鐵道列車制動裝置詳解

    列車制動就是人為地制止列車的運動，包括使它減速，不加速或停止運行。對已制動的列車或機車解除或減弱其制動作用，則稱為“緩解”。為施行制動和緩解而安裝在列車上的一整套設備，總稱為列車“制動裝置”。“制動”和“制動裝置”俗稱為“閘”。施行制動常簡稱為“上閘”或“下閘”，施行緩解則簡稱為“松閘”。
　　“列車制動裝置”包括機車制動裝置和車輛制動裝置。不同的是，機車除了具有像車輛一樣使它自己制動和緩解的設備外，還具有操縱全列車制動作用的設備。
　　在介紹制動裝置前，先談談列車制動方式。
　　列車制動在操縱上按用途可分為“常用制動”和“緊急制動”兩種。在正常情況下為調節或控制列車速度包括進站停車所施行的制動，稱為“常用制動”，它的特點是作用比較緩和而且制動力可以調節。在緊急情況下為使列車盡快停住所施行的制動，稱為“緊急制動”（也稱為“非常制動”），它的特點是作用比較迅猛而且要把列車制動能力全部用上。
　　從施行制動的瞬間起，到列車速度降為零的瞬間止，列車駛過的距離，稱為制動距離。這是綜合反映列車制動裝置性能和效果的主要技術指標。列車重量越大，運行速度越高，就越不容易在短時間、短距離內停下來。那么，列車的運行速度與制動距離之間是什么關系呢？假如一列由15節車廂組成的列車運行時速在50公里時，它實施制動后，可以在130米內停下來；當時速增加到70公里時，它要向前行駛250米才能停下來；當列車速度達到每小時100公里時，它的制動距離要570米；而當列車速度高達120公里時，制動距離就要超過800米。由此可見，列車速度提高一倍，制動距離要增加三倍以上。然而，我國現行的《鐵路技術管理規程》規定，“列車在任何鐵路坡道上的緊急制動距離，規定為800m”。這就是說，要想提高列車速度，必須采用更先進的制動裝置。
　　目前，鐵路機車車輛采用的制動方式最普遍的是閘瓦制動。用鑄鐵或其他材料制成的瓦狀制動塊，在制動時抱緊車輪踏面，通過摩擦使車輪停止轉動。在這一過程中，制動裝置要將巨大的動能轉變為熱能消散于大氣之中。而這種制動效果的好壞，卻主要取決于摩擦熱能的消散能力。使用這種制動方式時，閘瓦摩擦面積小，大部分熱負荷由車輪來承擔。列車速度越高,制動時車輪的熱負荷也越大。如用鑄鐵閘瓦，溫度可使閘瓦熔化；即使采用較先進的合成閘瓦，溫度也會高達400~450℃。當車輪踏面溫度增高到一定程度時，就會使踏面磨耗、裂紋或剝離，既影響使用壽命也影響行車安全。可見，傳統的踏面閘瓦制動適應不了高速列車的需要。于是一種新型的制動裝置——盤形制動應運而生。
　　盤形制動，它是在車軸上或在車輪輻板側面安裝制動盤，用制動夾鉗使以合成材料制成的兩個閘片緊壓制動盤側面，通過摩擦產生制動力，使列車停止前進。由于作用力不在車輪踏面上，盤形制動可以大大減輕車輪踏面的熱負荷和機械磨耗。另外制動平穩，幾乎沒有噪聲。盤形制動的摩擦面積大，而且可以根據需要安裝若干套，制動效果明顯高于鑄鐵閘瓦，尤其適用于時速120公里以上的高速列車，這正是各國普遍采用盤形制動的原因所在。但不足的是車輪踏面沒有閘瓦的磨刮，將使輪軌粘著惡化；制動盤使簧下重量及沖擊振動增大，運行中消耗牽引功率。
　　鐵路機車車輛制動機按制動原動力和操縱控制方式的不同，可分為：手制動機、空氣制動機、電空制動機、電磁制動機和真空制動機。
　　手制動機是以人力為制動原動力，以手輪的轉動方向和手力大小來操縱控制。構造簡單，費用低廉，是鐵路歷史上使用最久遠，生命力最頑強的制動機。鐵路發展初期，機車車輛上只有這種制動機，每車或幾個車配備一名制動員，按司機笛聲號令協同操縱，由于制動力弱，動作緩慢，不便于司機直接操縱，所以很快就被非人力制動機取而代之，手制動機成為輔助的備用制動機。
　　空氣制動機是以壓力空氣作為制動原動力，以改變壓力空氣的壓強來操縱控制。制動力大，操縱控制就靈敏便利。我國鐵路習慣把壓力空氣簡稱為“風”，把空氣制動機簡稱為“風閘”。空氣制動機又分直通式和自動式兩大類，直通式空氣制動機已不再采用。
　　自動式空氣制動機的特點是列車管排氣（減壓）時制動缸充氣（增壓），發生緩解。優點是，當列車發生分離事故，制動軟管被拉斷時，列車管風壓急劇下降，三通閥活塞自動而迅速地移動到制動位，故列車能自動迅速制動直至停車。這不僅提高了列車運行安全性，而且列車前后部開始制動作用的時間差小，即制動和緩解的—致性較好，適用于編組較長的列車；因此在世界各國鐵路上得到最廣泛的應用。
　　電空制動機是電控空氣制動機的簡稱，是在空氣制動機的基礎上加裝電磁閥等電氣控制部件而形成的。它的特點是制動作用的操縱控制用“電控”，但制動作用原動力還是壓力空氣．而且，在制動機的電控因故失靈時，它仍可實行“氣控”（空氣壓強控制），臨時變成空氣制動機。在列車速度很高或編組很長，空氣制動機難以滿足要求時，采用電空制動機可以大大改善列車前后部制動和緩解作用的一致性，顯著減輕列車縱向沖擊，并縮短制動距離，世界上許多高速列車都采用了電空制動機，我國廣深線準高速旅客列車和某些干線的提速客車也采用了電空制動機。
　　還有一種真空制動機，它的特點是以大氣為原動力，以改變“真空度”來操縱控制。當制動閥手柄置于緩解位時，真空泵與列車管連通、列車管和制動缸內的空氣都被抽走，列車管和制動缸內上下兩方都保持高度真空，活塞因自重落下，活塞桿向外伸出。當制動閥手柄置于制動位時，列車管與大氣相通，大氣進入列車管和制動缸活塞下方。由于抽氣完成時球形止回閥已落下處于關閉狀態，大氣壓力只能將它壓住而不能使閥口開放，故大氣不能進入活塞上方。活塞上下的壓差推動活塞上移，活塞桿縮向缸內而發生制動作用。真空制動機在非人力制動機中構造較簡單，價格較便宜，維修也較方便。但是，由于大氣壓強本身有限，“絕對真空”又很難達到，而且，需要較大的制動缸和較粗的列車管，所以，有些采用真空制動的鐵路，隨著牽引重量和運行速度的提高，已經或正在向空氣制動過渡。