1.2 交通运输工具常用制动方式

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。