火车刹车片什么样的(中国高铁要跑得快，更要停得下来，国产刹车片守护列车安全)

Posted 2023-06-01

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火车刹车片什么样的(中国高铁要跑得快，更要停得下来，国产刹车片守护列车安全)

3.5万公里，一个充满自豪的数字——中国国家铁路集团有限公司日前公布的数据显示，到今年年底，我国铁路营业里程将达13.9万公里以上，其中高铁将超过3.5万公里，运营里程高居世界第一。不仅运营里程是世界之最，我国还创下最高运营时速、最低运营温度纪录。

铁路人常说“不怕车跑不起来，就怕车停不下来”，让重约500吨、处于高速运行的动车安全有效地停下来，离不开制动系统。通俗一点说，制动系统就是动车的刹车系统。随着列车运行速度的不断提升, 其制动能量呈指数级增长, 以200 km/h以上速度运行的动车组制动能量为普通列车的4～9倍, 而轮轨黏着系数相应下降, 从而增加了高速制动技术的难度, 因此高速制动技术的研究已经成为发展高速动车组的关键技术。

动车制动技术主要包括电制动 (包括再生制动和电阻制动) 、涡流盘形制动、机械制动 (又称基础制动, 包括盘形制动和踏面制动) 、非黏着制动 (包括涡流轨道制动、磁轨制动和风阻制动) 等制动技术。正常情况下，高铁动车是采用电制动和空气制动两种方式联合作用，当电制动失效时采用纯空气制动。纯空气制动就是靠制动盘和刹车片产生制动力，所用刹车片有三种材质：一种是铸铁材质，适用于时速在160km以下的列车；一种是有机合成材质，适用于时速在250km以下的列车；第三种是粉末冶金材质，适用于时速在300km以上的动车。

目前国内350 km/h速度等级, 具有代表性的高速列车包括CRH380A、CRH380B、CRH380C、CRH380D及中国标准动车组（复兴号）使用的制动配置如下。

国内350 km/h动车组制动配置

复兴号动车组制动控制软件具有完全的自主知识产权。每一辆车厢都安装有制动控制单元，也就是制动系统的 “大脑”。头车所在的制动控制单元扮演 “队长”的角色，它能够准确接收司机发出的制动指令，识别制动级位，然后根据当前的列车速度、目标减速度、列车重量，计算出需要的制动力，合理分配到各车厢。各车厢的制动控制单元，听从 “队长”指挥，去控制电制动和摩擦制动，令列车减速。

据了解，头车装有两个互相冗余的制动控制单元。也就是说， “队长”失灵的时候，还有一个 “副队长”能够及时接管工作，保障列车的安全。制动控制软件会按照一个平滑的减速度控制曲线输出制动力，限制纵向的冲击力。所以，复兴号动车组的减速和停车过程更平稳，旅客乘坐更舒适，停车位置更准确。

CR400AF-B 型复兴号动力分散动车组制动轮盘

高铁刹车时，列车会产生巨大的惯性，所产生的巨大动能通过摩擦转变成热能，刹车片温度瞬间能升高到1000摄氏度左右。这就要求刹车片不仅要承受1000摄氏度左右的瞬间升温，还要求在巨大力量的拉扯下不能有丝毫变形，且镶嵌其中的金属块不能出现丝毫松动。这对产品的材料、制造工艺等的要求都极高。

我国高铁列车自开通以来，动车组闸片曾长期依赖进口，由于2012年以前处于技术保护期，我国动车组闸片市场基本被国外产品垄断。此前在国际上只有德国、法国和日本等少数几个国家能够生产高速列车制动片，其中德国克诺尔公司垄断全球 80%以上高铁刹车片的市场。

高铁刹车片属于消耗品市场很大。高铁刹车片的使用寿命一般为30万公里，按平均动车90万-100万公里/年的里程量计算，一年需要更换3次，300公里以上动车组按每组需要160片，每片进口价格在13000-15000元之间。

“我们不能长期受制于人。”从2008年起，当时的铁道部和科技部实施两部联合发展中国高铁事业的合作计划，大力推进中国高铁技术的自主创新和高铁装备的国产化。近几年，国内企业通过消化、吸收、再创新，依靠长期的自主研发，成功研制出动车组用粉末冶金闸片产品，价格仅为进口产品的60%左右，成功实现进口替代，有力推动了我国动车组核心零部件的国产化进程。

