城市轨道交通车辆制动系统分析截稿版.docx

,毕业设计说明书课题名称：城轨车辆制动系统的原理分析专 业 系 轨道交通系 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 2013年12月 2014届毕业设计任务书一 课题名称：城轨车辆制动系统的原理分析二 指导老师：三 设计内容与要求1. 课题概要城市轨道交通运输是我国交通运输网络的重要组成部分，它的发展与城市经济的发展息息相关。目前，世界各地的主要政治、经济、文化等中心城市都兴建了不同形式的轨道交通运输网，有些还成为所在城市的重要景观和标志性建筑。我国北京、上海、广州、南京等城市的地下铁道已经开通，成为这些城市市内交通运输的支柱。 另外还有许多其他的城市交通网也在筹建和建设之中。城市轨道交通运输的发展必将为我国经济的发展插上腾飞的翅膀。地铁车辆制动系统用于保证地铁车辆的运行安全，具有多种操作模式，与传统列车制动系统相比，结构和工作原理更为复杂。通过对此课题的学习和设计，使学生能更好的理解地铁车辆制动和空气管路系统的工作原理，培养学生运用所学的基础知识和专业知识的能力，提高学生利用所学基本理论和自身具备的技能来分析解决本专业相应问题的能力，使学生树立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法 ，完成工程技术人员必须具备的基本能力的培养和训练。2. 设计内容与要求1、熟悉地铁制动在铁路运输中的作用。2、简单介绍地铁车辆制动系统的组成。3、详细分析地铁车辆及列车制动系统的工作原理和工作过程。4分析现有制动系统存在的不足之处，利用自己所学的专业知识，提出改进设计意见和具体实施方案。四 设计参考书1. 城市轨道交通车辆制动技术 殳企平编著 水利水电出版社2列车制动 侥忠主编 中国铁道出版社3. 电力机车制动机 那利和主编 中国铁道出版社4. 5 .6. 7. 五 设计说明书内容1. 封面2. 目录3. 内容摘要（200400字左右，中英文）4. 引言5. 正文（设计课题，内容与要求，设计方案，原理分析，设计过程及特点）6. 设计图纸7. 结束语8. 附录（图表，材料清单，参考资料）六 设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。第2周：熟悉地铁制动在铁路运输中的作用。第3-6周：介绍地铁车辆制动系统的组成，分析地铁车辆及列车制动系统的工作原理和工作过程。第7周：检查，完成说明书，打印，装订。第8周：毕业答辩准备及答辩。七 毕业设计答辩及论文要求1. 毕业设计答辩要求 答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文.专题报告等必要资料交给指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。 学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题任务，目地和意义，所采用的原始资料或参考文献，设计的基本内容和主要方法，成果结论和评价。 答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论，知识，设计与计算方法实验方法，测试方法，鉴别学生独立工作能力，创新能力。摘 要随着科技与社会的发展，城市轨道交通在人们的生活中扮演了一个越来越重要的角色，它带动了城市的发展，方便了群众的生活。城市交通系统是城市最为重要的基础设备之一，城市内人员的流动、物质的运输依靠城市交通来完成，城市交通体系直接展示着城市的面貌和活力，体现城市的承载能力，关系着城市的环境，进而影响着城市的可持续发展；而城市公共交通则是城市交通体系的重要组成部分，绝大多数居民的出行依靠公共交通，因此，城市公共交通是维持城市居民工作、学习和生活正常秩序的重要保证。城市轨道交通车辆运行过程中，制动系统是一个重要的组成部分，它是车辆安全运行的保证，在紧急情况下能迅速停车，对减少事故和人员伤亡有重要的意义。同时也直接涉及到车辆的运行性能和安全，影响乘客的乘坐舒适度。