【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方式，稱為非粘著制動(dòng)。軌道電磁制動(dòng)和軌道渦流制動(dòng)等都屬于非粘著制動(dòng)，其制動(dòng)力大小不受輪軌間粘著力的限制。非粘著制動(dòng)目前主要作為一種輔助的制動(dòng)方式用于粘著制動(dòng)力不夠的高速旅客列車(chē)上。下面分別對(duì)粘著制動(dòng)和非粘著制動(dòng)的常用方式作一介紹。 粘著制動(dòng) 閘瓦制動(dòng)閘瓦制動(dòng)是通過(guò)閘瓦壓緊輪對(duì)踏面時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力，使列車(chē)大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能的制動(dòng)方式。閘瓦制動(dòng)是目前國(guó)內(nèi)列車(chē)上使用最廣泛的一種制動(dòng)方式，它的優(yōu)點(diǎn)在于制造工藝簡(jiǎn)單、成本低、制動(dòng)力大、使用方便、不受天氣條件的限制、制動(dòng)時(shí)還能通過(guò)清理踏面改善車(chē)輪與鋼軌的粘著。但是閘瓦制動(dòng)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(dòng)效率降低，低速時(shí)又易發(fā)生沖動(dòng)及擦傷車(chē)輪踏面，使機(jī)車(chē)車(chē)輛運(yùn)行時(shí)的噪聲明顯增大。閘瓦在車(chē)輪上摩擦?xí)r，會(huì)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(guó)內(nèi)貨運(yùn)列車(chē)大都采用閘瓦制動(dòng)方式。 盤(pán)形制動(dòng)盤(pán)形制動(dòng)是通過(guò)將閘片夾緊制動(dòng)盤(pán)，使閘片與制動(dòng)盤(pán)間產(chǎn)生摩擦而起到制動(dòng)作用。盤(pán)形制動(dòng)釋放制動(dòng)能量快，制動(dòng)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(chē)上必須采用盤(pán)形制動(dòng)?，F(xiàn)在新造客車(chē)上基本上以盤(pán)形制動(dòng)替代了傳統(tǒng)的閘瓦制動(dòng)。但是圓盤(pán)制動(dòng)機(jī)也有一些缺點(diǎn)：因裝有制動(dòng)圓盤(pán)而增加了總質(zhì)量，因缺乏清理車(chē)輪踏面的作用而惡化了車(chē)輪與鋼軌的粘著。 動(dòng)力制動(dòng)動(dòng)力制動(dòng)是指將列車(chē)的牽引動(dòng)力裝置經(jīng)過(guò)適當(dāng)控制和轉(zhuǎn)換后進(jìn)行制動(dòng)的方式。動(dòng)力制動(dòng)由再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)兩部分組成。再生制動(dòng)在制動(dòng)時(shí)把牽引電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能并反饋給電網(wǎng)，它只能用在電力機(jī)車(chē)和電動(dòng)車(chē)上。電阻制動(dòng)是把再生制動(dòng)產(chǎn)生的電能加在制動(dòng)電阻上，變成熱能并發(fā)散的制動(dòng)方式。制動(dòng)時(shí)優(yōu)先使用再生制動(dòng)，只有當(dāng)接觸網(wǎng)不能吸收再生制動(dòng)的能量時(shí)，才自動(dòng)轉(zhuǎn)換為電阻制動(dòng)。動(dòng)力制動(dòng)方式不需要消耗能源，其以環(huán)保、節(jié)能和制動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)作為輔助制動(dòng)方式廣泛應(yīng)用于以摩擦制動(dòng)為主的列車(chē)上。研究表明，列車(chē)使用動(dòng)力制動(dòng)裝置后，制動(dòng)閘瓦的磨耗速度降低了50%，輪對(duì)輪箍的磨耗速度降低了30%。 液力制動(dòng)液力制動(dòng)在制動(dòng)時(shí)油泵向液力制動(dòng)器供油，渦輪固定不動(dòng)，泵輪由慣性力帶動(dòng)并隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)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(dòng)的機(jī)車(chē)上。 旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)是在牽引電機(jī)軸或車(chē)軸上裝有作為電磁感應(yīng)體的金屬渦流盤(pán)，制動(dòng)時(shí)，盤(pán)在電磁鐵形成的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，盤(pán)表面感應(yīng)出渦流，使渦流盤(pán)發(fā)熱，將列車(chē)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能。 非粘著制動(dòng) 磁軌制動(dòng)磁軌制動(dòng)是通過(guò)將安裝在列車(chē)轉(zhuǎn)向架上兩輪對(duì)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(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⑸l(fā)。磁軌制動(dòng)為非粘著制動(dòng)，是一種提高制動(dòng)力很有效的方式，能較明顯地縮短制動(dòng)距離。運(yùn)用表明，具有磁軌制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)距離可以縮短20%至25%。目前它主要作為一種輔助制動(dòng)方式用于高速列車(chē)的緊急制動(dòng)。 軌道渦流制動(dòng)軌道渦流制動(dòng)是將電磁鐵懸掛在位于鋼軌正上方的列車(chē)轉(zhuǎn)向架上，通過(guò)電磁鐵與鋼軌間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(chē)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能的制動(dòng)方式。軌道渦流制動(dòng)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(dòng)力的增加不受粘著條件的限制，制動(dòng)力大且平穩(wěn)，可減小制動(dòng)距離，改善乘車(chē)的舒適度。缺點(diǎn)：成本高, 消耗電能大，制動(dòng)時(shí)會(huì)使鋼軌升溫，影響穩(wěn)定性。 我國(guó)制動(dòng)技術(shù)和設(shè)備現(xiàn)狀隨著機(jī)車(chē)車(chē)輛裝備的不斷發(fā)展，在制動(dòng)系統(tǒng)方面也取得了許多進(jìn)展，為在國(guó)內(nèi)開(kāi)行重載列車(chē)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，隨著列車(chē)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(dòng)機(jī)目前我國(guó)鐵路重載運(yùn)輸貨車(chē)主要使用120型空氣制動(dòng)機(jī)，該型制動(dòng)機(jī)采用了帶先導(dǎo)閥的二級(jí)控制機(jī)構(gòu)，大大提高了貨物列車(chē)的制動(dòng)波速，但其只是為了滿足開(kāi)行萬(wàn)噸列車(chē)而設(shè)計(jì)的。近幾年為了適應(yīng)貨物列車(chē)重載、快速的要求，在120 型空氣制動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上又研制了120K 型貨車(chē)制動(dòng)機(jī)，以縮短空走時(shí)間。隨著列車(chē)編組與牽引重量的進(jìn)一步增加，空氣制動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)用過(guò)程中暴露出充風(fēng)時(shí)間長(zhǎng)、各車(chē)輛制動(dòng)性能不一致、階段緩解困難、制動(dòng)距離加長(zhǎng)、縱向沖動(dòng)加大、設(shè)備磨損加快等問(wèn)題。同時(shí)，由于設(shè)備的過(guò)度磨耗和過(guò)早損壞而導(dǎo)致車(chē)輛維修和運(yùn)用成本升高，因得不到最佳的制動(dòng)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(chē)的制動(dòng)性能可以采用電空制動(dòng)的制動(dòng)方式。通過(guò)電氣信號(hào)控制空氣制動(dòng)，基本上可以實(shí)現(xiàn)同步制動(dòng)和制動(dòng)風(fēng)缸的連續(xù)充風(fēng)，并可縮短制動(dòng)距離、提高列車(chē)運(yùn)行速度和減輕列車(chē)縱向沖動(dòng)。近年來(lái)，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(dòng)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“ECP”）克服了自動(dòng)空氣制動(dòng)系統(tǒng)的不足，取得了很好的效果。 