制动系统概述

项目11　EP2002制动系统

【项目描述】

EP2002制动系统是城市轨道交通车辆制动系统中功能较先进，应用较广的新型制动系统，本项目将学习EP2002制动系统总体结构、特点、优点、缺点、先进性和应用情况。将重点学习EP2002制动系统的先进控制策略、控制方式和EP2002制动系统中核心部件、网络结构、网络接口等。

【学习目标】

1.掌握EP2002阀的结构及接口。

2.熟悉EP2002制动系统的网络结构。

3.掌握EP2002制动系统的组成。

4.掌握EP2002制动系统的作用及控制原理。

5.熟悉EP2002制动系统的优缺点。

【技能目标】

1.能掌握EP2002制动系统的制动控制原理。

2.能进行EP2002制动系统一般故障的处理。

任务1　EP2002制动系统概述

【活动场景】

在城轨车辆生产车间或检修现场教学，或用多媒体展示城轨车辆EP2002制动系统。

【任务要求】

1.能分析EP2002制动系统的控制方式，并说明其功能。

2.能说明EP2002阀结构组成、功能及接口关系。

3.能分析EP2002阀内部气路结构。

【知识准备】

1.概述

EP2002城轨车辆制动控制系统是由德国著名的城轨车辆制动机制造商克诺尔公司生产的城轨车辆空气制动机的新一代产品，EP2002是电气指令式制动控制系统，其核心部件是EP2002阀，制动系统的控制、监控及车辆控制系统的通信均由它负责。

EP2002制动控制系统与常规的一般的制动系统最大的区别在于设计、制造的思路不同，常规城轨车辆采用的是车控形式，即一个制动系统控制单元控制一辆车的两台转向架。比如克诺尔的早期产品和日本NABTASCO公司的制动机，而EP2002制动系统采用了新的理念，在其集成机电设备包中采用分散式结构且采用架控控制方式，即一台EP2002阀控制一个转向架。如果一个EP2002阀出现故障，只需要切除一个转向架上的空气控制，使故障对列车运行的影响减到最小。

EP2002制动系统的核心部件是EP2002阀，它是一个机电一体化的模块部件，可以进行空气制动系统的控制、监控及列车控制系统之间的通信。EP2002将制动控制和制动管理电子设备以及常用制动（SB）气动阀，紧急制动（EB）气动阀和车轮防滑保护装置（WSP）气动阀都集成在各转向架（EP2002网关阀、RIO阀及智能阀）的机电设备集成包中。气动系统可以通过一个中心点向各个EP2002阀门供风或从各处向阀门供风。

整个EP2002制动系统包括空气压缩机、空气干燥塔、大小储风缸、控制单元和检测点，均采用模块化设计。EP2002制动系统的主要特点可概括为：结构紧凑、质量轻、安装方式多样、使用维护方便。

2.EP2002制动系统的组成

EP2002制动系统在整个列车控制中的位置如图11.1所示。由图可知它主要由EP2002阀、制动控制模块和其他辅助部件组成。

图11.1　EP2002制动系统框图

（1）核心部件

EP2002阀的核心部件是3个机电一体化的电磁阀，即网关阀（Gatewayvalve）、智能阀（Smartvalve）和远程输入/输出阀（RIOvalve）。

①智能阀是机电一体化的产品，包括一个安装在气阀上的电子控制部件。智能阀产生电控制动信号直接控制气阀，对其控制的转向架的电空制动和车轮滑行进行控制。智能阀通过硬连线与列车安全回路相连，当安全回路失电时，智能阀将使其控制的转向架产生紧急制动。

②RIO阀除了智能阀的所有功能外，还可以通过硬线与其控制的转向架上的牵引控制单元进行通信，使电制动和空气制动协调工作。

③网关阀除了具有RIO阀的功能外，还具有制动管理的功能。

（2）EP2002制动系统的供气单元

供气单元主要由空气压缩机、空气干燥器、储风缸及供气压力控制装置等组成。

供气装置的主要作用是向列车提供压缩空气，即风源系统，它产生的压缩空气不仅是制动系统的风源，而且是列车其他制动设备的风源，如空气弹簧、升弓风缸和刮水器等使用的风源。供气单元的所有部件被集中集成在一个安装架上。

