高速列车制动技术综述_彭辉水
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高铁列车制动系统的特性分析与控制策略设计一、引言高速列车制动系统是火车安全运营的重要保障,高速列车在行驶过程中需要快速、稳定地减速至停车以便完成乘客上下车、清洁保养等工作。
本文旨在通过对高铁列车制动系统的特性分析和控制策略的设计,探讨制动系统的启动、持续、结束等不同阶段的控制要点,工程技术人员可根据实际情况进行系统性调整。
二、高铁列车制动系统的特性1. 制动方式根据列车运行速度和行车距离的不同,高铁列车的制动方式可分为机械制动和电子制动。
机械制动是通过闸瓦和制动鞋等机械部件摩擦,将滑行的车轮制动。
电子制动则是通过驱动电机反向供电,使电机逆转来制动,该方法速度极快且精准,可以掌握制动时间和范围。
2. 制动系统的特性高铁列车制动系统具有以下几个主要特点:(1)制动力矩大,可快速降低速度。
(2)制动韧性好,能承受较大的机械压力。
(3)制动系统启停快,不会给旅客带来不适的晃动。
(4)制动分布均匀,全车的制动力分布均匀,避免轮毂过热或损坏。
3. 制动控制的要点关于制动控制,主要包括以下几个方面:(1) 制动力矩调节控制制动力矩,使制动过程更加平稳,并能够逐渐减速到停车状态,不会给乘客带来不适。
调节制动力矩还能够减少制动部件的磨损,延长使用寿命。
(2) 制动距离控制制动距离指列车从刹紧制动起,到完全停住所用的距离。
制动距离是制动控制的重点之一,制动距离长短会影响列车的安全性和乘客的舒适度。
系统应依据实际情况进行调整。
(3) 制动冷却制动过程中,摩擦会产生大量的热量,而高速行驶的列车制动时间长,将会产生大量的热量,热面积较小的制动部件很容易出现过热、起火等安全问题。
所以需要根据实际情况对制动冷却系统进行调整。
(4) 制动预警高铁列车制动系统需要根据实际情况实时监测和预警,使用各种传感器进行实时监测,开发出有效的预警系统,提高列车的安全性。
三、控制策略设计1. 架构设计高铁列车制动系统的架构设计需要考虑整个系统的实际情况,根据不同的车型和制动需求,系统的设计应具有灵活性,便于维护和升级。
高铁列车制动能量回收与再利用技术研究摘要:高铁列车作为一种快速、高效的城际交通工具,具有快速、高效、安全等优点,但同时也存在能源浪费的问题。
随着能源资源日益紧缺的情况,如何利用高铁列车运行中的制动能量进行回收与再利用成为了一个重要课题。
本文针对高铁列车制动能量回收与再利用技术进行了深入研究,分析了目前主流的技术方案,提出了一些改进和优化措施,希望可以为高铁列车的节能减排提供一些参考。
关键词:高铁列车;制动能量;回收与再利用;技术研究一、引言高铁列车作为一种快速、高效的城际交通工具,每天运输着大量的乘客,为人们的出行提供了便利。
然而,高铁列车的运行过程中会消耗大量的能源,其中一部分能量在列车制动时会以热能的形式散失,造成能源的浪费。
如何有效地回收和再利用高铁列车制动时产生的能量,成为高铁运输领域中亟待解决的问题。
二、高铁列车制动能量回收技术研究现状目前,关于高铁列车制动能量回收技术的研究已经取得了一些进展。
主要包括以下几个方面:1. 制动能量回收装置通过在高铁列车的车轴上安装装有电机的装置,将列车在制动过程中产生的动能转化为电能储存起来,以便在列车再次加速或行驶时使用。
这种装置可以有效地提高列车的能源利用率和运行效率。
2. 贮能装置的设计与优化制动能量回收后的电能需要存储在贮能装置中,以便在需要时释放给列车使用。
如何设计和优化这种贮能装置,使其能够高效、稳定地存储和释放电能,是当前制动能量回收技术研究的重点之一。
3. 控制系统的设计与优化高铁列车的制动能量回收需要一个精密的控制系统来控制整个过程,包括制动、能量回收、存储和释放等环节。
如何设计和优化这个控制系统,使其能够灵活、高效地控制整个回收过程,是当前制动能量回收技术研究的另一个难点。
三、高铁列车制动能量再利用技术研究现状除了对制动能量进行回收外,如何再利用回收后的能量也是一个重要的研究方向。
目前,主要有以下几种再利用技术:1. 再生制动再生制动是一种利用电能将列车减速的技术,通过将列车的运动能转化为电能并存储起来,可以在列车再次加速时释放出来,从而减少外部电源的消耗。
