【文章內(nèi)容簡介】 方式，稱為非粘著制動。軌道電磁制動和軌道渦流制動等都屬于非粘著制動，其制動力大小不受輪軌間粘著力的限制。非粘著制動目前主要作為一種輔助的制動方式用于粘著制動力不夠的高速旅客列車上。下面分別對粘著制動和非粘著制動的常用方式作一介紹。 粘著制動 閘瓦制動閘瓦制動是通過閘瓦壓緊輪對踏面時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力，使列車大部分動能轉(zhuǎn)化為熱能的制動方式。閘瓦制動是目前國內(nèi)列車上使用最廣泛的一種制動方式，它的優(yōu)點(diǎn)在于制造工藝簡單、成本低、制動力大、使用方便、不受天氣條件的限制、制動時(shí)還能通過清理踏面改善車輪與鋼軌的粘著。但是閘瓦制動也存在著很多缺點(diǎn)：摩擦系數(shù)隨速度提升而迅速下降，高速時(shí)不能充分利用輪軌間的粘著系數(shù)而使制動效率降低，低速時(shí)又易發(fā)生沖動及擦傷車輪踏面，使機(jī)車車輛運(yùn)行時(shí)的噪聲明顯增大。閘瓦在車輪上摩擦?xí)r，會產(chǎn)生大量的熱能，磨損快，須不定期地更換，資源消耗大?；谝陨咸攸c(diǎn)，國內(nèi)貨運(yùn)列車大都采用閘瓦制動方式。 盤形制動盤形制動是通過將閘片夾緊制動盤，使閘片與制動盤間產(chǎn)生摩擦而起到制動作用。盤形制動釋放制動能量快，制動閘片有相當(dāng)穩(wěn)定的摩擦因數(shù)，噪聲小?；谶@些因素，使得在高速客運(yùn)列車上必須采用盤形制動?，F(xiàn)在新造客車上基本上以盤形制動替代了傳統(tǒng)的閘瓦制動。但是圓盤制動機(jī)也有一些缺點(diǎn)：因裝有制動圓盤而增加了總質(zhì)量，因缺乏清理車輪踏面的作用而惡化了車輪與鋼軌的粘著。 動力制動動力制動是指將列車的牽引動力裝置經(jīng)過適當(dāng)控制和轉(zhuǎn)換后進(jìn)行制動的方式。動力制動由再生制動和電阻制動兩部分組成。再生制動在制動時(shí)把牽引電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)，將動能轉(zhuǎn)換為電能并反饋給電網(wǎng)，它只能用在電力機(jī)車和電動車上。電阻制動是把再生制動產(chǎn)生的電能加在制動電阻上，變成熱能并發(fā)散的制動方式。制動時(shí)優(yōu)先使用再生制動，只有當(dāng)接觸網(wǎng)不能吸收再生制動的能量時(shí)，才自動轉(zhuǎn)換為電阻制動。動力制動方式不需要消耗能源，其以環(huán)保、節(jié)能和制動平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)作為輔助制動方式廣泛應(yīng)用于以摩擦制動為主的列車上。研究表明，列車使用動力制動裝置后，制動閘瓦的磨耗速度降低了50%，輪對輪箍的磨耗速度降低了30%。 液力制動液力制動在制動時(shí)油泵向液力制動器供油，渦輪固定不動，泵輪由慣性力帶動并隨電機(jī)轉(zhuǎn)動，工作油在轉(zhuǎn)子內(nèi)被加速而在定子內(nèi)又被減速，最終在泵輪和渦輪間形成環(huán)流，產(chǎn)生制動力矩，并轉(zhuǎn)化為工作油的熱能加以消散。它主要用在液力傳動的機(jī)車上。 旋轉(zhuǎn)渦流制動旋轉(zhuǎn)渦流制動是在牽引電機(jī)軸或車軸上裝有作為電磁感應(yīng)體的金屬渦流盤，制動時(shí)，盤在電磁鐵形成的磁場中旋轉(zhuǎn)，盤表面感應(yīng)出渦流，使渦流盤發(fā)熱，將列車動能轉(zhuǎn)換成熱能。 非粘著制動 磁軌制動磁軌制動是通過將安裝在列車轉(zhuǎn)向架上兩輪對之間軌面上方的電磁鐵吸附在軌道上并勵(lì)磁，使裝有磨耗板的電磁鐵以一定的吸力吸附在鋼軌上并滑行，靠磨耗板與軌面之間的摩擦使動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⑸l(fā)。磁軌制動為非粘著制動，是一種提高制動力很有效的方式，能較明顯地縮短制動距離。運(yùn)用表明，具有磁軌制動時(shí)，制動距離可以縮短20%至25%。目前它主要作為一種輔助制動方式用于高速列車的緊急制動。 軌道渦流制動軌道渦流制動是將電磁鐵懸掛在位于鋼軌正上方的列車轉(zhuǎn)向架上，通過電磁鐵與鋼軌間的相對運(yùn)動，在鋼軌中感應(yīng)出渦流而產(chǎn)生阻力并使鋼軌發(fā)熱，從而把列車的動能轉(zhuǎn)化為熱能的制動方式。