制动系统教学大纲_(2015.06期)

第一篇：制动系统教学大纲_(2015.06期)

中国铁路总公司大型养路机械驾驶资格理论培训

《制动系统》课程教学大纲

办班单位：郑州职工培训基地

审核意见：

（签章）

****年**月**日

一、理论课程主要内容及要求

1.课题一

基础制动装置和手制动机

课时数2 主要讲授内容：基础制动装置的分类及组成；单元制动器；闸瓦的分类；手制动机的分类及组成。

要求：通过学习，使学员了解大型养路机械基础制动装置和手制动机的分类及组成，以及制动原力是如何通过杠杆原理放大、传递并最终实现其制动和缓解作用的。

2.课题二

YZ-1型空气制动机中的空气制动阀

课时数2 主要讲授内容：空气制动阀的作用、结构特点以及分别作为大、小闸使用时的工作过程。

要求：空气制动阀是YZ-1型空气制动机的重点内容。通过本节的学习，使学员熟悉并掌握空气制动阀的作用、结构特点以及分别作为大、小闸使用时的工作过程。

3.课题三

紧急制动阀、调压阀、中继阀

课时数2 主要讲授内容：紧急制动阀、调压阀、中继阀的作用、结构特点和工作过程。

要求：通过学习，使学员掌握上述阀件的作用、结构特点和工作

过程。

4.课题四

109型分配阀、紧急放风阀

课时数2 主要讲授内容：109型分配阀、紧急放风阀的作用、结构特点和工作过程。

要求：通过学习，使学员掌握上述阀件的作用、结构特点和工作过程。

5.课题五

YZ-1型空气制动机的综合作用、操作方法与性能试验

课时数2 主要讲授内容：大型养路机械中YZ-1型空气制动机的综合制动作用、操作方法与性能试验。

要求：通过学习，使学员了解并熟悉YZ-1型空气制动机的综合制动作用、操作方法及性能试验。

6.课题六

JZ-7型空气制动机

课时数2 主要讲授内容：JZ-7型空气制动机的系统组成、主要阀件的作用及其相互间的控制关系。五步闸试验步骤。

要求：通过学习，使学员了解JZ-7型空气制动机的系统组成、主要阀件的作用及其相互间的控制关系。了解五步闸试验步骤。

7.习题课

课时数4

二、考核方式

考试采用综合闭卷笔试方式。

第二篇：13制动系统设计规范

制动系统设计规范---谢浩

制动系统设计规范

1.范围：

本规范介绍了制动器的设计计算、各种制动阀类的功能和匹配、以及制动管路的布置。

本规范适用于天龙系列车型制动系统的设计。

2.引用标准：

本规范主要是在满足下列标准的规定（或强制）范围之内对制动系统的零、部件进行设计和整车布置。

GB 12676-1999 汽车制动系统结构、性能和试验方法

GB/T 13594 机动车和挂车防抱制动性能和试验方法

GB 7258-1997 机动车运行安全技术条件

3.概述：

在设计制动系统时，应首先考虑满足零部件的系列化、通用化和零件设计的标准化。先从《产品开发项目设计定义书》上猎取新车型在设计制动系统所必须的下列信息。再设计制动器、匹配各种制动阀，以满足整车制动力和制动法规的要求。确定了制动器的规格和各种制动阀之后，再完成制动器在前、后桥上的安装，各种制动阀在整车上的布置，以及制动管路的连接走向。3.1车辆类型：载货汽车、工程车、牵引车 3.2驱动形式：4×2、6×4、8×4 3.3 主要技术及性能参数：长×宽×高、轴距、空/满载整车重心高坐标、轮距、整备质量、额定载质量、总质量、前/后桥承载吨位、（前/后）桥空载轴荷、（前/后）桥满载轴荷、最高车速、最大爬坡度等。

3.4 制动系统的配置：双回路气/液压制动、弹簧制动、鼓/盘式制动器、防抱制动系统、手动/自动调整臂、无石棉摩擦衬片、感载阀调节后桥制动力、缓速器、排气

制动系统设计规范---谢浩

制动。

4.制动器：

本规范仅对鼓式制动器的各主要元件和设计计算加以阐述，盘式制动器的选型和计算将暂不列入本规范的讨论范围之内。4.1鼓式制动器主要元件： 4.1.1制动鼓：

由于铸铁耐磨，易于加工，且单位体积的热容量大，所以，重型货车制动鼓的材料多用灰铸铁。不少轻型货车和轿车的制动鼓为组合式，其圆柱部分用铸铁，腹板则用钢压制件。

制动鼓在工作载荷下将变形，使蹄、鼓间单位压力不均，带来少许踏板行程损失。制动鼓变形后的不圆柱度过大，容易引起制动时的自锁或踏板振动。所以，在制动鼓上增加肋条，以提高刚度和散热性能。中型以上货车，一般铸造的制动鼓壁厚为13～18㎜。4.1.2制动蹄和摩擦片：

重型货车的制动蹄多用铸铁或铸钢铸成，制动蹄的断面形状和尺寸应保证其刚度。

重型货车用无石棉摩擦片（GB12676-1999第4.1.3制动衬片应不含有石棉。）的前片厚度为15㎜左右，后片厚度为18㎜左右。摩擦片材料的性能应具有：高而稳定的摩擦系数，热衰退较缓和；耐磨性好；吸水率和吸油率低；较高的耐挤压强度和冲击强度；制动时没有噪声和有毒气体发出。

制动蹄和摩擦片可以铆接，也可以粘接。粘接的优点在于衬片更换之前的使用厚度较大，但工艺复杂且不易更换衬片。铆接衬片的工艺简单、噪声较小且易于更换。东风汽车公司的制动衬片多采用铆接方式。4.1.3制动底板：

制动底板将承受全部制动反力矩，故应有足够的刚度。刚度不足，将导致制动力矩减小，踏板行程加大，制动衬片磨损不均。重型车多用铸造底板代替压制的制动底板。

4.1.4制动器间隙自动调整装置：

制动系统设计规范---谢浩

制动鼓在不制动时应能自由运转，故制动鼓和制动衬片之间必须有一定的间隙。鼓式制动器的设定间隙一般为0.2～0.5㎜。

采用自动调整装置（GB12676-1999第4.2.11.1行车制动器的磨损应能自动调整。但是，对于N2和N3类非公路车辆的制动器以及M1和N1类车辆的后制动器，可不强行要求安装自动调整装置。……）时，制动器的间隙不需要人工精细调整，只需要进行多次全制动即可自动调整到设定间隙，并且在行车过程中能随时补偿过量间隙。

自动调整装置有间隙感应式和行程感应式两种，国内常用的是间隙感应式。它感应制动器的间隙超过设定间隙值时，便自动加以调整到设定的间隙。4.1.5制动气室：

前桥制动器一般用膜片式的普通制动气室，中、后桥制动器一般用弹簧式制动气室，它的膜片气室部分用作行车制动，弹簧气室部分用作驻车制动或紧急制动。膜片气室部分和弹簧气室部分的操纵气路完全独立，分别由脚制动和手制动控制。

膜片气室的优点在于结构简单，对气室壁的加工精度要求不高，但所容许的行程较小，膜片的使用寿命也较短。不过，膜片的价格较低，且易于更换。在工程车上很受欢迎。而活塞气室的使用寿命较高，但对气室壁的加工精度要求较高，且不易适应恶劣的路况。

对非平衡式渐开线凸轮张开装置的制动器，有：

Qa(P1P2)2h式中 P1、P2——凸轮对两蹄的张开力

a ——张开力对凸轮中心的力臂

2h——调整臂的臂长 Q——制动气室推杆的推力

设制动气室工作压力为p，则气室的作用面积为： AQa(P1P2)p2hp对活塞式制动气室： A4D2，D为活塞直径

制动系统设计规范---谢浩

对膜片式制动气室： A12(D2Ddd2)

其中 D为气室壳体在夹持膜片处的内径，d为膜片夹盘直径。气室的推杆行程为：l2h a式中 δ——制动器间隙

λ——安全系数，取λ＝2.2～2.4。制动气室的工作容积为：

活塞式制动气室： VAl4D2l

膜片式制动气室： VA2l4.2制动器的设计计算： 4.2.1制动器效能因数：

6(D2Ddd2)l

效能因数是鼓式制动器的一个非常重要的参数，它是制动器的输出力矩与输入力矩的比值。设计制动器时，就是要在有限的制动器的空间里力争尽可能高的效能因数。

对于非平衡式凸轮张开装置的领、从蹄式制动器：

领蹄： Kt1kcos1cossin

其中： h/R, kf/R, l0/R, 

从蹄： Kt2

kcos'1cossin其中： h/R, kf/R, l0/R, '

制动器效能因数： K4Kt1Kt2

Kt1Kt2 式中：θ－领、从蹄摩擦片包角

0－领从蹄摩擦片起始角

α－最大压力线与摩擦片平分线的夹角

γ－摩擦角

制动系统设计规范---谢浩

β－等效法向合力与摩擦片平分线的夹角 h－张开力对支点的力臂 f－支点与制动鼓中心的距离

l0－压力中心圆的直径 R－制动鼓半径

从上面的公式中可以看出:影响制动器效能因数的主要参数有摩擦片起始角0、摩擦片包角θ、制动蹄支承点与制动器中心的距离f、制动鼓半径R、张开力作用线到制动蹄支承点的力臂h及摩擦片的摩擦系数μ。

