空重車制動(dòng)裝置

《鐵道科學(xué)技術(shù)名詞》第一版。

1997年，經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

裝置介紹

用以實(shí)現(xiàn)列車減速或停止運(yùn)行，保證行車安全的設(shè)備。

組成部件及其作用 　列車制動(dòng)裝置由裝在機(jī)車上的供風(fēng)系統(tǒng)和自動(dòng)制動(dòng)閥、分裝在機(jī)車和車輛上的制動(dòng)機(jī)和基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，以及貫通全列車的制動(dòng)管（又稱剎車管）組成。整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)中充以壓縮空氣。供風(fēng)系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和總風(fēng)缸，其作用是供給整個(gè)系統(tǒng)所需的壓縮空氣。柴油機(jī)車和電力機(jī)車的空氣壓縮機(jī)是電動(dòng)的，而在蒸汽機(jī)車上則以蒸汽機(jī)帶動(dòng)，稱為風(fēng)泵。自動(dòng)制動(dòng)閥是機(jī)車司機(jī)用以操縱列車制動(dòng)系統(tǒng)的裝置。司機(jī)扳動(dòng)自動(dòng)制動(dòng)閥手柄，控制制動(dòng)管的排風(fēng)或充風(fēng)，使裝在機(jī)車和車輛上的制動(dòng)機(jī)動(dòng)作。

制動(dòng)機(jī)包括空氣分配閥、副風(fēng)缸和制動(dòng)缸等。當(dāng)制動(dòng)管減壓時(shí)，空氣分配閥使副風(fēng)缸中的壓縮空氣進(jìn)入制動(dòng)缸，推動(dòng)鞲鞴，通過基礎(chǔ)制動(dòng)裝置中杠桿的作用，使閘瓦（或閘片）緊壓車輪踏面(或制動(dòng)盤)，阻滯車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，在輪軌間粘著力的作用下使列車減速或停止運(yùn)行；制動(dòng)管充風(fēng)升壓時(shí)，空氣分配閥截?cái)喔憋L(fēng)缸管路而使制動(dòng)缸內(nèi)的壓縮空氣排入大氣，此時(shí)制動(dòng)缸內(nèi)的復(fù)原彈簧使鞲鞴恢復(fù)原位，閘瓦離開車輪，從而實(shí)現(xiàn)緩解（見圖）?；A(chǔ)制動(dòng)裝置由一系列傳動(dòng)杠桿、制動(dòng)梁和閘瓦（或閘瓦和制動(dòng)盤）組成。傳動(dòng)杠桿起傳遞制動(dòng)缸鞲鞴動(dòng)作和分配鞲鞴推力的作用。

自動(dòng)制動(dòng)閥 　機(jī)車司機(jī)用以操縱列車制動(dòng)機(jī)的裝置。自動(dòng)制動(dòng)閥最早是簡(jiǎn)單的排風(fēng)塞門，以后發(fā)展成為由給氣閥控制規(guī)定壓力，由均衡風(fēng)缸間接控制制動(dòng)管減壓的較為完善的結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)初，北美和歐洲鐵路所使用的自動(dòng)制動(dòng)閥均采用回轉(zhuǎn)式滑閥結(jié)構(gòu)。50年代以后，改用柱塞閥、橡膠平面閥或彈簧調(diào)壓均衡結(jié)構(gòu)。當(dāng)自動(dòng)制動(dòng)閥手柄處于制動(dòng)區(qū)的某一位置時(shí)，自動(dòng)制動(dòng)閥在得到相應(yīng)的減壓量后能自動(dòng)保壓，在制動(dòng)時(shí)能自動(dòng)補(bǔ)充制動(dòng)管漏泄的壓縮空氣，以保持所需要的減壓量。歐洲型制動(dòng)閥為了實(shí)現(xiàn)列車加快緩解功能，另設(shè)有能夠在高壓過充位和在轉(zhuǎn)向運(yùn)轉(zhuǎn)位時(shí)能自動(dòng)消除過充的裝置，以避免產(chǎn)生自然再制動(dòng)。70年代法國(guó)和聯(lián)邦德國(guó)鐵路還采用了按鈕式自動(dòng)制動(dòng)閥，用電磁閥控制制動(dòng)管的壓力來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和緩解。

