关于高速列车制动距离的研究
高速铁路列车动力学性能分析与优化设计
高速铁路列车动力学性能分析与优化设计摘要：高速铁路列车作为现代交通工具的重要组成部分，对其动力学性能进行有效分析与优化设计，可以提高运行效率、保证行车安全，并最大限度地提高乘客的行车舒适度。
本文通过对高速铁路列车动力学性能的分析，探讨了列车速度、加速度、制动距离和运行稳定性等方面的改进措施，以提供对动力学性能进行优化设计的参考。
1. 引言高速铁路列车作为现代交通工具的代表，具有高速、大载荷、高安全性等特点，对其动力学性能的研究具有重要意义。
优化设计可以在保证行车安全的前提下，提高列车的运行效率和乘客的乘车舒适度。
2. 分析与优化设计2.1 列车速度高速铁路列车的速度是其最重要的动力学性能指标之一。
通过增加电机功率、优化列车轮轴结构、减小空气阻力等方法，可以提高列车的最高运行速度。
同时，合理的极速设计可以在减小能耗的同时保持较高的运行速度。
2.2 列车加速度列车的加速度决定了列车的调度效率和乘客的乘车体验。
通过增加列车的起动功率、优化牵引系统和减轻列车重量等方式，可以提高列车的加速度。
此外，采用现代化的控制系统，提高动力系统的响应速度，也能有效改善列车的加速性能。
2.3 列车制动距离列车的制动距离是保证列车安全的重要指标。
通过提高制动系统的效能、优化制动力分配和控制系统设计、提高制动设备的可靠性与稳定性等方式，可以减小列车的制动距离。
此外，利用先进的辅助制动技术，如再生制动和电阻制动，还可以降低制动能耗，提高整体制动效率。
2.4 列车运行稳定性列车的运行稳定性对于行车安全和乘客的舒适度至关重要。
通过减小列车的侧向倾斜、优化车辆悬挂系统和构造、提高轮轴轴向精度等方法，可以提高列车的运行稳定性。
此外，应加强对列车车体、轮对、轮对间轴距等关键部位的监测和维护，确保列车保持良好的行车稳定性。
3. 结论高速铁路列车的动力学性能分析与优化设计是提高列车运行效率、保障行车安全和乘客舒适度的重要工作。
通过对列车速度、加速度、制动距离和运行稳定性等方面进行改进，可以进一步提升列车的整体性能。
高速铁路列车牵引与制动系统优化研究
高速铁路列车牵引与制动系统优化研究随着现代交通工具的不断发展，高速铁路列车牵引与制动系统的优化研究变得越来越重要。
优化这一关键系统可以提高列车的运行效率、减少能耗、提高客运质量和安全性。
本文将探讨高速铁路列车牵引与制动系统的优化方法、挑战和前景。
首先，我们需要了解高速铁路列车牵引与制动系统的基础知识。
牵引系统是指通过电力或其他方式产生力来推动列车前进的系统。
制动系统是通过施加制动力来减速或停止列车的系统。
牵引与制动系统共同工作，使列车可以在高速、大负荷的情况下保持平稳的运行状态。
因此，优化这两个系统对提高列车的整体性能至关重要。
牵引与制动系统的优化研究面临着以下几个方面的挑战。
首先，高速铁路列车牵引系统需要在高速行驶时提供足够的动力，同时要保证能耗的最小化。
为了满足这一需求，研究人员需要考虑列车的型号、负载、牵引电机的效率以及能量回馈等因素，并通过优化列车的电力分配和能量利用策略来提高牵引系统的效能。
其次，高速铁路列车制动系统需要在紧急情况下迅速、可靠地将列车停下来，同时要减少制动距离和制动时的不适体验。
这对于乘客的安全和舒适度至关重要。
为了实现这一目标，研究人员需要在保证刹车性能的同时，减少制动时的冲击力。
他们通过改进刹车系统的设计、提高刹车盘和轮轴的材料质量以及优化刹车力的分配来实现这一目标。
另外，高速铁路列车牵引与制动系统的优化还需要考虑系统的稳定性和可靠性。
为了保证牵引与制动系统在长时间运行过程中的稳定性，研究人员需要开展系统动力学分析和模拟，以发现和解决潜在的问题。
他们还需要进行系统可靠性评估，并采取预防性维护措施来延长系统的寿命和减少故障率。
