第一節(jié) 國(guó)內(nèi)軌道車(chē)輛制動(dòng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)主要技術(shù)成果

鐵道部科學(xué) 研究 院機(jī)車(chē)車(chē)輛 研究 所（以下簡(jiǎn)稱鐵科院機(jī)輛所）在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上自主研發(fā)的城市軌道交通車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，在天津?yàn)I?？焖佘壍谰€路上，通過(guò)了10萬(wàn)公里的載重和實(shí)際載客運(yùn)行考核。國(guó)家發(fā)展改革委委托中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)組織的專家組評(píng)審認(rèn)為，該系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，滿足安全性、可靠性、可維護(hù)性等要求，已具備推廣應(yīng)用的條件。這標(biāo)志著我國(guó)城市軌道交通設(shè)備國(guó)產(chǎn)化又向前邁進(jìn)了一步。

鐵科院機(jī)輛所是鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛 行業(yè) 綜合性 研究 開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)。2001年，國(guó)家發(fā)展改革委利用國(guó)債資金支持該所實(shí)施城市軌道交通車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化，項(xiàng)目總投資2000萬(wàn)元，2003年8月完成，形成了年產(chǎn)300輛城市軌道交通車(chē)輛微機(jī)控制電控制動(dòng)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，為該所從事制動(dòng)系統(tǒng)的后續(xù)研制及產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2003年下半年，該所集中內(nèi)部研發(fā)、制造、試驗(yàn)等方面的力量，吸收德國(guó)克諾爾和日本納博克等公司城市軌道制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，完成了國(guó)產(chǎn)制動(dòng)系統(tǒng)所有部件和樣機(jī)的開(kāi)發(fā)、試制工作。

2005年2月，國(guó)家發(fā)展改革委委托鐵道部科技司，對(duì)該所研制的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)鑒定，鑒定結(jié)果認(rèn)為，該制動(dòng)系統(tǒng)的總體技術(shù)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)水平，建議盡快落實(shí)裝車(chē)及應(yīng)用考核的方案和措施。同年，在國(guó)家發(fā)展改革委的協(xié)調(diào)下，國(guó)產(chǎn)制動(dòng)系統(tǒng)在天津?yàn)I?？焖佘壍谰€路上進(jìn)行裝車(chē)運(yùn)行考核，國(guó)家發(fā)展改革委委托專家組對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裝車(chē)運(yùn)行后的追蹤考核評(píng)審，包括裝車(chē)性能測(cè)試的中期評(píng)審，投入正線非載客運(yùn)行的評(píng)審和投入正線載客運(yùn)行等3次評(píng)審，歷時(shí)2年。在完成了國(guó)產(chǎn)制動(dòng)系統(tǒng)安全運(yùn)行考核10萬(wàn)公里目標(biāo)后，作為使用單位的天津?yàn)I?？焖侔l(fā)展有限公司對(duì)該制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行表現(xiàn)也給予了較高的評(píng)價(jià)。

第二節(jié) 國(guó)外軌道車(chē)輛制動(dòng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)主要技術(shù)成果

一、電勵(lì)磁的磁軌制動(dòng)器

借助磁場(chǎng)計(jì)算和改進(jìn)線圈工藝來(lái)改善制動(dòng)器的幾何形狀，在相同的粘著力和相同制動(dòng)力時(shí)制動(dòng)器可減輕質(zhì)量28%，安裝高度可降低25%。此外，軌距定位器使用鋁材可減輕質(zhì)量，使每一轉(zhuǎn)向架的質(zhì)量減輕25kg。在用鋼部件的EMB極靴上形成熔焊是不希望的現(xiàn)象，因它可使制動(dòng)力逐漸減小，最大可減小到20%，為此必須付出較多的費(fèi)用。在一些信號(hào)系統(tǒng)中這種熔焊還會(huì)引起干擾，所以在這些情況下可用球墨鑄鐵（GGG40）極靴來(lái)代替磁性較好的鋼極靴。慕尼黑克諾爾制動(dòng)器公司（KB）開(kāi)發(fā)了一種使用燒結(jié)材料極靴的EMB，它幾乎能達(dá)到與用鋼極靴的EMB一樣的制動(dòng)力。雖然磨損較大，可達(dá)到的總制動(dòng)里程比用鋼極靴的EMB的要少些，但700km的總制動(dòng)里程相當(dāng)于約5年的使用壽命，5年后必須更換極靴。在考慮到克服鋼部件熔焊費(fèi)用、更換球墨鑄鐵極靴的或燒結(jié)材料極靴的費(fèi)用的情況下，鋼、球墨鑄鐵GGG.40和燒結(jié)金屬這三種材料的壽命周期費(fèi)用相差只有幾個(gè)百分點(diǎn)。但就制動(dòng)力來(lái)說(shuō)，燒結(jié)金屬明顯優(yōu)于GGG.40的。

