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日本当代新型城市轨道交通系统简析摘要：介绍了日本当代新型城市轨道交通系统的特点及其适用范围，并对尚未应用的HSST磁悬浮系统的实用性问题进行了简单分析。
关键词：城市轨道交通；地铁；轻轨；单轨电车；直线电机电动车组；自动导轨电动车组根据笔者曾在日本研修轨道交通问题和近年来多次赴日考察的体会，主要介绍日本新型城市轨道交通系统的特点及其应用现状，并就HSST常导磁悬浮系统在日本的发展前景及其实用性问题进行简析。
1新型城市轨道交通系统的主要特点日本城市轨道交通系统历史悠久，以东京地铁为例，早在1953年就出现了以营团地铁丸之内线用300型电动车组为代表的现代城轨系统的雏型，至今已有50年以上的发展历史。
近年来随着城市人口的集中化，旧有的路面电车和地下铁道系统已不能满足需要。
因此，既有设备不断更新，并出现了各种新型的城市轨道交通系统。
目前已在各大中城市正式投入运用的新系统可分类为单轨电车、自动导轨电动车组(AGT)、轻轨 (LRT)和直线电机电动车组。
此外，还有计划即将投入实际运用的HSST系统。
作为具有大量输送能力的地面轨道系统，与既有的路面电车、地下铁道系统相比，可列举以下主要特征。
1.1在技术上的先进性日本的各种新型城市轨道交通系统均为20世纪80年代以后的产品，在设计中采用大量新结构和新技术，其车体结构类似高速车辆，均为不锈钢或空心型材的铝合金材料，轴重一般在10t以下，并具有良好的空气力学和动力学性能。
在控制系统方面多采用带有再生电力制动的VVVF逆变器控制，具有节能优点。
驱动系统均由动力分散的动车组成，有较强的起停能力。
制动控制也多采用电子指令的复合制动方式。
此外，还大量应用了列车自动控制(ATC)、车载列车信息技术、无维修化等新技术。
1.2对城市交通的适应性根据客流量大、区间距离短、停站多等城市交通的特点，新型城轨系统作为交通网络的重要组成部分，首先应该能满足通勤、通学等短途旅客运输的需要。
第一章 地铁列车制动系统概述近年来，地铁车辆快速发展，运行速度由最初的60 km/h逐渐提高到80 km/h、100 km/h，甚至更高。
地铁运行站间距较短，起动、停车频繁，为保障行车效率，要求车辆具有较大的起动加速度和制动减速度。
车辆在高速运行中必须依赖制动控制系统调节列车运行速度和及时准确地在预定地点停车。
地铁载客量大、乘客上下车频繁，要保证列车安全运行，就必须要求地铁具有很高的制动性能。
因此，制动控制系统是地铁车辆必不可少的组成部分，列车的制动能力是列车运营安全及运输能力的根本保证。
第一节 车辆制动基本概念一、制动的本质如图1-1所示，对于城市轨道交通车辆来说，制动力的施加可使运行的列车迅速减速或停车，也可以避免长时间停放的列车因重力作用或风力吹动而溜车。
从能量的角度看，制动的实质就是列车动能的耗散或转移。
图1-1 列车减速或停车二、制动的基本概念1. 制 动制动是指人为地制止列车运行，包括运行列车减速、停车、阻止其运动或加速运动；或使静止的列车保持其静止状态。
2. 制动的缓解对已施加制动的列车，为了重新起动或再次加速，必须解除或减弱其制动作用，称为制动的缓解。
3. 保 压保压是指制动过程中的一个压力保持的中间状态，即使制动缸获得的压力不变，这要求如果有压力泄漏，则控制部分能够自动补充压缩空气以维持制动缸压力不变。
4. 制动装置制动装置是为了使列车能够实施制动或缓解而安装于列车上的一整套设备。
5. 制动力由制动装置产生的与列车运行方向相反的外力称为制动力。
6. 制动冲击率制动冲击率是制动时制动减速度随时间的变化率，本质上是制动力随时间的变化率（力学中力的冲击的描述）。
7. 制动率制动率是指全列车制动闸瓦或闸片的压力总和与列车所受重力之比。