为了实现高速铁路列车牵引与制动系统的优化，研究人员可以采用多种方法。
首先，他们可以运用建模和仿真技术来分析和评估不同的系统设计和控制策略。
通过模拟不同工况下的性能指标，他们可以优化牵引与制动系统的参数设置。
其次，研究人员可以进行试验和实地测试来验证模型的准确性。
高速列车制动技术研究
高速列车制动技术研究随着高铁时代的到来，高速列车的制动技术也逐渐成为了人们关注的焦点。
高速列车制动技术的研究，不仅对列车的安全性有着重要的影响，更是对高速铁路系统的可靠性和稳定性具有重要意义。
本文将从列车制动原理、高速列车制动技术现状和未来发展等方面来探讨高速列车制动技术的发展。
一、列车制动原理列车制动是以增大列车运动阻力为目的，使列车减速停车的过程。
列车制动一般分为片制闸制动、液压制动和电阻制动三种类型。
目前，高速列车采用的制动方式主要是电阻制动和液压制动两种。
电阻制动是指通过给制动电机加电阻使电机转化成发电机，将制动能以电能的形式回馈给电网，达到制动的效果。
液压制动则是通过将列车动能转化成热能，使制动器具有制动力，然后通过管道、阀门控制制动力的大小，达到控制列车减速的目的。
二、高速列车制动技术现状高速列车的制动系统是目前铁路技术研究的重点之一。
随着高速列车技术的不断发展，列车制动技术也在不断提高。
但目前高速列车制动技术存在的问题还是比较突出的。
1. 制动距离过长高速列车制动距离长，是当前列车制动技术的主要问题。
高速列车在高速运行状态下，惯性大，制动难度大。
目前，高速列车的制动距离在500-1000米左右，存在较大的安全隐患。
2. 制动系统失效容易发生高速列车的制动系统是高速列车的安全保障之一。
但制动系统的失效也是目前高速列车制动技术的一个难点。
当列车发生制动失效时，所导致的后果是灾难性的。
3. 制动噪音问题高速列车的制动噪音是高速列车制动技术发展过程中的一个难点。
高速列车制动噪音问题不仅影响了列车的行驶舒适度，也影响到了周围环境的安宁。
三、高速列车制动技术未来发展为了提高高速列车的安全性和运行效率，高速列车制动技术未来的发展方向是在以下几个方面展开探索。
1. 制动力的控制高速列车制动力的控制是高速列车制动技术未来发展的重要方向。
为了缩短列车制动距离，必须在制动过程中控制制动力大小，保证列车的安全性。
高速列车制动距离计算方法研究
【 ｂｔ ｃ】Ｗ ｔ ｔ ｉ ａ ｅｄｉｐ ｖｓ ｏｓ ｎｙｂａｉ ｒ ｌ ｓ ｌ ｐｉ ｍ ｒ ａｄｍ ｒ ａｅｔｎｅｐｃ ｌ Ａ ｓ ａｔ ｉ ｅ ａ —ｗｙ ｐｅ ｒ ｅ ｃｎｔ ｔ ，ｒ ｎ ｐｏ ｅ ｅ ａ ｏ ｏ ｔ ｉ ， ｅｉｌ ｒ ｈ ｈ ｒｌ ｓ ｍ ｏ ａｌ ｋ ｇ ｂ ｍ ａ ｄ ｅ ｎ ｅ ｔｎ ｏ ｓ ａｙ
２１ ０ １年 第 ４期 第３ ３卷 总第 ２ ２期 ０
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流工程与管 理
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量 系数 、 减速度等相 关参数 ， 出了一套基 于列车 牵引计算理论 的高速列 车制动距 离计算 方法 ， 提 将列 车制动特性 曲线 分
速度段拟合成 直线 ， 得到制动 力与速度之 间的线性 关 系， 而确 定减速度 ， 从 得到 高速 列车制动距 离， 并以 Ｃ Ｈ Ｒ ５型动 车组 为例 ， 总结 归纳计 算公式。
１ 引 言
在初 速 度 ２０ ｍ ｈ时 紧 急 制 动 距 离 小 于 ２ ０ ｍ， 速 度 ５ｋ ／ ３０ 初 ２０ ｍ ｈ时紧急制动距离小 于 ２ ０ ｍ。西班牙 的 Ａ Ｅ型 高速 ８ｋ ／ ９０ Ｖ 列车 以最 高速 度 ３０ ｍ ｈ运行 ， ０ｋ ／ 当遇 紧急情 况施行制 动时 ， 在 制定距离 ３ ０ ｍ 内可保证 高速 列车停车 。 ６０
