[发明专利]一种高速列车的制动装置

说明书

技术领域

本发明属于铁路车辆的制动技术领域，具体涉及一种带喷水冷却装置的高速列车的制动装置。

背景技术

自法国高铁2007年创下每小时574.8公里的世界纪录后，世界各国对更高时速列车的研制热情持续高涨，中国也不例外。高速列车的不断提速，对制动技术提出了越来越高的要求。可靠的制动是行车安全的基本要求，列车的制动方式按动能消耗方式分为摩擦制动（又称空气制动）与动力制动；摩擦制动包括闸瓦制动（踏面制动）、盘形制动、磁轨制动；动力制动包括电阻制动、再生制动、旋转涡流制动、轨道涡流制动等。按制动力形成方式又可分为粘着制动与非粘着制动，其中，闸瓦制动、盘形制动、电阻制动、再生制动、旋转涡流制动属粘性制动，磁轨制动与轨道涡流制动属非粘性制动。目前高速列车普遍采用复合制动模式，即空气制动与动力制动结合。表1为我国高速试验列车300 km/h紧急制动时各种制动方式制动力的分配比例，表2为不同初速下各种制动方式的制动距离。

表1紧急制动时各制动方式制动力占比分配（%）。

表2 高速列车的制动装置和紧急制动距离。

在正常情况下高速列车以动力制动为主，不足部分以空气制动作为补偿。在该模式下，动力制动的能力主要取决于动车的数量和各动车的动力制动功率。在动力分散式高速列车中，动力制动的能量占50%以上。对于动力集中式高速列车，在调速制动时，动力制动也占有较大的比例。

在常用全制动和紧急制动时，空气制动则占有较大的比例，此时动力制动力已达到最大值，可调的是空气制动力，而且在低速及停车时必须依靠空气制动作用。

目前的空气制动普遍采用盘形摩擦制动的方式, 在其它制动方式失效的情况下, 盘型制动是高速列车唯一能够依靠的制动方式，但是该制动方式随着列车运行速度的提高, 动能的增加, 制动时产生的热能也急剧增加, 譬如300km时速的列车，制动时制动闸片的瞬间温度接近1000℃，整个制动过程平均温度接近500℃，巨大的制动热负荷不仅使制动闸片产生热疲劳，也易使制动盘产生热疲劳破坏，主要表现在交变温度和交变热应力同时作用下的机械损伤、组织蜕变和氧化腐蚀，严重时会在制动盘摩擦面上产生径向裂纹, 容易导致制动盘的脆性断裂, 影响行车安全，此外制动盘表面发生高温蠕变、高温氧化及摩擦热造成材料软化等问题。

对于盘形制动系统而言，制动盘由于面积大，且有半强制通风的散热筋结构，散热相对比较容易，而制动闸片结构紧凑，面积狭小，无风冷结构，摩擦产生的热很难消散，所以闸片的工作环境比制动板更加恶劣，如果时速提高到600km或更高，刹车片的瞬间温度将远高于1000℃，平均温度也远高于500℃，由高温引发的问题将会更加严重，现有的盘型制动方式从装置的材质、制动能量、舒适性及安全性等各方面已经很难满足更高时速列车的营运要求。

针对这种情况，本发明设计了一种带喷水的盘型制动装置，利用雾状水与高温制动盘及闸片直接接触，通过水的汽化潜热带走大量的热量，其散热效果远远超过仅依赖风冷的制动盘，可使制动盘与闸片始终处于较低的温度，确保制动的可靠性与安全性，同时延长闸片的使用寿命，可满足更高速列车的制动要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种磨损少、温度低、寿命长、安全可靠的高速列车的制动装置。