如图11.2所示为广州地铁3号线地铁采用EP2002制动系统的动车的气路原理图。

图11.2　广州地铁3号线地铁车辆（动车）气路原理图

B00—制动控制模块；B10—转向架空气制动切除塞门；P04—汽笛；
W01—解钩电磁阀；W03—截断塞门

（3）EP2002制动系统的基础制动装置

如图11.3所示为国内某地铁车辆的EP2002制动系统的基础制动装置的分布图。由图可知EP2002基础制动装置由每轴3个制动盘组成，以保证制动作用的可靠性。

3.EP2002制动系统的优点

EP2002制动系统的优点主要表现在以下几个方面：

①单点故障不会影响运营。如果一个EP2002阀出现故障，只会导致一个转向架制动力丢失；同时，丢失部分可以在同一制动总线单元内重新分配，而如果采用车控方式的制动系统，单个制动控制单元出现故障，整节车将丢失制动力，列车需要对本节车损失的制动力进行补偿。因此，使用架控方式的EP2002制动系统尤其适合于短编组的地铁列车。

②系统集成度高。通过高度集成降低了产品重量，比传统产品轻30%，系统高度集成同时可以节省安装空间、减少布管和布线数量。

图11.3　EP2002的基础制动装置布置图

③制动响应时间缩短。EP2002制动系统的制动响应时间小于1.5s，比常规制动系统响应时间缩短约0.2s。

④提高制动精度。常规制动控制系统的精确度约为±0.2bar，而制动控制系统提供给制动缸制动力的精确度可以达到±0.15bar。

⑤空气消耗量减少。由于EP2002阀靠近转向架安装，从EP2002阀到制动缸的管路长度减小，所以在制动时的空气消耗量将减小，同时空气泄漏量也将减小。

⑥可靠性高，故障率低。根据克诺尔的计算，EP2002制动控制系统的故障率比常规制动控制系统的故障率减少了50%左右。

⑦控制精确度高。EP2002制动控制系统可以根据每个转向架的载荷压力调整施加在本转向架上的制动力，比常规制动控制单元以每节车载荷压力进行制动力控制更加精确和优化。

⑧维护工作量小。EP2002制动控制系统部件集成化程度较高，需要维护的部件较少，大修期从常规制动控制系统规定的6年提高到9年。

⑨总体成本降低。EP2002制动控制系统的产品价格基本与常规制动控制系统价格相同。但是使用EP2002制动控制系统，电气线路、大部分分散部件及管路几乎消失。同时由于缩短了安装和调试时间以及后期维护费用降低等原因，制动控制系统的总体成本将低于一般制动控制系统。

4.EP2002制动系统的缺点

EP2002制动系统的缺点主要表现在以下几个方面：

①关键部件维修难度大。由于EP2002阀的技术含量和集成化程度很高，如果EP2002阀出现故障，基本上都需要将整个阀送回制造厂家进行维修，维修周期长；而如果常规制动控制系统出现故障，只需有经验的工作人员直接查找并更换故障部件，如压力传感器、防滑阀、印刷电路板等，可缩短维护周期，减少对车辆产生的影响。

②互换性差。在制动控制系统中如果一个EP2002阀出现故障，只能够用相同类型的阀进行更换；而常规制动控制系统中的制动电子控制单元甚至制动电子控制单元中单独的印刷电路板在所有车上都可以互换。

③无直观的故障显示代码。常规制动控制系统中的制动电子控制单元安装在车上电器柜内或者车下电气箱内，可以提供7位数字的故障代码显示，有利于工作人员查找故障；而EP2002制动控制系统没有直观的数字故障代码显示功能，工作人员只能通过专用软件才能查找故障，无形中加大了故障处理难度。

5.EP2002制动系统的应用

由于EP2002制动控制系统与常规的制动系统相比有比较突出的优点，目前已经在国内许多新建新造的城市轨道交通车辆中获得了广泛的应用，比如西安地铁1号线、广州地铁3号线、上海6辆编组改8辆编组列车已采用这种制动方式，并取得了良好的效果，其中广州地铁3号线是世界上第一个在地铁车辆上使用EP2002制动系统的城轨车辆项目，随着EP2002制动系统技术的不断改进，它将更广泛应用于北京、天津、南京、上海、深圳等城市的地铁车辆上。

