高速列車概論論文制動(dòng)技術(shù)

1、壬:二汕：' ,."Tsk.：fgr：.Untde .Ip.mo.tno”.：一 ：-"dhe. J.on： cayoutt.咼速列車制動(dòng)技術(shù)學(xué)院交通運(yùn)輸工程學(xué)院學(xué)生姓名郭蒙蒙專業(yè)班級(jí)交通設(shè)備1005指導(dǎo)老師梁習(xí)峰2013年12月23日-""" .'；,-："：； ：'_ ".J "：:：0""：':"th"P:"I；".""-., p-：.;"”：- ;:f:;t “壬三-mErmNU：.汙E

2、；：匚三"三心:.一promote t he impleme ntation of the widthoteonp,rovinchcaee'rrsriytSeoemutsthavheecirredtuabtrieyee-sG,eimnnesriaglnmifiepertiove quality, and strive to createhis yea r, the city's Communist Party Committee Office, cultivating a strdhere t o the people -orie高速列車制動(dòng)技術(shù)摘要 高速列車制動(dòng)技術(shù)

3、對(duì)于行車安全至關(guān)重要，在意外情況下，高速列車緊 急制動(dòng)距離越短越安全， 旅客的安全系數(shù)越高。 制動(dòng)的實(shí)質(zhì)是將列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化 為其他形式的能量或列車動(dòng)能在制動(dòng)裝置間的傳遞與消散， 高速列車的制動(dòng)能力 體現(xiàn)在停車制動(dòng)過程列車的制動(dòng)距離。 目前國際上將列車制動(dòng)方式分為熱散逸形 式（又分為摩擦制動(dòng)閘瓦制動(dòng)、盤形制動(dòng)、磁軌制動(dòng)和動(dòng)力制動(dòng)電阻制動(dòng)、 軌道渦流制動(dòng)、旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)）和可用能形式（有再生制動(dòng)和飛輪制動(dòng)） 。本文 主要介紹列車制動(dòng)的方式， 并就我國目前高速列車制動(dòng)方面采用的技術(shù)、 取得的 成就與國外作比較，最后提出高速列車制動(dòng)技術(shù)需要研究的重點(diǎn)和方向。1. 高速列車制動(dòng)系統(tǒng)1.1 高速列車制動(dòng)系統(tǒng)

4、的特點(diǎn) 安全性高、控制準(zhǔn)確、可靠性高、舒適度高、維修方便、系統(tǒng)輕量化。1.2 高速列車制動(dòng)系統(tǒng)的組成 高速列車制動(dòng)系統(tǒng)由電制動(dòng)系統(tǒng)、空氣制動(dòng)系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.3 高速列車制動(dòng)系統(tǒng)原理 高速列車制動(dòng)時(shí)通過氣控制單元控制制動(dòng)缸充氣或排氣，產(chǎn)生制動(dòng)和緩解作用， 從而控制列車空氣制動(dòng)力的部分。 隨著列車技術(shù)的飛速發(fā)展， 過去傳統(tǒng)的單一空 氣制動(dòng)形式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在制動(dòng)的要求。 國外高速列車， 無論是動(dòng)力集中還 是動(dòng)力分散車組，都不是單一的空氣制動(dòng)，而是以空氣制動(dòng)為主，以動(dòng)力制動(dòng)、 磁軌制動(dòng)、 渦流制動(dòng)中的一種或幾種電力制動(dòng)為輔， 相互配合來形成一個(gè)空氣與 電力的聯(lián)合制動(dòng)系統(tǒng)。EP單元