摩擦片的片宽较大，对制动器吸热越好，也可减少磨损。当输入力一定时，制动鼓的半径越大，则制动力矩就越大，且散热能力也越强。但制动鼓的半径和摩擦片的片宽都受到轮辋内径的限制。制动鼓与轮辋之间应保持一定的间隙，以改善制动器的散热条件。一般情况下，制动鼓与轮辋直径之比为D/Dr=0.70～0.83。制动鼓的半径R和摩擦片的片宽b是在轮辋内径的限制下确定的。

当摩擦片包角θ＝90º～100º时，磨损最小，制动鼓温度最低，且制动效能最高。θ再减小虽有利于散热，但单位压力过高将加速磨损。而增大包角对减小单位压力的作用并不大，且将使制动作用不平顺，容易使制动器发生自锁。所以，包角θ一般不大于120º。

常将摩擦片布置在制动蹄的中央，故摩擦片起始角的大小为0902。

张开力作用线到制动蹄支承点的力臂h应尽可能大，以提高制动效能，h=1.6R左右。

在保证两蹄支承端毛面不干涉的条件下，两支承端之间的距离尽可能小，所以，制动蹄支承点与制动器中心的距离f=0.8R左右。

温度不同，摩擦片的摩擦系数也不同。当温度在250ºC以下时，摩擦系数可保持在μ=0.35～0.4。在计算制动器的制动力矩时，取μ=0.3可使计算结果更接近实际情况。

4.2.2制动力矩的计算：

用效能因数法求制动蹄的制动力矩。设制动蹄的制动力矩和输入张开力分别为M和P，则MKPR。

制动系统设计规范---谢浩

4.3制动性能验算：

制动器的基本参数确定之后，制动器制动力矩的大小就已经确定了。但该制动器能否满足整车性能的要求，需按照GB12676-1999和GB7258-1997的要求作进一步的验算。

4.3.1同步附着系数计算： Fb1FF

b1b2 0LL2h

g 式中：Fb1－前桥制动器制动力(N)Fb2－后桥制动器制动力(N)β－制动力分配系数

0－满载同步附着系数 L －轴距(m)L2－汽车重心至后轴的纵向距离(m)hg－汽车重心高度(m)4.3.2满载时制动性能：

当L20时 jmaxgL)h5(m/s2)

2(0g当时 jgL10maxL5(m/s2)

1(0)hg式中：L1－汽车重心至前轴的纵向距离(m)Ψ－附着系数 g－重力加速度(m/s2)4.3.3剩余制动性能：

前失效时： jgL1Lh1.3(m/s2)

g

制动系统设计规范---谢浩

后失效时： j4.3.4应急制动性能：

gL21.3(m/s2)

LhgjmaxFB弹m22.2(m/s)

4.3.5驻车制动性能：

按GB12676-1999规定：驻车制动系必须使满载车辆停在18%坡道上(上坡或下坡)；允许挂接挂车的车辆，牵引车的驻车制动系必须能使列车停在12%坡道上。arcsin4.3.6比能量耗散率：

mv121.8W/mm

2前桥制动器： e14tAmv12(1)1.8W/mm2

后桥制动器： e24tAFB弹mg

式中：v1－制动初速度

A－单个制动器的摩擦片面积 t－制动时间 4.3.7比摩擦力： fMRA0.48N/mm2

式中：M－单个制动器的制动力矩

5.制动阀：

气制动管路系统中常用的制动阀类及总成有：空气压缩机、组合式空气干燥器(含卸载阀)、四回路保护阀、贮气筒、放水阀、取气阀、串联式双腔制动阀、快放阀、感载阀、弹簧制动气室、手控阀、差动式继动阀、挂车控制阀、分离开关及连

制动系统设计规范---谢浩

接头、排气制动阀、缓速器、ABS电磁阀、单向阀、继动阀等。5.1空气压缩机：

空压机用来向汽车气制动系统或其它辅助用气装置提供必要的能源，即一定的气压和空气量。空压机经皮带轮由发动机驱动。空气经滤清器到达空压机吸气口，由进气门进入气缸。气体被活塞压缩后，经排气门到达空压机供气口，再经干燥器、四保阀等进入贮气筒。5.2组合式空气干燥器: 由于经空压机压缩后的气体温度很高(一般在220℃左右)，因此空气中包含的水分和油污将随同空气一起进入了管路中。含有水蒸气的压缩空气，经过管道凝聚成水。这些水分会引起金属零件锈蚀，橡胶密封件龟裂、润滑油脂分解失效，管路堵塞等故障，严重影响行车安全性。特别在寒冷地区的冬季，滞留在管路中的水分容易冻结成冰，破坏阀的正常工作，甚至使制动操纵失效。组合式空气干燥器利用分子筛作为干燥剂，采用与卸载阀一体的整体式结构，利用卸载阀排气的动作，使再生贮气筒中的压缩空气反向通过干燥筒，将干燥剂表面吸收的水分和油污排入大气，实现分子筛的再生活化，更长期有效地清洁压缩空气中的水分及其它杂质。

空气干燥器的干燥剂需要经常拆洗或更换，所以，空气干燥器的安装位置应在维修时容易接近的地方。5.3四回路保护阀：

四回路保护阀是当整车双回路其中一条回路失效时,不仅能保护其它未失效回路制动性能不受损坏，而且还能保证空压机向未失效的回路中继续充气，使整车达到GB12676-1999中规定的失效后的剩余制动性能的要求。四回路保护阀装配在组合式空气干燥器的后面，从此把气体分成各自独立的几路(三或四路)引入贮气筒中。5.4贮气筒：

贮气筒作为制动系统的储能装置，其配置应相对独立。前桥和后桥作为双回路的行车制动系统，需配置独立的前、后桥贮气筒；驻车制动系统、排气制动和离合器、变速箱等辅助用气需配置一个辅助贮气筒；有空气悬挂的汽车，还需配置一个空气悬挂贮气筒。贮气筒容积的大小应适当，容积太小将导致每次制动后贮气筒中压力降低过大，减小了有效的制动次数。同时，空压机需频繁地给贮气筒充气，降低了空压机的使用寿命。容积太大，将导致整车布置困难，同时也延长了起步时间。

制动系统设计规范---谢浩

贮气筒的配置和容积的大小应以GB12676-1999的相关规定来确定。5.5放水阀：

放水阀是把积存在贮气筒中的水分用手动的方式排入大气中。放水阀应装配在每个贮气筒的最低位置。且应保证放水阀的操纵在驾驶员容易接近的地方。5.6取气阀：

取气阀直接连接在辅助贮气筒的外面，是给轮胎充气提供方便的一种装置。它也可用来测试贮气筒中的气压。5.7串联式双腔制动阀：

制动阀用来操纵汽车及其挂车的行车制动器，其制动效能的大小随操纵力的大小按比例地变化。且不管汽车的速度、载荷情况如何，均能保证安全、迅速和有效地把汽车制动住。东风汽车公司最常用的制动阀有两种结构：串联式双腔制动阀和并联式双腔制动阀。串联式常用于平头车，布置于驾驶室内；并联式则常用于长头车，布置于车架大梁上，通过连杆机构由驾驶员直接操纵。5.8快放阀: 快放阀能够迅速地将制动气室中的气压排入大气，以便迅速解除制动。快放阀常用来控制单前桥车辆的前桥制动器。通常布置于车架第一横梁上。5.9感载阀：

重型载货汽车，空、满载时整车质量分布变化较大，空载时后轴承载的载荷较小，而满载时后轴承载的载荷又较大。但传统的设计是根据满载时的轴荷分配来确定前、后轴的制动器的制动力，而前、后制动器的输入压力是基本相同的，因而空载时后轴制动力明显偏大，使得空载制动时往往在很小的输入压力下后轴车轮就会抱死，而此时前轴的制动能力还未充分发挥出来，而且还会导致制动跑偏甚至甩尾，是一种非常危险的工况。

感载阀能使后轴制动力随其轴荷的变化自动地调节，使前、后轴车轮尽量接近同时趋于抱死状态，以期获得较理想的利用附着系数。感载阀集继动阀和自动感载阀的功能于一体，对制动气室进行快速的充、放气，它布置方便，功能可靠，在气压制动中使用较多。双后桥的汽车，需用一套特殊的连接机构，把两后桥连接在一起，由感载阀控制。5.10弹簧制动气室：

制动系统设计规范---谢浩

弹簧制动气室由两部分组成，膜片气室部分用于行车制动，由脚制动阀操纵，属于充气制动；弹簧气室部分用于驻车制动或紧急制动，由手制动阀操纵，属于放气制动。弹簧制动气室膜片腔的规格应由GB12676-1999中的相关要求确定。弹簧制动气室弹簧腔的规格应由驻车坡度和紧急制动的要求确定。5.11手控阀：

