重載高速列車制動(七章)

重載和高速列車制動2014.06李占株重載列車制動

重載列車實際上是擴編列車，它的速度并不高，但編組車輛數(shù)很多，列車很長，有的還是兩個列車合在一起的組合列車。對于空氣制動機，在施行制動或緩解時所產(chǎn)生的空氣波(列車管減壓波或增壓波)有一個沿列車管由前向后擴散或傳播的過程;列車越長，其前后部開始制動或緩解的時間差就越大。這種“沿列車長度的制動或緩解作用的不同時性“是列車制動或緩解時發(fā)生強烈縱向沖動的主要原因。對于重載(擴編)列車，這個問題尤其突出。

由于上述原因，在列車制動過程中的每一瞬間，各個機車車輛具有不同的單位制動力。如果沒有車鉤的連接，各個機車車輛都要按各自的減速度運行，但這是不可能的。如果機車車輛之間全部是剛性連接(車鉤與車鉤間沒有自由間隙，也沒有緩沖裝置)，則上述不同的單位制動力只能導致各個連接件中產(chǎn)生內(nèi)應力，而不會引起各個機車車輛之間縱向沖動。但是，為了使列車各機車車輛之間上下左有都具有一定的可折曲性，以適應坡道起伏和通過曲線的需要，車鉤與車鉤之間都有一定的自由間隙(每對車鉤約為4omm)，所以，如果列車施行制動時是在拉伸狀態(tài)，則制動之初首先要消除這些自由間隙，這就必然會產(chǎn)生強烈的縱向沖動，或者說，發(fā)生強烈的縱向動力作用。

根據(jù)前蘇聯(lián)勃·勒·卡洛瓦茨基和沃·莫·卡贊林諾夫的理論研究，列車制動時的縱向沖擊力（最大靜壓縮力和最大動壓縮力的總和）R可按下列公式計算：其中

A—反映施行制動時的車鉤狀態(tài)和制動缸充氣特性的系數(shù)，制動時車鉤在壓縮狀態(tài)下A≈0.42，在拉伸狀態(tài)、制動缸變速充氣時A＝0.75（無變速則為1.5）；

K—一輛車的閘瓦壓力總和；l—一輛車的長度；

n—列車編組輛數(shù)；t—一輛車的充氣時間。

1）列車制動時的縱向沖擊力或總壓縮力R都與制動波速和制動缸充氣時間成反比。2）與編組輛數(shù)n的平方及一輛車的長度l成正比。3）與制動（K·k)成正比。4）列車在拉伸狀態(tài)下制動，比壓縮狀態(tài)下大得多。

除了縱向沖擊外，重載列車由于編組輛數(shù)特別多，副風缸也特別多，列車管也特別長，列車管總?cè)莘e很大，從而帶來下來問題：(1)初充風時間特別長；(2)列車管減壓和增壓速度都很低；(3)列車管的減壓和增壓速度沿管長方向的“衰減”都較嚴重。所以，重載列車制動裝置必須具備以下特點：1）要有很高的制動波速和較高的緩解波速。為此必須加強和改進每輛車的局部減壓性能，增添局部增壓性能，這樣沿列車管方向的衰減問題也可迎刃而解。2）在大力提高制動波速的同時，采用制動缸先快后慢的變速充氣方法，科學地延長制動缸充氣時間，以達到大大減輕制動沖擊、又不延長制動距離的目的。3）采用摩擦系數(shù)較大的閘瓦，同時改用較小的制動缸和副風缸。4）采用性能良好的空重車調(diào)整裝置。5）列車管內(nèi)壁和各個連接管器要具有較小的流動阻抗。6）要有密封式制動缸和良好的“壓力保持”性能。近幾年來，北美和南非重載鐵路的20000t～40000t列車開始采用微機控制的直通電控空氣制動系統(tǒng)（簡稱ECP）。該系統(tǒng)克服了自動空氣制動（包括自動電空制動）系統(tǒng)的不足，取得了巨大的成功。