5、是高速列車制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，EP單元能夠?qū)崿F(xiàn)電力制動(dòng)與空氣制動(dòng)的有機(jī)配合，在高速列車制動(dòng)系統(tǒng)中， EP 單元能夠 根據(jù)所需制動(dòng)力的大小及實(shí)際電制動(dòng)力的大小，由空氣制動(dòng)實(shí)時(shí)補(bǔ)足不足的部 分，確保安全運(yùn)行和平穩(wěn)停車。 隨著計(jì)算機(jī)及傳感器技術(shù)的發(fā)展， 為了使結(jié)構(gòu)小 型化，許多EP控制單元采用以制動(dòng)/緩解電磁閥及壓力傳感器組成的閉環(huán)控制系 統(tǒng)。 EP 單元的微機(jī)控制部分根據(jù)列車所需制動(dòng)力的大小，計(jì)算出容積室壓力要 達(dá)到的目標(biāo)值，再根據(jù)容積室壓力傳感器檢測(cè)出來的實(shí)際值，控制電磁閥動(dòng)作， 使容積室排風(fēng)或充風(fēng)， 直到制動(dòng)缸的空氣接近容積室的空氣壓力。 綜上所述， EP 單元可以通過控制容積室的空氣壓力

6、來控制制動(dòng)缸的壓力， 實(shí)現(xiàn)電信號(hào)向氣體壓 力信號(hào)轉(zhuǎn)化。2. 高速列車制動(dòng)方式及研究進(jìn)展2.1 高速列車制動(dòng)方式高速列車的制動(dòng)方式總體上可以分為兩種： 利用輪軌間粘著力的黏著方式和不 依靠粘著力的非黏著方式。 就目前高速列車制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)用情況來說， 黏著制動(dòng) 為當(dāng)今主流， 非黏著制動(dòng)仍處于研究發(fā)展階段， 但有廣闊的應(yīng)用前景。 黏著制動(dòng) 主要分為電制動(dòng)和摩擦制動(dòng)兩種： 摩擦制動(dòng)包括盤形制動(dòng) （輪盤式和軸盤式） 和 踏面制動(dòng)；電制動(dòng)包括電阻制動(dòng)、 再生制動(dòng)和圓盤渦流制動(dòng)。 對(duì)非黏著制動(dòng)來說， 可按制動(dòng)力的性質(zhì)對(duì)其分為三類： 利用電磁力， 如渦流式軌道電磁制動(dòng)； 利用摩 擦力，如摩擦式軌道電磁制動(dòng)；利

7、用空氣阻力，如翼板制動(dòng)。踏面制動(dòng)是鐵路車輛最早的制動(dòng)方式， 但由于踏面制動(dòng)的閘瓦耐熱性差、 磨耗 高、制動(dòng)效率低， 目前在高速列車上除了清理踏面的作用之外， 已經(jīng)很少用這種qunirdemneew nrtes foqruilreeamdeernts, stihgihtpl,ywarork witoundhin tcithyereforlimmidtesvoefl del egoatpemdeanutt of ovheorrailtly,funrott offhseirdec,hpaanrgtiee DiMreecatnwhioler,ConfereOnfcfeicsepiwriotr,kaca

8、cordnidngmtousatrbe come omuonred overaclolnsc,iougrsa,sgpiviemfpulll playetmoetntation thishea igneitiative a neranlrdew oqrukirteomseome fnotrse,sineseiasted reforbmle,innobveaptiroactive, on, fpurrtephaerercdh,athnige manking a nhaegaed,menptrocovindcieptforms of publion, a hea cdhofstgoodudriees

9、se,afror all levchel, refersenocfeGpoovienrt,nimeSe cond, to handle t he relationship between a icedministr;atiinvsei sestrevidcsetri一 ：-"dhe."I.ntde .I制動(dòng)方式提供制動(dòng)力。盤形制動(dòng)作為主要的空氣制動(dòng)裝置，目前廣發(fā)應(yīng)用于高速 列車上，拖車輪對(duì)一般同時(shí)裝配輪盤制動(dòng)和軸盤制動(dòng)；對(duì)于動(dòng)車輪對(duì)，由于受到電機(jī)安裝空間的限制，一般只安裝輪盤制動(dòng)。電阻制動(dòng)在制動(dòng)時(shí)使動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡?能并通過回路中的電阻裝置將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟牡簦欢偕苿?dòng)則是

