電機械制動(EMB)技術（簡體書）

電機械制動技術是一種由電子控制和電驅動的機電一體化的新型摩擦制動技術。本書介紹了電機械制動技術的相關基礎理論和工程應用方法。書中首先系統分析總結了軌道交通、汽車和飛機等交通運輸工具制動技術的發展歷程，然後從系統層面介紹了電機械制動(EMB)系統設計方法，再對電機械制動的制動控制系統、執行機構、摩擦副及其檢測方法、防滑控制和可靠性進行了闡述，並以軌道交通、汽車和飛機為例，介紹了電機械制動(EMB)在交通運輸工具上的應用實例，*後對電機械制動(EMB)技術的特點進行了分析和總結。
本書涵蓋了各種交通運輸工具電機械制動技術，內容全面廣泛，可作為高等院校交通運輸工程、機械工程等學科的機電專業實踐運用的研究生教材或參考書，也可供有關科研人員和工程技術人員參考使用。

新型制動技術，廣泛應用於軌道交通、飛機、汽車，有理論基礎，有工程應用實踐。

前言
第 1 章　概論 ……………………………… 1
1.1　制動在交通運輸工具中的意義 …… 1
1.2　交通運輸工具常用制動方式 ……… 2
1.2.1　列車動能轉移方式 …………… 3
1.2.2　制動力形成方式 ……………… 4
參考文獻 ………………………………… 5
第 2 章　交通運輸工具制動技術的發展 … 6
2.1　軌道交通車輛制動技術的發展 …… 6
2.1.1　人力制動機 …………………… 6
2.1.2　空氣制動 ……………………… 6
2.1.3　液壓制動機 ………………… 15
2.1.4　電機械制動 ………………… 15
2.2　汽車制動技術的發展 …………… 16
2.2.1　人力機械制動 ……………… 16
2.2.2　液壓 / 氣壓制動……………… 17
2.2.3　電子機械制動 ……………… 26
2.3　飛機制動技術的發展 …………… 27
2.3.1　人力制動系統 ……………… 28
2.3.2　氣壓 / 液壓制動系統………… 28
2.3.3　液壓防滑制動系統 ………… 30
2.3.4　全電防滑制動系統 ………… 32
參考文獻 ……………………………… 35
第 3 章　EMB 系統設計 ………………… 37
3.1　制動系統設計要求 ……………… 37
3.1.1　一般原則 …………………… 37
3.1.2　制動系統功能要求 ………… 37
3.1.3　制動系統安全要求 ………… 41
3.2 EMB 系統組成及工作原理 ……… 43
3.2.1　供能裝置 …………………… 43
3.2.2　制動指令與通信系統 ……… 43
3.2.3　制動控制系統 ……………… 46
3.2.4　制動執行機構 ……………… 47
3.3 EMB 系統制動計算 ……………… 47
3.3.1　一般原理 …………………… 47
3.3.2 軌道車輛 EMB 系統
制動計算 …………………… 47
3.3.3　汽車 EMB 系統制動計算 …… 51
3.3.4　飛機 EMB 系統制動計算 …… 52
3.3.5 EMB 系統功耗計算 ………… 53
參考文獻 ……………………………… 53
第 4 章　EMB 控制系統 ………………… 54
4.1　制動力管理 ……………………… 54
4.1.1　軌道交通車輛制動力管理 … 54
4.1.2　汽車制動力管理 …………… 56
4.1.3　飛機制動力管理 …………… 58
4.2 EMB 制動力調節 ………………… 58
4.2.1 PI 控制 ……………………… 59
4.2.2　模型參考自適應控制 ……… 60
4.2.3　自校正控制 ………………… 61
4.2.4　改進型 PID 控制 …………… 61
4.2.5　其他控制方法 ……………… 62
4.3　防滑控制 ………………………… 62
4.3.1　滑行檢測 …………………… 62
4.3.2　滑行控制 …………………… 63
4.3.3　防滑控制展望 ……………… 64
4.4　閘片間隙調整和磨耗在線監測 … 64
4.5　備用電源管理 …………………… 65
4.6　故障檢測及處理 ………………… 65
第 5 章　EMB 執行機構 ………………… 67
5.1 EMB 執行機構的形式與組成 …… 67
5.1.1　浮動式 EMB 執行機構 ……… 67
5.1.2　杠杆式 EMB 執行機構 ……… 67
5.1.3　直推式 EMB 執行機構 ……… 68
5.1.4　集成式 EMB 執行機構 ……… 68
5.2 EMB 執行機構的結構與功能 …… 69
5.2.1　電動機選型和結構特點 …… 69
5.2.2　運動轉化裝置 ……………… 71
5.2.3　減速增力裝置 ……………… 74
5.2.4　間隙調整裝置 ……………… 78
5.2.5　制動力保持裝置 …………… 78