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。在这里简单介绍了制动系统在城轨车辆运行中的重要意义，制动系统的种类、工作原理以及其基础制动装置的组成。在列车滑行会产生普遍的轮轨发热、轮轨擦伤，严重时会使线路失稳，产生胀轨跑道事故。因此，有效的防滑控制也是极为重要的。关键词：地铁车辆；制动系统；空气制动；电制动；克诺尔电空制动机；防滑控制AbstractWith the development of science and technology and society, urban rail transit in peoples life plays a more and more important role, it led to the development of the city, convenient for the life of the masses. Urban traffic system is one of the most important infrastructure of city, the flow of the people in the city, material transportation on urban traffic, urban traffic system directly show the face of the city and vitality, reflect the carrying capacity of cities, relationship between the environment of the city, which affects the sustainable development of the city; And urban public transport is an important part of urban transportation system, most of the residents travel on public transport, as a result, urban public transport is to maintain urban residents work, study and life the important guarantee of normal order.Urban rail transit vehicle running process, the braking system is an important part of it is the assurance of the safe operation of the vehicle, in case of an emergency stop quickly, to reduce accidents and casualties have important significance. But also directly relates to the performance of the vehicle and safety, affect the passengers ride comfort. Visible, the braking system is to guarantee a system safety is very important. Here introduced the important value of braking system in urban rail vehicle running, the braking system of type, working principle and its basic composition of the brake. Slide on the train will produce widespread fever of wheel and rail and wheel/rail abrasion, serious