城市轨道交通列车制动系统的特点及发展趋势初探 发表时间：2018-06-07T11:18:32.193Z 来源：《基层建设》2018年第11期作者：刘艳虎 [导读] 摘要：针对城市轨道交通车辆制动系统，对其空气压缩、制动盘和控制系统三个主要部分的特点和技术发展趋势进行深入分析，旨在为以后的技术研究和发展提供可靠参考依据。 苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司江苏苏州 215000 摘要：针对城市轨道交通车辆制动系统，对其空气压缩、制动盘和控制系统三个主要部分的特点和技术发展趋势进行深入分析，旨在为以后的技术研究和发展提供可靠参考依据。 关键词：城市轨道交通；车辆制动系统；空气压塑；制动盘；控制系统 城市轨道交通站间距短，列车制动频繁，其制动系统的可靠性决定了车辆运行安全，是现阶段城市轨道交通研究的重要内容这一。在科技快速发展的背景下，轨道交通车辆制动系统技术也得到很大程度的改进，为轨道交通发展奠定了坚实基础。 1空气压缩 1.1技术背景 如今，铁路对用气质量提出越来越高的要求，压缩气体必须达到较高的无水和无油条件，这使无油空压机进入快速发展时期。尽管现阶段铁路领域的无油空压机实际应用仍有限，但依靠其无油这一显著特征，将很快在市场占据主导地位。 若按压缩方式，可对无油空压机做以下分类：回转形式的无油空压机以及循环往复形式的无油空压机。后者与活塞式空压机相对应，前者则与最常用的螺杆形式的空压机相对应。从活塞式空压机的角度讲，主要有两种不同的润滑形式，即干式润滑及水润滑。 活塞与螺杆空压机常用于铁路领域，螺杆适合低压和中小流量，而活塞适合高压与多种压力范围。采用水润滑形式的无油螺杆，不仅结构复杂，而且对环境有严格要求，在铁路这种复杂环境下并不适用；采用干式的无油螺杆，其排量超过3m3/min，但仍未能达到出口压力，同样在铁路中不适用。从目前的铁路行业发展看，其对空压机有下列几项特殊要求：经久耐用；耐冲击、污染和高温；振动与噪声较低；维护难度与成本较低。 1.2技术原理 活塞式空压机进入随曲轴联动旋转状态后，在连杆提供的传动作用下促使活塞进行往复运动，此时活塞的顶部表面、气缸的内部表面和气缸盖三者形成的容积必定产生具有周期性特点的变化。活塞由气缸盖做运动后，容积不断增加，此时气体在进气管中推开进气阀门到达气缸，到容积不再增加为止，阀门关闭；活塞进入反向运动状态后，上述容积开始减少，但压力持续增大，超出排气压力以后，阀门打开，气体开始向外部不断排出，当活塞运动到最大行程后，阀门将自动关闭。活塞再次进入反向运动状态后，重复以上过程。 1.3特殊结构 对全无油形似的活塞空压机，其原理和油润滑形式的活塞空压机大致相同，区别为将油润滑换成自润滑。其中，气缸采用铝合金加工而成，表面做特殊处理，减小摩擦以延长使用寿命；活塞也采用铝合金加工而成，各活塞上设置导向环与密封环，二者都采用自润滑材料，能使摩擦达到最小；连杆和活塞由特殊销进行连接，配有全封闭式轴承，无需维护，并在设计过程中考虑了防超温使用。曲轴和各连杆间同样使用这种轴承；气阀为长寿命阀，能满足特殊的实际使用要求。 1.4优缺点 1.4.1优点 压缩空气输出更为洁净，只有极少量水和污染物，下游净化单元能直接去除，无油蒸汽和油滴，能防止下游管路被污染；压力范围较广，任何一种流量情况下，都能提供所需压力；具有很高的热效率，耗电省；具有较强的适用性，表现为排气范围广，受压力影响小等方面；可大幅降低维护成本，减少工作量；无润滑油方面的输出，过滤部件可长时间使用，负担小；由于不使用润滑油，所以还能解决低温启动方面的问题，而且对运转率也没有太高的要求。 1.4.2缺点 排气的连续性较差，存在一定气流脉动；在运转过程中可能产生较大的振动。 2制动盘 在当前的轨道交通车辆中，铝合金制动盘得到广泛应用，其优点有： 第一，自重轻，密度比铸钢与铸铁都小，能减轻车辆自重，尤其是簧下质量，若能减轻簧下质量，则能减小振动和噪音。此外，车辆自重减轻其能耗必定有所降低，能提高节能减排指标。 第二，有良好的耐磨性及导热性，且摩擦系数保持稳定，将钢铁替换为铝合金，能在减轻质量的同时，延长寿命，降低成本，保证可靠性与安全性。此外，出色的导热性能还能使制动盘适应反复变化的热负荷，降低了热疲劳裂纹产生率。 我国从九十年代起有相关院校开始研究铝基复合材料在列车制动盘中的应用，提出很多方法，如喷溅法和粉末冶金法等。然而，因研制难度相对较大，加之制造工艺十分复杂，所以成果主要为样件，要实现批量化生产的目标，还需要进一步的研究。 近几年，我国很多企业在广泛调研这项技术的前提下，对该行业现有技术能力进行综合，提出一套制造工艺，并通过一段时间的摸索与总结，初步掌握批量生产办法。制动盘摩擦副现已完成各项分析实验，其所有性能指标都达到要求，且优于同类产品。 3基于模块化的新制动系统 3.1系统特点 采用以CAN总线为基础的分布式控制，各控制单元均能在CAN总线的支持下构成整个控制网络。EP09/S能提供防滑控制与电空制动两项功能，仅存在紧急制动对应的输入输出接口，需由总线提供常用指令；对EP09/G而言，不仅具有EP09/S全部功能，而且还有列车总线接口及扩展接口，能起到类似网关的作用，并对制动力进行管理。 3.2性能要求 控制单元可提供的防滑控制与电空制动等功能都相对固定，具有实现模块化与小型化目标的条件。实际应用要求对于系统提出了很高的要求，集中在接口能力方面，如各模拟量实际扩展和不同接口方式等，而且对系统测试、故障诊断与时间存储也有着越来越高的实际要求，因受到架控单元机箱等因素的限制和影响，当前的网关单元在扩展能力上还有待于进一步提高。
