高速列车制动新技术及其发展

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浅析铁道车辆制动技术的现状及发展

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展铁道车辆制动技术是指用于控制列车速度和停车的技术,是确保铁路交通安全运行的重要手段。

随着铁道交通的发展,铁道车辆制动技术也在不断更新和发展。

本文将对铁道车辆制动技术的现状及发展进行浅析,主要从制动系统结构、制动原理、制动设备和制动自动化等方面进行介绍。

一、制动系统结构铁道车辆的制动系统一般由制动器、制动装置和制动控制系统组成。

制动器用于产生制动力,制动装置用于传递制动力给车轮,制动控制系统用于控制制动力的大小和时间。

目前铁道车辆的制动器主要包括手动制动器、气动制动器和电磁制动器。

手动制动器主要由司机操纵,通过拉动制动杆或踩踏制动踏板来产生制动力;气动制动器采用压缩空气来传递制动力,由制动控制系统控制气源的开闭来实现制动或松车;电磁制动器通过电磁力来产生制动力,由电磁阀控制电磁制动器的开合。

制动装置一般包括制动盘或制动鼓、制动片、撞击器、联锁机构等。

制动盘或制动鼓固定在车轮上,制动片则固定在车轮上方的制动机构上,通过制动器产生的制动力传递给车轮,从而使列车减速或停车。

撞击器主要用于保护制动装置和车轮免受外界撞击。

二、制动原理铁道车辆制动的基本原理是靠制动器产生摩擦力,通过制动器和车轮之间的摩擦来产生制动力,使列车减速或停车。

在实际应用中,一般采用摩擦制动和电气制动相结合的方式。

在列车高速行驶时,主要采用摩擦制动来实现快速减速和停车;在列车低速行驶或制动过程中,主要采用电气制动来实现缓慢减速和停车。

制动设备的发展主要体现在制动器的改进和制动盘或制动鼓的优化。

制动器的改进主要是为了提高制动力的大小和可靠性,减少制动器的故障和维护成本;制动盘或制动鼓的优化主要是为了提高制动力的传递效率和制动片的使用寿命。

四、制动自动化制动自动化是指铁道车辆制动控制的自动化程度。

随着科技的进步,制动自动化越来越普及和应用广泛。

制动自动化的核心是制动控制系统,通过安装制动传感器、制动计算机和制动控制装置等设备,实现列车的自动制动和停车。

高速列车技术发展方向和运营模式分析

高速列车技术发展方向和运营模式分析

高速列车技术发展方向和运营模式分析随着交通运输的快速发展和人们对于出行速度的需求不断增加,高速列车技术在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