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置目前，我國(guó)貨物列車(chē)采用的制動(dòng)形式主要還是閘瓦制動(dòng)，使用鑄鐵閘瓦。對(duì)于重載運(yùn)輸而言，若裝用高摩合成閘瓦，更能發(fā)揮制動(dòng)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(chē)輛的閘瓦壓力或制動(dòng)率減半，從而減少制動(dòng)缸和基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的尺寸，減少制動(dòng)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(dòng)，對(duì)于車(chē)輛設(shè)備維護(hù)以及列車(chē)運(yùn)行安全都有很好的效果?！鹘y(tǒng)制動(dòng)控制模式分析傳統(tǒng)的空氣制動(dòng)機(jī)以壓力空氣作為動(dòng)力源和控制信號(hào)。貫穿整個(gè)列車(chē)的列車(chē)管既是制動(dòng)動(dòng)力渠道又是制動(dòng)控制信號(hào)通道。這種制動(dòng)控制模式的一個(gè)突出缺點(diǎn)是制動(dòng)、緩解波速低,列車(chē)中各車(chē)輛的制動(dòng)、緩解作用一致性差,列車(chē)縱向沖動(dòng)大,客車(chē)乘坐舒適性差。這個(gè)缺點(diǎn)不可能通過(guò)改進(jìn)空氣制動(dòng)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(wèn)題,對(duì)原有制動(dòng)機(jī)進(jìn)行了加電控的改進(jìn),產(chǎn)生了電空制動(dòng)機(jī)。它是用電來(lái)傳輸制動(dòng)控制信號(hào),以此來(lái)大大提高信號(hào)傳輸速度,提高列車(chē)中各車(chē)輛的制動(dòng)、緩解作用一致性。對(duì)自動(dòng)式電空制動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),電傳送的實(shí)際上只是一個(gè)啟、停原有空氣分配閥動(dòng)作的開(kāi)關(guān)量信號(hào),具體的列車(chē)管空氣壓力設(shè)定值仍要由列車(chē)管通過(guò)壓力空氣傳送。因此,電空制動(dòng)機(jī)只是從作用一致性方面比空氣制動(dòng)機(jī)所改善,而在制動(dòng)力均勻分配、操作平穩(wěn)性等問(wèn)題上,并沒(méi)有提供更好的解決措施。列車(chē)運(yùn)行操縱過(guò)程中,制動(dòng)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能主要是使列車(chē)減速和停車(chē),司機(jī)所關(guān)心的2個(gè)主要運(yùn)行參數(shù)是列車(chē)運(yùn)行速度和制動(dòng)距離。制動(dòng)距離在緊急制動(dòng)時(shí)才具有實(shí)際意義。常用制動(dòng)停車(chē)時(shí),司機(jī)最為關(guān)心的是機(jī)車(chē)停車(chē)位置,也就是列車(chē)速度降為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的空間位置,此時(shí)的制動(dòng)距離并不是一個(gè)關(guān)鍵性的參數(shù)。因此,與制動(dòng)系統(tǒng)功能最密切的參數(shù)是列車(chē)速度。最理想的制動(dòng)控制模式是直接實(shí)時(shí)地控制列車(chē)速度,即直接把實(shí)時(shí)檢測(cè)到的列車(chē)運(yùn)行速度作為反饋信號(hào),與制動(dòng)控制器給出的目標(biāo)速度進(jìn)行比較?？刂菩盘?hào)處理單元計(jì)算后給出新的控制指令交給制動(dòng)執(zhí)行單元,然后再進(jìn)行速度檢測(cè)、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(dòng)控制模式有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)使用。制動(dòng)時(shí)和列車(chē)速度關(guān)系最為直接的一個(gè)參數(shù)是列車(chē)減速度,它和列車(chē)速度之間的函數(shù)關(guān)系不受制動(dòng)機(jī)參數(shù)、粘著系數(shù)等的影響。列車(chē)減速度和制動(dòng)力之間有著直接的函數(shù)關(guān)系,在車(chē)重、摩擦系數(shù)等參數(shù)已知的情況下,可以通過(guò)對(duì)制動(dòng)缸壓力的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)減速度的控制。