一、引言 从汽车诞生的是否开始，汽车的制动系统在车辆以及人的安全方面就扮演着至关重要的角色，随着着汽车技术以及科技的发展和进步，车速愈来越高。于是问题产生了: 这就是如何保障在高速行车中的安全？在这个时候刹车辅助系统应运而生。 电子制动辅助系统“EBA”和制动力辅助系统“BA”（也称为“BAS”）。在车辆行驶过程中，制动辅助系统会全程监测刹车踏板，一般正常刹车时该系统并不会介入，会让驾驶者自行决定刹车时的力度大小，通过判断驾驶者的刹车动作（力量及速度），在紧急制动时增加刹车力度，从而将制动距离缩短。 随着科技的发展刹车辅助系统的改善，大大的增加了汽车行驶的安全性，使汽车在保护人身权方面做得更加周到。 二、刹车辅助系统的发展 汽车的动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。主要作用为使行驶中的汽车降低速度直至停车或使已停驶的汽车驻留原地不动等。其中这些系统在最先开始发展的时候多为机械式，液压式，气压式或者混合式等。 伴随着科技的发展越来越多先进的技术被用在了汽车的制动领域。随着人们对制动性能要求的提高，从汽车刚刚
起步时的机械式的制动到液压制动，防抱死制动系统、驱动防滑控制系统等技术逐渐融入到制动系统当中。在这些的基础上东风日产又引入了更加先进的刹车辅助系统，电子紧急制动辅助装置的前身，它以防抱死制动系统、驱动防滑控制系统等技术为基础，来实现车辆的安全高效并且稳定的制动。 1现阶段刹车辅助系统的组成 刹车辅助系统主要由：防抱死刹车系统（ABS）、电子制动力分配系统（EBD）、刹车辅助系统、车身稳定控制系统（VDC）、牵引力控制系统（TCS）等组成。 2刹车辅助系统的主要的作用 （1）用以在踩刹车的情况下，防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏. （2）于汽车制动时产生轴荷转移的不同，自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能 （3）判断驾驶者刹车动作，在紧急刹车时增加刹车力，缩短刹车距离。 （4）当汽车出现车轮打滑、侧倾或者轮胎丧失附着力的瞬间，在降低发动机转速的同时，有目的地针对个别车轮进行制动控制，并最终将车引入正常的行驶轨道，从而避免车辆因失控而造成的危险。
高速列车制动技术综述 (1、株洲南车时代电气股份有限公司技术中心，高级工程师，彭辉水，湖南株洲，412001) (2、株洲南车时代电气股份有限公司技术中心，高级工程师，倪大成，湖南株洲，412001) 摘要：本文首先阐述了制动系统与高速列车安全性的关系，然后综述了高速列车的制动方式及其性能，并给出各自在国内外高速列车上的应用情况。同时介绍了高速列车制动力的控制模式，并就各种模式的优缺点进行对比，然后概述了高速列车的防滑再粘着控制技术并给出了其应用实例，最后论述了高速列车制动技术的发展趋势。 关键词：高速列车 制动 控制模式 防滑行再粘着控制 中图分类号：U260.35 文献标志码：A Braking Technology of the High-speed Trains Peng Hui-shui, Ni Da-cheng (Technology Center , Zhuzhou CSR Times Electric Co.,Ltd.,Zhuzhou,Hunan 412001,China) Abstract: This paper firstly presents the strong relationship between the braking system and the security of the high-speed trains, supplies the comparative analysis about the brake modes and the corresponding Braking performance, and reviews their applications in the high-speed trains. Then introduces the control mode of braking force in the high-speed trains and gives out the comparative analysis about their pros and cons. This paper reviews the technologies of Anti-skid re-adhesion control and supplies their application cases. Finally prospects the development trend of the braking technology of the high-speed trains. Keywords: High-speed Trains; Braking; Control Mode; Anti-skid Readhesion Control 高速铁路是新兴产业、战略性产业、带动性产业，是世界轨道交通发展的潮流。我国高速铁路异军突起，迅猛发展，打破了世界高速铁路技术的相对垄断格局，截止2011年1月底，我国高速铁路总里程达8358公里；规划到2012年底，总里程达到13000公里。高速铁路快速发展国人翘首以盼，但其安全性也备受瞩目！高速列车制动技术对于列车安全运行至关重要，在意外情况下，高速列车紧急制动距离越短，高速列车才能越安全，旅客安全系数越高，本文将对当前高速列车制动技术领域的关键技术及其进展进行综合论述。 作者简介：1、彭辉水，男，1979年生，2001年毕业于北方交通大学电气学院，高级工程师．现主要从事机车粘着控制理论研究及应用与高速列车牵引制动系统研究。2、倪大成，男，197年生，2001年毕业于湖南大学电气学院，高级工程师．现主要从事机车整流逆变控制理论研究及应用与高速列车牵引制动系统研究。