高速列车制动技术研究随着高铁时代的到来,高速列车的制动技术也逐渐成为了人们关注的焦点。
高速列车制动技术的研究,不仅对列车的安全性有着重要的影响,更是对高速铁路系统的可靠性和稳定性具有重要意义。
本文将从列车制动原理、高速列车制动技术现状和未来发展等方面来探讨高速列车制动技术的发展。
一、列车制动原理列车制动是以增大列车运动阻力为目的,使列车减速停车的过程。
列车制动一般分为片制闸制动、液压制动和电阻制动三种类型。
目前,高速列车采用的制动方式主要是电阻制动和液压制动两种。
电阻制动是指通过给制动电机加电阻使电机转化成发电机,将制动能以电能的形式回馈给电网,达到制动的效果。
液压制动则是通过将列车动能转化成热能,使制动器具有制动力,然后通过管道、阀门控制制动力的大小,达到控制列车减速的目的。
二、高速列车制动技术现状高速列车的制动系统是目前铁路技术研究的重点之一。
随着高速列车技术的不断发展,列车制动技术也在不断提高。
但目前高速列车制动技术存在的问题还是比较突出的。
1. 制动距离过长高速列车制动距离长,是当前列车制动技术的主要问题。
高速列车在高速运行状态下,惯性大,制动难度大。
目前,高速列车的制动距离在500-1000米左右,存在较大的安全隐患。
2. 制动系统失效容易发生高速列车的制动系统是高速列车的安全保障之一。
但制动系统的失效也是目前高速列车制动技术的一个难点。
当列车发生制动失效时,所导致的后果是灾难性的。
3. 制动噪音问题高速列车的制动噪音是高速列车制动技术发展过程中的一个难点。
高速列车制动噪音问题不仅影响了列车的行驶舒适度,也影响到了周围环境的安宁。
三、高速列车制动技术未来发展为了提高高速列车的安全性和运行效率,高速列车制动技术未来的发展方向是在以下几个方面展开探索。
1. 制动力的控制高速列车制动力的控制是高速列车制动技术未来发展的重要方向。
为了缩短列车制动距离,必须在制动过程中控制制动力大小,保证列车的安全性。
高速列车关键技术分析0 前言一般来讲如果依据动力驱动以及轮对分布对高速列车进行划分,则包含了动力分散和动力集中两种高速列车;如果是依据车辆联结和转向架予以划分则包含了铰接型和独立型两种高速列车。
随着现今技术发展高铁列车在运行速度上实现了较大化提高,顺利实现每小时三百千米以上的运行速度目标。
下面就高速列车关键的五项技术进行阐述分析。
1 关键技术之牵引传动牵引传动该种技术主要是包含了特殊装置要求以及变流系统。
首先从特殊装置要求来讲,牵引传动需要建立在额定大功率基础上,牵引电机具备维修便捷以及较轻重量和耐复杂环境的实际特点,对于牵引电机进行速度控制也会比较便捷。
牵引电机在速度转矩方面能够可抑制无转向,损害机械以及电气较小;其次从变流系统来讲主要是建立在交流——直流——交流转换基础上,简单来讲就是将交流单项电向直流电予以转变之后,利用逆变器再实际转变为交流三厢可调频电流,进而为牵引电机实际运行而服务。
高速列车实际应用的变流系统相较于工业生产涉及变流系统更加优越,不仅具备较宽调速,而且还具备较强电压波形,尤其是在牵引传动方面可靠性较高同时效率较高,还具备较强防震功能。
2 关键技术之复合制动复合制动该种技术主要是包含了基础制动以及制动两种系统。
相较于一般列车,高速列车实际应用的复合制动该种技术要更为先进,所谓复合制动就是能够保证高速列车在紧急状况下实现短时间或者是短距离有效制动,从而将行车安全予以有效保障。
首先从制动系统来讲,高铁列车涉及的先进制动系统主要是建立在摩擦制动以及电气制动两种复合方式基础上,在实际制动环节中通常首先电气制动,通过列车动力和空气动力进而实现列车自动控制运行。
而在此基础上配合摩擦制动;其次从基础制动来讲,基础制动建立在盘形功率装置基础上,因此也可以将基础制动称之为是盘形制动。
在实际制动环节列车闸片会和相应制动盘予以良好协作,通过将两者强度予以增加以及热裂纹予以减少进而起到制动效果。
3 关键技术之高性能转向架高性能转向架该种技术主要是包含了悬挂以及有源控制两种系统。