10、將轉(zhuǎn)變后的電能回饋給接觸網(wǎng)，使能量循環(huán)利用，由于再生制動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的循環(huán)利用， 滿足當(dāng)今節(jié)能環(huán)保的要求，因此目前已廣泛應(yīng)用于高速列車并成為主要的發(fā)展方 向。磁軌制動(dòng)包括通過電磁力將摩擦板吸附于鋼軌表面的摩擦式磁軌制動(dòng)和利用 渦流磁場(chǎng)產(chǎn)生制動(dòng)力的渦流式磁軌制動(dòng)。翼板制動(dòng)利用高速下的空氣阻力提供制 動(dòng)力，但由于其受到車輛限界和風(fēng)速的限制，目前在高速列車上應(yīng)用不多。2.2 研究進(jìn)展對(duì)于目前廣發(fā)應(yīng)用于高速列車上的黏著制動(dòng)， 制動(dòng)力歸根結(jié)底是由輪軌的黏著 力提供的。因此，對(duì)輪軌黏著極限的利用也就成為了高速列車提高制動(dòng)性能的關(guān) 鍵。根據(jù)目前最新的Polach輪軌黏降理論，計(jì)算輪軌黏著系數(shù)的公式為：Far

11、ctan(ts£)其中，f為黏著系數(shù)；KA Ks分別為黏著區(qū)和滑動(dòng)區(qū)的黏著縮減因子；&為黏著 區(qū)切應(yīng)力的梯度；卩為輪軌摩擦系數(shù)，其計(jì)算公式為：此處，卩0為0滑動(dòng)速度下的最大摩擦系數(shù)；A為大滑動(dòng)速度下的摩擦系數(shù)與 0 滑動(dòng)速度下最大摩擦系數(shù)的比值 卩g/卩0 ；為摩擦力指數(shù)衰減系數(shù)；w為總 蠕滑速度。根據(jù)輪軌的特定條件，可以得到黏著系數(shù)關(guān)于蠕滑率的曲線如圖所示。由該曲線可知，黏著系數(shù)在一定的蠕滑率下達(dá)到飽和， 并且過大的蠕滑率使黏著系數(shù)有下 降的趨勢(shì)。因此，如何在黏著系數(shù)達(dá)到飽和的區(qū)間內(nèi)提供制動(dòng)力，正是提高制動(dòng) 性能的關(guān)鍵。圖為黏著曲線.DM：.："".：&

12、#39;：."：be:：。：.："-："“：；.-：.：.；：-"0；："；：.:. "f："：".：；:m:：c：:”:w：:.m:sOupiffeiccdeiefticeseaatxmiofusnrt;rtuMctuhreurneinchiapenaclh eas Godbv,eederoncmnuemoeptnitmnsithzOeanffdicdlee,taondornubntrhnoieadCeonutnhtey (rdainsgtnreigofofknsopewelcedtd)gandobmvi ouu

13、neislacynipdsaploegpeoervdaetiruopn,napmlrentosgercatcmoarpgaradciutayllgOyrffosiwpcees,wnourrkt cifiocf augtriueoiddne,aconfeproeelinntioceugschea,rlvNifoirmre,aslfhaorrpm, ipnrtcoeefreaasctsiinodnpromote t he impleme ntation of the widthoteonp,rovinchcaee'rrsriytSeoemutsthavheecirredtuabtrieye

14、e-sG,eimnnesriaglnmifiepertiove quality, and strive to createhis yea r, the city's Communist Party Committee Office, cultivating a strdhere t o the people -orie防滑控制： 如果施加的制動(dòng)力超過黏著極限就會(huì)發(fā)生滑行問題。 一旦發(fā)生輪軌滑行， 不但不 能提供足夠的制動(dòng)力， 而且還會(huì)擦傷踏面和軌面。 為此，高速列車普遍安裝防滑 器來抑制輪軌滑行。 防滑器由速度傳感器、 滑行檢測(cè)器以及防滑電磁閥構(gòu)成， 一 般的制動(dòng)控制方法是制動(dòng)控制裝置