制動(dòng)機(jī) 　機(jī)車和車輛上實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和緩解作用的裝置。在早期的蒸汽機(jī)車牽引的列車上，機(jī)車和車輛的制動(dòng)是分別進(jìn)行的。機(jī)車使用蒸汽制動(dòng)機(jī)；車輛則用手制動(dòng)機(jī)，由人力操縱手輪或用杠桿撥動(dòng)，使閘瓦緊壓車輪踏面。機(jī)力制動(dòng)機(jī)出現(xiàn)后，手制動(dòng)機(jī)經(jīng)過改進(jìn)，仍作為輔助制動(dòng)設(shè)備保留在車輛上，主要是在車輛單獨(dú)停放時(shí)作為防止溜逸之用，在調(diào)車作業(yè)中也有使用。

隨著鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，先后出現(xiàn)了多種機(jī)力制動(dòng)機(jī)，如真空制動(dòng)機(jī)、直通空氣制動(dòng)機(jī)、自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)、電空制動(dòng)機(jī)等。

真空制動(dòng)機(jī) 　真空制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在機(jī)車上設(shè)有真空泵、制動(dòng)閥和真空制動(dòng)缸，在車輛上則僅有真空制動(dòng)缸。全列車制動(dòng)部件用公稱直徑 50毫米(2英寸)以上的制動(dòng)管連通。司機(jī)操縱制動(dòng)閥，改變制動(dòng)管中的真空度，真空制動(dòng)缸中便產(chǎn)生壓力差，從而起階段的制動(dòng)或緩解作用。這種制動(dòng)機(jī)是英國(guó)鐵路在1844年首先應(yīng)用的。它的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，但制動(dòng)力不大，而且海拔越高制動(dòng)力越小。它的制動(dòng)作用由列車頭部車輛向后傳播的速度（制動(dòng)波速）低，制動(dòng)空走時(shí)間和緩解時(shí)間都較長(zhǎng)，列車前后沖動(dòng)較大。英國(guó)鐵路企業(yè)自1964年起逐步改用自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)。使用真空制動(dòng)機(jī)的國(guó)家日益減少。

直通空氣制動(dòng)機(jī) 　它的制動(dòng)作用是：用空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣貯存在總風(fēng)缸中，司機(jī)操縱制動(dòng)閥，將總風(fēng)缸中的壓縮空氣通過制動(dòng)管送入機(jī)車和車輛上的制動(dòng)缸實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，或?qū)⒅苿?dòng)缸中的壓縮空氣排出，實(shí)現(xiàn)緩解。這種制動(dòng)機(jī)是美國(guó)發(fā)明家G.威斯汀豪斯在1869年發(fā)明的。由于壓縮空氣由前向后逐車輸送，列車前后車輛制動(dòng)機(jī)動(dòng)作時(shí)間差較大，這種制動(dòng)機(jī)對(duì)較長(zhǎng)的列車不適用。當(dāng)列車分離時(shí)，制動(dòng)能力全部喪失，列車運(yùn)行安全不能保證，因此這種制動(dòng)機(jī)應(yīng)用不廣。

自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī) 　在直通空氣制動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的空氣制動(dòng)機(jī)，有北美鐵路應(yīng)用的二壓力機(jī)構(gòu)（直接一次緩解）自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)和歐洲鐵路應(yīng)用的三壓力機(jī)構(gòu)（階段緩解）自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)兩個(gè)系統(tǒng)。二壓力機(jī)構(gòu)自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)為G.威斯汀豪斯于1872年所發(fā)明。這種制動(dòng)機(jī)在車輛上設(shè)有副風(fēng)缸，由制動(dòng)管充風(fēng)至規(guī)定壓力，司機(jī)借助自動(dòng)制動(dòng)閥降低或恢復(fù)制動(dòng)管壓力，在制動(dòng)管和副風(fēng)缸間產(chǎn)生壓力差（二壓力機(jī)構(gòu)因此得名），以控制制動(dòng)機(jī)起制動(dòng)或緩解作用。這種制動(dòng)機(jī)可以根據(jù)制動(dòng)管減壓量的大小實(shí)現(xiàn)分階段制動(dòng)；但當(dāng)制動(dòng)管壓力高于副風(fēng)缸時(shí)，即可直接實(shí)現(xiàn)一次緩解。由于不能實(shí)現(xiàn)分階段緩解，在坡道地區(qū)列車不易操縱，這是它的不足之處。這種制動(dòng)機(jī)由于只用一根公稱直徑為25毫米（貨物列車后來改用32毫米,按舊制分別為1和1.25英寸）的制動(dòng)管，可以使用壓縮空氣（壓力0.5～0.6兆帕），副風(fēng)缸和制動(dòng)缸的尺寸較小，重量較輕，因此于1889年被定為北美鐵路聯(lián)運(yùn)貨車的標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)機(jī)，后來應(yīng)用到客車上。隨著列車長(zhǎng)度的增加，這種制動(dòng)機(jī)增加了快動(dòng)功能、局部減壓功能、常用和緊急制動(dòng)后的加速緩解功能、常用制動(dòng)的加速功能等。在結(jié)構(gòu)上也有改進(jìn)，使檢修周期大為延長(zhǎng)。新型的二壓力機(jī)構(gòu)自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)適用于100～150輛的長(zhǎng)大貨物列車，為重載列車的開行創(chuàng)造了條件。