【任务实施】

本任务的实施以对EP2002制动系统的整体认知为主要目的，学员在教师的引导下，通过查阅资料、现场参考等方式认知EP2002制动系统。

①EP2002制动系统在我国城市轨道交通车辆中的应用情况。

②EP2002制动系统的模式。

③EP2002制动系统的主要优、缺点。

④分析EP2002制动的组成及各部分的主要作用，核心部件是什么，其主要作用是什么。

【效果评价】

评价表

任务2　EP2002制动系统核心阀的认知

【活动场景】

在城轨车辆生产车间或检修现场教学，也可用多媒体展示城轨车辆EP2002制动系统的优缺点。

【任务要求】

1.能够掌握EP2002制动核心部件的作用与要求。

2.能够掌握EP2002制动系统内部气路之间的关系。

【知识准备】

1.概述

EP2002制动系统主要由三个排置于网络结构中的核心产品构成，三个核心产品分别为EP2002网关阀（先导阀）、EP2002智能阀和EP2002RIO阀，三个阀分别安装在其所控制的转向架上（每个转向架上对应一个阀）。三个阀通过一条CAN总线连接在一起。一个EP2002阀就相当于一般制动系统中的制动电子控制单元BECU和制动控制单元BCU的组合，EP2002阀集成网络通信功能，具有同列车监控系统及牵引系统通信功能，EP2002阀自身带有多个压力测试接口，可以方便地测量储风缸的压力、制动缸压力、载荷压力及停放制动缸压力。

图11.4　智能阀结构图

2.智能阀

EP2002智能阀是一个机电一体化的部件，它包含一个气动阀单元（PVU）和一个电子控制部分，如图11.4所示。智能阀对相应转向架上制动缸压力（BCP）进行控制。具有常用制动、紧急制动和防滑保护功能。该阀采用软件和硬件组合的方式予以控制和监视，从而能够检测到潜在的危险故障。车轮滑动保护是采用本车取得的轴速数据和从其他阀门获得的速度数据相结合并通过专用CAN总线来提供的。智能阀同时根据由CAN网传送过来的压力要求对制动压力进行调整。在智能阀内的单独电气回路将进气压力调整至与车辆载重相应的紧急制动缸压力。

智能阀的输入输出接口如图11.5所示。

图11.5　智能阀的输入输出接口

3.网关阀

网关阀具有智能阀的所有功能。网关阀还可以通过集成的网络接口卡为列车监控和管理系统提供硬线接口。网关阀接受列车总线传来的信息，进行制动计算并向CAN总线内所有的EP2002阀发出制动指令。同时网关阀还将CAN总线内所有阀的状态、诊断、健康信息通过列车总线上传到列车管理系统。网关阀结构如图11.6所示。

图11.6　网关阀结构图

网关阀的输入输出接口如图11.7所示。

图11.7　网关阀的输入输出接口

4.RIO阀

除了不执行制动控制和没有网络接口卡外，RIO阀具有与网关阀同样的输入/输出功能。RIO阀可以读出可编程输入并通过CAN总线发送给网关阀。RIO阀可编程输出的状态由网关阀进行控制。RIO阀的结构如图11.8所示。

RIO阀的输入输出接口如图11.9所示。

5.内部气路结构

EP2002阀的气动部分在所有EP2002阀中都是相同的，如图11.10所示。相应的功能区分组将在下面介绍。

（1）一系调节（a部分）

中继阀可以根据按载荷计算的紧急制动压力对送风压力进行调节。此外，当电子载荷装置出现故障时，还可以以机械方式提供最小空重车状态下的紧急制动压力。

（2）二系调节（b部分）

一系调节器的上游装置，负责限制制动缸的最大压力，使其限制在超员状态下紧急制动压力的范围内。

图11.8　RIO阀结构图

图11.9　RIO阀的输入输出接口

图11.10　EP2002阀内部气路结构

（3）负载调节（c部分）

负责向一系调节中继阀提供一个控制压力。此控制压力与空气弹簧压力（ASP）相应地成比例，作用于常用制动和紧急制动。有两个压力传感器来探测空气簧压力（ASP）。EP2002阀计算出的两个空气簧压力的平均值以控制紧急载荷调节。空气悬挂压力与控制压力的信息是通过在其安装板上的代码塞提供。

（4）BCP（制动缸压力）调节（d部分）

负责将一系调节装置的输出压力调节到要求的BCP水平。每个车轴有两个电磁阀和两个鞲鞴阀。BCP调节部分还可以在防滑器动作时对制动缸压力进行控制；为了安全，紧急制动与常用制动控制元件之间没有联系。