新開(kāi)發(fā)的用燒結(jié)金屬極靴的EMB于1998年首次用于批量生產(chǎn)的擺式車(chē)體的ICN列車(chē)上。

二、永久磁鐵軌道制動(dòng)器（PMB）

與EMB相比，PMB的優(yōu)點(diǎn)是使用率高和可用作停車(chē)制動(dòng)，不需要附加的安裝空間以不存在彈簧儲(chǔ)能制動(dòng)缸的質(zhì)量?？酥Z爾制動(dòng)器公司具有多年使用永久磁鐵軌道制動(dòng)器的經(jīng)驗(yàn)，在137臺(tái)瑞士Re460/Re465型機(jī)車(chē)上安裝了該公司的PMS140制動(dòng)器，自1992年以來(lái)共有548個(gè)制動(dòng)器成功地用于這些機(jī)車(chē)上。在這些機(jī)車(chē)上使用PMS140制動(dòng)器的主要原因是，這些機(jī)車(chē)沒(méi)有安裝彈簧儲(chǔ)能制動(dòng)缸的安裝空間，用該制動(dòng)器可以提高機(jī)車(chē)的利用率，以及機(jī)車(chē)可用較高的速度行駛在另外的線路上。選用軌道制動(dòng)時(shí)費(fèi)用是次要的。

過(guò)去幾年中，進(jìn)行這項(xiàng)費(fèi)用大的開(kāi)發(fā)工作目的在于降低費(fèi)用、減輕質(zhì)量和減小安裝空間。與PMS140相比，在同時(shí)使用燒結(jié)金屬極靴時(shí)能大大改善性能和節(jié)省費(fèi)用。與EMB（Nb.G1.100）相比，PMB100要貴得多。因此，PMB只限用于特殊的應(yīng)用，即使用EMB不能再進(jìn)一步提高利用率的情況下（例如冗余的蓄電池供電）。

三、電勵(lì)磁的渦流制動(dòng)器（EWB）

在試驗(yàn)列車(chē)ICE-V和TGV上作了系統(tǒng)的試驗(yàn)后，2年來(lái)在1臺(tái)TGV動(dòng)力頭車(chē)上使用了電勵(lì)磁的渦流制動(dòng)器（EWB）。自1997年夏季起，在1列ICE改造成試驗(yàn)列車(chē)的ICE-S上對(duì)ICE3列車(chē)用的制動(dòng)器作了內(nèi)容廣泛的試驗(yàn)。整體托架同時(shí)構(gòu)成線圈的磁導(dǎo)軛鐵以及支承經(jīng)懸臂到輪對(duì)軸箱上的吸引力的承載部件。2個(gè)軌距保持架用于鋼軌上的平行導(dǎo)向。軌距保持架與整體托架形成一個(gè)剛性的制動(dòng)框架。制動(dòng)力經(jīng)兩側(cè)鉸接的制動(dòng)力支座傳遞給轉(zhuǎn)向架。不施行制動(dòng)時(shí)，4個(gè)氣囊利用高壓風(fēng)將制動(dòng)框架保持在高位置中。在制動(dòng)狀態(tài)下制動(dòng)框架下落到輪對(duì)軸箱上，不勵(lì)磁時(shí)制動(dòng)器和鋼軌之間的氣隙保持為7mm。