本文将分析高速列车技术的发展方向以及可能的运营模式,探讨未来高速列车发展的趋势和前景。

一、高速列车技术发展方向:1. 列车速度的提高:高速列车的一个主要目标是实现更高的运行速度。

当前世界上最快的高速列车是中国的复兴号,最高设计时速达到350公里/小时。

未来,随着技术的进步和高速铁路基础设施的不断完善,我们可以预见高速列车的运行速度将进一步提高。

2. 能源效率的提升:随着全球对可持续发展的重视,高速列车技术也在不断寻求能源效率的提高。

例如,采用轻量化材料来减轻列车的重量,同时利用先进的动力系统和智能控制技术来降低能耗,这些都是高速列车技术发展的方向之一。

3. 安全性和舒适度的提高:高速列车的安全性和乘坐舒适度一直是人们关注的焦点。

未来,高速列车技术将继续改进列车的安全性能,包括防撞系统、紧急制动系统等多项安全技术的应用。

同时,高速列车内部的舒适度也将得到提高,包括减少噪音、优化座椅设计等方面的改进。

4. 智能化和自动化技术的应用:随着人工智能和自动化技术的不断发展,高速列车也将向智能化和自动化方向发展。

例如,列车的自动驾驶技术可以提高行车的稳定性和安全性,降低驾驶员的工作负荷;同时,智能化的乘客服务系统可以提供更便捷和个性化的乘坐体验。

二、高速列车运营模式分析:1. 高速铁路运营:目前,全球范围内高速铁路运营是高速列车的主要运营模式。

高速铁路的优势在于快速、便捷、安全,并且常常连接城市中心和主要交通枢纽,为人们提供高效的出行方式。

未来,随着高铁网络的不断扩张和技术的进步,高速铁路运营模式将更加普及。

2. 超级磁悬浮列车:超级磁悬浮列车是另一种可能的高速列车运营模式。

与传统的轮轨系统不同,超级磁悬浮列车利用磁力悬浮技术实现列车的悬浮和推进。

这种形式的列车可以实现更高的速度和更平稳的行车状态,同时减轻了轨道维护的压力。

高速列车制动技术研究

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。

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展【摘要】铁道车辆制动技术在铁路运输中具有重要性,本文旨在探讨其现状及发展。

正文部分包括铁道车辆制动技术的分类、目前主流技术、发展趋势、影响因素和技术挑战。

通过对这些内容的研究,我们发现铁道车辆制动技术仍有提升空间,未来的发展方向应当注重技术创新和提高安全性能。

本文旨在为铁道车辆制动技术的进一步发展提供参考和指导。

【关键词】铁道车辆、制动技术、现状、发展、分类、主流技术、发展趋势、技术挑战、提升空间、发展方向1. 引言1.1 铁道车辆制动技术的重要性铁道车辆制动技术的重要性在铁路运输中占据着至关重要的地位。

制动技术的有效性直接关系到列车的安全运行,保障了乘客和货物的安全。

在列车行驶过程中,需要频繁进行制动操作,以确保车辆能够按时停车或减速,避免发生事故。

如果制动技术不够完善,容易导致列车制动不及时或失灵,造成碰撞或脱轨等严重后果。

铁道车辆制动技术的研究和改进显得尤为重要。

随着科技的不断进步和铁路运输的发展,制动技术也在不断创新和完善。

通过不断改进制动系统,提高制动效率,缩短制动距离,可以有效提高列车的安全性和运行效率。

铁道车辆制动技术的重要性不仅仅体现在安全方面,还关系到列车的经济性和环保性。

优秀的制动技术可以降低能耗,延长设备寿命,减少维护成本,同时也能减少环境污染。

铁道车辆制动技术的重要性不可忽视,需要不断加强研究和应用,以确保铁路运输的安全、高效和可持续发展。

1.2 本文研究的背景本文将围绕铁道车辆制动技术展开讨论。

铁道车辆制动技术作为铁路运输系统中的重要组成部分,对列车的安全运行和乘客的乘坐体验至关重要。

随着社会经济的不断发展,铁路运输扮演着越来越重要的角色,因此对铁道车辆制动技术的研究和提升也变得至关重要。

在现代化的铁路系统中,铁道车辆制动技术不断得到改进和创新,以满足不断增长的运输需求和提高运行效率。

本文旨在分析目前铁道车辆制动技术的现状及发展趋势,探讨影响其发展的因素以及所面临的技术挑战。

高速铁路技术的新发展趋势

高速铁路技术的新发展趋势

高速铁路技术的新发展趋势随着国家经济的不断发展和人民生活水平的提高,对于交通运输行业的需求也越来越高。

高速铁路技术是目前世界上最为先进的铁路技术,在中国的成功应用更是引领了全世界的发展趋势。

本文将从技术、经济和环保三个方面来探讨高速铁路技术的新发展趋势。

一、技术方面1. 超高速铁路技术现有的高速铁路技术中,时速最高的是中国的复兴号高速动车组,最高时速可达350公里/小时。

然而,距离真正的超高速铁路技术还有很大的距离。

超高速铁路技术的目标是实现超过600公里/小时的时速,以满足日益增长的高速交通需求。

在实现超高速铁路技术的过程中,需要克服许多技术难题,如牵引力、制动力、安全等方面。

因此,超高速铁路技术仍然处于研究和试验阶段。

2. 磁悬浮列车技术磁悬浮列车技术是目前高速铁路技术中的一种先进技术。

磁悬浮列车不需要轨道,而是通过磁悬浮技术悬浮在轨道上运行。

磁悬浮列车具有运行平稳、时速快等优点,已成为未来高速铁路技术的一个方向。

中国目前已经建成了世界上最长的磁悬浮列车线路——上海磁浮示范运营线,未来还将继续推进磁悬浮列车技术的研究和应用。

二、经济方面1. 转向智能化在高速铁路的建设及运营过程中,传统的轨道工程及设备维护费用十分昂贵,尤其是对于那些需要大量维护人员及设备的交锋轨道及轮轨系统(如复兴号高速动车组)。

