-
1
毕
业<
/p>
论
文
中
文
摘
要
高速动车组制动技术新进展
摘要
众所周知，先进的制动技术是
保证列车高速运行安全性、有效性和舒适性不
可或缺的一部分，对于高速列车的制动来说
，传统的摩擦制动方式已不能保证运行
的安全，
一些方式更加灵
活、
性能更加卓著的制动技术
（如电磁制动、
< br>电阻制动等）
已在现有动车组上使用。本文将对其加以宏观论述与回顾，并以此为
基础总结诠释
目前国内外动车组制动的新技术。这些技术中包括已有成熟技术（尚未大规
模使
用）
，也有处于试运行阶段仍需改进但前景诱人的前沿技术
。希望通过宏观的解构、
整合，对动车组制动技术现状的及其未开发展趋势作一次鸟瞰式
介绍，同时进一步
加深我在制动理论方面的认识。
关键词
动车组制动现状
动车组制动新进展
宏观解构
2
目
录
1
引言……………………………………………………………
……………
3
2
动车组制动技
术现状概述………………………………………………………
3
2.1
关于动车组制动……………………………………………
……………
3
2.2
浅析国外几种高速列车制动
…………………………………………………
5
3
高速动车组制动新技术进展……
……………………………………………
5
3.1
磁轨制动……………………………………………………
…………………
5
3.
2
轨
道
涡
流
制
动
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…<
/p>
…
…
…
…
…
…
…
…
…
6
3.3
飞轮储能制动…………………………………………………………………
7
3.4
空气翼板制动…………………………………………
…………………
8
3.5
液压制
动…………………………………………………………………
9
结论
……………………………………
………………………………………
11
致谢
……………………………………
…………………………………………
12
参考文献……………
……………………………………………………………
13
3
1
引言
近
年来，
随着我国社会经济的快速发展，
我国掀起了高铁建设的热
潮，
CRH
各型动车组先后投入使用，在世界高铁史册留下辉煌
的一页。制动这
一列车安全运行必不可少的环节，历久弥新涌现了不少新技术、新手段。
运用吸收这些新东西，有利于促进我国高速动车更快更好发展。本文正是
基于这种认识而作的。文章概括回顾了国内外动车组制动技术的现状，并
据此阐
述了目前动车组制动的新技术进展，这些技术虽仍有瑕疵，但瑕不
掩瑜它们终将在未来高
速动车组制动方面大放异彩。
2
动车组制动技术现状概述
2.1
关于动车组制动
2.1.1
动车组制动基本认识
现代高速动车组采用动力分散模式，列车制动由电气制动和空气制动复合
而成
，
包括制动控制系统和制动执行系统。
控制系统由制动信号发生
、
传输装置
和制动控制装置组成；
执行
系统即基础制动装置，
常见的有闸瓦制动和盘形制动。
由于运行
速度高，
黏着系数小，
制动距离要求短，
动车组均设有高性能电阻防滑
器，进行防滑控制，充分利用黏着。
以
CRH3
为例，制动系统主要设备包括以下几部分：风源系统、制动控
制单元备用制
动系统、
撒砂装置、
空气防滑装置、
空
气悬挂装置、
基础制动装置
，
如图
2
——
1
所示。
图
2
—
1
2.1.2
电制动
电气制动简称电制动，
包括电阻制动和再生制动。
电阻
制动是制动时将牵引
主电机作发电机
,
利用动能发电并将电能通过车辆的制动电阻转变为热能，从而
获得制动力的方法。
再生制动是将电能通过牵引系统的变流器逆向变换，
制动时
将牵引主电机转换成发电机工作。
所谓
“再生”<
/p>
本质是将牵引加速过程中从接触
网获得的电能经转换和各种磨耗后
反馈给电网，从而获得制动力的方法。
4
电制动可单独使用或与空气制动一起使用，
与空气制动一起使用时将优先使
用电制动，
以减轻空气
盘形制动部件的磨耗。
现行动车组电制动与空气制动分工
一般为
：
动车驱动轴使用电制动，
动车非动力轴和拖车使用电空制动，
超出使用
电制动力的速度范围，动车拖车均使用空气制动。
2.1.3
直通式电空制动
目前动车组制动控制
是一种电气指令微机控制的直通式电空制动。
电动车组
各车辆上
的制动装置由制动控制单元
（简称
BCU
或者叫制动控制器）