高铁列车刹车片的研究现状与展望
高铁列车刹车片的研究现状与展望 学号 ZS10050017 姓名 成钰龙 摘 要：介绍了国内外列车刹车片材料的发展历程和现阶段新型刹车片材料的发展状况，并且展望了以碳系复合材料为主要发展方向的未来高速化铁路的新型刹车材料概况。 关键词：高速铁路；刹车片；粉末冶金；C/C 复合摩擦材料；高磨合成材料 0 引言 在当今时代，火车、汽车、城轨等已毫无例外地成为人类陆地客货运输无可替代的现代化工具，在社会生活中发挥着举足轻重的作用，并在可以预见的未来相当长的时间内，车辆工业仍将是国民经济重要的支柱产业，人类对车辆的要求越来越高，如高速、重载、安全可靠、乘坐舒适、操作方便、低能耗、无公害、轻量化等，车辆工业相应呈现出蓬勃的多元发展态势。 长期以来，我国列车一直在低速状态下运行，而铁路的高速化程度是评判国家交通发达与否的一个重要标志，早在20世纪90年代中期，日、法、德等国就已经开通了最高时速达300km/h 的高速铁路，而我国从1997年4月1日到2007年4月1日共进行了6次大提速，普通动车时速已经达到160~200km/h 。随着2008年6月京津城际高铁的开通，我国高铁最高时速已经超过350km/h 。而今年设计时速380km/h 的京沪高铁的完工标志着我国高速铁路已经走在世界的前列，为此国家在“十一五”计划纲要中指出，要逐步实现客运专线的高速化， 普通动车时速要提高到200～300km/h ，高速铁路最，高时速应大于350km/h [1]。 随着我国高速铁路的快速发展，其各项性能要求也相应的提高，尤其对制动性能提出了更严格的要求，这是因为列车的制动功率与车速呈3次方关系[2]，也就是说，列车速度提高1倍，制动功率则需增加8倍。目前列车的紧急制动主要是依靠车辆制动系统中的制动盘和刹车片摩擦副的摩擦实现的，而制动系统中刹车片的性能好坏对列车制动效果有着非常大的影响，因此，对其性能提出了更加严格的要求。铁路车辆制动系统中刹车片的发展是随着铁路的发展而发展的，在其制动材料的研究和应用方面经历了一个漫长的发展过程。盘式制动器制动刹车片经历了合成刹车片到粉末冶金刹车片的发展历程，随着铁路列成 绩
CRH2型高速动车组制动控制装置试验台如何实现对制动控制装置进行测试的 本文论述了时速在200Km -350Km 每小时的CRH2型动车组制动控制系统制动原理，主 要阐述了CRH2型高速动车组制动控制装置试验台如何实现对制动控制装置进行测试的方法，并附带介绍了CRH2型高速动车组制动控制装置试验台的国产化过程。 现有的CRH2型动车组制动控制装置原型是日本那博斯特克公司生产的，制 动方式有倉1）常用制动与快速制动,即电制动与空气制动一起作用；（2）紧急制 动，仅由空气制动作用；（3 ）动力制动力与空气制动力自动配合，空气制动力=所需制动力-电制动力；（4 ）1N-7N制动等级（5）时速在110Km/h —下的耐雪制动。 1 、制动控制系统系统由制动控制系统和基础制动装置组成。 1 、1 制动控制系统 该系统由制动信号发生与传输部分、微机制动控制单元（MBCU）、气制动 控制单元（PBCU）和转向架制动控制单元组成。 1、1、1制动信号发生部分主要由制动控制器、调制及逻辑控制器组成，采用光纤传送模式，其主要任务是产生制动信号并将信号传递到各车辆的MBCU或PB CU。调制器用于将制动控制器的指令转换成相应的脉宽调制信号，主要有10V 逻辑电平与110V逻辑电平。逻辑控制器根据司机的操作，通过逻辑电路，使指令 线在相应的工况下发出相应的指令信号。它还同时接收ATP发出的指令。制动 指令线主要有： ①PWM线，2根，传递常用制动信号模拟量至各车的MBCU 。 ②紧急制动线,2根，其中1根为开关线，另1根为回线，前者串接了各个控制紧 后者将紧急制动指令 急制动的开关, 如司机紧急制动按钮开关、总风欠压开关等送至各 PBCU 。紧急制动为失电制动。
高速列车制动方式分类 从能量的观点来看，制动的实质就是将列车动能转变成其他能量或转移走；从作用力的观点来看，制动就是让制动装置产生与列车运行方向相反的外力，使列车产生较大的减速度，尽快减速或停车。 （1）根据列车动能转移方式的不同，列车制动可分为如下几种方式： ①盘形制动。 ②电阻制动。 ③再生制动。 ④磁轨制动。 ⑤轨道涡流制动。 ⑥旋转涡流制动。 ⑦风阻制动。 上述制动方式中的盘形制动和磁轨制动也可称为摩擦制动，都是通过机械摩擦来消耗高速列车动能的制动方式。其优点是制动力与列车速度无关。无论列车是高速运行还是低速运行，都有制动能力，特别是在低速运行时能对列车施行制动直至停车。可以说摩擦制动始终是高速列车最基本的制动方式。摩擦制动的缺点是制动力有限，因受散热限制而使制动功率增大。电阻制动、再生制动、轨道涡流制动和旋转涡流制动等也可称为动力制动，都是利用某种能量转换装置将运行中列车的动能转换为其他形式的能量，并予以消耗的制动方式。其特点是制动力与列车速度有很大关系，列车速度越高，制动力越大，随着列车速度的降低，制动力也随之下降。 （2）根据制动力的形成方式不同，制动方式可分为黏着制动和非黏着制动。车轮在钢轨上滚动时，轮轨接触处既非静止，也非滑动，在铁路术语中用“黏着”来说明这种状态。黏着制动是指依靠黏着滚动的车轮与钢轨黏着点之间的黏着力来实现列车制动的方式。黏着制度包括闸瓦制动、盘形制动、电阻制动、再生制动及电磁涡流转子制动等。以闸瓦制动为例，车轮、闸瓦和钢轨三者之间有3种可供分析的状态：第一种是难以实现的理想的纯滚动状态；第二种是应极力避