动车组闸片是轨道交通车辆的核心关键零部件，其状态直接关系到制动系统的正常运转和动车组的安全运营。因此，拟进入该行业的企业需要经过较长时间的审核、验证。供应商生产的动车组闸片需要取得CRCC核发的《铁路产品认证证书》后，方有资格向整车制造企业、系统集成商和各铁路局供货。认证通过后，供应商获证后，在证书有效期内每年至少进行一次监督检查，并根据产品特性增加监督检查频次，准入条件较为严格。此外，为保证车辆的安全运行，下游整车制造企业、系统集成商和各铁路局对零部件的可靠性、一致性都有严格要求，需要供应商有很高的工艺水平、质量检测水平和售后服务水平。国内动车组刹车制动产品的龙头企业主要有天宜上佳、北摩高科，博深股份等。

天宜上佳

北京天宜上佳高新材料股份有限公司主要从事高铁动车组用粉末冶金闸片及机车、城轨车辆闸片、闸瓦系列产品的研发、生产和销售。公司是时速350公里“复兴号”中国标准动车组粉末冶金闸片的核心供货商，公司自主研发、生产的高铁动车组用粉末冶金闸片已覆盖铁路总公司下属的全部18个地方铁路局。

公司自2013年9月首次获得CRCC动车组闸片认证证书以来，公司共持有6张CRCC颁发的正式《铁路产品认证证书》（包括5张动车组闸片和1张机车合成闸片），产品覆盖国内时速200-250公里、300-350公里的18个动车组车型，是持有CRCC核发的动车组闸片认证证书覆盖车型最多的国产厂商。

北摩高科

北京北摩高科摩擦材料股份有限公司是国内最大的从事军用飞机刹车制动产品和核心系统的民营军工企业，主要研制生产飞机刹车片、飞机机轮、飞机刹车控制系统、坦克刹车片和高铁刹车片等产品。是国内军民用航空制动领域最具竞争力的企业，飞机刹车控制系统及机轮产品在已经定型及列装的军机机型上具有先发优势，在多种机型的研发过程中持续占有主导地位。公司的飞机刹车片打破国外技术垄断，是中国人民解放军总装备部飞机刹车机轮组件和各摩擦材料的定点生产单位。

在高铁市场，2018年北摩高科的时速350公里高铁闸片取得批产证书，该闸片平均寿命里程超过 32 万公里。北摩为时速350公里的高铁研制的刹车闸片已在京沪线上实现装车考核，该闸片采用全新结构和全新材料设计，已申请了欧盟和亚洲地区国际发明专利。

博深股份

博深工具股份有限公司专业从事金刚石工具、合金工具研发生产，是中国规模最大金刚石工具制造商。早在2003年，博深工具就与中国铁科院、石家庄铁道学院一起完成了“高速铁路车辆粉末冶金铜基制动摩擦片的研制”项目开发，之后，连续多次进行提升改造。2016年，该企业从中铁检验认证中心拿到了刹车片的产品试用证书。2017年下半年，该企业拿到了铁路产品认证证书。当年，公司就拿到了数千张高铁刹车片的订单。今年，公司刹车片的销量有望突破2万张。

在高铁技术整个自主化过程中，2008年是一个重要节点，在这一年原铁道部与科技部联合启动了《中国高速列车自主创新联合行动计划》，这个计划的实施，集合了一支中国庞大的产学研团队，投入了大量资金，最终形成了中国高铁核心装备和系统的技术路线、确定了各类技术指标。

这个计划从06年下半年筹划，到08年落地，整个计划推动用了一年半的时间，这一年半的时间实际上一直是在一个博弈的状态，当时有一种观点认为可以参考汽车等行业当时非常流行的一种路径，即所谓的“技术换市场”，靠外国汽车巨头在国内做合资企业的模式来推动高铁。但实际上，这种形式只能获得“制造技术”，而不是“核心技术”；另一种观点就是科技部坚持并得到广大铁路科技和产业界支持的观点，就是中国必须在借鉴的基础上自主研发中国自己的高铁技术。

中国高铁装备企业走自主研发之路，既赢得市场，更提升民族尊严。如今，我国成为全球高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。我国要始终处于国际先进水平，实现高铁领域的完全自主化，必须要在关键领域、技术、产品上努力追赶，对最新一代技术趋势进行探索和研发。