制動(dòng)力在整個(gè)高速范圍內(nèi)呈理想的恒定特性，而且只在速度低于50km/h才下降。與此相反，吸引力隨速度下降漸進(jìn)地降低。由于整體托架剛度是有限的，所以按下降機(jī)理在勵(lì)磁電流恒定和氣囊壓力恒定時(shí)氣隙不能再保持為恒定，這可能導(dǎo)致整體托架機(jī)械負(fù)荷很高，并出現(xiàn)與鋼軌接觸的危險(xiǎn)。為避免這些情況，在速度200km/h～100km/h范圍中隨速度的降低不斷地升高氣囊的氣壓，在速度低于100km/h時(shí)稍許降低電氣勵(lì)磁。這樣就能使氣隙在整個(gè)速度范圍中近似保持不變，完全發(fā)揮EWB的制動(dòng)能力，整體托架也不會(huì)過(guò)負(fù)荷。EWB工作所需的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制以及診斷在驅(qū)動(dòng)控制器（ASG）和制動(dòng)控制器（BSG）中完成，通過(guò)多功能列車(chē)總線（MVB）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制電流和壓力的調(diào)節(jié)器。在ASG和BSG中，按線圈熱計(jì)算模型不斷計(jì)算和監(jiān)視線圈的溫度。這樣就保證了EWB在頻繁的常用制動(dòng)工況下至少能快速制動(dòng)，在達(dá)到與速度有關(guān)的極限溫度時(shí)EWB退回到常用制動(dòng)。

比較A、B兩種不同的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)的壽命周期費(fèi)用（LCC）就可看出EWB在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)：

電氣勵(lì)磁的渦流制動(dòng)器（EWB）；ICE3制動(dòng)裝置的壽命周期費(fèi)用（LCC）

（1）系統(tǒng)A無(wú)EWB，每一從動(dòng)輪對(duì)裝3個(gè)制動(dòng)盤(pán)；

（2）系統(tǒng)B用EWB，每一從動(dòng)輪對(duì)裝2個(gè)制動(dòng)盤(pán)。

雖然系統(tǒng)A的購(gòu)置費(fèi)較低，但由于更換閘片（使用壽命約0.5年）和制動(dòng)盤(pán)（使用壽命約8.5年）的維修費(fèi)，其LCC大大超過(guò)系統(tǒng)B的。

四、永久勵(lì)磁的渦流制動(dòng)器PWB

PWB是一種非常有吸引力的開(kāi)發(fā)目標(biāo)。優(yōu)化計(jì)算表明，PWB能近似達(dá)到同EWB一樣的制動(dòng)力。很高的使用率可補(bǔ)償較小的差異，因?yàn)镻WB與電源無(wú)關(guān)。其他一些優(yōu)點(diǎn)是，它不會(huì)有熱過(guò)負(fù)荷，可用作停車(chē)制動(dòng)，總之與EWB相比不僅質(zhì)量輕，而且價(jià)格便宜。

電氣勵(lì)磁渦流制動(dòng)器（EWB）和永久磁鐵勵(lì)磁的渦流制動(dòng)器（PWB）的比較

第三節(jié) 軌道車(chē)輛制動(dòng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)技術(shù) 研究 熱點(diǎn)

近些年，國(guó)內(nèi)一些單位對(duì)車(chē)輛的電磁制動(dòng)方式曾做過(guò)一些 研究 和試驗(yàn)嘗試，但因?yàn)榧夹g(shù)不成熟，都未能真正裝車(chē)運(yùn)行。目前，要將電磁制動(dòng)方式應(yīng)用于機(jī)車(chē)車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)中，還存在很多亟待解決的技術(shù)難點(diǎn)：

①閘瓦間隙消除過(guò)程中，如何解決制動(dòng)力的緩沖，以減小閘瓦與車(chē)輪接觸時(shí)的機(jī)械撞擊；②電磁力在很大程度上是非線性的，如何解決電磁力(或力矩)的準(zhǔn)確計(jì)算與控制；③如何設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的放大與傳遞；④如何解決實(shí)際運(yùn)行中周?chē)?a href="http://www.rioce.com/hjpjbg/" target="_blank" class="keylink">環(huán)境對(duì)電磁系統(tǒng)的干擾；等等。

免責(zé)申明：本文僅為中經(jīng)縱橫 市場(chǎng) 研究 觀點(diǎn)，不代表其他任何投資依據(jù)或執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)行為。如有其他問(wèn)題，敬請(qǐng)來(lái)電垂詢：4008099707。特此說(shuō)明。