第39卷第5期2019年10月铁道机车车辆RAILWAY LOCOMOTIVE I CARVol.39No.5Oct.2019f专题研究I文章编号=1008-7842(2019)05—0025—1170年来我国铁路机车车辆制动技术的发展历程李和平】,严霄蕙2(1中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所,北京100081;2北京电子科技职业学院经济管理学院,北京100176)摘要回顾分析了新中国成立以来我国铁路机车车辆制动技术的发展变化,重点介绍了货运列车、提速旅客客车、重载货运列车、高速列车、复兴号动车组制动技术的自主研发情况及关键技术、性能参数,分析了制动技术在我国铁路发展过程中所起到的重要作用。
最后介绍了我国铁路参与国际铁路机车车辆标准制订情况及对铁路走出去的影响。
关键词铁路;机车车辆;高速列车;制动;发展中图分类号:U260.35文献标志码:A doi:10.3969力.issn.1008—7842.2019.05.06(一)自1876年中国大地上出现第1条营业铁路$$吴淞铁路建成通车之日起,到1949年解放前夕,旧中国在70余年仅仅修建了2.7万余公里铁路,其中能够维持通车的只有2.2万公里#新中国建立后,作为国民经济的大动脉,铁路得到快速发展,截止2018年底,我国铁路总里程已达到13.1万公里,其中高速铁路2.9万公里,占全世界总里程的2/3。
2017年6月26日代表着世界先进水平、被命名为复兴号的两列中国标准动车组在京沪高铁亮相,开启了中国铁路技术装备新时代#回眸70年来我国铁路机车车辆制动技术的发展和变化,每一步都印证着我国铁路的发展和技术进步#1制动机简统化及仿制阶段新中国刚刚成立时,所有的铁路运输设备均为国外生产。
机车车辆制动装置型号也十分繁杂,蒸汽机车大多装备ET—6型制动机。
客车大多为PM型和LN型制动机和少量的AV型制动机#货车则以K1、K2型制 动机为主,其他则为QA、Q SL P、H、Q SHU等杂型阀#这些制动阀基本上是20世纪20年代之前的国外产品。
高速铁路车辆刹车系统设计与动力学分析第一章:引言随着社会的快速发展和人们对出行的需求不断增加,高速铁路作为一种高效、安全的交通方式正在不断普及和完善。
而在高速铁路车辆的设计中,刹车系统是至关重要的一部分,直接关系到列车的安全性和乘客的舒适度。
本章将对高速铁路车辆刹车系统设计与动力学分析的研究进行介绍和讨论。
第二章:高速铁路车辆刹车系统设计原理2.1 刹车系统的基本组成高速铁路车辆的刹车系统主要由制动盘、制动鼓、刹车片、制动液、制动缸等组成。
制动盘和制动鼓是刹车系统的主要靠动部件,刹车片通过制动液从制动缸传递力量实现对制动盘或制动鼓的制动。
2.2 刹车系统的原理高速铁路车辆的刹车系统一般采用液压刹车制动原理,通过制动液的介质传递力量,使刹车片与制动盘或制动鼓发生摩擦,从而实现车辆的减速和停车。
这种刹车方式具有制动力矩大、稳定性高的特点,并且可实现列车的电液动力调节和自动控制。
第三章:高速铁路车辆刹车系统设计分析3.1 刹车系统的设计要求高速铁路车辆的刹车系统设计需要满足以下要求:制动力要求能够满足车辆高速行驶时的制动需求,提供足够的制动力矩;刹车系统的制动力矩要求均匀分配,避免发生制动力分配不均导致的侧滑或偏移;刹车系统要具备良好的稳定性和可靠性,确保在各种恶劣条件下都能正常工作;刹车系统的操作要简便、灵活,驾驶员能够轻松地操控;刹车系统的制动距离要符合安全标准,确保列车在停车区域内完全停住。
3.2 刹车系统的关键设计参数高速铁路车辆刹车系统的关键设计参数有:刹车片材料和结构设计、制动盘或制动鼓的尺寸、制动液种类和性能、制动系统的气动力学特性等。
这些参数的选择和设计对于刹车系统的性能和效果有着重要的影响。
第四章:高速铁路车辆刹车系统动力学分析4.1 高速铁路车辆刹车系统动力学模型为了研究高速铁路车辆刹车系统的动力学特性,需要建立适当的数学模型。
通常可以采用机械模型或者数学方程来描述刹车系统的运动规律。
手刹车在高速动车先进制动系统中的创新应用随着科技的不断发展,高速动车的运行安全性和效率已经成为人们关注的焦点。
为了提高动车制动系统的性能和可靠性,手刹车逐渐被引入到高速动车的先进制动系统中。
本文将探讨手刹车在高速动车先进制动系统中的创新应用,旨在进一步提升动车的制动效果和安全性。
首先,手刹车在高速动车先进制动系统中的创新应用主要通过提供额外的制动力和灵活性来实现。