ECP是電控空氣制動系統(tǒng)的縮寫，是用微機系統(tǒng)直接控制副風缸向制動缸充風制動及制動缸緩解，空氣是制動力產(chǎn)生的來源，但空氣不作為制動指令傳遞的介質(zhì)。什么是ECPECP制動系統(tǒng)的基本原理在整列車上安裝1根雙股(直徑為8mm)電纜縱貫機車和車輛。利用該電纜，可將機車上的230VDC電源傳到車輛，還可通過電源線上的收發(fā)器，在機車和車輛之間進行雙向數(shù)據(jù)交換。通過電纜，制動指令以數(shù)據(jù)的形式從牽引機車傳出，同時作用在每輛車上。利用傳統(tǒng)的副風缸和制動缸，空氣仍然是制動作用的“力量來源”，當處于ECP制動模式時，制動管成為總風管，且不同于傳統(tǒng)的空氣制動系統(tǒng)，不再通過減壓產(chǎn)生制動指令信號，從而保持了ECP的階段緩解能力，使列車操作和速度控制更為靈活。副風缸制動機備用制動缸列車管AVRVCCDCID車輛參數(shù)列車電源、指令電空制動板ECP原理圖由于空氣制動波速無法超過300m/s，重載列車在常用，緊急制動時發(fā)生前后制動不一致，造成嚴重的斷鉤、脫軌事故。重載列車在長大下坡道上、由于沒有階段緩解作用，再充氣時間過長，容易造成列車失控，對安全產(chǎn)生威脅。開行萬噸級重載列車主要問題本務機車發(fā)出制動信息，給車輛控制單元(CCD)，將副風缸空氣直通制動缸或制動缸直接排空氣，實現(xiàn)制動、緩解?？諝庵蛔髦苿觿恿?，不作傳布命令介質(zhì)列車管持續(xù)充風給副風缸、列車管制動不排風同步實現(xiàn)制動與緩解列車分離或軟管斷開，能作出正確響應，故障導向安全ECP與傳統(tǒng)空氣制動系統(tǒng)主要區(qū)別有線與既有制動機重疊單純ECP仿真模擬型ECP美國Webtec公司南非、加拿大QCM、美國CSX等美國紐約空氣制動機公司加拿大CP美國BNSF美國ZEFTRON公司美國WFA無線ECP美國GEHarrs公司美國佛羅里達東部鐵路、澳大利亞BHPECP使用現(xiàn)狀1995年開始研制(美國)1997年開始裝車試驗(美、加)1999年美國AAR制訂ECP規(guī)范S-42002002年美國、加拿大、澳大利亞、南非等國在重載單元列車上批量推廣，裝車已達數(shù)萬輛?；旧喜捎门c既有制動機共用方式、既有制動機體備用。

ECP在南非重載鐵路應用：

4臺11E電力機車(或6臺7E1電力機車)+200輛煤敞車(軸重28t，22t兩種)。總重20800t～22900t，電氣化鐵路。

ECP在美國CSX南方鐵路煤運專線應用：

2臺GEAC4400內(nèi)燃機車+95輛煤車(軸重31t)總重12000t。

ECP在澳大利亞BHP鐵礦專用線應用(無線)3臺GEDash8內(nèi)燃機車+120輛煤車(軸重31t)，

總重15000t。機車上設備：HEU、操縱器、顯示屏、網(wǎng)絡裝置CSXAC4400LocomotiveCabECPDisplayRPD有線ECP組成與功能(2)機車上設備：機車數(shù)據(jù)模塊LID(3)機車上設備：機車電源(4)美國Webtec公司：車輛上設備：CCD、CID、電空執(zhí)行裝置(5)CCD(6)CCDCIDCCDPCBinLidCIDinBase,RemovableLid(7)電空執(zhí)行裝置(8)EOT(9)車間連結器(10)新型車間連結器(11)車間連結器安裝(12)美國NYAB公司ECP車輛設備(13)美國Zeftron公司模擬式ECP機車設備無線ECP組成車輛設備保證重載長大列車運行安全平均車鉤力降低25%，斷鉤大大減少消除制動工況下脫軌危險直通制動、充風快、下坡安全制動距離縮短：50～70%平交道口的事故率大大下降消除了意外緊急制動現(xiàn)象

ECP的實用優(yōu)點和效益車輛平均周轉(zhuǎn)時間縮短，能力增加列車平均速度增加(制動距離縮短、階段緩解、連續(xù)充風)

列車長度、重量增加(加拿大已從150輛增加到180輛)

編組場發(fā)車的制動試驗時間加快平均周轉(zhuǎn)時間至少縮短9%機車動力消耗減少有階段緩解、下坡時動力制動實質(zhì)上已不用速度控制精確，允許更高下坡速度，增加速度穩(wěn)定可以利用闖坡制動空氣消耗降低節(jié)能23%

