轨道车辆制动设备产业未来发展预测分析

第一节 轨道车辆制动设备产业重点区域发展规划

一、政策规划

目前新型城市轨道车辆国产制动系统尚没有产品。但国内并非没有研究基础。90 年代末，铁道部在国家计委（发改委）的支持下，先后组织上海铁道大学（现并入同济大学）、铁道科学研究院等单位联合研制“先锋”号、“中华之星”高速动车组，并分别研制微机控制直通电空制动系统。由于“先锋”号为动力分散型电动车组（2动1拖为1个编组单元，试制列车由2个单元6辆车组成），而“中华之星”为动力集中型电动车组（试验车2动9拖，11辆车组成），因此在制动系统上有所区别。但基本原理均为微机控制直通电空制动。

我国自行研发的微机控制直通电空制动系统的特点与国外产品基本相同。这2种制动系统已分别进行了50多万km，历时5年左右的运行考核（由于其他原因使列车未能长期连续运行），尤其是“先锋”号列车2002年曾在广（州）深（圳）线连续载客运行近半年。因此，我国自行研发适用于新型城市轨道车辆的制动系统是有技术基础的。

下一阶段，国家发展改革委将协调相关城市轨道交通设施业主单位，率先采用国产城市轨道车辆制动系统，并将研究制订有关

二、未来重点区域分析

目前，我国已有15个城市正在申请修建地铁和轻轨道路，线路总长为430公里，建设投资约需1400亿人民币，国家将根据资金筹措情况和轨道交通设备国产化进程，陆续批准这些项目的建设。据了解，国务院和国家计委己经批准立项或者原则同意兴建地铁和轻轨道路的城市有:南京、深圳、青岛、沈阳、重庆五个城市，而大连、长春、哈尔滨、鞍山、武汉、杭州、乌鲁木齐等城市也正在积极筹备建设地铁和城市轻轨道路系统。

我国城市轨道交通的发展趋势说明，在进入21世纪初叶时期，将需要大量技术先进的地铁和轻轨技术装备。但随着国外机电产品应用高新技术的发展，轨道交通的技术装备投资在整体工程造价中的比例己越来越大，现在有的项目多达60%，超过了以往土建工程费用占大头的比例。出现这种现象的主要原因是，我国的一些地铁或轻轨项目在初期发展阶段还需要利用国外贷款，采用了外贷，附加条件就是要购买贷款国的技术装备，造价也就随之而上升。为了改变这种状况，只有努力开拓轨道交通技术装备国产化工作，不断扩大产品国产化率，使外贷影响降到最低限度。技术装备及产品的国产化，是发展我国轨道交通的长远之计。

第二节 轨道车辆制动设备产业重点发展领域及发展方向

一、重点发展领域

1、辨析车控和架控制动控制系统

实际应用中证明，对城轨车辆制动系统而言，车控和架控制动控制系统在列车制动性能方面没有什么区别，例如制动响应时间、制动缓解灵敏度、制动缸充排风速度和防滑控制水平等，这是由于实际上现有车控制动控制系统的制动性能已足够满足对城轨制动的要求，所以制动系统的性能主要取决于制动管路的布置和状态。

另外，在制动管路的布置方面，车控和架控制动控制系统各有优缺点，对于车控系统而言，与架控系统相比在车辆上需布置沿车长方向的制动缸管；对于架控系统而言，与车控系统相比需要设置两个靠近转向架的制动控制装置；对于停放制动系统而言，车控和架控系统的管路布置是相同的，应该说现有的将停放制动集成在内的车控制动控制单元更具有优势。

总的来说，对于大于两辆车编组的列车，选择车控制动控制系统更加经济实用，对于一至两辆车编组的列车，可以选用架控制动控制系统，在理论上更加安全可靠。但是，空气制动系统采用车控或架控方式还应与电气传动系统采用的控制方式和基础制动配置相协调。

2、制动控制单元小型化趋势

由上述城轨车辆制动控制单元介绍可知，与上世纪90年代NABCO的HRDA制动控制单元和KNORR的ESRA制动控制单元作相比，制动控制单元小型化已是现在以至未来制动控制单元的发展方向。制动控制单元小型化，如EP2002和EPAC制动控制单元，使制动控制单元成为了一个可在线更换的装置，方便车辆的安装和维护，减轻了车辆的重量和减少了列车库停检修的时间。

3、制动控制单元新解决方案的挑战

我国城轨车辆大多数制动控制单元采用传统的制动控制解决方案：即制动气动装置接受制动电子控制装置的控制，由电空转换阀产生与制动需求相一致的预控压力，然后通过中继阀进行流量放大，最终控制制动缸的压力。防滑控制由制动电子控制装置通过控制靠近转向架的防滑阀实现车轮防滑。值得注意的是，一些新的制动控制单元采用了全新的制动控制解决方案，将制动缸控制和防滑控制合并在一起，从理论上是一种实践，但由于制动缸控制和防滑控制不同的机械和气动特性，新的制动控制解决方案面临着较大的挑战。

4、考虑制动控制系统的寿命成本

由于城轨交通的安全性要求较高，目前我国城轨车辆主要采用了国外的制动控制系统，在保证了安全性的同时，我们也不得不面对另外一个大的问题，就是产品的寿命周期成本。面对上述我国采用的城轨制动控制系统，运用一定时期的可维修性需着重考虑，所以在选用城轨制动控制系统时，需要研究其零部件维修的可能性，而不是自始至终整机从国外购买。