传统的制动系统通常只包括气制动、电制动和空气制动等基本制动方式,而手刹车的引入为制动系统提供了一种全新的制动方式。
手刹车通过手动操作杆来施加制动力,可以提供更大的制动力和更高的制动效率。
这种额外的制动方式可以在紧急情况下提供更快速的制动响应和更短的制动距离,进一步保证高速动车的安全运行。
其次,手刹车在高速动车先进制动系统中的创新应用还包括智能化的控制和监测功能。
随着传感器和计算机技术的快速发展,手刹车可以与其他制动系统实现智能化的互联。
通过传感器的数据采集和计算机的实时计算,手刹车可以自动调整制动力的大小和施加时机,以适应不同的运行情况。
例如,在紧急制动时,手刹车可以根据列车速度和距离来自动施加相应的制动力,从而确保制动力的最大化和安全性。
另外,手刹车还可以配备监测系统,及时检测手刹车的状态和工作情况,以确保其正常运行和可靠性。
此外,手刹车在高速动车先进制动系统中的创新应用还涉及新材料和新结构的运用。
为了满足高速动车对制动系统的高要求,手刹车需要具备高温、高压和长寿命等特点。
因此,传统的手刹车材料和结构已经不再适应高速动车的制动需求。
创新应用中的手刹车使用了新材料,如耐高温的合金材料和高强度的纤维增强材料,以提高手刹车的耐用性和抗磨损性。
同时,新结构的设计也能够提供更稳定和可靠的制动效果,确保手刹车在不同工况下的正常运行。
最后,手刹车在高速动车先进制动系统中的创新应用还带来了更加人性化和舒适的使用体验。
传统的手刹车通常需要通过手动杆来操作,操作较为费力且不够方便。
电磁制动器在高速列车制动系统中的应用与效果评估随着科技的不断进步,高速列车的发展已经成为全球范围内的一项重要工程。
在高速列车的制动系统中,电磁制动器扮演着关键的角色。
本文将探讨电磁制动器在高速列车制动系统中的应用及其效果评估。
一、电磁制动器的原理电磁制动器是利用电磁力来实现制动的一种装置。
它由电磁铁和摩擦材料组成。
当施加电流到电磁铁上时,电磁铁会产生磁力将摩擦材料与制动器接触面上的摩擦材料牢牢吸附住,从而实现制动的目的。
当电流被切断时,电磁铁不再产生磁力,摩擦材料与接触面之间的干涉力消失,制动器释放,车辆得以自由运动。
二、电磁制动器在高速列车制动系统中的应用1.增加制动力:电磁制动器的使用可以增加高速列车的制动力。
由于电磁制动器可以产生很大的摩擦力,与其他制动系统相比,它有更高的制动力。
这对于高速列车来说至关重要,因为高速列车的运行速度非常高,需要更高效的制动系统来确保安全。
2.提高刹车响应速度:电磁制动器具有快速响应的特点。
当司机触发制动信号时,电磁制动器能够迅速产生制动效果。
这一特性对于高速列车制动系统至关重要,因为刹车的响应时间直接影响到列车的制动距离和安全。
3.减少磨损与维护成本:由于电磁制动器使用的是电磁力,而不是摩擦力,所以与传统的摩擦制动系统相比,电磁制动器对制动系统的磨损较小。
这不仅减少了维护的频率和成本,同时也延长了整个制动系统的寿命。
三、电磁制动器在高速列车制动系统中的效果评估1.制动性能评估:制动性能是评估电磁制动器在高速列车制动系统中效果的关键指标之一。
通过对制动器的制动性能进行测试和评估,可以确定其有效的刹车力、刹车距离和刹车时间等参数,进而评估出电磁制动器在高速列车制动系统中的效果。
2.稳定性评估:稳定性是制动系统必须具备的一个特征。
在高速列车的制动系统中,电磁制动器需要具备良好的稳定性,以确保在各种工况下都能正常工作。
通过对电磁制动器的稳定性进行评估,可以确定其在高速列车制动系统中的可靠性和稳定性,从而判断其是否适应高速列车的运行要求。
走进中国高速铁路(三)——探秘动车组(下)
彭辉水;谷杨心;吴松荣;郭秀伟
【期刊名称】《铁道知识》
【年(卷),期】2010(000)003
【摘要】@@ 寻找列车的源动力,牵引传动系统是高速列车中最重要的关键部分,为高速列车能在高速铁路上风驰电掣提供源动力,同时也是高速列车高速运行安全停放的重要保障;制动系统是保障高速列车安全的基础装置,在出现意外状况时,高速列车的制动时间越短,车上旅客的安全性越高;高速列车网络控制系统是高速列车控制的"神经中枢",通过贯穿整个高速列车的通信总线来传送控制、信号、监测及故障诊断等信息,达到对高速列车及其设备的启动、运行、停止的控制、监视及故障诊断的目的,保证高速列车运行安全.