軌道渦流制動有下列優(yōu)點(diǎn)：磁鐵不與鋼軌接觸，不產(chǎn)生摩擦作用，噪聲小，制動力的增加不受粘著條件的限制，制動力大且平穩(wěn)，可減小制動距離，改善乘車的舒適度。缺點(diǎn)：成本高, 消耗電能大，制動時(shí)會使鋼軌升溫，影響穩(wěn)定性。 我國制動技術(shù)和設(shè)備現(xiàn)狀隨著機(jī)車車輛裝備的不斷發(fā)展，在制動系統(tǒng)方面也取得了許多進(jìn)展，為在國內(nèi)開行重載列車奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，隨著列車牽引重量的不斷增加和進(jìn)一步提速，現(xiàn)有設(shè)備還不能完全滿足相應(yīng)要求，因此需要進(jìn)一步的改進(jìn)。 制動機(jī)目前我國鐵路重載運(yùn)輸貨車主要使用120型空氣制動機(jī)，該型制動機(jī)采用了帶先導(dǎo)閥的二級控制機(jī)構(gòu)，大大提高了貨物列車的制動波速，但其只是為了滿足開行萬噸列車而設(shè)計(jì)的。近幾年為了適應(yīng)貨物列車重載、快速的要求，在120 型空氣制動機(jī)基礎(chǔ)上又研制了120K 型貨車制動機(jī)，以縮短空走時(shí)間。隨著列車編組與牽引重量的進(jìn)一步增加，空氣制動系統(tǒng)在運(yùn)用過程中暴露出充風(fēng)時(shí)間長、各車輛制動性能不一致、階段緩解困難、制動距離加長、縱向沖動加大、設(shè)備磨損加快等問題。同時(shí)，由于設(shè)備的過度磨耗和過早損壞而導(dǎo)致車輛維修和運(yùn)用成本升高，因得不到最佳的制動作用能力而導(dǎo)致貨運(yùn)運(yùn)能較低。要徹底改善重載貨車的制動性能可以采用電空制動的制動方式。通過電氣信號控制空氣制動，基本上可以實(shí)現(xiàn)同步制動和制動風(fēng)缸的連續(xù)充風(fēng)，并可縮短制動距離、提高列車運(yùn)行速度和減輕列車縱向沖動。近年來，北美和南非重載鐵路采用微機(jī)控制的直通電控空氣制動系統(tǒng)（簡稱“ECP”）克服了自動空氣制動系統(tǒng)的不足，取得了很好的效果。 基礎(chǔ)制動裝置目前，我國貨物列車采用的制動形式主要還是閘瓦制動，使用鑄鐵閘瓦。對于重載運(yùn)輸而言，若裝用高摩合成閘瓦，更能發(fā)揮制動機(jī)加速緩解的作用。這是由于高摩合成閘瓦的摩擦系數(shù)比鑄鐵閘瓦的摩擦系數(shù)要高一倍，可以將車輛的閘瓦壓力或制動率減半，從而減少制動缸和基礎(chǔ)制動裝置的尺寸，減少制動耗風(fēng)量和加速再充氣，實(shí)現(xiàn)調(diào)速時(shí)間和距離的縮短，而且極大地減輕了縱向沖動，對于車輛設(shè)備維護(hù)以及列車運(yùn)行安全都有很好的效果?！鹘y(tǒng)制動控制模式分析傳統(tǒng)的空氣制動機(jī)以壓力空氣作為動力源和控制信號。貫穿整個(gè)列車的列車管既是制動動力渠道又是制動控制信號通道。這種制動控制模式的一個(gè)突出缺點(diǎn)是制動、緩解波速低,列車中各車輛的制動、緩解作用一致性差,列車縱向沖動大,客車乘坐舒適性差。這個(gè)缺點(diǎn)不可能通過改進(jìn)空氣制動機(jī)各部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)得到根本解決。為解決這一問題,對原有制動機(jī)進(jìn)行了加電控的改進(jìn),產(chǎn)生了電空制動機(jī)。它是用電來傳輸制動控制信號,以此來大大提高信號傳輸速度,提高列車中各車輛的制動、緩解作用一致性。對自動式電空制動機(jī)來說,電傳送的實(shí)際上只是一個(gè)啟、停原有空氣分配閥動作的開關(guān)量信號,具體的列車管空氣壓力設(shè)定值仍要由列車管通過壓力空氣傳送。因此,電空制動機(jī)只是從作用一致性方面比空氣制動機(jī)所改善,而在制動力均勻分配、操作平穩(wěn)性等問題上,并沒有提供更好的解決措施。列車運(yùn)行操縱過程中,制動系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能主要是使列車減速和停車,司機(jī)所關(guān)心的2個(gè)主要運(yùn)行參數(shù)是列車運(yùn)行速度和制動距離。制動距離在緊急制動時(shí)才具有實(shí)際意義。常用制動停車時(shí),司機(jī)最為關(guān)心的是機(jī)車停車位置,也就是列車速度降為零時(shí)所對應(yīng)的空間位置,此時(shí)的制動距離并不是一個(gè)關(guān)鍵性的參數(shù)。