免的“滑行”状态；第三种是实际运用中的黏着状态。在上述3种情况中，纯滚动状态为最理想的轮轨接触状态，但实际上是不可能实现的；为避免车轮踏面擦伤、制动距离延长，需要防止“滑行”；黏着状态介于两者之间，它可以随气候与速度等条件的不同有相当大的变化。 由于列车的制动能量和速度的平方成正比，因此高速列车的动能很大，需要足够大的制动功率和更灵敏的制动操纵系统。而传统的空气制动装置要受制动热容量和机械制动部件磨耗寿命的限制，以及摩擦材料性能对黏着利用的局限性，因此，高速列车要采用能提供强大制动能力并更好利用黏着的复合制动系统。虽然考虑到乘座舒适度，但是制动距离随列车速度的提高而适当延长是不可避免的。高速列车制动的总目标是控制制动距离，因此制动距离不会随车速的提高而增长太多。复合制动系统通常由制动控制系统、动力制动、摩擦制动（如盘形制动和踏面制动等）系统、微机控制的防滑器和非黏着制动装置等组成。复合制动力的产生分别来自电气（动力制动）、机械（盘形制动或踏面制动）和非黏着力（磁轨制动或涡流制动）。高速列车的复合制动模式包括不同车辆在不同制动作用工况和各种速度下的制动能量分配关系，应根据列车的动力方式和编组条件进行设计并通过微机进行控制。
动车组制动技术综述 列车制动的一般概念是指对行进中的列车施行减速或使在规定的距离内停车。制动的重要性不仅在于它直接关系到运输安全，还在于它是进一步提高列车运行速度的决定因素。列车速度越高，对制动的要求也就越高。因而，动车组的制动技术成为其高速运行的关键技术之一。 一、动车组制动方式分类 1.按动能消耗方式分： （1）摩擦制动：闸瓦制动、盘形制动、磁轨制动等； （2）动力制动：电阻制动、再生制动、轨道涡流制动、旋转涡流制动等。 2.按制动形成方式分： （1）粘着制动：闸瓦制动、盘形制动、电阻制动、再生制动、旋转涡流制动等； （2）非粘着制动：磁轨制动、轨道涡流制动等； 3.按动力的操作控制方式分：空气制动、电空制动、电磁制动。 二、高速动车组制动系统的基本要求 1．制动能力的要求 制动能力表现为停车制动时对制动距离的控制。在同样的制动装置、操纵方式和线路条件下，其制动距离基本上与列车制动初速度的平方成正比关系，所以随着列车速度的提高，必须相应地改进其制动装置和制动控制方式才能满足缩短制动距离的要求。 通过国外主要国家高速列车制动能力比较得知：国外300km/h高速列车的紧急制动距离均在3000～4000m之间。根据制动粘着利用和热负荷等理论计算的结果，我国动车组在初速300km/h条件下的复合紧急制动距离可保证在3700m
以内。 2．舒适性的要求 从列车动力学的观点出发，旅客的乘坐舒适性包括横向、垂向和纵向三方面的指标，高速动车组纵向运动的特点除起动加速度较快以外，主要是制动作用的时间和减速度远大于普通旅客列车，因此必需有相应措施来控制旅客纵向舒适性的指标，包括对制动平均减速度、最大减速度和纵向冲动的要求，均应高于普通旅客列车。 为满足纵向舒适性的高要求，动车组制动系统必须采用下述关键技术：（1）采用微机控制的电气指令制动系统以实现制动过程的优化控制，并在提高平均减速度的同时尽量减少减速度的变化率； （2）对复合制动的模式进行合理设计，使不同型式的制动力达到较佳的组合作用； （3）减少同编组列车中不同车辆制动力的差别，以缓和车辆之间的纵向动力作用； （4）采用摩擦性能良好的盘型制动装置和强有力的动力制动装置，以提供足够的制动力。 3．安全可靠性 制动系统作用的可靠性是列车行车安全的基本保证。特别是高速运行时制动系统失灵的后果将不堪设想。为此，动车组制动系统的安全可靠性设计涉及有下列四个方面： (1) 制动控制方式设计。动车组一般设有空气制动、微机控制的电空制动和计算机网络三种制动控制方式。在正常运行状况下由计算机网络控制并传递全列车各车辆的制动信息。当该控制系统发生故障时能自动转换为电空制动作用。
高速列车粉末冶金制动材料的研究进展 发表时间：2019-08-12T17:02:13.783Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：孙鑫 [导读] 介绍了闸片/制动盘匹配性的研究;最后，归纳了摩擦磨损性能的评价与预测方法，总结了摩擦磨损机理的最新研究进展。 承德天大钒业有限责任公司河北承德 067000 摘要：目前，我国的综合国力在快速的发展，社会在不断的进步，为适应高速列车更快速、更安全、更舒适、更环保的发展需求，高速列车制动材料应具备合适且稳定的摩擦因数、优良的耐磨性、高的耐热性与抗热疲劳性、足够的机械强度、与制动盘匹配良好、良好的环境适应性及环境友好性等特性。由于在制动方面具有不可替代的优越性，目前300km/h及以上的高速列车均采用粉末冶金制动材料。从材料设计、制备技术、摩擦磨损性能与机理及性能评价等方面，对近年来高速列车粉末冶金制动材料的研究进展进行了综述。