轨道运输用制动系统的安全、可靠和通用性

轨道运输用制动系统的安全、可靠和通用性

刘晓伟

中国铁路北京局集团有限公司石家庄电力机务段河北石家庄050000

摘要：铁路运输的主要优势是，除了运动的单元可以沿着轨道编组成列车外，运动单元在轮－轨接触时具有较低的滚动摩擦阻力。牵引传动系统、信号系统和运行安全保障系统的发展可以使得列车承载的质量不断增加，并提高列车的运行速度。在此情况下，制动系统应该为机车车辆的安全运行提供绝对的安全保障。进而，在安全性方面对制动系统提出了更高的要求。因为制动系统的故障会使运行受到限制，譬如促使列车从最髙运行速度下降下来。在历史上积累而成的机车车辆运行的地方特色也对制动系统的具体技术操控产生重大的影响。由于某种特定的机车车辆特殊的运行条件和结构特点，可以采用各不相同的技术解决方案。虽然一些个别的基本技术原则在很长的时间里会保持不变，但对于差不多每一系列的机车车辆来说，制动系统仍然是一个独特的系统。

关键词：轨道运输；制动系统；安全可靠；通用性

1对轨道机车车辆制动系统的要求

可操控性－要集中实施对制动系统的操控，通常是由司机室主动去操作；实现自动动作－在贯通的信号线中断时（今天在大多数情况下是指充满压缩空气的制动总管或者电气线路）。这是由于，譬如列车中１节或者几节车辆脱开连结，就需要自动地让制动系统动作起来。此时制动系统应该让列车停车，并可靠地让列车停在原地，直到制动系统根据规定的程序再次松开制动机；具有充分的能力。即使在频繁使用制动系统时，它也应该保持足够强大的制动能力。即使到了今天，最高水平的安全性仍然需要制动机的功能来保证。为了操控制动系统，已经研发出了许多系统。对机车车辆而言，还是广泛使用了空气制动机和电液控制的制动机。在大多数情况下，它们均被制成闸瓦式制动机，或者盘式制动机。在使用摩擦式制动机的同时，考虑到安全的制动要求，为了减慢轨道移动单元的速度，可以采用１种或几种制动系统。

2货运的特点

威斯汀豪斯的自动非直接作用的空气制动机保证了无级式制动缓解。它使操作员可以一步步地提高制动力。但不可以同样一步步地降低制动力，只能一步达到完全消除制动力。因此，就这种制动机的能力而言，它是受限制的。但是，今天无级缓解制动机已经广泛使用在在货运列车上，特别是长大列车上。因为它能减小列车上的纵向力和缩短制动机缓解时间。无级缓解制动机的性能特点限制了它们在严酷地形条件下的使用，以及货运列车和客运列车混运场合下的使用。为此，研发出了步进式缓解的自动空气制动机，并在货物运输和欧洲铁路上获得了广泛的运用。在轨距为1520mm的铁路线上，货物列车使用了两种缓解工况，即无级式和级式的联合制动机。具有无级式和级式缓解的联合制动机正在不断地得到应用和发展。这涉及到空气制动机调节特性的技术完善。其中包括功能的加速、在满载工况下的自动制动、提高功能的措施等。通过使用无需维保和可靠性高的结构来大幅提高系统的完好性。此外，正在开始投人运行的货运列车，首先是在长大货运列车上，引人了电子控制的电空制动机。与长大货运列车上的自动空气制动机相比，它的本质特点是：制动信号在列车的通信线路上进行传输、级式缓解、缩短了制动时间、在满载工况下整合了自动制动以及整合了诊断手段（而且诊断不限于制动机）。因而，出现了明显减小列车纵向力的可能性（特别是长大列车）以及缩短制动距离（在副司机操作的车载系统的作用下）。这样就能利用节能和提高货运列车的平均运行速度，明显提高货物运输的利润，并且还有助于提高铁路线路的通行能力。现代化的货运内燃机车的特点是具有很大的牵引传动功率，以及采用自动控制、检查和诊断的电子系统。因此，在这样的内燃机车上，对于制动机的控制也是采用电子系统。

