城市轨道交通车辆制动技术

1.闸瓦制动

闸瓦制动又称为踏面制动，他是最常用的一种制动方式。闸瓦基础制动装置在制动时，闸瓦制动装置根据制动指令使制动缸内产生相应的制动缸压力，该压力通过制动缸使制动缸活塞杆产生推力，经基础制动装置中的一系列杆件的传递、分配，使每块闸瓦都贴靠在车轮踏面上，并产生闸瓦压力。车轮与闸瓦之间相对滑动，产生摩擦力，最后转化为轮轨之间的制动力。缓解时，制动控制装置将制动缸压力空气排除，制动缸活塞在制动缸缓解弹簧的作用下退回，通过各杆件带动闸瓦离开车轮踏面，如图6-3所示。

在闸瓦与车轮这一对摩擦副中，由于车轮主要承担着车辆走行功能，因此其材料不能随意改变。要改善闸瓦制动的性能，只能通过改变闸瓦材料的方法。早期的闸瓦材料主要是铸铁。为了改善摩擦性能和增加耐磨性，目前城轨车辆中大多采用合成闸瓦，但合成闸瓦的导热性较差，因此目前也有采用导热性能良好，且具有较好的摩擦性能的粉末冶金闸瓦。

在闸瓦制动中，当制动功率较大时，有可能使产生的热量来不及逸散于大气，造成闸瓦与车轮热负荷增加，温度升高，轮、瓦间摩擦力下降，严重时导致闸瓦熔化（铸铁闸瓦）和轮毂松弛等。因此，在采用闸瓦制动时，对制动功率要有限制。

2.盘形制动

盘形制动可分为轴盘式和轮盘式。非动力转向架一般采用轴盘式，当动力转向架轮对之间由于牵引电动机等设备使制动盘的安装发生困难时，可采用轮盘式。制动时，制动缸通过制动夹钳使闸片夹紧制动盘，使闸片与制动盘间产生摩擦，把列车的动能转变为热能。热能通过制动盘与闸片逸散于大气。盘形制动采用的高性能摩擦副材料和良好的散热结构，可以获得比闸瓦制动大得多的制动功率。

盘形制动装置的结构由单元制动缸、夹钳装置、闸片和制动盘组成，如图6-4所示。其中，单元制动缸中包含闸调器，夹钳装置由吊杆、闸片托、杠杆和支点拉板组成。夹钳的悬挂方式为制动缸浮动三点悬挂，即两闸片托的吊杆为两悬挂点，另一悬挂点是支点拉板。

图6-3 闸瓦制动示意图

1—制动缸 2—基础制动装置 3—闸瓦 4—车轮 5—钢轨

图6-4 盘形制动装置结构及其原理图

1—轮对 2—单元制动缸 3—吊杆 4—制动夹钳 5—闸瓦托 6，7—杠杆 8—支点拉板(www.xing528.com)

盘形基础制动装置在制动时，制动缸活塞杆推出，制动缸缸体和活塞杆带动两根杠杆，通过杠杆和支点拉板组成的夹钳，使装在闸片托上的闸片同时夹紧制动盘的两个摩擦面，产生制动作用。

3.单元制动缸

单元制动缸由制动缸、闸瓦间隙调整器等组合而成的紧凑部件。由于城轨车辆的车体底架下方与转向架之间没有足够的空间来安装基础制动装置，因此，我国大多数城轨车辆采用单元制动缸。

单元制动缸和基础制动装置各有不同特点。基础制动装置由于采用杠杆联运机械，所以其同步性良好，制动力均匀。而单元制动缸是单个供气动作，轻便灵活，体积小，灵敏度高，使用了电气控制后，也可具有良好的同步性。

单元制动缸的类型有两种：一般的PC7Y型单元制动缸（图6-5）和具有弹簧制动器（也称停放制动器）的PC7YF型单元制动缸（图6-6）。

图6-5 PC7Y型单元制动缸

图6-6 PC7YF型单元制动缸

两种型号的单元制动缸均安装在每个转向架上，两者的区别在于是否带停车弹簧制动器。弹簧制动器利用释放弹簧存储的弹力来推动活塞，从而带动二级杠杆使闸瓦紧贴车轮踏面达到制动的目的。它用于车辆停放时，进行停放制动。特别是当车辆停放在坡道上，可防止车辆的溜动。而弹簧制动器的缓解则需要向弹簧制动缸充气，使活塞压缩杠杆，使制动缓解。弹簧制动器也可用人工拔出其顶部的缓解销来实施机械缓解。弹簧制动器也可在列车驾驶室控制电磁阀来操作其气缸充、排气。

单元制动缸是制动系统的执行部件，它由闸缸、活塞、杠杆、活塞弹簧、间隙调整器、吊杆、拉簧、闸瓦托、闸瓦和壳体组成。其中间隙自动调整器用于当闸瓦与车轮在制动时磨损后间隙增大时，自动调整这个间隙使闸瓦与车轮踏面始终保持规定的距离，从而使制动缸保持良好的制动性能，且无需人工调整。