instability, will make the line arises bilge rail track accidents. Therefore, effective anti-slip control is extremely important.Key words: metro vehicle; The braking system;Air brake; Electric braking; Knorr electro pneumatic brake; Anti-skid Braking引 言城市轨道交通运行中，人为地使运动物体减速或阻止其加速叫做制动。对于城市轨道车辆来说，为了是运动着的电动车组能够迅速的减速或者停车，必须对它实施制动；为了防止在下坡道上运行时由于电动车组的重力作用导致电动车组速度增加，也需对其实施制动；同时为了避免停放的车辆因重力作用或风力吹动而溜走，亦需要对其实施制动。为了能实施制动，需要在城市轨道车辆上安装由一整套零件组成的一个完整的制动系统装置。它包括两个部分：制动控制系统和制动执行系统。控制系统由制动信号发生与传输装置和控制制动装置组成。制动执行系统通常称为基础制动装置，有闸瓦制动和盘型制动等。制动系统的设置目的是为了实现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，而且影响着城轨车辆的运输安全。在我国,由于经济建设的蓬勃发展,各种运输量增加很快,特别是市内客流量成倍或成几十倍的增长,加上城市基础设施建设相对滞后,导致公共交通问题越来越突出,严重的影响了经济建设的进程。另外,由于城市内部建筑物密度大,特别是老城区,各种建筑物、构造物比比皆是,城市里的剩余空间越来越小,旧城改建十分困难。城市轨道是世界公认的低能耗、少污染的“绿色交通”，是解决“城市病”的一把金钥匙，对于实现城市的可持续发展具有非常重要的意义。地下铁道作为特大城市快速轨道交通的主要模式，其运输能力大，单方向高峰运输能力为35 000人次h以上，并具有准时、快速、舒适、安全的特点，能充分利用地下空间，对环境不产生污染。我国有668个城市，100万人口以上的城市有37个，其中200万人口以上的城市有13个。按“十六大”提出的全面建设小康社会的目标，我国的城市化建设还将会有历史性的大发展。虽然我国城市轨道交通建设的时机总体上比发达国家晚2030年，但现在我国城市轨道交通建设在世界上是规模最大、速度最快的。地铁要快，安全，准时的到达目的地，对制动系统的要求是非常高的。制动系统是地铁车辆安全可靠运行的基本保障。近年来，地铁车辆的快速发展，运行速度也由最初的60km/h逐渐提高到80 km/h、100 km/h甚至更高。车辆在高速运行中必须依赖制动系统调节列车运行速度和及时准确地在预定地在预定地点停车，保证列车安全正点地运行。目录第1章 城轨车辆制动系统概述11.1 制动系统概述11.2 城市轨道的发展11.3 制动方式及制动机的分类21.3.1 制动方式21.3.2 制动机分类31.4 城轨制动需具备的条件41.5 城轨车辆制动系统的要求和组成41.5.1 城轨车辆制动系统的要求51.5.2 城轨车辆制动系统的组成51.6 小结5第2章 空气制动系统的概述72.1空气制动系统的组成72.2空气制动系统的控制方式72.2.1直通式空气制动机72.2.2自动式空气制动机82.2.3直通自动式制动空气102.3城轨车辆风源系统112.3.1 空气压缩机112.3.2 空气干燥器142.3.3 风缸及其他空气管路部件172.4小结17第3章 基础制动装置193.1闸瓦制动193.2盘型制动203.3单元制动器213.3.1 PC7Y型单元制动器223.3.2 闸瓦间隙自动调整器233.3.3 PC7YF型单元制动器243.4小结25第4章 电制动264.1电制动的概述264.1.1电制动的原则264.1.2电制动滑行保护264.2再生制动264.2.1再生制动原理274.2.2再生制动的原理分析274.3电阻制动284.3.1电阻制动原理284.3.2电阻制动的优缺点294.4小结30第5章 电空联合制动（克诺尔电空制动机）315.1制动控制单元BCU315.1.1制动控制单元的组成与控制关系315.1.2模拟转换阀325.1.3紧急阀335.1.4称重阀335.1.5均衡阀355.2空气控制屏365.3制动微处理机控制系统375.3.1电空制动控制系统385.3.2电空制动控制原理395.4防滑控制系统425.5小结44第6章 总 结45致 谢46参考文献47第一章 城轨车辆制动系统概述1.1 制动系统概述制动是指人为地使列车减速或阻止其加速的过程。