动车组制动技术复习题及参考答案

中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案

动车组制动技术

一、填空题：

1.现代列车产生制动力的方法有

制动、制动和

制动三种。

2.同一材质的闸瓦的摩擦系数与、和

有关。

3.按照制动力形成方式的不同，制动方式可分为

制动和

制动。

4.动车组制动控制系统ATC包括、和

三个子系统。

5.动车组制动控制系统主要由

装置、装置和

装置组成。

6.列车制动力是由制动装置产生的、与列车运行方向、列车运行的、司机可根据需要调节的力。

7.按照列车动能转移的方式的不同，制动方式可分为

和

两大类。

8.动力制动的形式主要包括

和，它们又属于

制动。

9.闸瓦制动中，车轮、闸瓦、钢轨间一般分析时存在、、三种状态。

10.根据粘着条件可知，动车组产生滑行原因主要有、。

11.车辆基础制动装置是由、、、及

所组成。

12.高速动车组制动时采用

优先的空、电联合制动模式。

13.轮轨间粘着系数的主要影响因素有

和。

14.车轮不打滑的条件是

不应大于轮轨间的。

15.防滑装置按其按构造可分为、和

三种防滑器。

16.动车组滑行的检测方法主要有、和

检测。

17.动车组制动指令传输信号的类型有

信号和

信号。

18.动车组的制动指令一般由头车内的或

装置下达的。

19.动车组空气制动系统的基础制动装置是由、两部分组成。

20.动车组空气制动是由

装置、装置、装置和

系统组成。

二、名词解释：

1.制动

2.缓解

3.车辆制动装置

4.制动方式

5.空气制动机

6.粘着

7.备用制动”

8.电制动

9.翼板制动

10.非常制动

11.常用制动

12.紧急制动

13.基础制动装置

14.列车制动距离

15.耐雪制动

16.闸瓦制动

17.电空制动机

三、简答题：

1.何谓CRH2辅助制动？

2.制动控制单元（BCU）的作用是什么？

3.动车组的基础制动装置有哪两部分组成？其作用是什么？

4.动车组何时会产生紧急制动作用?

5.制动力产生的条件是什么?