手控阀是一个手操纵的制动阀，它用作驻车制动和紧急制动的操纵。制动的动作可以通过排气的方式达到。手控阀应布置在仪表板上或驾驶员座椅的左边及右边等驾驶员容易操纵的地方。5.12差动阀：

差动阀用在装有弹簧式制动气室的汽车上，以防止行车制动(膜片制动气室)和驻车制动或紧急制动(弹簧制动气室)同时操纵，在制动器上产生重叠的制动作用力，保护制动器不致超负荷。同时使弹簧制动气室快速地充、放气。

驾驶员只要踩下脚制动阀，使行车制动起作用时，弹簧制动气室即被解除。5.13挂车控制阀: 挂车控制阀装在牵引车上，用以操纵半挂车的制动。挂车控制口的信号来自于串联式双腔制动阀的上腔（后桥）和下腔（前桥）以及手控阀。它们中任一控制信号都可以完成对挂车的操纵。挂车阀三个控制口的符号（++-）是表示： “+”是输出气压随输入气压的增加而增加，用于挂车行车制动操纵；“–”是输出气压随输入气压的减少而增加，用于驻车制动或紧急制动操纵。

带有越前性装置的挂车操纵阀，越前量为0～100KPa之间。由于主车分离开关与挂车紧急继动阀之间的管路长达15m以上，且有相当大的节流损失。要达到制动时主车与挂车气室推杆同时开始运动，那么主车的感载阀与挂车的紧急继动阀的控制口气压应相同。因此，在主车上安装这种使制动时主、挂车控制阀控制口气压接近的阀的功能叫越前。越前并非是让挂车先于主车制动，而是挂车控制阀控制口的气压稍高于主车控制阀控制口的气压，从而达到主、挂车同时制动。5.14排气制动阀和缓速器：

排气制动和缓速器主要是在下长坡时作为辅助制动，可减少制动器的负荷，缓解制动器的热衰退，延长摩擦片的使用寿命，降低驾驶员的劳动强度，增加制动器的使用寿命。

制动系统设计规范---谢浩

排气制动阀装在发动机的排气管上，关闭发动机排气口，使车辆减速或停止。缓速器可装在变速箱后面、传动轴或后桥上。5.15继动阀：

继动阀的功能是用来缩短操纵气路中的制动反应时间和解除制动时间，同时起加速阀和快放阀的作用。继动阀主要装在双前桥或未装感载阀的后桥上。5.16 ABS电磁阀：

ABS电磁阀只能用于装有防抱制动系统的汽车上，它的作用是在制动过程中，根据来自ECU的控制信号，增加、减小或保持制动气室的压力。从而使车辆在不抱死的状态下制动。

6.制动管路：

在制动管路中，有钢管和尼龙管两种制动管路。由于从空压机出来的压缩空气的温度高达220℃，所以，从空压机到四保阀的制动管路一般用φ15㎜或φ19㎜的钢管。其余的(若后桥制动管路离发动机排气管较近，也需用钢管)制动管路都使用尼龙11材料的尼龙管。6.1尼龙管：

尼龙管重量轻，比重为1.04，约为钢管的1/7.8；尼龙管柔性好，可适用较大的弯曲变形，一般不用定形就可直接装配，减少了设计人员大量的设计工作；尼龙管耐腐蚀，使用寿命长，耐油性能好；管接头不需要涂密封胶，密封性仍好。

尼龙管不耐高温(最高温度在110℃左右)，热老化性较差。6.2钢管：

钢管的管口有两种形式：锥形管节式和扩口式。锥形管节式多用于客车、军车和EQ140车型，扩口式则主要用于EQ153及重型货车上。

两种形式的钢管都存在许多缺点。钢管的形状复杂、转弯较多，气体流动阻力较大；每车钢管的数量较多；钢管的内外必须镀锌，但管内仍有生锈的可能；钢管接头需涂密封胶，但密封性仍不很好；钢管的加工尺寸必须非常准确，否则，稍长稍短都无法装配。

钢管的优点是耐高温。其价格比尼龙管稍贵。6.3制动管路的布置：

制动系统设计规范---谢浩

在布置制动管路时，由于刚从空压机出来的压缩空气的温度较高，为保证到干燥器的气体温度为60℃左右，有利于干燥器去除空气中的水分和油污，所以，从空压机到干燥器的制动钢管应至少大于5m。若因整车布置，无法满足5m的距离，可把制动钢管做成螺旋形状以增加其长度和散热面积。

发动机上的第一空气钢管和车架上的第二空气钢管用高温软管连接，以防止发动机的跳动震断钢管。连接钢管的连管接头的两端需用管夹固定。钢管不能与尼龙管、电线束捆绑在一起。

尼龙管的布置走向，应尽量避开尖锐和高温物体。最好用支架引伸出来固定，每500m用一支架固定，每200m用扎带捆绑。保证尼龙管布置的可靠和美观。7.制动管路系统原理图：

在重型货车上最常用到的制动管路系统原理图，大致有下面几种。但具体到某车型的制动管路系统原理图，需根据该车型的配置来确定。在原理图上没体现装配ABS系统的功能。

制动系统设计规范---谢浩

制动系统设计规范---谢浩

第三篇：新能源车辆制动系统方案

新能源车辆制动系统方案

近年来，涌现出一些新能源车辆制动系统方案，这些方案的出现一方面是受到提升制动系统液压控制水平这一传统目标的推动，另一方面主要是受到了混合动力汽车、电动汽车等新能源车辆对制动系统新要求的推动。新能源车辆要求制动系统减小对发动机真空度的依赖，甚至不依赖发动机真空度，并且制动感觉不受回馈制动与摩擦制动协调控制过程的影响。新能源车辆要求制动系统能够实现低噪声的主动常规制动。新能源车辆对制动系统的要求是传统制动系统难以实现甚至不能实现的，这就为新型制动系统方案的提出和应用提供了条件。这些新型制动系统的技术路线大致可以分为两种：第一种是在传统制动系统的基础上进行改进。这种技术路线的优点是可以尽量利用已有技术，降低开发难度、风险和成本。许多厂家基于这种技术路线推出的新型制动系统都已经在实车上得到应用。这种技术路线的缺点是需要在原有系统基础上增加新的零部件，如果将来制动系统的发展又有了新的要求，还需要进一步增加新的零部件。第二种技术路线是对传统制动系统进行彻底革新的分布式制动系统，为每个车轮配备一套执行机构。优点是不论将来汽车技术对制动系统的功能有什么新的要求，都不必再对分布式的制动装置进行较大的结构改动。由于相对传统制动系统革新较大，因此分布式制动系统必须经过充分的研究，在功能、性能、可靠性等方面充分验证之后，才能实车应用。

新能源车辆的分布式电液制动系统(Distributed Electro-hydraulic Braking System,DEHB)，它是一种湿式分布式制动系统。德尔福公司推出DBC-7型ABS，采用主流的电磁阀调压方案，取代了使用电动机+丝杆+活塞调压的ABS-Ⅵ系统，并开始研究基于电磁阀调压的方案。分布式制动系统方案具有实车应用的潜力，在目前阶段有重要价值。选择DEHB这一湿式分布式制动系统作为研究对象是因为：一方面，基于DEHB可以研究分布式制动系统的共性技术；另一方面，DEHB相比干式分布式制动系统具有更高的可控性和可靠性。这种优越性体现在：①DEHB可以布置在车辆悬架以上，避免轮边恶劣的温度和振动环境对系统造成的影响，便于控制；②便于采用有益于系统可靠性的液压原理设计，如便于集成后备液压制动系统；③使用传统的制动器。此外，DEHB与磁流变液制动器等分布式制动系统相比技术更为成熟，有望更早得到实车应用。目前关于DEHB的研究较少。德尔福公司对DEHB用于基础制动、主动横摆干预与回馈制动配合等方面进行了概括性描述，对实现系统功能的基础一一DEHB执行机构的控制方法和控制效果介绍较少。基于DEHB的前后轴制动力分配方法对制动过程中前后轴制动能量做了定量分析，介绍了回馈制动与DEHB摩擦制动的协调控制策略，并使用简单的ABS策略进行了仿真，但没有考虑DEHB执行机构的控制方法和控制效果。执行机构的液压控制是DEHB研究的基础，具有重要研究价值。

第四篇：中国汽车制动系统市场调研报告

中国汽车制动系统市场分析

一、中国汽车制动系统行业发展综述

现代汽车制动器的发展起源于原始的机械控制装置，最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，那时的汽车重量比较小，速度比较低，机械制动已经能够满足汽车制动的需要，但随着汽车自身重量的增加，助力装置对机械制动器来说越来越显得非常重要。从而开始出现了真空助力装置。

1932年生产重量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索控制真空助力器的鼓式制动器。随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大革新。DuesenbergEight车率先使用了轿车液压制动器，克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世，美国通用汽车公司和福特汽车公司分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。经过80多年的发展，液压制动技术是如今最成熟、最经济的制动技术，并应用在当前绝大多数乘用车上。汽车液压制动系统可以分为行车制动、辅助制动、伺服制动等，主要制动部件包括制动踏板机构、真空助力器、制动主缸、制动软管、比例阀、制动器和制动警示灯等。在制动系统，真空助力器、制动主缸和刹车制动器是最为重要的部分，另外，汽车防抱死制动系统（ABS）也已经成为电子制动的标准配置。因为，对汽车制动系统的行业情况我们主要通过几个主要部件的产品来介绍。

