第一章列车制动总论

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1.3 粘着系数的影响因素和计算公式

2. 粘着系数的计算公式：
干燥轨面
0.0624
45.6 V 260

潮湿轨面
13.5 0.0405 V 120
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1.4 粘着限制、制动率和闸瓦摩擦系数

一.粘着限制与制动率
B≤Bμ 粘着制动产生的的制动力，在任何时候 都不大于轮轨间粘着力的总和。
人力制动 空气制动
液压制动 动力制动
以人力为动力，通过装置实 现制动。手制动、脚制动
以压缩空气（液体）为动力来 源，用空气压力的变化，实现 制动。闸瓦制动、盘形制动 牵引动力装置经过适当的转换， 并配以相应的控制系统来进行制 动的方式。电阻制动、再生制动、 液力制动
磁力制动
以电操纵或永磁铁产生磁场，通过磁力 产生制动力。旋转涡流制动、轨道涡 流制动、磁轨制动

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1.1 几个基本概念
1. 制动：对运动着的物体施加外力，转移物 体的动能，使物体降低速度或停止运动，称 为“制动” 。
2. 制动力：为了对运动着的物体实施制动而 施加的外力，即为制动力。 3. 缓解：对已实施制动的物体，解除或减弱 其制动作用，称为“缓解”。
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1.1 几个基本概念
制 动 原 动 力
制动力形成方式
非粘着制动 切割磁力线产生涡流 将车辆的动能→热能
非摩擦制动
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四、旋转涡流制动
旋转涡流制动利用安装在车轴上的圆盘 切割磁力线产生涡流，使涡流盘发热，将列 车的动能转换成热能的制动方式。
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四、旋转涡流制动
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四、旋转涡流制动
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四、旋转涡流制动
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四、旋转涡流制动
旋 制动力形成方式 粘着制动 转 涡 能量转移方式 切割磁力线产生涡流 流 将车辆的动能→热能 制 动 能量转换方法 非摩擦制动
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一、盘形制动
盘 形 制 动
制动机：空气制动机、电空制动机。
制动原动力：压缩空气。 后续章节重点讲述
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一、盘形制动
制动力形成方式
盘 形 能量转移方式 制 动 能量转换方法
粘着制动 将车辆的动能转化为热能 摩擦制动
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一、盘形制动
二、盘形制动的特点 ㈠ 结构紧凑、制动效率高 ㈡ 能充分利用制动粘着系数 盘形制动的粘着限制
φK：闸瓦摩擦系数
∑K：一个轮对上闸瓦压力的总和
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1.4 粘着限制、制动率和闸瓦摩擦系数

粘着力：Bμ=∑N﹒μ 制动力：B=∑K﹒φK B≤Bμ （粘着限制） ∑K﹒φK ≤∑N﹒μ ∑K / ∑N ≤μ/φK
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∵ ∴ 则
1.4 粘着限制、制动率和闸瓦摩擦系数
B≤Bμ （粘着限制） 令δ0=∑K / ∑N δ0≤μ/φK

1.粘着系数的影响因素： 它们的硬 度越高， ⑴ 轮、轨接触面状态。 粘着系数 ⑵ 列车运行速度 越大。 ⑶ 车轮和钢轨材料的硬度。 ⑷ 闸瓦制动时，闸瓦材质。
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1.3 粘着系数的影响因素和计算公式

铸铁闸瓦有清除车轮踏 1.粘着系数的影响因素： 面杂质和油脂的作用， 对改善粘着有利。合成 ⑴ 轮、轨接触面状态。 闸瓦回在轮轨表面留下 ⑵ 列车运行速度 一层低粘着的废料，使 粘着系数下降。 ⑶ 车轮和钢轨材料的硬度。 ⑷ 闸瓦制动时，闸瓦材质。
辅助制动：包括备用制动、救援/回送制动、 停放制动和保持制动等

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1.1 几个基本概念
8. 制动装置：使列车能实施制动和缓解而装 于车上的装置；包括机车制动装置和车辆制 动装置
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1.1 几个基本概念
9. 制动机：产生制动原动力并进行操纵和控 制的部分
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1.1 几个基本概念
10. 基础制动装置：传送制动原动力并产生 制动力的部分
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1.1 几个基本概念



运行速度不超过120km/h的旅客列车为 800m； 运行速度超过120km/h~140km/h的旅客列 车为1100m; 运行速度超过140km/h~160km/h的旅客列 车为1400m; 运行速度超过160km/h~200km/h的旅客列 车为2000m.
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2.
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1.3 粘着系数的影响因素和计算公式

1.粘着系数的影响因素： ⑴ 轮、轨接触面状态。 ⑵ 列车运行速度 ⑶ 车轮和钢轨材料的硬度。 ⑷ 闸瓦制动时，闸瓦材质。
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1.3 粘着系数的影响因素和计算公式

