高速列车制动方式分类
从能量的观点来看,制动的实质就是将列车动能转变成其他能量或转移走;从作用力的观点来看,制动就是让制动装置产生与列车运行方向相反的外力,使列车产生较大的减速度,尽快减速或停车。
(1)根据列车动能转移方式的不同,列车制动可分为如下几种方式:
①盘形制动。
②电阻制动。
③再生制动。
④磁轨制动。
⑤轨道涡流制动。
⑥旋转涡流制动。
⑦风阻制动。
上述制动方式中的盘形制动和磁轨制动也可称为摩擦制动,都是通过机械摩擦来消耗高速列车动能的制动方式。
其优点是制动力与列车速度无关。
无论列车是高速运行还是低速运行,都有制动能力,特别是在低速运行时能对列车施行制动直至停车。
可以说摩擦制动始终是高速列车最基本的制动方式。
摩擦制动的缺点是制动力有限,因受散热限制而使制动功率增大。
电阻制动、再生制动、轨道涡流制动和旋转涡流制动等也可称为动力制动,都是利用某种能量转换装置将运行中列车的动能转换为其他形式的能量,并予以消耗的制动方式。
其特点是制动力与列车速度有很大关系,列车速度越高,制动力越大,随着列车速度的降低,制动力也随之下降。
(2)根据制动力的形成方式不同,制动方式可分为黏着制动和非黏着制动。
车轮在钢轨上滚动时,轮轨接触处既非静止,也非滑动,在铁路术语中用“黏着”来说明这种状态。
黏着制动是指依靠黏着滚动的车轮与钢轨黏着点之间的黏着力来实现列车制动的方式。
黏着制度包括闸瓦制动、盘形制动、电阻制动、再生制动及电磁涡流转子制动等。
以闸瓦制动为例,车轮、闸瓦和钢轨三者之间有3种可供分析的状态:第一种是难以实现的理想的纯滚动状态;第二种是应极力避
免的“滑行”状态;第三种是实际运用中的黏着状态。
在上述3种情况中,纯滚动状态为最理想的轮轨接触状态,但实际上是不可能实现的;为避免车轮踏面擦伤、制动距离延长,需要防止“滑行”;黏着状态介于两者之间,它可以随气候与速度等条件的不同有相当大的变化。
由于列车的制动能量和速度的平方成正比,因此高速列车的动能很大,需要足够大的制动功率和更灵敏的制动操纵系统。
而传统的空气制动装置要受制动热容量和机械制动部件磨耗寿命的限制,以及摩擦材料性能对黏着利用的局限性,因此,高速列车要采用能提供强大制动能力并更好利用黏着的复合制动系统。
虽然考虑到乘座舒适度,但是制动距离随列车速度的提高而适当延长是不可避免的。
高速列车制动的总目标是控制制动距离,因此制动距离不会随车速的提高而增长太多。
复合制动系统通常由制动控制系统、动力制动、摩擦制动(如盘形制动和踏面制动等)系统、微机控制的防滑器和非黏着制动装置等组成。
复合制动力的产生分别来自电气(动力制动)、机械(盘形制动或踏面制动)和非黏着力(磁轨制动或涡流制动)。
高速列车的复合制动模式包括不同车辆在不同制动作用工况和各种速度下的制动能量分配关系,应根据列车的动力方式和编组条件进行设计并通过微机进行控制。