高速列車制動(dòng)系統(tǒng)

1、高速列車制動(dòng)系統(tǒng)第一節(jié)制動(dòng)方式按列車動(dòng)能轉(zhuǎn)移方式分類：1.熱逸散f閘瓦制動(dòng)（踏面制動(dòng)）,摩擦制動(dòng)盤形制動(dòng)I磁軌制動(dòng)I液力制動(dòng)f電阻制動(dòng)【動(dòng)力制動(dòng)軌道渦流制動(dòng)'旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)（渦流盤形制動(dòng)）2.列車動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎媚軓S再生制動(dòng)【飛輪貯能制動(dòng)按制動(dòng)力形成方式分類：廣閘瓦制動(dòng)（踏面制動(dòng)）盤形制動(dòng)液力制動(dòng)粘著制動(dòng)電阻制動(dòng)旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)（渦流盤形制動(dòng)）再生制動(dòng)飛輪貯能制動(dòng)非粘著制動(dòng)亂道渦流制動(dòng)三、閘瓦制動(dòng)、盤形制動(dòng)閘瓦制動(dòng)一應(yīng)用最廣泛的一種制動(dòng)方式。但在高速運(yùn)行時(shí)不宜采用，因?yàn)楦咚贂r(shí)閘瓦摩擦系數(shù)較小，制動(dòng)力不夠。高速列車中閘瓦制動(dòng)只能發(fā)揮很小的制動(dòng)力效果，一般作為盤形制動(dòng)的補(bǔ)充形式，起改善踏面粘著的作

2、用，或配合其它制動(dòng)起到低速制動(dòng)的作用。盤形制動(dòng)一UIC規(guī)定：當(dāng)動(dòng)力制動(dòng)失效時(shí)，摩擦制動(dòng)必須保證高速列車在規(guī)定距離內(nèi)停車。經(jīng)UIC研究，閘瓦制動(dòng)只能適應(yīng)于速度低于140km/h的場合。因此，大功率盤形制動(dòng)成為所有高速列車必備的制動(dòng)方式，但在高速列車動(dòng)車上也只起輔助制動(dòng)作用。盤形制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：大大減輕了車輪踏面的機(jī)械和熱作用；制動(dòng)功率極限比踏面制動(dòng)大；可按制動(dòng)要求選擇最佳“摩擦副”，能在從高速到低速的制動(dòng)過程中充分利用粘著。盤形制動(dòng)的缺點(diǎn)：粘著系數(shù)有所降低，為防止車輪滑行擦傷，要考慮安裝踏面清掃器；在運(yùn)行時(shí)制動(dòng)盤要消耗一定的功率；制動(dòng)盤使轉(zhuǎn)向架簧下重量增加，在高速運(yùn)行時(shí)對(duì)動(dòng)力學(xué)性能產(chǎn)生不良影響。四、

3、動(dòng)力制動(dòng)一電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)電阻制動(dòng)一在制動(dòng)時(shí)將原來驅(qū)動(dòng)輪對(duì)的牽引電動(dòng)機(jī)逆轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)，將列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并在制?dòng)電阻上轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)掉。電阻制動(dòng)廣泛用于電力機(jī)車、電動(dòng)車組和電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。電阻制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)力隨列車運(yùn)行速度增高而增大，保證高速列車在運(yùn)行中有可靠的制動(dòng)效能；可以實(shí)現(xiàn)良好的制動(dòng)力特性調(diào)節(jié)；控制方便、作用快、制動(dòng)平穩(wěn)。再生制動(dòng)一在制動(dòng)時(shí)將原來驅(qū)動(dòng)輪對(duì)的牽引電動(dòng)機(jī)逆轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)，將列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽㈦娔芊答伒焦╇娤到y(tǒng)。再生制動(dòng)具有電阻制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能節(jié)約大量電能，但技術(shù)上復(fù)雜，而且它只用于由電網(wǎng)供電的電力機(jī)車和電動(dòng)車組。五、磁軌制動(dòng)、軌道渦流制動(dòng)、旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)磁軌制動(dòng)一