使列车减速或阻止其加速的力称为制动力，而产生并控制这个制动力的装置叫做制动机，也称制动装置。制动过程必须具备两个基本条件：现能量转换控制能量转换。制动系统包含三层含义：人为地使列车减速或停止；防止在长大下坡道运行时自动加速；为防止自动溜放而实行的停放制动。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。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。制动系统分为机车制动系统、车辆制动系统和列车制动系统 。性能良好的制动机对铁路运输有以下几方面的促进作用：保证行车安全；充分发挥牵引力，增大列车牵引重量，提高列车运行速度；提高列车的区间通过能力 。1.2 城市轨道的发展城市轨道交通的发展分为以下几个阶段：1.诞生与初始阶段（1863年1924年）主要在欧美得到较快的发展，每年增长速度为0.21个城市。2.停滞与猥琐阶段（1924年1949年）战争以及汽车工业的发展，促使了轨道交通行业的停滞与猥琐。汽车灵活便捷可达性好，得到飞速发展。轨道交通因投资大，建设周期长而停滞。3.再发展阶段（1949年1969年）随着汽车工业迅速发展，城市道路开始堵塞起来，严重时交通瘫痪。另外，汽车工业的发展污染了城市的空气，人们开始意识到解决城市交通问题必须依靠城轨交通来解决。4.高速发展阶段（1970年-至今）世界上许多国家确立了轨道交通发展方针，通过立法解决了建设资金问题。至今我国有地铁的城市有：广州、北京、南京、天津、香港、上海、深圳等十多个城市。还有许多城市地铁正在建设中。 随着社会发展的趋势，城市轨道交通的发展是不可或缺的。城轨，改变的不仅是出行的方式，也让一种新的生活方式成为了可能。1.3 制动方式及制动机的分类1.3.1 制动方式制动方式是指制动过程中列车动能的转移方式或制动力的形成方式。一按制动情况分类1. 常用制动：正常情况下为调速或进站停车所施行的制动。特点是制动缓和，作用力可调，只用到列车制动能力的20%80%,一般只用50%左右。2. 紧急制动：紧急情况下，为了尽快停车而施行的制动方式，也称非常制动。作用迅猛，用尽所有制动能力。二按车组动能转移方式分类按照列车动能转移方式的不同，制动方式可分为热逸散和将动能转换成有用能两种基本方式。1.摩擦制动：电动车组的动能通过摩擦转变为热能。城市轨道交通车辆常用的摩擦制动方式主要有闸瓦制动和盘形制动。2.动力制动：动力制动在制动时，将牵引电机变为发电机，使列车动能转化为电能，对这些电能的不同处理方式形成了不同方式的动力制动。城市轨道交通车辆上采用的动力制动方式形式主要有电阻制动和再生制动。分类如下： 闸瓦制动 固体摩擦制动 盘形制动 摩擦制动 轨道电磁制动 液体摩擦制动热逸散 电阻制动 动力制动 旋转涡流制动 轨道涡流制动 再生制动能量转换 飞轮储能制动三按制动力形成方式分类粘着制动：非粘着制动：制动类型分类备注粘着制动摩擦制动踏面制动广泛应用盘形制动动力制动电阻制动在电力机车上普遍采用再生制动在电力机车上采用加馈电阻制动在电力机车上普遍采用惯性制动飞轮储能制动非粘着制动磁轨摩擦制动在高速机车、动车组上采用，目前尚未普及磁轨涡流制动风阻制动及喷气制动1.3.2 制动机分类制动机包括：（1）按作用对象可分为机车制动机和车辆制动机；（2）按控制方式和动力来源可分为空气制动机、电空制动机和真空制动机等。无论机车制动机采用何种制动机（如空气制动机、电空制动机等），都要可靠的完成以下任务：（1）对列车制动系统进行灵活、准确的操纵和控制；（2）向整个列车制动系统提供质量良好的动力（如压力空气）。