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摘要： 本文从轨道交通制动系统发展现历程分析，高速列车是提高铁路运载水平的重要措施，而制动系统作为轨道车辆的重要组成部分，其性能显得尤为重要。

关键词： 制动 高速列车

前言

高速列车的行驶速度非常快，它的构造速度是我国现行的一般普通旅客列车的两倍，具有动能非常大的特点，因而较短的时间以及制动距离内将会产生巨大的动能转移、消散，而制动系统是铁路车辆的重要组成部分，是机车实施减速和停车作用的执行机构，是保障列车安全运行的必备装置，如果没有足够大的制动功率的制动装置和反应更为迅速的制动控制系统是不能完成的。高速列车的制动就是为了限制制动距离，使制动距离不会因为列车运行速度的增加而增大很多，但是列车的制动距离应适当延长，否则旅客难以承受列车制动较大的减速度。

一、轨道交通制动技术发展概况

1. 一种早期蒸汽牵引时代（-1920）

从铁路诞生到20世纪20年代的近百年间，直到1869年美国威斯汀豪斯发明空气制动机以前的制动均为人力制动或真空制动机，此后一般蒸汽机车的运行速度不足100km/h。这期间的变革主要体现在空气制动机由直通式发展为自动式后逐渐取代了真空制动机，从而提高了列车制动停车的安全性。

2.从蒸汽牵引到内燃牵引的过渡时期（1920—1970年）

内燃机车出现于20世纪20年代，在第二次世界大战以后得到迅速发展，并逐步取代蒸汽机车，我国亦在21世纪初完全淘汰了蒸汽牵引。由于牵引动力内燃化，使列车运行速度提高到100-160km/h以上。

3.牵引动力进入电气化时代（1970年-今）

铁道牵引动力的电气化始于电力机车。 早在1879年德国西门子公司就试制了第1台电力机车，此后电力牵引经历了从直流到单相低频交流再到单相工频交流3个主要发展阶段。由于电力机车具有牵引功率大、效率高、环境污染少的优点，现已成为货物列车牵引动力发展的主流。电力机车的发展对制动技术产生了重大影响，使动力制动由内燃铁道机车的电阻制动发展为电力机车的再生制动。例如，日本从1971年开始就在地铁列车上应用了斩波方式的再生制动等。

二、各国制动技术发展概况

1.日本制动技术发展概况

在1872年，装配有蒸汽制动装置的蒸汽机在日本的第一条铁路上开始运营。当时，只有蒸汽机车才安装有蒸汽制动装置，蒸汽制动装置如图2-1所示，后来日本又开发出真空阀，由蒸汽喷射器提供动力，从而通过利用机车之间气压和真空的差异性来制动。

2-1日本早期制动装置

如今，日本纳博特斯克株式会社与新日铁株式会社在新干线的制动技术上申请量较大，相关申请涉及制动缸、盘型制动装置、气动制动装置、单元制动器及其控制方法等多方面，例如，纳博特斯克株式会社于2010年申请的专利中涉及了气动制动装置及其控制方法，其中，气动制动装置包括设置在铁道车辆牵引方向前方的气动制动板，以及用于控制的制动控制装置、检测装置，气动制动装置根据检测装置得出的车辆速度控制气动制动板的伸出动作。

2.美国制动技术发展概况

威斯汀豪斯于1869年获得火车的空气制动器专利，并创办威斯汀豪斯空气制动器公司。他的自动空气制动器迅速推广到全美和欧洲[1]。1886年，他创办了西屋电气公司，于1888 年提出相继作用原理并用于紧急制动的设想，发明了带紧急制动局部减压作用的一次缓解快动作三通阀，即H型三通阀。这种紧急制动局部减压作用，即在紧急制动中，每辆车上的三通阀帮助制动管减压一部分，并逐一向下一辆车传递。图2-2为西屋制动的电子空气制动系统，包括列车管控制部、制动缸控制部、缓解控制部、电源部几个部分。

3.中国制动技术发展概况

我国机车制动机的发展与牵引动力的变化息息相关。20世纪60年代初期，由ET-6型演变成适应双端操纵的EL-14型机车空气制动机首先在电力机车装用，然后用于内燃机车。随着内燃机车和电力机车的发展，原有的机车制动机已经不能满足要求。为了解决旧机车制动 机初充风及再充风时间长、操纵长大列车时前部车辆产生自然缓解等问题，四方所和天津厂于1973年正式开始JZ-7型机车空气制动机的研制[2]。图2-3为JZ-7制动机组成。

1974年底，铁科院机辆所、株洲电力机车厂和株洲电力机车研究所合作开展 DK-1型机车电空制动机研制工作。1975年6月试制了第1台样机，并进行了系统的地面试验。在改进了结构及工艺后，1976年5月试制成第2台样机，同年8月安装在SS1 型135号电力机车上进行运用考核，同年年底至1977年初在铁科院环行线进行单机静止和运行试验，并与60辆装有GK型制动机的货车编组进行静止和运行试验，取得了良好的效果。1977年5月开始在宝成线（我国第一条电气化铁路）运用考核。DK-1制动机是通过电空制动控制器操纵电空阀，向均衡风缸 充风或排风，从而控制中继阀向列车管充风或排风，实现机车及列车的制动或缓解。它用电空制动控制器代替空气制动机的自动制动阀，具有减压准确、充排风快，可与电阻制动或再生制动起联锁作用，结构简单，便于维修。在电气发生故障而失电时可立即转入常用制动并通过故障转换装置转换为空气制动，以保证列车运行安全。1982年通过了铁道部组织的技术鉴定，并开始在电力机车上推广应用，成为我国铁路电力机车主型制动机。

4.德国、法国制动技术发展概况

1905年，工程师乔治克诺尔在柏林创办了克诺尔制动系统有限公司。公司成立之时正值德国铁路快速发展的“黄金时代”，1840年-1917年德国的铁路总里程数由549公里增长至61159公里，77年内增长110倍，实现爆发式增长。成立之初，公司致力于货运列车现代制动装置的研发，并取得突破。1918年，公司成功为货运列车开发了压缩空气制动装置。

作为法国的代表企业，法维莱公司推出的EWB154R型线性涡流制动器，不但具有较高的安全等级，而且还具有经济优势。该制动器在制动过程中与轨道无接触磨耗，无噪声且环保，甚至在高速时也具有可控的、较大的恒定制动力，在列车速度为200km/h 时，制动力可到1KN。已在D型动车组上运用 。

结语

回顾轨道交通制动技术发展，从蒸汽时代到内燃机再到电气化时代的过程中，制动装置也发展为盘形制动器、轮式制动器、气动制动、电阻制动、再生制动等多种制动方式，多种制动方式的结合提高了车辆运行的稳定性。

参考文献

[1] 朱德功等. 美国铁路车辆制动机发展简史[J]. 铁路制动技术， 1994， 12-21.

[2] 李和平等. 70年来我国铁路机车车辆制动技术的发展历程[J]. 铁道机车车辆， 2019， 39（5）： 25-34.