轿车制动系统组成示意图（前盘后鼓）

1、前轮盘式制动器

2、制动总泵

3、真空助力器

4、制动踏板机构

5、后轮鼓式制动器

6、制动组合阀

7、制动警示灯

●真空助力器总成 现在汽车配套出于安全可靠方面的考虑，真空助力器往往和制动主缸一起形成真空助力器总成给车型配套。从中国汽车工业协会每年统计的20多家国内主要真空助力器总成生产企业来看，伴随着2000年以来我国汽车产量的发展，我国汽车真空助力器总成也获得了较快的发展，产量从2000年的193.89万套发展到2007年的650万套。根据汽车工业协会统计的数据来看，2004年我国平均每套真空助力器总成的价格是270元，2004年我国乘用车产量315万辆，粗略计算我国真空助力器总成2004年的市场需求规模在8.6亿元。2007年我国乘用车产量638万辆，但真空助力器总成的配套价格有所降低，约在250元左右，因此，2007年真空助力器的市场需求规模在16亿元左右。我国真空助力器总成企业主要配套车型情况

我国真空助力器总成企业主要配套车型情况

●鼓式制动器总成

目前，国内主要从事鼓式制动器总成的企业有万向钱潮、亚太机电、重庆红宇等一些企业。2004年前八家企业产量集中度达到85.4%。随着近几年汽车盘式制动器的发展，液压鼓式制动器目前只在一些比较低档的经济型轿车上在使用。根据慧聪汽车市场研究所最新的统计表明，2008年1～7月，我国乘用车中刹车制动器用鼓式制动器只占20%，并且鼓式制动器目前已经彻底退出前轮制动。目前鼓式制动器只有在商用车上还占有绝大的比例，采用的是气压鼓式制动系统。

我国鼓式制动器企业主要配套车型情况

我国鼓式制动器企业主要配套车型情况

●盘式制动器总成

2000年以来，我国盘式制动器市场需求增长速度发展非常快。从中国汽车工业协会统计的情况来看，2000年我国盘式制动器的产量只有57.58万套，到2004年迅速增长到468.72万套，增长7倍多，年平均增长率高达68.9%，2007年增长至1000万套。过去5年里，我国盘式制动器应用的增长非常迅速。国内从事盘式制动器的企业近年来也逐渐在增多，目前主要生产企业有亚太机电、重庆红宇、万向钱潮、浙江万安等企业。亚太机电一直是我国盘式制动器产量最大的企业。

我国盘式制动器企业主要配套车型情况

我国盘式制动器企业主要配套车型情况

●汽车防抱死制动系统（ABS）

汽车防抱死制动系统（ABS）是我国近年来发展比较迅速的电子制动系统之一，ABS分气动ABS和液压ABS两种，气动ABS主要适用于气制动的商用车，液压ABS主要适用于液压制动的乘用车。目前我国从事ABS研发和生产的中外企业有20多家。气动ABS目前国内有WABCO、广州科密、东风制动、重庆聚能、浙江万安等企业在生产。由于人们对ABS认识不高和多数厂商对推动安装ABS不是非常积极，目前我国气动ABS的安装率不足20%，应该有比较大的发展前景，而且气动ABS是国内国产化程度相对较高的电子制动产品。而我国液压ABS的配套主要在乘用车市场，而且配套率相当高，但是我国乘用车配套的液压ABS市场基本上都被外资企业所垄断。

二、我国汽车制动系统主要企业配套关系

我国汽车整车企业所用的液压制动系统主要由国内30家的中外资企业来配套，基本上是外资企业配套合资车型，内资企业配套国内自主品牌车型；外资企业以中高端市场配套为主，内资企业以中低端市场配套为主。在这些配套企业中，吉林东光制动器、万向钱潮、亚太机电、万安集团、廊坊卢卡斯（TRW）、上海SABS、万都等制动器企业所配套的企业和数量都比较多，配套市场主要集中在以上几家企业。其它企业要么的单一主机厂配套如日本爱德克斯，要么是配套几家整车企业，但配套规模不是很大。此外，苏州博世主要配套汽车电子制动系统。

我国汽车液压制动系统主要生产企业配套关系一览

我国汽车液压制动系统主要生产企业配套关系一览（上）

我国汽车液压制动系统主要生产企业配套关系一览（下）

l.我国汽车制动系统市场配套特点

Ø利益体系配套主导配套格局

自从德国大众于1985年3月，在上海成立了我国第一家汽车合资企业——上海大众汽车有限公司，一汽大众、上海通用、广州本田、北京现代、东风日产、东风雪铁龙、东风标致、天津一汽丰田、北京奔驰、华晨宝马等汽车合资企业的相继成立，国际汽车工业的“6+3”集团已经全部进入中国成立合资企业。在我国，车重3吨以下的乘用车生产成了以合资汽车为主导，国内民族资本汽车共存的局面。全球汽车基本上分为欧系、美系、日系、韩系等几大汽车体系，并为此形成一套自己的零部件供应体系。在我国已经成为全球各大汽车派系及本土汽车企业竞争的大市场，因此在汽车零部件的供应上，也呈派系配套之特点。利益体系配套主导着我国汽车零部件供应配套格局。

在汽车制动系统配套方面，欧洲车系如两个“大众”、华晨宝马、东风标致、南京菲亚特等整车企业基本上形成以BOSCH、TEVES、VALEO等在华独资、中外合资的企业配套为主，如上海SABS、苏州博世、南京跃进等，美系车如上海通用、长安福特等整车企业则以DELPHI、TRW的在华中外合资企业成为配套主力，如上海德尔福底盘公司、廊坊卢卡斯、重庆南方天合等；日系车厂如丰田、本田主要由日本ADVICS、AKEBONO、TOKICO、HITACHI等在华外商独资企业配套，如广州日信、天津爱德克斯、广州爱得克斯、苏州东机工、广州曙光制动器、佛山捷贝等。韩系车厂如北京现代、东风悦达起亚主要由韩国MANDO在中国的合资企业配套。国内自主品牌企业如奇瑞汽车、浙江吉利、西安比亚迪、长安汽车、哈飞汽车、昌河汽车等，主要生产低价位轿车，因此形成了内资企业配套为主的特点。在国内五大车系（欧洲系、美系、日系、韩系和本土系）中，日、韩系自我利益保护比较严重、排外心态比较突出，国内企业要进入它的配套体系相当困难，会以各种理由来拒绝，所以，日本、韩国在我国的零部件企业多以独资为主。相比之下，欧系和美系由于实行“全球化采购”的原则，体系相对比较开放，国内企业只要符合他们的品质、价格和供货能力要求，就有机会进入到他们的配套体系中，而且欧美系零部件企业多以中外合资企业为主，只是在高端技术上仍采用独资方式。所以，从国内汽车制动系统要发展合资车型配套，欧美车型可以作为突破口。Ø配套价格呈持续走低态势

最近几年来，随着国家对汽车政策的调整，我国汽车工业发展结束了2003年以前高速增长的“井喷”时期。在整车市场日益竞争激烈的情况下，我国各汽车主机厂纷纷采取降价行动，整车的降价直接导致零部件配套价格的下降，使不少汽车零部件企业的营收能力和创利能力受到严峻挑战。以我国某一汽车动器厂的配套价格为例，2001年平均每套真空助力器总成的配套价格为500元，到2005年就降到251元，配套价格缩水了一半，平均每年被迫降幅高达20%。在2007年面临着原材料价格涨价的情况下，配套价格下降幅度减少了。随着我国各汽车主机厂产能持续上升、计划产量目标持续攀高，在市场需求容量增长有限的情况下，整车价格调整的情况仍不可避免。因此，国内汽车零部件企业这种“增产不增收”的日子可能还要持续一段时间。同时，各种零部件原材料如钢材的持续上涨也加大了零部件企业成本管理的压力。因此有业界人士分析，在此情况下，我国汽车零部件行业将进入“三年洗牌期”，一些无实力的企业退出市场将不可避免。

2001-2007年某企业真空助力器总成平均配套价格变化情况

Ø系统化、模块化供货将成配套主流模式

为了降低生产成本，简化汽车制造工艺，节省装配时间，世界各大汽车公司开始要求零件厂成套、成系统供应，向装配模块化发展。零部件全球采购、系统配套、模块供货已成为国际潮流。因此系统化、模块化供货将成配套发展的主流模式，在国内已经开始显现。国内模块化供货首先从上海通用、上海大众的仪表板开始，上海延锋伟世通公司首先为上海大众和上海通用两家主机厂实行了仪表板方面的模块化供货。国内万向系统公司也在奇瑞、海马等整车生产企业周围建立了工厂，进行给整车厂初步系统化供货的能力尝试。另外，长春富奥与一汽集团也正在向模块化生产、供货方式迈进。然而，国内实现模块化的主客观条件还不成熟，因为能够参与整车设计的零配件供应商在国内并不多，尤其能够参加又都是存在信息化管理手段相对落后的内资整车企业；另外，放弃对总成以下零配件供应商的控制权，也是整车厂眼下难以接受的合作方式。对整车厂而言，一旦实现模块化供货，那些原来与它们直接打交道的一级供应商，如仪表板中的汽车仪表、汽车音响等厂商将会转身与模块供货商直接接触，如此一来，整车厂对整条供应链利润的控制力度就会削弱。此外，如果模块供货商为了追求自己利益，一旦出现产品质量问题，后果也要整车厂负责。同时，国内多数汽车零部件企业的实力和能力还比较欠缺，因此模块化生产和供货还存在较大的发展瓶颈和风险。相比较之下，国内企业要实现系统化供货，倒还是比较容易做到的事情。