15、接收到制動(dòng)指令后， 制動(dòng)風(fēng)缸就會(huì)產(chǎn)生與指令 相應(yīng)的空氣壓力并將其送到增壓缸， 增壓缸輸入空氣壓力后產(chǎn)生放大到一定倍數(shù) 的液壓，液壓壓緊閘片和制動(dòng)盤產(chǎn)生制動(dòng)力。 在液壓裝置與增壓缸之間裝有防滑 電磁閥。如果輪軌之間的黏著力比基礎(chǔ)制動(dòng)裝置產(chǎn)生的制動(dòng)力小， 車輪的轉(zhuǎn)速會(huì) 迅速降低， 滑行檢測(cè)器根據(jù)速度傳感器送來的轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、 分析和判 斷，如果判斷滑行的大小超過規(guī)定值， 就使防滑電磁閥動(dòng)作， 降低液壓使車輪回 復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，起到防止滑行的作用。摩擦材料： 利用摩擦力制動(dòng)是高速列車制動(dòng)系統(tǒng)中不可或缺的制動(dòng)方式， 而摩擦材料的摩擦 系數(shù)、耐熱性、抗磨耗性等性質(zhì)，對(duì)摩擦制動(dòng)系統(tǒng)的性能起著至關(guān)重要的作用

16、。 對(duì)于閘瓦（閘片）的研究試驗(yàn)表明， 其摩擦系數(shù)隨速度上升的變化具有如下趨勢(shì)： 合成閘瓦的摩擦系數(shù)隨速度升高而緩慢降低； 鐵系粉末冶金閘瓦的摩擦系數(shù)隨速 度升高而急劇減?。汇~系粉末冶金閘瓦的摩擦系數(shù)幾乎不隨速度的變化而變化。 此外，對(duì)于各種閘瓦（閘片）材料的磨耗量情況如下：對(duì)于合成閘瓦，當(dāng)溫度上 升到 150°C 以上時(shí)磨耗激增； 對(duì)于鐵系粉末冶金閘瓦， 磨耗隨速度的上升而增 加，當(dāng)速度在 160km/h 左右是合成閘瓦的 6 倍；對(duì)于銅系粉末冶金閘瓦，不隨 速度的變化而變化。 對(duì)于制動(dòng)盤材料的研究， 主要有如下結(jié)論： 鑄鐵盤比鋼盤的 摩擦性能好； 摩擦面材料應(yīng)為球光體來提高耐磨性；

17、 鐵素體是產(chǎn)生波狀磨耗及附 著的主要原因； 單體化合物導(dǎo)致不均勻磨耗； 含磷量高會(huì)產(chǎn)生條痕， 故因降低其 含量。3. CRH系列動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)比較和制動(dòng)技術(shù)發(fā)展方向3.1 C R H 1制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)：1）制動(dòng)機(jī)由TCMS空制，TCM洞每輛車上的BCU通信2）除停放制動(dòng)外，制動(dòng)機(jī)在任何情況下都要根據(jù)載荷進(jìn)行制動(dòng)3）具有與ATP及LKJ-2000的接口，實(shí)施安全制動(dòng)4）設(shè)有DSD安全制動(dòng)裝置5）每軸裝設(shè)已未處理器為基礎(chǔ)的車輪防滑裝置（ WS）P設(shè)計(jì)參數(shù)： 200km/h,2000m 160km/h,1400mCRH2制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)：1 ）制動(dòng)模式針對(duì)性強(qiáng)，趨于智能化2）制動(dòng)操作靈活，使用靈敏3）各車

18、制動(dòng)基本同步，利于平穩(wěn)4）具備再生制動(dòng)功能，節(jié)能高效5）獨(dú)特的防滑保護(hù)控制，有效防滑6）緊急制動(dòng)和故障檢測(cè)功能，導(dǎo)向安全CRH3制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)CRH3為四動(dòng)四拖八輛車編組，制動(dòng)系統(tǒng)采用國際先進(jìn)的微機(jī)直通式制動(dòng)系統(tǒng)為 常用制動(dòng)模式，簡介制動(dòng)系統(tǒng)為備用制動(dòng)系統(tǒng)。該車制動(dòng)系統(tǒng)常用微處理控制， 提供全面的制動(dòng)管理，并根據(jù)制動(dòng)指令，信號(hào)和電制動(dòng)特征實(shí)現(xiàn)電空復(fù)合制動(dòng)； 備用制動(dòng)是由列車管控制的簡介制動(dòng)， 其具有緊急制動(dòng)功能和備用特點(diǎn)； 緊急制qunirdemneew nrtes foqruilreeamdeernts, stihgihtpl,ywarork witoundhin tcithyereforli