制动率的概念可以延伸至一节车、一个转向架、一根轴的相应比值，也即单车制动率、转向架制动率、轴制动率。
制动率是描述列车制动能力的一个物理量。
只有用相对值（比值）去比较不同列车（辆、架、轴）的制动力大小才有意义。
城轨车辆制动方式按照制动时列车动能的转移方式不同城轨车辆的制动主要可以分为摩擦制动和电制动。
一，摩擦制动通过摩擦副的摩擦将列车的运动动能转变为热能，逸散于大气，从而产生制动作用。
城轨车辆常用的摩擦制动方式主要有闸瓦制动，盘形制动和轨道电磁制动。
（一）闸瓦制动闸瓦制动又称为踏面制动，它是最常见的一种制动方式。
制动时闸瓦压紧车轮，车轮与闸瓦发生摩擦，将列车的运动动能通过车轮与闸瓦间的摩擦转变为热能，逸散于空气中。
在车轮与闸瓦这一对摩擦副中，由于车轮主要承担着车辆行走功能，因此其他材料不能随便改变。
要改善闸瓦制动的性能，只能通过改变闸瓦材料的方法。
目前城轨车俩中大多数采用合成闸瓦。
但合成闸瓦的导热性较差，因此也有采用导热性能良好，且具有良好的摩擦性能的粉末冶金闸瓦。
在闸瓦制动中，当制动功率较大时，产生的热量来不及逸散到大气，而在闸瓦与车轮踏面上积聚，使他们的温度升高，摩擦力下降，严重时会导致闸瓦熔化和轮毂松弛等，因此，在闸瓦制动时，对制动功率有限制。
（二）盘形制动）盘形制动有轴盘式和轮盘式之分，一般采用轴盘式，当轮对中间由于牵引电机等设备使制动盘安装发生困难时，可采用轮盘式。
制动时，制动缸通过制动夹钳使闸片夹紧制动盘，使闸片与制动盘间产生摩擦，把列车的动能转变为热能，热能通过制动盘与闸片逸散于大气。
（三）轨道电磁制动轨道电磁制动也叫磁轨制动。
是一种传统的制动方式，这种制动方式是在转向架前后两轮之间安装包升降风缸，风缸顶端装有两个电磁铁，电磁铁包括电磁铁靴和摩擦板，电磁铁悬挂安装在距轨道面适当高度处，制动时电磁铁落下，并接通励磁电源使之产生电磁吸力，电磁铁吸附在钢轨上，列车的动能通过磨耗板与钢轨的摩擦转化为热能，逸散于大气。
轨道电磁制动可得到较大的制动力，因此常被用作于紧急制动时的一种补充制动，这种制动不受轮轨间黏着系数的限制，能在保证旅客舒适性条件下有效地缩短制动距离。
当磨耗板与轨道摩擦产生的热量多，对钢轨的磨损也很严重。
城市轨道交通车辆制动系统摘要：我国城市轨道交通行业的大规模发展全面带动了装备制造业及产业链的发展和技术升级。
按照国家发改委《增强制造业核心竞争力三年行动计划》和《关于加强城市轨道交通车辆投资项目监管有关事项的通知》要求，应积极开展城轨装备标准制修订，发展团体标准和企业标准，完善城轨装备标准规范，加快构建中国城轨装备标准体系。
作为城轨交通车辆关键核心装备的制动系统，有必要建立技术标准体系，以更好地推进制动系统统型产品开发，提高产品的通用性与互换性，满足制动系统产品设计、制造和运用需求。
关键词：城轨交通车辆；制动系统；标准现状；标准体系１我国城轨交通车辆制动系统技术现状目前地铁车辆、轻轨车辆、有轨电车在国内均已批量运用，中低速磁浮车辆、市域快速车辆、单轨车辆也逐步扩大应用。
制动系统是城轨交通车辆的核心系统，组成较为复杂，以地铁列车为例，每列地铁列车制动系统通常由五六十种部件组成，且技术领域跨度大，涵盖了气动控制、计算机控制、机械驱动、摩擦材料、密封等技术，不同的城轨交通车辆采用的制动技术也有所不同，有的甚至差异较大。
绝大部分地铁车辆、轻轨车辆和市域快速车辆采用微机控制直通电空制动系统，主要由制动控制系统（也称为制动控制装置）、基础制动装置、风源装置、防滑装置、辅助设备及管路供风部件等组成。
制动控制装置分为车控和架控２种形式，主要由电子制动控制单元、中继阀、空重车阀、紧急阀、电磁阀、压力传感器等组成。
大部分城轨车辆基础制动采用踏面制动方式，主要包括单元制动器和闸瓦；１００ｋｍ／ｈ及以上速度等级的大部分地铁车辆、轻轨车辆等采用盘形基础制动装置，主要由夹钳单元、制动盘、闸片组成，多采用铸铁制动盘和合成闸片。
