[科普中国]-机车制动机

简介

机车制动机是装在机车上的制动机。它除了与车辆制动机一样必须具有列车管、分配阀、基础制动装置等一系列属于制动、缓解指令接收、执行装置等外，还具有制造、贮存压力空气的空气压缩机、总风缸以及发出、传递制动、缓解等指令的制动阀等部件。由于采用的制动机有空气制动机、电空制动机等不同型式，故发出的指令可以通过电气指令线，也可以通过列车管空气压力变化来传递。1

发展简史我国机车制动机的发展与牵引动力的变革息息相关。在蒸汽牵引为主的年代里，仅适应于单端操纵的ET-6型机车空气制动机成为机车制动机。20世纪60年代初期，由ET-6型演变成适应双端操纵的EL-14A型机车空气制动机首先在电力机车上装用，然后用于内燃机车，从而改变了长期单一使用ET-6型机车空气制动机的落后面貌。为适应中国铁路运输的需求，机车制动技术相应地也取得了突破性发展。在20世纪70年代后期，相继研制成功了JZ-7型机车空气制动 机和DK-1型机车电空制动机，并在20世纪80年代初期开始批量装车使用。在20世纪90年代，制动机的重联、列车电空制动控制、与列车运行监控记录装置的配合、空电联合制动等新技术也逐步在JZ-7型机车空气制动机和DK-1型机车电空制动机上得到了广泛的应用。

随着我国铁路牵引动力的发展以及交流传动为核心的先进技术在机车上的应用，牵引列车朝着重载、高 速方向发展，这就对列车制动系统提出了更新更高的要求：即减少车辆间及列车的制动冲动；缩短制动距离; 充分利用动力制动以减少基础制动装置的机械磨耗；提高制动系统的可靠性和安全性；实现制动系统的故障检测、故障诊断、故障显示与报警、故障记录等功能。2

基本功能机车制动机应具备的基本功能有：列车自动制动与机车单独制动、后 备空气制动操纵、能操纵现有客货列车制动机（一次或阶段缓解空气制动机及电空制动机）、空气制动与动力制动的混合(空电联合制动)、制动机重联及远端重联控制、断钩保护、无动力回送、列车电空制动、与列车速度监控的配合及停放制动控制等。机车制动机还应能实现对机车制动机的监控及故障检测、诊断、报警、记录及单机自动测试等功能。

制动模式在系统上应采用失电制动模式，即一旦电气线路与微机故障而失电，应能自动转向制动。自动制动控制器、单独制动控制器及后备空气制动阀可按国外现代机车模式，与牵引/制动控制手把相同，全部选择为推拉式，并按UIC标准，选定手把向后方向转动为增加机车或列车制动力。自动制动控制器、单独制动控制器按自动保压方式，即设置有级或无级常用制动区。设置制动区可以使列车管或制动缸的压力控制更方便、更准确。这种方式在国外机车上较多 采用。列车管减压量或制动缸压力控制指令还应能通 过司机显示屏显示。考虑到传统性，自动制动控制器 与单独制动控制器均应设置手把取出位，用于换端或重联运行。

分类闸瓦制动的制动机采用压缩空气推动的闸瓦制动技术已有一个世纪以上的历史，在这段时间内，制动技术虽然有了很大的改进和发展，但世界各国铁路绝大多数仍采用空气制动。虽然电力、内燃机车等牵引技术全面发展，应 用了动力制动，但列车的制停仍需要用空气制动来完成。

电控制动的制动机电空制动技术的发展在国外已有近60年的历史。20世纪40年代，电空制动技术尚处在萌芽状态，主要在蒸汽机车上采用，只是在自动制动阀上加装电联锁，车辆上配有带电磁阀的三通阀。20世纪50年代末期至60年代初期，国外在原机车空气制动机上进行了大幅度的改进，如法国的PBL2型和德国的GE2型，它们通过电器来控制电磁阀的开闭，达到制动与缓解的目的。我国的DK-1型机车电空制动机就属于这一类型。随着电子技术及微机控制技术的广泛应用，从20世纪80年代起，国外机车制动机在原机车电空制动机基础上又进行了大幅度的改进，广泛采用微机控制技术，使之更适应于现代社会的发展。