首先，阐述了材料中基体组元、润滑组元及摩擦组元的基础研究，以及材料的环保化、组元简易化发展趋势;其次，探讨了制备工艺参数对摩擦磨损性能的影响，简述了制备技术的发展;再次，分析了服役条件对摩擦磨损性能的影响规律，介绍了闸片/制动盘匹配性的研究;最后，归纳了摩擦磨损性能的评价与预测方法，总结了摩擦磨损机理的最新研究进展目前，我国的综合国力在快速的发展，社会在不断的进步，为适应高速列车更快速、更安全、更舒适、更环保的发展需求，高速列车制动材料应具备合适且稳定的摩擦因数、优良的耐磨性、高的耐热性与抗热疲劳性、足够的机械强度、与制动盘匹配良好、良好的环境适应性及环境友好性等特性。由于在制动方面具有不可替代的优越性，目前300km/h及以上的高速列车均采用粉末冶金制动材料。从材料设计、制备技术、摩擦磨损性能与机理及性能评价等方面，对近年来高速列车粉末冶金制动材料的研究进展进行了综述。首先，阐述了材料中基体组元、润滑组元及摩擦组元的基础研究，以及材料的环保化、组元简易化发展趋势;其次，探讨了制备工艺参数对摩擦磨损性能的影响，简述了制备技术的发展;再次，分析了服役条件对摩擦磨损性能的影响规律，介绍了闸片/制动盘匹配性的研究;最后，归纳了摩擦磨损性能的评价与预测方法，总结了摩擦磨损机理的最新研究进展。 关键词：高速列车;制动材料;粉末冶金;研究进展;摩擦磨损 引言 长期以来,我国列车一直在低速状态下运行。从1997年开始,经过全国范围内的几次大提速,目前已达到了160～200km/h。早在90年代初,日、法、德等国就已开通了最高速度达300km/h的高速列车,相比而言,我国现在的列车时速只能算是“中速”,离高速还有一段距离。 1材料设计及制备技术的研究现状 1.1基体组元 铜基体将摩擦组元和润滑组元保持其中而结为一体，为载荷和制动能量的主要载体，其结构和性能较大程度上决定了铜基制动材料的物理机械性能和摩擦磨损性能。通过研究铜粉特性、合金元素固溶强化及第二相强化等，可改善铜基体性能。采用粒度为106μm的铜粉，制备的铜基制动材料表现出良好的综合性能，摩擦因数稳定、磨损率低。研究表明，以氧化铝弥散强化铜粉为基体的材料展现出良好的摩擦因数稳定性，但磨损量较大;采用铁钴铜预合金化铜粉可避免单质粉末混合时的成分偏析，所制备的材料能形成稳定的氧化膜，磨耗量低而稳定。通常可以通过添加Sn，Ni，Al，Cr，W等合金元素来强化铜基体。Ni的添加不仅可以有效提高材料的硬度及强度，还可增加摩擦因数稳定性，减小磨损。W的添加可以提高材料的热容量、显著改善材料的摩擦磨损性能，添加含量小于3%(质量分数，下同)的W可小幅提高材料的硬度。近年来，又采用新型合金元素强化铜基体。Ti的添加引起铜基体晶格畸变，材料硬度及强度提高，减轻了材料的犁削，有利于提高材料的耐磨性。稀土元素La可细化铜基体晶粒，产生固溶强化及弥散强化，改善材料的微观结构，提高了材料的摩擦学性能和力学性能。Fe来源广泛，常作为关键组元添入铜基体，一方面起强化作用，同时又可调节摩擦因数及摩擦稳定性，大多数高速列车粉末冶金制动材料中添加了Fe。证实Fe可显著提高铜基制动材料的硬度、抗弯强度和抗压强度，Fe含量为15%的铜基制动材料具有高摩擦因数、制动稳定性及较低的磨损量。发现小粒度铁粉可显著提高材料的强度和硬度，但材料表现出低而不稳定的摩擦因数;含大粒度铁粉的材料剪切强度和硬度较低，但摩擦因数稳定。 1.2粉末冶金闸瓦和闸片 粉末冶金闸瓦和闸片的生产工艺相似,均是先把混合好的金属和非金属粉末压制成形,然后在分解氨气氛中进行加压烧结。粉末冶金闸瓦既具有铸铁闸瓦的摩擦系数不受天气气候影响的优点,又具有有机合成闸瓦的摩擦系数不随列车速度变化的优点,并且耐磨性和导热性都好。瑞典、加拿大等国的高速列车,大功率机车和法国TGV高速列车等均曾使用这种闸瓦,且都取得了一定的制动效果。但粉末冶金闸瓦对车轮的磨损较为严重,成本比铸铁及有机合成闸瓦高,因此使其难以大量使用。 1.3制备技术 由于制备工艺成熟、简单，又可保证材料具备高的强度，大多数高速列车粉末冶金制动材料的制备采用钟罩炉加压烧结技术，其基本工序为:原料混合→混合料压制成型→压坯与镀铜钢背板加压烧结成一体→烧结产品机加工。目前，该制备技术的研究主要集中于工艺参数和方法的优化。为避免混合料成分偏析，采用粘结化工艺制备铜基制动材料，显著改善粉末混合的均匀性，有利于材料的成分与密度均匀分布。作为加压烧结技术的重要环节之一，粉末压制影响着压坯的密度及其分布，压坯密度的增加有助于提高铜基制动材料的各项性能。在压制过程，影响压坯密度的因素有压制压力、加压速度、模具表面粗糙度等。 2摩擦磨损机理 制动材料的磨损伴随摩擦存在，有摩擦就有磨损，有磨损并不意味磨损失效，从磨损到磨损失效是一个由量变到质变及存在着磨损机制转变的过程。高速列车粉末冶金制动材料的磨损失效分析是研究和解决磨损问题的前提和关键，首先必须揭示造成材料磨损的原因，即研究摩擦磨损机理。探讨了制动速度对铜基制动材料摩擦磨损机理的影响，制动速度较低时，材料表面温度低，表面组织基本没有变化，摩擦作用主要以克服啮合为主，摩擦因数较高;当制动速度提高，表面材料因温度升高而塑性变形及磨料的压入，摩擦接触面积增大，磨损机理以磨粒为主，摩擦因数降低;进一步提高制动速度，摩擦表面温度升高，材料产生氧化，氧化膜破裂而新生表面又产生氧化，材料的硬质相脱离并参与摩擦，磨损机理转为氧化磨损、材料剥落及磨粒磨损。 结语 随着高速列车行驶速度和人们对安全、舒适、环保要求的不断提高，只有强化粉末冶金制动材料基础理论的研究，发展新材料、新工