參考文獻 ……………………………… 80
第 6 章　摩擦副及其檢測方法 ………… 81
6.1　摩擦副技術要求及種類 ………… 81
6.1.1　技術要求 …………………… 81
6.1.2　種類 ………………………… 84
6.2　熱力學仿真 ……………………… 88
6.2.1　理論基礎 …………………… 88
6.2.2　熱流密度 …………………… 89
6.2.3　摩擦面積的確定 …………… 89
6.2.4　熱流分配係數的確定 ……… 90
6.2.5　對流換熱係數的預測 ……… 92
6.3　試驗方法 ………………………… 98
6.3.1　機械性能試驗 ……………… 98
6.3.2　摩擦性能試驗 ……………… 99
6.3.3　摩擦副測溫 ………………… 101
6.3.4　環保性能試驗 ……………… 103
參考文獻 ……………………………… 106
第 7 章　EMB 系統防滑控制 …………… 108
7.1　概述 ……………………………… 108
7.2　黏著 ……………………………… 108
7.2.1　黏著係數 …………………… 109
7.2.2　附著係數 …………………… 109
7.3　防滑控制技術發展歷程 ………… 112
7.4　防滑控制系統設計要求 ………… 113
7.4.1　一般原則 …………………… 113
7.4.2　軌道車輛防滑設計要求 …… 113
7.4.3　汽車防滑設計要求 ………… 114
7.4.4　飛機防滑設計要求 ………… 115
7.5 EMB 防滑控制系統組成及原理 … 116
7.5.1　速度傳感器 ………………… 117
7.5.2　防滑控制器 ………………… 118
7.5.3　防滑控制原理 ……………… 119
7.6　防滑控制性能評價 ……………… 121
7.6.1　黏著利用率 ………………… 121
7.6.2　防滑功耗增加率 …………… 123
參考文獻 ……………………………… 123
第 8 章　可靠性 ………………………… 124
8.1　制動系統可靠性與安全性 ……… 124
8.1.1　評價指標 …………………… 124
8.1.2　分析和設計方法 …………… 127
8.1.3　安全完整性等級評價 ……… 132
8.2 EMB 系統可靠性與安全性設計 … 133
8.2.1　可靠性與安全性設計要點 … 134
8.2.2　故障預測與健康管理 ……… 134
8.3 EMB 系統可靠性試驗方法 ……… 136
8.3.1　工程試驗和統計試驗 ……… 136
8.3.2 使用現場試驗和
實驗室試驗 ………………… 137
8.3.3 長期壽命試驗和
加速壽命試驗 ……………… 137
8.3.4　可靠性試驗的綜合安排 …… 138
參考文獻 ……………………………… 138
第 9 章　軌道交通實例 ………………… 139
9.1　中國 EMB ………………………… 139
9.1.1　概述 ………………………… 139
9.1.2　系統構架 …………………… 139
9.1.3　系統功能 …………………… 142
9.1.4 EMB 制動缸結構 …………… 143
9.2 日本鹿兒島交通局 1000
型超低地板路面電車 …………… 144
9.2.1　日本 EMB 結構 ……………… 145
9.2.2　日本 EMB 性能 ……………… 146
9.3　韓國鐵道研究院 EMB 系統……… 146
參考文獻 ……………………………… 147
第 10 章　汽車實例 ……………………… 148
10.1 TRW 集成化制動控制系統 …… 148
10.1.1 IBC 系統概述 ……………… 148
10.1.2 IBC 系統結構與工作原理 … 149
10.1.3 IBC 控制系統 ……………… 151
10.2　本田雅閣電液複合制動系統 …… 153
10.2.1 ESB 系統概述 ……………… 153
10.2.2 ESB 各部件結構與功能 …… 154
10.2.3 ESB 系統工作原理 ………… 155
10.2.4 ESB 系統控制原理 ………… 157
10.3　奧迪 e-tron 幹濕組合制動系統 … 159
10.3.1 EHCB 系統概述 …………… 159
10.3.2 EHCB 系統架構和組件 …… 160
10.3.3 EHCB 系統控制功能 ……… 162
參考文獻 ……………………………… 162
第 11 章　飛機實例 ……………………… 164
11.1 波音 787 全電制動系統組成和
工作原理 ………………………… 164
11.2 波音 787 全電制動系統
性能評價 ………………………… 166
參考文獻 ……………………………… 166
第 12 章 EMB 技術特點分析和展望 … 167