三壓力機(jī)構(gòu)自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)是英國(guó)人漢弗萊在1892年設(shè)計(jì)成的。這種制動(dòng)機(jī)是在每一車輛上除副風(fēng)缸外再設(shè)一個(gè)工作風(fēng)缸，以制動(dòng)管和工作風(fēng)缸間的壓差來控制副風(fēng)缸向制動(dòng)缸的充氣和排氣，并使制動(dòng)缸的壓力參加力的平衡，所以稱三壓力機(jī)構(gòu)。它可以按照制動(dòng)管減壓量的大小和壓力恢復(fù)的多少，分階段地實(shí)施制動(dòng)和緩解，并且具有在制動(dòng)系統(tǒng)未充滿規(guī)定壓力前制動(dòng)缸壓力不衰竭性能（壓縮空氣不會(huì)全部排盡）。三壓力機(jī)構(gòu)自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)適用于在山區(qū)運(yùn)行的列車和短小列車，但因緩解作用慢，不適宜于長(zhǎng)大列車。

電空制動(dòng)機(jī) 　以壓縮空氣為動(dòng)力，利用電磁閥控制各節(jié)車輛上空氣制動(dòng)機(jī)的制動(dòng)和緩解作用的制動(dòng)系統(tǒng)。按作用原理可分為：①直通式，電磁閥直接控制壓縮空氣進(jìn)入或排出制動(dòng)缸；②自動(dòng)式，電磁閥控制制動(dòng)管壓力增減，使自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)起作用。使用電空制動(dòng)機(jī)可使列車前部和后部的車輛動(dòng)作一致，能有效地減弱列車的縱向沖動(dòng)，縮短制動(dòng)距離。因此各國(guó)的地下鐵道車輛、動(dòng)車組和高速旅客列車廣泛應(yīng)用這種設(shè)備，貨物列車采用尚少。

基礎(chǔ)制動(dòng)裝置 　制動(dòng)缸鞲鞴桿的推力通過一系列杠桿擴(kuò)大適當(dāng)倍數(shù)(稱為制動(dòng)倍率)，并分配到各閘瓦（或閘片）上，使其緊壓車輪踏面（或制動(dòng)盤）產(chǎn)生制動(dòng)力。通?？蛙嚥捎秒p側(cè)閘瓦，貨車用單側(cè)閘瓦，機(jī)車上則兩者均有采用。為補(bǔ)償閘瓦磨耗對(duì)鞲鞴行程的影響，有些車輛裝有閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器。為了按車輛載重調(diào)整空車或重車時(shí)的制動(dòng)倍率，有些車輛裝有兩級(jí)或多級(jí)空重車自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整裝置。歐洲一些高速車輛上還有用一個(gè)閘瓦托裝兩塊閘瓦以增加閘瓦作用面積和改善制動(dòng)性能的。在傳統(tǒng)的制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)中，一輛車只有一個(gè)制動(dòng)缸，安裝在底架下面。近30年來，美國(guó)有些貨車把制動(dòng)缸裝在轉(zhuǎn)向架上同制動(dòng)梁連成一整體，不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，而且傳動(dòng)效率高。在部分客車上也采用安裝在轉(zhuǎn)向架上的制動(dòng)缸以提高傳動(dòng)效率。柴油機(jī)車和電力機(jī)車上由于存在牽引電動(dòng)機(jī)，在車輪前后的一側(cè)或兩側(cè)，單獨(dú)使用一套由制動(dòng)缸、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)器和閘瓦緊湊地組合而成的制動(dòng)單元。有些液力傳動(dòng)機(jī)車上還采用液力制動(dòng)。