高速列车紧急制动距离的探讨
对 于加 大平 均 制 动减 速 度 问 题 ， 因就制 动 方
式 而言 ， 虽有 粘着 制动 和非粘 着制 动两 种方式 ， 但
目前 大量 采用 的是粘 着 制 动 方 式 ， 而 粘着 制 动 要
为 实制 动距 离 （ ｍ） ； ｖ ｏ 为制动初速 （ ｍ ／ ｓ ） ； 为 等
制 动过程 的 时间相 比 ， 所 占比例 已很 小 ， 所 以要 进
一
步缩短 制 动空走 时 间 ， 意义 已不 是很 大 了．
效 空走 时 间 （ ｓ ） ； ａ 为 等效 制 动减 速 度 （ ｒ ｎ ／ ｓ ） ； ａ
循 环 周期 的影 响 时 间 ） ， 要 将 制 动 空走 时 间 缩 短 至１ ｓ 左右， 比较 困难 ． 除非 在 高速 列 车 的制动 系
统 中增 加 中继 阀 ， 可 以减 少 空走 时 间 ， 如 ８ Ｏ年 代 长 客股 份 公 司研 制 带 有 转 向架 中继 阀 的 Ｓ Ｄ 一１ 型数 字式 电空 制 动 系 统 ， 其 空走 时间为 ０ ． ６ ３～
ａ＝Ｖ ｏ ／ ｔ＝ Ｙ ｏ ／ ２ Ｓ
（ １ ）
（ ２ ）
０ ． ３ ７～ ０ ． ５ ８ ｓ ． 但 这样 会 使 系统 的结 构更 为复 杂 ，
另外 由于电空 制动 机 的空走 时 间与高速 列车 整个
式中： ． ｓ为制 动 距 离 （ ｍ） ； Ｓ 为 空走 距 离 （ ｍ） ； Ｓ
第３ ５卷
第 ５期
大 连 交 通 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＤＡＬ Ｉ ＡＮ Ｊ Ｉ ＡＯ Ｔ ＯＮＧ ＵＮＩ Ｖ ＥＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
高速列车车辆制动系统的热力学性能分析与优化设计
高速列车车辆制动系统的热力学性能分析与优化设计随着高速列车的快速发展，车辆制动系统的热力学性能分析与优化设计变得日益重要。
这不仅涉及到列车的安全性和稳定性，还关乎乘客的舒适度和行车效率。
因此，研究和改进高速列车车辆制动系统的热力学性能至关重要。
一、热力学性能分析1. 系统组成高速列车车辆制动系统主要由制动器、刹车盘、刹车片、气动设备和控制系统组成。
其中，制动器是实现制动操作的核心组件，刹车盘和刹车片则负责实现制动力的传递。
气动设备负责控制制动系统的气动效能，而控制系统则用于对制动系统进行监控和控制。
2. 制动机理制动器通过施加在刹车盘上的摩擦力来减速和停车列车。
刹车片与刹车盘之间的接触会产生摩擦热量，而制动器的冷却系统则负责散热。
刹车片材料的选择对于制动器的性能至关重要，需要考虑其摩擦系数、耐磨性和热膨胀系数等因素。
3. 热力学性能指标分析高速列车车辆制动系统的热力学性能主要关注以下指标：制动力、制动距离、制动效率和制动温度。
制动力是制动器产生的力量，需要足够强大以确保列车的安全性。
制动距离是列车从开始制动到完全停车所需的距离，需要尽量缩短以提高行车效率。
制动效率是制动力与列车质量的比值，需要最大化以确保制动系统的有效性。
制动温度是制动过程中产生的热量所引起的温度增加，需要控制在合理范围内以避免制动片热衰减。
二、热力学性能优化设计1. 刹车盘材料优化刹车盘作为传递制动力的重要部件，其材料选择对于热力学性能的优化至关重要。
优化设计的目标是降低刹车盘的质量和降低其热膨胀系数，以减少制动过程中由于摩擦所引起的热量。
采用先进的纳米材料技术和复合材料技术，可以实现刹车盘材料的强度提升和热膨胀系数的降低。
2. 刹车片材料优化刹车片材料对于制动效果和制动温度有重要影响。
传统的刹车片材料如金属材料存在制动效率不高、热衰减严重等问题。
优化设计的目标是提高刹车片的摩擦系数和耐磨性，同时降低其热膨胀系数，以减少制动过程中的热衰减和提高制动效果。
