国内外高速动车组基础制动技术研究

宗振 马向波 张燕杰

摘要：在高速动车组中基础制动是最重要的组件之一，对于保证动车的安全运行发挥着重要作用。本文主要介绍国内外的基础制动技术的原理和发展，以供参考和借鉴。

关键词：国内外;高速动车组;基础制动技术

制动系统性能直接影响动车组的运行安全及乘客的乘车安全，而基础制动是高速动车组制动系统中的最为关键的装置之一，是高速动车组在制动系统其他制动措施失效情况下的最后一道安全保障。为满足速度不断增高的动车组制动距离要求，世界各国专家学者对基础制动方式的新型式进行不断地探索：主要针对高速动车组盘形制动装置的工作原理、组成、选型原则及试验方法进行介绍。

1高速动车组基础制动装置基本要求

高速动车组由于速度高、制动热负荷大，对基础制动装置提出了更高的要求。对于高速动车组基础制动装置必须具备如下条件：（1）必须能够承受紧急制动时产生巨大制动负荷。在其他制动型式失效情况下，基础制动系统作为主要的甚至唯一的安全保障，必须能够承担高速动车组巨大的制动负荷，并将巨大的动能转变为热能消散在大气中。（2）基础制动装置动作必须灵活可靠。高速动车组基础制动装置动作灵活及高的可靠性直接关系到列车的运行安全，当动力制动失效时，盘形制动必须保证高速动车组能在规定的制动距离内停车，以确保行车安全。因此盘形制动作为基础制动装置的重要组成部分，是高速动车组的基本制动方式。（3）基础制动装置结构必须紧凑、制动效率高。结构紧凑以满足高速动车组每轴配置多套基础制动单元的需要;盘形制动的制动效率一般要大于90%，以保证有足够的制动力输出。（4）基础制动的制动摩擦副在各种速度下都必须有良好的摩擦磨损性能及耐磨性，摩擦系数稳定。制动盘和闸片有足够长的使用寿命。（5）基础制动要保证列车在规定的坡道上安全停放。（6）基础制动要有良好的环境适应性，在低温、雨雪、风沙、潮湿等环境下能够长期正常工作。

2国外高速动车组制动技术发展情况

国外高速动车组从20世纪60年代发展至今，制动系统仍采用微机控制直通式电空制动控制系统或自动式制动控制系统，辅以大功率盘形基础制动装置、高性能防滑器、涡流制动装置、磁轨制动装置等，来满足动车组的制动要求。制动技术的先进性、可靠性、可维护性等始终是制动系统追求的目标。从国外轨道车辆制动技术的发展情况看，智能控制、集成化、小型化、轻量化和节能、环保等己成为制动技术发展的重要方向。

1.1制动控制系统的集成化、小型化和智能控制技术

近几年，国外髙速列车、机车和城轨列车制动控制技术均在向集成化、小型化和智能控制的方向發展。法维莱公司推出了一种机电一体化高度集成的制动控制单元，采用轻量化、模块化设计理念，尺寸小，重量不到13kg。该制动控制单元具备单轴制动控制和防滑控制能力，可以适用于车控、架控和轴控多种场合。制动控制单元的紧急制动安全等级达到SIL4，常用制动和防滑控制安全等级达到SIL2，部件采用长寿命设计，大修周期长达10年。由于采用了大流量排气阀，制动响应速度更快。该制动控制单元不仅适用于地铁列车，也可延伸到动车组制动技术领域。曾在我国CJ-1型城际动车组上运用的IRV型集成中继阀也属于一种高度集成的制动控制产品，该集成中继阀包括常用制动电磁阀、紧急制动电磁阀、空重车调整阀、双膜板中继阀等部件，集成了常用制动、紧急制动的制动缸压力控制功能以及空重车调整功能。

1.2基础制动装置的轻量化和模块化

基础制动装置的轻量化、小型化、模块化成为其主要发展方向。克诺尔公司新近推出了一种粗、细筋相搭配的轴装制动盘，粗筋主要用来承担制动盘受力，细筋主要用来增强制动盘散热性，能满足更大制动功率的使用要求。法维莱公司推出的适用于高速列车、机车、客车和货车的焊接制动盘是一种新型的轴装制动盘，该制动盘能完全满足UIC和EN标准，材料性能优异，在一定范围内可以根据顾客要求灵活设计产品的尺寸和使用寿命;虽然散热筋数量较少，但能提供很好的散热性能。该制动盘可以根据不同维护周期确定制动盘厚度，适用于各种尺寸要求，相比原有结构的同样制动盘可减重21%，维护时更换的时间更短且可与既有产品互换。但该产品结构较为复杂，对零件精度和装配有较高的要求

3我国高速动车制动技术发展方向探讨

随着各种先进的控制技术、新材料技术等的应用，高速动车组制动技术水平在不断提升。制动力控制的准确性和精细调节能力的提髙，为复合制动控制、ATC控制等提供了有利条件，从而保证了不同制动方式之间的良好配合以及列车的平稳运行、精确停车等;制动系统产品向模块化、高度集成化、小型化方向发展，使制动系统实现系列化、简化安装设计等更为方便，功能也更为强大;制动系统的诊断和监控、故障导向安全、冗余设计等日益完善，使其可靠性不断提高，为高速动车组的安全运营创造了条件。由于在复合制动、适应ATC控制等方面，微机控制直通电空制动比自动电空制动有着明显的优势，另外，在实现制动力的精确控制、提高响应性等方面，微机控制直通制动都要优于自动制动方式，所以微机控制直通电空制动技术在很长一段时间内仍然是高速动车组的主流控制技术。同时随着高速动车组运行速度的提高和制动功率的加大，非黏着制动将具有较广阔的运用前景。因此，智能控制和智能诊断功能、集成化、小型化、轻量化和节能环保等是动车组制动技术发展的必然趋势，也应是我国动车组制动技术的发展方向

4结语

随着我国动车组制动技术自主研发工作的开展，也应建立技术安全体制，明确产品的安全等级要求，建立产品的全寿命周期管理体系，均衡成本与可靠性需求，充分利用产品的实际运用数据，提升可靠性设计与验证水平，保障产品的可靠性。

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（作者单位：中车唐山机车车辆有限公司）