下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
制动方式是指制动时交通运输工具动能的转移方式或制动力获取的方式。从能量的观点来看，制动的实质就是将交通运输工具的动能转化为别的能量或转移走；从作用力的观点来看，制动就是让制动装置产生与交通运输工具运行方向相反的外力（制动力），使交通运输工具产生较大的减速度，尽快减速或停车。采取什么方法将动能转化或转移，通过什么方法产生制动力，是制动的基本问题。
在人-车-环境闭环系统中，制动子系统主要用于以下目的：
1）驻车制动，即防止停止的交通运输工具发生运动。交通运输工具相对于路面必须保持使其静止的圆周力，以保证在坡道上不溜滑或在平坦路面上不移动。驻车制动是汽车领域的专业术语，轨道交通领域与之对应的是停车制动，一般采用机械摩擦制动方式，与减速制动装置共同执行机构。
2）惯性制动，即阻止交通运输工具在下坡过程中产生的不希望发生的加速运动。在下坡过程中，重力的分力相当于一种驱动力，迫使交通运输工具产生加速运动。为抵消这种加速力，维持恒速运动，交通运输工具需要施加惯性制动。惯性制动的过程实质上是将下坡过程中的惯性势能转化成其他形式的能量并转移走。常见的制动思路有两种，一种是顺着交通运输工具上的能量传递路径，将驱动装置逆变成能量耗散装置，如发动机制动和电制动。发动机制动是通过发动机产生反拖力矩并经过变速器放大来进行制动。电制动是电动汽车和轨道车辆常用的惯性制动方式，它是在下坡过程中把驱动电机逆变成发电机，将交通运输工具的惯性势能转化成电能，从而产生制动作用。惯性制动的另外一种思路是在交通运输工具上增加额外的能量转换转置，如缓速器。重型汽车货车对惯性制动力的需求更大，发动机提供的反拖力矩有限，甚至根本没有发动机制动，这个时候专门用于惯性制动的缓速器就变得很有必要。常见的缓速器有液力缓速器和电力缓速器，它们本质是将惯性势能转换成油液的摩擦热能或者电能。少部分交通运输工具也采用飞轮作为惯性制动装置，通过将下坡过程中的惯性势能转换成飞轮的动能，在需要的时候再将飞轮的动能释放出来。在没有专门的惯性制动装置的交通运输工具（如铁路货车）上，减速制动装置同时兼作惯性制动装置，如摩擦制动装置。
3）减速制动，即使交通运输工具减速，必要时使交通运输工具处于停车状态。减速制动以及停车制动所需的减速度较大，要实现干扰环境下对交通运输工具的有效制动，制动系统必须具备充足的制动能力。除了提高单一制动方式的制动能力以外，多种制动方式的复合制动也在交通运输工具有所体现。目前各类交通运输工具上应用最为广泛也最为可靠的减速制动方式是摩擦制动。摩擦制动将交通运输工具的动能转化成摩擦热能，按照制动源力传递介质的不同又有液压摩擦制动、空气摩擦制动和电机械摩擦制动之分。液压摩擦制动在乘用车、低地板有轨电车以及飞机上广泛应用，空气摩擦制动主要应用在轨道交通车辆和商用车，电机械摩擦制动作为一种全新的制动方式主要见于航空领域和部分高端汽车。风阻制动、涡流制动和磁轨制动作为减速制动的补充，在某些车辆上配合摩擦制动共同为轨道车辆提供减速制动力。同样，发动机反推制动和翼板风阻制动配合机轮摩擦制动，共同为飞机提供减速制动力。
以铁路列车为例，从作用力与列车的关系来看，驱动或制动都需要对列车作用以外力。从能量的观点看，驱动是机车将燃料所具有的能量或电厂所发出的电能转变成列车的动能；制动就是设法将此动能从列车上转移出去，使列车减速或停止。采取什么制动方式使列车的动能转移出去，采取什么制动方式获取这种外力——制动力，是制动的基本问题。因此，制动方式的研究是制动研究的基础。
列车动能的转移方式可以分为两类：第一类是把动能转变为热能，然后消散于大气，简称“热逸散”；另一类把动能转变成可用能。
目前，属于热逸散的制动方式有下列几种。
1.摩擦制动
摩擦制动把列车动能转变为摩擦热能。它可分为固体摩擦与液体摩擦两种。
（1）固体摩擦制动
1）闸瓦制动（踏面制动），是目前铁路使用最广泛的一种制动方式。用铸铁或合成材料制成的闸瓦压紧滚动着的车轮，使轮瓦间发生摩擦，列车动能主要变成热能，并转移入车轮与闸瓦，最终逸散于大气。
2）盘形制动。用制动夹钳使闸片（一般用合成材料制成）夹紧装固在车轴或车轮辐板上的制动圆盘（一般为铸铁盘），使闸片与制动圆盘间产生摩擦，把动能转变为热能，转移入制动圆盘与闸片，最终逸散于大气。
3）轨道电磁制动，也叫磁轨制动。制动时将电磁铁放下，与钢轨吸住，靠钢轨与电磁铁之间的摩擦转移能量。
（2）液体摩擦制动（液力制动）
液力传动的机车可采用液力制动。目前，已有在车辆上采用液力制动的试验方案。通过液体间和液体与固体（工作液体与耦合器）之间的摩擦，变列车动能为工作液体的热量，并使发热的工作液体进行循环冷却，经由散热器逸散于大气。
2.动力制动
