踏面制动器性能试验机设计(2)
从能量的观点来看，列车的制动实质是将列车在行驶中所具有的动能转变为其他的能量或转移到其他地方。从作用力的观点来看，列车的制动就是利用制动装置产生制动力，从而保证列车速度在允许的范围内。为了达到上述的目的，铁路车辆根据列车的速度、牵引的重量、信号等采用不同的制动方式，主要有踏面制动、盘形制动、电磁轨道制动、轨道涡流制动、旋转涡流制动、电阻制动、再生制动、液力制动等。若制动方式按照制动力的本质来分类可分为粘着制动和非粘着制动[3-4]。粘着制动是指由车轮与钢轨之间的摩擦力产生制动力的一种制动方式，主要包括踏面制动、盘形制动、旋转涡流制动、电阻制动、再生制动及液力制动，是目前主要的制动方式。相对的非粘着制动是指制动力并不是由车轮与钢轨之间的摩擦阻力产生的一种制动方式，主要包括电磁轨道制动和轨道涡流制动等方式，目前主要是用来辅助粘着制动的[5-7]。
踏面制动是在众多列车制动方式中使用最为普遍的一种方式。它通过闸瓦紧压滚动着的车轮踏面发生机械摩擦，产生与列车行驶方向相反的制动力，将列车在行驶时所具备的动能转化为热能。在实际行车中如何保证列车能够在紧急制动距内安全停车，怎样减少在制动过程中产生的纵向冲动，主要依赖于踏面制动器的制动性能。为了保证踏面制动器的性能达到标准，其相关性能的检测是非常重要的。所以在踏面制动器装车前必须经过严格的性能检测，为此相应试验机的研发成为了该领域中的一个必要的研究课题。
踏面制动器性能试验机是专门针对踏面制动器的性能进行测试试验的设备，能够对踏面制动器进行各项性能测试。该试验机以踏面制动器为测试对象，它可以承受实际施加在列车上的制动能量并通过传感器测出相关数据。因而在试验机上测试出的结果能准确地反应出踏面制动器的实际性能是否达到标准。
1.2 和课题相关的研究情况
随着城市交通系统的发展，地铁、轻轨等交通工具被大量运用。制动系统中的踏面制动单元是这类交通工具中的一个重要部件，它不仅仅起到制动列车的作用，而且关系到列车的运行平稳性和乘坐舒适度，甚至运行安全，因此专家们非常重视对踏面制动单元的检测。为了适应市场的需求，国内、外企业都在设计开发可以对各种型号踏面制动单元进行试验的试验机。
时速高达300公里/小时以上的高速列车早在几年前就已经出现在德国、法国和日本等在铁路运输方面发展比较发达的国家，列车制动技术的发展需求随着列车速度的不断提高而不断增加，从而促进了制动单元试验机的发展。在上世纪90年代，拥有较高性能的踏面制动单元试验机就已经出现在日本、法国等国家。同时德国在这方面的发展的取得了很大的发展，在轨道和商用车辆制动系统的制造处于世界领先水平的克诺尔集团在踏面制动器性能试验机的性能上不断的改善，在多年前研制出了PEC7闸块式制动器单元试验机。该试验机能够进行踏面制动器的气密性测试、漏气测试、制动力测试和行程测试等多项试验。
我国在这方面的研究起步比较晚，通过引进一系列先进的研发和试验装置后，在踏面制动器性能试验机的研究也取得了很大的发展。中国于1974年成为世界第优尔个拥有1:1制动动力试验台的国家[8]，在该方面的研究上不断追赶其他国家。在2009年由广州动车基地建设指挥部、威海地方铁路管理局和青岛四方车辆研究所有限公司合作完成了踏面制动单元试验台的研发。该试验台不仅可以进行高、中、低压的气密性试验、输出力试验、排气时间试验、调整量试验和手动缓解试验，还可以自动测量、记录并打印制动单元的制动缸和弹簧缸的制动行程、总调整范围、输出力、调整量及保压泄露量等工作[9]。