盧昌虎

摘 要：隨著城市不斷擴大需要提高軌道交通車輛的運營速度增加運能，由于踏面制動的局限性不能滿足制動要求，盤形制動在城市軌道車輛的應用將成為趨勢，文章基于南京機場線車輛采用的基礎制動裝置是輪裝盤形制動，簡要介紹了輪裝盤形制動裝置的結構特征、工作原理，主要零部件的常見故障現象與維護。

關鍵詞：城市軌道車輛；基礎制動裝置；盤形制動

中圖分類號：U279.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0043-02

1 概 述

1.1 踏面閘瓦制動

城市軌道車輛基礎制動裝置的形式常見的有兩種：踏面閘瓦制動和盤形制動，踏面閘瓦制動采用閘瓦壓緊車輪踏面從而產生制動力，其特點為：結構緊湊，制動效率高，作用靈敏，同時帶有自動調閘裝置，能使閘瓦間隙始終保持在規(guī)定的范圍內，不需要進行人工調整。但其制動功率不宜過大，因為過大的制動功率會導致閘瓦制動摩擦副的損傷，輪對踏面熱疲勞或剝離，這些將影響到行車的安全，因此閘瓦制動有一個功率極限存在，只能使用在中低速軌道車輛上。

1.2 盤形制動裝置

相比之下，盤形制動裝置克服了閘瓦制動的缺點，用制動盤代替閘瓦對車輪踏面的摩擦，從而減少了車輪的磨耗。盤形制動的散熱性能比較好，且摩擦系數穩(wěn)定，制動力恒定，同時其熱容量允許其具有較高的制動功率。還可通過選擇制動盤和閘片材料，使摩擦副具有最佳的制動參數，獲得較高的摩擦系數，進而可以減小閘片壓力，最后達到制動裝置輕量化的目的。盤形制動裝置根據制動盤的安裝方式，可分為軸盤式制動和輪盤式制動兩大類。軸盤式制動裝置把制動盤安裝在輪軸上，通過某種形式與輪軸固定，使制動盤與輪對同時轉動。輪盤式制動裝置的制動盤夾裝在車輪兩側。南京機場線車輛為B型地鐵車輛，6輛編組，最高運營速度為100 km/h，采用輪裝盤形制動。

2 輪裝盤形制動裝置的主要組成

輪裝盤形制動裝置主要包括帶（或不帶）停放功能的制動缸，制動夾鉗，制動盤，制動閘片。安裝在制動夾鉗上的閘片與制動盤組成一對摩擦副，通過摩擦制動盤表面將動能轉化為熱能。

2.1 制動盤

南京機場線車輛制動盤選用的材料為灰鑄鐵，是有徑向排布散熱肋片的環(huán)形鑄鐵件，其外徑為640 mm，內徑為350 mm，制動盤外側為摩擦面，內側設有徑向且均勻分布的散熱肋片，散熱肋片之間可以形成徑向氣流通道，有利于散熱。制動盤的兩個摩擦盤安裝在車輪兩側，通過6個定位銷對中定位和傳遞制動力矩，兩個摩擦盤用12個螺栓連接，用防松螺母鎖緊，制動盤的摩擦表面與輪緣為表面齊平，如圖1所示。

2.2 制動夾鉗

南京機場線車輛采用傳統(tǒng)緊湊型輪裝夾鉗。一根軸安裝1套常用制動夾鉗和1套帶停放功能的制動夾鉗，在轉向架上斜對角布置，制動夾鉗固定在轉向架構架側梁上，如圖2和圖3所示。

輪裝制動夾鉗的設計特征有以下幾點：①模塊化設計，包括獨立的制動氣缸，閘瓦間隙調整裝置等；②對稱杠桿的可浮動的制動夾鉗設計；③制動缸連接的高可靠性；④耐久性和耐震性；⑤緊湊，輕量化設計，在轉向架占用空間小；⑥低磨損和維護便捷。

2.3 制動閘片

南京機場線車輛的制動閘片外形按照UIC標準設計，圓弓形，由上下兩半對稱組成，制動閘片上的溝槽除了用于減少摩擦副上水分的影響，還具有排污功能，制動過程中摩擦副產生的脫落物可通過溝槽快速排出，使摩擦副的制動性能保持穩(wěn)定。南京機場線車輛制動閘片的溝槽為十字交叉型，上下兩半的溝槽也是對稱設計。另外，制動閘片的選擇需滿足規(guī)定的性能和環(huán)保要求，并且減少因制動磨光以及空氣濕度的影響導致制動盤與閘片之間的摩擦系數的衰減，故選用了有機材料制成，規(guī)格型號為UIC400SOZS24的閘片，如圖4所示。