动力制动是列车动能通过电机、电器变为热能，最终逸散于大气。
1）电阻制动。制动时，变牵引电机为发电机，将所发电能加于电阻器中，使它发热，靠风扇给电阻器强迫通风而将热量逸散于大气中。电力机车、电传动的内燃机车和电动车辆等，凡用牵引电机驱动的动力车都可实现电阻制动。
2）加馈电阻制动。加馈电阻制动又称“补足电阻制动”，是机车的一种电气制动方式。电阻制动时，牵引电机处于发电机运行工况，制动电流随牵引电机的转速下降而下降，制动力则随制动电流下降而下降。加馈电阻制动在电阻制动回路中串入制动电源，低速时提升制动电源电压，维持制动电流不变，可使制动力保持不变。制动电源一般利用机车上的牵引变流器提供。加馈电阻制动在电阻制动或再生制动进入低速时投入，理论上可使机车制停，实际上因牵引电机整流片不允许静止不动，长时间流过额定电流，制停时还需辅以空气制动。
3）旋转涡流制动。牵引电机轴上装有金属涡流盘，制动时，涡流盘在电磁铁形成的磁场中旋转，盘表面感应出涡流，使涡流盘发热。涡流盘带有散热筋并起鼓风机叶轮作用，可加速盘的散热。
4）轨道涡流（线性涡流）制动。制动时，悬挂在转向架上的电磁铁放下到离轨面上方几毫米处，利用它和钢轨的相对运动使钢轨表面感应出涡流，从面产生阻力并使钢轨发热。变列车动能为热能，通过钢轨与电磁铁逸散于大气。
1.再生制动
再生制动是使列车动能转变成电能回收。电力机车或电动车辆可实现再生制动，可将电能反馈至电网。
2.飞轮储能制动
飞轮储能制动是制动时，把列车动能转移入飞轮储存。起动加速时使该能量放出，可以节约能源。飞轮储能制动的设想由来已久，但目前尚属试验阶段。因为它不但需要在车辆上装设旋转质量相当大的飞轮，而且还需要一整套传动装置。飞轮储能对于长途运行车辆意义不大。它对于起动停车频繁的城轨车辆可以有三方面的效果，一是可以节约能源和使变电所负荷均匀：二是能减轻隧道内的热负荷；三是当万一发生停电故障时，靠飞轮储存的能量可低速行驶到下一站，以疏散旅客。
在以上讨论中，“列车动能转移”中的“转”，是指把动能转换成第二种能量；“移”是如何处理这第二种能量的意思。每种制动装置的“转”和“移”的能力并不总是相互匹配的，例如，在闸瓦制动中，“移”的能力小于“转”的能力；在电阻制动中，可以使“移”的能力大于“转”的能力。
铁路机车车辆制动，就制动力的形成方式分类，可分为黏着制动与非黏黏着制动。
以闸瓦制动为例，车轮、闸瓦、钢轨这三者之间有三种可供分析的状态：第一种是难以实现的理想的纯滚动状态；第二种是应极力避免的“滑行”状态；第三种是实际运用中的“黏着”状态。
1）靠滚动着的车轮与钢轨接触点在接触瞬间的静摩擦阻力（不发生相对滑动）作为制动力，车轮沿钢轨边滚动边减速停止。在此过程中，车轮与钢轨之间是静摩擦；车轮与闸瓦之间是动摩擦。这是一种难以实现的理想状态。倘若能达到这种状态，那么可能实现的制动力的最大值约是轮轨间静摩擦阻力的极限值。
2）第二种情况恰恰与第一种的相反。即轮瓦间为静摩擦；轮轨间为动摩擦。那么，原来第一种状态中车轮滚动减速改变为滑行（车轮-在车辆未停住前即被闸瓦抱死，在钢轨上滑行）减速。这是必须杜绝的事故状态。此时，轮轨间的动摩擦阻力就成为滑行时的制动力。
3）实际上，车轮在钢轨上滚动时，轮轨接触处既非静止，亦非滑动，在铁路术语中用“黏着”来称呼这种状态。
依靠黏着滚动的车轮与钢轨黏着点之间的黏着力来实现机车车辆的制动，称为黏着制动。
黏着制动时，可能实现的最大制动力不会超过黏着力。
黏着制动是目前主要的一种制动方式。根据轮轨间的静摩擦系数 μ 、黏着系效 φ 、动摩擦系数ϕ，这三者中的关系 μ ＞ φ ＞ ϕ 。在上述三种情况中：可能实现的制动力的最大值以第一种状态时为最大，但实际上是达不到的；第二种最小，这不但会延长制动距离，而且会擦伤车轮；第三种介于这二者之间，它随气候与速度等条件的不同可以有相当大的变化。所以，采用黏着制动，必须对那些可资利用的黏着条件加以研究，以获取可能的最大制动力。
闸瓦制动、盘形制动、液力制动、电阻制动、旋转涡流制动、再生制动以及飞轮储能制动，从制动力形成的方式来看，都属于黏着制动。它们的制动力大小都要受黏着力的限制。
磁轨制动、轨道涡流制动和风阻制动属于非黏着制动（或称非黏制动）。制动时，钢轨给出的制动力并不通过轮轨黏着点作用于车辆，其中磁轨制动是通过电磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生制动力，轨道涡流制动是利用电磁铁和钢轨的相对运动使钢轨感应出涡流，产生电磁吸力作为制动力，风阻制动是通过展开车体上的风翼板产生气动阻力以作为制动力，它们产生的制动力大小不受轮轨间黏着力的限制，是超出黏着力以外获取制动力的一种制动方式。所以，也叫作黏着外制动。
非黏制动目前主要用于黏着制动力不够的高速载运工具，作为一种辅助的制动方式。