第一節(jié) 國內(nèi)軌道車輛制動設備產(chǎn)業(yè)主要技術成果
鐵道部科學 研究 院機車車輛 研究 所（以下簡稱鐵科院機輛所）在消化吸收國外先進技術的基礎上自主研發(fā)的城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)，在天津濱?？焖佘壍谰€路上，通過了10萬公里的載重和實際載客運行考核。國家發(fā)展改革委委托中國交通運輸協(xié)會組織的專家組評審認為，該系統(tǒng)的各項技術指標達到了國外同類產(chǎn)品的水平，滿足安全性、可靠性、可維護性等要求，已具備推廣應用的條件。這標志著我國城市軌道交通設備國產(chǎn)化又向前邁進了一步。
鐵科院機輛所是鐵路機車車輛 行業(yè) 綜合性 研究 開發(fā)機構(gòu)。2001年，國家發(fā)展改革委利用國債資金支持該所實施城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)國產(chǎn)化，項目總投資2000萬元，2003年8月完成，形成了年產(chǎn)300輛城市軌道交通車輛微機控制電控制動系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，為該所從事制動系統(tǒng)的后續(xù)研制及產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實的基礎。2003年下半年，該所集中內(nèi)部研發(fā)、制造、試驗等方面的力量，吸收德國克諾爾和日本納博克等公司城市軌道制動系統(tǒng)的優(yōu)點，完成了國產(chǎn)制動系統(tǒng)所有部件和樣機的開發(fā)、試制工作。
2005年2月，國家發(fā)展改革委委托鐵道部科技司，對該所研制的制動系統(tǒng)進行了技術鑒定，鑒定結(jié)果認為，該制動系統(tǒng)的總體技術達到了國外同類產(chǎn)品的先進技術水平，建議盡快落實裝車及應用考核的方案和措施。同年，在國家發(fā)展改革委的協(xié)調(diào)下，國產(chǎn)制動系統(tǒng)在天津濱?？焖佘壍谰€路上進行裝車運行考核，國家發(fā)展改革委委托專家組對產(chǎn)品進行裝車運行后的追蹤考核評審，包括裝車性能測試的中期評審，投入正線非載客運行的評審和投入正線載客運行等3次評審，歷時2年。在完成了國產(chǎn)制動系統(tǒng)安全運行考核10萬公里目標后，作為使用單位的天津濱?？焖侔l(fā)展有限公司對該制動系統(tǒng)的運行表現(xiàn)也給予了較高的評價。
第二節(jié) 國外軌道車輛制動設備產(chǎn)業(yè)主要技術成果
一、電勵磁的磁軌制動器
借助磁場計算和改進線圈工藝來改善制動器的幾何形狀，在相同的粘著力和相同制動力時制動器可減輕質(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，因它可使制動力逐漸減小，最大可減小到20%，為此必須付出較多的費用。在一些信號系統(tǒng)中這種熔焊還會引起干擾，所以在這些情況下可用球墨鑄鐵（GGG40）極靴來代替磁性較好的鋼極靴。慕尼黑克諾爾制動器公司（KB）開發(fā)了一種使用燒結(jié)材料極靴的EMB，它幾乎能達到與用鋼極靴的EMB一樣的制動力。雖然磨損較大，可達到的總制動里程比用鋼極靴的EMB的要少些，但700km的總制動里程相當于約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用、更換球墨鑄鐵極靴的或燒結(jié)材料極靴的費用的情況下，鋼、球墨鑄鐵GGG.40和燒結(jié)金屬這三種材料的壽命周期費用相差只有幾個百分點。但就制動力來說，燒結(jié)金屬明顯優(yōu)于GGG.40的。
新開發(fā)的用燒結(jié)金屬極靴的EMB于1998年首次用于批量生產(chǎn)的擺式車體的ICN列車上。
二、永久磁鐵軌道制動器（PMB）
與EMB相比，PMB的優(yōu)點是使用率高和可用作停車制動，不需要附加的安裝空間以不存在彈簧儲能制動缸的質(zhì)量。克諾爾制動器公司具有多年使用永久磁鐵軌道制動器的經(jīng)驗，在137臺瑞士Re460/Re465型機車上安裝了該公司的PMS140制動器，自1992年以來共有548個制動器成功地用于這些機車上。在這些機車上使用PMS140制動器的主要原因是，這些機車沒有安裝彈簧儲能制動缸的安裝空間，用該制動器可以提高機車的利用率，以及機車可用較高的速度行駛在另外的線路上。選用軌道制動時費用是次要的。