三、我国汽车制动系统进出口情况分析

●进出口总量规模分析

2000年以来，我国汽车制动器产品进出口规模增长迅速。2005年与2000年相比，出口金额从26700万美元增长到106544.35万美元，增长了3倍，首次突破10亿美元。2007年我国汽车制动系统产品出口金额达到194831.17万美元，与2006年的140063.60万美元相比，增长了39.10%。

2003-2007我国汽车制动系统产品出口金额变化情况

●我国汽车制动系统出口目的地分析

从最近两年我国汽车制动系统产品的出口目的国集中度来看，美国是我国汽车制动系统产品出口的首位目的国家，2007年美国已经占到我们汽车制动系统产品出口总额的42.83%，远远高于其他国家。从2006-2007年以国别和地区统计的出口情况来看，我国汽车制动系统零部件出口市场主要集中在美国，2007年出口美国的金额达到83445.63万美元，所占比重达到42.83%。紧随其后的加拿大、日本和英国，金额的所占比例分别为4.82%、4.57%和3.54%。

2006-2007年我国制动系统零部件出口前30名的国家情况（单位：万美元）

2006-2007年我国制动系统零部件出口前30名的国家情况

四、中国汽车市场器经销商调查情况

研究中心在全国范围进行了汽车制动器市场问卷调查，主要目的是通过调查了解汽车制动器的市场状况，采用分层抽样和随机抽样相结合的抽样方法，调查了汽配市场发展成熟的北京、上海、广州、杭州、成都等城市的一级经销/代理商、4S/3S店、特约维修服务站、汽车修理厂、汽配城商户（二三级经销/代理商），调查内容包括经销商对制动器的品牌认知，各品牌的市场覆盖，经销商进货渠道等方面。共投放问卷340份，回收有效问卷300份。具体调查的样本分布情况如下：

1、经销商品牌知名度分析

从调查结果可以看出，经销商认为知名度大的品牌以国内品牌为主，在我们调查到的300家经销商中，制动器公认的比较出名的是浙江万向，第一提及率为21.1%，其次是浙江万安和浙江亚太机电。进口品牌中日本电装、德国博世、TRW也是经销商认为比较知名的品牌，但提及率比较低，经销商对部分国产品牌的认知高于进口品牌。目前我国制动器市场上品牌众多，调查中经销商提及的制动器品牌有30多个，除了浙江万向品牌知名度比较大，第一提及率达到21.1%之外（总的提及率达到32.6%），知名度排在第二位的浙江万安品牌，浙江万安的第一提及率为15.30%（总的提及率达到30.3%），知名度排在第三位的浙江亚太机电品牌，亚太机电的第一提及率为6.7%（总的提及率达到28.1%）。从产品生产地区来看，浙江是我国制动器主要的生产基地，知名度提在前四位的制动器生产企业都为浙江企业。

知名度前十一品牌

2、各品牌市场覆盖率情况

从本次调查结果来看，我国制动器各品牌的市场覆盖率和知名度的高低情况基本一致，浙江万向是市场上产品覆盖面最广的品牌，全国有17.02%的经销商在销售浙江万向的制动器，其次是浙江瑞安瑞立、浙江亚太机电和浙江万安，分别有11.49%、10.21%和9.79%的经销商在经销浙江瑞安瑞立、浙江亚太机电和浙江万安。之后是日本电装、上海制动器和武汉天合。

各品牌市场覆盖率

经销商在选择代理什么品牌制动器产品的时候，主要考虑制动器产品的质量、价格和品牌三大因素。有92%的经销商在选择制动器时要考虑制动器的质量，77.33%的经销商要考虑制动器产品的价格，70.67%的经销商要考虑制动器产品的品牌。经销商们在选择经销制动器品牌的时候，不太考虑厂商的广告支持力度和产品的功能因素。

经销商选择经销产品的考虑因素

3、产品进货渠道情况

从经销商的调查结果来看，有48.00%的经销商是从区域总代理商处进货的，占到大多数，其次是有41.33%的经销商是直接从制动器厂商进货的，从二级代理商处进货的有10.00%，对于经销商来说，从区域总代理商处进货或者从制动器厂商直接进货，可以减少中间环节，能够在销售中获取更多的利润。经销商进货渠道情况

4、购买者购买影响因素分析

调查结果显示，在经销商看来有30.67%的客户是自己很了解，做购买决策时不受别人影响，有17.33%的客户接受汽车经销商的推荐，有16.00%的客户接受汽车制动器经销商的推荐，有15.33%的客户依据的是朋友介绍，广告对制动器购买的作用不大，仅有8.00%的客户购买行为是受广告的影响。由此可见，除了自己很了解之外，汽车经销商和制动器销售商的推荐对客户的购买具有较大的说服力和影响力。

购买影响因素

五、我国汽车液压制动系统市场未来需求特点分析

Ø电子制动系统如ABS的需求作用日益明显

最近几年来，我国液压ABS产品发展很快，去年我国乘用车ABS的安装率已经达到55%。未来几年，我国ABS的安装率将继续提高，逐渐从目前的中高端车型向低端车型普及发展。目前，配置ABS的成本比例还是比较高，每套配套价格在1000多元，未来国产ABS产业化后，ABS的配套价格肯定会有所降低。另外，为了给车主提供更安全、舒适的乘车环境，因此，ABS也是低档轿车配置上的一个主要卖点。同时，围绕着ABS的安装，与ABS产品相配套的中心阀式、液压调节器、感载比例阀应用的数量也随之增多。从低端轿车市场来看，围绕着ABS应用的拓展是我国汽车制动系统需求的一个主要特点。

Ø低端轿车高配置化发展

随着一些技术的日渐成熟和规模化生产，导致一些原来只用于高端轿车市场的产品开始逐渐向低端市场应用。典型的例子是ABS。原来ABS只用于高级轿车上，现在已经普及到中级轿车，今后5年，在国内也将成为低端轿车的标准配置。此外，像以前主要在一些高端轿车采用的主动式真空助力器、贯穿式助力器、盘式制动器、通风盘式制动器等，也将在中低端市场开始普及配置。在整车、配套市场竞争激烈的情况下，对传统汽车制动系统产品来说，“低端轿车高配置”是现在市场需求一种新特点。

Ø降低成本仍成采购主流

去年，我国汽车市场需求接近600万辆，国内汽车产量是570万辆，进口30万辆。看起来我国汽车市场还存在供不应求的现象。实际上不是这样的，因为国家统计的数据是整车厂产销的数据，这个数据包括经销商渠道中的库存。实际销售远没有那么多，据我们了解，一个正规有规模的4S店，通常库存车辆90～130辆左右，因为车型多、颜色多，每款3辆，就上百辆了。2004、2005年仍然是我国车市相对萧条的年份，在商用车市场尤其如此。据一些媒体报道，到2010年，我国汽车产能将达到1800万辆，实际需求只有1000万辆，产能空置800万辆。在这种情况下，整车竞争将更加激烈。目前，一般整车厂与供应商在协议上都有规定每年配套价格降幅5～10%左右的条款。在竞争激烈的情况下，一些整车厂往往采取更为激进的做法：确定总体车价目标，然后分解到各个零部件。这必然导致供应商无法按自己的价格预期实现配套。一汽大众推行“疯狂国产化行动”的核心目标就是降低成本。据说压缩成本的力度非常大，无论哪个品牌都下达了有挑战性的降低成本任务，对配套厂也下达了目标。自2001年以来配套价格平均每年降幅达20%，未来几年，无论是经济型轿车还是中高端商务车，尽量降低成本仍然是采购的主流手段和目标。

Ø系统化、模块化需求增加

系统化、模块化供应是当今汽车零部件发展的国际潮流。在我们国内以逐渐引起重视。以往我国一家整车上少则100多家零部件供应商，多则400～500家。如此庞大的一级供应商，不仅增加了主机厂管理的难度，而且对产品质量的提高和长远发展也产生不了积极的效果。目前，国内整车厂为了降低生产成本，简化汽车制造工艺，节省装配时间，也逐渐减少供应层次，重点放在发展10～20家一级供应商也就是战略合作伙伴上，由这一、二十家企业提供产品系统化、模块化供应。上海通用已经将整车划分为18个模块，每个模块基本上由一家企业负责。系统化、模块化供货是发展的一种趋势。

