真空助力器推杆的力较大,故对轴的强度等机械性能相对较高,因此轴的材料选用45钢(调制),其硬度为240HBS。

3 实验结果与实验数据

3.1 实物模型

选择合适的零部件,经过加工装配后,其实物模型如图7所示。

3.2 制动响应时间

测得该机构从接受制动指令到完成制动的时间如表2所示。

根据一般的真空助力器构造[7],其推杆完全推到底的距离约为L=40mm,电机转速n=30r/s,因此,将推杆推至底所用时间大约为

而以上实验数据也很好的论证了这一理论值。另外,该执行机构前端的传感系统的反应时间为毫秒级,几乎可忽略不计。

正常情况下驾驶员反应时间在1s~1.5s内[8],因此该辅助制动机构在响应时间上完全具有优越性。

4 结束语

本设计主要用于汽车的制动系统当中,可以有效解决紧急状况下司机来不及踩刹车或者误踩油门等问题。与现有辅助制动装置相比,本机构实现了车辆的紧急制停,保证在较短时间内完成有效地制动,无论是在结构还是功能上本设计都具有很大优越性。

本设计的优越性体现在以下四点:

1)小型化:安装在踏板与真空助力器之间占用空间少,可节约汽车有限的空间。

2)节能化:本设计在非紧急状况时处于非工作状态,机构不消耗电能,只有接收到紧急信号时才作用,并且在工作状态中损耗能量也极少。

3)控制电子化:本设计使用微动开关电路控制电动机、离合器和盘式电磁铁的启停和通断,其电路简单,有很大的可行性。

4)独立化:本设计中使用电磁离合器完成传动轴和从动轴间的连接与扭矩传递,离合器分离时可保证齿轮齿条传动装置对正常情况下的制动动作不产生影响。而紧急状况发生时,电磁离合器闭合,齿轮齿条传动装置作用于真空助力器推杆完成制动动作,保证车辆安全。

由于条件与经费的限制,本研究仅仅制作出了辅助制动机构的机械部分的模型,并未在真正的汽车上进行改装。因此,倘若在汽车上使用此机构,还需进行改进以提高本设计的实用性,并将此种机构应用于汽车上,真正实现汽车的安全辅助制动。

参考文献

[1]胡爱军,王朝晖.汽车主动安全技术[J].机械设计与制造,2010,7:97-99.

[2]刘文芳,张立斌.浅谈汽车安全技术[J].工业技术,2010,9:121.

[3]刘大维.汽车工程概论[M].北京:机械工业出版社,2008.

[4]唐金松.简明机械设计手册(第三版)[M].上海科技技术出版社,2009.

[5]成大先.机械设计手册-单行本-轴及其连接[M].化学工业出版社.2004.

[6]成大先.机械设计手册(第五版)单行本-机械传动[M].化学工业出版社.2009.

[7]何仁.汽车辅助制动装置[M].化学工业出版社,2005.

紧急制动 第7篇

近年来,随着中国汽车产销量的激增,汽车保有量也逐年增加,接近1.4亿辆。庞大的汽车保有量导致了城市交通拥挤和道路交通事故频发,传统的汽车制动系统智能化程度不高,不够人性化,同时一些人为的迟、误等操作因素也进一步加剧了交通事故的发生频率。

在紧急制动的情况下,由于要求驾驶员紧急踩制动,部分驾驶员(尤其是女性、年老和新驾驶员)反应迟缓,腿部踩踏力不能及时施加到最大,从而使汽车制动距离增大;甚至个别新驾驶员由于紧张等因素误踩油门踏板(自认为是踩制动踏板),从而造成汽车追尾、撞人及其他碰撞等交通事故,造成了极大的社会危害。

汽车紧急制动辅助系统BA能够帮助驾驶员更加快速有效地制动,当汽车行驶前方出现突发情况时,驾驶员将会采取紧急制动措施,使制动距离缩短,制动效果达到最佳状态,从而有效的降低交通事故的发生,降低人员的伤亡,减少人民的生命财产的损失。如图1所示,配备汽车紧急制动辅助系统的汽车制动距离明显小于没有配备的,制动效果提高显著。

2、系统设计

本手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的研究主要有以下几方面内容:

(1)手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的制动执行机构的设计:包括外形设计、运动学设计、动力学分析、与原车制动系统(含ABS)的配合及连接关系设计等;制动执行机构重点研究的是制动执行机构的力学分析保证机构的制动可靠性和研究执行机构的运动学,防止与相邻零部件的运动干涉。

(2)手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的电子控制模块设计:包括硬件和内部程序的设计;手自动一体式汽车紧急制动辅助系统对汽车前端的雷达、红外传感器及汽车车速等信号的采集及处理;采用汽车理论等相关知识来计算前后车辆的相对运动速度和车距、汽车紧急制动所需的最小制动距离等,为汽车紧急制动辅助系统的电子控制模块的内部程序设计提供理论及自处理运算提供判断依据。