（5）连接阀（e部分）

连接阀可以使对两个车轴的BCP的输出压力连通或者分开。在常用制动和紧急制动时，两个车轴的BCP输出连接到一起使同一转向架上的车轴制动压力一致。当防滑保护动作时，两个车轴之间的气路被连接阀切断，使每个车轴的制动缸压力独立控制，对产生滑行车轴的制动缸压力进行独立调整。

（6）压力传感器（f部分）

压力传感器用来进行内部调节和/或外部指示（BSR、载荷重量、BCP、停放制动）。

注：按照如上进行功能区分组只是为了方便理解内部的气动结构。

【任务实施】

本任务的实施以对EP2002制动系统核心部件和内部气路的认知为主要目的，学员在教师的引导下，有条件的可在城轨车辆检修的现场进行教学，或多媒体课件向学员展示EP2002制动系统的主要特点、核心部件的结构，讲述其作用，也可通过查阅资料等方式认知EP2002制动系统。

①EP2002制动系统核心部件的重要作用。

②EP2002制动系统核心部件的结构特点。

③EP2002制动系统的核心部件的工作原理分析，主要的优、缺点分析。

④EP2002制动系统的内部气路分析。

【效果评价】

评价表

任务3　EP2002制动系统网络结构的认知

【活动场景】

用多媒体展示城轨车辆EP2002制动系统的两种网络结构。

【任务要求】

1.能够掌握EP2002制动系统的网络结构。

2.能够掌握EP2002制动系统两种网络结构的优缺点。

【知识准备】

EP2002制动系统的网络结构关系到列车制动控制以及制动力分配等关键问题，因此非常重要。EP2002制动系统具有较高的可用性与灵活性，可以和多种总线结构兼容，例如MVB总线、RS485总线、LONBUS总线和FIP总线等。制动系统网络结构的设计应主要从安全性、可靠性、经济性等方面综合考虑。目前，应用较多的有以下两种网络结构。

1.半列车CAN总线网络结构

半列车CAN总线网络结构是将半列车所有的EP2002阀用CAN总线相连，并由B车和C车上的两个网关阀通过MVB总线（或其他总线）与列车控制系统进行通信，如图11.11所示。其中一个网关阀被定义为主网关阀，另一个被定义为从网关阀。当主网关阀出现故障时，从网关阀会自动接替主网关阀的工作，两个网关阀互为备份，可以保证系统的冗余性。如果MVB总线（或其他总线）出现故障，网关阀则按照默认状态工作。此外，CAN总线由两对对绞线组成，同样具有良好的冗余性。

在B车和C车上各设有一台RIO阀，其目的是：RIO阀可以通过硬线与其控制的转向架上的牵引控制单元进行通信，使电制动与空气制动协调配合。这种方法也不是唯一的，RIO阀与本转向架牵引控制单元的通信工作也可以用网关阀与MVB总线（或其他总线）之间的通信来代替，这样B车和C车上的RIO阀就可以用智能阀来代替。

图11.11　半列车CAN总线网络结构图

2.单节车CAN总线网络结构

单节车CAN总线网络结构是将每节车上的两个EP2002阀用CAN总线连接，并由每节车上的网关阀通过MVB总线（或其他总线）与列车控制系统进行通信，如图11.12所示。如果MVB总线（或其他总线）出现故障，网关阀则按默认状态工作。

图11.12　单节车CAN总线网络结构图

3.两节车CAN总线网络结构

两节车CAN总线网络结构通常是将一动一拖两节车上的4个EP2002阀用CAN总线连接，并由每节车上的网关阀通过MVB总线（或其他总线）与列车控制系统进行通信，如图11.13所示。其中一个网关阀被定义为主网关阀，另一个被定义为从网关阀。当主网关阀出现故障时，从网关阀会自动接替主网关阀的工作，两个网关阀互为备份，可以保证系统的冗余性。如果MVB总线（或其他总线）出现故障，网关阀则按照默认状态工作。

图11.13　两节车CAN总线网络结构图

从可靠性角度分析，两节车CAN总线网络结构中的从网关阀作为主网关阀的备份，具有良好的冗余性。如果A车中的主网关阀出现故障，A车本身的空气制动失效，B车的备份网关阀工作，B车可以对A车进行空气制动力补偿；半列车CAN总线网络结构中如果CAN总线在A车和B车之间断开，将导致A车中的空气制动失效。而如果单节车CAN总线网络结构中的某节车的网关阀出现故障，则该节车的空气制动失效；如果某节车上的CAN总线断开，则另一个转向架上的空气制动失效。由此可见，就可靠性而言两节车CAN总线网络结构和半列车CAN总线网络结构略高于单节车CAN总线网络结构。