当然，国内能否系统化、模块化还在于主机厂观念、意识的转变。有一些企业搞“系统化”报价，结果在主机厂很难接受。因为主机厂现在对成本控制非常严格，“系统化报价”价格太高，容易成为主机厂成本削减的主要目标。所以一些搞“系统化报价”企业也不得不采取“化整为零”的方式，来规避降价的风险。这个例子说明：一是系统化供货与系统化报价是有根本区别的，“系统化报价”只是“系统化供货”的总体价格表现。二是系统化供货是有前提条件的，就是主机厂与供应商是处于什么样的利益关系，并不是所有的配套商都能实现给主机厂系统化供货。

Ø国际市场对中国需求增大

在全球化采购的趋势下，国际汽车跨国企业加强了在中国零部件采购的步伐，也对中国发展汽车零部件带来了机遇。在汽车制动系统产品方面，2000年以来，我国汽车制动系统的出口总额几乎一直都在增长，平均年增长幅度达到32.5%，而且出口价格还稳中有升。目前，我国万向集团的出口比例占到总收入的27%，亚太机电、万安集团在8～9%，上海SABS在1.2%。我国汽车制动系统产品出口主要集中在浙江的民营企业，而其它一些企业如国企、合资企业，出口的比例不大。我国汽车制动系统产品在争取国际市场方面，还有很大的发展前景。

Ø上下游产业产品技术发展情况

传统液压制动产品的存在“原材料——各个零部件——液压制动产品总成——整车厂”这样的一条上下游产业供应链关系。在这个产业链中，原材料、各个零部件是制动产品总成的上游，整车厂是总成的下游。铸铁是最重要的上游产品，除铸铁外，制动器用摩擦材料应该是最重要的上游产品了，因此，在此主要简单介绍汽车用摩擦材料技术的发展情况。

80年代之前，国内外都主要采用有石棉树脂型摩擦材料用于汽车制动，但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，以及产生环境污染，同时在高速、高温下，石棉材料的强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降，因此，汽车制动块无石棉化已是一种必然的发展趋势。国外从70年就开始禁止采用石棉用做制动材料，我国在1999年修改的GB12676-1999法规也明确规定“2003年10月1日之后，制动衬片应不含石棉”。70年代中期以来，国际上在研制非石棉制动材料取得突破性进展，相继开发出半金属型摩擦材料、烧结摩擦材料、代用纤维增强或聚合物粘结摩擦材料、复合纤维摩擦材料等等，这些材料的共同特点是均无石棉成分。目前国际上还第三代摩擦材料——无石棉有机物NAO片。主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维或其它纤维（碳、陶瓷等）作为加固材料。其主要优点是：无论在低温或高温都保持良好的制动效果，减少磨损，降低噪音，延长刹车盘的使用寿命，代表目前摩擦材料的发展方向。

目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据本身的特点，也在研究新型摩擦材料，比如由河北工业大学所承担的科研项目“替代石棉制品汽车制动摩擦片的研制”中，采用当地的海泡石纤维来研制摩擦材料取得初步成功；西安交大与广东省东方剑麻集团有限公司联合研制采用剑麻作为增强纤维也初步取得成功，据报道该制动器的摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均达到国家标准、具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点。另外，国内有人研究采用水镁石做摩擦材料的。不同的纤维有不同的优缺点，因此研制一种比较符合各种要求的摩擦材料也就成为人们的追求。但不管如何，未来汽车制动摩擦材料必须是环保化、高速化、轻量化以及低成本的原则。汽车制动器未来的发展重点是浮钳式盘式制动器。尤其在前轮安装的通风盘式制动器又是发展重点。另外，作为需要在增大制动力的一种制动产品，双盘式制动器在商用车应用的气压式双盘式制动器将是未来发展的方向。在后轮盘式制动器中，带驻车制动器功能的盘中鼓式制动器将是未来发展的一种趋势。随着BBW技术的发展，盘式电动制动器是未来发展的重点方向。

汽车车制动器产品技术发展方向

汽车车制动器产品技术发展方向 Ø我国汽车制动系统未来发展趋势

1、我国汽车产量每年保持大约15%左右的增长速度，2009年计划产量达到1000万辆，因此对汽车制动系统的总体需求量在继续扩大；到2015年，我国汽车产量规模将达到1500万辆左右，我国汽车市场规模接近或超过美国。

2、我国汽车制动器产品的出口规模进一步扩大；

3、国外ESP将成为标配，国内ESP应用规模继续扩大，将从2004年3%发展到2010年30%以上；

4、因能源紧张之因素，电动汽车或者混合动力汽车可能会获得快速发展，全电制动技术在它们那里得到广泛应用。

5、EHB、EMB技术在国外日渐成熟，并逐渐被人们所接受；国内将会出现一些采用BBW技术制动的高级轿车。

第五篇：KBGM模拟式电气指令制动系统

第5章 KBGM模拟式电气指令制动系统

上海地铁DC01型列车采用德国克诺尔(KNORR)制动机公司生产的KBGM模拟式电气指令制动系统。该系统用一条列车线贯通整列车，形成连续回路，其电气指令采用脉冲宽度调制(PWM)，能进行无级控制。它的制动方式有三种，即再生制动、电阻制动和空气(摩擦)制动，分别为第一、第二和第三优先制动。

当列车开始制动时，首先是动力制动，即再生制动和电阻制动。电阻制动是承担不能再生的那部分制动电流。如果再生制动失败，则由电阻制动承担全部动力制动。再生制动电流加上电阻制动电流等于制动控制要求的总电流。当列车速度降低到10 km/h以下时，动力制动将被全部切除，所有给定的制动力全由空气制动提供。

列车早期编组为6节，即A—B—C—B—C—A，其中A为无动力的拖车，B为动车，C为带制动空气压缩机组的动车；后期编组为8节，即A—B—C—B—C—B—C—A。

图5-1是上海地铁DC01型列车使用的KBGM模拟式电气指令制动系统，它由供气单元、制动控制单元(BCU)、微机制动控制系统(MBCU)、防滑系统和单元制动机五个部分组成。

5-1 模拟空气制动及供气系统 5.1 供气单元

供气单元主要由VV230／180—2型活塞式空气压缩机组A1、单塔空气干燥器A7和多个风缸组成。空气压缩机组和空气干燥器只在C车上安装，即一个6节编组列车有2套供气机组，而一个8节编组列车则有3套供气机组。其他每节车，无论拖车还是动车，都装有4个风缸，即250 L总风缸、100 L的空气悬挂系统(空气弹簧)风缸、50 L制动储风缸和50 L客室风动门风缸。在每个C车上另外还有一个50I。的用于空气干燥器的再生风缸。

由图5-1可见，空气压缩机组A1要为每个车组(A—B—C或B—C)提供足够的所需的干燥压力空气，在供气过程中由安全阀A6和压力继电器(气一电开关)A13对空气压力进行监控。安全阀的锁定值为l 000 kPa；压力继电器是空气压缩机组电动机的控制元件，它的开启压力为700 kPa，切断压力为850 kPa。整个供气系统除了为空气制动供气外，还为受电弓升降、客室气动门、空气悬挂系统和刮雨器等提供压缩空气。

单塔空气干燥器A7输出的压力空气通过单向阀A14和总风管到达每辆车的总风缸A9、制动储风缸B4、空气弹簧风缸和客室车门风缸。司机室驾驶台上的双针压力表B29用白色和红色指针分别显示总风管压力和制动缸压力。

在空气制动系统中，由制动储风缸进入制动控制单元B6的压力空气，在微处理机和制动控制单元的控制下，进入各个单元制动机，中间要经过数个截断塞门B9和排气(防滑)阀G1等。排气阀仅受微处理机的防滑系统控制，在制动和缓解过程中，排气阀仅作为进出制动缸的压力空气的通道而已，不产生任何动作。

此外，总风管还通过截断塞门B2、减压阀B12、电磁阀B19及双向阀B20通向具有弹簧(停车)制动器的单元制动机C3。这条通路是由司机在驾驶室内操纵电磁阀B19来控制停放制动的施行或缓解的，而双向阀B20的另一端与一般的单元制动机C1相连，这主要是为了防止通常制动与停放制动同时施加而造成制动力过大的安全回路。

5.2 制动控制单元

制动控制单元(BCU)是电控制动的核心，主要由模拟转换阀(EP阀)、紧急阀、称重阀和中继阀等组成，如图5-2所示。这些部件都安装在一块铝合金的气路板上，如同电子分立元件安装在一块印刷线路板上。同时，气路板上装置了一些测试接口，如果要测量各个控制压力和制动缸压力，只需在气路板上测试，操作简便。此气路板被安装在车底的箱体里，打开箱盖便可以进行整机或部件的测试、检修。