为了降低这些成本、提高系统运行效率,需要加强对于高速铁路智能系统的研发及应用。

这些智能系统包括智能交通调度系统、智能轨道崩溃检测及预测系统等。

通过这些先进的智能化技术的应用,既可以提高高速铁路运输的安全性,又可以降低运营成本。

2. 数据化管理高速铁路与信息化的结合是必要的,数据化管理可以实现对于高速铁路系统、行车机组、车站及运输等方面的信息化管理、统计及分析。

数据化管理可以加强对高速铁路的整体管理,包括客流管理、检测监测、运营调整、可持续性评估等,从而优化运营管理效能,提升运输质量。

三、环保方面1. 车体材料的研发及应用高速铁路列车的重量较大,在运营过程中会产生一定的能源消耗及噪音污染。

高速列车的十大关键技术

高速列车的十大关键技术
法国TGV-PSE
(二)、盘形制动装置
轴盘式
1—制动盘 2—闸片 3-闸片托 4-单元制动缸 5-杠杆
轴盘式
轮盘式
CRH2-T(拖车)转向架 CRH2-M(动力车)转向架
CRH2-T车轮对轮盘/轴盘制动卡钳装置
盘形制动的特点:
1、减少了车轮的磨耗,延长了车轮的使用寿命; 2、散热性能比较好,可获得较高的制动功率; 3、自由选择制动盘和闸片材料,从而减轻制动装置的重量; 4、磨耗小,运用经济; 5、使簧下重量增加,受轮轨黏(粘)着的限制。
盘(旋转)
由相对运动在盘上产生 涡电流
涡电流 电磁涡流转子制动
由相互磁力作用产生 制动力
涡流制动装置的具体结构和在转 向架上的安装位置
涡电流制动线圈 (电磁铁)
涡电流制动盘
日本新干线300系列高速 动车组
涡流制动特点
1、是非接触式,避免了磨损; 2、当动车组发生故障导致整车失电时,涡流制动将 不能工作,只能依靠车载蓄电池提供励磁电流,对 蓄电池容量要求较高; 3、结构复杂、重量大、耗电量大; 4、属于黏着制动范畴,制动力受黏着系数的制约。
日本新干线100系动车组
接触网 受电弓 主变压器 变流器
牵引电机
(六)、再生制动
1、原理:与电阻制动类同,
唯不同的是产生的电能不是
消耗在制动电阻上而是将电

能反馈到时供电系统。


2、特点:

(1)可以节约大量电能
(2)对逆变技术和动力车 主电路系统要求较高。
(三)、涡流制动
电磁铁(固定)
电磁铁励磁
* 倾摆式车体技术
* 复合制动技术
高速动车组的紧急制动距离

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展【摘要】铁道车辆制动技术在铁路运输中具有非常重要的作用,是确保列车行驶安全的关键技术之一。

