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驅動橋文獻綜述

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驅動橋文獻綜述王開拓制動系統的文獻綜述
王開拓
摘要：由于我國經濟的高速發展，城市化，汽車化步伐的加快，城市交通問題日益嚴重，城市軌道交通是我國城市交通發展的主要方式，制動系統是列車的主要組成部分，保證在規定的距離內使列車停車，保證列車的通過能力。現代列車采用多種制動方式轉移列車所積累的能量。在軌道車輛編組組成的列車總體結構中，制動裝置包括制動控制系統和機車制動裝置兩大部分。本文通過分析目前國內外部分專家學者對列車制動系統的總體概況，梳理、總結了相關文獻，擬結合軌道交通的實際情況，開展進一步的研究。
關鍵詞：城市交通，軌道交通，制動系統
一、前言
隨著我國城市化進程的加快，城市交通擁堵、事故頻繁、環境污染等交通問題日益成為城市發展的難題。城市軌道交通以其大運量、高速準時、節省空間及能源等特點，已逐漸成為我國城市交通發展的主流。在城市軌道交通系統中，跨坐式單軌交通制式因其路線占地少，可實現大坡度、小曲率線徑運行，且線路構造簡單、噪聲小、乘坐舒適、安全性好等優點而逐漸受到關注。
作為列車重要組成部分的制動裝置，其作用是使列車減速，以致在規定的距離內使列車停車，保證列車行車安全和提高鐵路通過能力。現代列車采用多種制動方式轉移列車所積累的能量。
在軌道車輛編組組成的列車總體結構中，制動裝置包括制動控制系統和基礎制動裝置兩大部分。制動控制系統包含司機室內制動控制裝置和制動信號發生裝置、貫穿全列車制動信號傳遞電線路、網絡或氣管路、車輛內或車底部的制動控制單元或空氣分配閥組成等；基礎制動裝置主要指安裝在轉向架上的制動執行部件。
本文作者通過查閱近些年來有關軌道車輛制動系統的期刊、書籍、學位論文等文獻資料,了解掌握了關于車輛制動力和制動系統的分析研究方法,這些文獻給了作者很大的參考價值。
二、國內外研究現狀及分析
基礎制動裝置是確保城市軌道交通車輛行車安全的措施之一。在分析城市軌道車輛運輸特點基礎上, 李繼山,李和平,嚴霄蕙（2011）《盤形制動是城市軌道車輛基礎制動裝置的發展趨勢》[1]結合城市軌道車輛基礎制動裝置具體類型,分析了城市軌道車輛踏面制動與盤形制動的優缺點, 用有限元模擬城軌車輛車輪踏面溫度場及熱應力, 表明速度100 km/ h 及以上的城軌列車基礎制動不適宜采用踏面制動, 指出盤形制動是城市軌道交通車輛基礎制動的發展的必然趨勢。丁鋒（2004）在《城市軌道交通車輛制動系統的特點及發展趨勢》[2]一文中介紹并分析了我國城市軌道交通車輛制動系統的形式、構成、技術特點及發展趨勢。吳萌嶺，裴玉春，嚴凱軍（2005）在《我國城市軌道車輛制動技術的現狀與思考》[3]中較為詳細地回顧了我國城市軌道車輛制動系統的發展歷程，分析了目前我國新型城市軌道車輛制動系統的特點，并與我國自主研發適用于高速動車組的同類型制動系統作了技術比較。分析了我國自主研發城市軌道車輛制動系統的技術基礎，指出國內技術與產品和國外相比存在著系統理念、設計經驗和系統可靠性方面的差距，同時指出自主研發城市軌道車輛制動系統存在的問題，并提出了建議。鄒金財（2010）《一種軌道車輛空氣制動系統優化及仿真》[4]利用Simulationx 仿真軟件對工礦窄軌土渣車的空氣制動系統的改進前以及改進方案進行仿真，在與試驗真實值對比后得到了正確的結論，通過對該空氣制動系統優化中仿真手段應用過程的闡述，為機車車輛系統優化方法提供了參考。師蔚，方宇（2010）《城市軌道車輛電氣制動能量建模及仿真》[5]通過分析城軌車輛在電氣制動過程中發生再生制動及電阻制動的條件，并且根據車輛的編組、線路、載重、運行策略、運行圖、牽引供電等基本因素，在單車牽引計算模型及多車運行的牽引供電網絡模型的基礎上，建立了城軌車輛電氣制動能量分布模型，并進行了實例仿真計算。