【总页数】4页(P54-57)
【作者】彭辉水;谷杨心;吴松荣;郭秀伟
【作者单位】北京交通大学;西南交通大学电气工程学院
【正文语种】中文
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1.新一代中国高速铁路动车组面临的技术挑战与策略研究
2.成网条件下高速铁路动车组运用计划优化模型研究
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路轨道技术国家重点实验室》、《动车组和机车牵引与控制国家重点实验室》获得科技部授牌
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高铁列车制动技术研究与应用一、引言高铁列车是目前世界上最快的铁路交通工具之一,其高速行驶给列车制动带来了巨大挑战。
高铁列车制动技术的研究与应用对于保障列车运行安全、提高列车制动性能至关重要。
本文将对高铁列车制动技术进行深入研究,探讨其发展趋势、技术挑战及应用前景。
二、高铁列车制动原理1. 制动系统组成高铁列车的制动系统通常包括制动盘、制动钳、液压控制系统、制动传动系统等部件。
制动盘通过制动钳施加制动力,实现列车刹车,液压控制系统通过控制液压油的流动实现对制动盘的控制,制动传动系统将制动力传递给制动盘。
2. 制动原理列车制动的基本原理是利用制动盘与制动钳之间的摩擦力来减速列车。
当制动盘受到制动钳的夹紧时,制动盘会发生摩擦磨损,转动速度逐渐减慢,从而使列车减速停车。
三、高铁列车制动技术研究现状1. 制动系统优化目前,高铁列车制动系统已经取得了显著进展,制动盘材料、制动钳结构、液压控制系统等方面都进行了优化设计,提高了列车的制动性能和安全性。
2. 制动力分配控制针对高速列车制动时容易发生滑行等问题,研究人员提出了制动力分配控制技术,通过智能控制系统实现对各个车轮的制动力分配,提高了列车的稳定性和安全性。
3. 制动辅助系统为了进一步提高高铁列车的制动性能,一些研究机构开始研究制动辅助系统,如防抱死系统、紧急制动系统等,用于提供额外的制动支持,确保列车在紧急情况下能够及时停车。
四、高铁列车制动技术面临的挑战1. 高速运行下的摩擦磨损高铁列车高速行驶时,制动系统面临着摩擦磨损的问题,制动盘和制动钳的寿命将受到影响,需要研究新型材料和润滑技术来解决这一问题。
2. 制动力分配精准性制动力分配控制技术需要准确控制各个车轮的制动力,避免出现滑行和侧滑等问题,这对制动系统的智能化和精准度提出了更高的要求。
3. 制动系统安全可靠性列车制动系统的安全性和可靠性是关乎列车运行安全的重要因素,需要进行深入研究和测试,确保列车在各种情况下都能够及时有效地刹车。
文章编号:100227602(2005)0820010204高速动车组制动技术概述翟维丽1,李培署2(1.吉林大学交通学院,吉林长春130051;2.中国北车集团四方车辆研究所制动技术研发部,山东青岛266031)摘 要:概述了高速动车组制动系统的组成、控制模式、制动功能、制动方式、防滑控制、故障诊断和导向等,提出了高速动车组制动系统的模式。
关键词:高速动车组;制动系统;制动控制;微机控制;动力制动;空气制动中图分类号:U270.35 文献标识码:B1 高速动车组制动系统组成高速动车组制动系统主要由风源系统、制动指令发生及传输系统、、动力制动装置、防滑器、转向架制动装置、辅助制动装置、撒沙装置等子系统或部件组成。
其中,动力制动作用由牵引系统来完成,所以动力制动装置属于牵引系统的一部分;有时风源系统也单独作为一个系统。
1.1 风源系统风源系统通常由空气压缩机、空气干燥器、电动机、压力开关、溢流阀、过滤器等组成。
其中,空气压缩机和空气干燥器是主要部件。
应用在高速动车组上的空气压缩机主要包括活塞式压缩机和螺杆压缩机。
螺杆压缩机的性能优于活塞式压缩机,是目前先进动车组普遍采用的一种压缩机。
空气干燥器通常采用双塔干燥器。
国外先进动车组的风源系统通常是把各部件组装在一个构架上,集成到一起,整体吊装在底架上,对外只留出管路和电器接口。
1.2 制动指令发生及传输系统制动指令包括常用制动指令、紧急制动指令、停放制动指令、A TC 制动指令等。
不同的制动指令由不同的装置发出。
动车组的停车或调速绝大多数是通过常用制动实现的,操纵常用制动的制动控制器是主要的制动指令发生装置。
欧洲早期的采用自动制动系统的高速动车组,如ICE1、ICE2、部分T GV 等,其制动控制器类似我国提速机车电空制动机,直接控制空气信号的变化。
随着收稿日期:2005203211作者简介:李培署(19652),男,高级工程师。
微机控制自动电空制动系统的出现,制动控制器开始采用电信号控制,并且通常将制动控制器与牵引控制器合二为一,称为司机控制器。
以下是我找到的关于动车组制动技术的参考文献:
1. 《马来西亚SCS动车组制动系统故障原因分析及对策》:这篇期刊论文通过研究马来西亚SCS动车组车辆制动系统结构组成和工作原理,运用故障模式编码管理技术,对动车组制动系统运行质量进行分析。