本文通过对现有铁道车辆制动技术的概况进行分析,指出了目前存在的主要问题和技术优劣势。

探讨了未来发展的方向,强调了技术创新与改进的必要性。

结论部分强调了铁道车辆制动技术的重要性,并提出了进一步加强技术创新的必要性和未来发展的潜力。

通过本文的分析,可以看出铁道车辆制动技术在未来仍有很大的发展空间,需要不断加强创新,推动技术的进步,以保障铁路运输的安全和高效进行。

【关键词】铁道车辆、制动技术、现状、发展、优劣势、创新、未来方向、重要性、问题、进步、潜力、研究背景。

1. 引言1.1 铁道车辆制动技术的重要性铁道车辆制动技术的重要性在铁路运输系统中是至关重要的。

制动系统是铁道车辆的安全保障,它能够确保列车在行驶过程中快速、准确地停下来,避免发生事故。

制动技术的先进与否直接影响着铁路运输的安全性和效率,因此铁道车辆制动技术的重要性不言而喻。

制动技术的发展也与铁道运输的发展紧密相连。

随着铁路交通的不断发展壮大,对制动技术的要求也越来越高。

现代社会对铁路运输的要求越来越严格,对效率和安全性的要求也越来越高。

铁道车辆制动技术的重要性愈发显著。

铁道车辆制动技术的重要性在整个铁路运输系统中占据着重要的地位。

只有不断强化技术创新,提高制动系统的性能和稳定性,才能更好地保障铁路运输的安全和效率。

1.2 研究背景在研究铁道车辆制动技术的过程中,我们需要了解相关的研究背景。

铁道车辆制动技术一直是铁路运输系统中至关重要的一环。

随着铁路运输的发展和规模的不断扩大,对铁道车辆制动技术的要求也越来越高。

传统的制动技术已经不能完全满足现代铁路运输的需求,因此需要不断进行技术创新和改进。

铁道车辆制动技术的研究背景涵盖了多个方面。

随着铁路网络的不断扩大和铁路运输的不断增加,对制动技术的安全性和效率性提出了更高的要求。

随着科技的不断发展,新的材料和技术的应用也为铁道车辆制动技术的改进提供了可能。

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展

浅析铁道车辆制动技术的现状及发展1. 引言1.1 铁道车辆制动技术定义铁道车辆制动技术是指在铁路运输中,用以实现列车减速、停车和保证安全行车的技术手段。

其主要功能是通过对车轮的制动来减缓列车的速度,以确保列车能够安全平稳地停车或减速。

铁道车辆制动技术是铁路运输系统中至关重要的一环,直接关系到列车的行车安全和运行效率。

铁道车辆制动技术的发展经历了从传统手动操作到现代自动化控制的演变,现代铁道车辆制动系统已经变得更加智能化和高效化。

通过不断的技术创新和改进,铁道车辆制动技术已经成为铁路运输系统中不可或缺的重要组成部分。

铁道车辆制动技术定义了列车运行中的重要环节,其发展不仅推动了铁路运输的现代化,也为列车的安全行车提供了有力保障。

随着科技的迅速发展,铁道车辆制动技术也将不断创新和完善,以适应铁路运输发展的需求。

1.2 铁道车辆制动技术的重要性铁道车辆制动技术的重要性体现在保证列车运行安全和乘客乘员平安的重要角色。

制动技术的可靠性直接影响到列车的停车过程和应急情况下的制动效果。

优秀的制动系统可以有效降低事故风险,提高安全性,保障运行的顺畅性,同时对车辆的使用寿命和性能提升也将产生积极的影响。

在铁道交通运输领域中,铁道车辆制动技术不可或缺,其重要性不言而喻。

随着铁路交通的发展和现代化要求的提高,对于制动技术的要求也越来越高,需要不断进行技术的革新和升级。

制动技术的提高不仅仅是为了提高行车效率和安全性,更是为了适应未来铁路运输的需求及挑战,在保障运输效率的也要兼顾节能环保、舒适乘车等方面的要求。

铁道车辆制动技术的重要性在铁路运输中具有不可替代的地位,是铁路运输安全和高效运行的关键技术之一。

2. 正文2.1 铁道车辆制动技术的分类1. 机械制动:机械制动是早期铁道车辆制动技术的一种形式,它通过车辆上的机械装置来实现制动效果。

在机械制动系统中,常见的制动装置包括手动刹车、脚踏刹车和摩擦制动器等。

机械制动主要依靠物理力学原理,通过机械传动实现车辆制动。

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高速列车制动技术的最近研究进展周大海0703010702摘要:和普通列车相比.高速列车无论是对制动控制系统还是对具的制动方式,都提出了更高的技术要求。