二、重点发展方向

城市轨道车辆的电气制动与空气制动特性配合的控制是由模拟制动机完成的.从北京、天津、上海、广州这四个城市地铁使用制动机情况来看:北京及天津地铁使用的是我国自行生产的数字式电空制动机系统。它与英国西屋公司早期的制动系统相仿，属于直通式电空制动制式。进入90年代后，在北京地铁部分列车上引进了由英国西屋制动机公司生产的模拟式制动机系统。这种系统具有作用快，制动缸压力巧级变化，并且能与电制动，空重车调整装置，列车自动控制装置协调配合等特点。同时使用了防滑装置等新技术、新材料，采用电阻制动与空气制动联合作用的方式。上海地铁、广州地铁所采用的德国克诺尔公司生产的模拟制动机及北京地铁二期工程选用的日本空气制动机公司生产的模拟式制动机系统与上面所述的英国西屋公司生产的制动机相仿。

从以上可以看出现今我国各城市地铁装用的制动机系统计有四个国家产品，只有国产的属数字式，其余均为模拟制动机系统。也就是说我国用于城市轨道交通的制动机很大程度上还是依赖于进口，国外制动机虽然性能优越，但其造价昂贵，每年国家用于这方面的外汇总量都很大。因此对模拟式制动机进行国产化研究与开发具有十分重要的意义。而电气制动特性的精确控制算法及电气制动力的精确观测则是模拟制动机开发及车辆电气制动特性研究的一个重要方面。

第三节 中国2011-2015年轨道车辆制动设备产业发展前景展望

一、产业发展影响因素分析

（一）有利因素

1、产业政策的支持

国家对轨道交通设施建设的投入，将进一步拉动国内轨道车辆制动设备制造业的需求。在当前全球金融危机的形势下，大力提高内需，促进经济增长成为国家宏观调控政策的目标。近年来国家和相关地方政府为本行业提供了良好的产业政策和发展环境，促进了本行业的快速发展。

除国家政策外，各级地方政府也纷纷出台各类政策，大力支持和保障国内轨道交通的发展。

2、我国基础工业水平不断提高

轨道车辆制动设备制造过程较为复杂，需要多种原材料和配件以及安装设备。改革开放以来，我国基础工业和装备制造业水平的提高，基本实现了轨道车辆制动设备制造所需的大部分原材料和配件的国产化，为行业的快速发展提供了物质保障。

3、高新技术的发展和应用

新材料、新技术、新工艺的出现和应用将进一步改善国内轨道车辆制动设备的性能，降低生产成本。目前国内轨道车辆制动设备的技术发展正向着产品高科技化、复杂化的方向发展。高新技术的不断涌现为行业的发展注入了不竭的动力。

（二）不利因素

如果自主开发出适用于新型城市轨道车辆的制动系统产品，将有利于提高目前城市轨道车辆的国产化率，降低整车成本（包括新车购置和维修成本），消除运用维护的后顾之忧。然而现在尚未出现这样的产品。

究其原因有多种多样，但总结起来主要有两个方面。一是技术；二是观念。这二者又是互相影响的，技术制约了观念的提升；反过来观念又限制了技术的发展。

①技术方面主要有2个问题。首先是系统概念和经验。从高速列车的实践看，系统概念与国外比较有差距，但不大。尤其对城市轨道车辆，已有十几年国外产品的运用经验，因此达到国外90 年代末的水平不是大问题。但开发新型城市轨道车辆制动系统的经验却是我们所没有的，需要从实践中培养。当然借鉴国外经验将使我们少走弯路。

其次，比较我国现有产品（用于高速列车）与国外产品的差距，主要的问题并不在于性能，或由速度引起的变化。而是在于零部件的可靠性，并由零部件可靠性引起的系统可靠性问题。但这一问题也是可以解决的，方法一是努力提高零部件的可靠性，可以通过零部件的全球采购和国内零部件厂家的技术提升来实现。方法二是利用系统设计完善和冗余来提高整个系统的可靠性。

②国内技术力量的分散，造成低水平的重复竞争和有限资源（人才、财力、物力）的极大浪费。目前国内制动技术方面的主要研究人员和试验设备主要集中在研究所（铁科院机辆所、四方车辆研究所等）、工厂（四川制动科技股份有限公司等）和高校（同济大学、西南交通大学等）等单位。由于管理体制所限，难以联合。

根据Knorr公司统计，2003年来全世界铁路制动系统市场Knorr 占44%，SAB Wabco占15%，Wabtec 占14%，日本Nabco 占6%，三菱占4%，其余占17%。因此国内的力量应联合起来与这些对手竞争，这样才能促进技术进步。

③科研投入严重不足，并分散。研究单位由于研究经费捉襟见肘，因此在研发过程中不得不省略许多基础试验和研究。由此导致技术的粗糙和可靠性下降。

④由于制动系统涉及列车安全，因此有关企业考虑国产化较为慎重。事实上制动系统在研发过程中，经过充分的试验，达到相关标准，应该说是安全的。广州地铁敢于第一家采用EP2002 制动系统就是例证。

根据当前的实际情况，建议有关部门或有志于城市轨道车辆制动技术的实力企业，以项目形式，联合国内主要研发力量，自主开发适用于新型城市轨道交通车辆的制动系统，以满足我国日益增长的轨道交通的需求。同时使我国的制动技术得到新的发展。

二、中国轨道车辆制动设备产业规模预测

2011-2015年我国轨道车辆制动设备产业规模及增幅预测表    单位：套

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