1、1第十一章第十一章 高速列车和重载列车制动高速列车和重载列车制动2第一节 高速列车制动一、概述 高速列车由动车和拖车编组而成，其编组辆数一般不会太多。高速列车的运行速度很高，其构造速度相当于我国现行的一般普通旅客列车（结构速度：100140km/h）的2倍左右（200300km/h），故高速列车的动能很大。要在不太长的制动时间和距离内将此巨大的动能转移、消散，没有足够大的制动功率和更灵敏的制动操纵控制系统是不行的。3第一节 高速列车制动 高速列车采用的制动方式共七种，可分为三类：1受粘着限制的摩擦制动闸瓦（踏面）制动、盘形制动（摩擦式圆盘制动）；2受粘着限制的动力制动电阻制动、再生制动、旋转涡
2、流制动（涡流式圆盘制动）；3不受粘着限制的非粘着制动磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）、线性涡流制动（涡流式轨道电磁制动）。4第一节 高速列车制动二、高速列车新型制动技术 1 技术概述 采用轨道涡流制动技术的德国ICE3高速列车于2000年秋天首次进入商业运营。轨道涡流制动利用线性电机的工作原理，通过安装在列车转向架上相互串联的感应电磁铁使轨道产生涡流，涡流在钢轨上生成了与列车转向架上的制动磁铁相互反作用的电磁力来对运行着的列车实施制动。5第一节 高速列车制动 2 技术改进 为了实现商业化应用，德国铁路制定了轨道涡流制动技术的开发战略，与相关公司结成合作伙伴，并得到了联邦铁路研究院的支持。通过研究
3、开发，他們在车辆的基础设计上使用集合式的转向架，将每个转向架构架重量降至870kg，采用牵引电动机的再生功率技术，免去了备用电池。6第一节 高速列车制动 3轨道涡流制动技术使用条件（1）使用涡流制动技术要对线路基础设施进行相应的改造。（2）由于只有当轨道能够承受因频繁实施涡流制动，而轨道温升在其材料稳定的允许范围以内时才能使用该装置。（3）装备涡流制动装置的ICE3高速列车将在两种模式的线路上运行，一种是容许使用涡流制动进行紧急制动的高速线路；另一种是装有LZB列车感应控制装置的线路。（4）实际应用中，ICE3型高速列车的涡流制动装置是与常规的动能制动和空气制动结合使用的。7第二节 准高速列车
4、的电空制动机 广深线广深线是我国第一条列车速度达到160km/h（准高速）的线路。根据有关会议精神，广深线160km/h旅客列车的电空制动机应是自动制动机，在电操纵为主的同时要保持原空气制动机的全部作用，在电路发生故障时，空气制动机应仍然有效，并能在列车尾部加挂非电空制动的车辆。160km/h旅客列车的制动机还应满足下列各项技技术要求术要求：1机车用的DK-1型电空制动机或加装电控以后的JZ-7型空气制动机（即JZ-7+电控），应能同时适用于操纵“F8+电控”和“104+电控”，而且两者应能混编运行。8第二节 准高速列车的电空制动机2电空制动系统采用自动制动式、得电作用式，并具有阶段缓解和自动
5、补风的性能。3采用“单管制”（即制动管），贯通全列车，并应能满足制动机性能要求。4控制线路采用五线制，并具有故障显示功能。各车辆电空制动连接线及插座的结构尺寸及安装位置要统一。5电操纵电源电压为DC110V，蓄电池供电时不应低于DC77V。6车辆制动方式采用盘形制动+踏面制动，以盘形为主，并加装防滑器。7采用统一的闸瓦、闸片和闸片托，统一制动盘基本尺寸和安装位置尺寸。8防滑器采用轴控制式，输入电源为AC220V。9第二节 准高速列车的电空制动机 一、一、JZ7+电控电控 JZ7+电控是一种以电控为主、气控为辅的机车电空制动机。它是在原有的JZ7型空气制动机基础上加装空电转换阀、继电器控制箱、电