统计数据表明,制动控制模块故障占比相对较高,因此重点对制动控制模块核心部件微机控制单元进行故障模式影响及危害性分析,并针对可能的故障原因给出建议,以此提高制动系统和整车的可靠性,优化现有制动系统检修体系。
2. 孙睿,王月明的《动车组制动技术的研究》:随着干线铁路动车组的国产化和城市轨道交通建设的进行,国家对动车组技术的研究,对制造部门动车组系统的技术支持,对运用部门人员培训等工作提出了迫切的要求。
3. 另外有一篇未详名的文献详细介绍了CRH5型动车组制动装置的配置,制动系统组成和作用,制动方式,制动力分配及制动系统特点。
这些文献提供了关于动车组制动系统的深入分析和研究,包括其组成、工作原理、故障分析以及改进策略等。
对于对动车组制动技术感兴趣的人来说,这些文献都是很好的参考资料。
浅谈高铁制动系统控制技术张羽圣赵岩王超飞盛旺杰张振宇发布时间:2021-07-19T17:19:14.210Z 来源:《基层建设》2021年第12期作者:张羽圣赵岩王超飞盛旺杰张振宇[导读] 我国高铁技术近年来获得了显著的发展,尤其是高铁制动技术的发展进入了新的发展阶段,但是高铁制动技术离不开高铁工作人员对于系统的全面了解中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111摘要:我国高铁技术近年来获得了显著的发展,尤其是高铁制动技术的发展进入了新的发展阶段,但是高铁制动技术离不开高铁工作人员对于系统的全面了解,因此需要对高铁制动系统进行保护装置的安装,这样才能良好维护高铁的正常运作,实现对高铁制动装置系统的不断优化,实现高铁制动技术的不断突破和发展。
本文针对高铁制动系统控制技术的含义和应用进行具体的论述,希望能够促进我国高铁制动技术的突破和进展。
关键词:高铁;制动系统;控制技术引言铁路运输的发展离不开相应的技术,尤其是近年来铁路不断提速,因此在铁路发展的过程中更加需要注重对列车运行的控制,因此着重对其制动技术的发展显得异常重要。
我国虽然铁路技术发展迅速,但是从长远角度来看,其制动技术与国外相关技术发展仍然存在一定的距离,这就需要我国在发展本国铁路制动技术的过程中,不断优化这种技术,这样才能促进我国铁路运输事业的发展。
1.高铁列车的控制系统我国交通运输量随着社会经济的发展而不断增大,这就意味着我国交通运输系统需要不断完善才能满足我国社会发展的需要。
但是在交通运输的过程中,如果无法保证运行的安全和人民财产的安全。
相较于传统的铁路运输而言,高铁运输速度较高,经济效益较为显著,但同时高铁交通运输系统的控制难度也更大。
这就需要对高铁交通运输进行一定的研究,从而确保高铁运输效率稳定的同时,还能增强其安全水平。
自动化的控制系统不仅有助于提升高铁的控制能力,加上现代信息技术的发展和应用,制动技术已经全面发展成为控制和通信,计算机和信息技术共同融合的系统。
高速列车涡流制动技术综述丁福焰;吕宝佳;顾磊磊【摘要】介绍涡流制动的基本原理、分类、特点、结构和特性,对涡流制动的关键技术进行分析.全面回顾汽车行业及德国、法国、日本等在高速列车涡流制动领域所做的工作和取得的进展,对我国高速列车制动系统的发展及涡流制动的研究方向提出建议.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2012(032)006【总页数】5页(P1-4,20)【关键词】涡流制动;高速列车;动车组【作者】丁福焰;吕宝佳;顾磊磊【作者单位】中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081;中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081;中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U260早在1855年法国物理学家Léon Foucault就发现了涡流原理。
1892年世界上第一个轨道车辆涡流制动专利在英国出现。
1903年法国申报了世界上第一个汽车用涡流制动器专利。
今天,涡流制动技术已在起重、汽车、轨道交通等行业得到了大量应用。
就轨道车辆应用而言,涡流制动可使列车保持较高的减速度,缩短制动距离,减少磨损,提高运行经济性。
法国、德国和日本等均进行了长时间的研究和开发,在研发过程中解决了大量的技术和工程难题,例如制动特性及控制、工作气隙、电磁铁供电、轨道温升、对轨道电路的影响、结构和安装等,丰富了高速列车的制动方式,获得了较好的运用效果,其经验值得我们借鉴。
1 涡流制动的原理、分类及特点1.1 涡流制动的基本原理涡流制动的基本原理如图1所示,磁铁按照N、S极交替布置,并与导体(感应体)保持一定的气隙。
当励磁线圈通电,导体与电磁铁无相对运动(v=0)时,主磁通恒定,磁场是对称的,导体中不产生涡流,电磁铁与导体之间只有吸力(F=FA)而没有制动力。