4、制動(dòng)時(shí)，裝在轉(zhuǎn)向架上的制動(dòng)電磁鐵勵(lì)磁，吸附在鋼軌上，由電磁鐵的摩擦塊與鋼軌摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力。優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)力不受輪軌粘著的限制；消耗功率??；制動(dòng)時(shí)對(duì)鋼軌表面有清掃作用，有利于提高粘著系數(shù)。缺點(diǎn)：鋼軌發(fā)熱，磨耗加劇；不宜用于常用制動(dòng)，目前僅用于高速列車的緊急制動(dòng)；隨速度的增加，摩擦制動(dòng)力呈下降趨勢，磁軌制動(dòng)可適應(yīng)的最高速度達(dá)330km/h;磁軌的摩擦系數(shù)隨速度下降而迅速上升，因此在50km/h以下時(shí)須將磁軌制動(dòng)切除；制動(dòng)力不易調(diào)整控制；冬天有結(jié)冰的危險(xiǎn)。軌道渦流制動(dòng)一與磁軌制動(dòng)相似，不同處在于它的磁鐵的磁極是沿鋼軌多極布置，也就是按N、S極交替布置，制動(dòng)時(shí)，磁場沿鋼軌方向形成多個(gè)閉合磁路，而不像磁軌制

5、動(dòng)的電磁鐵形成的磁場方向與鋼軌方向垂直。由于磁場的作用，磁鐵與鋼軌間保持較小距離，一般710mm,當(dāng)列車制動(dòng)時(shí)，磁鐵勵(lì)磁，在交變磁場作用下，鋼軌內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)渦流，感應(yīng)渦流產(chǎn)生的附加磁場與原主磁場相互交鏈，使原主磁場畸變，產(chǎn)生兩個(gè)分力，即電磁吸力和阻礙運(yùn)動(dòng)的渦流制動(dòng)力。軌道渦流制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：鋼軌與磁鐵均無磨耗；高速時(shí)可得到較大制動(dòng)力，在常用制動(dòng)時(shí)也可發(fā)揮較大作用；在任何氣候下，包括下雪結(jié)冰都有可靠的制動(dòng)效果；制動(dòng)時(shí)具有很好的控制性能。軌道渦流制動(dòng)的缺點(diǎn)：制動(dòng)時(shí)勵(lì)磁消耗功率較高；制動(dòng)過程中鋼軌發(fā)熱嚴(yán)重，鋼軌溫升還會(huì)引起鋼軌變形，造成線路失穩(wěn)；速度低于50km/h時(shí)，制動(dòng)分力迅速減小而磁吸引力卻過大，導(dǎo)

6、致不能再工作，通常加以切斷。旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)一也稱渦流盤形制動(dòng)，它是一種粘著制動(dòng)方式。其結(jié)構(gòu)為渦流線圈安置在轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架上，而渦流盤像制動(dòng)盤一樣安裝在車軸上，當(dāng)渦流線圈勵(lì)磁后，即在線圈與渦流盤之間產(chǎn)生渦流制動(dòng)。六、高速列車復(fù)合制動(dòng)方式高速列車采用的制動(dòng)方式共7種，分為三類：受粘著限制的摩擦制動(dòng)一閘瓦制動(dòng)、盤形制動(dòng)；受粘著限制的動(dòng)力制動(dòng)一電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)、旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)；非粘著制動(dòng)一磁軌制動(dòng)、軌道渦流制動(dòng)。動(dòng)車一般在前兩類中取12種配合使用。如法國的TGV-A的動(dòng)車采用“閘瓦制動(dòng)+電阻制動(dòng)”，日本新干線100系列采用“盤形制動(dòng)+電阻制動(dòng)”，德國的ICE采用“盤形制動(dòng)+再生制動(dòng)”。拖車因無牽引動(dòng)力裝置