車輛維修費用降低車輪磨耗減少(加拿大：7%)

閘瓦磨耗減少(加拿大：27%)

車輪過熱現(xiàn)象消除車輪踏面剝落大大減少車體疲勞載荷降低ECP是Westinghouse發(fā)明自動制動機后的100多年來貨車制動系統(tǒng)最大的改革美國鐵路界權威人士評價：ECP取代貨車傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的意義就像內(nèi)燃機車取代蒸汽機車一樣。國際鐵路界對ECP的評價美國140萬輛貨車，用于固定單元列車約44萬輛占32%，運量占41%。12年內(nèi)(至2015年)44萬輛(新生產(chǎn)+改造既有)全部裝ECP。在固定單元列車上全部應用。ECP機車將達1萬臺。在推廣數(shù)量不斷擴大前提下，一臺貨車ECP成本將能接近傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的成本。

ECP發(fā)展計劃

二、制動系統(tǒng)的組成、特點三、制動功能（總體要求）四、制動控制系統(tǒng)（指令、復合控制、BCU、閥、風路、緊急環(huán)路、防滑、備用）一、制動系統(tǒng)必須具備的條件五、國外高速列車制動系統(tǒng)的分析高速列車制動1.1盡可能縮短制動距離以保障行車安全

區(qū)間長度司機室顯示速度安全區(qū)(連續(xù)制動)占領區(qū)間一、制動系統(tǒng)必須具備的條件縮短制動距離的措施(1)減少列車空走時間高速列車(16輛編組)空走時間值

表1項目電

空

制

動空氣制動電氣指令式電磁直通式自動制動式列車管壓力控制空走時間s0.10.21.03.5制動缸壓力上升時間s1.22.25.09.5(2)

采用大功率盤形制動機國際鐵盟規(guī)定：安全制動—動力失效下保證制動距離56t客車270km/h→01.7×108J=400升水0→100℃沸騰(3)采用復合制動方式空氣盤形制動+電氣動力制動(再生、電阻、渦流盤)+非粘著制動(渦流軌、磁軌)ToK4003002001501006010o101102103104105106107108壽命次數(shù)1.2保證高速制動時車輪不滑行(1)按速度控制制動力的大小以充分利用粘著α(km/h/s)0.080.060.040.02μ0100200300V(km/h)0系列1.02.02.61.52.02.4(2)

采用高性能的防滑裝置0.150.100.05粘著系數(shù)050100150200250300350V(km/h)(3)采用非粘著制動方式

渦流軌道制動磁軌制動ATCATO制動平滑1.3司機操縱制動系統(tǒng)靈活可靠，能適應列車自動控制的要求ATC—高速列車速度控制系統(tǒng)ATO—高速列車自動駕駛1.4盡量降低制動系統(tǒng)的簧下重量

動軸輪對空心軸制動盤輕質(zhì)大功率制動盤，如碳素纖維復合制動盤，復合陶瓷制動盤二、制動系統(tǒng)的組成、特點對比——傳統(tǒng)制動機的組成空壓機總風缸自動制動閥制動缸副風缸三通閥列車管供風系統(tǒng)制動控制基礎制動1、制動裝置是動車制動裝置、拖車制動裝置的組合，共同形成完整的制動系統(tǒng)——強調(diào)系統(tǒng)的概念。制動系統(tǒng)動車制動裝置拖車制動裝置列車減速運動、停車、駐車電動車組制動系統(tǒng)的特點2、在制動控制上，采用電氣制動與空氣制動的復合制動，各自制動力的調(diào)整需要一個制動控制系統(tǒng)來完成；空氣制動部分采用電空制動機；動車組制動系統(tǒng)電氣制動控制裝置空氣制動控制裝置牽引電機及輪對驅(qū)動裝置

