第二节　车辆制动机的种类

普通车辆在每节车厢下都安装了一套（或两套）独立的制动系统，通过列车管将这个系统联系到一起，就可以接受来自机车司机的操作指令，协助完成列车的制动、缓解等作用。

动车组除了具有上述能力之外，还安装有各种电气指令系统、各种检测遥控系统等，使列车的制动、缓解作用更加快速和准确。以下将重点以动力来源及操作控制方法的不同，介绍目前在轨道车辆上安装使用的各种制动机。

一、人力制动机

人力制动机是指安装在每辆车的制动装置上，以人力作为产生制动源动力的部分。它是用手转动手轮或手把，或是用脚蹬踩脚踏杠杆，代替压缩空气作用于制动缸活塞上的推力，带动基础制动装置动作，使闸瓦压紧车轮踏面或制动盘，产生制动作用的一种装置。其构造简单、操作方便、费用低廉，但是所能产生的制动力很小、制动过程缓慢、不便于司机直接操纵，所以只作为辅助的备用的制动机配置。在调车作业、长时间停放或者主要制动机突然故障时，人力制动机仍然是一个简单有效的补充制动手段。

普速客车目前安装的是蜗轮蜗杆式手制动机，如图1-6所示。首先将摇把从凹槽中拉出，然后转动摇把，可以产生制动、缓解作用。

货车上安装的人力制动机种类较多，目前大部分货车安装使用的是NSW型手制动机，如图1-7所示。通过转动手轮、操控功能手柄可以产生制动、缓解作用。

二、真空制动机

真空制动机是以大气压力作为动力来源，用对空气抽真空的程度（真空度）来操纵制动和缓解的制动机。真空制动机的压力最高只能达到100kPa，制动力较小，气密性要求很高，提高制动力、提高牵引质量困难。目前只在巴基斯坦、孟加拉国、泰国、赞比亚等极少数国家使用。

真空制动机在非人力制动机中是构造简单、价格低廉、检修也比较方便的模式，其既能阶段制动，也能阶段缓解，而且可以保证牵引质量为1000t、制动初速度为80km/h的货物列车紧急制动距离不超过800m。但是，由于大气压强本身有限，“绝对真空”又很难达到，还需要直径较大的制动缸和较粗的列车管，质量大，占用空间也大，所以，许多采用真空制动系统的铁路，随着牵引质量和运行速度的提高，已经或正在向空气制动过渡。

三、空气制动机

空气制动机是以压缩空气为动力源，利用空气压力的变化来操纵的制动机。它的制动力大、操纵控制灵敏便利。空气制动机根据不同的作用原理又可分为直通空气制动机和自动空气制动机两种。

（一）直通空气制动机

最早出现的空气制动机是直通空气制动机，其组成如图1-8所示。

1.作用原理

空气压缩机将提供压缩空气并储存到总风缸，根据制动阀的作用位置，可以输送到列车管、制动缸或从制动阀排出，实现制动机的制动、保压、缓解作用。

制动阀手把有制动、保压和缓解三个作用位置。

（1）制动阀手把置Ⅰ位（制动位）时，总风缸的压缩空气经制动阀、列车管直接进入每辆车的制动缸，使制动缸活塞杆推出，带动闸瓦压紧车轮，列车产生制动作用。

（2）制动阀手把置Ⅱ位（保压位）时，总风缸、列车管、大气之间的通路均被遮断，制动缸内压力和闸瓦压紧车轮的压力均保持不变，列车产生保压作用。

（3）制动阀手把置Ⅲ位（缓解位）时，列车管及所有制动缸的压缩空气经制动阀排气口排出。制动缸活塞被缓解弹簧推回，闸瓦离开车轮踏面，列车制动状态得到缓解。

2.基本特点及主要优缺点

（1）基本特点：列车管直接通向制动缸，列车管充气时，制动缸也充气并产生制动作用；列车管排气时，制动缸也排气并产生缓解作用。

（2）主要优点：具有阶段制动、阶段缓解作用且动作比较迅速；系统结构简单，适于单节车辆、短编组列车（动车组）使用。

（3）主要问题：列车前后部发生制动、缓解作用的时间差过大，纵向冲击严重；列车发生脱钩事故或列车管漏泄严重时，将失去制动能力，不能自动停车。

（二）自动空气制动机

自动空气制动机是在每辆车上增加了一个分配阀或者控制阀，增加了一个副风缸等配件构成，是目前世界多数国家普遍采用的制动模式，也是中国普速客车、货车安装使用的主型制动机。其组成如图1-9所示。

