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1、列车牵引计算 陶若冰 18228306600 第三章 列车制动力 一、主要内容 (1)本章介绍制动力的产生方法 (2)讲述闸瓦摩擦系数、闸瓦压力、换算摩擦系数、换算闸瓦 压力 (3)用换算法计算列车制动力的方法。 二、要求 重点掌握用换算法计算多种摩擦材料混用时列车制动力和列车 换算制动率的取值。 第一节 概 述 一、列车制动力的定义 由制动装置引起的、与列车运行方向相反的、司机可根 据需要控制其大小的外力，称为制动力，用字母B表示。 讨论： 列车制动力与机车牵引力一样，同样是钢轨作用于车 轮的外力，所不同的是机车牵引力仅发生在机车的动轮与 钢轨间，而列车制动力则发生在全列车具有制动装置的机
2、车、车辆的轮轨之间。 第一节 概 述 空气制动的分类： 在操纵方式上，列车制动作用按用途可分为两种：常用 制动和紧急制动。 1、常用制动 常用制动是正常情况下调控列车速度或停车所施行的制 动，其作用较缓和，而且制动力可以调节，通常只用列车制 动能力的20%至80%，多数情况下，只用50%左右。 第一节 概 述 2、紧急制动 紧急制动是紧急情况下为使列车尽快停住而施行的制动， 它不仅用上了全部的制动能力，而且作用比较迅猛。 二、制动力产生的方法 产生列车制动力的方法很多，主要可分为三类： 1摩擦制动 （1）闸瓦制动：以压缩空气为动力，通过空气制动机将闸 瓦压紧车轮踏面由摩擦产生制动力。 第一节
3、概 述 （2）盘形制动 以压缩空气为动力，通过空气制动机将闸片压紧装在车轴 或车轮上的制动盘产生摩擦形成制动力，从而减轻车轮踏面 的热负荷，延长车轮使用寿命，保证行车的安全。 （3）电磁轨道制动 是利用装在转向架的制动电磁铁，通电励磁后，吸压在钢 轨上，制动电磁铁在轨面上滑行，通过磨耗板与轨面的滑动 摩擦产生制动力。 第一节 概 述 2动力制动 依靠机车的动力机械通过传动装置产生的制动力。 （1）电阻制动 （2）再生制动 （3）电磁涡流制动 电磁涡流轨道制动（线性电磁涡流制动）和电磁涡流转子 制动（盘式电磁涡流制动）。 第一节 概 述 小结： 闸瓦制动、盘形制动、电阻制动、再生制动、电磁涡流转
4、 子制动，都是利用轮轨之间的粘着而转变成制动力，均属于 粘着制动，其制动力要受产生制动力的那些车轴的轮轨间粘 着力的限制。 电磁轨道制动和电磁涡流轨道制动不通过轮轨间的粘着起 作用，属于非粘着制动，不受轮轨间粘着极限值的限制。 第一节 概 述 三、闸瓦制动力的形成 制动力的形成条件 （1）在司机的操纵下，制动缸的空 气压力通过基础制动装置的传递和 扩大，使闸瓦以K（kN）的压力作用于滚动的车轮踏面，引 起与车轮回转方向相反的摩擦力 为轮瓦间摩擦系 数）。 第一节 概 述 （2）轮轨接触点产生一个车轮对钢轨的纵向水平作用力 每块闸瓦产生的制动力亦可写成 结论： （1） 在不超过轮轨间粘着力的范围
5、内，制动力的大小是 由 和K这两个数值来决定的。 （2）列车制动力与机车牵引力一样，也是发生在车轮踏面 与钢轨间的外力 第一节 概 述 （3）机车牵引力仅发生在机车动轮踏面与钢轨间；列车制 动力是发生在全列车具有制动能力的轮轨处。所以列车制 动力就有可能比机车牵引力大得多。 四、闸瓦制动力的限制 如每轴作用在钢轨上的垂直载荷为q0、轮轨间的粘着系数为 ，每轴上的闸瓦压力为 ，故必须使： 第一节 概 述 滑行的定义： 当闸瓦和车轮的摩擦力增大到大于轮轨间粘着力，车轮就 会被抱死不转而在钢轨上滑行。则滑行时的制动力就完全变 成轮轨间的滑动摩擦力。 滑行时，虽然闸瓦压力很大，但制 力很小，反而延长了