目录 1 引言 (3) 2 动车组制动技术现状概述 (3) 2.1 关于动车组制动 (3) 2.2 浅析国外几种高速列车制动 (5) 3 高速动车组制动新技术进展 (5) 3.1 磁轨制动 (5) 3.2轨道涡流制动 (6) 3.3 飞轮储能制动 (7) 3.4 空气翼板制动 (8) 3.5 液压制动 (9) 结论 (11) 致谢 (12) 参考文献 (13)
1引言 近年来，随着我国社会经济的快速发展，我国掀起了高铁建设的热潮，CRH各型动车组先后投入使用，在世界高铁史册留下辉煌的一页。制动这一列车安全运行必不可少的环节，历久弥新涌现了不少新技术、新手段。运用吸收这些新东西，有利于促进我国高速动车更快更好发展。本文正是基于这种认识而作的。文章概括回顾了国内外动车组制动技术的现状，并据此阐述了目前动车组制动的新技术进展，这些技术虽仍有瑕疵，但瑕不掩瑜它们终将在未来高速动车组制动方面大放异彩。 2 动车组制动技术现状概述 2.1 关于动车组制动 2.1.1 动车组制动基本认识 现代高速动车组采用动力分散模式，列车制动由电气制动和空气制动复合而成，包括制动控制系统和制动执行系统。控制系统由制动信号发生、传输装置和制动控制装置组成；执行系统即基础制动装置，常见的有闸瓦制动和盘形制动。由于运行速度高，黏着系数小，制动距离要求短，动车组均设有高性能电阻防滑器，进行防滑控制，充分利用黏着。 以CRH3为例，制动系统主要设备包括以下几部分：风源系统、制动控制单元备用制动系统、撒砂装置、空气防滑装置、空气悬挂装置、基础制动装置，如图2——1所示。 图2—1 2.1.2 电制动 电气制动简称电制动，包括电阻制动和再生制动。电阻制动是制动时将牵引主电机作发电机,利用动能发电并将电能通过车辆的制动电阻转变为热能，从而获得制动力的方法。再生制动是将电能通过牵引系统的变流器逆向变换，制动时将牵引主电机转换成发电机工作。所谓“再生”本质是将牵引加速过程中从接触网获得的电能经转换和各种磨耗后反馈给电网，从而获得制动力的方法。
CRH理动车组制动系统分析 自从1825 年世界上第一条铁路建成并通车开始，铁路逐渐成为了交通运输中的重要运输方式之一。快速、可靠、舒适、经济和环保是铁路在与其他运输方式的竞争中取胜的先决条件，许多国家都在通过新建或改建既有线发展高速铁路。国际上一般认为，高速铁路动车组是最高运行时速在200 公里以上的铁路运输系统。 所谓动车组就是由若干动力车和拖车或全部由动力车长期固定连挂在一起组成的车组。高速动车组的牵引动力配置基本上有两种型式，即集中配置型和分散配置型。传统的机车牵引形式就是牵引动力集中配置，列车由一台或几台机车集中于一端牵引。由于机车总功率受到限制，难以满足进一步提高速度的要求。动车组编组中的车辆全部为动力车，或大部分为动力车，即牵引动力分散配置。由于动车组可以根据某条线路的客流量变化进行灵活编组，可以实现高密度小编组发车以及具有安全性能好、运量大、往返不需掉转车头、污染小、节能、自带动力等优点，受到国内外市场的青睐，应用也越来越广泛，被称为铁路旅客运输的生力军 第六次铁路大提速，以“和谐号”为代表的高速动车组，如梭箭般穿行于大江南北，将中国铁路带入高速时代，我国既有线路列车运行速度也一举达到世界先进水平，铁路运输事业呈现飞速发展全新局面，高速动车组以其安全，准时，快速，舒适，节能，环保，等诸多优点，高速动车组是在现代科学技术的基础上发展起来，同时也带动并促进了科学技术发展，高速动车组有别于现在运用的内燃，电力机车。其区别在于动车组各部件大量运用高新技术，特别是在转向架结构，车体轻量化，列车动力分配，电传动控
制技术，列车信息网络及制动系统都具有各自的高科技含量。高速动车组制动系统具有先进科技技术，其中以CRH理动车组最为出名。 CRH2型高速动车组制动系统采用电气指令是微机控制直通式电控制动，制动指令的接收，处理和电气制动与空气制动协调配合等，一般都是有微机来完成，动车组各车辆上的制动控制装臵由制动控制单元，EP阀，中继阀，空重调整阀，紧急制动电磁阀等组成，载荷调压装臵直接来自空气簧空气压力，空气弹簧压力通过传感器转化为与车重相应的电信号，制动控制单元根据制动指令及车重信号计算出所需的制动力，并向电气制动控制装臵发出制动信号，电气制动控制装臵控制电气制动产生作用，并将实际制动力的等值信号反馈到制动控制器，制动控制器进行计算，并把与计算结果相应的电信号送到中继阀，中继阀进行流量放大后，使制动缸获得相应的压力，拖车常用制动时，制动控制装臵的动作过程与动车的基本相同，但是因为没有电气制动，所有不必进行电气制动与空气制动的协调，所需制动力全部通过EP阀转化为相应的空气压力信号，然后由中继阀使制动缸产生相应的制动力。 一国外动车组及CRH2型动车组的发展历史 1 国外动车组发展状况 世界高速铁路动车组技术最发达的国家有3 个：德国、日本和法国。各国使用动车的比重以日本为最大，占87％；荷兰、英国次之，分别占83％和61％；法国、德国又次之，分别占22％和12％。 德国铁路自20世纪80年代起开始发展250km^h以上的高速客运列