6、空阀（有时也称为电磁阀，共有6个闭式电空阀：1个电空制动限流电空阀、1个电空制动排气电空阀、2个总风遮断电空阀和2个紧急制动电空阀）、压力开关（包括均衡风缸压力开关、过充管压力开关、制动管压力开关和紧急制动压力开关）、导线等部件而组成的。10第二节 准高速列车的电空制动机 二、二、F8+电控电控 F8+电控是一种以电控为主、气控为辅的客车电空制动机。它是在原有的F8型空气制动机的基础上加装一个电空阀箱而成的。电空阀箱是单独设置和安装的，它与原F8阀之间只用管路连接，如图所示。11第二节 准高速列车的电空制动机 F8+电控 制动机共有三个闭式电空阀（如图所示）：12第二节 准高速列车的电空制动机
7、 三、三、104+电控制动机电控制动机 104+电控制动机是一种以电控为主、气控为辅的客车电空制动机。它是在原有的104型空气制动机的基础上加装一个电空阀安装座、三个开式电空阀（制动电空阀、缓解电空阀和保压电空阀）、一个40L缓解风缸及相应的管路、导线、插头、插座等分线盒组成。如图所示。13第二节 准高速列车的电空制动机14第三节 重载列车制动 重载列车是指利用加大车辆自身载重量和列车长度的方法，编组牵引重量达到或超过5000t以上的列车。根据其编组方式，对机车、车辆、站长、装卸机械等技术设备的要求及运行的特点，分为长大牵引列车、合并列车和组合列车。重载列车从货源的装车点按单一品种整列装车，中
8、途不再解体编组作业直接拉到港口或其它卸车点卸车，然后再将列车拉回到原货源处装车。如此往返循环运输。15第三节 重载列车制动 空气制动机在施行制动或缓解时所产生的空气波（制动管减压波或增压波）有一个沿制动管由前向后扩散或传播的过程，列车越长，其前后部开始制动或缓解的时间差就越大；并总结出“沿列车长度的制动或缓解作用的不同时性”是列车制动或缓解时发生强烈纵向动力作用的主要原因。对于重载（扩编）列车来说，这个问题尤其突出。除了纵向动力作用这个首要问题之外，重载（扩编）列车由于编组辆数特别多，副风缸也特别多，制动管也特别长，制动管总容积很大，从而还带来下列其它问题：初充风时间特别长；在同样的机车制动阀
9、排风和充风速度下，制动管减压和增压速度都很低；制动管的减压和增压速度沿管长方向的“衰减”都较严重。16第三节 重载列车制动 重载列车制动装置必须具有下列特点：1要有很高的制动波速和较高的缓解波速。2在大力提高制动波速的同时，采用制动缸先快后慢的变速充风方法，适当的延长制动缸充风时间，以达到大大减轻制动冲击、又不延长制动距离的目的。3采用摩擦系数较大的闸瓦，同时改用较小的制动缸和副风缸。4采用性能良好的空重车自动调整装置，保证空车不滑行，重车具有足够制动力。5制动管内壁和各个连接管器具有较小的气体流动阻抗。6要有密封式制动缸和良好的压力保持性能。7牵引组合列车的处于列车中部的机车应当装有“中继制
10、动装置”或“同步制动装置”。17第四节 盘形制动装置 一、概述一、概述 盘形制动（摩擦式圆盘制动）是在车轴上或在车轮辐板侧面装上制动盘，一般为铸铁圆盘，用制动夹钳使合成材料制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，把列车动能转变成热能，消散于大气。盘形制动属于粘着制动。其结构如图所示。18第四节 盘形制动装置19第四节 盘形制动装置 与闸瓦制动相比，盘形制动有下列优点：1可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。2可按制动要求选择最佳“摩擦副”，盘形制动的制动盘可以设计成带散热筋的旋转时它具有半强迫通风的作用，以改善散热性能，适宜于高速、重载行车。3制动平稳，几乎没有噪声。20第四节 盘