按制动原动力和操纵制动方法的不同，机车车辆制动机可分类为：空气制动机、电空制动机和电（磁）制动机。(1)空气制动机用压力空气作为制动的动力来源，并用压力空气的压力变化来操控制动机的制动和缓解作用的，称为空气制动机。空气制动机是目前各国采用的最为广泛的制动机。我国机车车辆上都装有空气制动机。空气制动机又分为直通式空气制动和自动式空气制动两种。直通式空气制动是较早出现的空气制动方式，由于它在列车发生分离事故时会彻底丧失制动能力且列车前后部制动和缓解发生的时间差大，会造成较强的纵向冲击，故列车的制动操纵后来就改用了自动式空气制动装置，如图24所示。自动式空气制动机的特点与直通式恰好相反，当列车发生分离事故时，列车可自动产生制动作用；且制动和缓解一致性较好，大大缓解了纵向冲击。(2)电空制动机电空制动机就是电控空气制动的简称，它是在空气制动的基础上于每辆车加装电磁阀等电气控制部件而形成的。电空制动机仍用压力空气作为制动的动力来源，但它用电来操纵制动装置的制动、保压和缓解等作用。特点是制动的操纵控制用电，制动作用的原动力还是压缩空气；当制动机的电控失灵时，仍可实行空气压强控制，临时变成空气制动机。 最简单的电空制动机是在空气制动机的基础上加装电磁阀等电气控制部件，用电来操纵制动机的作用。与空气制动机相比，其最大优点是全列车能迅速发生制动或缓解作用，列车前、后的动作一致。(3)电制动机操纵控制和原动力都用电的制动方式称为电磁制动机，简称电制动机，如前面提到的电阻制动和再生制动等，其操纵控制和原动力都用电。1.4 城轨制动需具备的条件城市轨道交通的站距较短，因此电动车组的调速和停车都比较频繁。为了提高运行速度，必须使其启动快，制动距离短。同时城市有轨交通车辆旅客上下波动较大，对车辆的载重有较大的影响。针对这些特点，城市轨道交通车辆的制动系统应具备以下条件：1. 操纵灵活，制动减速快，作用灵活可靠，车组前后车辆制动、缓解作用一致。2. 具有足够的制动能力，保证车组在规定的制动距离内停车。3. 对新型的城轨交通车辆，一般要求具有动力制动能力，并且在正常的制动过程中，应尽量充分发挥动力制动能力，以减少对城市坏境的污染和降低运行成本。同时应具有动力制动与摩擦制动的联合制动能力。4. 保证车组在下坡道上运行时，其制动力不会衰减。5. 电动车组各车辆的制动能力应尽可能一致，制动系统应根据乘客量的变化，而具有空重车调整能力，以减少制动时的纵向冲击。6. 具有紧急制动性能，遇到紧急情况时，能使电动车组在规定的制动距离内安全停车。紧急制动作用除可由司机操纵外，必要时可有行车人员利用紧急按钮进行操纵。7. 电动车组在运行中发生诸如列车分离、制动系统故障等危急行车安全的事故时，应能自动起紧急制动作用。1.5 城轨车辆制动系统的要求和组成城市轨道的交通的特点是安全、快捷、准时、方便。它的站距比较短，行车速度快，乘客上下数量波动大，发车频率高。因此对车辆启动、加速和制动都是有很高的要求。特别是对制动，出于安全考虑，必须做到万无一失。1.5.1 城轨车辆制动系统的要求1） 制动系统应具有足够的制动能力，能保证车辆在规定的制动距离内停车。制动系统应操作灵活、反应迅速、停车平稳。（2） 制动系统应包括电气制动和空气制动两种制动方式，并且在正常制动过程中，优先电气制动，减少空气制动对环境的污染并且降低车辆维修成本。（3） 制动系统应具有可靠的安全系数，即使个别车辆发生故障或者在坡道上运行，也应有足够的制动力，保证列车可靠制动停车。（4） 车辆应具有载荷矫正能力，能更具乘客载荷量自动调节制动力，使车辆制动力恒定，保证乘客的舒适性。（5） 制动系统必须具有紧急制动或者快速制动功能。除了由司机操作外，还可由其他工作人员操作。1.5.2 城轨车辆制动系统的组成（1）电气制动系统。他一般与牵引系统连在一起形成主电路，包括再生反馈电路和制动电阻器，将动力制动产生的电能反馈给供电接触网或消耗在制动电阻器上。（2）空气制动系统。它由供气部分、控制部分和执行部分等组成。供气部分有空气压缩机、空气干燥机和风缸等；控制部分有电空转换阀、紧急阀、称重阀和中继阀等；执行部分就是闸瓦制动装置和盘式制动装置等。