本汽车紧急制动辅助系统应能够根据相关传感器自动识别路况天气情况,区分不同路况天气情况下的制动安全距离等,分为正常模式(良好晴朗天气)、湿滑路面模式(雨天、积水路面等)和雪地模式(冰雪路面)。

(3)手自动一体式汽车紧急制动辅助系统对汽车原配备的传统的制动系统及ABS等制动系统没有任何影响,在采取本汽车紧急制动动作时,汽车原ABS制动系统仍保持正常的制动动作,即防止汽车车轮抱死:增压——保压——减压一一增压的循环制动动作。

(4)手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的整个电路设计布置:防止该系统电路影响整车其他电路或影响汽车正常运行。采取紧急制动时制动灯能够自动点亮,提示后面车辆制动。

手自动一体式汽车紧急制动辅助系统原理设计图,如下图2所示。

3、系统功能

研究的手自动一体式汽车紧急制动辅助系统应具有以下几方面的功能:

(1)低速城市交通道路上,手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的自动紧急制动动作可以根据前车车速、两车距离和本车车速等信息来自动启动紧急制动功能。

对汽车前端的雷达和红外传感器的信号采集及处理,判断出前后车辆的距离和相对运动速度,通过制动减速度来确定紧急制动所需的最小车距,为了安全也可以参照国家要求的安全应急制动距离为标准设定,从而实现汽车的自动紧急制动,防范汽车追尾事故。

式中:t1—滞后时间;t2—制动力增长时间;V1—制动初始速度,Km/h;jmax—最大稳定减速度,m/s2;

通过上述制动距离公式可知,制动距离与驾驶员的反应时间t1 (制动滞后时间)和制动力增长时间t2有较大关系。本系统可以采用自动或手动制动来极大减小驾驶员的反应时间t1 (制动滞后时间),从而有效的缩短制动距离,防止事故的发生。

(2)手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的制动执行机构的电子开关及电流大小的研究,确保制动执行机构的动作灵敏迅速,保证紧急制动的迅速性;同时,根据制动执行机构的动力学分析来确定电磁阀等电路的电流大小,保证整个手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的工作可靠性。

通过公式(1)可知,制动距离与驾驶员的反应时间t1(制动滞后时间)和制动力增长时间t2有较大关系。通过本系统的机械式制动执行机构的动作可以极大地减小制动力增长时间t2或极大的减小由于驾驶员紧张情绪等造成的制动力缓慢增长等情况,从而有效的减小了制动距离,防止追尾等事故发生,保证了行车安全;特别对新手和女性、年老的驾驶员有着重要作用,可以降低其驾驶时的紧张情绪,降低事故发生。所以,如果有紧急事件时,自动启动或手动启动本紧急制动系统可以极大地减小驾驶员的反应时间t1 (制动滞后时间)和制动力增长时间t2,有效的降低制动距离,防止事故的发生。

(4)手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的电子控制模块的硬件和内部程序的设计:首先是汽车前端的雷达、红外传感器及汽车车速等信号的采集及处理;其次是根据各传感器信号来判断前后车辆的距离和相对运动速度;最后是根据车速与相对车距(应急安全距离)来确定是否自动启动紧急制动。

根据不同工作模式:正常模式(良好晴朗天气)、湿滑路面模式(雨天、积水路面等)和雪地模式(冰雪路面),来设定不同情况下的制动安全距离,从而保证不通路况情况下本紧急制动系统工作性能良好,保证行车安全。

4、小结

本手自动一体式汽车紧急制动辅助系统是在原车ABS制动系统基础上增加的一套辅助紧急制动系统,对原车ABS系统没有任何影响。其创新点主要是采用机械式制动执行机构来保证制动的迅速性;采用传感器来判断不同路况情况设置不同的制动安全距离来保证行车安全;采用手动和自动双开关式的紧急制动模式,从而有效的降低驾驶员的紧张情绪,为行车安全提供了保障。

摘要：针对汽车紧急情况下驾驶员制动迟缓、犹豫造成交通事故,本文研究了一种手自动一体式汽车紧急制动辅助系统。本系统主要包括传感器、电控单元和制动执行机构,其特点是不影响ABS制动性能,且实现了手自动一体、启动后制动迅速和多种路况下不同的紧急制动模式。

关键词：交通事故,紧急制动,制动辅助系统,手自动一体

参考文献

[1]袁耀龙.某轿车机械式紧急制动辅助装置设计与仿真研究.吉林:吉林大学硕士论文,2012.

[2]大陆集团推出EBA-City和SPEED产品,支持无事故的安全驾乘[J].汽车零部件.2011(10).