【任务实施】

本任务的实施以对EP2002制动系统核心部件和内部气路的认知为主要目的，学员在教师的引导下，有条件的可在城轨车辆检修的现场进行教学，或多媒体课件向学员展示EP2002制动系统的主要特点、核心部件的结构，讲述其作用，也可通过查阅资料等方式认知EP2002制动系统。

①EP2002制动系统网络结构的重要作用。

②EP2002制动系统网络的结构特点。

③EP200制动系统的网络结构的工作原理分析。

④EP2002制动系统的内部气路分析。

⑤阐述EP2002制动系统两种网络结构。

⑥描述EP2002制动系统两种网络结构的优缺点。

【效果评价】

评价表

任务4　EP2002制动系统组成的认知

【活动场景】

在城轨车辆生产车间或车辆段大修车间制动系统维修工班现场教学，或用多媒体展示城轨车辆EP2002制动系统的组成、结构。

【任务要求】

1.能够掌握EP2002制动系统的组成、结构。

2.能够掌握EP2002制动系统的气路原理图。

【知识准备】

如图11.14所示为EP2002制动系统气路原理图（Mp车）。

图11.14　EP2002制动系统气路原理图

1.风源装置

EP2002制动系统的风源装置主要由一个往复式空气压缩机（包括一个带有干式吸入式空滤器，中间冷却器，后冷却器，弹性安装装置）、电机组、细目滤油器和吸附式双塔空气干燥器组成，如图11.15所示。

（1）空压机

VV120（A01）型空压机是采用380V、三相、50Hz交流电动机，两级活塞式压缩机和两段风冷装置。该空压机可提供约920L/min的供气量。电机转速为1450rpm/min。

空压机有两个低压气缸和一个高压气缸。空压机和干燥器共同安装在一个支架上，支架可以直接用螺栓安装在车底，空压机和支架之间有弹性连接装置。由于空压机产生的震动会对车体强度有一定影响，因此，维修人员要定期检查空压机吊装支架，检查是否有变形和裂纹。

图11.15　EP2002制动系统风源模块

作为往复式空压机，VV120空压机有许多先进的特点——更大的进气口、冷却风扇、电机与空压机的柔性连接和减震器等。所有的这些都使其噪音水平降到尽可能小。距离4.6m处的噪音水平为64dB。

空压机通过入口空气过滤器吸入空气，随后在空压机第一阶段压缩，经过中间冷却器之后在第二阶段压缩。随后，压缩空气通过附加的后冷却器，经过软管进入到双塔空气干燥装置。

空压机组受Tc，Mp车上的网关阀（B06）的控制。通过EP2002网关阀发出的电信号，实现对电机接触器的控制。为确保空压机最低运转要求，空压机操作采用主/辅空压机管理的概念，根据日期的单双日变化进行转换。平衡空压机的工作时间。当2号车的空压机作为主空压机运行时，5号车的空压机作为辅助空压机待命。

如果总风缸压力下降到800kPa时，那么主空压机启动补充压力空气，并在900kPa时停止工作。当主空压机开始工作，但总风缸压力仍继续下降到750kPa时，5号车的辅助空压机也将启动，对总风缸的压力加以补充，此时从800kPa上升到900kPa的过程中，两台空压机同时工作。

另外，系统还设有总风压力开关（700kPa闭合，900kPa断开）作为空压机启动备份开关，即便本车网关阀出现故障，那么压力开关也能控制本车的空压机启动。

【注意】以上所提到的压力数值可以根据实际情况进行调整。

（2）干燥器

压缩空气从空压机出口流入LTZ015.1H型双塔空气干燥器。压缩空气在一个塔中干燥，而另一个塔中，干燥剂由回流的洁净空气再生。干燥器内的电子定时器对两个塔内的空气干燥和再生过程进行控制。该控制循环只有当空压机工作时才进行。这就保证了两个干燥塔使用机会均等。双塔干燥器将压力空气的湿度降低到相对湿度35%或以下，使风缸、车辆管路以及制动控制设备具有更长的寿命。在这样的湿度下，不会造成系统部件腐蚀，干燥器气路原理如图11.16所示。