1.组成部件及主要功能

（1）空气压缩机：提供列车空气制动机使用的压缩空气（800～900kPa）。

（2）总风缸：储存压缩空气。

（3）给风阀：将总风缸储存的压缩空气调整到规定的压力后（普速客车600kPa，货车500kPa），通过列车管向列车输送。

（4）自动制动阀：由司机操纵，使列车产生制动或缓解作用（简称自阀）。

（5）自动制动阀排气口：列车制动时，排出列车管内的压缩空气。

（6）双针压力表：显示给风阀输出的压力和列车管内的压力。

（7）截断塞门：控制本车空气制动机的开通使用或关闭停用（常开位）。

（8）远心集尘器：收集来自列车管内的灰尘杂质，保证分配阀正常工作。

（9）分配阀：自动空气制动机的核心部件。根据列车管内压力的变化，产生制动或缓解作用（或控制阀：功能同分配阀，在货车上安装使用）。

（10）分配阀排气口：制动机缓解时，排出制动缸内的压缩空气。

（11）制动缸：制动时，在副风缸压力作用下将活塞杆推出，产生制动作用。

（12）副风缸：制动机缓解时，储存来自总风缸的压缩空气；制动时，输送给制动缸。

（13）列车管：又称制动管。贯通全列车，输送压缩空气。

（14）折角塞门：控制车与车之间列车管通路的开通或关闭（常开位；列车两端为常闭位）。

（15）制动软管：连接车与车之间的制动管路。

（16）杠杆、拉杆等：传递并放大制动缸活塞推力，使闸瓦压紧车轮踏面。

（17）闸瓦、闸瓦托：制动、缓解的最后执行零件。制动时与车轮踏面接触产生摩擦力，使钢轨与车轮间产生制动作用力。

（18）人力制动机：辅助制动装置。有手制动机和脚踏制动机两种。

2.作用原理

储存在总风缸的压缩空气根据制动阀的作用位置，向列车管输送或保持压力，以控制列车制动机产生制动、保压、缓解作用。

（1）自动制动阀4手把置Ⅳ位（制动位）时，总风缸2的压缩空气保持不动。列车管13的压缩空气经过制动阀排气口5排向大气（简称列车管减压）。与此同时，分配阀9内部动作，使副风缸12里储存的压缩空气经过分配阀进入制动缸11，使列车产生制动作用。

（2）自动制动阀4手把置Ⅲ位（保压位）时，总风缸、列车管、制动缸、副风缸、大气之间的通路均被遮断，制动缸内压力保持不变，列车产生保压作用。

（3）自动制动阀4手把置Ⅱ位（缓解位）时，总风缸的压缩空气经过制动阀、列车管、分配阀进入副风缸储存。与此同时，制动缸里的压缩空气经分配阀排气口10排向大气。制动缸活塞回位，列车产生缓解作用。

3.基本特点及主要优缺点

（1）基本特点：列车管减压时，分配阀内部动作，副风缸里的压缩空气进入制动缸并产生制动作用；列车管充气时，副风缸储存压缩空气，此时制动缸排气而产生缓解作用。其特点与直通空气制动机恰恰相反。

（2）主要优点：列车发生脱钩事故或列车管漏泄严重时，分配阀将动作，副风缸里的压缩空气进入制动缸，产生制动作用，使列车自动停止运行；列车前后部发生制动、缓解作用的时间差较少，纵向冲击较小，适于长大列车编组运行。

CRH1型和CRH5型动车组均安装了一套用于救援和回送的备用自动空气制动系统。

（3）主要问题：结构比较复杂，不具有阶段缓解功能。

四、电空制动机

电空制动机是电气控制空气制动机的简称，就是在空气制动机的基础上加装电磁阀等电气控制配件构成。它的特点是制动、缓解作用的操纵控制由电信号实现，但是完成作用的源动力还是压缩空气。如果制动机的电气控制部分因故障而失效时，仍可以作为空气制动机使用。

如图1-10所示为电空制动机的构造原理图。在制动时各车的制动电磁阀排气口同时打开，将列车管的压缩空气排向大气，产生制动作用。在缓解时各车的缓解电磁阀同时打开，使加速缓解风缸里的压缩空气同时向列车管充气，提高了缓解速度。利用保压电磁阀还可以实现阶段缓解作用和保压作用。

在列车速度很高或列车编组很长，空气制动机难以满足要求时，采用电空制动机可以明显改善列车前后部制动和缓解作用的一致性，显著减轻列车纵向冲击并缩短制动距离。

世界各国许多时速200km以上的高速列车和时速160km的列车都采用了电空制动机。我国铁路线上运行的时速160km的客车也安装了电空制动机，只是目前尚未得到普遍使用。而我国铁路线上运行的“和谐号”系列动车组，都安装有微机控制直通空气制动机，配合动力制动系统实现动车组的制动和缓解作用。

五、动车组制动系统

动车组是由动车和拖车组成的固定编组列车。动车组制动系统因动车组的总体构成特点而随之带有其自身特点，如编组固定，不存在机车及单机走行，故没有单独制动及单独制动阀的概念；制动系统采用电气指令来控制制动缓解动作，故没有对列车管内的压缩空气进行充气增压、排气减压的概念；采用微机控制，故没有动力制动的人工控制方式方法要求等。

动车组制动系统与传统制动机不同，还体现在不再像传统的制动机那样在机车车辆上相对独立，有明显的构成系统，而是与其他部分的联系更密切了，如列控车载设备、空气弹簧悬挂系统、牵引变流器等。动车组制动系统不仅在技术构成上有其特点，在与此相关的分析研究、设计制造、运用维修等各个环节上，也因为相互间关联度的加大而产生深远影响。

高速运行的动车组给列车的制动能力、运行平稳性等方面提出了新的要求。因此，必须装备高效率和高安全性的制动系统，为列车正常运行提供调速和停车的保障，并保证在意外故障或其他必要情况下有尽可能短的制动距离。另外，高速运行的动车组对制动系统的可靠性和制动时的舒适度也提出了更高的要求。所以，动车组制动系统的组成与普通的旅客列车差别很大，它是一个能提供强大制动力并能更好地利用黏着的复合制动系统。目前在我国运用的“和谐号”系列各种动车组制动系统的组成并不完全相同，但主要都是由制动控制系统、动力制动系统、空气制动系统、供风系统、防滑装置和基础制动装置等组成，如图1-11所示。