基礎制動裝置（踏面或盤形制動器）電氣制動空氣制動電動車組制動系統(tǒng)的特點4、電動車組因動力分散而具有多節(jié)動車，可以充分發(fā)揮再生制動效果5、運行速度較高，粘著系數(shù)小，制動系統(tǒng)必須滿足粘著條件6、進行防滑控制，充分利用粘著電動車組制動系統(tǒng)的特點3、采用電氣指令、微機控制、直通式電空制動1、安全性要求制動能力制動距離干線《技規(guī)》：列車在任何條件下，必須滿足緊急制動距離的要求，以120km/h速度運行的列車緊急制動距離不大于800m160km/h速度——緊急制動距離不大于1400m三、制動功能（總體要求）安全要求還包括：緊急制動——乘客疏散安全通道——如同時降弓等措施200km/h速度——緊急制動距離不大于2000m2、操縱靈活，減速快，靈敏可靠，前后車輛制動、緩解作用一致；3、具有動力制動能力，在正常制動過程中，應盡量充分發(fā)揮動力制動能力，以降低運行成本；頭車尾車同時（同步）4、應具有動力制動與摩擦制動的復合制動能力；5、制動系統(tǒng)應保證電動車組在長大下坡道上運行時，其制動力不會衰減；6、電動車組各車輛的制動力應盡可能一致，制動系統(tǒng)應根據(jù)乘客量的變化，具有載荷調(diào)整能力，以減少制動時候的縱向沖動；7、具有緊急制動性能，遇有緊急情況時，能使電動車組在規(guī)定距離內(nèi)安全停車。緊急制動作用除了可由司機操縱外，必要時還可由行車人員利用緊急制動按鈕進行操縱；8、輕量化要求9、維修保養(yǎng)要求車體轉(zhuǎn)向架設備輕考慮到維修保養(yǎng)：狀態(tài)監(jiān)控+故障診斷+快速單元換件修司機室——司機制動控制器轉(zhuǎn)向架——基礎制動轉(zhuǎn)向架——基礎制動四、制動控制系統(tǒng)1.制動系統(tǒng)動車組制動裝置采用了再生制動和電氣指令式空氣制動裝置并用的制動系統(tǒng)（見圖5.3）。4M4T的列車編組中T車采用全空氣制動方式。M車、T車基礎制動裝置均采用帶氣壓——油壓變換的增壓氣缸和油壓盤式制動裝置。另外，為減輕閘瓦的磨損，空氣制動采用延遲投入控制方式。制動控制采用以1M1T的基本制動力控制單元，在單元內(nèi)實行延遲充氣控制。系統(tǒng)對再生制動和空氣制動進行協(xié)調(diào)控制，當制動控制器檢測到所產(chǎn)生的制動力（再生制動力）不足時，靠電－空聯(lián)合控制以空氣制動進行補充。零部件名稱所需數(shù)量備注T1cM2M1T2T1kM2M1sT2c司機制動控制器11電動空氣壓縮機111干燥裝置111調(diào)壓器1制動控制裝置111制動控制裝置1制動控制裝置11制動控制裝置11增壓氣缸44444444動車組制動系統(tǒng)的制動控制器有動車和拖車之分空氣壓縮機位于3、5、7號車2.制動控制裝置構成及作用

空壓機總風缸制動閥制動缸列車管空壓機總風缸自動制動閥制動缸副風缸三通閥列車管電空制動機：以壓縮空氣為動力源，以電氣指令來操縱。電空制動機可以有兩種形式：原有自動式空氣制動機加裝電控裝置以直通式空氣制動機為基礎，電氣指令控制車輛制動機，稱為電氣指令直通式電空制動機。3、電氣指令由于直通式制動控制系統(tǒng)的優(yōu)點，現(xiàn)在的電動車組制動控制系統(tǒng)大多采用直通式的電氣指令式制動控制系統(tǒng)。引進川崎的200km/h電動車組（EMU）的制動系統(tǒng)采用電氣指令式微機控制直通式電空制動。4、制動指令動車組的制動指令在正常情況下是由司機制動控制器或由ATC指令經(jīng)信息控制系統(tǒng)傳送而來的，在列車發(fā)生事故、故障等異常情況下，由手動或自動監(jiān)測控制系統(tǒng)通過列車控制線將指令傳送到編組中的每輛車。這些制動指令都是由DC100V電源來傳遞的。（1）制動指令控制電路在頭車的司機室設有制動控制器，其制動指令控制電路見圖5.10，當轉(zhuǎn)動制動手柄時，同軸的凸輪組接通或斷開不同電接點，從而形成制動指令。對應的制動指令線參見表5.3。制動指令（功能）（1）手動操作常用制動設1～7級快速制動采用與上述相同的混合制動模式，并具有最大常用制動力1.5倍的制動力。緊急制動按安全回路失電制動的模式，下列任何一種原因均可引起緊急制動指令的產(chǎn)生：①總風壓力下降到590以下；②列車分離；③檢測到制動力不足；④操作緊急制動按鈕，使緊急電磁閥失電；⑤換端操縱，取出鑰匙。緊急制動——純空氣制動