4客运运输的特点

4.1城郊旅客运输的制动系统

对于城郊运输的机车车辆而言，电动制动能够保证大部分的制动力，而摩擦制动只用于特殊的情况，例如作为停车后维持停车状态，在极少出现事故和紧急情况下使用，或者电动制动机完好性出现问题的情况下使用。因此，这也影响到了摩擦制动机的设计参数。为了提高电动制动机的完好性，应该利用电阻制动机来补充作为再生制动机。在地铁和城市铁路上，采用直接作用的电空制动机。这种制动机的操控则基于电气信号的传输，或者根据电子仪器的命令。在电动动车车辆紧急制动时，借助摩擦制动机有可能破坏车轮与钢轨之间的粘着。所以，电动动车车辆都装备了与粘着无关的制动系统。在大多数情况下，则是采用磁轨制动系统。在紧急制动时，磁轨制动系统可以一直作用到列车完全停止。为了増大车轮与钢轨之间的粘着力，应该装备撒砂装置。今天，广泛使用着低地板的车辆。此类低地板车辆要安装空气制动机事实上是不可能的。原因是车上没有足够的空间来安装此类设备。所以，采用液压方式来控制的制动机。这种制动机具有有很大的压力，且非常紧凑的结构，保证具备有与空气制动机一样的高效和能力。信号的传输和对摩擦制动机的控制是像电空制动机一样来实现的。但是，操控电液制动机的被动系统的分量要稍高些。

3铁路干线机车车辆的制动系统

干线铁路客运机车车辆的制动系统开始是借用了货运领域的研发成果。威斯汀豪斯直接作用式制动系统是适用的，并且考虑到旅客运输的特点而作了改进。今天，在客运列车上采用大功率的闸瓦制动机，并根据列车的速度，以及部分根据负荷来调整制动力。也使用大家熟知的以城市轨道系统方式的磁轨制动。这种磁轨制动系统采用了电子设备控制的防滑装置和电子制动加速器。还使用可调节式电空制动机。在许多电动车组列车上，则使用带有电子控制装置的直接作用的电空制动机。还常常用简化了的自动空气制动机来部分补充电空制动机。当运行电动车组列车时，可以由动车列车中无关的牵引动力车来进行操控。随着磁轨电动机车车辆的出现，动力制动机越来越发挥着重要的作用。而在使用这种制动机时，必须装备用于控制空气制动机的适配系统。今天，在铁路干线运行的牵引机车车辆上，电动制动机常常起到再生器的作用，即在没有制动电阻器的情况下将电能返回到接触电网上。如果牵引供电系统能够可靠地使用这些由再生制动机产生的电能，这样的做法是完全可能的。通常，对干线机车车辆制动性能提出的要求，需要仅仅由空气制动机来实现必需的制动力。为了在高比例的蓄能和摩擦制动器有限的情况下确保经济有效的制动，在已有的制动系统之间自动地分配制动力具有更加重要的作用。随着列车运行速度的提高，已经达到了闸瓦制动机（它们以前用于铁路干线的客运机车车辆上）的能力极限。盘式制动机已经在替换它们。这种盘式制动机可以明显地减小对车轮产生的热负荷影响。现在倾向于使用灰铸铁制造的制动盘和有机材料制造的制动闸片。在必须确保将很高的能量转变为很高的制动功率时，应该使用备选的摩擦材料，即钢制动盘和由金属陶瓷制成的制动闸片，或者特种高效能的制动闸片。在机车车辆以高速运行的今天，将优先考虑牵引分配的列车。与集中牵引的列车相比，从制动技术的角度来看，这样做能提高由未磨损动力制动装置所发出的最大制动力。但是，在这种情况下会明显缩减用于安装摩擦制动机（装置）的空间。而这种摩擦制动机仍然是必需的。这其中涉及到压缩空气的制备设备和制动机的控制设备。此外，要扩大低地板机车车辆在地区交通上的使用。在此类机车车辆上，安装制动设备的地方也是受到限制的。因此，需要研发出特别紧凑的制动系统的零部件。

结论

轨道交通系统对城市的生产生活具有重要的作用,因而保证轨道交通的正常运行也是城市建设的一大任务。城市轨道交通车辆制动系统故障检修的进行可以更好的维护好轨道交通系统,因而应当做好相关工作,以促进城市更好发展。

参考文献：

[1]俞绩伟.城市轨道交通车辆制动系统的特点及发展趋势研究[J].科技展望,2016,26(29):40.

[2]尤泉泉.浅析城市轨道交通车辆制动系统检修方案[J].建筑工程技术与设计,2017(23):5784-5784.