高铁列车刹车片的研究现状与展望

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1、成绩中国矿业大学2010级硕士研究生课程考试试卷考试科目工程摩擦学考试时间2011年7月10号学生姓名成钰龙学号ZS10050017所在院系机电学院任课教师朱华中国矿业大学研究生院培养管理处印制序言2011年7月23日晚20时34分，发生D301与D3115次列车追尾事故，伤亡惨重，这是令中国铁路人心中悸痛的一个日子，也是中国铁路史上让人悲伤的一天。追尾！这本应局限于汽车行驶中较为常见的事故，但竟然不可思议地在身形庞大、技术先进的两列动车上发生了。有人说是雷雨交加的恶劣天气导致了这场灾害，有人说是差强人意的铁路调度管理出现了问题，也有人说是列车的质量还不过关。我想，这场惨痛的事故

2、绝对不是单一的原因造成的，只要有任何一方面的原因不满足，应该就不会酿成惨祸。作为一名刚完成工程摩擦学课程的学生，我将目光集中在高铁刹车系统上。如果采用真正适合高铁的刹车片，在司机发现前方列车时能够及时有效地刹车，至少今后不会再发生类似的事故。高铁列车刹车片的研究现状与展望学号ZS10050017姓名成钰龙摘要：介绍了国内外列车刹车片材料的发展历程和现阶段新型刹车片材料的发展状况，并且展望了以碳系复合材料为主要发展方向的未来高速化铁路的新型刹车材料概况。关键词：高速铁路；刹车片；粉末冶金；C/C复合摩擦材料；高磨合成材料0引言在当今时代，火车、汽车、城轨等已毫无例外地成为人类陆地客

3、货运输无可替代的现代化工具，在社会生活中发挥着举足轻重的作用，并在可以预见的未来相当长的时间内，车辆工业仍将是国民经济重要的支柱产业，人类对车辆的要求越来越高，如高速、重载、安全可靠、乘坐舒适、操作方便、低能耗、无公害、轻量化等，车辆工业相应呈现出蓬勃的多元发展态势。长期以来，我国列车一直在低速状态下运行，而铁路的高速化程度是评判国家交通发达与否的一个重要标志，早在20世纪90年代中期，日、法、德等国就已经开通了最高时速达300km/h的高速铁路，而我国从1997年4月1日到2007年4月1日共进行了6次大提速，普通动车时速已经达到160~200km/h。随着2008年6月京津城

4、际高铁的开通，我国高铁最高时速已经超过350km/h。而今年设计时速380km/h的京沪高铁的完工标志着我国高速铁路已经走在世界的前列，为此国家在“十一五”计划纲要中指出，要逐步实现客运专线的高速化，普通动车时速要提高到200～300km/h，高速铁路最，高时速应大于350km/h[1]。随着我国高速铁路的快速发展，其各项性能要求也相应的提高，尤其对制动性能提出了更严格的要求，这是因为列车的制动功率与车速呈3次方关系[2]，也就是说，列车速度提高1倍，制动功率则需增加8倍。目前列车的紧急制动主要是依靠车辆制动系统中的制动盘和刹车片摩擦副的摩擦实现的，而制动系统中刹车片的性能好坏对

5、列车制动效果有着非常大的影响，因此，对其性能提出了更加严格的要求。铁路车辆制动系统中刹车片的发展是随着铁路的发展而发展的，在其制动材料的研究和应用方面经历了一个漫长的发展过程。盘式制动器制动刹车片经历了合成刹车片到粉末冶金刹车片的发展历程，随着铁路列车向着高速和重载方向的发展，制动材料需要同时满足以下几个方面的性能要求：①较高摩擦力及优良的耐磨性能；②足够的抗冲击强度；③导热性好；④不受气候影响、摩擦系数稳定；⑤一定的经济性；⑥便于成型和实现轻量化。因此，世界各国的研究人员对高性能高速铁路刹车片材料的研究也在不断的深入，并在碳纤维复合材料及陶瓷复合材料等新型材料上取得了一定的成绩

6、。１国内外刹车片材料的发展1.1国外刹车片材料的发展日本是高速铁路发展最为迅速的国家，日本东海道新干线在1964年10月1日正式开通了世界上第一条高速铁路，列车运行速度达到了210km/h。目前，日本高铁稳定运行速度是300km/h，随着列车的高速化，其制动系统中刹车片材料的研究与应用也进入了一个新时期。日本高铁的刹车片材料经历了由合成材料，粉末冶金材料到碳纤维材料的过程。合成材料在高铁早期被广泛使用，但是合成刹车片在250℃高温下，磨损迅速增加的弱点使其只能在180～200km/h以下的高铁上使用[3]。随着列车速度的提升，合成刹车片已经不能满足其技术要求，随后日本开始开发粉末

7、冶金刹车材料。由于粉末冶金刹车材料的使用温度较高，当制动单元体积温度达到500℃以上，闪点温度达到1000℃左右的时候，粉末冶金刹车片仍能保持良好的刹车性能，适用温度比合成材料提高，相应的适用速度、冲击韧性也较合成材料有了一定的提高[4-5]，因此粉末冶金刹车材料慢慢的替代了合成材料。继日本之后，欧美各国也竞相发展高速铁路，其中法国的TGA，德国的ICE，和西班牙的AVE都是最具代表性的高速铁路。这些国家的高铁目前所使用的制动闸片主要为粉末冶金刹车片[6]。但是作为航空业潜在竞争