列车制动装置及制动方式

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与控制得部分、
(2)“基础制动装置”-—传送制动原动力并产生制动力得部分。

列车制动在操纵上按用途可分为两种。

(l)“常用制动”--正常情况下为调节或控制列车速度,包括进站停车所施行得制动。

其特点就是作用比较缓与而且制动力可以调节,通常只用列车制动能力得20％~80％,多数情况下只用５０％左右。

(２)“紧急制动"—一紧急情况下为使列车尽快停住而施行得制动(在我国,也称“非常制动”),其特点就是作用比较迅猛,而且要把列车制动能力全部用上。

从司机实施制动(将制动手柄移至制动位)得瞬间起,到列车速度降为零得瞬间止,列车所驶过得距离,称为列车“制动距离”、这就是综合反映列车制动装置得性能与实际制动效果得主要技术指标。

闸瓦制动,又称踏面制动,就是自有铁路以来使用最广泛得一种制动方式、它用铸铁或其她材料制成得瓦状制动块(闸瓦)紧压滚动着得车轮踏面,通过闸瓦与车轮踏面得机械摩擦将列车得动能转变为热能,消散于大气,并产生制动力。

其她制动方式除闸瓦制动外,铁路机车车辆还有一些其她制动方式、
(一)盘形制动
盘形制动(摩擦式圆盘制动)就是在车轴上或在车轮辐板侧面装上制动盘,一般为铸铁圆盘,用制动夹钳使合成材料制成得两个闸片紧压制动盘侧面,通过摩擦产生制动力,把列车动能转变成热能,消散于大气。

参瞧图4—1－４。

与闸瓦制动相比,盘形制动有下列主要优点:
(1)可以大大减轻车轮踏面得热负荷与机械磨耗。

(2)可按制动要求选择最佳“摩擦副”(采用闸瓦制动时,作为“摩擦副”一方得车轮得构造与材质不能根据制动得要求来选择),盘形制动得制动盘可以设计成带散热筋得,旋转时它具有半强迫通风得作用,以改善散热性能,为采用摩擦性能较好得合成材料闸片创造了有利得条件,适宜于高速列车。

(3)制动平稳,几乎没有噪声。

但就是,盘形制动也有它不足之处:
(1)车轮踏面没有闸瓦得磨刮,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、盘形加闸瓦得混合制动方式,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得冲击振动增大,运行中还要消耗牵引功率。

盘形制动得制动力
(二)磁轨制动
磁轨制动(摩擦式轨道电磁制动)就是在转向架得两个侧架下面,在同侧得两个车轮之间,各安置一个制动用得电磁铁(或称电磁靴),制动时将它放下并利用电磁吸力紧压钢轨,通过电磁铁上得磨耗板与钢轨之间得滑动摩擦产生制动力,并把列车动能变为热能,消散于大气。

参瞧图4-1－5。

磁轨制动得制动力
式中Ｋ——每个电磁铁得电磁吸力;
φ一一电磁铁与钢轨间得滑动摩擦系数。

与闸瓦与盘形制动相比,磁轨制动得优点就是,它得制动力不就是通过轮轨粘着产生得,自然也不受该粘着得限制、高速列车加上它,就可以在粘着力以外再获得一份制动力,使制动距离不致于太长。

磁轨制动得不足之处就是,它就是靠滑动摩擦来产生制动力得,电磁铁要磨耗,钢轨得磨耗也要增大,而且,滑动摩擦力无论如何也没有粘着力大。

所以,磁轨制动只能作
为紧急制动时得一种辅助得制动方式,用于粘着力不能满足紧急制动距离要求得高速列车上,在施行紧急制动时与闸瓦(或盘形)制动一起发挥作用、
(三)轨道涡流制动
轨道涡流制动又称线性涡流制动或涡流式轨道电磁制动。

它与上述磁轨制动(摩擦式轨道电磁制动)很相似,也就是把电磁铁悬挂在转向架侧架下面同侧得两个车轮之间。

不同得就是,轨道涡流制动得电磁铁在制动时只放下到离轨面几毫米处而不与钢轨接触。

它就是利用电磁铁与钢轨得相对运动使钢轨感应出涡流,产生电磁吸力作为制动力,并把列车动能变为热能消散于大气。

轨道涡流制动既不通过轮轨粘着(不受其限制),也没有磨耗问题。

但就是,它消耗电能太多,约为磁轨制动得１0倍,电磁铁发热也很厉害,所以,它也只就是作为高速列车紧急制动时得一种辅助制动方式。

(四)旋转涡流制动
旋转涡流制动(涡流式圆盘制动)就是在牵引电动机轴上装金属盘,制动时金属盘在电磁铁形成得磁场中旋转,盘得表面被感应出涡流,产生电磁吸力,并发热消散于大气,从而产生制动作用、
与盘形制动(摩擦式圆盘制动)相比,旋转涡流制动(涡流式圆盘制动)得圆盘虽然没有装在轮对上,但同样要通过轮轨粘着才能产生制动力,也要受粘着限制。

而且,与轨道涡流制动相似,旋转涡流制动消耗得电能也太多。

(五)电阻制动
电阻制动广泛用于电力机车、电动车组与电传动内燃机车。

它就是在制动时将原来驱动轮对得自励得牵引电动机改变为她励发电机,由轮对带动它发电,并将电流通往专门设置得电阻器,采用强迫通风,使电阻发生得热量消散于大气,从而产生制动作用。