仿真計算結果表明，在相同的線路及車輛條件下，車輛發車間隔為180 s 時，再生制動能量占總電氣制動能量的比率為80.1%，隨著發車間隔的增大，該比率逐漸減小；當發車間隔在900 s 時，電氣制動能量絕大多數消耗在制動電阻上。該制動能量分布模型可以為各種城市軌道交通制動能量回收方法提供理論支持，還可以為各種制動能量回收裝置提供裝置選型等方面的依據。方宇,陳曉麗,宋瑞剛,堯輝明,楊儉（2009）《城市軌道車輛電阻制動能量回收試驗系統研究》[6]在城市軌道車輛模擬牽引系統研制的基礎上, 對城市軌道車輛電阻制動能量回收試驗系統進行了設計,開發了該系統的核心控制單元。利用此系統可以對城市軌道車輛模擬牽引單元電阻制動能量進行有效回收, 并加以合理利用。該試驗系統的開發對城市軌道車輛電阻制動能量回收控制利用有現實意義。鄔志偉，胡用生，沈鋼，朱小娟（1998）《城市軌道車輛牽引、制動與防滑系統的效率研究》[7]從粘著和蠕滑入手, 分析了牽引或制動時粘著、蠕滑與防滑的關系, 討論了城市軌道車輛防滑系統的工作原理及防滑效率的概念, 提出了防滑效率的包絡線計算方法, 給出了試驗與算例。韓增盛,王輝（2004）《城市軌道車輛制動系統國產化的研究》[8]對我國城市軌道車輛制動系統國產化工作進行了研究, 闡述了系統的組成、作用原理、性能特點和試驗要求。堯輝明，楊儉，方宇（2009）《城市軌道交通車輛電阻制動測試及其定義分析》[9]提出了城市軌道交通列車電阻制動的測試方法, 對城市軌道交通某線路車輛的電阻制動電流進行了測試。研究了再生制動與電阻制動間的作用關系, 并對電阻制動在狹義范圍內進行了定義, 明確了兩者之間的關系。分析了電阻制動相關電流電壓的特點及其在列車運行中的曲線變化趨勢, 為電氣制動的理論研究提供試驗基礎。楊儉,李發揚,宋瑞剛,方宇（2009）《城市軌道交通車輛制動能量回收技術現狀及研究進展》[10]在分析城市軌道交通車輛制動能量回收的可行性與潛力的基礎上,介紹國內外各種制動能量回收技術,分析不同制動能量回收技術的特點, 指出制動能量回收技術存在的問題、擬采取的解決方案和國內外對此問題研究的熱點方向, 并對該領域的發展趨勢進行討論, 對了解國內外該領域的技術現狀和發展趨勢提供可靠資料,有助于推動城市軌道交通車輛制動能量回收技術的發展。許愛國，謝少軍，姚遠，劉小寶，肖華鋒，馮晶晶（2009）《基于超級電容的城市軌道交通車輛再生制動能量吸收系統》[11]研究采用基于超級電容器的儲能器來吸收城市軌道交通車輛的再生制動能量，并在適當的時候把能量回饋直流供電電網，以減少能源浪費，達到能量的高效利用。該文提出了模塊化結構的儲能器功率變換方案，采用多個模塊串聯以適應不同供電制式牽引電網的應用場合；采用多通道電路拓撲降低了變換器功率管的電流應力；提出一種雙閉環控制策略，既實現了能量的雙向流動又實現了串聯模塊的輸入端電壓的自然均壓；提出了一套超級電容器組均壓策略以保證超級電容器組高效可靠工作，主要分為組內均壓和組間均壓兩組電路。最后通過小功率實驗平臺對該再生制動能量吸收系統的關鍵技術進行了實驗驗證。呂曉暉,李培曙（2002）在《淺談模擬式電空制動技術在我國軌道車輛上的應用》[12]一文中介紹了微機控制模擬式直通電空制動的特點, 著重論述了在我國軌道車輛上采用微機控制模擬式直通電空制動應解決的幾個問題, 提出了相應的解決方案。馬喜成（2006）在《上海軌道交通4 號線地鐵車輛緊急制動功能分析與計算》[13]中綜述了國內各地鐵車輛緊急制動的方式、作用原理及特點, 著重介紹了上海軌道交通4 號線地鐵車輛緊急制動氣路及電路控制原理, 并對其緊急制動空氣用量、緊急制動減速度和緊急制動距離進行計算。方宇,張同宏,穆華東,朱祺（2010）《制動模式對城市軌道車輛車輪異常磨耗的影響分析》[14]介紹了城市軌道車輛車輪異常磨耗情況,對由制動模式引起的車輪異常磨耗原因進行了分析, 其中包括電制動消失點速度,拖車􀀁動車空氣制動力分配比例對車輪異常磨耗的影響等,最后從制動模式角度對有效解決城市軌道車輛車輪異常磨耗的問題提出了若干建議。A. M. H ar te, J.F. McNamara，I.D. Roddy（2004）《A Mult-i level Approach to the Optimisation of a Composite Light Rail Vehicle Body- shell》[15]以輕軌車輛為例, 闡述了多級優化法的具體應用過程。