6.制动装置的作用是什么？

7.缩短动车组制动距离的措施是什么？

8.基础制动装置的用途是什么？

9.列车制动产生的实质是什么？

10.电阻制动与再生制动各有何特点？

11.动车组的停放制动有什么作用？

12.粘着制动与非粘着制动有何区别？

13.缓解的稳定性和制动灵敏度为什么必须统筹兼顾？

四、分析题：

1.为什么动力制动装置要和空气制动装置配合使用？

2.动车组为什么要采取“空、电联合制动模式，电制动优先”的方式？

3.怎样从概念上区分动力制动、电制动、再生制动？

4.分析车轮产生滑行的原因以及如何解决车轮滑行。

5.分析如何利用增粘技术改善粘着。

6.分析CRH2基础制动装置采用油压卡钳式盘形制动的优势。

五、论述题：

1.动车组的特点有哪些？其中哪些对制动系统的影响较大？

2.论述车轮产生滑行的原因以及如何解决车轮滑行问题？

3.粘着系数与那些因素有较大的关系，如何提高动车组轮轨间的粘着系数？

4.论述基础制动装置中盘型制动与闸瓦制动相比有哪些优点与不足之处。

5.论述涡流轨道与磁轨制动各有何优劣。

6.论述飞轮储能是如何实现能量的吸入和释放以及在我国的应用情况

参考答案

一、填空题：

1.摩擦制动、动力制动、电磁制动

2.闸瓦压力、列车运行速度、制动初速

3.粘着、非粘着

4.ATP、ATO、ATS

5.制动电子控制、制动信号发生、制动信号传输

6.相反、阻碍、外力

7.热逸散、动能转变成可用能、8.电阻制动、再生制动、粘着

9.理想纯滚动、滑动、粘着或静摩擦

10.制动力过大、粘着

11.制动缸、制动力传递装置、闸瓦装置、空重车调整装置

12.电制动

13.车轮和钢轨的表面状况、列车运行速度

14.制动力、粘着力

15.机械式、电子式、微机控制式

16.减速度、速度差、滑行率

17.数字、模拟

18.司机制动控制器、ATC

19.传动、摩擦

20.制动指令及传输、制动控制、基础制动、制动供风

二、名词解释：

1.制动：就是人为地使列车减速、阻止其运动和加速或使其在规定的距离内停车。

2.对已经施行制动的物体，解除或减弱其制动作用，均可称之为缓解。

3.车辆制动装置就是为使车辆能施行制动和缓解而安装于车辆上的一整套设备的总称。

4.制动方式：所谓制动方式是指列车动能转移的方式，或制动力获取的方式。

5.空气制动机：就是用压力空气（压缩空气）作为原动力，以改变空气压强来操纵控制。

6.由于正压力而保持动轮与钢轨接触处相对静止的现象称为“粘着”。

7.备用制动：是当列车常用制动装置发生故障不能实施常用制动时，利用备用制动作用能维持列车低速运行，避免救援。

8.电制动：是将列车运动动能转变为电能后，再变成热能消耗掉或者反馈电网的制动方式。

9.翼板制动：就是利用空气动力学的原理，在列车各车体上，布置一定数量的空气阻力板（翼板），直接产生作用于车体的与列车运动放向相反的外力。

10.是动车组在非正常情况下，为使动车组迅速停车而实施的一种制动作用。

11.常用制动：是列车在正常调速和进站时经常采用的一种制动作用。

12.紧急制动：是指动车组在紧急情况下，为了让动车组迅速减速而实施的一种制动作用。

13.基础制动装置：传送制动原动力并产生制动力的部分。

14.列车制动距离：就是从司机将制动阀手柄置于制动位的瞬间至列车停车的瞬间为止列车所运行的距离。

15.耐雪制动：在降雪时，为了防止冰雪进入制动盘和闸瓦之间，使得闸瓦无间隙轻轻接触制动盘而产生的制动作用。

16.闸瓦制动：又称踏面制动，是最常用的一种制动方式，在制动时,闸瓦压紧车轮，轮、瓦间发生摩擦，列车的动能大部分通过轮、瓦间的摩擦变成热能，经车轮与闸瓦最终逸散到大气中去。

17.电空制动机：就是电控空气制动机的简称，以压力空气为原动力，用电气来操纵。

三、简答题：

1.何谓CRH2辅助制动？

答：辅助制动是以在制动装置异常、制动指令线路断线时常用制动系统不能工作时而设置的电气指令式的辅助制动装置。它产生相当于3级、5级、7级常用制动及紧急制动的空气制动。

2.制动控制单元（BCU）的作用是什么？

答：制动控制单元就是个计算机，它根据输入的制动指令信号、速度信号和载荷信号输出决定电制动力和空气制动力的制动模式信号。即常用制动、快速制动、紧急制动、耐雪制动等，同时还可进行防滑控制和辅助控制。

3.动车组的基础制动装置有哪两部分组成？其作用是什么？

答：其基础制动装置则由传动和摩擦两部分组成。其作用都是把制动缸活塞上的推力增大若干倍以后平均地传给各个闸瓦或闸片，使之压紧车轮或制动盘而产生制动作用。

4.动车组何时会产生紧急制动作用?

答：紧急制动是指动车组在紧急情况下，为了让动车组迅速减速而实施的一种制动作用。

在列车分离、总风压力（MR压力）不足、制动手柄在取出位时发出动作，没有空重车载荷调整功能以及制动力不足的情况下，紧急制动指令线失电，从而使紧急电磁阀失电打开，产生紧急制动作用。

5.制动力产生的条件是什么?

答：制动力是由闸瓦摩擦力作用而引起的，是钢轨作用在车轮轮周上的与列车运行方向相反的外力。其大小可根据建立的力矩平衡方程式∑M=0求得。在转动惯量忽略不计；轮子与钢轨处于静摩擦或粘着状态的两个条件下，制动力在数值上就等于闸瓦摩擦力，即

∑BL=

∑K•jk

(kN)

6.制动装置的作用是什么？

答：制动装置是用外力迫使运行中的机车车辆减速或停车的一种设备。它不仅是列车安全、正点运行的重要保证，而且也是提高列车重量和运行速度的前提条件。因此，制动装置的性能好坏，对铁路的运输能力和行车安全都有直接影响。

7.缩短动车组制动距离的措施是什么？

答：（1）减少列车空走时间，如采用电空制动取代空气制动；

（2）采用大功率盘形制动机；

（3）采用复合制动方式，如空气盘形制动+电气电力制动+非粘着制动。

8.基础制动装置的用途是什么？

答：(1)产生并传递制动原力；

(2)将制动原力放大一定的倍数；

(3)保证各闸瓦或闸片有较一致的闸瓦或闸片压力。

9.列车制动产生的实质是什么？

答：从能量的观点看，“制动”的实质就是设法将动能从动车组上转移出去，使动车组减速或停止。从作用力的观点来看，“制动”就是让制动装置产生与动车组相反的制动力，使动车组减速或停止。采取什么制动方式使动车组的动能转移出去，采取什么制动方式获取这种制动力，是制动的基本问题。

