高速列车如何“刹一脚 ” ？

库可

科技的发展让我们追求列车更快的速度，但如何让飞驰的列车安全、平稳地停下来？可不仅仅是“师傅，刹一脚！”这么简单。

“刹车”的专业术语叫“制动”，从能量转化的角度看，“制动”本质上就是把动能①转化为其他形式的能量，直至速度为0、动能为0。那么，高速行进的列车是如何进行“制动”的？

“老手艺”机械制动

机械制动就是我们传统意义上的“刹车”。动车组的车轮或者车轴上安装有制动盘，在转向架上安装有制动夹钳。制动时，制动夹钳抱紧制动盘，依靠摩擦力将列车的动能转化为热能。这从原理上和汽车甚至自行车的刹车没有什么区别。

动车组和汽车的机械制动有什么不同呢？汽车上的制动装置依靠液压驱动，而绝大多数动车组及其他列车的制动装置依靠压缩空气驱动，有贯穿整列车的压缩空气管路，安装有空压机、风缸等附属设备，所以也叫“空气制动”。

“新帮手”电制动

除了机械制动，动车组以及部分机车还普遍使用另一种制动方式，叫电制动。电制动依靠驱动列车前进的牵引电动机实现。

发电机将其他形式的能量转化为电能，电动机将电能转化为机械能。动车组普遍采用三相异步电动机，加速时，电动机在电磁感应作用下转子带动车轮转动，驱动列车前进；进行制动时，电动机不再输出牵引力，列车在惯性的作用下，电动机变成了发电机，列车的一部分动能就转化成了电能。

那么电制动产生的电，流向何处呢？

通常有两种形式，一是再生制動，将电制动产生的电能回馈到驱动列车的电网，对电能进行再利用。再生制动同样也被应用于电动汽车上，俗称“能量回收”，制动产生的电能可以给电动汽车的电池组充电。二是电阻制动，将电制动产生的电能给采用大功率电阻通电，电阻发热将电能转化为热能耗散在空气中。

新老结合的制动“大脑”

一列16节的长编组“复兴号”动车组制动时，需要同时控制160个制动夹钳、32台牵引电机以及两种不同的制动方式协同工作。这就要依靠制动的“大脑”——制动控制系统来实现。

制动控制系统根据司机发出的不同级位的制动指令，通过计算机、列车网络控制各个车厢不同的制动方式协同工作。此外，若计算机控制的“电制动”+“空气制动”系统失效，司机还能依靠单纯的空气制动实现紧急制动，确保行车安全。

除了上述两种主流制动外，还存在着一些“非主流”的制动方式，比如磁轨制动、涡流制动、翼板制动等等。其中比较有意思的是“翼板制动”，列车制动的时候车体上会伸出一副“耳朵”，起到类似于战斗机“减速板”的作用，增大列车的空气阻力以达到减速的效果。