160～200km/h范圍為低減速度（0.6m/s2）；160km/h以下為較高減速度（0.778m/s2）。緊急制動指令和快速制動指令同時輸出，緊急制動作為熱備份方式，制動裝置發(fā)生故障的車輛才產(chǎn)生緊急制動，制動裝置正常的車輛產(chǎn)生快速制動模式下對應的減速度。（2）輔助制動在制動裝置異常、制動指令線路斷線時使用電氣指令式的輔助制動。相當于3級、5級、7級常用制動及緊急制動的空氣制動。CIBCUDVDVDVDVBCUBCUBCU拖車動車5、指令本質(zhì)及制動控制1）1M+1T為單元、等減速度控制2）制動控制規(guī)律——減速度6、指令傳輸電氣指令制動控制單元基礎制動備用電氣指令電氣指令微機控制直通式電空制動列車網(wǎng)絡備用指令線總風管網(wǎng)絡主機電氣指令制動控制單元基礎制動備用減壓指令分配閥BP管列車網(wǎng)絡總風管網(wǎng)絡主機7、制動供風及管路系統(tǒng)動車組上通常設有兩套供風系統(tǒng)主供風系統(tǒng)輔助供風系統(tǒng)在動車組運行準備時，如果總風壓力不足、受電弓上升時，對真空斷路器（VCB）的壓力空氣進行供給的空氣源。主要向總風管供風，為制動系統(tǒng)、空氣簧、控制系統(tǒng)、衛(wèi)生系統(tǒng)等供給壓縮空氣源8、制動系統(tǒng)原理（1）功能及動作常用·快速制動·耐雪制動司機制動控制器車輛信息控制裝置(中樞裝置)車輛信息終端設備車輛信息終端設備制動控制器制動控制器主變換裝置電空變換閥中繼閥電空變換閥中繼閥附帶電磁閥的調(diào)壓閥附帶電磁閥的調(diào)壓閥增壓氣缸增壓氣缸電氣光纖空氣壓油壓制動控制裝置制動控制裝置Ｔｃ車Ｍ車滑行控制閥滑行控制閥功能及動作緊急制動司機制動控制器週詰ＭＲ兒薦Ｔｃ車Ｍ車制動控制器制動控制器電空變換閥中繼閥電空變換閥中繼閥附帶電磁閥的調(diào)壓閥附帶電磁閥的調(diào)壓閥增壓氣缸增壓氣缸電氣光纖空氣壓油壓滑行控制閥滑行控制閥功能及動作輔助制動不能使用通常制動時備用者。電空變換閥電空變換閥先頭車指令用輔助制動模式發(fā)生器輔助制動模式發(fā)生器輔助制動模式發(fā)生器先頭車指令用輔助制動模式發(fā)生器（2）常用制動控制電路原理（3）快速制動控制電路原理快速制動是常得電的152號線失電時產(chǎn)生的制動作用152線失電條件：①司機制動控制器處于快速制動位；②ATC發(fā)出快速制動指令；③緊急制動繼電器失電。增粘控制（踏面清掃器控制）增粘研磨塊以500N的壓力壓向車輪踏面。名稱配置數(shù)量T1cM2M1T2T1kM2M1sT2c制動控制器（M車）-11--11-制動控制器（T車）1--11--1EP閥（EPLA電-空轉(zhuǎn)換閥）11111111調(diào)壓閥（Bll）11111111緊急電磁閥（VM14-ZH）11111111中繼閥（FD-1）11111111調(diào)壓閥（B1O）11111111總風缸（150L）11111111制動風缸（100L）11111111控制風缸（20L）11111111壓力開關(SPS-8WP-SD）22222222安全閥（E1L）--1-1-1-其他（止回閥、制動控制裝置制動控制器接受耐雪制動信號后，自動判斷制動條件和速度條件，然后根據(jù)消除閘片和制動盤面之間的空隙所需的空氣壓力，把它變換控制電流輸出，經(jīng)過與常用、快速制動相同的空氣壓力控制，使壓力空氣供給到增壓氣缸。（4）耐雪制動控制技術參數(shù)最高使用壓力：880kPa（9kgf/cm2）最高輸出側(cè)壓力：685kPa（7kgf/cm2）輸入電流：0～650mA