（3）指令和通信网络系统。它既是传送司机命令的通道，同时也是制动系统内部数据交换及制动系统与列车控制系统进行数据通信的总线。1.6 小结本章是对我国的列车制动发展现状的简介，通过本章使我们了解到制动的基本概念、城市轨道交通的发展历史以及制动方式、制动机的种类和城轨制动系统的要求和组成，可以使我们更深入的了解我国的列车制动。制动是人为的使列车的减速或阻止其加速的过程。从能量的角度看我们转移来看可以分成热逸散和将动能转换成有用能两种。在城轨里采用的热逸散的制动有闸瓦制动、盘形制动和电阻制动；能量转换的制动就是再生制动。制动机的分类是看动力源和控制方式来分，比如电制动的动力源是电，而空气制动机的的动力源是空气，电空制动机的动力源是空气但是它是通过电信号来触发的。城轨的制动系统由电气制动系统，空气制动系统，指令和通信网络系统组成。它的要求很多有（1）拥有足够的制动力（2）要拥有电制动和空气制动（3）车辆要具有载荷矫正能力（4）要拥有可靠的安全保障系数（5）要具有紧急制动能力。第2章 空气制动系统的概述空气制动又称为机械制动或摩擦制动。城市轨道交通车辆常用的空气制动方式有闸瓦制动和盘型制动。空气制动主要以压缩空气为动力，压缩空气由车辆的供风系统供给。2.1空气制动系统的组成城市轨道交通车辆的空气制动系统由供气系统、基础制动装置、防滑装置和制动控制单元组成。供气系统主要由空气压缩机、空气干燥剂、压力控制装置和管路组成，供气系统除了给车辆制动系统供气外，还向车辆的空气悬架设备，车门控制装置（气动门），气动喇叭，刮水器及车钩操作气动控制设备等需要压缩空气的设备供气。基础制动装置是空气制动系统中的制动执行装置，通常被称为基础制动装置。根据制动方式不同，基础制动装置主要有闸瓦制动和盘形制动两种形式。由于城市轨道交通车辆的车底架下安装的设备较多，没有很大的空间来安装闸瓦和盘形制动的基础制动装置，因此大多数城轨车辆采用单元制动机。防滑装置适用于车轮与钢轨黏着不良时，对制动力进行控制的装置。它的作用是：防止车轮即将抱死；避免滑动并最佳地利用粘着力，以获取最短的制动距离。制动控制单元是空气制动的核心部件，它接受微机制动控制单元（EBCU）的指令，然后再指示制动执行部件动作。其组成部分有：模拟转换阀、紧急阀、称重阀和均匀阀等。这些部件都安装在一块铝合金的气路板上，实现了集成化。这样避免用管道连接而造成容易泄露和占用空间大等问题。2.2空气制动系统的控制方式空气制动系统按其工作原理的不同，可分为直通式空气制动机、自动式空气制动机和直通自动式空气制动机。2.2.1直通式空气制动机直通式空气控制机结构如图2-1所示空气压缩机将压缩空气储入总风缸内，经总风缸管至制动阀。制动阀有保压位、缓解位和制动位三个不同位置。在缓解位时，制动管内的压缩空气经制动阀Ex口排向大气；在保压位时，制动阀保持总风缸管、制动管和Ex口各不相同；在制动位时，总风缸管压缩空气经制动阀流向制动管。图2-1直通式空气制动机结构-缓解位 -保压位 -制动位 1-空气压缩机 2-总风缸 3-总风缸管4-制动阀 5-制动管 6-制动缸 7-基础制动装置 8-制动缸缓解弹簧 9-制动缸活塞 10-闸瓦 11-制动阀Ex口 12-车轮1）制动位：驾驶员在要实施制动时，首先把操作手柄放在制动位，总风缸的压缩空气经制动阀进入制动管。制动管是一根贯通整个列车、两端封闭的管路。压缩空气由制动管进入各个车辆的制动缸，压缩空气推动制动缸活塞移动，并通过活塞杆带动基础制动装置，使闸瓦压紧车轮，产生制动作用。制动力的大小，取决于制动缸内压缩空气的压力，由驾驶员操纵手柄在制动位放置时间长短而定。2）缓解位：要缓解时把操作手柄放在缓解位，各制动缸内的压缩空气经制动管从制动阀EX口排入大气。操纵手柄置于缓解位放置时间足够长，则制动缸内的压缩空气可排尽，压力降低至零。此时制动缸活塞借助于制动缸缓解弹簧的复原力，使活塞回到缓解位，闸瓦离开车轮，实现车辆缓解。3）保压位：制动阀操纵手柄放在保压位时，可保持制动缸内压力不变。当司机将操纵手柄在制动位于保压位之间来回操纵、或在缓解位于保压位之间来回操纵时，制动缸压力能分阶段的上升或下降，即使现阶段制动或阶段缓解。