1.粘着系数的影响因素： ⑴ 轮、轨接触面状态。 一是污染影 响、二是气 ⑵ 列车运行速度 候影响。 ⑶ 车轮和钢轨材料的硬度。 ⑷ 闸瓦制动时，闸瓦材质。
属于动力制动
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五、电阻制动 电阻制动原理
直流牵引电动机 牵引工况 电磁转矩与转向 同 直流电机 可逆原理 直流他励发电机 制动工况 电磁转矩与转向 反
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1.1 几个基本概念
10. 基础制动装置：传送制动原动力并产生 制动力的部分
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1.2 踏面制动与轮轨粘着 转换为热能，消散于大气 能量转移方式 转换为可用能量利用
能量转换方法
摩擦制动 非摩擦制动
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1.2 踏面制动与轮轨粘着 闸瓦制动是利用闸瓦压紧车轮踏面，使轮瓦间 发生摩擦，将列车动能的大部分变为热能，并 转移到车轮与闸瓦，再逸散于大气的制动方式.
机电工程学院机车车辆教研室
列车制动
主讲教师：曹兴潇
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第一章 车辆制动总论
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第一章 车辆制动总论
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第一章 车辆制动总论
列车制动的意义
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第一章 车辆制动总论
1.1 几个基本概念 1.2 踏面制动与轮轨粘着 1.3 粘着系数的影响因素和计算公式 1.4 粘着限制.制动率和闸瓦摩擦系数 1.5 其他制动方式 1.6 制动机种类 1.7 基础制动装置和防滑装置 1.8 闸瓦压力的空重车调整 1.9 制动缸活塞行程的调整
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二、磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）
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二、磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）
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二、磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）
制动力形成方式
磁 轨 能量转移方式 制 动
能量转换方法
非粘着制动
将车辆的动能转化为热能 摩擦制动
制动力： B=∑（K ● φ） K—每个电磁铁的吸力 φ—电磁铁与钢轨间的滑动摩擦系数
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1.1 几个基本概念
4. 制动初速度：司机施行制动的瞬间的列车 速度。
v3
v2
v1
8
1.1 几个基本概念
5. 制动距离：从施行制动的瞬间起，到列车 速度降为零的瞬间止，列车驶过的距离。
s3
s2
s1
9
1.1 几个基本概念

我国对制动距离的规定 列车在任何线路坡道上的紧急制动距离限 值: 运行速度不超过90km/h的货物列车为 800m； 运行速度超过90km/h~100km/h货物列 车为1100m; 运行速度超过100km/h~120km/h货物列 车为1400m.
制动率：机车、车辆或全列车的闸瓦（闸片）总 压力与其所受重力之比。 制动率确切表示了制动能力的大小
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∑K / ∑N ≤μ/φK
1.4 粘着限制、制动率和闸瓦摩擦系数
轴制动率δ0—制动轴上闸瓦压力与轴载荷之比 δ0=∑K / ∑N
整车制动率δ—一辆车闸瓦压力与该车总重之比
δ=∑K / Q﹒g 列车制动率θ—全列车闸瓦压力与列车总重之比 θ=∑K /（G+∑P）﹒g
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1.2 踏面制动与轮轨粘着
ห้องสมุดไป่ตู้20
1.2 踏面制动与轮轨粘着
制动机：手制动机（脚制动机）、空气制 闸 动机、电空制动机、真空制动机。 瓦 制动原动力：人力、压缩空气、空气。 制 动 基础制动装置：单侧制动、双侧制动、单 元式、散开式。
后续章节重点讲述
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1.2 踏面制动与轮轨粘着
制动力形成方式
制动力应受轮轨黏着的限制
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1.4 粘着限制、制动率和闸瓦摩擦系数
制动率
粘着力：制动时，轮轨间的最大水平作用力

Bμ=∑N﹒μ
μ：轮轨粘着系数
∑N：一个轮对法向反作用力 N 的总和，等于轴载荷
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1.4 粘着限制、制动率和闸瓦摩擦系数
制动率
忽略不计
K.φk .r = B.r + J .α