制動(dòng)缸壓力換算到列車(chē)減速度的過(guò)程中,涉及車(chē)重、閘瓦與車(chē)輪或閘片與制動(dòng)盤(pán)之間摩擦系數(shù)、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率等中間參數(shù)。由于空氣和電空制動(dòng)機(jī)控制部件不具有計(jì)算功能,不能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)缸壓力到列車(chē)減速度的換算,因此2種制動(dòng)機(jī)都只能實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)缸壓力的控制,且受到信號(hào)精度及制動(dòng)控制部件性能制約,對(duì)制動(dòng)缸壓力的控制精度不是很高。以上是傳統(tǒng)制動(dòng)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(wú)論是空氣制動(dòng)機(jī)或者是電空制動(dòng)機(jī),在整個(gè)鐵路事業(yè)發(fā)展過(guò)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(chē)車(chē)輛對(duì)制動(dòng)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(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中,仍繼承了傳統(tǒng)制動(dòng)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(chē)制動(dòng)控制系統(tǒng)較以往發(fā)生了很大的變化。 高速列車(chē)制動(dòng)控制 直通與自動(dòng)直通與自動(dòng)是和空氣制動(dòng)機(jī)密切相關(guān)的兩個(gè)概念，通常用它們來(lái)劃分不同的制動(dòng)機(jī)。直通是指制動(dòng)時(shí)將總風(fēng)缸的壓力空氣直接充入制動(dòng)缸，即制動(dòng)缸的直接風(fēng)源是總風(fēng)缸。自動(dòng)是指列車(chē)管破裂或列車(chē)分離時(shí)制動(dòng)機(jī)能自動(dòng)實(shí)施制動(dòng)。由二者的含義可以看出,直通是就空氣制動(dòng)機(jī)作用方式而言的,而自動(dòng)是就制動(dòng)機(jī)功能而言的,二者不是對(duì)立的兩個(gè)概念。最初的直通式制動(dòng)機(jī)在列車(chē)管破裂或列車(chē)分離時(shí)，由于每輛車(chē)和制動(dòng)風(fēng)源的聯(lián)系被切斷，列車(chē)會(huì)失去制動(dòng)能力。為解決這一問(wèn)題，在每輛車(chē)上裝設(shè)了獨(dú)立的制動(dòng)動(dòng)力儲(chǔ)備單元，即副風(fēng)缸。這樣，制動(dòng)時(shí)即使失去總風(fēng)缸風(fēng)源的支持，每輛車(chē)仍能靠所儲(chǔ)存的壓力空氣實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，制動(dòng)機(jī)具備了“自動(dòng)”功能。此后所有形式的制動(dòng)機(jī)都保留了這一功能。列車(chē)管破襲或列車(chē)分離屬列車(chē)運(yùn)行中的緊急情況。這時(shí)制動(dòng)機(jī)收到的信號(hào)為列車(chē)管減壓，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功能，制動(dòng)機(jī)必須以此作為制動(dòng)信號(hào)。相應(yīng)地，常用制動(dòng)也采用了列車(chē)管減壓制動(dòng)的方式。這一方式導(dǎo)致制動(dòng)過(guò)程中副風(fēng)缸壓力空氣得不到補(bǔ)充。由于自動(dòng)制動(dòng)機(jī)發(fā)展初期為直接作用方式，三通閥的動(dòng)作要靠副風(fēng)缸與列車(chē)管空氣壓力的平衡關(guān)系來(lái)控制，因此在制動(dòng)過(guò)程中，必須切斷副風(fēng)缸與列車(chē)管的通路。間接作用方式制動(dòng)機(jī)的發(fā)展使副風(fēng)缸解脫出來(lái)，不再參與三通閥或分配閥的動(dòng)作控制。但由于列車(chē)管減壓制動(dòng)方式和制動(dòng)單管制(貫穿整個(gè)列車(chē)的只有一根列車(chē)管，不再用總風(fēng)管)兩個(gè)條件的限制，制動(dòng)時(shí)副風(fēng)缸壓力空氣仍得不到補(bǔ)充