风源装置分为主空压机组成和辅助空压机组成，主要包括空压机和干燥器，大部分采用活塞式或螺杆式空压机和双塔吸附式干燥器，部分采用膜式干燥器，主空压机组成为全列车用风设备提供压缩空气，辅助空压机组成为升弓设备提供压缩空气。
城市轨道交通 EP2002制动系统应用研究陶敏;张帆;杨颖;高亮彰【摘要】In this paper,the EP2002 brake control logic and pneumatic principle were analyzed by intro-duced EP2002 brake system structure and the type and function of EP2002 valve.The advantages of EP2002 brake control system in urban rail vehicle applications were given.%介绍 EP2002制动系统构成和 EP2002阀的种类及作用，分析 EP2002制动控制逻辑及其气动原理，说明EP2002制动控制系统在城轨车辆中应用的优势。
【期刊名称】《昆明冶金高等专科学校学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P14-18)【关键词】制动;EP2002;制动控制系统【作者】陶敏;张帆;杨颖;高亮彰【作者单位】昆明冶金高等专科学校电气学院，云南昆明 650033;昆明冶金高等专科学校电气学院，云南昆明 650033;昆明冶金高等专科学校电气学院，云南昆明 650033;昆明冶金高等专科学校电气学院，云南昆明 650033【正文语种】中文【中图分类】U491.2+27城市轨道交通具有方便、快捷、准时、客运量巨大等优点，是现代化城市非常重要的公共交通组成部分之一，发展城市轨道交通是解决大城市交通拥堵问题的最佳方案。
作为城市轨道交通运输的基本工具，城市轨道交通车辆是集机械工程、电力电子、微电子控制、网络控制、人机工程学、空气动力学、运输学等学科于一体的高科技产品。
制动系统作为保障城市轨道交通车辆安全、准确运行的重要子系统，其地位至关重要。
城市轨道交通制动系统包含了动力制动及空气制动2种制动形式，本文所讨论的制动系统以空气制动为主。
我国城轨车辆制动系统介绍及选型吕晓晖(中国北方机车车辆工业集团,266031,青岛∥高级工程师)摘 要 介绍了日本N A BCO、德国K N O RR和英国WEST IN G HO US E制动系统控制装置的组成、工作原理及在我国各地城轨车辆上的应用。
提出了选用城轨车辆制动系统需注意的几个方面:在保证安全性的同时,尽量减少制动系统的运用。
应考虑制动控制系统的寿命周期成本;在选用城轨制动控制系统时,需要研究其零部件维修的可能性,而不是自始至终从国外购买整机。
关键词 城轨车辆;制动控制系统;电空制动中图分类号 U260.352Selection of Vehicle Brake System in C hinaLv XiaohuiA bstract Compar ed with the br ake systems in Japan, Ge mar y and UK(NABCO,KNORR and Westing House), the com position and func tions of the contempor ar y urban ra il vehicle bra ke syste m adopted in China's ur ban r ail tra nsit ar e introduced,meanwhile suggestions and analysi s are pr ese nted on the selec tion of ur ban