当磁铁与导体相对运动(v>0)时,导体切割磁力线,根据电磁感应原理,导体内将会产生闭合的漩涡状感应电流,称为电涡流,由电涡流产生的磁场使主磁场发生畸变,磁力线发生偏转,生成切向分力FB,即为制动力。
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:ABraking Technology of the High-speed TrainsPeng 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。
高铁列车制动系统的新材料与创新技术应用研究摘要:随着现代铁路交通的飞速发展,高铁列车作为一种高效、便捷的交通工具,日益成为人们出行的首选。
然而,高铁的安全性、稳定性以及制动性能的不断提升依然是铁路行业持续关注和追求的目标。
在这一背景下,高铁列车制动系统的新材料与创新技术应用研究,成为了一项至关重要的课题。
本文将深入探讨高铁列车制动系统领域的新材料与创新技术应用研究,有望在高铁列车制动系统领域取得新的突破,为高速铁路交通的发展贡献更多关键性的创新成果。
关键词:高铁列车;制动系统;新材料;应用引言:制动系统作为高铁列车的重要组成部分,直接关系到列车的安全性、舒适性以及运行效率。
随着列车速度的不断提升,制动过程中所需面临的挑战也变得更加复杂。
新材料和创新技术的引入,为解决这些挑战提供了全新的机遇。
通过开发耐高温、耐磨损等特性的材料,以及引入智能制动系统、能量回收技术等创新概念,可以进一步提升高铁列车制动系统的性能,提高整个交通系统的效率和可持续性。
一、高铁列车制动系统的新材料与创新技术应用的意义1.提升列车安全性高铁列车作为现代化交通工具的代表,在人们的日常出行中扮演着重要角色。
然而,高速运行的高铁列车所面临的制动挑战以及紧急情况下的制动性能要求,使制动系统的性能成为关系到乘客和乘务员安全的重要因素。
通过引入新材料,如具备高温稳定性和耐磨损特性的制动材料,制动系统可以在高速情况下保持稳定、可靠的性能,有效降低事故风险,保障乘客的生命财产安全。
2.适应高速运行高铁列车的运行速度不断创新高,这对制动系统的要求也愈加严格。
传统制动材料可能无法满足高速列车长时间制动的需求,容易受到高温、摩擦和压力的影响而失效。
新材料的研发和应用能够提供更高的耐受性,使列车能够在高速情况下实现更加稳定和高效的制动,为乘客带来更加平稳的旅行体验。
3.减少能源消耗制动过程通常会导致能量的损失,这种损失在高速列车上尤为显著。
通过应用能量回收技术,制动过程产生的能量可以转化为电能并储存,然后供给列车其他系统使用,从而降低能源消耗。
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:ABraking Technology of the High-speed TrainsPeng 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。
1、制动与安全的关系制动的实质是列车动能转换为其它形式的能量或列车动能在制动装置间的传递和消散,高速列车制动能力主要体现停车制动过程列车的制动距离。
在线路、制动系统、制动方式和司机操纵方式等条件不变的情况下,列车制动距离基本上与列车制动初速度平方呈正比关系。
所以,因而随着列车速度的提高,必须改进其制动装置和制动控制方式来满足高速列车制动距离相对较短的要求。
高速列车一般都包括常规制动和紧急制动,其中紧急制动距离最短,是检验列车制动能力和运行安全性的重要技术条件,同时也是通信信号系统设计和运输组织合理规划的重要依据。
目前,国外运行速度300h km /高速列车紧急制动距离一般在3000-4000m.我国CRH3列车时速300h km /平直道紧急制动距离为3700m,时速350h km /则为6500m,而CRH380高速列车时速380h km /,平直道紧急制动距离还不到8500m [1]! 当然,影响制动距离的因素还包括列车组成和线路条件等等,应按不同列车的运行阻力和坡道、曲线阻力进行具体计算。
为保证满足列车运行安全性的基本要求,在设计高速列车的制动能力时应留有充分的安全裕量。
2、高速列车的制动方式高速列车的制动系统一般包括电制动系统、空气制动系统、防滑装置和制动控制系统等组成,所以高速列车采用的制动方式主要包括电制动和空气制动,此外还有涡流制动、磁轨制动和风阻制动等制动方式[2,3]。
2.1 电制动电制动是通过控制电机电流大小和方向,使电机产生一个列车运行方向相反的力使列车减速。
电制动主要有电阻制动和再生制动[1,4 ]。
电阻制动是将列车的动能通过电机转换为电能并消耗在电阻上的制动方式,而再生制动则是将列车动能转换为电能回馈至电网的制动方式,其能量由电机传递给牵引变流器、牵引变压器,最后回馈至接触网上,如图1所示。