、
EP
阀、
中继
阀、空重调整阀、紧急制动电磁阀等组成。在
< br>200m/h
动车组上，载荷调整器信号
直接来自空气簧
空气压力。空气弹簧压力通过传感器转化为与车重相应的电信
号，
BCU
根据制动指令及车重信号计算出所需的制动力，并向电气制动控制装置
发出制动信号。
电气制动控制与计算结果相应的电信号送到
EP
阀。
EP
阀将此电信<
/p>
号转换成相应的空气压力信号送到中继阀，
中继阀进行流量放大后
使制制动缸获
得相应的压力（图
2
——
2
）
。
拖车常用制动时，
制动控制装置的动作过程与动车的基本相同。
但因为没有
电制动，所以不必进行电制动与空气制动的协调，所需制
动力全部通过
EP
阀转
化为相应的空气
压力信号，然后由中继阀使制动缸产生相应的制动力。
图
2
—
2
5
2.2
浅析国外几种高速列车制动
目前，国外动车组基本上有
3
种模式，即法国的
TGV
、德国的<
/p>
ICE
、和日本的
新干线，其制动方式参
见下表。
国别
型号
0
系
编组
16M
速度
210
(km/h)
列车制
电磁直
动控制
通
空
-
方式
液
日本
法国
德国
100
300
TGV-S
TGV-A
TGV-N
TCE-V
ICE
12M4T
10M6T
2M8T
2M8T
2M10T
2M3T
2M14T
230
300
270
300
350
300
280
电气指
令直通
电
-
液
电气
指令
微机
控制
电空
直通
电空
√
√
自动
空气
电
气
指令
微机
控制
电空
空气
制动
√
√
√
电气
指令
微
机
控制
电空
空气
制动
√
√
√
√
电气
指令
微
机
控制
电空
空气
制动
√
√
√
√
√
√
电气
指令
微机
控制
电空
空气
制动
√
√
√
备用制
直通电
动
空
动
闸
车
瓦
制
盘
√
动
形
电
√
阻
再
生
涡
流
拖
闸
车
瓦
制
盘
动
形
磁
轨
涡
√
流
直通电
空
√
√
√
√
√
空气
制动
√
√
√
√
√
3
高速动车组制动技术进展
3.1
磁轨制动
3.1.1
磁轨制动原理简述
磁轨制动：磁轨制动分为电磁型和永磁型，其最大的优点
是产生的制动力不
受轮轨间的黏着条件限制。
电磁铁磁轨制动装
置主要由励磁电路、
构架、
制动梁、
6
升降凤缸、电磁铁等构成（图
3<
/p>
——
1
）
。
图
3
—
1
电磁型磁轨制动装
置
永磁型磁轨制动分旋转式和移动式。前者由两瓣硬磁材料和
磁绝缘夹层制成，
后者由一块硬磁和两面软磁层，
上端绝缘层制
成。
在工作状态时，
外圈磁轭在控
制气
缸的推动下转动，
内外圈上相同位置的永磁体磁极相反。
磁力线
穿过极片在
感应盘内通过，
产生制动力。
非工作状态时，
外圈上相同位置的永磁体磁极相同，
磁力线被
屏蔽，
不产生制动力。
改变控制气缸的行程，
< br>内外圈上的永磁体的相对
位置可以在一块磁铁宽的距离内任意改变，以实现分级制
动。
3.1.2
磁轨制动应用及特点
磁轨制动一般作为一种辅助制动方式用于黏着力不足的高速旅客列车紧急
制动中，
法国的
TGV-2N
、
德国的
ICE
及瑞典的
X2000
等高速列车都装有磁轨制动装
置。
目前，德国已经在进行磁轨制动用于常用制动的尝试，相信随着技术的进<
/p>
步，
这将逐步变为现实。
另外，
和轨道涡流制动相比，
磁轨制动的技术要求较低，
在高速铁路技术不太成熟的情况下，磁轨制动是一种比较好的选择。
磁轨制动与轮轨间黏着系数无关，
故受气候影响小。
另外采用磁轨制动还可
缩短制动距离。<
/p>
磁轨制动的不足之处是，
制动力产生和消失都很突然，
其制动和
缓解的突然性决定了它更适宜作辅助性紧急制动装置；
另一缺点是采用磁轨制动
会使车辆自重增加
1
吨左右。
3.2
轨道涡流制动
3.2.1
涡流制动工作原理
轨道涡流制动技术有旋转（盘型）涡流制动和线性涡流制动。
旋转涡流制动是在车轴上装金属盘，
制动时金属盘在电磁铁形成
的磁场中旋
转，盘表面感应出涡流，产生电磁力并发热消散于大气中，从而产生制动力。
与
盘形制动相比，
旋转涡流制动虽然无磨耗，
< br>但其制动力也要受粘着限制，
且消耗
电能太多。
线性涡流制动与磁轨制动安装相似，但线性涡流制动的电磁铁在制动时
只放
7
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