國內外高速動車組基礎制動技術研究

宗振 馬向波 張燕杰

摘要：在高速動車組中基礎制動是最重要的組件之一，對于保證動車的安全運行發揮著重要作用。本文主要介紹國內外的基礎制動技術的原理和發展，以供參考和借鑒。

關鍵詞：國內外;高速動車組;基礎制動技術

制動系統性能直接影響動車組的運行安全及乘客的乘車安全，而基礎制動是高速動車組制動系統中的最為關鍵的裝置之一，是高速動車組在制動系統其他制動措施失效情況下的最后一道安全保障。為滿足速度不斷增高的動車組制動距離要求，世界各國專家學者對基礎制動方式的新型式進行不斷地探索：主要針對高速動車組盤形制動裝置的工作原理、組成、選型原則及試驗方法進行介紹。

1高速動車組基礎制動裝置基本要求

高速動車組由于速度高、制動熱負荷大，對基礎制動裝置提出了更高的要求。對于高速動車組基礎制動裝置必須具備如下條件：（1）必須能夠承受緊急制動時產生巨大制動負荷。在其他制動型式失效情況下，基礎制動系統作為主要的甚至唯一的安全保障，必須能夠承擔高速動車組巨大的制動負荷，并將巨大的動能轉變為熱能消散在大氣中。（2）基礎制動裝置動作必須靈活可靠。高速動車組基礎制動裝置動作靈活及高的可靠性直接關系到列車的運行安全，當動力制動失效時，盤形制動必須保證高速動車組能在規定的制動距離內停車，以確保行車安全。因此盤形制動作為基礎制動裝置的重要組成部分，是高速動車組的基本制動方式。（3）基礎制動裝置結構必須緊湊、制動效率高。結構緊湊以滿足高速動車組每軸配置多套基礎制動單元的需要;盤形制動的制動效率一般要大于90%，以保證有足夠的制動力輸出。（4）基礎制動的制動摩擦副在各種速度下都必須有良好的摩擦磨損性能及耐磨性，摩擦系數穩定。制動盤和閘片有足夠長的使用壽命。（5）基礎制動要保證列車在規定的坡道上安全停放。（6）基礎制動要有良好的環境適應性，在低溫、雨雪、風沙、潮濕等環境下能夠長期正常工作。

2國外高速動車組制動技術發展情況

國外高速動車組從20世紀60年代發展至今，制動系統仍采用微機控制直通式電空制動控制系統或自動式制動控制系統，輔以大功率盤形基礎制動裝置、高性能防滑器、渦流制動裝置、磁軌制動裝置等，來滿足動車組的制動要求。制動技術的先進性、可靠性、可維護性等始終是制動系統追求的目標。從國外軌道車輛制動技術的發展情況看，智能控制、集成化、小型化、輕量化和節能、環保等己成為制動技術發展的重要方向。

1.1制動控制系統的集成化、小型化和智能控制技術

近幾年，國外髙速列車、機車和城軌列車制動控制技術均在向集成化、小型化和智能控制的方向發展。法維萊公司推出了一種機電一體化高度集成的制動控制單元，采用輕量化、模塊化設計理念，尺寸小，重量不到13kg。該制動控制單元具備單軸制動控制和防滑控制能力，可以適用于車控、架控和軸控多種場合。制動控制單元的緊急制動安全等級達到SIL4，常用制動和防滑控制安全等級達到SIL2，部件采用長壽命設計，大修周期長達10年。由于采用了大流量排氣閥，制動響應速度更快。該制動控制單元不僅適用于地鐵列車，也可延伸到動車組制動技術領域。曾在我國CJ-1型城際動車組上運用的IRV型集成中繼閥也屬于一種高度集成的制動控制產品，該集成中繼閥包括常用制動電磁閥、緊急制動電磁閥、空重車調整閥、雙膜板中繼閥等部件，集成了常用制動、緊急制動的制動缸壓力控制功能以及空重車調整功能。

1.2基礎制動裝置的輕量化和模塊化

基礎制動裝置的輕量化、小型化、模塊化成為其主要發展方向。克諾爾公司新近推出了一種粗、細筋相搭配的軸裝制動盤，粗筋主要用來承擔制動盤受力，細筋主要用來增強制動盤散熱性，能滿足更大制動功率的使用要求。法維萊公司推出的適用于高速列車、機車、客車和貨車的焊接制動盤是一種新型的軸裝制動盤，該制動盤能完全滿足UIC和EN標準，材料性能優異，在一定范圍內可以根據顧客要求靈活設計產品的尺寸和使用壽命;雖然散熱筋數量較少，但能提供很好的散熱性能。該制動盤可以根據不同維護周期確定制動盤厚度，適用于各種尺寸要求，相比原有結構的同樣制動盤可減重21%，維護時更換的時間更短且可與既有產品互換。但該產品結構較為復雜，對零件精度和裝配有較高的要求

3我國高速動車制動技術發展方向探討

隨著各種先進的控制技術、新材料技術等的應用，高速動車組制動技術水平在不斷提升。制動力控制的準確性和精細調節能力的提髙，為復合制動控制、ATC控制等提供了有利條件，從而保證了不同制動方式之間的良好配合以及列車的平穩運行、精確停車等;制動系統產品向模塊化、高度集成化、小型化方向發展，使制動系統實現系列化、簡化安裝設計等更為方便，功能也更為強大;制動系統的診斷和監控、故障導向安全、冗余設計等日益完善，使其可靠性不斷提高，為高速動車組的安全運營創造了條件。由于在復合制動、適應ATC控制等方面，微機控制直通電空制動比自動電空制動有著明顯的優勢，另外，在實現制動力的精確控制、提高響應性等方面，微機控制直通制動都要優于自動制動方式，所以微機控制直通電空制動技術在很長一段時間內仍然是高速動車組的主流控制技術。同時隨著高速動車組運行速度的提高和制動功率的加大，非黏著制動將具有較廣闊的運用前景。因此，智能控制和智能診斷功能、集成化、小型化、輕量化和節能環保等是動車組制動技術發展的必然趨勢，也應是我國動車組制動技術的發展方向

4結語

隨著我國動車組制動技術自主研發工作的開展，也應建立技術安全體制，明確產品的安全等級要求，建立產品的全壽命周期管理體系，均衡成本與可靠性需求，充分利用產品的實際運用數據，提升可靠性設計與驗證水平，保障產品的可靠性。

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（作者單位：中車唐山機車車輛有限公司）