（3）总风缸

总风缸用于存储压缩空气，在总风缸前端设有安全阀，保护系统避免出现过高压力，在司机台设有双针压力表，监视总风缸的压力及制动缸的压力。

图11.16　干燥器气路原理图

2.制动控制装置，包括车轮滑动保护控制（B/G组）

EP2002制动控制系统通过EP2002电—空阀（网关阀、智能阀、RIO阀）以转向架为基础对基础制动单元进行控制。制动控制系统和防滑器采用微机控制。克诺尔提供的防滑器集成在EP2002阀内，每个车轴都装有一个速度传感器和相应的测速齿轮，为防滑保护系统提供轴速。

动车上装有电制动装置，动、拖车均装有基础制动（空气制动）装置。在列车速度较低，列车超员或电空制动出现故障时，空气制动可以补充电制动力的不足。EP2002阀具有独立的常用制动和紧急制动控制功能。

每节车的总风管通过截断塞门（W03）和软管（W04）经过车钩与邻车的总风管相连，形成贯穿整列车的1根总风管。来自风源装置的压缩空气通过总风管输送到每节车的总风缸内。

（1）制动系统（包括车轮防滑保护装置）

（2）空气簧装置

（3）轮缘润滑装置

（4）升弓装置

（5）系统、停放制动系统供风

（6）制动支路

总风从气路板的0号接口进入CUBE（B00），经过空气过滤器（B00B01）然后分别向制动系统、空气悬挂系统、停放制动系统供风，如图11.17所示。

1）制动支路

压缩空气经过单向阀（B00B02）和截断塞门（B00B04）从气路板10号接口进入制动风缸（B03），由制动风缸向制动系统提供空气制动用风。

容量为100L的制动风缸（B03）可以快速和安全地为制动控制系统供气。来自于总风管的压缩空气经过滤器（B00B01）过滤储存在制动风缸内，止回阀（B00B02）防止在总风管破损的情况下，制动风缸的压缩空气反向流失，保证车辆制动用风。塞门（B00B04）可用于维修时切断向制动控制和停放制动控制装置的供风。

每个转向架附近安装的EP2002阀（网关阀、智能阀、RIO阀）向该转向架提供供风管路。为了维修和切除故障基础制动装置，每个EP2002阀均设有一个带电触点的截断塞门（B05），通过操作截断塞门可以将EP2002阀的供风切断，切除该阀对应的转向架的空气制动，使该转向架的基础制动装置处于缓解状态。

截断塞门（B05）的动作通过电触点可以被列车管理系统监控。

图11.17　辅助控制板气路原理图

2）停放制动支路

节流阀（B00B10）、电磁阀（B00B09）和截断塞门（B00B11）构成停放制动支路。电磁阀（B00B09）通常状态下（失电）A1—A3为通路，压缩空气经截断塞门（B00B11）从气路板6号接口进入停放制动管路，使停放制动缓解。由列车线传来的停放制动施加指令为高电平时，电磁阀得电，电磁阀动作使A2—A3通。停放制动管路失去A1补充风源，当停放制动管路压力下降到一定值时，弹簧作用下，使车辆停放制动施加。

带电触点的截断塞门（B00B11）用来隔离停放制动，它的动作可以被列车管理系统监控。同时，EP2002阀内的压力传感器可以通过6号接口读取停放制动管路的空气压力，将停放制动状态上传到列车监控系统中。

3）空气悬挂支路

溢流阀（L01）、减压阀（L03）和截断塞门（L06）构成空气悬挂供风支路。溢流阀（L01）压力设定670kPa，只有高于设定值的压缩空气才能通过阀进入下游，目的是在供风条件恶劣或者空气悬挂系统破裂失风的情况下，总风暂时不向空气悬挂系统供风。减压阀（L03）是将总风压力调整到630kPa向空气悬挂系统供风。截断塞门（L06）用来隔离本车的空气悬挂系统的供风。