11、形制动装置 二、制动盘的结构形式二、制动盘的结构形式 按摩擦面的配置，制动盘可分为单摩擦面（单面盘）和双摩擦面（双面盘）两类；按盘本身结构可分为整体式和由两个“半圆盘”用螺栓组装而成的“对半式”；按盘安装的位置可分为轴盘式和轮盘式，前者装在轴上，后者装在轮上。由于制动盘是一个既受力又受热的零部件，不宜采用过盈配合直接装在轴上，所以轴盘式通常要采用锻钢盘毂作为车轴与铸铁盘之间的过渡零件，而且在铸铁盘螺栓连接处要加装弹性套。我国的低重心客车、双层客车都曾采用过轴盘式盘形制动装置。21第五节 防滑器 一、概述一、概述 防滑器用在高速机车车辆上，其作用是防止在车轮滚动过程中轮轨之间纵向发生严重的相对滑
12、动，以免造成车轮踏面严重擦伤。轮轨间纵向滑动有两种情况：一种是空转，另一种是滑行。22第五节 防滑器 二、二、SFH2型防滑器的基本原理型防滑器的基本原理 防滑器有机械式防滑器、电子式防滑器和微机控制的防滑器等。机械式防滑器的工作原理是把回转体的惯性转换成位移，打开阀门或接通电路，使角减速度（此种防滑器的判断根据是车轮的角减速度）骤低的轮对缓解。电子式防滑器的可以有多种判据，又具有较高的灵敏度和较快的作用速度，还能进行必要的监督和轮径补偿。23第五节 防滑器图 SFH2型防滑器的结构组成24第五节 防滑器 防滑器主机的控制判断根据有以下三种：1转速差控制（或速度差控制）2角减速度控制（或减速度
13、控制）3滑移率控制（或蠕滑率控制）采用三种判断根据可以互相弥补不足，以免造成滑行的漏检或误检。SFH2型防滑器可适应的车速范围为5200km/h。25 高速列车一般由动车和拖车编组而成。高速列车一般由动车和拖车编组而成。高速列车采用的制动方式共七种，可分为三类：高速列车采用的制动方式共七种，可分为三类：1受粘着限制的摩擦制动受粘着限制的摩擦制动 2受粘着限制的动力制动受粘着限制的动力制动 3不受粘着限制的非粘着制动不受粘着限制的非粘着制动 高速列车的制动有三个明显的发展趋势：粘着高速列车的制动有三个明显的发展趋势：粘着制动始终是基础，盘形制动替代闸瓦制动；在制动始终是基础，盘形制动替代闸瓦制动
14、；在动力制动中，电阻制动逐渐被再生制动所替代；动力制动中，电阻制动逐渐被再生制动所替代；非粘着制动是特别需要的一种制动方式。非粘着制动是特别需要的一种制动方式。26 准高速列车的电空制动机主要有准高速列车的电空制动机主要有JZ7+电控、电控、F8+电控、电控、104+电控等几种类型。电控等几种类型。重载列车是指利用加大车辆自身载重量和列车重载列车是指利用加大车辆自身载重量和列车长度的方法，编组牵引重量达到或超过长度的方法，编组牵引重量达到或超过5000t以上的列车。以上的列车。盘形制动（摩擦式圆盘制动）是在车轴上或在盘形制动（摩擦式圆盘制动）是在车轴上或在车轮辐板侧面装上制动盘，一般为铸铁圆盘，车轮辐板侧面装上制动盘，一般为铸铁圆盘，与闸瓦制动相比，盘形制动可以大大减轻车轮与闸瓦制动相比，盘形制动可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗；可按制动要求选择踏面的热负荷和机械磨耗；可按制动要求选择最佳最佳“摩擦副摩擦副”；制动平稳，几乎没有噪声。；制动平稳，几乎没有噪声。防滑器是防止在车轮滚动过程中轮轨之间纵向防滑器是防止在车轮滚动过程中轮轨之间纵向发生严重的相对滑动的装置。防滑器有机械式发生严重的相对滑动的装置。防滑器有机械式防滑器、电子式防滑器和微机控制的防滑器等。防滑器、电子式防滑器和微机控制的防滑器等。