高铁列车紧急制动系统的研究与优化
高铁列车紧急制动系统的研究与优化引言随着高铁列车的快速发展，如何确保列车在紧急情况下能够及时安全制动成为了一个备受关注的问题。
高铁列车紧急制动系统的研究与优化，旨在提高列车制动的效率和安全性，保障乘客和车辆的安全。
本文将着重探讨高铁列车紧急制动系统的研究现状及存在的问题，并提出优化方案，以期提高高铁列车的运行效率和安全性。
一、高铁列车紧急制动系统的组成及原理高铁列车的紧急制动系统是由多个部件共同组成的，包括制动盘、制动盘片、制动块、制动油、制动缸等。
当列车需要进行紧急制动时，通过操纵台车上的控制钮，将制动油压力传递到制动缸内，推动制动块与制动盘接触实现制动。
制动块的摩擦力将列车快速减速至停止，保障了列车和乘客的安全。
二、高铁列车紧急制动系统现状分析1. 制动效率不高目前高铁列车紧急制动系统在实际运行中存在制动效率不高的问题，部分列车在进行紧急制动时制动距离过长，存在严重的安全隐患。
2. 制动块耗损过快高铁列车常常需要在高速运行的状态下进行制动，这对制动块的耗损造成了很大的挑战。
部分列车的制动块耗损过快，需频繁更换，增加了列车的运行成本。
3. 制动系统反应速度慢在紧急情况下，高铁列车需要能够迅速做出反应，实现快速制动。
然而目前一些高铁列车的紧急制动系统反应速度较慢，存在着安全风险。
三、高铁列车紧急制动系统的优化方案1. 制动块材料的优化通过使用新型的制动块材料，可以提高制动块的耐磨性和抗高温性能，减少制动块的耗损。
提高制动块的使用寿命，减少更换频次。
2. 制动油的优化优化制动油的配方，提高制动油的耐高温性和稳定性，使其在高速运行状态下也能够保持良好的制动效果。
3. 制动系统结构的优化改进高铁列车紧急制动系统的结构，提高系统的响应速度和制动效率。
通过优化管路和缸体的设计，缩短制动传递的时间，实现更快速的制动。
4. 制动系统的智能化引入智能化技术，提高高铁列车紧急制动系统的智能化程度。
通过传感器和控制系统的配合，实现紧急制动的智能化控制，提高系统的快速响应能力。
高速列车车辆制动系统的安全性能评估与优化
高速列车车辆制动系统的安全性能评估与优化随着高速列车的飞速发展，车辆制动系统的安全性能日益凸显。
对高速列车车辆制动系统进行全面的安全性能评估与优化，可以提高列车运行的安全稳定性，保障乘客的出行安全。
本文将就高速列车车辆制动系统的安全性能评估与优化进行探讨。
1. 车辆制动系统的安全性能评估高速列车车辆制动系统的安全性能评估主要包括以下几个方面：1.1 刹车距离评估：刹车距离决定了列车的停车安全性。
在评估过程中需要考虑车辆制动的反应时间、制动力的大小和牵引力等因素。
通过对列车模型的建立和仿真分析，可以确定列车在不同速度下的刹车距离，并进行合理的调整和优化。
1.2 制动力分配评估：刹车系统的制动力分配对列车的安全性能有着重要影响。
合理的制动力分配可以保持列车的稳定性和平衡性，防止轮胎磨损不均、制动不足或制动过度等问题。
通过模拟分析和试验验证，可以确定最佳的制动力分配策略。
1.3 刹车性能评估：刹车性能评估是评价车辆制动系统安全性能的重要指标之一。
刹车性能包括刹车响应时间、刹车力大小、刹车稳定性等。
通过实车试验和仿真分析，可以对刹车系统的性能进行评估，并对不足之处进行改进和优化。
1.4 制动温度评估：车辆长时间高速行驶会产生大量热量，对制动系统的温度要求较高。
过高的制动温度会导致制动力下降或制动失效，影响列车的安全性能。
通过温度传感器和监控系统实时监测制动温度，并进行合理的导热设计和冷却策略，可以提高制动系统的安全性能。
2. 车辆制动系统的安全性能优化针对高速列车车辆制动系统的安全性能评估结果，可以进行以下方面的优化措施：2.1 系统故障预防：通过利用先进的故障诊断技术和系统监控装置，可以实时监测制动系统的工作状态，并在出现故障前进行预警。
