列车制动装置简介

现代轨道车辆列车制动装置简介

摘要：制动系统是列车的一个重要组成部分，它直接影响列车运行的安全性。本文重点介绍了各种制动装置的原理、结构及其在动车组上的应用情况。

关键词：制动装置电动制动电气制动再生制动动车组

引言：随着铁路现代化运输的发展，列车的运行速度和牵引重量不断提高，我们除了要加大牵引力外还务必要提高机车、车辆的制动性能。支撑着所有铁道车辆安全运行的基本要素就是制动装置，“安全制动停车”是铁道车辆必须具备的功能。制动装置的性能不仅是保障行车安全的必要手段，同时也是提高列车速度和铁路通过能力的重要因素。

一、制动的概论

人为地使列车减速，停车或防止停留的车辆移动所采取的措施，称为制动。在铁路机车、车辆上，产生制动的方法比较多，目前我国主要采用以压缩空气为动力，利用基础制动装置上的闸瓦紧压转动着的车轮踏面，使其相互间产生摩擦力，将机车、车辆动能转变为热能逸散，从而使列车减速或停车的方法。

二、制动装置的组成、分类及比较

（一）制动装置组成

制动装置一般可分为两大组成部分：

（1）“制动机”——产生制动原动力并进行操纵和控制的部分。（2）“基础制动装置”——传送制动原动力并产生制动力的部分。（二）制动装置分类

1.按动能的转移方式分

（1）踏面制动

踏面制动，又称闸瓦制动，是自有铁路以来使用最广泛的一种制动方式。它用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块（闸瓦）紧压滚动着

的车轮踏面，通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦将列车的动能转变为热能，消散于大气，并产生制动力。现在的货车采用的是单闸瓦的踏面摩擦制动，而普通客车采用的是双闸瓦的踏面摩擦制动。

（2）盘形制动

盘形制动是在车轴或轮辐板侧面安装的制动盘，一般为铸铁圆盘，制动时用制动夹钳使合成材料制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，将动车组动能转变成热能消散于大气。

（3）电阻制动

电阻制动是在制动时将原来驱动轮对的牵引电机转变为发电机，由轮对带动发电，并将电流通过专门设置的电阻器，采用通风散热将热量消散于大气，从而使动轮产生制动作用。电阻制动装置可以取消压缩空气供给源，实现车辆轻量化，简化制动系统

（4）再生制动

再生制动也是将牵引电机转变为发电机运行，不同的是，它是将电能反馈回电网，使本来由电能变成的动车组动能再生为电能，而不是变成热能消散掉。

2.按用途分

(l)常用制动

常用制动是正常条件下为调节、控制列车速度或进站停车施行的制动。特点是作用比较缓和，且制动力可以调节，通常只用列车制动能力的20%~80%，多数情况下只用50%左右。

(2)非常制动

非常制动是紧急情况下为使列车尽快停住而施行的制动。其特点是把列车制动能力全部用上，且动作迅猛，制动力为最大常用制动力的1.4~1.5倍。非常制动有时也称快速制动。

(3)紧急制动

紧急制动也是在紧急情况下采取的制动方式，特点与非常制动类似。它与非常制动的区别在于:非常制动一般为电、空联合制动，也可以是空气制动;而紧急制动只有空气制动作用。

（4）辅助制动

辅助制动又包括备用制动、救援/回送制动、停放制动和停车制动等。

（三）制动装置的性能比较

与闸瓦制动相比，盘形制动有下列主要优点：

（1）能适用车辆高速运行，可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。

（2）制动盘和闸片的耐磨性好，检修工作量小。适宜于高速列车。（3）制动平稳，几乎没有噪声。

（4）结构简单，制动效率高，能充分利用制动黏着系数；

但是，盘形制动也有它不足之处：

（1）车轮踏面没有闸瓦的磨刮，轮轨粘着将恶化，所以，还要考虑加装踏面清扫器（或称清扫闸瓦），或采用以盘形为主、盘形加闸瓦的混合制动方式，否则，即使有防滑器，制动距离也比闸瓦制动要长。

（2）制动盘使簧下重量及其引起的冲击振动增大，运行中还要消耗牵引功率。

再生制动是通过将牵引电机作为发电机运转，从而获得制动力的制动方法。与机械制动方式相比有很大的优势，如，没有摩擦、磨耗、没有零部件消耗，再生制动能用于列车供电，是极有利的节能制动方法

三、对制动装置性能的要求

(1)尽可能缩短制动距离以保障列车安全；

(2)保证高速制动时车轮不滑行；

(3)司机操纵制动系统灵活可靠，能适应列车自动控制的要求。

四、动车组制动装置

（一）动车组制动装置

制动装置是保证列车安全运行所必需的装置，因此高速动车组对制动技术提出了严峻的挑战。动车组的动能与速度的平方成正比，而在一定的制动距离条件下，列车的制动功率是速度的三次函数。因此，传统的空气制动能力远远不能满足需要。动车组常采用再生制动与空气制动的复合制动模式，制动控制系统包括再生制动控制系统和空气制动控制系统，此外还有电子防滑器及基础制动装置等。

相对动力集中式列车而言，动力分散列车的控制系统具有许多优点。动力集中式列车动力制动往往集中在机车上，而拖车往往只采用摩擦制动；而动力分散列车的动力制动分散在列车的多辆(可能全部)车上，因而能更充分地利用再生制动、电阻制动等动力制动的制

动能力，这就大大减少了摩擦制动摩擦副的磨损，提高了列车运行的经济性，同时大大减少了制动时的噪声。因为电制动能够提供强大的制动力和其它诸多优点，它已成为各种型号的高速动车组的主要制动方式。

（二）动车制动装置工作方式

1.电制动系统

动车组的制动能量和速度的平方成正比，只使用空气制动已不能满足其制动需要，因空气制动的制动能力受到以下因素的影响：一是制动材料的摩擦性能对黏着利用的局限性，二是制动容量和机械制动部件磨耗寿命的限制。所以，动车组采用电制动与空气制动联合作用的方式，且以电制动为主。应用在国产200km/h动车组上的电制动有电阻制动和再生制动两种，它们都是让列车的动轮带动动力传动装置(牵引电动机)，使其产生逆作用，将列车的动能转变为电能，再变成热能消耗掉或反馈回电网的制动方式。

2.空气制动系统

虽然电制动可以提供强大的制动力，但目前空气制动对于高速动车组来说仍然不可缺少。这是因为:直流电机的制动力随着列车速度的降低而减少，如不采取其他制动方式，列车就不可能完全停下来。因此还必须配备空气制动系统。

CRH2动车组的空气制动系统由压缩空气供给系统、空气制动控制部分和基础制动装置三大部分组成。压缩空气供给系统用于产生并贮存各用气装置所需的压缩空气，该系统一般包括空气压缩机、干燥