淺析鐵道車輛制動技術的現狀及發展

魏欣宇 史兼棟

摘 要：鐵路運輸因其運載容量大、運行速度快、節能環保等優勢一直是人類重要的交通運輸方式，在世界各國的經濟發展中扮演著舉足輕重的角色。近年來，隨著經濟的快速發展，鐵路運輸作為人力物資運輸的一個重要途徑，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展動向，同時闡述了制動裝里的新設計理念亟待解決的課題。

關鍵詞：鐵道車輛;制動技術;發展

機械制動是將摩擦材料推壓到車輪或制動盤上產生摩攘力，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展，就目前的現狀而言，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，能穩定地接收大運動能的性能，并有效利用受轉向架/輪軸限制的空間，乃至符合輕量化的要求。

一、鐵道車輛制動技術的研究現狀

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展，就目前的現狀而言：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的常用技術指標已經接近世界先進水平;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首屈一指的。

1.鐵道車輛的檢修周期短，可靠性不高

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

2.鐵道車輛的車輪摩擦嚴重，車輪熱負荷較高

隨著經濟的發展，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。體現出直接影響的就是車輪擦傷數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次列車出現脫軌事故，后經檢修發現，該列車制動系統在長時間工作后出現機械故障，列車車輪嚴重變形并最終導致了事故的發生。

3.鐵道車輛在常用制緩解時不能發生緩解作用

鐵道車輛在運輸時，制動系統的制動機與制動桿的活桿不能同步進行的情況時有發生。發生這個故障有可能是制動缸和控制閥出現了問題，如果不能及時解決，對于車輛的正常運輸也會產生影響，進而造成不必要的損失。據法新社報道，2016年法國某列車因制動系統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展起到了警示作用。

二、鐵道車輛制動技術的發展

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;對空氣制動系統做防塵、防銹處理，以防止制動系統的使用不靈;及時解決故障問題。

2.實現鐵道車輛的制動系統的集成化、電子化

鐵道車輛的制動系統的集成化、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上實現集成化、電子化，而且在現實中也是可以實現的，我們可以運用計算機實現對鐵道車輛的防滑控制，簡化車輛的制動管系等。

三、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，是一般產業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，確保制動安全的結構。這種制動方式的力源及作用部位被集中到一個單元內，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。結構上由于用電磁力抵銷彈簧的壓緊力，如制動大轉矩的車輪及車軸，應用電磁鐵作動器是困難的。如果安裝在牽引電機軸上，雖轉速高，但轉矩小，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。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格。

永磁盤式制動（旋轉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）的優點外，還有無需能量的優點。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與盤體側的空隙。試制裝置利用軸承將主體安裝在輪軸上，構成與齒輪裝置同樣的懸吊支承。裝置的質量為簧下質量，因此有待于解決輕量化問題。此外，由于制動轉矩與速度有依存關系，所以在低速區的制動轉矩可能不足。

四、結語

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、應用等，相關技術人員共同開發是至關重要的。現在，國內的經濟快速發展，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的安全性密不可分。因此，我們在分析鐵道車輛運行的現狀，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，進一步推動我國經濟的快速發展。

參考文獻 ：

[1]李高 高速列車驅動制動動力學及其控制研究 《西南交通大學》-2014年第3期.

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