3 輪裝盤形制動裝置工作原理

南京機場線采用的基礎制動為輪盤制動單元，一種帶停放制動功能，一種不帶停放制動功能。常用制動施加時，壓縮空氣從接口（a）給制動缸（b）充風，挺桿（c）動作，推動制動夾鉗，使閘片壓在制動盤上，產生制動力。常用制動器緩解時，制動缸排風，制動缸中的復位彈簧（d）驅使制動夾鉗挺桿進入緩解位置，如圖5所示。

當壓縮空氣從接口（b）給彈簧儲能器（a）排風，停放制動器掛上，閘片借儲能彈簧（e）的力靠在制動盤上，產生制動力，即停放制動施加，可以保證列車制動系統(tǒng)無壓縮空氣或氣壓低時能停放是坡道上而不會出現溜車。當彈簧儲能器充風，停放制動器緩解，儲能彈簧張緊時，制動桿被推入緩解位置。如果沒有緩解壓力，則可以用機械式緊急緩解裝置（d）手動緩解掛上的停放制動器。手動拉環(huán)緩解后，停放制動不能再次施加，需要進行充風復位后才能再次施加，如圖6所示。

4 主要零部件的常見故障現象與維護

基礎制動裝置是列車制動系統(tǒng)的重要組成部分，為了保證列車安全運營，需要維護人員定期檢查裝置的外部狀態(tài)、磨損程度、裂紋和損壞情況，對于輪裝盤形制動，需定期重點檢查制動盤和閘片的外觀，發(fā)現故障，及時維護

4.1 制動盤的常見故障現象

4.1.1 裂 紋

①絲狀裂紋：指使用過程中在摩擦面上出現的很淺的散射狀細微裂紋。這些裂紋出現在摩擦片上的任意位置，對使用沒有什么影響，如圖7所示。

②典型裂紋：指尚未從摩擦片的內徑到達外徑的裂紋。有兩種不同類型的裂紋，如圖8所示。對a<80 mm，b<60 mm的初始裂紋是允許存在的，摩擦面可能有多個隨機排布的裂縫；對80 mm≤a≤100 mm，60 mm≤b≤80 mm的裂紋，在一定條件下允許存在。與下一個同類型裂紋的最短間距必須有50 mm。對有這類裂紋的制動盤可以繼續(xù)使用到下次檢查，須根據制動盤的狀況縮短檢查周期。對a>100 mm，b>80 mm的裂紋，必須及時更換制動盤。

③貫穿裂紋： 指摩擦片內徑貫穿到摩擦片外徑的裂紋或者從摩擦片邊緣起且使摩擦帶貫穿到散熱片的裂紋，有此類裂紋的制動盤必須立刻更換，如圖9所示。

4.1.2 磨 損

由于制動閘片未完全覆蓋制動盤，隨著繼續(xù)磨損而在制動盤上產生的磨損量，即在靠近邊緣的地方磨損較少，在摩擦面中心區(qū)磨損較多，如圖10所示。

對于有機材料的閘片： 磨損量最大2 mm；斜向磨損量最大2 mm；磨損極限最大5 mm。

維護說明： ①兩側的磨損差異超過2 mm， 須進行摩擦片的端面車削，以避免不同的熱作用。②超過H和S限值的制動盤，必須進行端面車削，以避免損失。③只要一個摩擦片上的磨損量最嚴重處達到了磨損極限“T”，則立即更換制動盤?！癏”和“S”限值同樣適用。

4.1.3 燒 灼

制動盤燒灼是指有灼燒痕跡、燒焊和材料脫層現象。若沒有穿透裂紋或較大的裂縫，則帶灼燒痕跡的車輪制動盤可以繼續(xù)使用，繼續(xù)使用過程中，必須定期對車輪制動盤再進行一次目檢。

4.2 閘片的維護

對閘片的維護有如下建議：①對制動閘片的磨損狀態(tài)進行定期目檢，并測量閘片剩余厚度，必須在閘片最薄處測量從制動閘片背面至摩擦表面的距離，斜向磨損的極限為5 mm；②閘片摩擦面上由于短時過熱造成的碎片一共最多允許為10 cm2；③閘片摩擦面上允許有龜裂，但不允許有明顯的，影響強度的裂紋。

5 結 語

南京機場線車輛的輪裝盤形制動裝置在運營過程能滿足其制動要求，且穩(wěn)定、安全、可靠。隨著城市不斷擴大，城市軌道交通車輛速度的提高，輪裝盤形制動裝置將在未來軌道交通車輛更為普遍的應用。

參考文獻：

[1] 解翠英.盤式制動器在電機車上的應用[J].機械研究與應用，2004，（2）.