r ail vehicle br ake system.The auther ar gues that a fe asibility study on br ake parts maintenance should be car ried out be fore the pur chase of the wh ole car body f rom abr oud.Key words urban r ail vehicle;br ake contr ol syste m; elec tropne uma tic br akeAuthor's address Chinese Norther n Loco.and Ca r I ndustr ial Gr oup,266031,Qingdao,China 城轨车辆制动系统的整体使用寿命要求20～30年,是影响城轨车辆安全性和寿命成本最重要的因素之一。
城市轨道交通制动系统1. 引言城市轨道交通成为现代城市中不可或缺的交通方式之一。
为了确保轨道交通的运行安全和顺畅，制动系统起到了至关重要的作用。
本文将介绍城市轨道交通制动系统的基本原理、组成部分和运行方式。
2. 制动系统的基本原理城市轨道交通的制动系统主要依靠摩擦力来减速列车。
当制动系统施加力使车轮和轨道接触产生摩擦力时，列车的运动能量将会转化为热能而减速。
制动系统的基本原理是通过施加摩擦力来阻滞列车的运动，并将运动能量转化为热能来减速。
3. 制动系统的组成部分城市轨道交通的制动系统一般由以下几个主要组成部分构成：3.1 制动盘制动盘是由特殊材料制成的转动部件，安装在轮轴上。
当制动系统施加力时，制动盘会与制动片接触，通过摩擦产生制动力。
3.2 制动片制动片是制动系统的主要摩擦元件，通常由高温耐磨材料制成。
制动片和制动盘之间的摩擦产生制动力，实现列车的减速和停车。
3.3 制动装置制动装置是控制制动片与制动盘接触的装置。
它由制动机构、传动装置和控制系统组成。
制动机构用于施加力使制动片与制动盘接触，传动装置用于传递制动力，而控制系统用于控制制动力的施加和释放。
3.4 减速器减速器是将列车的高速旋转转换为适合制动系统工作的合适速度的装置。
它通常由齿轮传动系统组成，通过传动装置将高速旋转转换为低速旋转，然后由制动系统实施制动。
4. 制动系统的运行方式城市轨道交通的制动系统通常有以下几种运行方式：4.1 机械制动机械制动是通过物理力量使制动片与制动盘接触来实现制动效果。
例如，手动刹车系统就是一种常见的机械制动系统，司机通过踩下踏板来使制动片与制动盘接触以减速列车。
4.2 电子制动电子制动是通过电子设备来控制制动系统的工作。
例如，列车制动系统与列车控制系统相连，当列车控制系统检测到需要减速或停车时，它会向制动系统发送信号，制动系统便会施加制动力。
4.3 辅助制动辅助制动是指在列车制动过程中，通过其他手段来帮助制动系统减速。
轨道交通中的制动系统设计随着城市化进程的加快，公共交通系统日渐完善，其中轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，为人们提供了快速、安全、舒适的出行方式。
而轨道交通中的制动系统设计，是保证列车安全运行的关键。
本文将从轨道交通中的制动原理入手，探讨制动系统的结构设计、制动方式、制动材料选用以及制动系统对于列车运行的影响等方面。
一、轨道交通中的制动原理轨道交通中的制动原理与汽车、飞机等其他交通工具有所不同。
列车制动一般采用电磁制动和摩擦制动相结合的方式。
具体来说，当列车刹车时，电磁制动先将发电机转换的电能转化为磁能，通过磁力作用阻止列车运动。
当列车速度降至一定程度后，由制动鞋对车轮进行摩擦制动。
摩擦制动的实现需要制动系统的配合，才能实现高效的制动效果。
