國際軌道車輛制動盤市場行業發展總體概況

• 邱晨陽 2023年5月30日 來源：互聯網 1231 80
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盤形制動誕生于1902年，起初應用于飛機，之后被逐漸應用于軌道車輛、汽車、礦山機械等工程機械方面。目前，盤形制動被廣泛應用于軌道列車基礎制動。軌道列車制動據摩擦行為可分為：閘片制動、盤形制動、磁軌制動等。

1.2020-2022年全球軌道車輛制動盤市場行業發展概況

盤形制動誕生于1902年，起初應用于飛機，之后被逐漸應用于軌道車輛、汽車、礦山機械等工程機械方面。目前，盤形制動被廣泛應用于軌道列車基礎制動。軌道列車制動據摩擦行為可分為：閘片制動、盤形制動、磁軌制動等。其中，與閘片制動相比，盤形制動具有如下優點：(1)制動平穩性好，幾乎沒有噪聲;(2)根據制動要求，能夠選用不同摩擦副達到制動要求;(3)減輕制動踏面的熱載荷和機械磨損損耗。因此，同其它制動形式相比，盤形制動更適合軌道列車制動，甚至是高速動車組的制動。受益于全球軌道車輛行業的平穩發展，2020-2022年全球軌道車輛制動盤市場規模由125億元上升到147億元。

圖表：2020-2022年全球軌道車輛制動盤市場

數據來源：中研普華研究院

2.主要國家和地區發展概況

目前，美國、俄羅斯、巴西、南非等國家已陸續推出了新的軌道交通建設及設備更新換代計劃，全球軌道交通裝備市場呈現出強勁增長態勢。軌道交通裝備產業將由“高速、重載”技術引領戰略向“綠色、智能”技術引領戰略轉變，全球領先的軌道交通裝備制造企業均已開始實施產品數字化設計、智能化制造與信息化服務。軌道交通裝備產業將廣泛應用新材料、新技術和新工藝，積極發展標準高速動車組、城際快速動車組、現代有軌電車、中低速磁懸浮列車等綠色智能軌道交通車輛。

全球范圍來看中國、德國、日本、法國、加拿大軌道交通裝備行業發展水平較高，軌道車輛制動盤配套保持較高水平。國外生產的軌道車輛制動盤公司主要有德國Knorr-Bremse(克諾爾)集團和德國Becorit公司、美國西屋等，其中德國克諾爾集團占有全球軌道車輛制動盤較高的市場份額。

3.全球軌道車輛制動盤市場行業發展趨勢

制動系統是高速列車動車組九大關鍵技術之一，制動性能的好壞將直接影響列車的行車安全及運行品質。制動系統按照操縱控制方式，主要分為電制動和空氣制動。通常情況下，電制動和空氣制動聯合作用，但是在緊急制動情況下，只有空氣制動作用。作為空氣制動系統中的重要組成部分，基礎制動裝置通常采用盤形制動，利用制動閘片與制動盤產生的摩擦力實現列車減速或停車。

閘片與制動盤組成一對摩擦副，其中制動盤是保證高速列車運行安全的關鍵部件，其性能直接影響到制動性能、制動盤和閘片本身的使用壽命及列車的安全運行。高速列車閘片在高速摩擦產生的高溫下工作，高速列車在制動時，其制動元件的溫度將達到500°C以上，瞬時溫度甚至可達1000°C左右。以1輛軸重為17t的動車為例，當速度為380km/h時，單個制動盤的緊急制動耗能高達47MJ。隨著列車高速化，制動負荷也會越來越大，制動時產生的熱能及熱沖擊也大大增加，對制動閘片和制動盤的性能要求也越來越高。因此，隨著動車組的提速，對制動盤的技術要求越高、開發難度越大。制動盤在高負荷制動條件下會顯著升溫，受力不均勻可能引起制動盤疲勞裂紋的萌生和擴展乃至失效。這取決于閘片的結構、形狀及其組成材料，通過調整閘片的形狀與排布能夠調整接觸表面的壓力大小和分布以及熱源分布。制動盤與閘片的接觸狀態越穩定，接觸壓力分布就越均勻，摩擦熱就能均勻地傳進制動盤。例如，閘片在高寒、潮濕、雨雪條件下使用時，外界硬質顆粒異物會夾在制動盤和閘片之間不能脫落，引起制動盤磨削并加重磨損。

制動盤生產制造

軌道車輛制動盤在制動過程中，依靠制動盤與閘片間摩擦實現的，將制動盤的動能轉化為熱能，然后依靠自身的傳遞和專用的通風設施進行散熱。由于制動過程中伴隨摩擦產生的劇烈高溫和熱傳遞，直接導致制動盤的劇烈磨損。因此，為了保證軌道列車的運行的平穩性和安全性，對軌道車輛的制動性能要求提出了更為嚴格的要求，因此，制動材料應具有如下要求：(1)穩定的摩擦性能，即摩擦系數不隨溫度、速度、壓力和濕度變化而改變;(2)良好的耐疲勞性能，制動盤摩擦表面的急冷急熱造成相當高的熱應力，這要求材料具有極好的抗熱裂紋擴展能力;(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，保證材料有相當低的磨損率。

制動盤維護保養

城市軌道交通車輛制動盤通常有日常維護與定期維護兩種。其中日常維護主要是對列車制動盤在進行運行工作之前與之后，根據規定對列車制動盤實現清晰、牢固與調整等日常的檢查與維護，保證列車制動盤始終保持在安全、穩定的狀態。定期維護主要是根據規定時間由專門的檢修部門根據檢修修程對車輛制動盤進行定期的檢修，主要負責對整體進行檢查、潤滑、緊固以及消除故障等。當季度溫度出現改變時，還需要對車輛制動盤進行換季保養，其保障列車制動盤能夠安全穩定的運行。

制動系統是高速列車動車組九大關鍵技術之一，制動性能的好壞將直接影響列車的行車安全及運行品質。對列車實施制動的過程，是將列車動能轉化為其他能量，并消耗掉的過程。根據能量轉化消耗方式的不同，制動方式可分為電制動和空氣制動。由于高速列車具有速度快、慣性大的特點，在制動過程中，列車動能的變化也很大，出于安全性的考慮，高速列車動車組采用電制動和空氣制動相結合的復合制動方式。通常情況下，電制動和空氣制動聯合作用，但是在緊急制動或者電制動失效的情況下，只有空氣制動才能在安全距離內保證列車停車。空氣制動通常采用盤型制動方式。

制動盤是盤型制動的重要組成部件，通過制動盤和閘片的摩擦，將高速列車剎車時的動能轉換為熱能，再通過散熱孔散在空氣中。根據安裝位置的不同，動車制動盤分為輪裝制動盤和軸裝制動盤。輪裝制動盤安裝于車輪的兩側，由兩個盤體、緊固件及附屬件等組成。

輪裝制動盤在制動時與閘片摩擦生熱，車輪轉動產生的氣流通過盤體及其上的散熱筋片排走熱量，使其冷卻。軸裝制動盤安裝于車軸上，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，能夠將熱量導出，并保證摩擦帶上熱量均衡。

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