7、，無法采用動(dòng)力制動(dòng)，故一般在第一類和第三類中各取一種配合使用。如德國的ICE1拖車采用“盤形制動(dòng)+磁軌制動(dòng)"、ICE-V采用“盤形制動(dòng)+軌道渦流制動(dòng)”。而日本新干線300系列拖車采用“盤形制動(dòng)+旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)"，法國的TGV-A拖車僅采用盤形制動(dòng)。第二節(jié)高速列車制動(dòng)控制系統(tǒng)一、高速列車制動(dòng)系統(tǒng)必須具備的條件1 .盡可能縮短制動(dòng)距離以保證行車安全(1)縮短列車空走時(shí)間；(2)采用大功率盤形制動(dòng)；(3)采用復(fù)合制動(dòng)方式。2 .保證高速制動(dòng)時(shí)車輪不滑行(1)按列車速度分級(jí)控制制動(dòng)力大小，使之與粘著系數(shù)變化曲線相接近，充分利用粘著；(2)采用高性能的防滑裝置；(3)采用非粘著制動(dòng)方式

8、，如磁軌制動(dòng)和軌道渦流制動(dòng)。3 .司機(jī)操縱靈活可靠，能適應(yīng)列車自動(dòng)控制的要求4 .盡量降低簧下重量二、高速列車制動(dòng)控制系統(tǒng)列車制動(dòng)控制系統(tǒng)一般分為列車管壓力控制和電控制動(dòng)控制兩種。電控制動(dòng)大致分為如下幾種型式：電磁直通式電控制動(dòng)數(shù)字式電氣指令式,J自動(dòng)、直通)模擬式電控制動(dòng)的作用制式：自動(dòng)式和直通式。自動(dòng)式電控制動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：保留原空氣分配閥，加上一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)加速電磁閥，起加速列車管增、減壓作用；列車管減壓制動(dòng)，增壓緩解；制動(dòng)電磁閥得電制動(dòng)、失電保壓，緩解電磁閥得電緩解；增設(shè)一根供氣管以達(dá)到快速充氣、快速并同步緩解的目的。直通式電控制動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：保留原空氣分配閥，加上電空閥(也即電磁閥)；在

9、制動(dòng)、保壓過程中，列車管均處于充氣狀態(tài)；制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電磁閥得電，副風(fēng)缸一制動(dòng)缸，此時(shí)緩解電磁閥得電；制動(dòng)電磁閥失電保壓；緩解電磁閥失電，制動(dòng)缸一大氣，制動(dòng)機(jī)緩解。這種制式需要完整的檢查回路，以保證電磁閥或電路系統(tǒng)發(fā)生故障后可導(dǎo)向安全。電控制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：電控制動(dòng)縮短了空走時(shí)間，從而縮短了制動(dòng)距離；電控制動(dòng)大大縮短了列車首、尾車制動(dòng)或緩解的時(shí)間差，從而減小了列車縱向沖動(dòng)；改善了制動(dòng)機(jī)的操縱性能；便于實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)控制。三、國內(nèi)外高速列車制動(dòng)系統(tǒng)分析5 .日本、法國、德國高速列車制動(dòng)控制系統(tǒng)的共同點(diǎn)(1)采用微機(jī)控制系統(tǒng)，制動(dòng)力可高準(zhǔn)確度調(diào)節(jié)；(2)優(yōu)先使用電力制動(dòng)，并使電力制動(dòng)與空氣制動(dòng)協(xié)調(diào)配合；(3)各種方式的制動(dòng)力組合或轉(zhuǎn)換銜接平穩(wěn)、無沖動(dòng)，達(dá)到要求的舒適度；(4)可由司機(jī)手動(dòng)或根據(jù)列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求實(shí)行制動(dòng)或緩解。6 .國內(nèi)外高速列車制動(dòng)控制系統(tǒng)比較國別日本法國德國中國列車型號(hào)300系列TGV-AICE1“先鋒號(hào)”與編組10M+6T2M+10T2M+14T電動(dòng)車組最高運(yùn)行速度(km/h)270300280200列車制動(dòng)控制裝置數(shù)字式電氣指令直通電空制動(dòng)模擬式電氣指令模擬式電氣指令自動(dòng)電空制動(dòng)微機(jī)控制的直通式電空制動(dòng)備用制動(dòng)裝置簡單直逋式電控備用制動(dòng)空氣制動(dòng)空氣制動(dòng)自9空氣制動(dòng)閘瓦制動(dòng)V動(dòng)車盤形制動(dòng)VVV(輪盤式)制動(dòng)力式電阻制動(dòng)V再生制動(dòng)VV閘瓦制動(dòng)盤形制動(dòng)VVVV(軸盤式)拖