閘瓦 　與車輪踏面接觸產(chǎn)生摩擦，將列車動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能散入大氣，達(dá)到列車減速或停止運(yùn)行的部件。閘瓦按材質(zhì)可分為鑄鐵閘瓦和合成閘瓦兩類。

①　鑄鐵閘瓦。已有100多年使用歷史,早期是灰鑄鐵閘瓦,含磷量約0.2%左右，摩擦系數(shù)隨速度的提高而迅速下降,耐磨性也很差。改用中磷閘瓦(含磷量0.7%～1.0%)可以改善性能，但在制動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生火花引起火災(zāi)。高磷閘瓦（含磷量2.5%以上）產(chǎn)生的火花少,比較安全，但質(zhì)脆容易斷裂，澆鑄時(shí)須添裝鋼制瓦背。高磷鑄鐵閘瓦的使用，日益普遍。

②　合成閘瓦。又稱非金屬閘瓦，是用石棉及其他填料以樹脂或橡膠作為粘合劑混合后熱壓而成。合成閘瓦也要用鋼背加強(qiáng)。如果閘瓦壓制成片狀用于盤形制動(dòng)則稱閘片。合成閘瓦于1907年首先在倫敦地鐵車輛上使用。50年代以來，應(yīng)用日益普遍。合成閘瓦重量輕，耐磨，制動(dòng)時(shí)基本上無火花。它與鋼輪間的摩擦系數(shù)隨速度提高的變化小，與輪軌間的制動(dòng)粘著系數(shù)的變化基本一致，從而可以較好地利用粘著作用，改善制動(dòng)性能和縮短停車制動(dòng)距離。合成閘瓦有高摩擦系數(shù)和低摩擦系數(shù)之分。高摩擦系數(shù)合成閘瓦的摩擦系數(shù)約為鑄鐵閘瓦的兩倍,可使用較小直徑的制動(dòng)缸和副風(fēng)缸,從而減輕基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的重量，又能節(jié)省壓縮空氣，優(yōu)點(diǎn)較多。低摩擦系數(shù)合成閘瓦可以直接取代鑄鐵閘瓦，適合于改造舊車之用。合成閘瓦的缺點(diǎn)是導(dǎo)熱性能較差，摩擦所產(chǎn)生的熱量使車輪踏面溫度升高，甚至使踏面出現(xiàn)局部高溫而導(dǎo)致熱裂。近年來，為避免對(duì)環(huán)境的污染，無石棉、無鉛等有害物質(zhì)的合成閘瓦得到越來越多的采用。

盤形制動(dòng) 　用特設(shè)的制動(dòng)盤和閘片作為摩擦副取代傳統(tǒng)的車輪踏面和閘瓦摩擦副，將列車動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能以實(shí)現(xiàn)列車制動(dòng)，多用于時(shí)速超過160公里的車輛上,可免制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生過高的熱負(fù)荷而使車輪踏面熱裂。自1930年德國(guó)在柏林地鐵車輛上首次采用這種制動(dòng)方式以來，對(duì)制動(dòng)盤和閘片的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式和安裝方法已作了許多改進(jìn)。制動(dòng)盤有安裝在車軸上的，有安裝在車輪輻極上的。鑄鐵盤和高摩擦系數(shù)合成閘片這一對(duì)摩擦副有較好的摩擦特性，應(yīng)用較廣。使用盤形制動(dòng)后，一般仍裝有用于清掃踏面的鑄鐵閘瓦，以免因踏面油污而降低輪軌間粘著系數(shù)。在一些高速機(jī)車車輛上，踏面清掃閘瓦也承擔(dān)一部分制動(dòng)力和盤形制動(dòng)結(jié)合使用，可取得更好的制動(dòng)效果。2100433B