及时发现和排除故障，可以防止故障扩大化，提高制动系统的可靠性和安全性能。
2.2 制动力分配策略优化：根据车辆的速度、负载和牵引力等因素，调整和优化制动力的分配策略。
合理的制动力分配可以保持列车的稳定性和平衡性，提高刹车效果，减少制动距离，提高制动系统的安全性能。
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第19卷第1期(总第43期) 中国铁道科学1998年3月 关于高速列车制动距离的研究马大炜 林台平(铁道部科学研究院) 摘 要:根据高速列车的运行特点和制动性能要求,概述高速列车的制动课题,从而说明高速试验列车制动系统技术条件编制的主要依据和设计原则,特别对纯摩擦制动和复合制动两种不同工况的紧急制动距离进行分析比较,并提出高速列车制动能量分配的设计建议,以供高速试验列车的应用。
关键词:高速列车 制动系统 紧急制动距离 制动能量1 前 言 高速列车必须装备高效率和高安全性的制动装置,为高速列车提供正常运行中的调速和停车手段,在需要的情况或意外故障下,要保证列车具有尽可能短的紧急制动距离,而当最高时速达到250km以上,以至300km时,这个要求是非常高的。
在制动系统的组成、制动操纵和控制系统、基础制动装置等方面的技术要求和设计原则,均完全不同于目前的普通旅客列车。
本文主要说明编制高速试验列车制动系统技术条件的若干关键技术问题。
2 高速列车制动系统的主要课题211 复合制动方式的高速列车制动系统最高时速达300km的高速列车,所需要的制动能量是十分巨大的,无论是正常调速停车,司机施行紧急制动和系统意外故障的自动强迫紧急,制动系统都要承受极大的制动能量。
为了保证高速列车的运行安全,高速列车制动过程中应具有相当高的制动减速度,因此制动装置发挥的制动功率很高。
而目前几乎所有的制动装置均不可能单独承担。
这就要求高速列车无一例外地具有先进的强大制动能力的复合制动系统。
在这个系统中仍然以摩擦制动为基体,组合动力制动(电阻制动,再生制动等)和非粘着制动方式(电磁轨道制动,轨道型电磁涡流制动装置等)。
当然各国在复合制动的组合上是有差异的。
在动力集中方式的高速列车上,以摩擦制动为主,动力制动配合,在列车中制动力分配难以均匀。
动力分散方式则能够充分发挥动力制动作用与摩擦制动均匀分配的优点。
因此各种制动方式制动能量的合理分配是系统设计的重要课题。
收稿日期:1997206223 马大炜 副研究员 铁道部科学研究院机车车辆研究所 100081北京212 电气指令制动控制系统就此系统的名称来看,目前各国运营的旅客列车和各种动车及地铁动车几乎均属于此种控制系统。
而我们所要叙述的高速列车的电气指令控制系统则是技术水平更高,甚至可以说是一个崭新的系统。
以往的电气制动控制一般只是对应于各运行级,各车都将单纯的制动缸压力作为控制制动力的基础,尽管也包括了动力制动的运算,这种制动控制运算仍是粗糙的,性能是不完善的。
其原因在于长期以来列车制动装置的设计与计算基于“静态分析方法”,主要由和传统的车辆制动率要求几乎一致的制动缸压力来设计计算。
而实际运用过程中的动态参数,诸如粘着系数、摩擦系数、传动效率和列车的减速度等均采用平均值的概念,为此综合不同的基础制动装置、不同材质的摩擦副、粘着力的有效利用和动力制动力的充分发挥,以确保高舒适度和运行平稳的制动控制是比较困难的。
高速列车的制动控制系统设计基于新的制动模式,似乎应倾向于“动态控制”,在实际运行中不但要解决各车的制动装置的差异,还应加上天气条件、摩擦材料、轴重转移的变化、曲线通过的横向力等诸多因素对制动力的影响,要引入新的运算模式,这就是在复合制动系统有机协调配合制动力的模式中,加入减速度运算、冲动控制、有效利用粘着等动态参数的运算控制。