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/fc18231765.html, 关于高速动车组制动系统的研究 作者：郭超 来源：《中国科技博览》2018年第04期 [摘要]作为高速动车组的重要核心部件，制动系统性能的优劣直接影响着其运行状态。本文从基本的参数计算、设计要求、制动方式等方面对高速动车组制动系统设计的相关理论知识进行了概括，并从制动控制、防滑控制、安全防护等方面分析了高速动车组制动系统的构成。 [关键词]高速动车组；制动系统；防滑控制 中图分类号：S188 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0345-01 引言 在城镇建设和发展过程中，交通体系得到完善和发展，动车组成为城市轨道交通的重要组成部分。随着技术的进步和经济的发展，动车组的速度越来越高，使用次数越来越频繁，每日行驶的里程也越来越多，这都对动车组的制动系统提出了更高的要求：既要保证行车安全，又要在尽量短的距离内停车，而且还要尽量减小制动过程中产生的纵向冲击力，传统的列车制动系统已经不能满足此要求。这就需要铁路有关科研单位加强高速动车组制动系统的控制方式、系统配置的优化设计，积极借鉴国内外高速列车制动技术的先进经验，并进行了自主创新。 1 高速动车组制动系统设计要点 1.1 基本参数计算原理 高速动车组运行在铁路快速客运专线或高速铁路上，速度高，固定编挂，一般分为动力集中型与动力分散型两类。根据质点动力学理论，得出了比照300km/h动车组以各种不同匀减速停车时的理论制动时间、停车距离和每吨质量所需的平均制动功率（如图1）。以300km/h动车组为例，经计算，其每吨质量的动能E为3472kJ，每吨质量在各种不同匀减速度下停车时 的最大瞬时制动功率是平均制动功率的2倍。也就是说，如果该动车组每轴14t，那么以1m/s 的匀减速度停车时所需的平均轴制动功率为583.4kw轴，最大瞬时制动功率为1166.8kw轴，纯制动距离为3472m。这些数值提供了一个高速动车组量化的各制动减速度下制动距离和制动功率的概念。当然，实际的制动过程不是一个匀减速运动，而是一个变速运动。 1.2 基本设计要求 第一，尽可能缩短制动距离以保障行车安全，高速列车必须尽可能缩短制动距离，因为自动闭塞的信号区间长度完全由列车允许的制动距离来决定，当制动距离一经确定后，不间断的机车信号装置中就将保存这些制动曲线，因而高速列车的制动系统必须保证在大雪、大雾、结冰、粘着下降，甚至系统部分失灵的情况下，也不能超过允许的制动距离，避免安全事故发
CRH2 型高速动车组制动控制装置试验台如何实现对制动控制装置进行测试的 本文论述了时速在200Km -350Km 每小时的CRH2 型动车组制动控制系统制动原理，主要阐述了CRH2 型高速动车组制动控制装置试验台如何实现对制动控制装置进行测试的 方法，并附带介绍了CRH2 型高速动车组制动控制装置试验台的国产化过程。 现有的CRH2 型动车组制动控制装置原型是日本那博斯特克公司生产的，制 动方式有1) 常用制动与快速制动, 即电制动与空气制动一起作用;(2) 紧急制 动, 仅由空气制动作用; （3 ）动力制动力与空气制动力自动配合, 空气制动力= 所需制动力- 电制动力; （4 ）1N-7N 制动等级(5) 时速在110Km/h 一下的耐雪制动。 1 、制动控制系统系统由制动控制系统和基础制动装置组成。 1 、1 制动控制系统 该系统由制动信号发生与传输部分、微机制动控制单元(MBCU) 、气制动 控制单元(PBCU) 和转向架制动控制单元组成。 1、1、1 制动信号发生部分主要由制动控制器、调制及逻辑控制器组成，采用 光纤传送模式, 其主要任务是产生制动信号并将信号传递到各车辆的MBCU 或PB CU 。调制器用于将制动控制器的指令转换成相应的脉宽调制信号，主要有10V 逻辑电平与110V 逻辑电平。逻辑控制器根据司机的操作, 通过逻辑电路, 使指令 线在相应的工况下发出相应的指令信号。它还同时接收ATP 发出的指令。制动 指令线主要有: ①PWM 线,2 根, 传递常用制动信号模拟量至各车的MBCU 。 ②紧急制动线,2 根, 其中1 根为开关线, 另1 根为回线, 前者串接了各个控制紧
高速列车制动技术的最近研究进展 周大海0703010702 摘要：和普通列车相比．高速列车无论是对制动控制系统还是对具的制动方式，都提出了更高的技术要求。本文介绍了高 速列车对制动系统的特殊要求和其解决方法以及国内外 高速列车制动系统的技术现状. 关键词：高速列车制动方式复合制动系统制动基础制动1.高速列车对制动系统的特殊要求 随着列车运行速度的提高，机车车辆对制动系统的要求也越来越高。从能量的角度考虑．由于列车的动能与其运行速度的平方成正比，列车所具备的制动功率也至少应与其最高速度的平方成正比一从粘着利用与防滑的角度考虑．为了在规定的距离内停车．高速列车在制动时必须具有较大的减速度．对粘着的利用率也相应较高，而粘着利用率的提高必须有相应的高性能防滑装置来保障列车运行的安全；为了提高乘坐舒适度，对制动力的控制精度必须也有更高的要求。综合多方面的因素考虑，高速列车制动系统必需具备以下条件： (I)尽可能缩短制动距离以保障行车安全 ①减少列车空走时间