10.电阻制动与再生制动各有何特点？

答：电阻制动是把由列车动能转化出来的电能直接消耗在随车安装的制动电阻上，然后转变为热能，再通过通风设备把热散掉；再生制动就是将电能通过牵引传统系统的变流器逆向变换，把三相交流电变成单相工频交流电，再返回电网，实现能量再生。比电阻制动更具有节能、环保，而且整个动车组轻量化。

11.动车组的停放制动有什么作用？

答：停放制动是为了防止动车组在长时间停放时发生溜逸事故而设置的，动车组大多常用弹簧蓄能制动装置来实施。动车组运行时，利用压缩空气的压力抵消蓄能弹簧的弹力，不让其发挥作用；当压缩空气逐渐减小时，停放制动作用就自动逐步体现。

12.粘着制动与非粘着制动有何区别？

答：依靠粘着滚动的车轮与钢轨粘着点之间的粘着力来实现车辆的制动，称为粘着制动。列车采用粘着制动时，能够获得的最大制动力不会大于粘着力。采用粘着制动方式，对车轮和钢轨都有磨损，增加维护检修成本；而轨道电磁制动与轨道涡流制动属于非粘着制动。制动时，钢轨给出的制动力并不通过轮轨粘着点作用于车辆，而由钢轨直接作用于吊挂在转向架上的电磁铁。制动力的大小不受轮轨间粘着力的限制，是超出粘着力以外获取制动力的一种制动方式。所以，也叫粘着外制动。它主要用于粘着制动力不够的高速旅客列车上，作为一种辅助的制动方式。对车轮和钢轨磨损较低。

13缓解的稳定性和制动灵敏度为什么必须统筹兼顾？

答：所谓稳定性即列车管的减压速度极为缓慢时，制动阀不发生制动动作的性能。例如，列车管的减压速度为0.5～1.0KPa/s之内，制动阀不应该发生动作。列车管以一定速度减压，必须发生制动。即阀具有一定的灵敏度。例如，当列车管减压速度为5～10KPa/s时，阀不应晚于6秒钟发生动作。两者必须统筹兼顾，既要保证列车管减压速度低于缓解稳定性要求的临界值时不发生自然制动，又要保证减压速度达到制动灵敏度规定的。

临界值时必定能起制动作用。

四、分析题：

1.为什么动力制动装置要和空气制动装置配合使用？

答：空气制动装置主要由空气压缩机、总风缸、分配阀、制动缸、单独制动阀（小闸）和自动制动阀（大闸）等部件组成。当司机操纵小闸时，通过分配阀的作用能单独控制机车，使列车产生制动或缓解作用。动力制动装置是利用牵引电机的可逆原理，在动车组需要减速时，将动车组转换为制动工况，此时牵引电动机转换为发电工况，并通过轮对将列车的动能变成电能。对电机产生的电能的不同处理方式，形成了不同方式的动力制动。动力制动的特点是速度低时制动力小，速度高时制动力大。因此动力制动特别适合于长大下坡道上进行恒功率制动，不但安全性比较高，可以缩短运转时分，提高区间通过能力，还可以大大减少车轮和闸瓦的磨耗，而当进站停车速度低到30km/h以下时，动力制动的制动力就很小了，因此必须和空气制动装置配合使用。

2.动车组为什么要采取“空、电联合制动模式，电制动优先”的方式？

答：动车组采用“空、电联合制动模式，电制动优先”的方式可以在执行空气制动时充分利用电制动力来减少基础制动装置的机械磨耗，大大地降低检修成本，加快制动力上升速度，提高制动系统的可靠性和安全性，以达到延长基础制动装置的使用寿命及缩短制动距离的目的；同时也节约了电能，体现了空电联合制动的优越性。

3.怎样从概念上区分动力制动、电制动、再生制动？

答：动力制动是指利用动力传动系统或其一部分产生制动力的制动方式。它包括电制动和空气制动，电制动是指利用电力传动装置产生制动力的动力制动方式。电制动又分成再生制动和电阻制动两种形式。再生制动是将牵引电机转变为发电机，也即将列车动能转化为电能，再将电能通过牵引传动系统的变流器逆向变换，把三相交流电变成单相工频交流电，再返回电网，实现能量再生。