才能使高速列车制动控制系统成为一个非常完善的控制系统。
213 防滑控制系统时速达300km 的高速列车,要求在尽可能短的制动距离内安全停车,制动减速度势必较大,而制动力的发挥又主要依赖于轮轨的粘着,因此粘着系数就成了提高列车减速度的一大制约因素。
高速列车中必须设置的微机控制的防滑控制装置,一方面要防止在高速制动时由于粘着随外界因素变化而发生滑行的危险,同时在粘着系数较低的状态下,可充分利用粘着(动态过程)缩短停车制动距离。
214 基础制动装置高速列车制动能量的转换环节中,基础制动首当其冲。
它们承担强大的制动功率是保证高速安全的首要条件,而其本身的承受能力和安全可靠则是需要解决的极重要的课题。
根据国外的经验,伴随着列车速度不断提高的铁路技术进步,研究试验开发高性能的基础制动装置一直是重头戏,至今尚无已经完全解决了高速列车所要求的安全可靠的摩擦制动装置的结论。
应该说在这方面我国和先进国家的差距是相当大的,应予以极大的重视。
215 非粘着制动装置粘着制动制约了制动力的提高,从而迫使人们开发新型的不依赖于轮轨粘着的非粘着制动方式,早在高速列车出现之前已经开始了该课题的研究。
例如联邦德国过去曾要求在时速140km 以上的旅客列车上装备与轮轨粘着系数无关的制动装置。
非粘着制动装置目前主要有电磁轨道制动装置和轨道型电磁涡流制动装置,关于这两种制动装置的优缺点,国内外的分析文章已有不少,此处不再叙述,就成熟的程度、使用的独立性和国内已有的经验而言,电磁轨道制动更合适。
216 自动监测和诊断系统高速列车上应设置车载微机及信息传输系统,这是非常重要的措施,它可以协助和监督司机安全行车,以及对列车的关键环节进行实时地监测和诊断。
制动系统的监测和诊断则是该14第1期 关于高速列车制动距离的研究24中 国 铁 道 科 学 第19卷系统中最重要的部分。
3 高速列车制动系统技术条件的主要依据和设计原则 根据京沪高速铁路的运营条件、国外经验以及国内相关的技术条件,对高速列车制动系统的设计原则如下。
11鉴于传统的纯空气制动系统和踏面制动方式已远远不能满足高速列车制动的要求,高速列车制动系统采用包括动力制动,空气作用的摩擦制动和电磁轨道制动的复合制动方式。
21为适应高速列车的自动控制和旅客舒适度及安全性的要求,必须采用先进的微机控制的电气指令控制系统。
31动力制动要求发挥可能达到的最大的动力制动。
为达到此目的在设计高速列车的模式时,应充分考虑动力制动的配置和功能的发挥。
41作为制动主体的空气作用摩擦制动应该是高性能大容量的盘形制动装置。
无论是动力轴的轮盘式或非动力轴的轴盘式,其材质、结构、闸片形式和材质、装备的数量均应以发挥巨大的制动能力为依据进行研究设计。
51高性能的防滑控制系统。
61作为非粘着制动的电磁轨道制动装置是300km h-1高速时所必须的辅助制动装置。
其作用是缩短紧急制动距离,特别是在动力制动失效的情况下,保障高速列车的安全停车。
4 高速列车紧急制动距离411 紧急制动距离高速列车与过去所有的列车相似,当速度提高一个较大的台阶时,首先遇到的原始技术条件就是紧急制动距离。
而当一列高速列车研制开发出来之后,紧急制动距离又是其性能检验的最重的技术参数。
紧急制动距离内含着列车制动指令系统的性能、制动控制模式、制动装置的结构特点、机械性能和材料等诸多内容,同时又与列车运行条件如粘着状态和线路信号系统相关联。
对于我国未来的京沪高速列车,初步确定当初速为300km h-1时,紧急制动距离为3700m,这个数字已标志了当今世界最先进的水平。
这个数值在国外先进国家是建立在一系列先进技术、尖端工艺、优质材料和丰富的高速运用经验的基础上。
但对我国则应该说尚有一系列有待攻克的课题。
412 紧急制动的分级由于高速列车制动系统复合作用的特点,在编制设计和实际运用中,高速制动系统有以下几种工况和条件。