6、滑行距离，并造成车轮踏面擦伤。 第一节 概 述 易发生滑行的情况 1当速度v低时，粘着系数 略大，而 随v下降而急剧增加， 故比值 下降易发生滑行，尤其是在快停车时，更易滑 行。 2当轨面状况不好时，粘着系数受其影响而下降，比值 低，易发生滑行。 3紧急制动时，由于闸瓦压力K值大，而使 增大，易滑 行。 第二节 闸瓦摩擦系数 一、闸瓦摩擦系数及影响因素 1闸瓦材质和制造工艺 2闸瓦压力 3列车运行速度 4列车制动初速度 除上述几种主要因素外，闸瓦摩擦系数还与气候、接触面 状态等有关。 第二节 闸瓦摩擦系数 二、改善闸瓦摩擦性能的措施 1提高铸铁闸瓦中的含磷量 2采用双侧制动或复式闸瓦 3采用合
7、成闸瓦 合成闸瓦是用非金属材料（石墨粉、石棉、矿渣、云母、粘土等）和 金属粉末（铸铁粉、铜粉、铅粉和铅锌等氧化物）为填充料，用橡胶或 树脂等粘性材料作为粘结剂，通过加热而成。 第二节 闸瓦摩擦系数 三、闸瓦摩擦系数的试验公式 中磷闸瓦 高磷闸瓦： 第二节 闸瓦摩擦系数 低摩合成闸瓦： 高摩合成闸瓦和闸片： 式中 K每块闸瓦的闸瓦压力,kN； v列车运行速度,km/h； v0制动初速度,km/h。 第二节 闸瓦摩擦系数 高磷铸铁闸瓦（以下简称高磷闸瓦）在普通货车和最高速度120km/h 客车（以下简称普通客车）上普遍采用；中磷铸铁闸瓦（以下简称中磷 闸瓦）在少数机车上采用；低摩合成闸瓦在少数机车
8、上和个别普通客车 上使用；高摩合成闸瓦在和部分机车和客货车上使用，高摩合成闸片在 装有盘形制动的客车、动车组上使用。新造的最高速度为120km/h的客 车也有采用盘形制动和高摩合成闸片的。此外，还有一些机车使用粉末 冶金闸瓦，尚缺正规的摩擦系数公式，其摩擦系数大致相当于高摩合成 闸瓦的80%，近年来新造重载货车和行包快运车辆采用新型高摩合成闸 瓦，其摩擦系数的平均值比原高摩合成闸瓦提高23%。 第三节 闸瓦压力 一、闸瓦压力的计算 机车、车辆每块闸瓦的实算闸瓦压力K按下式计算： (KN) 盘形制动每块闸片的实算闸片压力K按下式计算： (KN) 第三节 闸瓦压力 闸片压力 作用在制动盘的平均摩擦
9、半径 上，为了制动力 计算的方便，需要按下式将它换算成车轮踏面上的压力 ： (KN) 式中 制动缸直径，mm； 制动缸空气压力 kPa； 基础制动装置计算传动效率； 制动倍率； 制动缸数； 闸瓦数； 制动盘摩擦半径mm； 车辆车轮半径mm。 第三节 闸瓦压力 说明： 这些都是与制动机结构有关的参数，对一定机车、车辆来说是固 定值，均可由客货车的制动倍率、制动参数表中查出 （2） 基础制动装置传动效率是实际闸瓦压力与理论计算压力的比值， 机车及客车闸瓦制动均取0.85；客车盘形制动及其踏面制动单元取 0.90；货车闸瓦制动取0.90。 第三节 闸瓦压力 （3） 紧急制动 紧急制动时制动缸空气压力
10、 （kPa） 第三节 闸瓦压力 常用制动 常用制动的制动缸压力与列车管减压量r(kPa)有关 各型机车 客货车三通阀，GK、120型制动机重车位 103型制动机重车位、104型制动机 第三节 闸瓦压力 GK、120型制动机空车位 103型制动机空车位 二、制动率 制动率是闸瓦压力与重力之比，即每kN重力上所具有的闸 瓦压力。 1轴制动率 第三节 闸瓦压力 2车辆制动率 3列车制动率 是牵引计算中的重要指标，它表示列车所具有的制动能力 由于列车中常挂有制动失效的车辆（关门车），故列车制 动率往往小于车辆制动率。在制动计算中，关门车的闸瓦 压力不计。 第四节 列车制动力计算的实算法 列车制动力B是