本文介绍了高速列车对制动系统的特殊要求和其解决方法以及国内外高速列车制动系统的技术现状.关键词:高速列车制动方式复合制动系统制动基础制动1.高速列车对制动系统的特殊要求随着列车运行速度的提高,机车车辆对制动系统的要求也越来越高。

从能量的角度考虑.由于列车的动能与其运行速度的平方成正比,列车所具备的制动功率也至少应与其最高速度的平方成正比一从粘着利用与防滑的角度考虑.为了在规定的距离内停车.高速列车在制动时必须具有较大的减速度.对粘着的利用率也相应较高,而粘着利用率的提高必须有相应的高性能防滑装置来保障列车运行的安全;为了提高乘坐舒适度,对制动力的控制精度必须也有更高的要求。

综合多方面的因素考虑,高速列车制动系统必需具备以下条件:(I)尽可能缩短制动距离以保障行车安全①减少列车空走时间表1为几种制动控制方式的列车空走时间值。

从表中可以看出.电气指令式电空制动机的列车空走时间最短②采用大功率的盘形制动机,并作为高速列车制动系统的主体[1]铁系材料铁系材料经几十年的发展,现已形成了铸铁、铸钢、铸铁一铸钢组合材料和锻钢材料等几个体系。

目前使用在高速列车制动盘上的铁系金属材料则主要是铸铁一铸钢组合材料和锻钢材料。

铸铁一铸钢组合制动盘是以铸铁作为摩擦材料而以铸钢作为补强材料。

2种材料相互组合制成的制动圆盘,从整体上兼顾了铸铁稳定且较高的摩擦性能和铸钢较好的耐热龟裂性,在日本、法国和德国的高速列车上都使用过这种材料,锻钢具有良好的强度和韧性等力学性能,同时还具有较高的抗热龟裂性、良好的耐磨性和耐疲劳性,使用寿命长,目前已广泛应用于日本新干线列车上。

法国TGV—A列车上使用的一种Cr-Mo-V低合金锻钢制动盘,在时速300 km停车时每个制动盘可散失约18 MJ的制动能量,显示出锻钢材料的良好制动效果。

国内对锻钢材料也进行了大量研究。

以中碳、低合金钢为盘体材料,经纯净化处理、优化锻造等制成的制动盘,具有良好的综合性能和优异的抗热疲劳性,并认为其可满足国内时速300 km高速列车的制动要求。

从国内外高速列车制动盘的使用情况和摩擦材料的发展来看,高速列车上铁系摩擦材料将在相当长的时期内继续使用。

但铁系材料的质量密度大,在发挥其优良制动性能的同时,已逐渐不适应于高速列车轻量化的发展趋势。

[2] 粉末冶金材料目前,国际上时速大于200 km 的高速列车普遍采用锻钢制动盘与粉末冶金闸片配对的盘形制动装置。

中国对高速列车制动盘和闸片的大量研究表明,虽半金属闸片与锻钢制动盘配对可基本满足制动要求,但粉末冶金闸片和锻钢盘的组合才具有整体上最佳的制动效果。

采用粉末冶金技术可在大范围内改变材料的组分,避免传统铸造工艺中的疏松、缩孔、材料组织的枝晶偏析及晶粒粗大等缺陷,因而有助于提高闸片的综合性能。

粉末冶金闸片具有摩擦因数高、稳定性好以及磨损小等优点,在500℃以上仍可保持良好的摩擦性能,且基体为金属,导热性好,不受雨雪天气的影响,故其在高速列车上得到广泛应用。

粉末冶金闸片分铁基和铜基两种。

铁基粉末冶金闸片在,可在400 1 000℃内使用,但其在低速时磨损量相当大。

铁基的高温高负荷下且有优良的摩擦性能,机械强度高热稳定性比铜基的要高,缺点是与对偶(如铸铁或钢)具有亲和性,易产生粘着胶合,摩擦系数波动较大,易出现异常磨损,产生噪声等。

铜基粉末冶金闸片的摩擦因数在低速时高、高速时低且不增加磨损量,故虽铜基闸片成本较高,性好,因而得到广泛应用。

El本的新干线、法国的TGV和德国的ICE高速列车均采用了铜基粉末冶金闸片。

国内有多所院校和生产单位参与研制了粉末冶金闸片,其中中南大学、石家庄铁道学院和兰州铁道学院以及北京华夏技术公司的研究取得了一定的进展,并进行了大量的实验,取得了一些成果。