4.分析车轮产生滑行的原因以及如何解决车轮滑行。

答：根据粘着条件可知，产生滑行原因不外乎两个，一个是制动力过大，另一个是粘着降低。一般制动力在设计时已经考虑了设计粘着系数的限制，因此在制动时突然增大的可能性较小，唯一的可能是在电空配合的控制上存在不协调，所以只要合理设计电空配合控制，制动力过大的可能性就可以排除。然而，滑行的原因大多是由于粘着的降低，因此，可以采用主动防滑措施解决因粘着降低而造成的滑行；或者利用防滑器防止粘着制动因制动力过大而引起车辆滑行。

5.分析如何利用增粘技术改善粘着。

答：踏面清扫是改善轮轨接触面粘着条件的有效方法。在制动时，使踏面清扫瓦贴靠车轮踏面，将踏面上的污浊物清扫干净，恢复轮轨间应有的粘着状态；同时，由于清扫瓦是用特殊的增粘材料制成的，所以在清扫踏面时，把微量的增粘材料附着在车轮踏面上，使轮轨间的粘着系数增加，可有效地改善粘着状态。但并不承担任何制动功能。

踏面清扫装置为空气式，清扫装置的动作受控于踏面清扫控制系统的指令，它在车轮发生空转滑行和速度在30km/h以上三种条件下实行。气缸内为活塞和间隙自动调整装置，活塞杆头部I与闸瓦连接，闸瓦为树脂合成材料。闸瓦可以方面地更换，打开闸瓦托座上的锁闭装置，就能将闸瓦由内向外的方向取出。

6.分析CRH2基础制动装置采用油压卡钳式盘形制动的优势。

答：CRH2基础制动装置采用了空—油变换的液压卡钳式盘形制动装置，即列车制动管的压缩空气需要经过增压缸的转换后，向制动卡钳的小油缸输出高压油液，推动卡钳活塞上的闸片夹紧制动盘形成制动力。其优点是：能够通过制动控制系统满足不同载重条件下对不同制动倍率（即制动力）的要求以及防滑要求；同时可以简化制动单元的结构，取消复杂的杠杆构件和空气单元制动缸；由于油是不可压缩液体，空气部分的容积变化小，压力上升块。

五、论述题：

1.答案要点：动车组是由带动力的动车与不带动力的拖车的旅客列车车组，具有以下特点：

（1）成组使用、编组固定；可单列运行，也可两列连挂运行。

（2）按动力方式分有内燃动车组和电动车组，动力布置形式又分为动力集中和动力分散式动车组，现代高速动车组和地铁动车组基本采用电动车组，并采用交流传动。

（3）动车组中各车之间采用密接式车钩，整体运用维修，大修前不解体。

（4）两端均可操纵，不需转向，任何一端均可控制动车。

（5）通过网络或电缆实现同步牵引、同步调速、同步制动等重联功能。

对动力分散的动车组而言，列车制动装置是指动车制动装置、拖车制动装置的组合，它们共同形成完整的制动系统。它包括两个部分：制动控制系统和制动执行系统。制动控制

系统由制动信号（或指令）发生与传输装置和制动控制装置组成；制动执行系统通常称为基础制动装置，包括闸瓦制动和盘形制动。因此，上述（1）、（2）、（4）、（5）都对制动系统影响较大。

2.答案要点：根据粘着条件可知，产生滑行原因不外乎两个，一个是制动力过大，另一个是粘着降低。一般制动力在设计时已经考虑了设计粘着系数的限制，因此在制动时突然增大的可能性较小，唯一的可能是在电空配合的控制上存在不协调，所以只要合理设计电空配合控制，制动力过大的可能性就可以排除。然而，滑行的原因大多是由于粘着的降低，主动防滑的主要措施就是围绕粘着做文章，被动防滑围绕制动力过大做文章。

1)采用减速度控制技术；

2)利用增粘技术改善粘着；

3)首车制动减速模式；

4)撤砂增粘。

被动防滑的主要方法就是利用防滑器来改善轮轨运行状态。

3.答案要点：粘着系数的影响因素主要有两个：列车运行速度和车轮、钢轨的表面状况；轮轨间表面状况包括：干湿情况、脏污程度、是否有锈、是否撒砂以及砂的数量和品质等等。轮轨的湿度、脏污程度又与天气、环境污染状况和制动装置形式(有无踏面或轨面清扫设备)等因素有关。列车运行速度对粘着系数的影响主要是：随着制动过程中列车速度的降低，冲击振动以及伴随而来的纵向和横向的少量滑动都逐渐减弱，因而粘着力和粘着系数也逐渐增大，其增大的程度与机车车辆动力性能、轨道的情况等有关。因此，（1）现代高速动车组多采用动分散模式，在牵引与制动工况下，能够充分利用粘着；