線圈：26.6±4%（20C）EP閥動結構作用原理1—電磁閥；2—柱塞；3—排氣活塞；4—供排氣閥；5—膜板進風出風充氣制動位充氣制動位保壓進風緩解排風進風三、制動控制閥——中繼閥中繼閥（制動位）進風出風進風中繼閥（保壓位）排風進風中繼閥（緩解位）進風出風中繼閥（緊急制動位）（5）制動控制閥——調(diào)壓閥1.B10調(diào)壓閥進風進風高壓輸出定壓位功能①高壓輸出功能：電磁閥消磁VM14-2H去磁，該電磁閥呈出供氣狀態(tài)，總風壓力空氣經(jīng)過電磁閥從A到封閉的C室，低壓輸出定壓位②低壓輸出功能：電磁閥勵磁，在C室無總風壓力。VM14-2H電磁閥勵磁后，該電磁閥呈出排氣狀態(tài)，C室的壓力空氣經(jīng)過電磁閥排到大氣中，調(diào)壓范圍高壓位：300～700kPa低壓位：0～500kPa（比高壓降低）制動系統(tǒng)風路圖制動指令電路圖制動控制裝置（制動控制單元——BCU）長：1120mm寬：1420mm高：650mm動車組介紹長：1128.5mm寬：832.5mm高：605mm重量：416kg排氣壓力：880kPa排氣量：2m3/min方式:往復式電動空壓機組動車組介紹制動缸

基礎制動裝置9、防滑器

作用：

防止車輪滑行，但不能改善粘著?；驹恚和ㄟ^檢測車輪角減速度等判據(jù)，對車輪的運動狀態(tài)做出判斷，如果車輪即將滑行，則在車輪由滾動轉(zhuǎn)入滑行的過渡階段排制動缸內(nèi)的壓力空氣來減小制動力，使輪軌之間恢復粘著狀態(tài)。防滑器只能有效地利用輪軌間的粘著力而不能增大粘著力。機械式防滑器的作用原理：組成：傳感閥和排風閥兩部分。原理：檢測車輪轉(zhuǎn)速的變化（角減速度），通過電磁閥控制制動缸的排風。3、防滑器的發(fā)展：機械式防滑器：車輪的角減速度作為唯一判據(jù)，把回轉(zhuǎn)體的慣性轉(zhuǎn)換成位移，打開閥門或接通電路，使角減速度驟低的輪對緩解。電子式防滑器：優(yōu)點：用多種判據(jù)，又具有較高的靈敏度和較快的作用速度，還能進行必要的監(jiān)督和輪徑補償；缺點：分離電子元件的零點漂移現(xiàn)象不易清除，需要進行各種偏置電壓的大量調(diào)整工作，性能不穩(wěn)定；采用微機控制的防滑器：它可以對制動、即將滑行、緩解、再粘著的全過程進行動態(tài)檢測與控制，檢測精度高。能根據(jù)新的情況和要求很方便地改變控制判據(jù)而不必改動軟件。判別車輪打滑的依據(jù)有下列三種：轉(zhuǎn)速差控制（速度差控制）角減速度控制滑移率控制（蠕滑率控制）五、國外高速列車制動系統(tǒng)的分析500系ICE3TGV2.1列車制動控制系統(tǒng)采用微機控制優(yōu)先使用動力制動、協(xié)調(diào)配合可司機操縱，或ATC制動力平穩(wěn)無沖動電磁直通式電氣指令式[自動、直通]數(shù)字式模擬式電空制動共同特點：(1)日本高速動車組的制動控制系統(tǒng)電力制動與空氣制動協(xié)調(diào)方式電空切換式電空運算式制動力的分配方式：均衡制動控制滯后充氣制動控制：集中控制分散控制T車所需制動力(FT)T車空氣制動力M車所需制動力(FM)MT組合單元所需制動力(FMT)再生制動力粘著限界(FE)M空車空氣制動力再生制動力0(FC)(FM)100%(FE)DCBA(2)