19、mmidtesvoefl del egoatpemdeanutt of ovheorrailtly,funrott offhseirdec,hpaanrgtiee DiMreecatnwhioler,ConfereOnfcfeicsepiwriotr,kacacordnidngmtousatrbe come omuonred overaclolnsc,iougrsa,sgpiviemfpulll playetmoetntation thishea igneitiative a neranlrdew oqrukirteomseome fnotrse,sineseiasted reforbmle,

20、innobveaptiroactive, on, fpurrtephaerercdh,athnige manking a nhaegaed,menptrocovindciepton, a hea cdhofstgoodudrieesse,afror all levchel, refersenocfeGpoovienrt,nimeSe cond, to handle t he relationship between a icedministr;atiinvsei sestrevidcsetripromote t he impleme ntation of the wpetitivene ss.

21、 ou want to make ahis yea r, the city's Communist Party Committee Office, cultivating a strdhere t o the people -orient de partments at all level動(dòng)是由電空制動(dòng)系統(tǒng)和硬線控制的直接作用的制動(dòng)模式； 制動(dòng)系統(tǒng)還包括控制和 實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)車組的停放功能以及防止車輪空轉(zhuǎn)和打滑的防護(hù)功能。CRH5 制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)CRH5動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)由電制動(dòng)系統(tǒng)（再生制動(dòng)為主）、空氣制動(dòng)系統(tǒng)（盤形制動(dòng)， 包括風(fēng)源）、防滑系統(tǒng)和基礎(chǔ)制動(dòng)裝置組成。在8輛編組的CRH中，共有10根

22、動(dòng)力軸和22根從動(dòng)軸、拖車軸。動(dòng)力軸上有 再生制動(dòng)裝置和盤形制動(dòng)裝置， 每根軸上包含有 3 個(gè)軸制動(dòng)盤。動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng) 具有與車載列車運(yùn)行速度控制系統(tǒng)的接口， 采用電控聯(lián)合制動(dòng)模式， 電制動(dòng)優(yōu)先。 正常情況下的制動(dòng)系統(tǒng)控制是通過每個(gè)司機(jī)臺(tái)上的 2個(gè)手柄進(jìn)行。 系統(tǒng)的特點(diǎn)：1 ）制動(dòng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快2）制動(dòng)分配的準(zhǔn)確性和一致性高3）故障導(dǎo)向安全4）制動(dòng)沖動(dòng)小3.2 研究方向淺談就目前高速列車制動(dòng)技術(shù)需研究的重點(diǎn)和方向，談一下自己的想法：完善理 論基礎(chǔ)和理論分析。 要采用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)和仿真技術(shù)手段對(duì)高速列車制動(dòng)系統(tǒng) 進(jìn)行綜合研究。另外，制動(dòng)系統(tǒng)的控制非常需要實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，要把計(jì)算機(jī)仿真、實(shí) 驗(yàn)室試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行相結(jié)合， 通過逐步摸索來達(dá)到最好的控制。 利用實(shí)時(shí)檢測(cè) 技術(shù)，對(duì)機(jī)車單元制動(dòng)器的制動(dòng)狀態(tài)和制動(dòng)力進(jìn)行采集分析， 從而判斷制動(dòng)效果 和故障提示。 提高部件的可靠性和使用壽命， 改善加工工藝， 完善質(zhì)量管理和 售后服務(wù)體系，逐步擴(kuò)大國產(chǎn)化裝車比例，如：利用焊接代替螺紋連接，防止管 路泄露，空氣管路 TIG 焊接工藝和釬焊集成氣路板制造工藝等。 基礎(chǔ)制動(dòng)材料 的研究： 研究復(fù)合材料制成的合成高摩閘瓦。 制動(dòng)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，