二、制动系统的结构设计轨道交通列车的制动系统结构较为复杂，一般包括制动装置、制动控制系统、制动盘、制动鼓等多个部件。
其中，制动装置是实现制动的核心部件，主要包括制动鞋、制动盘、制动鼓、制动气缸、补偿机构等部件。
为保证列车在制动过程中的平稳性和安全性，制动装置设计需要考虑列车速度、列车质量、制动鞋面积、制动盘和鼓的材料等多个因素的影响。
三、制动方式的分类根据制动鞋与车轮的接触方式，列车制动可以分为机械制动、齿面制动和电磁制动等三种方式。
其中，机械制动是指直接由人力操作制动盘或齿轮来刹车；齿面制动是指依靠齿轮传递转矩和摩擦系数作用来实现制动效果；而电磁制动是由电机将机械能转化为电能，依靠电磁力产生的摩擦力来实现制动效果。
四、制动材料的选用为了保证列车制动的效果和安全性，制动材料成为了关键的考虑因素。
目前常见的制动材料有金属材料、非金属材料和复合材料等多种类型。
其中金属材料耐磨性能好，适用于高速列车制动系统；非金属材料摩擦力大，适用于城市轨道交通等低速列车；复合材料具有轻量化、高强度和防高温性能等优势，适用于高速列车等多种车型。
五、制动系统对列车运行的影响制动系统是轨道交通列车运行过程中至关重要的组成部分之一，具有直接影响列车安全、运营速度、乘客体验的重要作用。
城市轨道交通系统制动概述随着城市化的进步，城市轨道交通系统的重要性愈发突出。
制动作为城市轨道交通系统中至关重要的一部分，对保证乘客的安全和乘坐的舒适性起着至关重要的作用。
本文将就城市轨道交通系统制动的概述进行论述。
一、制动系统的概念与分类在城市轨道交通系统中，制动系统起到了控制列车速度和停车的作用。
它由制动装置、制动操纵装置和制动电气设备组成。
根据不同的工作原理，制动系统可以分为摩擦制动系统和电力制动系统。
1. 摩擦制动系统摩擦制动系统是制动系统中应用最广泛的一种。
它通过摩擦片与车轮之间的摩擦力来产生制动力，从而减速列车并将其停下来。
这种制动系统具有制动力大、反应灵敏等特点。
2. 电力制动系统电力制动系统利用电能将动能转化为热能，并通过辅助冷却系统散热。
这种制动系统具有制动效果稳定、不易受外界环境影响等特点。
二、制动原理与工作过程城市轨道交通系统的制动原理和工作过程可以简化为以下几个步骤：首先，操纵员通过制动操纵装置发出制动指令。
对于摩擦制动系统，指令将通过操作机械装置将摩擦片压紧车轮，从而产生摩擦力。
对于电力制动系统，指令将通过控制电路将电能传送到电制动单元，产生电磁力。
其次，制动装置根据指令产生的力对车轮施加制动力。
通过摩擦或电磁力的作用，制动装置将车轮逐渐减速，从而逐渐减小列车的速度。
最后，列车根据制动装置施加的制动力来减速和停车。
当制动力达到一定程度时，列车将完全停止。
同时，制动系统需要确保列车在制动过程中的稳定性和安全性，以保证乘客的安全。
三、制动系统的发展趋势随着技术的不断进步和需求的不断增长，城市轨道交通系统制动系统也在不断发展和革新。
以下是一些制动系统的发展趋势：1. 精准控制现代城市轨道交通系统制动系统需要具备精准的控制能力，以确保列车在不同情况下的减速和停车。
这包括根据列车负载的变化、不同天气条件和路面状态等因素进行制动力的调整。
2. 节能环保为了减少对环境的影响并提高能源利用效率，制动系统应朝着节能环保的方向发展。
城市轨道交通车辆（地铁）刹车调研报告一、制动系统简介地铁刹车称为制动。
列车制动分为电制动和机械制动，电制动又分为再生制动和电阻制动；机械制动又称为气制动。
1、电制动：电机正转就是消耗电能牵引列车动作，电能转化为动能。
在再生制动时，电机就作为发电机反转，把动能转化为电能再通过列车的牵引逆变系统把这些电能逆变为电网一样的电输送到电网供其他车使用；电阻制动：在电网的电压达到上限了，列车电机产生的电能就不再输送到电网，而是通过列车的制动电阻把这些电能消耗掉。
2、机械制动：当前面的电制动满足不了列车进站的制动停车时，因为速度较小的时候再生制动的制动率较低。