表1为几种制动控制方式的列车空走时间值。从表中可以看出．电气指令式电空制动机的列车空走时间最短 ②采用大功率的盘形制动机，并作为高速列车制动系统的主体 [1]铁系材料 铁系材料经几十年的发展，现已形成了铸铁、铸钢、铸铁一铸钢组合材料和锻钢材料等几个体系。目前使用在高速列车制动盘上的铁系金属材料则主要是铸铁一铸钢组合材料和锻钢材料。铸铁一铸钢组合制动盘是以铸铁作为摩擦材料而以铸钢作为补强材料。2种材料相互组合制成的制动圆盘，从整体上兼顾了铸铁稳定且较高的摩擦性能和铸钢较好的耐热龟裂性，在日本、法国和德国的高速列车上都使用过这种材料,锻钢具有良好的强度和韧性等力学性能，同时还具有较高的抗热龟裂性、良好的耐磨性和耐疲劳性，使用寿命长，目前已广泛应用于日本新干线列车上。法国TGV—A列车上使用的一种Cr-Mo-V低合金锻钢制动盘，在时速300 km停车时每个制动盘可散失约18 MJ的制动能量，显示出锻钢材料的良好制动效果。国内对锻钢材料也进行了大量研究。以中碳、低合金钢为盘体材料，经纯净化处理、优化锻造等制成的制动盘，具有良好的综合性能和优异的抗热疲劳性，并认为其可满足国内时速300 km高速列车的制动要求。从国内外高速列车制
现代轨道车辆列车制动装置简介
摘要：制动系统是列车的一个重要组成部分，它直接影响列车运行的安全性。本文重点介绍了各种制动装置的原理、结构及其在动车组上的应用情况。 关键词：制动装置电动制动电气制动再生制动动车组 引言：随着铁路现代化运输的发展，列车的运行速度和牵引重量不断提高，我们除了要加大牵引力外还务必要提高机车、车辆的制动性能。支撑着所有铁道车辆安全运行的基本要素就是制动装置，“安全制动停车”是铁道车辆必须具备的功能。制动装置的性能不仅是保障行车安全的必要手段，同时也是提高列车速度和铁路通过能力的重要因素。 一、制动的概论 人为地使列车减速，停车或防止停留的车辆移动所采取的措施，称为制动。在铁路机车、车辆上，产生制动的方法比较多，目前我国主要采用以压缩空气为动力，利用基础制动装置上的闸瓦紧压转动着的车轮踏面，使其相互间产生摩擦力，将机车、车辆动能转变为热能逸散，从而使列车减速或停车的方法。 二、制动装置的组成、分类及比较 （一）制动装置组成 制动装置一般可分为两大组成部分： （1）“制动机”——产生制动原动力并进行操纵和控制的部分。（2）“基础制动装置”——传送制动原动力并产生制动力的部分。（二）制动装置分类 1.按动能的转移方式分 （1）踏面制动 踏面制动，又称闸瓦制动，是自有铁路以来使用最广泛的一种制动方式。它用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块（闸瓦）紧压滚动着
的车轮踏面，通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦将列车的动能转变为热能，消散于大气，并产生制动力。现在的货车采用的是单闸瓦的踏面摩擦制动，而普通客车采用的是双闸瓦的踏面摩擦制动。 （2）盘形制动 盘形制动是在车轴或轮辐板侧面安装的制动盘，一般为铸铁圆盘，制动时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，将动车组动能转变成热能消散于大气。 （3）电阻制动 电阻制动是在制动时将原来驱动轮对的牵引电机转变为发电机，由轮对带动发电，并将电流通过专门设置的电阻器，采用通风散热将热量消散于大气，从而使动轮产生制动作用。电阻制动装置可以取消压缩空气供给源，实现车辆轻量化，简化制动系统 （4）再生制动 再生制动也是将牵引电机转变为发电机运行，不同的是，它是将电能反馈回电网，使本来由电能变成的动车组动能再生为电能，而不是变成热能消散掉。 2.按用途分 (l)常用制动 常用制动是正常条件下为调节、控制列车速度或进站停车施行的制动。特点是作用比较缓和，且制动力可以调节，通常只用列车制动能力的20%~80%，多数情况下只用50%左右。
对于高速动车组制动系统技术分析探讨 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
对于高速动车组制动系统技术分析探讨随着我国高速动车组速度等级的不断提高，越来越高的制动系统技术也相应的显得尤为重要，研究部门及制造厂家都在制动系统技术上给出了新的制动原理和相应的结构改造。本文就是针对各动车组车型制动系统的制动系统进行研究和探讨，并提出新的技术发展方向。 1.各车型动车组制动系统技术分析和研究 CRH1型动车组采用电气指令式制动系统，动车组各车的制动控制装置采用微机通过列车控制网络连接，制动力则由动车的电制动及各车的空气制动构成。制动系统通过列车信息与控制网络把每车的制动设备联系在一起，形成一个整体。 CRH1动车组采用的是由电气再生制动和直通式电空制动两部分组成的复合制动系统。 根据制动功能的不同，又可分为常用制动、紧急制动、停放制动、保持制动、防冰制动。司机主控器的常用制动分为1-7级，7级过后的即为紧急制动，其它制动功能都不能通过司机主控制器施加。常用制动采用空
电复合制动，紧急制动可由多种方式控制施加。主控手柄施加的紧急制动也采用空电复合制动。 CRH2型动车组采用电气制动和空气制动并用的制动系统，称为电气指令微机控制的空电复合制动，制动力由各车的电气指令电空制动和动车的再生制动组成。制动控制采用以1M1T的基本制动力控制单元，在单元内再生制动优先，实行延迟充气控制。系统对再生制动和空气制动进行协调控制，当制动控制器检测到所产生的再生制动力不足时，靠空电复合控制以空气制动进行补充。 CRH3型动车组采用空气制动控制和电子制动控制完全集成构成的制动控制系统，在一个牵引单元内的数据交换由各车辆数据总线MVB来完成，牵引单元的通信由列车总线MTB支持。各车的空气制动部分采用电气指令微机控制的直通式电空制动，并配以自动式空气制动作为备用制动。直通式电空制动和自动式空气制动在制动控制单元中的中继阀之间结合。