再生制动的基本原理

我国高铁速度能达到400公里每小时，它是怎么制动的？遇到紧急情况能刹车吗？怎么刹车？

近日印度铁路三车相撞，造成了上千人伤亡，这还是时速70公里的列车，我国的高铁速度一般在350公里每小时上下，京沪高速铁路的最高时速可以达到486公里每小时，这么快的速度遇到紧急情况能刹得住车吗？

首先来了解一下高铁的刹车原理。

目前世界上大多数高铁动车组使用的电制动+空气制动模式。电制动的原理不难理解，动车在刹车时电动机主轴会反转，在反转过程中电动机变成了发电机，把列车的动能转化为电能，这部分电能可以用来供给列车内部的生活用电，也可以存储起来给动车起步时提速。

我国高铁电制动存储下来的电能一般都是通过受电弓传到电网中，给邻近的列车使用。我国的列车电气化改革已经基本完成，很多低速的货运列车使用的也是电驱动，节省下来的电能不会被浪费。电制动也被叫做“再生制动”，通常情况下动车只使用这一种制动模式。

坐过高铁动车的朋友都知道，在到站很远之前列车就会减速，减速的距离国家有严格的规定，250km/h的列车减速距离为16公里，速度为350km/h的列车减速距离为70公里，也就是说在离高铁站70公里的时候就开始减速。

这70公里动车的电机是不对外做功的，它会回收动车减速时的动能，这个阶段的动车在铁轨上完全靠惯性前进。当到达站点时，动车的速度已经非常慢了，这个减速距离是根据车重、速度、轨道摩擦力严格计算出来的，但是实际情况难免会有误差。如果到站前列车速度已经降为零了这个很好办，高铁司机只要加电门就行。

动车速度如果到站了还没有停下来那该怎么办呢？总不能跑一段再往回倒吧！这个时候空气制动就派上用场了。空气制动简单理解的话就和我们的自行车刹车片差不多，刹车时动车组会压缩空气然后推动闸瓦也就是刹车片，闸瓦与制动轮相互摩擦使车速降下来。闸瓦的材料不是一种它包括柔性材料、钨合金烧结材料和有机材料。

动车刹车时也需要ABS系统辅助，这种抱死系统比汽车要先进很多，一辆8节的高铁动车有64个轮子，刹车时每个轮子的转动速度都要一致，否则动车很容易脱轨。因为后面的速度快的车厢会挤兑前面速度慢的，车厢与车厢之间并不是刚性连接，这对防抱死系统的精准度要求非常高。

空气制动只有在入站时才会用到，动车高速行驶时一般不会用这种制动方式，原因很简单，太伤车了。空气制动比再生制动要精准许多，适合低速时使用，如果出现了意外情况，也是可以使用空气制动的。

我国的高铁如今能做到在300km/h的速度下使用空气制动，最大停车距离不会超过2公里，看起来是不是很远，但是国际标准是6公里。不要忘了动车组的惯性有多大，轨道的摩擦力远比不了沥青路，这么短的紧急刹车距离已经是非常优秀的了。

除了以上两个传统的制动方式，现在的高铁动车还有一些有趣的刹车方式，例如使用电磁涡流制动，日本新干线700系列车使用的就是这种方式。这种制动需要在列车轮子内侧装一个钢盘，在需要停车时这个钢盘会产生感应涡流，从而形成一个与车轴相反的力矩。

用这种方式制动的好处就是没有接触，对制动盘和车轮不会产生磨损，列车的动能都转化为热能，没有机械损耗。缺点也很明显，制动效果不怎么好，但是相比于再生制动它能被精确控制。

还有一种刹车方式也很有趣，它的原理通常使用在飞机上，我国的和谐号动车CRH-380M上就是用了这个辅助制动方式。在需要减速时，动车会打开上方的风阻板，加大整个列车的风阻系数，利用空气阻力将车速降下来，这和飞机降落时打开机翼的扰流板并把它翘起来原理相同。

这种制动方式适合在高速时使用，速度越高降速越明显。初中物理好的小伙伴都知道，在远小于光速的条件下，阻力的大小与速度的平方成正比，因此高速时适使用风阻板效果明显，但是低速时就不实用了。

动车组的刹车方式有很多，主流的就是电制动和空气制动，遇到经济情况一般的情况下都是用空气制动，因为它最可靠也最直接，减速效果也是最好的。

我国的高铁安全性很高，现在全国高铁里程已经突破了4.2万公里，重大事故基本没有出现过。主要是因为我们采用了先进的无砟轨道外加高架桥，动车在行使时路面是不会有杂物的，另外我们的高铁智能调度系统也非常先进，像印度那样两个列车在同一轨道上相撞是不会发生的。

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