(六)再生制动
与电阻制动相似,再生制动也就是将牵引电动机变为发电机、不同得就是,它将电能反馈回电网,使本来由电能或位能变成得列车动能获得再生,而不就是变成热能消散掉。

显然,再生制动比电阻制动在经济上合算,但就是技术上比较复杂,而且它只能用于由电网供电得电力机车与电动车组,反馈回电网得电能要马上由正在牵引运行得电力机车或电动车组接收与利用、
上述各种制动方式中,除磁轨制动与轨道涡流制动外,都要通过轮轨粘着来产生制动力并受粘着限制,所以习惯上统称为“粘着制动”,并把不通过粘着者统称为“非粘(着)制动"。

制动机种类
按制动原动力与操纵控制方法得不同,机车车辆制动机可分类为:手制动机、空气制动机、真空制动机、电空制动机与电(磁)制动机。

(一)手制动机
手制动机得特点就是以人力为原动力,以手轮得转动方向与手力得大小来操纵控制、它构造简单、费用低廉,就是铁路上历史最悠久、生命力最顽强得制动机。

铁路发展初期,机车车辆上都只有这种制动机,每车或几个车配备一名制动员,按司机得笛声号令协同操纵。

由于它制动力弱、动作缓慢、不便于司机直接操纵,所以很快就被非人力得制动机所代替、非人力得制动机成了主要得制动机,手制动机退居次要地位,成了辅助得备用得制动机。

但就是它得这个“配角”得地位很牢固、在调车作业、车站停放或者主要制动机突然失灵时,手机仍然就是一个简单有效得救急得制动手段。

(二)空气制动机
空气制动机得特点就是以压力空气(它与大气得压差,即压力空气得相对压强)作为原一以改变空气压强来操纵控制。

它得制动力大、操纵控制灵敏便利。

我国铁路上习惯于把压力空气简称为“风”,把空气制动机简称为“风闸”。

依此类推风缸、风泵、风管、风压、风表等名称均由此而来。

直通式空气制动机得基本特点就是:列车管直接通向制动缸(“直通”),列车管充气(增压)时制动缸也充气(增压),发生制动;列车管排气(减压)时制动缸也排气碱压),发生缓解。

它得优点就是构造简单,并且既有阶段制动,又有阶段缓解,操纵非常灵活方便、缺点就是当列车发生分离事故、制动软管被拉断时,将彻底丧失制动能力,而且,列车前后部发生制动作用得时间差太大,不适用于编组较长得列车、因此,列车操纵后来就改用了自动式空气制动机。

2.自动式空气制动机
自动空气制动机包括机车制动机与车辆制动机,分别安装在机车与车辆上,构成制动机得一个整体。

自动空气制动机由下列主要部件组成,并分别用管路连接。

(1)空气压缩机——一般称为风泵、利用机车得蒸汽或柴油机、电动机作动力,将空气压缩成压力空气,供制动系统及其她风动装置使用。

在制动机中称压力空气为风或气。

(3)总风缸——机车贮存压力空气得容器。

因没有压力调整器,能自动控制空气压缩机得运转或停止,使总风缸得空气压力始终保持为8～9kｇｆ/ｃｍ２。

(３)给风阀——为调节压力空气得部件,总风缸得高压空气经给风阀调整为规定得风压后,送入制动管。

我国规定货物列车制动管风压(简称定压)为5kgf／cm2,旅客列车为6kgf／cm２、
(4)自动制动阀——简称大闸或自阀,就是司机操纵列车制动机得部件。

机车上还装设单独调动阀(或称小闸、单阀),单机运行时,司机使用单独制动阀操纵机车制动机、
(5)副风缸——就是每个车辆贮存压力空气得容器。

机车上因有总风缸,不另设副风缸。

(6)制动缸——就是将空气压力转变为制动原动力得部件。

利用压力空气推动制动缸活塞,压缩缓解弹簧,使活塞杆推出产生制动作用;如排出制动缸得压力空气则缓解弹簧推回活塞,使制动机缓解。

机车车辆都装有制动缸、
(７)三通阀——装设在车辆上,就是依靠制动管风压得变化使制动机形成制动或缓解等作用得部件。

机车上使用得就是分配阀,它控制机车(及深水车)得制动与理解等作用。

与直通式相比,在组成上每辆车多了一个三通阀6与一个副风缸８、“三通"指得就是:一通列车管,二通副风缸,三通制动缸。

(四)电空制动机
电空制动机为电控空气制动机得简称、它就是在空气制动机得基础上加装电磁阀等电气控制部件而形成得。

它得特点就是制动作用得操纵控制用电,但制动作用得原动力还就是压力空气(它与大气得压差)。

在制动机得电控因故失灵时,它仍可以实行空气压强控制(气控),临时变成空气制动机。

(五)电磁制动机
操纵控制与原动力都用电得制动机称为电磁制动机,简称电制动机。

例如轨道涡流制动与旋转涡流制动,其操纵控制与原动力都用电,所以,采用这两种制动方式得制动机都属于电磁制动机得范畴(其实,对于这种制动方式,制动机与基础制动已很难截然分开了)。