但是,相对于国外对粉末冶金摩擦材料较充分的研究、稳定的生产工艺和性能来说,中国仍未在实用化上有大的突破,因此应继续加强对粉末冶金刹车片的研究,以免受制于人。

[3]. 铝基复合材料为进一步提高列车的速度则需轻量化,特别是要减轻簧下的重量,但传统的钢铁材料对列车的轻量化贡献却很小,因此进一步开发了铝基复合材料。

铝合金复合材料是以铝合金为母体,加入碳化硅或三氧化二铝等陶瓷颗粒来增强基体性,质量密度比铁系材料低很多,故其在制动盘方面的应用得到了各国的重视。

铝基复合材料一般是用陶瓷颗粒弥散分布来提高材料的摩擦性能,目前,制备方法有很多种:有将铝合金粉和强化陶瓷粉混合后再固化的粉末法;有将预处理的陶瓷粒子加入熔融的铝合金中,再搅拌混合均匀,最后进行铸造或锻造的熔融法;也可直接通过铸造方法制备;还有在多孔质陶瓷成形体中注入熔融铝合金的方法。

日本、美国和德国已研制出很多性能优良的铝合金复合材料制动盘,并在高速列车上进行了实验和试运行,并取得了同铁系制动盘同等的制动性能,目前中国香港的列车上就安装了铝合金制动盘。

国内也对铝基复合材料进行了大量的研究。

采用移动坩锅式喷射共沉积技术及其装置制备了一种Al一20 Si/SiCp复合材料制动盘,同其自行研制的半金属闸片进行台架实验,表明在200 km/h的制动速度各种工况条件有良好效果,基本上达到了装车试运行的要求。

铝基复合材料可有效减轻簧下质量,迅速散发摩擦所产生的热量,同铁系材料相比,铝基复合材料有更好的发展前景,有望近期内替代部分锻钢盘而应用在高速列车及城市轨道交通上。

当然,铝基复合材料制动盘还存在一些问题:制动盘材料的塑韧性较低,伸长率不高,承受热交变负荷时易萌生裂纹并迅速扩展;铝的熔点较低,尽管其导热系数为铁的3倍,但铝基材料制动盘在更高速度下铝磨损将显著增加。

[4]. c/c复合材料c/c复合材料即碳纤维增强碳基复合材料,具有质量密度小(约为铁的1/5)、质量轻、比热容高和热膨胀系数小等优点,尤其可在1000℃高温下工作,最高工作温度达2 000℃左右,首先在航空航天和赛车上进行了大力研究和开发,并得到广泛应用。

日本、法国等对其在高速列车上的应用进行了大量的研究和试验。

该种材料的制备可分为预成形、致密化和石墨化阶段。

预成形阶段,一般选用短切碳纤维作为增强组分,并用模压法进行毛坯成形;致密化有液体致密化、化学气相沉积法(CVD)和浸渍碳化法等。

其制造方法见图1_1 。

早在20世纪80年代,法国就曾在TGV列车上试验过由碳/碳纤维复合材料制成的制动盘和闸片构成摩擦副的盘形制动装置。

该种材料可显著减轻簧下质量,制动能大,但也发现其摩擦因数波动较大,雨雪天气情况下磨损量急剧增加等缺点。

日本对高速列车c/c复合材料也进行大量实验研究,c/c制动盘的摩擦因数随制动盘摩擦面温度的变化而变化,磨损量在中速时较小,而在高速和低速时较大。

目前,c /c复合材料在飞机制动上应用较广泛.国内有多家高校和研究院所在同时进行研发和技术改进,且有长足的进步,甚至可替代国外进口产品。

但在高速列车的应用上研究得还很不够,也无很大进展,故应增大对高速列车用c/c复合材料的研究力度,不断改进其生产工艺。

c/c复合材料能显著减轻簧下质量,减小轮轨的磨损,经济效益显著,但亟待解决的问题是:①碳纤维价格较高,制造工艺复杂,其成本居高不下;②摩擦因数变化大,易引起临近组件的温升过高;③制造周期长,一般为2~3个月。

