制动原理

第二章

第一节 制动一般概念及其在铁路运输中的意义

人为地施加于运动物体，使其减速(含防止其加速)或停止运动或施加于静止物体，保持其静止状态。这种作用被称为制动作用。实现制动作用的力称为制动力。解除制动作用的过程称为缓解。

制动装置即指机车或车辆上能产生制动作用的零、部件所组成的一整套机构。通常包括：制动机、基础制动装置、手制动机。装于机车上能实现制动作用和缓解作用的装置称为机车制动装置，装于车辆上能实现制动作用和缓解作用的装置称为车辆制动装置。列车制动装置由机车制动装置与所牵引的所有的车辆制动装置组合而成。

制动机，即制动装置中受司机直接控制的部分。通常包括从制动软管连接器至制动缸的一整套机构。基础制动装置，即制动装置中用于传递、扩大制动力的一整套杆件连接装置。通常包括：车体基础制动装置和转向架基础制动装置。

手制动机，即制动装置中以人力作为产生制动力的原动力部分。制动距离，即制动时从机车的自动制动阀置于制动位起，到列车停车，列车所走过的距离。

列车制动作用的产生一般是由机车上的制动阀手把置制动位，制动作用由机车制动机产生制动作用起，沿列车纵向由前及后车辆制动机逐一产生制动作用。制动作用沿列车长度方向由前及后的传递现象称为“制动波”。制动波的传播速度，称为“制动波速”。

制动装置的重要作用在于：一方面是使列车在任何情况下减速、停车、区间限速或下坡道防止加速，确保行车安全；另一方面也是提高列车的运行速度，提高牵引重量，即提高铁路运输能力的重要前提条件。衡量一个国家的铁路运输水平，首先要看能制造多大牵引力的机车，但牵引与制动是互相促进和制约的，无先进的制动技术就没有现代化的铁路运输。

第二节 车辆制动机的种类

车辆制动机有以下几种： (一)手制动机

以人力作为动力来源，用手来操纵制动和缓解的制动机叫手制动机。目前只作为辅助甜动装置，一般仅用于原地制动或在调车作业中使用。

(二)真空制动机

以大气压力作为动力来源，用对空气抽真空的程度(真空度)来操纵制动和缓解的制动机叫真空制动机

(三)空气制动机

空气制动机是以压缩空气为动力来源，用空气压力的变化来操纵的制动机。空气制动机根据不同的作用原理又可分为直通式空气制动机和自动式空气制动机。

1．直通式空气制动机

2．自动式空气制动机 (四)电空制动机

电空制动机是以压缩空气作为原动力，利用电来操纵的制动机。这种制动机的主要优点是全列车能迅速发生制动和缓解作用，列车前后部制动机动作一致性较好，制动距离短，适用于高速旅客列车。

(五)轨道电磁制动机

用导电后起磁感应的电磁铁，制动时将它放下压紧钢轨，使它与钢轨发生摩擦而产生制动力，在高速旅客列车上与空气制动机并用。

(六)线性涡流制动

制动时，将悬挂在转向架上的电磁铁放下距离轨面上方几毫米处，利用它和钢轨的相对运动使钢轨表面感应出涡流，从而产生阻力并使钢轨发热，变列车动能为热能，由钢轨和电磁铁逸散于大气。

(七)再生制动

制动时，使电力机车或用电力牵引的摩托车组的牵引电动机转变为发电机，将列车的动能转变为电能返馈到电网(供电网范围内的其

他列车牵引使用)。是将列车的动能转变为可利用电能的制动方式。

(八)电阻制动

电阻制动用于电力机车、用电力传动的内燃机车、摩托车组或地下铁道车辆。

第三节 自动式空气制动装置作用原理

一、自动式空气制动装置的组成

1．空气压缩机和总风缸：是列车空气制动装置的原动力系统。空气压缩机制造700～900kPa的压缩空气；总风缸用来储存空气压缩机制造的压缩空气，供全列车制动系统使用。

2．给风阀：将总风缸的压缩空气调整至规定压力后，经自动制动阀充入制动管。

3．自动制动阀：是操纵列车空气制动装置的部件。通过它向制动管充入压缩空气或将制动管压缩空气排向大气，以操纵列车制动装置产生不同的作用。

4．制动管：是贯通全列车的压缩空气导管。通过它向列车中各车辆的制动装置输送压缩空气，并通过自动制动阀控制管内压缩空气的压力变化来实现操纵列车各车辆制动机产生相应的作用。

5．三通阀(分配阀或控制阀)：三通阀(分配阀或控制阀)是车辆空气制动装置的主要部件(在机车上也有分配阀)，是控制车辆制动机产生不同作用的部件。它和制动管连通，根据制动管空气压力的变化情况，产生相应的作用位置，从而控制向副风缸充人压缩空气的同时把制动缸内压缩空气排向大气实现制动机缓解或者将副风缸内压缩空气充人制动缸产生制动机的制动作用。

6．副风缸：缓解位储存压缩空气，作为制动时制动缸的动力源。 7．制动缸：制动时，用来把副风缸送来的空气压力变为机械推力。

8．基础制动装置：制动时，将制动缸活塞推力放大若干倍并传递到闸瓦，使闸瓦压紧车轮产生制动作用；缓解时，依靠其自重使闸瓦离开车轮实现制动机的缓解作用。

9．闸瓦、车轮和钢轨：是制动时的能量转换部分，是实现制动作用的三大要素。制动时，闸瓦压紧转动着的车轮踏面后，闸瓦与车轮间的摩擦力借助钢轨，钢轨在与车轮接触点上产生与列车运行方向相反(与钢轨平行)的反作用力即制动力。

二、车辆制动装置的基本作用原理

三通阀(分配阀或控制阀)属二压力机构阀，是自动空气制动机的关键部件。以三通阀为例介绍二压力机构的作用原理。

(一)、充气、缓解作用

(二)、制动作用

当操纵自动制动阀使制动管内压缩空气排人大气时，三通阀主活塞外侧压力下降，主活塞被副风缸压力推动，连同节制阀、滑阀向外移动，移动到滑阀与滑阀座上的孔路将副风缸和制动缸连通时，副风缸内压缩空气经滑阀上的制动孔z与滑阀座上制动缸孔r进入制动

缸，实现制动机的制动作用。

(三)制动保压作用

三、制动机应具备的条件

为了使列车按需要及时平稳地停车或调整列车运行速度，保证运行安全，车辆制动装置应具备下列条件：

1．具有足够的制动力，发生紧急情况时能确保列车在规定的制动距离内安全停车。

2．制动与缓解作用灵敏、准确，制动力大小能按需要适当进行调节。制动波速要快，具有在长大列车中能使前后部车辆制动机作用一致的性能，避免发生过大的纵向冲动。

3．制动机应具有一定的稳定性，防止在列车运行中因制动管轻微漏泄等原因引起自然制动。

4．采用的三通阀、分配阀或控制阀，能适应各种不同直径的制

动缸，制动力均匀一致；漏泄时有自动补风作用，在长大下坡道运行时，具有制动力不衰减的性能。

5．有可靠的紧急制动作用性能，并且除了机车司机操纵外，必要时还可由其他乘务人员利用设在货物列车的守车及旅客列车每辆客车内的紧急制动阀进行紧急排气以操纵全列车紧急停车。

6．列车在运行途中发生车钩分离事故时，全列车应能自动、迅速地产生紧急制动作用，在短距离内停车。

7．在不致擦伤车轮的前提下，充分利用车轮与钢轨间的粘着力施行制动作用。

8．各种制动机应能在一列车中混编，其动作协调一致。

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