國(guó)際軌道車輛制動(dòng)盤市場(chǎng)行業(yè)發(fā)展總體概況

• 邱晨陽(yáng) 2023年5月30日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 1231 80
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盤形制動(dòng)誕生于1902年，起初應(yīng)用于飛機(jī)，之后被逐漸應(yīng)用于軌道車輛、汽車、礦山機(jī)械等工程機(jī)械方面。目前，盤形制動(dòng)被廣泛應(yīng)用于軌道列車基礎(chǔ)制動(dòng)。軌道列車制動(dòng)據(jù)摩擦行為可分為：閘片制動(dòng)、盤形制動(dòng)、磁軌制動(dòng)等。

1.2020-2022年全球軌道車輛制動(dòng)盤市場(chǎng)行業(yè)發(fā)展概況

盤形制動(dòng)誕生于1902年，起初應(yīng)用于飛機(jī)，之后被逐漸應(yīng)用于軌道車輛、汽車、礦山機(jī)械等工程機(jī)械方面。目前，盤形制動(dòng)被廣泛應(yīng)用于軌道列車基礎(chǔ)制動(dòng)。軌道列車制動(dòng)據(jù)摩擦行為可分為：閘片制動(dòng)、盤形制動(dòng)、磁軌制動(dòng)等。其中，與閘片制動(dòng)相比，盤形制動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)制動(dòng)平穩(wěn)性好，幾乎沒(méi)有噪聲;(2)根據(jù)制動(dòng)要求，能夠選用不同摩擦副達(dá)到制動(dòng)要求;(3)減輕制動(dòng)踏面的熱載荷和機(jī)械磨損損耗。因此，同其它制動(dòng)形式相比，盤形制動(dòng)更適合軌道列車制動(dòng)，甚至是高速動(dòng)車組的制動(dòng)。受益于全球軌道車輛行業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展，2020-2022年全球軌道車輛制動(dòng)盤市場(chǎng)規(guī)模由125億元上升到147億元。

圖表：2020-2022年全球軌道車輛制動(dòng)盤市場(chǎng)

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華研究院

2.主要國(guó)家和地區(qū)發(fā)展概況

目前，美國(guó)、俄羅斯、巴西、南非等國(guó)家已陸續(xù)推出了新的軌道交通建設(shè)及設(shè)備更新?lián)Q代計(jì)劃，全球軌道交通裝備市場(chǎng)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)將由“高速、重載”技術(shù)引領(lǐng)戰(zhàn)略向“綠色、智能”技術(shù)引領(lǐng)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，全球領(lǐng)先的軌道交通裝備制造企業(yè)均已開(kāi)始實(shí)施產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能化制造與信息化服務(wù)。軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)將廣泛應(yīng)用新材料、新技術(shù)和新工藝，積極發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)高速動(dòng)車組、城際快速動(dòng)車組、現(xiàn)代有軌電車、中低速磁懸浮列車等綠色智能軌道交通車輛。

全球范圍來(lái)看中國(guó)、德國(guó)、日本、法國(guó)、加拿大軌道交通裝備行業(yè)發(fā)展水平較高，軌道車輛制動(dòng)盤配套保持較高水平。國(guó)外生產(chǎn)的軌道車輛制動(dòng)盤公司主要有德國(guó)Knorr-Bremse(克諾爾)集團(tuán)和德國(guó)Becorit公司、美國(guó)西屋等，其中德國(guó)克諾爾集團(tuán)占有全球軌道車輛制動(dòng)盤較高的市場(chǎng)份額。

3.全球軌道車輛制動(dòng)盤市場(chǎng)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

制動(dòng)系統(tǒng)是高速列車動(dòng)車組九大關(guān)鍵技術(shù)之一，制動(dòng)性能的好壞將直接影響列車的行車安全及運(yùn)行品質(zhì)。制動(dòng)系統(tǒng)按照操縱控制方式，主要分為電制動(dòng)和空氣制動(dòng)。通常情況下，電制動(dòng)和空氣制動(dòng)聯(lián)合作用，但是在緊急制動(dòng)情況下，只有空氣制動(dòng)作用。作為空氣制動(dòng)系統(tǒng)中的重要組成部分，基礎(chǔ)制動(dòng)裝置通常采用盤形制動(dòng)，利用制動(dòng)閘片與制動(dòng)盤產(chǎn)生的摩擦力實(shí)現(xiàn)列車減速或停車。

閘片與制動(dòng)盤組成一對(duì)摩擦副，其中制動(dòng)盤是保證高速列車運(yùn)行安全的關(guān)鍵部件，其性能直接影響到制動(dòng)性能、制動(dòng)盤和閘片本身的使用壽命及列車的安全運(yùn)行。高速列車閘片在高速摩擦產(chǎn)生的高溫下工作，高速列車在制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)元件的溫度將達(dá)到500°C以上，瞬時(shí)溫度甚至可達(dá)1000°C左右。以1輛軸重為17t的動(dòng)車為例，當(dāng)速度為380km/h時(shí)，單個(gè)制動(dòng)盤的緊急制動(dòng)耗能高達(dá)47MJ。隨著列車高速化，制動(dòng)負(fù)荷也會(huì)越來(lái)越大，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱能及熱沖擊也大大增加，對(duì)制動(dòng)閘片和制動(dòng)盤的性能要求也越來(lái)越高。因此，隨著動(dòng)車組的提速，對(duì)制動(dòng)盤的技術(shù)要求越高、開(kāi)發(fā)難度越大。制動(dòng)盤在高負(fù)荷制動(dòng)條件下會(huì)顯著升溫，受力不均勻可能引起制動(dòng)盤疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展乃至失效。這取決于閘片的結(jié)構(gòu)、形狀及其組成材料，通過(guò)調(diào)整閘片的形狀與排布能夠調(diào)整接觸表面的壓力大小和分布以及熱源分布。制動(dòng)盤與閘片的接觸狀態(tài)越穩(wěn)定，接觸壓力分布就越均勻，摩擦熱就能均勻地傳進(jìn)制動(dòng)盤。例如，閘片在高寒、潮濕、雨雪條件下使用時(shí)，外界硬質(zhì)顆粒異物會(huì)夾在制動(dòng)盤和閘片之間不能脫落，引起制動(dòng)盤磨削并加重磨損。

