电机械制动(EMB)技术:交通运输工具新型制动系统
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1.2.2 制动力形成方式

铁路机车车辆制动,就制动力的形成方式分类,可分为黏着制动与非黏黏着制动。

(一)黏着制动

以闸瓦制动为例,车轮、闸瓦、钢轨这三者之间有三种可供分析的状态:第一种是难以实现的理想的纯滚动状态;第二种是应极力避免的“滑行”状态;第三种是实际运用中的“黏着”状态。

1)靠滚动着的车轮与钢轨接触点在接触瞬间的静摩擦阻力(不发生相对滑动)作为制动力,车轮沿钢轨边滚动边减速停止。在此过程中,车轮与钢轨之间是静摩擦;车轮与闸瓦之间是动摩擦。这是一种难以实现的理想状态。倘若能达到这种状态,那么可能实现的制动力的最大值约是轮轨间静摩擦阻力的极限值。

2)第二种情况恰恰与第一种的相反。即轮瓦间为静摩擦;轮轨间为动摩擦。那么,原来第一种状态中车轮滚动减速改变为滑行(车轮-在车辆未停住前即被闸瓦抱死,在钢轨上滑行)减速。这是必须杜绝的事故状态。此时,轮轨间的动摩擦阻力就成为滑行时的制动力。

3)实际上,车轮在钢轨上滚动时,轮轨接触处既非静止,亦非滑动,在铁路术语中用“黏着”来称呼这种状态。

依靠黏着滚动的车轮与钢轨黏着点之间的黏着力来实现机车车辆的制动,称为黏着制动。

黏着制动时,可能实现的最大制动力不会超过黏着力。

黏着制动是目前主要的一种制动方式。根据轮轨间的静摩擦系数μ、黏着系效φ、动摩擦系数ϕ,这三者中的关系μφϕ。在上述三种情况中:可能实现的制动力的最大值以第一种状态时为最大,但实际上是达不到的;第二种最小,这不但会延长制动距离,而且会擦伤车轮;第三种介于这二者之间,它随气候与速度等条件的不同可以有相当大的变化。所以,采用黏着制动,必须对那些可资利用的黏着条件加以研究,以获取可能的最大制动力。

闸瓦制动、盘形制动、液力制动、电阻制动、旋转涡流制动、再生制动以及飞轮储能制动,从制动力形成的方式来看,都属于黏着制动。它们的制动力大小都要受黏着力的限制。

(二)非黏着制动

磁轨制动、轨道涡流制动和风阻制动属于非黏着制动(或称非黏制动)。制动时,钢轨给出的制动力并不通过轮轨黏着点作用于车辆,其中磁轨制动是通过电磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生制动力,轨道涡流制动是利用电磁铁和钢轨的相对运动使钢轨感应出涡流,产生电磁吸力作为制动力,风阻制动是通过展开车体上的风翼板产生气动阻力以作为制动力,它们产生的制动力大小不受轮轨间黏着力的限制,是超出黏着力以外获取制动力的一种制动方式。所以,也叫作黏着外制动。

非黏制动目前主要用于黏着制动力不够的高速载运工具,作为一种辅助的制动方式。