高速列车制动系统的基本要求

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1、高速列车制动系统的基本要求近年来，在我国客货列车的提速研究中已经充分反映了制动问题的重要性，特别是盘形制动装置和防滑器作为旅客列车提速的关键技术发挥了重要的作用。但随着我国铁路向高速化发展，制动问题将更为突出，制动距离随列车速度非线性增长的问题暂且不论，仅现有的空气制动装置从制动能量和舒适性方面考虑也远远不能满足300km/h高速列车的运用要求。因此，对于高速列车的制动系统，必须彻底改变过去对于制动系统的陈旧观念和思考模式，根据国外经验以及我国发展高速列车的具体条件，从提高高速列车的安全性、可靠性和舒适性这3项基本要求出发，采用各种新

2、技术，并综合考虑机车车辆制动性能和运输、通信、线桥建筑有关的系统工程问题。1　高速列车制动系统的基本要求1.1　安全性　　紧急制动距离是检验列车制动性能和安全性的最基本条件。我国已研究制定了各种高速列车的基本技术条件，在考虑了必要的安全裕量的情况下，对紧急制动距离的要求如表1所示。表1　高速列车的制动装置和紧急制动距离列车型号最高速度/(km.h-1)制动方式拖车每根轴制动盘数/个标准距离/m不良状态距离/m300系(日本)300动力+盘形24960—ICE(德国)300动力、盘形+磁轨43450—TGV-A(法国)300动力、盘形4

3、35004500TGV-PSE(法国)270动力、盘形、踏面43200—京沪300km/h300动力、盘形+磁轨437004500京沪200km/h200动力、盘形318002000　　为此，高速列车制动系统必须具有高速停车时足够的制动功率，以保证尽可能短的制动距离。1.2　可靠性　　高速列车必须随时保证有必要的停车制动能力。包括计算机网络或电空制动故障、供电网络失电(无动力制动)、下坡道停车时的可靠性设计，表1所示的不良状态距离就是考虑了可靠性的纯空气制动作用距离。　　在该距离设计中，考虑了失电情况下空走时间延长和盘形制动摩擦因数误

4、差对延长制动距离的影响，例如京沪300km/h高速列车按计算距离4100m增加10%左右后为4500m，可以保证在失电情况下制动停车的可靠性。为此，高速列车必须采用多种制动装置的复合制动模式。1.3　舒适性　　高速列车的制动作用时间和制动减速度远大于普通旅客列车，而这些参数是判断旅客舒适性的重要指标之一。由于高速列车制动系统采用微机控制的电气指令制动方式和盘形制动装置，故其纵向舒适性指标较高，如表2所示。      表2　旅客列车纵向舒适性的评定指标比较列车类型高速列车TB/T2370-93紧急制动时的最大减速度/(m.s-2)≤1.

5、4≤1.4常用制动时的平均减速度/(m.s-2)≤0.6≤1.2最大纵向冲动/g≤0.6≤1.0～1.2　　达到上述技术指标的关键技术问题是：采用电气指令控制方式；合理设计复合制动的模式；尽量减少列车中各车辆制动率的差别；采用摩擦特性良好的盘形制动装置等。2　复合制动模式2.1　不同方式的能量分配　　高速列车的复合制动系统包括空气制动、动力制动和非粘着制动，其基本作用方式是：在正常情况下以动力制动为主，不足部分再以空气制动作为补偿。在该制动模式中，动力制动能力主要取决于动车的数量和各动车的动力制动功率。所以，动力制动所占比例与列车编组

6、方式有关。在动力分散式高速列车中，动力制动的能量占50%以上。对于动力集中式高速列车，在调速制动时，动力制动也占有较大的比例；但在常用全制动和紧急制动时，空气制动就占有较大的比例(如图1、图2所示)，此时动力制动力已达到最大值，可调的是空气制动力，而且在低速及停车时必须依靠空气制动作用。图1　TGV10辆编组列车常用制动力分配特性图2　TGV10辆编组列车紧急制动力分配特性2.2　不同车辆的制动能量分配　　空气制动能力主要受到盘形制动结构(制动盘数量)和热容量的限制，并依赖于粘着利用。例如按我国高速试验列车粘着利用设计的制动率约为32

7、.5%，拖车可按此限值设计，动车则受到制动盘数量的限制，其空气制动达不到粘着利用，而需依赖于再生制动的复合制动能力。因此，复合制动模式在广义上还包括高速列车中不同车辆的制动能量分配关系，其中动车的动力制动按最大设计功率考虑，在常用制动时还可以分担拖车的部分制动负荷。关键是紧急制动时空气制动能量的分配，要根据粘着和制动盘的热容量限制，分别计算每辆车的空气制动力，我国高速试验列车空气制动力的分配见表3。表3　我国高速试验列车空气制动力分配车　　型空心轴动力车方向轴动力车独立式拖车铰接式三轴车铰接式二轴车换算闸瓦压力/kN131.5131.

8、5178.5152.4108.4制动力/kN41.341.35647.934换算制动率/%17.218.132.532.532.52.3　非粘着制动的制动能量　　为保证紧急制动的安全性，高速列车的紧急制动能力应有10%左