制動(dòng)盤生產(chǎn)制造

軌道車輛制動(dòng)盤在制動(dòng)過(guò)程中，依靠制動(dòng)盤與閘片間摩擦實(shí)現(xiàn)的，將制動(dòng)盤的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，然后依靠自身的傳遞和專用的通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行散熱。由于制動(dòng)過(guò)程中伴隨摩擦產(chǎn)生的劇烈高溫和熱傳遞，直接導(dǎo)致制動(dòng)盤的劇烈磨損。因此，為了保證軌道列車的運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性，對(duì)軌道車輛的制動(dòng)性能要求提出了更為嚴(yán)格的要求，因此，制動(dòng)材料應(yīng)具有如下要求：(1)穩(wěn)定的摩擦性能，即摩擦系數(shù)不隨溫度、速度、壓力和濕度變化而改變;(2)良好的耐疲勞性能，制動(dòng)盤摩擦表面的急冷急熱造成相當(dāng)高的熱應(yīng)力，這要求材料具有極好的抗熱裂紋擴(kuò)展能力;(3)較高的耐磨損性能，摩擦中形成的第三體與基體有良好的粘附性，保證材料有相當(dāng)?shù)偷哪p率。

制動(dòng)盤維護(hù)保養(yǎng)

城市軌道交通車輛制動(dòng)盤通常有日常維護(hù)與定期維護(hù)兩種。其中日常維護(hù)主要是對(duì)列車制動(dòng)盤在進(jìn)行運(yùn)行工作之前與之后，根據(jù)規(guī)定對(duì)列車制動(dòng)盤實(shí)現(xiàn)清晰、牢固與調(diào)整等日常的檢查與維護(hù)，保證列車制動(dòng)盤始終保持在安全、穩(wěn)定的狀態(tài)。定期維護(hù)主要是根據(jù)規(guī)定時(shí)間由專門的檢修部門根據(jù)檢修修程對(duì)車輛制動(dòng)盤進(jìn)行定期的檢修，主要負(fù)責(zé)對(duì)整體進(jìn)行檢查、潤(rùn)滑、緊固以及消除故障等。當(dāng)季度溫度出現(xiàn)改變時(shí)，還需要對(duì)車輛制動(dòng)盤進(jìn)行換季保養(yǎng)，其保障列車制動(dòng)盤能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

制動(dòng)系統(tǒng)是高速列車動(dòng)車組九大關(guān)鍵技術(shù)之一，制動(dòng)性能的好壞將直接影響列車的行車安全及運(yùn)行品質(zhì)。對(duì)列車實(shí)施制動(dòng)的過(guò)程，是將列車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他能量，并消耗掉的過(guò)程。根據(jù)能量轉(zhuǎn)化消耗方式的不同，制動(dòng)方式可分為電制動(dòng)和空氣制動(dòng)。由于高速列車具有速度快、慣性大的特點(diǎn)，在制動(dòng)過(guò)程中，列車動(dòng)能的變化也很大，出于安全性的考慮，高速列車動(dòng)車組采用電制動(dòng)和空氣制動(dòng)相結(jié)合的復(fù)合制動(dòng)方式。通常情況下，電制動(dòng)和空氣制動(dòng)聯(lián)合作用，但是在緊急制動(dòng)或者電制動(dòng)失效的情況下，只有空氣制動(dòng)才能在安全距離內(nèi)保證列車停車?？諝庵苿?dòng)通常采用盤型制動(dòng)方式。

制動(dòng)盤是盤型制動(dòng)的重要組成部件，通過(guò)制動(dòng)盤和閘片的摩擦，將高速列車剎車時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能，再通過(guò)散熱孔散在空氣中。根據(jù)安裝位置的不同，動(dòng)車制動(dòng)盤分為輪裝制動(dòng)盤和軸裝制動(dòng)盤。輪裝制動(dòng)盤安裝于車輪的兩側(cè)，由兩個(gè)盤體、緊固件及附屬件等組成。

輪裝制動(dòng)盤在制動(dòng)時(shí)與閘片摩擦生熱，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的氣流通過(guò)盤體及其上的散熱筋片排走熱量，使其冷卻。軸裝制動(dòng)盤安裝于車軸上，由盤體、盤轂、緊固件及附屬件等組成。軸裝制動(dòng)盤體散熱通道中的散熱筋片熱交換性能較好，所需空氣較少，能夠?qū)崃繉?dǎo)出，并保證摩擦帶上熱量均衡。

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