电阻制动主要应用于早期的高速列车上,如法国的TGV-R 等高速列车;而再生制动由于可使电能回馈电网供其它列车使用,是一种节能环保的制动方式,备受当代高速列车设计者的青睐,得到广泛应用,如德国ICE350、法国TGV-TMST、日本新干线700系、我国CRH系列等等高速列车[3 ,5]。
图1 高速列车再生制动能量传递示意图2.2 空气制动空气制动,是通过控制空气压缩机输出的空气压力大小,来控制制动闸片作用到制动盘上的力。
这种制动方式属于机械制动,是通过制动盘和制动闸片的摩擦产生制动力,在列车其他制动方式失效的情况下,空气制动必须保证高速列车能够在规定的距离之内停车,以确定列车运行的安全,因而又称基础制动[1]。
高速列车的空气制动主要采用轴盘制动和轮盘制动两种盘形制动方式,其区别在于轴盘制动是在车轴上安装制动盘(如图2所示),而轮盘制动是在车轮辐板侧面安装制动盘。
图2 轴盘制动示意图盘型制动是通过制动盘与闸片之间的相互摩擦来实现列车减速和停车,制动盘和闸片材料性能对制动效果有着直接的影响,必须具备:①稳定的摩擦性能,摩擦系数不随压力、温度、速度和湿度而变化或变化很小;②良好的耐磨疲劳性能,极好的抗热裂纹扩展能力;③极高的耐磨损性能,保证材料相当低的磨损率[6,7]。
目前,高速列车制动摩擦材料主要有:①铁系金属材料,良好的强度和韧性,较高的抗热龟裂性、良好的耐热性和耐疲劳性,使用寿命长,但密度较大[8];②粉末冶金材料,摩擦系数高、稳定性好以及磨损小、导热性好[9];③陶瓷颗粒增强铝基复合材料,高耐磨性、高硬度及膨胀系数低,热传导性良好和密度低,但其塑韧性较低,伸长率不高,承受热交变载荷时易萌生裂纹并迅速扩展;更高的速度下磨损将显著增加[10];④C/C复合材料,较低的密度、优异的抗热冲击性和高温强度、高速下具有较佳的高温摩阻性能,但其价格昂贵[6,7];⑤纤维增强陶瓷材料,质量密度低、强度高、耐高温、抗氧化和耐磨损,代表当今制动材料的最高水平,但其价格昂贵[11]。
随着高速列车技术向轻量化方向的发展,制动材料的轻量化对减轻簧下重量、节省能耗意义重大!2.3 非粘着制动方式电制动和空气制动最终都是通过车轮与轨道的摩擦来产生制动力,因此都属于粘着制动。
粘着制动是指因车轮与钢轨滚动接触而产生制动力的制动方式。
随着高速列车速度等级的不断提升,紧急制动距离的要求越来越高,必然导致列车的制动力要求越来越高,但车轮和轨道之间产生的粘着力是有限的,传统的粘着制动已不能满足其需求,非粘着制动应运而生。
目前各国研究的非粘着制动主要有涡流制动、磁轨制动和风阻制动[1]。
2.3.1 涡流制动涡流制动是指通过电磁铁产生的磁场与钢轨或旋转导体产生的磁场相互作用产生制动力,包括旋转涡流制动和线性涡流制动(亦称轨道涡流制动)[1,12]。
旋转涡流制动:牵引电机轴上装有金属涡流盘,制动时,涡流盘在电磁铁形成的磁场中旋转,盘表面感应出涡流,使其发热,涡流盘带有散热筋并起鼓风机叶轮作用,可加速盘的散热。
线性涡流制动:制动时,悬挂在转向架上的电磁铁放下到离轨面上方几毫米处,利用和钢轨的相对运动使钢轨表面感应出涡流,从而产生阻力并使钢轨发热。
德国高速试验动车组IICE3高速列车应用了该种制动方式。
其线形涡流制动装置安装于拖车转向架侧架上,每台转向架两套,每辆拖车的磁铁串联励磁,由牵引变流器减压斩波器供电,每块磁铁长1290mm,由8个线圈励磁,磁铁高度可调。
八辆编组列车的最大涡流制动功率可达800kW,最大涡流制动力200kN,证明该非粘着制动方式具有广阔的前景[12,13]。
2.3.2 磁轨制动磁轨制动是利用列车上的电磁铁与钢轨面之间摩擦而产生制动力。
由于接触面积的增加,磁轨制动力要比粘着制动力大,且磁轨制动力还包括电磁铁受到的电磁阻力。
磁轨制动多用做紧急制动的辅助制动方式。
德国ICE1、ICE2高速列车和西班牙摆式动车组X200均使用了磁轨制动技术。
ICE1和ICE2的每辆拖车上安装了4套磁轨制动机,总重约1ton 。
在速度250h km /时,每米电磁铁和滑撬所产生的制动力为3-3.5kN ,可提供0.252/s m 的减速度,可使列车紧急制动距离缩短%30~20。
但是,在速度50h km /以下需将磁轨制动切除,因为磁轨的摩擦系数在低速时迅速上升,其适应的最高速度则为330h km /左右[1,5]。
图3 磁轨制动示意图2.3.3 风阻制动风阻制动是日本Fastech360采用的一种全新的制动方式,制动时,车体上伸出减速板来增加空气阻力,空气阻力可增加3-4倍[1]。
Festech360使用风阻制动能使列车的制动距离在时速360公里时可与未使用该装置时速275公里时的大致相同(日本新干线500系最高速度为275时,紧急制动距离为4060m)。
由于空气动力阻力与速度平方成正比,速度越高则风阻制动力越大,在高速时制动性能优越;其缺点是:在车体的端部安装风阻制动装置,需对车体进行改造,削弱了车体强度;制动风翼在展开工作后,会改变列车周围的流场,对列车过隧道、小曲率半径线路、会车或者横风下运行时都会产生一定的影响,但是否会影响到列车运行的安全性,还有待进一步的研究。