直通式空气制动机的特点如下：1、制动管增压制动、减压缓解，列车分离时不能自动停车2、能实现阶段缓解和阶段制动。3、制动力大小靠驾驶员操纵手柄在制动位放置时间长短决定，因此控制不太精确。4、制动时全列车制动缸的压缩空气都由总风缸供给；缓解时，各制动缸的压缩空气都需经制动阀排气口排入大气。因此车辆前后车辆制动的一致性不好。2.2.2自动式空气制动机自动空气制动机在直通式空气制动机的基础上增加了三个部件：在总风缸与制动阀间增加了给气阀；在每节车厢的制动管和制动缸之间增加了三通阀和副风缸。给气阀的作用是限定制动管定压，人为规定制动管压力，即无论总风缸压力多高，给气阀出口的压力总保持在一个设定值。自动空气制动机的制动阀同样有缓解、保压和制动三个作用位置，但内部通路与直通式空气制动的制动阀有所不同。在缓解位时它联通给气阀与制动管通；制动位时它使制动管与制动阀上的Ex口相通，制动管压缩空气经它排向大气；保压位时仍保持各路不通。自动式空气制动机是依靠制动管中压缩空气的压力变化来传递制动信号，制动管增压时缓解，减压时制动，其中三通阀是制动缸充气或排气的控制部件。三通阀的工作原理如图2-2所示图2-2 三通阀的工作原理a）充气缓解位 b）制动位 c）保压位 1-三通阀活塞及活塞杆 2-节制阀 3-滑阀 4-副风缸 5-制动缸 6-三通阀7-充气沟 B-间隙 r-滑阀座制动缸孔 Z-制动缸管三通阀由与其他制动管、副风缸和制动缸相通而得名。根据制动管压力的变化三通阀有以下三个基本位置。（1）充气缓解位 制动管压力增加时，在三通阀活塞两侧形成压差，三通阀活塞及活塞杆带动节制阀及滑阀一起移至右侧端位，这时充气沟露出。三通阀内形成以下两条通路制动管充气沟滑阀室副风缸制动缸滑阀座r孔滑阀底面m槽三通阀Ex口大气 。第一条通路为充气通路第二条通路为缓解通路，所谓充气是指向副风缸充气，缓解是指制动缸缓解。副风缸内压力可一直充至与制动管的压力相等，即达到制动管定压，制动缸缓解后的最终压力为零。 （2）制动位 制动管内压力空气经制动阀排气减压。三通阀活塞左侧压力下降，右侧副风缸压力大于左侧。当两侧压差较小时，不足以推动活塞，副风缸的压力空气有通过充气沟逆流的现象。但由于制动管压力下降较快，活塞两侧的压差仍继续增加，压差达到足以克服活塞及节制阀的阻力时，活塞及活塞杆带动节制阀向左移一间隙的距离，使活塞杆及滑阀的间隙B位于前部，活塞遮断充气沟，副风缸压力空气停止逆流，滑阀上的通孔上端开放，与副风缸相通。随着制动管压力的继续下降，活塞两侧压差加大到能够克服滑阀与滑阀座之间的摩擦力时，活塞带动滑阀移至极端位，滑阀切断制动缸通大气的通路，同时滑阀孔下端与滑阀座制动缸孔r对准，形成副风缸向制动缸的充气通路。如果三通阀一直保持这个位置，最终将使副风缸压力与制动缸的压力平衡。（3）保压位 在制动管减压到一定值后，驾驶员将制动阀操纵手柄放到保压位，制动管停止减压。三通阀活塞左侧压力不再下降，但三通阀活塞仍处于左极端的制动位，因此副风缸压力空气继续冲向制动缸，活塞右侧压力继续下降。当右侧副风缸压力稍低于左侧制动管的压力时，两侧压差达到能克服活塞和节制阀的阻力时，活塞将带着节制阀向右移一间隙距离，使滑阀与活塞杆之间的间隙位于后端，同时节制阀遮断副风缸向制动缸的充气通路，副风缸压力不再下降。由于此时活塞两侧压差较小，不足以克服滑阀与滑阀座之间的摩擦力，所以活塞位于此为不再移动，制动缸保压。当驾驶员将制动阀操纵手柄在制动位和保压位间来回扳动时，制动管压力反复减压、保压，三通阀则反复处于制动位、保压位，而制动缸压力则不断升压、保压再升压、保压，直至制动缸压力与副风缸压力平衡为止，即自动空气制动机具有阶段制动作用。但由于三通阀结构的限制，无法实现阶段缓解，而只能一次缓解（又称轻易缓解）。自动空气制动机的特点如下：1、制动管减压制动、增压缓解。列车分离时能自动制动停车2、制动与缓解的一致性较直通式要好，列车纵向冲动较小，适合于较长编组的列车3、有阶段制动和一次缓解性能。