（2）动车组均设置了高性能电子防滑器进行防滑控制，以便充分利用粘着；

（3）采用增粘装置（车轮踏面清扫装置）以提高粘着系数；

（4）采用撒砂装置；由于动车组运行环境不同，在恶劣条件下，可通过撒砂系统有效

改善轮轨接触面的工作环境，改善粘着系数，提高动车组运行品质。

4.答案要点：盘形制动又称为摩擦式圆盘制动，是在车轴上或在车轮辐板侧面装设制动盘，用制动钳将合成材料制成的两个闸片紧压在制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，把列车动能转变成热能，耗散于大气之中。

优点：

(1)可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。

(2)可按制动要求选择最佳“摩擦副”，制动盘可以设计成带散热筋的，旋转时使其具有半强迫通风的作用，以改善散热性能，适用于高速、重载列车。

(3)制动盘平稳，几乎没有燥声。

不足：

(1)车轮踏面没有闸瓦的磨刮，轮轨粘着将恶化。所以，为了防止高速滑行，既要考虑采用高质量的防滑装置，也要考虑加装踏面清扫器，同时采用以盘形为主、盘形+闸瓦的混合制动方式，来有效缩短制动距离。

(2)制动盘使簧下重量及其引起的冲击振动增大；运行中还要消耗牵引功率，速度愈高，这种功率损失也越大。

5.答案要点：

轨道电磁（磁轨）制动与轨道涡流制动都属于非粘着制动。磁轨制动就是通过讲车辆转向架上的磁铁吸附在轨道上并使磁铁在轨道上滑行产生摩擦制动力的制动。而轨道涡流制动是将电磁铁落到距轨面7～10mm处，电磁铁与钢轨间的相对运动引起电涡流作用形成制动力。

磁轨制动的制动力取决于磁铁长度、磁铁对钢轨的吸引力、轨道与极靴间的摩擦系数。

在速度为250km/h时，每组磁轨制动体的制动力可以达到3～3.5kN。每辆车若装4组电磁铁，在高速下可实现0.25m/s2的制动减速度。由于磁轨制动对钢轨磨耗大，故不作为常用制动方式，只在紧急制动情况下使用。

磁轨制动与轮轨间粘着系数无关，故受气候影响较小。使用磁轨制动还可改善轮轨粘着，在相同情况下，采用磁轨制动的列车比不采用磁轨制动的列车可提速40km/h以上。

当轨道涡流电磁铁与轨道间隙为7mm、速度为250km/h时，28kW的励磁功率可产生7.2kN的制动力。涡流制动对电磁铁与钢轨的气隙很敏感，气隙每变化1mm,制动力变化10%，随着速度的增加，电磁铁与钢轨垂直吸引力增加。其优点：钢轨无磨耗，高速时制动力大，可控制，结冰时有制动力；缺点：功耗大，1m：37kW，钢轨严重发热，50km/h以下不能工作，对轨道电路有影响，增加簧下质量2.4t。适用无缝轨道线路，采用LZB信号系统。

6.答案要点：飞轮储能是具有广泛应用前景的新型机械储能方式，也被称为机械电磁。

它的基本原理是由电能驱动飞轮加速到高速旋转，电能转变为机械能储存，当需要电能时，飞轮驱动电动机作发电机运行，飞轮减速，将动能转换成电能。飞轮的升速和降速，实现了电能的存入和释放。

我国对飞轮的研究，始于1993年，最早研究储能飞轮的实验室建于1995年。在理论分析及模型试验方面也已取得了一定的进展。1997年国内研制出第一套复合材料飞轮系统，转子重8kg,直径23cm,1998年成功运转到48000r/m，线速度580m/s，实现充放电。

1999年国内有关单位研制出第二代飞轮，重15kg,直径30cm，于2001年4月成功运转到70000r/m,线速度650m/s，储能量0.5kW·h。

飞轮储能系统是一种具有光电一体化的高新技术产品，它能在较短时间内储存制动过程列车的动能，并能在需要的瞬间输出强大的电能以满足车辆起步加速时的需要，大大提高了车辆的动力性能。

内燃动车组在制动能量回收和将其用于辅助传动装置中具有较大的潜力，实现制动能量回收是进一步提高内燃动车组的经济性的有效途径之一，利用具有制动能量回收功能的复合动力传动装置回收能量并加以利用，可以节约29%的燃料。