【任务实施】

阐述EP2002制动系统结构组成；结合EP2002制动系统气路原理图阐述系统的工作原理。

【效果评价】

评价表

任务5　EP2002制动系统的控制过程和作用原理的认知

【活动场景】

在检修现场教学，或用多媒体展示城轨车辆EP2002制动系统控制过程及作用原理。

【任务要求】

1.掌握EP2002制动系统常用制动、快速制动控制原理。

2.掌握EP2002制动系统紧急制动控制原理。

3.掌握EP2002制动系统停放制动控制原理。

4.掌握EP2002制动系统保压制动控制原理。

5.掌握EP2002防滑保护控制原理。

【知识准备】

EP2002制动系统具有以下功能：常用制动控制、快速制动控制、紧急制动控制、停放制动控制、保压制动控制、防滑控制、状态监控。

1.常用制动控制

制动系统收到来自司机控制器（或ATO）或列车监控系统发出的常用制动指令后施加常用制动。常用制动过程中优先采用节能环保的电制动，电制动优先选用再生制动，当再生制动达到能力上限时，系统自动转为电阻制动。当电制动不能满足整列车制动力需求时，空气制动适时补足。通常情况下，空气制动优先使用拖车的空气制动力，拖车制动力达到上限要求时仍满足不了制动力需求时，动车的空气制动进行补充。制动过程中电制动与空气制动协调配合。常用制动具有防滑功能且受到列车冲击极限的限制。

常用制动施加时，主网关阀从司机控制器（或ATO）或列车监控系统接收制动指令信号，结合车辆载荷信息进行制动力计算。常用制动采用载荷重量补偿的方式。对每个转向架上的空气弹簧压力进行测量。对每辆车上两个转向架的空气弹簧压力输入进行平均，然后用来计算车辆重量。计算后的制动指令将会转换为相应的压力指令，经过CAN总线传送给本单元内的其他控制阀。在常用制动时，制动风缸（BSR）的压力将会根据空气簧压力（载荷）水平通过一系调节装置降低到紧急制动缸压力水平。在常用制动过程中如果防滑控制产生作用，两个BCP压力调节器将分别控制单轴的BCP压力控制在足够的水平上。

2.快速制动控制

制动系统收到来自司机控制器（或ATO）或列车监控系统发出的快速制动指令后施加快速制动。快速制动控制方式与常用制动控制方式相同，也是优先使用电制动，电制动不足时由空气制动承担，当电制动故障时，制动力全部由空气制动承担；减速度与紧急制动的减速度相当，但是快速制动是可逆的，快速制动同样具有防滑保护功能及受到列车冲击极限的限制。

3.紧急制动控制

紧急制动控制系统，采用时常带电的紧急制动环路进行控制。在列车正常工作时，无论是在牵引、惰行、常用制动及快速制动时都不会发生紧急制动，不论任何原因造成紧急电路失电，全列车将自动实施紧急制动。紧急制动减速度通常为1.2m/s2，且无冲动限制。紧急制动同样具有防滑保护功能。

4.停放制动控制

停放制动采用带弹簧制动器的单元制动机，利用释放弹簧存储的弹性势能来推动弹簧制动缸活塞，带动两级杠杆使闸瓦制动。停放制动的缓解则需要向弹簧制动缸充气，通过活塞移动使弹簧压缩，从而使制动缓解。这种单元制动机还具有手动缓解停放制动的功能。EP2002阀将实时监控停放制动的空气压力。

5.保压制动控制

（1）保压制动施加条件

当地铁列车施加制动后，速度传感器检测到列车的速度约为1km/h时（该速度值可以调整），由EP2002阀激活保压制动，以防止列车溜车。保压制动可使AW3载荷的列车停放在最大坡道上而不产生溜车。

（2）保压制动缓解条件

保压制动缓解的条件有以下几项：

①司机将主控制器手柄放在牵引位上，每个牵引系统将牵引力的实际值发送给列车主VCU（车辆控制单元）。

②主VCU计算列车牵引力实际值的总和。

③牵引力实际值的总和足以启动列车（不会引起列车后溜）。

④主VCU向EP2002阀发出“缓解保压制动”信号。

空气制动的状态信号将反馈给VCU，VCU通过该信号确认制动是否缓解，如果空气制动在某一时间内没有缓解，则主VCU向各牵引系统发出中断牵引的指令，并再次施加保压制动。