这些因素阻碍了c/c复合材料在高速列车上的进一步开发利用。

[5].陶瓷制动材料陶瓷材料具有质量密度低、强度高、耐高温、抗氧化和耐磨损等优点,如其在高速列车上得到成功应用,可使转向架制动设备的质量下降5O 左右。

一个铸铁盘可消散12 MJ的能量,钢盘能消散18MJ的能量,而陶瓷盘的目标值则是50 MJ。

陶瓷材料的研究最初只是在铸铁盘或钢盘上等离子喷涂陶瓷层,但涂层的磨损太快,后来又采用整体式陶瓷盘,却又易碎,须添加碳纤维强化。

目前,制备陶瓷摩擦材料的工艺有热压烧结法、先驱体转化法、化学气相浸渗法和反应熔体浸渗法。

英国的SAB Wabco公司为法国TGV列车配套开发了一种采用碳纤维强化陶瓷盘形制动器,并已通过了按比例缩小的陶瓷制动盘的试验,证明其寿命可提高几倍。

国内有些单位研究过作为航空航天结构件的陶瓷材料,但作为摩擦材料,直到21世纪初中南大学才率先开始相关的研究口。

其研究的碳纤维增强碳和碳化硅基体(c/c-sic)材料模拟火车制动试验表明,该材料摩擦因数高,动摩擦因数为0.3~0.39,耐磨性好、制动噪音低、无火花和抗氧化和抗腐蚀能力强。

纤维增强陶瓷材料作为制动材料具有优异的摩擦陛能,代表着当前制动材料的最高水平,不过其耗时5~6个月的生产周期、昂贵的成本以及易碎性,使其应用在高速列车上还有较长的路要走。

③采用复合制动方式(2)保证高速制动时不滑行①根据列车速度控制制动力的大小以充分利用粘着②采用高性能的防滑装置③采用非粘着制动方式(3)司机操纵列车制动系统灵活可靠,能满足列车自动控制的要求高速列车对制动系统的另一个要求是操纵方便、动作可靠,并能与ATC 等列车自动控制系统相匹配。

在高速运行的时候,司机无法了望地面信号,必须采用列车自动控制系统,使制动时列车制动力增减自如.制动平滑。

为此,德国、法国、日本等国的高速列车均安装了微机控制的电气指令式电空制动机,将滑行控制、制动率及速度控制、列车监督等机能集中于统一的系统中来完成.高速动车组动车、拖车编组方式及辆数可有不同型式,但整列动车组是一个整体,电气动力制动、空气制动、非黏着制动等是以协调方式起作用的。

制动控制系统是以微处理器作为控制中心,优先采用电气动力制动,动力制动力不足时,由制动控制单元发布电气指令,通过EP电空单元,使制动缸动作产生空气制动,补充动力制动不足的部分。

在故障时均能导向安全,并与中央诊断系统相连接。

(4)尽量减轻制动装置重量为了保证高速运行时的平稳性及舒适度,必须尽可能降低转向架的簧下质量。

制动盘的重量一般占全部簧下重量的10%左右.是十分可观的。

从制动的角度考虑,减轻簧下质量的措施主要是开发功率大、重量轻的新型制动盘.如碳素纤维复合材料制动盘、铝合金基复合材质制动盘等.2.各种高速列车制动方式2.1踏面制动踏面制动作为一种古老的制动方式,目前在普通列车上仍为广泛使用。

从国外高速列车制动系统的实际情况来看,踏面制动很少被采用.并且有逐渐被淘汰的趋势=不管是日本的动力分散式高速动车组、德国的ICE动力集中式高速列车,还是意大利的ETR高速列车.都没有采用踏面制动方式。

法国RTG内燃动车、TGV—PSE及TGV—A高速列车曾采用过踏面制动方式.但所发挥的制动功率都很小.且一般只用于动车上,主要作用是补偿低速时电制动力的下降和踏面清扫。

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