微机控制的制动机微机控制的数字式或模拟式电空制动机，如日本一般为数字式直通电空制动机，而欧洲均采用符合UIC标准的模拟式自动电空制动机（城轨车除外）。它们无一例外地采用微机控制电空阀的开闭，并利用对EP阀的控制，使制动机的压力控制更加精确，并缩短了制动与缓解的反应时间，减少了制动冲动，空走时间的减少也相应地缩短了制动距离。由于微机功能强大，它还能为机车制动机与机车其他系统的配合创造出一个很好的基础平台，特别是机车、列车的空气制动与机车动力制动的混合，采用微机就能很方便地实现。采用微机并增设相应的检测元件，还能实现对机车制动机的监控及机车制动机的故障检测、诊断、显示、报警、记录、单机测试等功能。2

系统构成自动制动阀自动制动阀由角位移传感器和机械式排风阀组成。设有缓解位、最小减压位 、最大减压位(从最小减压位至最大减压位之间为常用制动区)、过 量减压位、手柄取出位和紧急制动位等作用位置。除紧急制动位外，机械式排气阀始终处于关闭状态。司机在操作时, 根据需要将自阀手柄置于相应位置，角位移传感器向微机制动控制单元发出相应信号， 再由通过阀控制列车管及机车制动缸的充、排风，实现机车及车辆的制动、保压和缓解。自阀手柄置于紧急位时，除角位移传感器向发出紧急制动指令外，还以机械方式打开机械式排风阀，快速排放列车管内的压力空气。

单独制动阀单独制动阀为纯气动阀，采用位置减压式结构。电空制动情况下，接收自阀发出的电指令，分别控制列车管和机车制动缸的阀产生相应的动作。同时，还控制与机车动力制动、安全控制装置及自动驾驶装置进行协调配合。

模拟式比例电磁阀电磁阀的主要功能是接收发出的指令，分别控制列车管和机车制动缸的增、减压。

机车紧急制动作用阀紧急制动时将总风引入压力开关，控制微机切断机车动力及动力制动；同时将总风引入作用阀端口，使机车制动缸紧急增压。

其他部件除上述部件外，系统内还安装有中继阀、总风遮断阀、作用阀、紧急放风阀、紧急制动阀、电磁阀、手动阀、双向阀、压力开关和压力传感器等部件。3

设计原则机车动力制动，特别是交流传动机车的再生制动，由于其制动功率高和无磨耗，对高速列车特别合适，其动力制动力可以做到仅与轮轨间粘着因数有关。而空气制动时的闸瓦或盘形制动作为摩擦制动方式，要受其制动极限功率的限制。

为了不影响车轮或制动盘及制动片的使用寿命，必须降低空气制动力，延长制动距离。空电联合制动的采用，可以在执行空气制动时，充分利用动力制动力来减少基础制动装置的机械磨耗，提高制动系统的可靠性和安全性，以达到延长基础制动装置的使用寿命及缩短制动距离的目的为了减少空气制动中的基础制动装置的磨耗，机车必须具有高功能的动力制动（应最大限度地发挥其功能），并在施行空气制动时应首先使用。在高速范围内一旦动力制动力随恒功限制而下降，可以由摩擦制动来补偿。为补救低速范围因动力制动力下降的不足及保证列车在停止状态下的安全，必须加入摩擦制动。

空电联合制动应考虑机车电制动的形式及混合的可靠性，具体应遵守以下原则:

(1) 动力制动优先，并充分使用动力制动。

(2)机车动力制动应控制成与列车管减压量成正比的关系。当列车管减压量小于20kPa时，不应产生动力制动，而当列车管减压量大于或等于100kPa(此值应可根据牵引列车的种类调整改变)时，动力制动应达到最大。

(3) 紧急制动(除非常制动)时，机车动力制动应自动上升至最大。

(4) 在机车动力制动上升后，应在机车制动缸压力中相应减除动力制动作用对应压力值，但机车制动缸压力应最小维持20～40 kPa，以减少制动方式转换而引起的制动冲动。

(5) 空气制动与动力制动混合过程中，动力制动力失去或降低后(含动力制动特性限制)，机车制动缸压力应自动上升补充或恢复到与列车管减压量对应的压力值。

(6)动力制动应可以单独使用，并不得影响机车制动机的动作。两种操纵对动力制动的控制，应采取取大原则，即执行要求大的动力制动指令。

(7)空电联合制动功能，必须不影响机车与列车制动机的正常工作。在停车或运行过程中应能方便地切除，并不得影响机车或列车的运行。4