5-2 BCU气路图

5.2.1 模拟转换阀

模拟转换阀又称为电-气转换阀或EP阀，是由一个电磁进气阀(类似控导阀)、一个电磁排气阀和一个气-电转换器组成，如图5-3所示。当电磁进气阀的励磁线圈接收到微处理机要求提供摩擦制动的电指令时，吸开阀芯，使R口引入的制动储风缸的压力空气通过该进气阀转变成与电指令要求相符的压力，即预控制压力Cv1，并送往紧急阀(通过它的旁路)。与此同时，具有Cv1的压力空气也送往气电转换器和电磁排气阀。气-电转换器将压力信号转换成相对应的电信号，马上反馈送回微处理器，让微处理器将此信号与制动指令比较。如果信号大于制动指令，则关小进气阀并开启排气阀；如果信号小于制动指令，则继续开大进气阀，直到预控制压力Cv1与制动电指令的要求相符为止。从模拟转换阀出来的Cv1压力空气通过气路板内的气路进入紧急阀的A2口。

5-3 模拟转换阀

l-气电转换器；2-电磁排气阀；3-电磁进气阀(图示线圈处于励磁状态)；4-阀座；5-阀；6-弹簧；7-阀体；R-由制动储风缸引入压力空气；Cvl-预控制压力空气引出；D-排气口

5.2.2 紧急阀

5-4 紧急阀两种工况

Al-通制动储风缸；A2-通模拟转换阀；A3-通称重阀；A4-控制空气的通路；O-排气口 紧急阀实际上是一个二位三通电磁阀，它有三个通路：A1与制动储风缸相连接，A2与模拟转换阀输出口相连接，A3与称重阀的进口相连接。在紧急制动时，紧急阀不励磁（如图5-4(a)所示），滑动阀受弹簧压力滑向右侧，使制动储风缸与称重阀直接相通，而切断模拟转换阀与称重阀的通路，使压力空气直接通过称重阀作用在单元制动机上。在常用制动时，紧急阀励磁（如图5—4(b)所示），滑动阀受控制空气压力滑向左侧，使模拟转换阀与称重阀相通，而切断与制动储风缸的通路，这时预控制压力Cv1越过模拟转换阀而直接进入称重阀。当预控制压力Cv1经过紧急阀时，由于阀的通道阻力使预控制压力略有下降，这个从紧急阀输出的预控制压力称为Cv1。同样，Cv1压力空气通过气路进人称重阀。

5.2.3 称重阀

5-5 称重阀

1-螺盖；2-阀体；3-从动活塞；4-K形密封圈；5-膜板；6-活塞；7-调整螺钉；8-支点滚轮；9-杠杆；10-调整螺钉；11-管座；12-弹簧；13-空心杆；14-活塞；15-膜板；16-橡胶夹心阀；17-充气阀座；18-排气阀座；19-弹簧；20-调整螺钉；

称重阀即空重车调整阀，为杠杆膜板式。称重阀主要用来限制过大的制动力。由于模拟转换阀输出的预控制压力Cv1受微处理器的控制，而微处理器的制动指令本身又是根据车辆的负载、车速和制动要求而给出的。因此，在常用制动中称重阀几乎不起作用，仅起预防作用，预防模拟转换阀控制失灵。而称重阀主要作用是在紧急制动时，压力空气是从制动储风缸直接经紧急阀到达称重阀，中间未受模拟转换阀的控制，而紧急阀也仅仅作为通路的选择，不起压力大小的控制作用。因此，在紧急制动时，预控制压力只受称重阀的限制，即为最大的预控制压力如图5-5所示。

称重阀由左侧的负载指令部、右侧的压力调整部和下方的杠杆部组成。与车辆负载(车重)成正比的由空气弹簧所输出的具有一定压力的压力空气，经称重阀管座的接口T、阀内通路冲入活塞和膜板的上腔，在活塞和膜板上形成向下的力，该力通过与活塞连接的作用杆作用在杠杆的左端。

杠杆的支点滚轮的位置可通过调整螺钉进行调整，从而改变力臂a、b的大小。由于杠杆左端受力，通过杠杆右端及空心杆的上移，使橡胶夹心阀离开其充气阀座而被顶开，于是，具有预控制压力Cv2的压力空气经开启的夹心阀阀口充入活塞和膜板的上腔，当作用在活塞和膜板上的向下作用力达到某一值，从而使杠杆处于平衡状态时，夹心阀阀口关闭，活塞和膜板上的空气压力为预控制压力Cv3并经管座的接口及气路板内的通路引向中继阀，Cv3作为中继阀动作的控制压力。

5.2.4 中继阀

图5-6 中继阀功能示意图

1-阀体；2、3、9-K形密封圈；4-弹簧；5-空心导向杆；6-活塞；7-阀底座；8-膜板； BP-安装座；C-接口，通向各个单元制动缸；Cv-来自称重阀的预控制压力(空气)；

D1、D2-节流孔；O-排气口；R-接口，通向制动储风缸；Vl、V2-橡胶阀； 中继阀结构如图5-6所示。从称重阀经节流孔进人中继阀的Cv压力空气，推动具有膜板的活塞上移，首先关闭了通向制动缸的排气阀口(下方的橡胶阀面与排气阀座紧密贴合)，然后进一步打开吸气阀(上方的橡胶阀面离开进气阀座)，使制动储风缸经接口R进人中继阀的压力空气通过该开启的吸气阀口，经接口C充入各单元制动缸，产生制动作用。从上述介绍中可以看出，中继阀能迅速进行大流量的充、排气。大流量压力空气的压力变化是随预控制压力Cv的变化而变化的，并且互相问的压力传递比为1：1，即制动缸压力与Cv相等。因此，我们可以把中继阀看作是一个气流放大器，相当于电子电路中的一个电流放大器。当经过节流孔反馈到膜板活塞上腔C的制动缸压力与膜板活塞下腔的Cv压力相等时，吸气阀口关闭。

如果Cv压力空气消失，中继阀活塞在其上方的制动缸压力空气作用下向下移动，于是空心导向杆的下橡胶阀面离开排气阀座，排气阀口开启，使各单元制动缸中的压力空气经开启的排气阀口、空心导向杆中空通路及排气口O排入大气，列车得到缓解。

制动控制单元BCU各部件在气路板上的安装位置如图5-7所示。

5-7图

BCU各部件在气路板上的安装位置图

5.2.5 停放脉冲阀

停放脉冲阀是先导控制的二位五通阀(R、A、P、B、S)，用于气电控制回路中，如果电脉冲被触发，则控制腔充气或排气，或按照顺序交替进行。例如，用于单作用风缸或双作用风缸(操作弹簧驻车制动，控制门风缸等)。其作用原理是：当阀磁铁1和阀磁铁2失电时，城轨车辆处在缓解位，即电磁铁断电，活塞总是处于一个端部位置(如图5-8所示，活塞处于左端)。进气口P和排气口A形成通路。

当阀磁铁1得电时，控制空气经阀座5到活塞，使活塞移到右端位。当电脉冲终止时，衔铁同其底座被弹簧压在阀座5上，流进活塞的控制空气被切断，活塞仍留在原处(右端位)。操作气流A经排气口R排人大气。当阀磁铁得电时，压力空气驱动活塞运动到左端位。当断电情况下，可以手动操作脉冲电磁阀，按下按钮到停止位，使活塞移到左右两端中的一端，松开手后，按钮复原，活塞停留在原处。

图5-8 脉冲电磁阀 1、2-阀用电磁铁；

3、4-阀盖；

5、6-阀座；

7、8-手动操作按钮；9-弹簧； 10-K形密封环；11-活塞；12-底阀；A、B-用气设备接口；O-排气口；

P-压缩空气接口；R、S-排气口

5.3 微机制动控制系统

制动控制系统有一个用于控制电空制动和防止车轮滑行控制的微处理机，常称为制动微机控制单元(ECU)。它是空气制动管路控制的核心。制动实施时，它接收各种与制动有关的信号(如制动指令值PWM信号、电制动实际值信号、载荷信号等)，计算出一个当时所需空气制动力的制动指令，并将其输出给BCU。同时ECU还实时监控每根轴的转速，一旦任一轮对发生滑行，能迅速向该轮轴的防阀阀(G01)发出指令，沟通制动缸与大气的通路，使制动缸迅速排气，从而解除该轮对的滑行现象，实现ECU对各轮对滑行的单独保护控制。此外，制动微处理机控制系统还具有本车的控制系统故障自诊断功能和故障储存功能。制动微处理机控制系统对每一辆车都是独立的。

ECU的基本功能：实现了与列车制动相关的各项功能，包括：制动力的计算和分配、保压制动的触发、快速制动指令、制动指令值PWM信号、载荷压力信号、跃升元件触发器、冲击极限、防滑控制等。

5.3.1 电空制动控制信号

整个制动装置的控制采用二级控制，简述为“电控制空气，空气再控制空气”。即为“电子控制单元”控制“气路控制单元”，控制空气再控制执行空气。电空制动控制系统方框图如5-9所示，图中输入信号的功能如下：

图5-9 电空制动控制系统原理图

（1）制动指令：此指令是微机根据变速制动要求，即司机施行制动的百分比（全常用制动为100％）所下达的指令。

（2）制动信号：这是制动指令的一个辅助信号，它表示运行的列车即将要制动。（3）负载信号：这个信号来自于空气弹簧。

（4）电制动关闭信号：此信号为信息信号，它的出现就意味着空气制动要立即替补即将消失的电制动。（5）紧急制动信号：这是一个安全保护信号，它可以跳过电子制动控制系统，直接驱动制动控制单元（BCU）中的紧急阀动作，从而实施紧急制动。（6）保持制动（停车制动）：这个信号能防止车辆在停车前的冲动，能使车辆平稳地停止。