11在动力制动完全失效的情况下,而列车又不设置非粘着制动装置的电磁轨道制动机时,紧急制动完全由摩擦制动来承担。
21在动力制动完全失效时,列车有电磁轨道制动机与摩擦制动共同承担制动作用。
31动力制动与摩擦制动共同承担制动。
41由动力制动、摩擦制动和电磁轨道制动共同承担。
正常情况下,高速列车的调速、停车和司机操纵或非列车制动系统故障的意外紧急时,应由几种制动装置共同发挥其优良性能,应该达到规定紧急制动距离的安全要求。
像上述工况中的4和3应该问题不大。
但是当动力制动失效,或者由于网压的原因,再生制动突然失效,仅靠摩擦制动来满足极短的紧急制动距离则是困难的,甚至是达不到的。
413 与紧急制动距离相关的设计概念制动系统是列车高速运行的首要保证措施,这就要求设计高速列车制动系统在合理可行的制约因素范围内,科学而实际地设计和计算。
41311 可借鉴的国外经验法国T GV 高速列车的紧急制动距离要求见表1。
表1 列车紧急制动距离列车型号最高速度 km h -1标准制动距离 m不良状态下的制动距离 mT GV 2PSE 27030003700T GV 2PSE 20015001870T GV 2A B 30035004500T GV 2A R20017002200 德国的I CE 高速列车所要求的最大平均减速度为110m s -2,当初速为300km h -1时,紧急制动距离为3450m 。
但在不良的气候条件下,要求保持这样的紧急制动距离必须付出极高的代价,因此德国不坚持如此苛刻的距离要求。
同时德国提出由于I CE 列车动力制动为再生制动,因此在制动计算时,两端动车的再生制动力在停车制动时不计在内,这又增加了制动系统设计计算的麻烦。
欧洲U I C 委员会鉴于高速列车的紧急制动距离规定的很短而给实际运行带来的困难,建议紧急制动距离的推荐值比设计值大10%以上。
图1 直径 610mm 的铸铁轴盘式制动盘停车制动时的温升41312 粘着利用为缩短紧急制动距离,不可避免地要受到粘着的制约。
德国I CE 所要求的最大平均减速度为1m s -2,但当轮轨粘着恶化时,最大减速度仅为017m s -2,超越了实际粘着极限的紧急制动距离,在粘着制动条件下是可靠的。
41313 盘形制动机的热负荷极限采用高强度的高合金铸钢盘和粉末冶金闸瓦,每轴配备两套复式盘的盘形制动机,无非是大大增强摩擦制动的负荷能力。
以满足高速的需要,但是应注意的是过大的热负荷会造成制动盘热损伤和寿命的缩34第1期 关于高速列车制动距离的研究44中 国 铁 道 科 学 第19卷短,制动盘本身失去了高的可靠性,也就无法保证列车制动的安全性。
德国建议在意外负荷下制动盘的允许温度,对于铸钢盘和粉末冶金闸瓦为不超过500°K,要达到这个条件已是十分困难了。
图1所示的曲线为U I C利用铸铁轴盘式制动盘所做的停车制动试验的结果,可供参考。
41314 非粘着制动作为紧急制动的辅助制动装置,承担10%以上的制动能量。
41315 制动力的均匀性尽可能平均配置复合制动方式的制动力,减少动车与拖车间制动率的差别,以降低紧急制动时的列车纵向冲动。
5 11高速列车编组条件2动27拖,总重为48516t,分配如表2所示。
表2 高速试验列车组成车型空心轴动车方向轴动车独立式拖车铰接二轴车铰接三轴车轴重 103kg19151914171514 17车重 103kg787656471834 21盘形制动摩擦系数 Υ=010418(2v+150) (3v+150) 31列车运行阻力(平直道) Ξi=01608+01008v+01000136v2(N kN-1) 41空走时间(电控制动) t0=1s 51紧急制动距离 s=v0t0 316+∑4117(v21-v22) (1000ΥΗ+Ξi)(m)式中:v0——初速 km h-1v1,v2——分段计算的初速和未速;Η——列车制动率;Υ——闸片摩擦系数。