因此,與制動系統(tǒng)功能最密切的參數(shù)是列車速度。最理想的制動控制模式是直接實(shí)時(shí)地控制列車速度,即直接把實(shí)時(shí)檢測到的列車運(yùn)行速度作為反饋信號,與制動控制器給出的目標(biāo)速度進(jìn)行比較。控制信號處理單元計(jì)算后給出新的控制指令交給制動執(zhí)行單元,然后再進(jìn)行速度檢測、反饋、處理,形成一個(gè)閉環(huán)速度控制系統(tǒng)。這種理想的制動控制模式有待進(jìn)一步開發(fā)使用。制動時(shí)和列車速度關(guān)系最為直接的一個(gè)參數(shù)是列車減速度,它和列車速度之間的函數(shù)關(guān)系不受制動機(jī)參數(shù)、粘著系數(shù)等的影響。列車減速度和制動力之間有著直接的函數(shù)關(guān)系,在車重、摩擦系數(shù)等參數(shù)已知的情況下,可以通過對制動缸壓力的控制實(shí)現(xiàn)對列車減速度的控制。制動缸壓力換算到列車減速度的過程中,涉及車重、閘瓦與車輪或閘片與制動盤之間摩擦系數(shù)、基礎(chǔ)制動裝置的傳動效率等中間參數(shù)。由于空氣和電空制動機(jī)控制部件不具有計(jì)算功能,不能實(shí)現(xiàn)制動缸壓力到列車減速度的換算,因此2種制動機(jī)都只能實(shí)現(xiàn)對制動缸壓力的控制,且受到信號精度及制動控制部件性能制約,對制動缸壓力的控制精度不是很高。以上是傳統(tǒng)制動機(jī)的局限性,這些局限性是由當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平?jīng)Q定的。無論是空氣制動機(jī)或者是電空制動機(jī),在整個(gè)鐵路事業(yè)發(fā)展過程中都發(fā)揮了巨大的作用,而且在現(xiàn)在的鐵路運(yùn)輸中仍發(fā)揮著重要作用。但是隨著鐵路運(yùn)輸向高速重載的方向發(fā)展以及機(jī)車車輛對制動裝置性能要求的逐步提高,它們已不能滿足新的要求。在高速列車制動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,仍繼承了傳統(tǒng)制動控制的一些基本思想。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)、電子技術(shù)的引入和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,列車制動控制系統(tǒng)較以往發(fā)生了很大的變化。 高速列車制動控制 直通與自動直通與自動是和空氣制動機(jī)密切相關(guān)的兩個(gè)概念，通常用它們來劃分不同的制動機(jī)。直通是指制動時(shí)將總風(fēng)缸的壓力空氣直接充入制動缸，即制動缸的直接風(fēng)源是總風(fēng)缸。自動是指列車管破裂或列車分離時(shí)制動機(jī)能自動實(shí)施制動。由二者的含義可以看出,直通是就空氣制動機(jī)作用方式而言的,而自動是就制動機(jī)功能而言的,二者不是對立的兩個(gè)概念。最初的直通式制動機(jī)在列車管破裂或列車分離時(shí)，由于每輛車和制動風(fēng)源的聯(lián)系被切斷，列車會失去制動能力。為解決這一問題，在每輛車上裝設(shè)了獨(dú)立的制動動力儲備單元，即副風(fēng)缸。這樣，制動時(shí)即使失去總風(fēng)缸風(fēng)源的支持，每輛車仍能靠所儲存的壓力空氣實(shí)現(xiàn)制動，制動機(jī)具備了“自動”功能。此后所有形式的制動機(jī)都保留了這一功能。列車管破襲或列車分離屬列車運(yùn)行中的緊急情況。這時(shí)制動機(jī)收到的信號為列車管減壓，為實(shí)現(xiàn)自動功能，制動機(jī)必須以此作為制動信號。相應(yīng)地，常用制動也采用了列車管減壓制動的方式。這一方式導(dǎo)致制動過程中副風(fēng)缸壓力空氣得不到補(bǔ)充。由于自動制動機(jī)發(fā)展初期為直接作用方式，三通閥的動作要靠副風(fēng)缸與列車管空氣壓力的平衡關(guān)系來控制，因此在制動過程中，必須切斷副風(fēng)缸與列車管的通路。間接作用方式制動機(jī)的發(fā)展使副風(fēng)缸解脫出來，不再參與三通閥或分配閥的動作控制。但由于列車管減壓制動方式和制動單管制(貫穿整個(gè)列車的只有一根列車管，不再用總風(fēng)管)兩個(gè)條件的限制，制動時(shí)副風(fēng)缸壓力空氣仍得不到補(bǔ)充