6.防滑保护

轮对防滑保护系统采用轴控防滑方式，包括防滑阀、测速齿轮、速度传感器和防滑电子控制单元，防滑电子控制单元和防滑阀都集成在EP2002阀内。系统通过控制制动力来检测和校正车轮滑行。安装在每根轴上的速度传感器用来监控轴速，这个信息共享于CAN区域内的EP2002阀。防滑保护装置在紧急制动和常用制动时起作用。当车轮滑动控制装置处于激活状态时，一旦EP2002阀检测出车轮出现滑行，将通过控制阀控制出现滑行的每个车轴的制动力。从相应的转向架上接收车轴速度数据，并与制动总线单元中的其他阀共享。克诺尔的防滑器采用主动型速度传感器。主动型速度传感器相对于被动型（5km/h）的优点是其测速范围更低（低于2km/h），这在低速运行时非常重要。同时，主动型速度传感器采用两种方式来确定持续的低黏着情况的存在：①单个车轴的减速度异常；②单个车轴和根据制动总线单元中两辆车车轴参数得出的参考速度之间的速度差异。一旦从上述任何一种情况下检测到车轮滑动存在，控制系统会通过缓解制动总线中一个车轴上的制动力的控制方式定期更新用于WSP计算的真正的列车速度。采用此种技术，系统可以准确控制滑动程度，确保踏面清扫器产生作用。从而确保了后面车轮的黏着性，在低黏着状态下最大程度提高了制动力，同时不会出现车轮损坏。系统交替实施两个车轴的制动缓解。当WSP装置认为黏着条件已经恢复时，系统回到初始制动控制状态，通过缓解车轴进行对列车速度的定期更新会停止。

7.状态监控

（1）制动状态监控

系统通过列车监控系统和各种硬线输入信息提供系统控制状态报告。其中包括列车载荷、制动压力和制动系统输入报告。系统连续监控制动总线上各种阀的状态并将信息发送给列车监控系统。

（2）阀类和系统状态监控

各种阀和系统的状态监控主要分为两种：①运行测试；②自检。

运行测试是连续的，不会影响阀的正常工作。运行测试的目的是在正常控制信号状态下监控和评价阀的状态。运行测试还监控其他部件，例如，CAN总线和外部设备（如速度传感器）。

列车监控系统或通过服务终端PC发出自检指令。制动系统进行自检，测试制动系统所有的主要控制功能。

【任务实施】

描述EP2002制动系统常用制动、快速制动的控制过程；描述EP2002制动系统紧急制动的控制过程；描述EP2002制动系统停放制动的控制过程；描述EP2002制动系统保压制动施加、缓解条件；描述EP2002制动系统防滑控制原理。

【效果评价】

评价表

项目小结

EP2002城轨车辆制动控制系统是由德国有名的城轨车辆制动机制造商克诺尔公司生产的城轨车辆空气制动机的新一代产品，EP2002是电气指令式制动控制系统，其核心部件中的EP2002阀，负责空气制动系统的控制、监控及车辆控制系统的通信。

EP2002制动控制系统与常规的一般的制动系统最大的区别在于设计制造的思路不同，一般的城轨车辆采用的是车控的形式，即一个制动系统控制单元控制一辆车的两台转向架，而EP2002制动系统采用了新的理念，在其集成机电设备包中采用分散式结构，采用架控控制方式：即一台EP2002阀控制一个转向架。其主要优点是如果一个EP2002阀出现故障，只需要切除一个转向架上的空气控制，使故障对列车的运行的影响减到最小。

EP2002制动系统的核心部件是EP2002阀，是一个机电一体化的模块部件，可以进行空气制动系统的控制、监控及列车控制系统之间的通信。EP2002将制动控制和制动管理电子设备以及常用制动气动阀，紧急制动气动阀和车轮防滑保护装置气动阀都集成在各转向架的机电设备集成包中。气动系统可以通过一个中心点向各个EP2002阀门供风或从各处向阀门供风。

整个EP2002制动系统包括空气压缩机、空气干燥塔、大小储风缸、控制单元和检测点，均采用模块化设计。EP2002制动系统的主要特点可概括为：结构紧凑、质量轻，安装方式多样，使用维护方便。

EP2002制动系统作为城市轨道车辆制动系统技术较为先进的新一代制动系统，广泛应用于城市轨道交通车辆上。通过对本项目的学习，有利于城市轨道交通车辆相关专业从业人员加深对EP2002制动系统的认识，掌握EP2002制动系统的结构组成，制动控制原理，为城市轨道交通车辆的检修作业奠定基础。

思考与练习

1.EP2002制动系统采用架空制动方式还是车控控制方式？EP2002制动系统包括哪几种制动阀？

2.EP2002制动系统网络结构有哪两种形式？各有什么特点？

3.EP2002制动系统由哪几部分构成？

4.EP2002制动系统常用制动、快速制动、紧急制动、停放制动、保压制动的作用原理是什么？

5.EP2002制动系统如何进行防滑控制？

6.EP2002制动系统的空压机动作原理是什么？

7.EP2002制动系统的优缺点是什么？有哪些需要改进的地方？