这时机械制动就补充进来，把列车停稳。
就是使用压缩空气使闸瓦贴在轮对踏面上（或闸片贴在制动盘上），通过摩擦来制动；停放制动：列车停稳后施加的，类似汽车的手刹，保证列车在停车过不溜车。
二、城市轨道交通常用的摩擦制动方式1、闸瓦制动（1）闸瓦制动组成：制动缸、活塞杆、基础制动装置、闸瓦和车轮。
（2）闸瓦制动中每个动车或拖车转向架上各有四个闸瓦组成，其中两个闸瓦装有附加弹簧制动器，起到停放制动的作用。
（3）闸瓦按材质可分为铸铁闸瓦和合成闸瓦两类。
铸铁闸瓦：已有100多年使用历史,早期是灰铸铁闸瓦,含磷量约0.2%左右，摩擦系数随速度的提高而迅速下降,耐磨性也很差。
改用中磷闸瓦(含磷量0.7%～1.0%)可以改善性能，但在制动时容易产生火花引起火灾。
高磷闸瓦（含磷量2.5%以上）产生的火花少,比较安全，但质脆容易断裂，浇铸时须添装钢制瓦背。
高磷铸铁闸瓦的使用，日益普遍。
合成闸瓦，又称非金属闸瓦：是用石棉及其他填料以树脂或橡胶作为粘合剂混合后热压而成。
合成闸瓦也要用钢背加强。
合成闸瓦于1907年首先在伦敦地铁车辆上使用。
50年代以来，应用日益普遍。
优点：1、摩擦性能可按需要进行调整。
2、耐磨性能好，使用寿命长。
3、对轮对踏面的磨耗小，可延长车轮使用寿命。
4、质量轻。
1 日本铁路制动系统发展历程在1872年，装配有蒸汽制动装置的蒸汽机车在日本的第一条铁路（东京到横滨）上开始运营。
在当时，只有蒸汽机车才安装有蒸汽制动装置（如图1）。
后来，日本又开发出真空闸（vacuum brake），由蒸汽喷射器（steam ejector）提供动力，从而通过利用机车之间气压和真空的差异性来进行制动。
真空阀大约在1895年被运用到客运列车上面，从此列车运行变得更加安全。
1906年，日本铁路在国有化以后，全国轨道线路总里程达到7153公里。
由于空气制动比真空制可以更加方便地维护，在1918年，日本铁路部规定所有车辆均须安装空气制动装置。
为了达到这一标准，日本从1920年开始对所有列车的制动装置进行改装，改装历时大约10年左右的时间。
到1931年，日本所有的列车均使用空气制动，采用的k三通阀（k triple valve）是在Westinghouse 设计的基础上进行改进而成（图2）。
如今，日本绝大多数客运列车是电气化列车，并且每年大约制造出2000节客车车厢，其中97%是电气化列车。
在1955年，电气化列车开始安装拥有电磁阀（solenoid valve）的空气制动装置，从而使得制动效果得到显著改善。
与此同时，动态制动（dynamic brake），也称之为再生制动，开始得到推广。
当1964年东海道新干线路段开通时，列车采用了两套制动系统，一个是空气制动，另一个是动力制动。
1970年，制动效果更好的电力控制空气制动系统（electric command air brake system）开始推广，被运用于新干线和窄轨动车组。
2 空气制动基本原理图3显示了自动空气制动系统的内部结构。
每两节或者四节车厢就安装有一台空气压缩机，空气首先被压缩至700-900kpa，然后压缩空气被送入储气缸（air reservoir）。
通过压力调节器可以将压缩空气的气压降低至490kpa，再依次通过制动阀、制动导管和控制阀，最后到达辅助储气缸。
当制动导管和辅助储气缸的压缩空气压力在490kpa时，制动器不启动。
然而，当制动阀切断来自压力调节器的空气时，控制阀就会监测到制动导管的气压降低情况，从而根据气压降低的幅度，调节从辅助储气缸到制动汽缸的压缩空气流量。
制动汽缸会驱动制动系统使列车减速。
控制阀会根据制动管道气压降低的幅度相应调节从辅助储气缸到制动汽缸的空气流量。
图4显示了直通空气制动机（straight air brake）的运作流程。