三、總結
在跨座式獨軌車輛中，制動裝置由電氣指令式空氣制動機和電制動機（即再生制動）組成。另外還設有停車制動器，利用彈簧產生制動所需的機械力，車輛走行時通過壓縮空氣壓縮彈簧緩解制動，停車時電磁閥斷電，彈簧復原產生制動作用。空氣制動用液壓卡鉗作用在動軸的制動盤上，液壓卡鉗由風動液壓轉換閥控制其接通與斷開。通過空油變換器可實現空氣壓力和油壓的轉換，從而產生制動力。再生制動力不夠時，由空氣制動補充。
參考文獻
[1] 李繼山,李和平,嚴霄蕙.盤形制動是城市軌道車輛基礎制動裝置的發展趨勢，鐵道機車車輛,2011(4)
[2] 丁鋒.城市軌道交通車輛制動系統的特點及發展趨勢，現代城市軌道交通，2004（3）
[3] 吳萌嶺，裴玉春，嚴凱軍.我國城市軌道車輛制動技術的現狀與思考，機車電傳動，2006（1）
[4] 鄒金財.一種軌道車輛空氣制動系統優化及仿真，檢測與控制，2010
[5] 師蔚，方宇.城市軌道車輛電氣制動能量建模及仿真，機車電傳動，2011（1）
[6] 方宇,陳曉麗,宋瑞剛,堯輝明,楊儉.城市軌道車輛電阻制動能量回收試驗系統研究，鐵道機車車輛，2010（2）
[7] 鄔志偉，胡用生，沈鋼，朱小娟.城市軌道車輛牽引、制動與防滑系統的效率研究，城市軌道交通研究，1998
[8] 韓增盛,王輝.城市軌道車輛制動系統國產化的研究，鐵道車輛，2004（10）
[9] 堯輝明，楊儉，方宇.城市軌道交通車輛電阻制動測試及其定義分析，城市軌道交通研究，2010（10）
[10] 楊儉,李發揚,宋瑞剛,方宇.城市軌道交通車輛制動能量回收技術現狀及研究進展，鐵道學報，20011（2）
[11] 許愛國，謝少軍，姚遠，劉小寶，肖華鋒，馮晶晶.基于超級電容的城市軌道交通車輛再生制動能量吸收系統，電工技術學報，2010（3）
[12] 呂曉暉,李培曙在.淺談模擬式電空制動技術在我國軌道車輛上的應用，鐵道車輛，2003（4）
[13] 馬喜成.上海軌道交通4 號線地鐵車輛緊急制動功能分析與計算，電力機車與城軌車輛，2007（3）
[14] 方宇,張同宏,穆華東,朱祺.制動模式對城市軌道車輛車輪異常磨耗的影響分析，鐵道機車車輛，2010（4）
[15] A. M. H ar te, J.F. McNamara, I.D. Roddy. A Multilevel Approach to the Optimisation of a Composite Light Rail Vehicle Bodyshell，composite structures，2004
[16] 王伯銘編.城市軌道交通車輛工程. 成都：西南交通大學出版社，2007
[17] 趙洪倫主編.軌道車輛結構與設計. 北京：中國鐵道出版社，2009
[18] K.W. Jeon, K.B. Shin and J.S. Kim. A study on fatigue life and strength of a GFRP composite bogie frame for urban subway trains, Procedia Engineering, 2011(10)
[19] Niahn-Chung Shieh, Chun-Liang Lin, Yu-Chen Lin, Kuo-Zoo Liang, Optimal design for passive suspension of a light rail vehicleusing constrained multiobjective evolutionary search, Journal of Sound and Vibration, 2005...

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