11、包括机车和车辆所有起制动作用的闸瓦所 形成的制动力总和。 设机车和各型车辆每块闸瓦的压力分别为K1、K2、Kn， 和它们相对应的摩擦系数分别为 、 ，则列车制动力为 列车单位制动力 第四节 列车制动力计算的实算法 例题：某SS7型电力机车牵引一列30辆的C50型敞车和20辆 G60A型罐车组成的重货物列车，G=3500t，司机施行紧急制 动，列车制动初速v0=60km/h ，求当列车速度降至 v=40km/h时的列车制动力和单位制动力（列车管空气压力 为500kPa）。 解：1按式计算各型车辆每块闸瓦的实算闸瓦压力K SS7型电力机车为双侧制动的六轴电力机车 mm, 由表3-1查出 k Pa,
12、 取0.85，则： 第四节 列车制动力计算的实算法 C50型敞车紧急制动时每块闸瓦的闸瓦压力K 代入上式有 第四节 列车制动力计算的实算法 第四节 列车制动力计算的实算法 第五节 列车制动力计算的换算法 为了简化后所得到的制动力与实际制动力相等，将原来的 实际闸瓦压力K按制动力等效原则，折算为换算闸瓦压力 Kh，为了简化列车制动力的计算，不管列车中同一种摩擦 材料有多少种实算闸瓦压力值，都采取一个固定实算闸瓦 压力的实算摩擦系数作为标准，这个摩擦系数称为换算摩 擦系数。 制动力等效的原则就是： 第五节 列车制动力计算的换算法 一、换算摩擦系数 在确定换算摩擦系数时所选用的固定闸瓦压力值是人为
13、确定的，从理论上完全可以任意采用，但实际上应考虑尽量 与现有各型车辆的实际闸瓦压力相接近。我国目前各型车辆 使用的铸铁闸瓦和低摩合成闸瓦压力加权平均值约为25kN， 将K=25kN分别代入公式得出 的计算公式。 第五节 列车制动力计算的换算法 第五节 列车制动力计算的换算法 第五节 列车制动力计算的换算法 中磷闸瓦换算摩擦系数表 第五节 列车制动力计算的换算法 二、换算闸瓦压力 因机车车辆的实际闸瓦压力并不等于换算摩擦系数中所取 的固定值。因而，以换算摩擦系数 代替实际摩擦系数后，为 保持制动力不变，必须使 第五节 列车制动力计算的换算法 第五节 列车制动力计算的换算法 机车车辆每辆换算闸瓦压
14、力（紧急制动） 第五节 列车制动力计算的换算法 三、列车换算制动率 第五节 列车制动力计算的换算法 1.列车最低换算制动率的规定 通常所谓的每百吨列车重量换算闸瓦压力数，在采用法定 计量单位后，应改为100g (kN)。它反映出列车制动能力 的大小，也是衡量列车制动效能的重要指标。 根据牵规规定的车辆每辆换算闸瓦压力以及车辆平均 质量等，推荐货物列车换算制动率的最低值按列车管压力 500kPa和600kPa分别取为0.28和0.30；普通旅客列车换算制 动率的最低值为0.58；快速旅客列车（以高摩合成闸片为基 型）换算制动率取0.32。 第五节 列车制动力计算的换算法 2牵规规定在解算货物列车
15、运行时间等一般计算 时，在20及其以下的坡道上，允许不计入电力机车换算闸 瓦压力和质量，计算旅客列车的换算制动率时，由于电力机 车换算制动率较客车小，所以必须包括电力机车的换算闸瓦 压力和质量。 四、用换算法计算列车制动力 1紧急制动 第五节 列车制动力计算的换算法 （）列车总制动力 当列车中制动摩擦材料为同一品种时，共用一个换算摩擦 系数，它与全列车总换算闸瓦压力的乘积就是列车的总制动 力。 第五节 列车制动力计算的换算法 第五节 列车制动力计算的换算法 第五节 列车制动力计算的换算法 第五节 列车制动力计算的换算法 例题：SS3型电力机车牵引45辆车（牵引质量3000t），包括 ：标记载重50t、装有GK型制动机的重车25辆、空车5辆；标 记载重50t、装有K2型制动机的货车7辆；标记载重40t、装有 K2型制动机的重车3辆；标记载重30t、装有K1型制动机的货 车5辆。其中关门车2辆：一辆为标记载重50t、装有K2型制动 机的重车，一辆为标记载重50t、装有GK型制动机的重车。 车辆按高磷闸瓦计算，列车管空气压力为500kPa。求： （1）每百吨列车重量的换算闸瓦压力； （2）制动初速度v0=80km/h时施行紧急制动，速度降