与自动空气制动系统不同的是，直通空气制动机没有控制阀或辅助储气缸。
制动阀通过将压缩空气输送到制动汽缸，来完成列车制动。
然而，在正常运行状态下，直通空气管道不含有压缩空气，当列车处于解钩状态下，制动会失效。
为了解决上述问题，需要将直通空气制动系统和自动控制系统结合起来。
还可以增设一条管道，其功能类似于自动空气制动系统中的制动管道。
当主要空气储气缸压缩空气的压力下降，或者空气管道漏气，就能够监测出压力下降变化，制动系统就会相应运转。
例如在新干线，如果管道气压低于600kpa，制动系统就好自动发挥作用。
3 列车制动原理为了确保机车安全运行，政府部门往往会制定相应的规范，对制动距离和减速率进行了限定。
日本的规定是窄轨机车在最大时速运行时的减速距离不得超过600米。
为了使机车在尽可能短的距离内停下来，当前窄轨机车的最高时速被控制在130km/h以内。
目前正在进行研究，以探索更高效率的减速技术，尽可能地缩短列车减速距离，也就是说，在实现同样减速距离的情况下，列车能够以更高的时速行使。
如果列车没有安装自动防故障装置，那么就不可能及时减速，从而不可能高速行使，列车之间的间隔时间（距离）也不可能大幅度缩短。
可以说，正是因为有了精确和出众的制动系统，才使得新干线列车的时速达到了300km/h，列车间隔时间缩短到2分钟。
早期由于列车制动系统失灵，列车超速行使，线路末端的缓冲器也难以发挥作用，可谓是损失惨重。
制动系统产生的能量非常巨大，下面就是一个典型的例子。
一列16节车厢的500系列车在满员的情况下，总重量大约509吨，当该列车以300km/h的时速停止时，制动系统所吸收的能量大约为1.77×109焦耳。
能量之大，足以使4200升水从冰点升到沸点，还相当于汽车所释放能量的1000-2000倍。
因此，当列车进行制动时，如此巨大的能量将会转化到机车车轮和轨道上面。
转化的方式既可以通过车轮与轨道之间的摩擦力和粘着力进行转化，也可以通过非粘着方式进行转化。
日本大多数机车采用粘着力转化方式。
非粘着力方法通过安装在车厢上的置架板（mounting panel）来增加空气阻力，或者使用制动蹄片。
大多数机车的制动系统或者采用电力制动方式，或者采用机械制动方式。
4 电力制动系统另外一种制动系统就是电力机车使用的电力动态制动方式，通过电机运转释放出热能。
再生制动则将能量用于发电而非以热量的行使释放，是一种节省能量的有效方法，因而得到了广泛采用。
图5表明了电力牵引、动态制动和再生制动的基本原理。
尽管列车是在牵引电机推动作用之下实现加速的，但是在制动状态下，牵引电机也同时就具有发动机的功能，形成一个由电阻器（resistor）、电枢（armatures）等构成的回路。
电流在回路中被电阻器转化为热能，从而达到制动效果。
再生制动使用同样的回路，但是制动所产生的热量并不是被电阻器消耗，而是转化为电能，并且输送到架空线（overhead wire）上面。
受电弓架（pantograph）上面的控制器对电流进行调节。
总之，电力制动系统非常经济，不像机械制动系统那样需要使用摩擦部件。
再生制动系统则更加经济，因为可以将列车产生的热量转化为电能输送到高架电线上面，生成的电能可以带动其它机车运转（图6）。
电力制动系统的一个缺陷就是电路比较复杂，有时候会发生故障，正是用于这一原因，该系统不能被用于紧急制动。
在电力制动系统中，制动力被牵引电机通过齿轮传输到机车车轮上面（图7），所产生的电力可以调节制动力的大小。
5 机械制动系统机械制动系统（mechanical braking systems）所使用的制动设备主要有车轮踏面制动装置（wheel-tread brakes，见图8）、轴刹车片（axe-mounted disk brakes见图9）和轮刹车片（wheel-mounted disk brakes见图10）。