第一阶段：

当列车车速低于10km/h时，保持制动开始接受摩擦制动力，而电制动逐步消失。

在保持制动出现后，电制动的减小延迟0.3s。动车和拖车的摩擦制动力只可达到制动指令的70％。第二阶段：

当车速低于4km/h时，一个小于制动指令的保持制动级开始实施，即瞬时地将制动缸压力降低。这个保持制动的级取决于制动指令，这个制动级与时间有关，由停车检测根据最初的状态来决定。

第三阶段：

由停车检测和保持制动信号共同产生一个固定的停车制动级，这个固定的制动级经过负载的修正且与制动指令无关。

停车制动的制动级只能随保持制动信号的消除而消除。

5.3.2 电空制动控制原理

电空制动控制原理当微处理机根据制动要求而发出制动指令时，伴随着也出现制动信号，此信号使开关线路R1导通，这样，制动指令就能通过R1和R2到达冲动限制器，以让其检测减速度的变化率是否过大。通过冲动限制器后的制动指令立即又到达负载补偿器，此补偿器实际就是一个负载检测器。它根据负载信号储存器中所储存的负载大小，检测制动指令的大小，然后将检测调整好的指令送至开关线路R3。为了防止制动力过大，R3只有当电制动关闭信号触发下才导通，否则是断开的。通过R3的指令又被送至制动力作用器(这里的制动力还是电信号)，中途还经过R4。制动力作用器将指令信号转化为制动力。为了缩短空走时间。作用器的初始阶段有一段陡峭的线段，然后再转向较平坦斜线平稳的上升，直至达到指令要求。从作用器出来的电信号被送至电—气转换器。这个转换器是将电信号转换成控制电流，再由这个控制电流去控制制动单元BCU中的模拟转换阀，并且接受模拟转换阀返馈回来的电信号，从而进一步调整控制电流，这就完成了微处理机对BCU的控制。在这过程中，电—气转换器并没有真正将电信号(弱电)转换成控制空气压力，而是控制BCU中的模拟转换阀。当然在列车速度低于4km/h时，制动指令将被保持制动的级(与制动指令相对应)所替代。

当列车需要施行常用全制动(即100％制动指令)和紧急制动时，最大常用制动信号或紧急制动信号可触发一个旁路或门电路，使它输出一个高电频来驱动开关电路R4，使制动作用器直接接受负载储存器的信号，从而大大缩短信号传输时间，并使电—气转换器工作。

需要补充说明的是：制动作用器初始阶段有一段陡峭线段，这是由于跃升元件所导致的。跃升元件是一个非稳态触发器，它可由电制动关闭信号、制动信号及制动指令信号中的任意一个信号将其触发，使它输出一个高电频。同样，这个高电频也可使旁路或门电路触发输出一个高电频，从而使R4动作，导致负载作用器直接接收负载信号，产生了一段陡峭的线段。

5.4 空气制动制动系统作用原理

空气制动系统的主要作用是将来自微处理制动控制系统MBCU(B5／G2)的电子模拟信号通过B6制动控制单元中的模拟转换阀转换成一个与其相对应的预控制(空气)压力，这个预控制压力是呈线性变化的，以后还受到称重阀和防冲动检测装置的检测和限制，最后使制动缸C1和C3获得符合制动指令的空气制动压力。

制动控制单元的工作原理如图5-10所示。

图5-10 空气制动的工作原理图

一、常用制动

当模拟转换阀的电磁进气阀的励磁线圈接收到摩擦制动的电指令时，吸开阀芯，使压力空气从制动储风缸接口R进入模拟转换阀，并通过该进气阀转变成与电指令要求相符的压力，即预控制压力Cv1。由于是常用制动，这时紧急阀处于励磁工况，滑动阀在左侧，接口A2和A3导通，Cv1经紧急阀成为Cv2由接口A3进入称重阀。称重阀根据车辆负载对Cv2再次进行

调整，输出预控制压力Cv3。Cv3进人中继阀后推动具有膜板的活塞上移，打开进气阀，使制动储风缸经接口R进人中继阀的压力空气通过该开启的进气阀口，经输出口C充人各单元制动机的制动缸，产生制动作用。

同样，制动缓解指令也由微处理机发出，模拟转换阀接到缓解指令后，将其电磁排气阀打开，使预控制压力Cv1通过此阀向大气排出。Cv2、Cv3压力空气也都在紧急阀和称重阀输出口消失，中继阀活塞向下移动，排气阀口开启，使各单元制动缸中的压力空气经开启的排气阀口和空心导向杆中空通路及排气口O排人大气，列车得到缓解。

二、紧急制动

紧急制动时，紧急阀处于不励磁工况，滑动阀在右侧，接口A1和A3导通，从制动储风缸接口R传来的压力空气绕过模拟转换阀直接进人称重阀。称重阀根据车辆负载输出最大预控制压力，进人中继阀后使制动储风缸的压力空气通过该开启的进气阀口和输出口C充入各单元制动机的制动缸，产生紧急制动作用。

5.5 防滑控制系统

防滑系统是制动控制系统的一部分，牵引微机控制单元DCU(用于电制动)和制动微机控制单元ECU(用于空气制动)均有独立的防滑控制系统，在常用制动、快速制动和紧急制动状态下，防滑控制系统均处于激活状态。下面介绍制动微机控制单元ECU的组成和工作原理，防滑系统由防滑电磁阀(G01)、控制中央处理器(G02)、速度传感器(G03.1、G03.2)和测速齿轮(G04)等部件组成。

如图5-11所示，在每根车轴上都设有一个对应的防滑电磁阀G01(也称排放阀)，它们由ECU防滑系统所控制。当某一轮对上的车轮的制动力过大而使车轮滑行时，防滑系统所控制的、与该轮对对应的防滑电磁阀G01迅速沟通制动缸与大气的通路，使制动缸迅速排气，从而解除了该车轮的滑行现象。该系统通过G03.1、G04、G05始终监视着同一辆车上四个轮对的转速，并对应着四个对应的防滑电磁阀G01。防滑系统有一安全回路，当防滑阀被激活超过一定时间(如5s)时，安全回路起作用，取消防滑控制，并产生一故障信号。

防滑系统用于车轮与钢轨粘着不良时，对制动力进行控制。作用如下： ——防止车轮即将抱死。——避免滑动。

——最佳地利用粘着，以获得最短的制动距离。

图5-11 防滑控制原理图

防滑系统控制车轮的线速度。当粘着不良时，列车的速度和车轮的速度之间将产生一个速度差。防滑系统就是应用这个量对防滑电磁阀G01进行控制从而达到控制车辆的滑行和减速度。具体的控制原理如下：

如图5-12所示，列车启动后，防滑系统就对每个轮对的速度不断进行检测，然后形成一个参考速度以取代列车真实速度，并用防滑电磁阀G01来控制车辆的滑行和减速度。利用速度传感器测得的轮对的速度和减速度与设定的标准相比较，并与防滑电磁阀的实际指令形成一个筛选矩阵。

图5-12 轮轴速度曲线和滑动区域图

滑动标准值Vl、„、Vn与某一个相关的参考速度有关，车轮轮径变化的范围内提供一个滑动区域带，而选择的减速度是确定的。当车轮在粘着不良的区域内，防滑系统要能有效地减小制动力，在这种情况下筛选矩阵可产生一个相对于防滑电磁阀G01的某一个实际指令(即使电磁阀励磁排气的指令)，这样就使相应轴的制动力减小，而其轴速度上升。当轴速度经过一段时间上升到矩阵的另一个开启元素(包含另一个实际指令)时，电磁阀失电，则制动力将会增加。

当选择的矩阵元素刚好在参考速度以下的波谷时，则是滑动最小。由于轮对踏面加工直径和磨耗的差别，轮对的线速度有相差，所以在防滑系统中设置了人工的轮径调整装置。这个装置就是5个开关，利用这些开关分合的不同位置，将车轮直径分成32挡(3mm为一挡)。将每辆车的1位轴调整到它的规定标准，而其他轴也将会根据轴端的速度传感器传出的速度信号进行自动调整。

参考速度是：在牵引时取4根轴中的最大速度，在制动时则取最小速度，然后让其余3根轴的速度与其比较，以确定牵引时的空转和制动时滑行，从而防滑控制系统将分别切断牵引回路的电源和打开制动缸的排气阀，以分别消除空转和滑行现象。

5.6 本章小结

本章主要是以克诺尔公司的KBGM模拟式电气指令制动系统。克诺尔电空制动机在我国城轨车辆中的运用占了很大的比例。克诺尔电空制动机控制部分是制动装置的核心，由带有防滑控制的供气单元、制动微机控制单元、制动控制单元等组成。制动微机控制单元是一个用于控制电空制动和防止车轮滑行的微处理机。制动控制单元主要由模拟转换阀、紧急电磁阀、称重阀、均衡阀等组成。