制动力简化为 B=∑K﹒φK
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1.4 粘着限制、制动率和闸瓦摩擦系数
二、闸瓦摩擦系数 1. 铸铁闸瓦
灰铸铁闸瓦：闸瓦韧性好，生产工艺简单。
中磷铸铁闸瓦：耐磨性提高了一倍。
高磷铸铁闸瓦：耐磨性又提高了一倍，摩擦 系数高，制动时火花少。 缺点：随着含 磷量的提高闸瓦的脆性增加。
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1.4 粘着限制、制动率和闸瓦摩擦系数
2. 合成闸瓦
闸 瓦 能量转移方式 制 动 能量转换方法
粘着制动
将车辆的动能转化为热能
摩擦制动
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1.2 踏面制动与轮轨粘着 M 牵引
K*K K 制动
B 纵向 N 垂向
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1.2 踏面制动与轮轨粘着
现实中轮轨之间：两个具有一定表面粗 糙度的物体，在一定压力下相互接触，象 齿轮那样处于啮合并传递作用力的一种物 理状态。 车轮钢轨在压力作用下有少许变形，并非 点接触，而是椭圆形接触 车轮在钢轨之上滚动时，伴随微量轮轨间 的纵向和横向滑动
成分：树脂、金属粉末（铸铁粉末、铜粉、 铝粉或铅锌等氧化物）、减摩剂及稳定剂 等材料在热压下塑合而成。
按摩擦系数的大小可分为低摩合成闸 瓦和高摩合成闸瓦。
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1.4 粘着限制、制动率和闸瓦摩擦系数
2. 合成闸瓦—特点： ①可按需要改变配方和工艺来获得合适的 摩擦系数。 ②闸瓦本身重量轻，约为铸铁闸瓦的1/3。 ③耐磨性好，使用寿命约为铸铁闸瓦的5— 6倍 ④基本无制动火花，可防止因制动而引起 的火灾事故。 ⑤对车轮踏面的磨耗比铸铁闸瓦减少一半.

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1.2 踏面制动与轮轨粘着
粘着 由于正压力而保持车轮与钢轨接触处 相对静止的现象
1.
粘着特点 “静中有微动”； “滚中有微滑”。
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1.2 踏面制动与轮轨粘着
粘着力Bμ：粘着状态所传递的最大作用 力。也可以是粘着状态下轮轨间切向摩擦 力的最大值。 3. 粘着系数μ ：轮轨间所产生的粘着力与 垂向载荷之比。 μ = Bμ/ ∑N
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1.3 粘着系数的影响因素和计算公式

1.粘着系数的影响因素： 粘着系数随速度 的增加而减小。 ⑴ 轮、轨接触面状态。 列车速度低，冲 ⑵ 列车运行速度 击振动和轮轨间 ⑶ 车轮和钢轨材料的硬度。 的横向和纵向的 少量滑动减弱， ⑷ 闸瓦制动时，闸瓦材质。
因此粘着系数增 加。
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1.3 粘着系数的影响因素和计算公式

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三、轨道（线性）涡流制动 轨道涡流制动又称线性涡流制动或涡流式 轨道电磁制动。列车运行时励磁电磁铁(或永 磁铁）产生的磁通，在气隙中建立移动磁场， 使钢轨内产生感应电动势和电流（涡流），从 而产生切向电磁力（制动力）。
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三、轨道（线性）涡流制动
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三、轨道（线性）涡流制动
轨 道 涡 能量转移方式 流 制 动 能量转换方法
1.1 几个基本概念


6. 常用制动：在正常情况下为调节或控制 列车速度包括进站停车所施行的制动 。它 的特点是作用比较缓和而且制动力可以调 节。 7. 紧急制动：在紧急情况下为使列车尽快 停住所施行的制动。特点是作用比较迅猛 而且要把列车制动能力全部用上。
12
1.1 几个基本概念

非常制动：与紧急制动类似。制动力为最 大常用制动力的1.4-1.5倍。与紧急制动区 别在于该制动一般为电空联合制动，而紧 急制动则只有空气制动。
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电制动
制动时，将列车运动的动能转变为电能 后，在变成热能消耗掉或反馈回电网的制 动方式。 优点：摩擦部件少，维修量小，可以反 复使用等 缺点：增加了控制装置和制动电阻等设 备，存在电气制动失效等。 应用：动车组，城市轨道列车
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电制动
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五、电阻制动
制动时变牵引电机为发电机，把列车的动能转换 成电能，再把电能加在制动电阻上，电阻产生的热 量消散于大气中，从而产生制动作用
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1.4 粘着限制、制动率和闸瓦摩擦系数
影响闸瓦摩擦系数的因素 主要有四个：闸瓦材质、列车运行速度、闸 瓦压强、制动初速。 闸瓦压强越大摩擦系数越小。 制动初速越低，摩擦系数越大。 摩擦系数随列车运行速度的降低而增大。 材质不同摩擦系数不同，其摩擦系数与其 它因素的相互影响程度也不同。
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1.5 其他制动方式 一、盘形制动 盘形制动是用带闸片的夹钳夹紧安装在车轮辐 板两侧或车轴上的制动盘，使闸片与制动盘产 生摩擦而起制动作用。
r B = K′•φ• ≤ Bμ R
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一、盘形制动
二、盘形制动的特点 ㈠ 结构紧凑、制动效率高 ㈡ 能充分利用制动粘着系数 ㈢ 能适应速度的提高，减轻车轮踏面的磨耗 ㈣ 制动盘和闸片的耐磨性好，检修工作量小
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二、磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）
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二、磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）
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二、磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）