上述所有装置均使用闸皮（brake shoe）和衬片（lining），通过施加摩擦力来达到制动效果。
在车轮踏面制动装置中，闸皮会向车轮踏面施加摩擦力。
但是高速列车不能采用这种制动方式，因为这样很容易损坏车轮踏面。
可以使用刹车片制动方式。
由于刹车片非常重，目前一般倾向使用重量轻的刹车片，碳合金刹车片和铝合金刹车片是理想的选择，它们采用了由碳化纤维（carbon fiber）制造的转子和定子。
在制动过程中，刹车片相互摩擦，产生摩擦力，从而降低车轮转动速度。
此类刹车片重量轻，与一般刹车片相比，具有良好的耐热性能（图11）。
总之，铝合金刹车片比锻钢和铸铁刹车片轻很多，其结构与轴刹车片和轮刹车片一样，设计上不需改动，使用非常方便。
6 制动系统的控制为了达到满意、理想的制动效果，每节车厢上的车闸必须同时发挥作用，并且制动力度也要恰到好处。
制动的时机和力度是由电子控制系统或空气控制系统来实现的。
图12、13分别显示了数字电子控制系统和制动控制单元（BCU，brake control unit）的运行原理。
数字电子控制系统通过调节数字电压（digital voltage）来控制制动力的大小。
空气控制线路，也称之为模拟分配器系统（analog dispatcher system）则控制管道的气压，应用于货车和客车车厢，即使在没有电力供应的条件下也能够传达控制信号。
电力控制系统应用于新干线和一些新型列车，具有重量轻、响应时间短等优点。
制动控制单元则根据制动命令、电子制动力（再生制动）、乘客数量以及列车时速等诸多因素来调节最佳的制动效果。
7 提高制动性能7.1 补偿附着力损失和打滑在雨雪天气条件下，由于钢轨变湿，不可能施加很强的制动力。
否则，结果就和汽车在结冰路面上紧急刹车一样危险。
为此，通过收集相关数据可以制定一套规范标准即附着力基准值，为了防止打滑，列车在运行过程中不得超过这一标准。
在潮湿环境下，如果制动力度过猛，车轮就会停止转动，列车就会向前滑动，后果是车轮过度磨损，还会在车轮表面形成一些小平面，造成噪音和震动。
为了避免上述不良状况，需要开发一种打滑保护装置，在发现列车打滑时，能够自动地减少制动力。
目前上述装置已经安装在新干线以及普通和特快列车上面，甚至还安装在一些通勤列车上面。
7.2 陶瓷颗粒喷射系统车轮踏面和铁轨表面往往有一些微小的不平坦的地方，使得轮轨之间的摩擦力加大。
如果在两者接触面之间有一层水膜，附着力就会降低。
当列车以300km/h时速行使时，水膜的厚度大约是1μm。
在雨雪季节，为了提高轮轨之间的附着力，列车安装了陶瓷颗粒喷射系统（ceramic particle jetting system）。
利用压缩空气向轮轨之间喷射细微的陶瓷颗粒（直径大约10μm）来达到增强附着力的目的。
该系统已经在新干线500型列车以及在陡峭线路上运行的普通列车上采用（图14）。
车辆轨条减速器rail brake当前的列车制动主要依赖于轮轨之间附着力的大小。
但是，从新干线以及其它高速铁路机车的指标来看，附着力随着速度的增加而减少，为了减少打滑现象，有必要降低制动力，但结果却是增加了制动距离。
为了解决这一矛盾，开发了一种车辆轨条制动装置（rail brake），不需要依赖附着力即可实现良好的制动性能。
该装置通过铁轨表面的涡流（eddy current）产生磁推斥（magnetic repulsion），进而形成制动力。
由于担心涡流产生的热量会使车轮表面温度过高而引发侧向弯曲，因此该装置并没有被投入使用。
不过，通过涡流和摩擦力的配合，可以解决这一问题。
图15显示了该装置的运行原理。
安装转向架上的车辆轨条减速器与电池连接，通过南北极的不断变换来产生磁场。
磁场会在铁轨表面产生涡流，形成与列车运动方向相反的制动力。
由于这种车辆轨条减速装置是一种非附着力的制动方式，可以与附着力制动配合使用，因而有着巨大的发展潜力。
