鐵道車輛制動技術的現(xiàn)狀及發(fā)展分析

姜洪洋

摘要：鐵路運輸因其運載容量大、運行速度快、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢一直是人類重要的交通運輸方式，在世界各國的經(jīng)濟發(fā)展中扮演著舉足輕重的角色。近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，鐵路運輸作為人力物資運輸?shù)囊粋€重要途徑，越來越受到人們的重視，成為我國主要的運輸方式之一。人們希望鐵路運輸在提升運載容量的同時速度也可以相應的提高，這就對鐵道車輛的制動技術有了一定的要求。本文著重介紹鐵道車輛基礎制動及控制方法的技術發(fā)展動向，同時闡述了制動裝里的新設計理念及待解決的課題。

關鍵詞：鐵道車輛；制動技術；發(fā)展

1 引言

機械制動是將摩擦材料推壓到車輪或制動盤上產(chǎn)生摩攘力，并將此摩擦力作為制動力加以有效應用。這一確保列車安全和可靠制動的裝置，在機車車輛運行中占據(jù)著重要地位。隨著科技的不斷進步，我國的鐵道車輛制動技術也在不斷發(fā)展，就目前的現(xiàn)狀而言，我國鐵道車輛的運載速度已居世界前列。下面從理論和應用兩方面通過各種途徑進行研究，進而解決基礎制動裝置從高速到制動停車，能穩(wěn)定地接收大運動能的性能，并有效利用受轉(zhuǎn)向架/輪軸限制的空間，乃至符合輕量化的要求。

2 鐵道車輛制動技術的研究現(xiàn)狀

隨著科技的不斷進步，我國的鐵道車輛制動技術也在不斷發(fā)展，就目前的現(xiàn)狀而言：我國鐵道車輛的運載速度已居世界前列；我國鐵道車輛制動系統(tǒng)的常用技術指標已經(jīng)接近世界先進水平；在速度和運量一致的條件下，我國鐵道車輛的制動距離基本上可以說全世界最短；我國在與鐵道車輛相關的材料技術應用方面也是世界范圍內(nèi)首屈一指的。

2.1 鐵道車輛的檢修周期短，可靠性不高

鐵道車輛制動系統(tǒng)在生產(chǎn)制造時期，沒有嚴格的選擇原料，生產(chǎn)的技術也不過硬，導致車輛的質(zhì)量不達標。同時，對于相關技術的檢修周期短暫，所以制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性得不到保障。在投入使用后，制動系統(tǒng)的維護保養(yǎng)不及時，有可能會導致零件的銹蝕，為日后的運輸作業(yè)埋下了安全隱患。

2.2 鐵道車輛的車輪摩擦嚴重，車輪熱負荷較高

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，鐵道車輛的使用場合越來越多，同時對鐵道車輛運載速度和容量也有了一定的要求，這樣就導致鐵道車輛進行超負荷工作，車輛制動的輪瓦關系問題日益突出。體現(xiàn)出直接影響的就是車輪擦傷數(shù)目的變多和熱負荷的提高，為日后鐵道車輛的運行埋下了安全隱患。2017年4月我國川貴鐵路先K541次列車出現(xiàn)脫軌事故，后經(jīng)檢修發(fā)現(xiàn)，該列車制動系統(tǒng)在長時間工作后出現(xiàn)機械故障，列車車輪嚴重變形并最終導致了事故的發(fā)生。

2.3 鐵道車輛在常用制緩解時不能發(fā)生緩解作用

鐵道車輛在運輸時，制動系統(tǒng)的制動機與制動桿的活桿不能同步進行的情況時有發(fā)生。發(fā)生這個故障有可能是制動缸和控制閥出現(xiàn)了問題，如果不能及時解決，對于車輛的正常運輸也會產(chǎn)生影響，進而造成不必要的損失。據(jù)法新社報道，2016年法國某列車因制動系統(tǒng)的制動機與制動桿的活干脫離導致列車剎車失靈，事故共造成20余人死傷的慘劇。事故的發(fā)生是的法國鐵路部門加大了對相關故障的檢修與排查，并對我國鐵路車輛制動技術的發(fā)展起到了警示作用。