德國ICE高速列車制動控制系統(tǒng)DBHUMCUEPEP列車管電空轉(zhuǎn)換閥(EP閥)螺線管線圈式EP閥閉環(huán)控制EP閥微機控制單元壓力傳感器容積室中繼閥空氣制動信號備用制動信號風源大氣緩解電磁閥制動電磁閥(3)

法國TGV高速列車制動控制系統(tǒng)微處理器制動電子控制器緊急制動開關電空轉(zhuǎn)換閥(EP)電阻制動中繼閥緊急傳感器緊急制動按鈕牽引/制動控制器司機閥制動控制器速度列車管壓力傳感器緊急制動風缸列車管止回電空閥緊急制動斷電器防滑排風伐常用制動風缸制動缸電空轉(zhuǎn)換裝置制動緩解傳感器制動電空閥輔助繼電器工況電空截止閥(4)三種制動控制系統(tǒng)的比較微處理器作為控制中心電氣指令、通過EP單元，制動由空氣完成故障導向安全優(yōu)先采用電制動制動與中央診斷系統(tǒng)兼容不同點：日本—數(shù)字式電氣指令直通式電空制動，基本上采用控制導線控制德國—模擬式電氣指令自動式電空制動，可采用網(wǎng)絡控制。法國—模擬式電氣指令直通式電空制動，可采用網(wǎng)絡控制共同點：2.2基礎制動系統(tǒng)—大功率盤形制動裝置關鍵問題：Δ增加制動盤熱強度，減少熱裂紋

Δ減輕制動盤重量，降低簧下質(zhì)量制動盤、閘片材質(zhì)片狀石墨鑄鐵盤—合金鑄鐵盤—高強度鑄鋼盤—鍛鋼盤—碳素纖維復合盤、鋁合金基復合盤、陶瓷合金復合盤合成閘片—粉末冶金閘片制動盤結構帶散熱肋片結構—帶圓形、橢圓形肋柱結構—整體不通風實體鍛鋼結構日本高速基礎制動鍛鋼輪盤，粉末冶金閘片油壓增壓缸、踏面清掃器(增粘)固定螺栓(4個)油壓出口清掃閘瓦閘瓦釬螺桿套茼活塞環(huán)閘瓦吊桿浮動式杠桿對夾式杠桿油壓制動缸調(diào)節(jié)套茼夾鉗連結桿閘片德國高速基礎制動動力車ICE1、ICE2每軸2套合金鑄鋼不通風盤+粉末冶金閘片

ICE3、ICE350每軸2套鍛鋼輪盤+粉末冶金閘片拖車：ICE1、ICE2：4個帶通風軸盤式鑄鐵盤+合成閘片

ICE3：2個鑄鋼軸盤+粉末冶金閘片

ICE350：3個鍛鋼軸盤+粉末冶金閘片法國高速基礎制動TGV-PSE動車：閘瓦拖車：每軸4個通風式鑄鐵盤+合成閘片+閘瓦TGV-A動車：粉末冶金閘瓦。拖車：每軸4個不通風鍛鋼盤+粉末冶金閘片TGV-2N動車：輪盤式盤形制動：拖車、同TGV-A2.3非粘著制動—磁軌制動、電磁渦流軌道制動必要性：高速時粘著系數(shù)下降至0.08～0.09

為得到較短制動距離，保證行車安全磁軌制動優(yōu)點消耗功率小1m:1kW軌面清掃增粘簧下質(zhì)量不增加縮短制動距離25%～30%缺點鋼軌磨耗、發(fā)熱制動力不能調(diào)整速度越高制動越弱每輛車增重1t結冰危險常用制動不用渦流軌道制動渦流軌道制動優(yōu)點鋼軌無磨耗高速時制動力大可控制結冰的有制動力缺點功耗大，1m：37kW鋼軌嚴重發(fā)熱50km/h以下不能工作對軌道電路影響增加簧下質(zhì)量2.4t適用條件：無縫軌道線路，采用LZB信號系統(tǒng)渦流軌道磁軌制動比較12108642050100150200250300350速度(km/h)制動力(kN)渦流盤形制動日本300系、700系拖車上采用、達到與動力車再生制動類似效果渦流磁鐵(固定)渦流盤(轉(zhuǎn)動)渦流渦流盤形制動渦流盤形制動原理結構2.4動力制動—電阻、再生再生制動優(yōu)點：制動力可達制停、提高制動效率