2.2.3直通自动式制动空气直通自动式空气制动机的结构如图2-3所示图2-3 直通自动式空气制动机的结构1空气压缩机 2总风缸 3总风缸管 4制动阀 5制动管 6制动 7基础制动装置 8制动缸缓解弹簧 9制动缸活塞 10闸瓦 11制动阀Ex口 12车轮 13定压风缸 14副风缸 15给气阀 16三通阀排气口 17排气阀口 18进气阀口 19进排气阀 20制动缸压力活塞 21主活塞 22单向阀直通自动式空气制动机与自动式空气制动机在制动机的组成上基本相同，只增加了一个定压风缸13.但其三通阀的结构原理与自动式空气制动机的三通阀有较大的区别，直通自动式空气制动机三通阀的主控机构由大小两个活塞组成，它的动作是由制动缸压力活塞上侧的制动缸压力，主活塞上、下两侧的制动管压力和定压风缸的压力三者的差别与平衡来控制的，属于三压力机构阀。直通自动式空气制动机具有四个作用工况制动缓解位、制动位、制动中立位和缓解中立位。直通自动式空气制动机的特点如下：1、能阶段制动和阶段缓解。同时，制动管要充到定压，制动缸才能完全缓解。2、具有制动力不衰减性性能。即在制动中立位或缓解中立位时，当制动缸压力因泄漏等原因而下降时，三通阀能自动的给与补充压缩空气，使制动缸压力保持原值。2.3城轨车辆风源系统一般情况下，城轨车辆采用电动车组模式，以单元进行编组，所以其风源系统也是以单元来供气，每一个单元设置一套风源系统，相邻车辆的主风管道通过截断塞门和软管相连，由两个以上单元组成的列车就具有两套以上风源系统。风源系统主要包括：空气压缩机组、主风缸、脚踏泵以及空气管路系统。用风设备主要包括：制动装置、空气悬挂装置、车门控制装置，以及风喇叭、刮雨器、受电弓气动控制设备、车钩操作气动控制设备等。风源系统制造的压缩空气为用风设备的驱动提供动力，而压缩空气的净化和干燥处理是不可或缺的，其目的是除去压缩空气中所含有的灰尘、杂质、滴油和水分等，保证制动系统及其他用风设备能长时间可靠地工作。2.3.1 空气压缩机空气压缩机是用来产生压缩空气的装置。城轨用的空气压缩机要求具有噪声低、振动小、结构紧凑、维护方便。环境实用性强的特点，其直流驱动电机已逐渐被交流电机驱动取代。目前，城轨车辆中采用的主要有活塞式空气压缩机和螺杆式空气压缩机两种。1、活塞式空气压缩机活塞式空气制动机由固定机构、运动机构、进/排气机构、中间冷却装置和润滑装置等及部分组成。其中固定机构包括机体、气缸、气缸盖；运动机构包括曲轴、连杆、活塞；进/排气机构包括空气滤清器、气阀；中间冷却装置包括中间冷却器、冷却风扇；润滑装置包括润滑油泵、润滑油路等，如图2-4所示。图2-4 活塞式空气压缩机作用原理1-润滑油泵；2-机体；3-油压表；4-空气滤清器；5、8-进气阀片；6-排气阀片；7、9-低压活塞；10-高压活塞；11-主风缸；12-压力控制器；13-上集气箱；14-散热管；15-下集气箱活塞式空气压缩机的工作原理：电机通过联轴节驱动空压机曲轴转动，衢州连杆机构带动高、低压缸活塞同时在气缸内做上下反复运动。由于曲轴中部的三个轴颈在轴向平面内互成120，两个低压活塞和一个高压活塞分别相隔120转角。当低活塞下行时，活塞顶面与缸盖之间形成真空，经过空气滤清器的大气推开进气阀片进入低压缸，此时排气阀在弹簧和中冷器内空气压力的作用下关闭。当低压活塞上行时，气缸内的空气被压缩，其压力大于排气阀片上方压力与排气阀弹簧的弹力之和时，压缩排气阀弹簧推开排气阀片，具有一定压力的空气排出缸外，而进气阀片在气缸内压力及其弹簧的作用下关闭。两个低压缸送出低压空气，都经气缸盖的同一通道进入中冷器。经中冷器冷却后，在进入高压缸，进行第二次压缩，压缩后的空气经排气阀口、主风管路送入主风缸中储存。高压活塞的进。排气作用与低压活塞的进、排气作用相同。在运行中，主风缸压力保持在一定的范围，如750900kPa，它是通过空压机压力控制器自动控制控制空压的启动或停止来实现。当主风缸的压力逐渐增高，达到规定压力上限时，压力控制器切断空压机驱动电机的电源，使空压机停止工作；而随着设备的用风和管路的泄漏等，使主风缸的压力逐渐降低，达到规定压力下限；压力控制器接通空压机驱动电机的电源，使空压机开始工作，主风缸压力回升。这样主风缸压力一直被控制在规定的范围内。活塞式空