3 鐵道車輛制動技術的發(fā)展

3.1 延長車輛的檢修周期，提高車輛的可靠性

一部分的安全隱患是由于車輛中零件的老化、故障沒有及時更換所引起的，因此，要經(jīng)常對已投入使用的車輛進行檢修從而提高可靠性，保證運輸安全。正常的操作中我們必須注意：改進橡膠板、密封件和潤滑油的性能；對空氣制動系統(tǒng)做防塵、防銹處理，以防止制動系統(tǒng)的使用不靈；及時解決故障問題。

3.2 實現(xiàn)鐵道車輛的制動系統(tǒng)的集成化、電子化

鐵道車輛的制動系統(tǒng)的集成化、電子化可以使得鐵道車輛易于操作、安全性提高。隨著自動化、智能化程度的不斷提高，我們可以在鐵道車輛制動系統(tǒng)上實現(xiàn)集成化、電子化，而且在現(xiàn)實中也是可以實現(xiàn)的，我們可以運用計算機實現(xiàn)對鐵道車輛的防滑控制，簡化車輛的制動管系等。

4 將來的制動裝置

下面介紹鐵路上尚沒應用的其他制動裝置及其研究。

電磁制動。電磁制動廣泛用于裝卸機械及自動搬運設備，是一般產(chǎn)業(yè)機械用的簡單制動裝置，制動力也是通過摩擦獲得的。閘片通過彈簧壓緊制動盤；利用內(nèi)置的電磁鐵通電，抵銷彈簧壓緊力，使閘片離開制動盤。即：通過斷開電源，確保制動安全的結(jié)構(gòu)。這種制動方式的力源及作用部位被集中到一個單元內(nèi)，它與利用壓縮空氣作動器（如制動缸）的制動裝置相比，沒有管路破損等故障，安全性較高。結(jié)構(gòu)上由于用電磁力抵銷彈簧的壓緊力，如制動大轉(zhuǎn)矩的車輪及車軸，應用電磁鐵作動器是困難的。如果安裝在牽引電機軸上，雖轉(zhuǎn)速高，但轉(zhuǎn)矩小，作為車輛用制動裝置是有可能的。因此，最初曾將上述制動裝置作為支援（備用）制動裝置，安裝在既有線電動車的牽引電機軸上而進行了開發(fā)。該制動方式還有另一種應用：即將彈簧作用/油壓緩釋方式的油壓部分置換成電磁作動器，可作為目前路面電動車的緊急制動及停車制動用。目前正在研究新的規(guī)格。

永磁盤式制動（旋轉(zhuǎn)型永磁渦流制動裝置）。該制動裝置與新干線電動車組拖車使用的渦流制動裝置（ECB）的工作原理相同（不同之處是用永磁鐵取代ECB的電磁線圈）。目前，該制動裝置已作為大型汽車的抑速制動（減速器）普及應用。新干線用ECB是利用電磁鐵產(chǎn)生磁力線，而汽車上用的減速器使用了永磁鐵。它除了有非接觸（無摩擦、磨耗）的優(yōu)點外，還有無需能量的優(yōu)點。為使該制動方式用于鐵道車輛，進行了試驗臺試驗與車輛運行試驗。使用永磁鐵時，為了最大限度地利用有限的磁通，務必按幾毫米控制磁鐵側(cè)與盤體側(cè)的空隙。試制裝置利用軸承將主體安裝在輪軸上，構(gòu)成與齒輪裝置同樣的懸吊支承。裝置的質(zhì)量為簧下質(zhì)量，因此有待于解決輕量化問題。此外，由于制動轉(zhuǎn)矩與速度有依存關系，所以在低速區(qū)的制動轉(zhuǎn)矩可能不足。

5結(jié)語

進一步提高鐵路車輛制動摩擦材料的性能，研究新材料的開發(fā)、應用等，相關技術人員共同開發(fā)是至關重要的?，F(xiàn)在，國內(nèi)的經(jīng)濟快速發(fā)展，鐵道運輸在人們的生活中扮演著舉足輕重的角色，由于人們對鐵道車輛的運輸載容量和速度的需求不斷提高，車輛的制動性與鐵道車輛運輸?shù)陌踩悦懿豢煞?。因此，我們在分析鐵道車輛運行的現(xiàn)狀，找出其中的問題并采取方案對其進行解決，以保證車輛的安全運行，進一步推動我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。

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（作者單位：本溪北營鋼鐵（集團）股份有限公司）