過去幾年中，進行這項費用大的開發(fā)工作目的在于降低費用、減輕質(zhì)量和減小安裝空間。與PMS140相比，在同時使用燒結(jié)金屬極靴時能大大改善性能和節(jié)省費用。與EMB（Nb.G1.100）相比，PMB100要貴得多。因此，PMB只限用于特殊的應用，即使用EMB不能再進一步提高利用率的情況下（例如冗余的蓄電池供電）。
三、電勵磁的渦流制動器（EWB）
在試驗列車ICE-V和TGV上作了系統(tǒng)的試驗后，2年來在1臺TGV動力頭車上使用了電勵磁的渦流制動器（EWB）。自1997年夏季起，在1列ICE改造成試驗列車的ICE-S上對ICE3列車用的制動器作了內(nèi)容廣泛的試驗。整體托架同時構(gòu)成線圈的磁導軛鐵以及支承經(jīng)懸臂到輪對軸箱上的吸引力的承載部件。2個軌距保持架用于鋼軌上的平行導向。軌距保持架與整體托架形成一個剛性的制動框架。制動力經(jīng)兩側(cè)鉸接的制動力支座傳遞給轉(zhuǎn)向架。不施行制動時，4個氣囊利用高壓風將制動框架保持在高位置中。在制動狀態(tài)下制動框架下落到輪對軸箱上，不勵磁時制動器和鋼軌之間的氣隙保持為7mm。
制動力在整個高速范圍內(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地降低。由于整體托架剛度是有限的，所以按下降機理在勵磁電流恒定和氣囊壓力恒定時氣隙不能再保持為恒定，這可能導致整體托架機械負荷很高，并出現(xiàn)與鋼軌接觸的危險。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時稍許降低電氣勵磁。這樣就能使氣隙在整個速度范圍中近似保持不變，完全發(fā)揮EWB的制動能力，整體托架也不會過負荷。EWB工作所需的開環(huán)和閉環(huán)控制以及診斷在驅(qū)動控制器（ASG）和制動控制器（BSG）中完成，通過多功能列車總線（MVB）進行數(shù)據(jù)交換和控制電流和壓力的調(diào)節(jié)器。在ASG和BSG中，按線圈熱計算模型不斷計算和監(jiān)視線圈的溫度。這樣就保證了EWB在頻繁的常用制動工況下至少能快速制動，在達到與速度有關的極限溫度時EWB退回到常用制動。
比較A、B兩種不同的車輛制動系統(tǒng)的壽命周期費用（LCC）就可看出EWB在經(jīng)濟上的優(yōu)點：
電氣勵磁的渦流制動器（EWB）；ICE3制動裝置的壽命周期費用（LCC）
（1）系統(tǒng)A無EWB，每一從動輪對裝3個制動盤；
（2）系統(tǒng)B用EWB，每一從動輪對裝2個制動盤。
雖然系統(tǒng)A的購置費較低，但由于更換閘片（使用壽命約0.5年）和制動盤（使用壽命約8.5年）的維修費，其LCC大大超過系統(tǒng)B的。
四、永久勵磁的渦流制動器PWB
PWB是一種非常有吸引力的開發(fā)目標。優(yōu)化計算表明，PWB能近似達到同EWB一樣的制動力。很高的使用率可補償較小的差異，因為PWB與電源無關。其他一些優(yōu)點是，它不會有熱過負荷，可用作停車制動，總之與EWB相比不僅質(zhì)量輕，而且價格便宜。
電氣勵磁渦流制動器（EWB）和永久磁鐵勵磁的渦流制動器（PWB）的比較
第三節(jié) 軌道車輛制動設備產(chǎn)業(yè)技術 研究 熱點
近些年，國內(nèi)一些單位對車輛的電磁制動方式曾做過一些 研究 和試驗嘗試，但因為技術不成熟，都未能真正裝車運行。目前，要將電磁制動方式應用于機車車輛的制動系統(tǒng)中，還存在很多亟待解決的技術難點：
①閘瓦間隙消除過程中，如何解決制動力的緩沖，以減小閘瓦與車輪接觸時的機械撞擊；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)的準確計算與控制；③如何設計制動系統(tǒng)的機構(gòu)，實現(xiàn)制動力的放大與傳遞；④如何解決實際運行中周圍環(huán)境對電磁系統(tǒng)的干擾；等等。
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