国际轨道车辆制动盘市场行业发展总体概况

1.2020-2022年全球轨道车辆制动盘市场行业发展概况

盘形制动诞生于1902年，起初应用于飞机，之后被逐渐应用于轨道车辆、汽车、矿山机械等工程机械方面。目前，盘形制动被广泛应用于轨道列车基础制动。轨道列车制动据摩擦行为可分为：闸片制动、盘形制动、磁轨制动等。其中，与闸片制动相比，盘形制动具有如下优点：(1)制动平稳性好，几乎没有噪声;(2)根据制动要求，能够选用不同摩擦副达到制动要求;(3)减轻制动踏面的热载荷和机械磨损损耗。因此，同其它制动形式相比，盘形制动更适合轨道列车制动，甚至是高速动车组的制动。受益于全球轨道车辆行业的平稳发展，2020-2022年全球轨道车辆制动盘市场规模由125亿元上升到147亿元。

图表：2020-2022年全球轨道车辆制动盘市场

数据来源：中研普华研究院

2.主要国家和地区发展概况

目前，美国、俄罗斯、巴西、南非等国家已陆续推出了新的轨道交通建设及设备更新换代计划，全球轨道交通装备市场呈现出强劲增长态势。轨道交通装备产业将由“高速、重载”技术引领战略向“绿色、智能”技术引领战略转变，全球领先的轨道交通装备制造企业均已开始实施产品数字化设计、智能化制造与信息化服务。轨道交通装备产业将广泛应用新材料、新技术和新工艺，积极发展标准高速动车组、城际快速动车组、现代有轨电车、中低速磁悬浮列车等绿色智能轨道交通车辆。

全球范围来看中国、德国、日本、法国、加拿大轨道交通装备行业发展水平较高，轨道车辆制动盘配套保持较高水平。国外生产的轨道车辆制动盘公司主要有德国Knorr-Bremse(克诺尔)集团和德国Becorit公司、美国西屋等，其中德国克诺尔集团占有全球轨道车辆制动盘较高的市场份额。

3.全球轨道车辆制动盘市场行业发展趋势

制动系统是高速列车动车组九大关键技术之一，制动性能的好坏将直接影响列车的行车安全及运行品质。制动系统按照操纵控制方式，主要分为电制动和空气制动。通常情况下，电制动和空气制动联合作用，但是在紧急制动情况下，只有空气制动作用。作为空气制动系统中的重要组成部分，基础制动装置通常采用盘形制动，利用制动闸片与制动盘产生的摩擦力实现列车减速或停车。

闸片与制动盘组成一对摩擦副，其中制动盘是保证高速列车运行安全的关键部件，其性能直接影响到制动性能、制动盘和闸片本身的使用寿命及列车的安全运行。高速列车闸片在高速摩擦产生的高温下工作，高速列车在制动时，其制动元件的温度将达到500°C以上，瞬时温度甚至可达1000°C左右。以1辆轴重为17t的动车为例，当速度为380km/h时，单个制动盘的紧急制动耗能高达47MJ。随着列车高速化，制动负荷也会越来越大，制动时产生的热能及热冲击也大大增加，对制动闸片和制动盘的性能要求也越来越高。因此，随着动车组的提速，对制动盘的技术要求越高、开发难度越大。制动盘在高负荷制动条件下会显著升温，受力不均匀可能引起制动盘疲劳裂纹的萌生和扩展乃至失效。这取决于闸片的结构、形状及其组成材料，通过调整闸片的形状与排布能够调整接触表面的压力大小和分布以及热源分布。制动盘与闸片的接触状态越稳定，接触压力分布就越均匀，摩擦热就能均匀地传进制动盘。例如，闸片在高寒、潮湿、雨雪条件下使用时，外界硬质颗粒异物会夹在制动盘和闸片之间不能脱落，引起制动盘磨削并加重磨损。

制动盘生产制造

轨道车辆制动盘在制动过程中，依靠制动盘与闸片间摩擦实现的，将制动盘的动能转化为热能，然后依靠自身的传递和专用的通风设施进行散热。由于制动过程中伴随摩擦产生的剧烈高温和热传递，直接导致制动盘的剧烈磨损。因此，为了保证轨道列车的运行的平稳性和安全性，对轨道车辆的制动性能要求提出了更为严格的要求，因此，制动材料应具有如下要求：(1)稳定的摩擦性能，即摩擦系数不随温度、速度、压力和湿度变化而改变;(2)良好的耐疲劳性能，制动盘摩擦表面的急冷急热造成相当高的热应力，这要求材料具有极好的抗热裂纹扩展能力;(3)较高的耐磨损性能，摩擦中形成的第三体与基体有良好的粘附性，保证材料有相当低的磨损率。

制动盘维护保养

城市轨道交通车辆制动盘通常有日常维护与定期维护两种。其中日常维护主要是对列车制动盘在进行运行工作之前与之后，根据规定对列车制动盘实现清晰、牢固与调整等日常的检查与维护，保证列车制动盘始终保持在安全、稳定的状态。定期维护主要是根据规定时间由专门的检修部门根据检修修程对车辆制动盘进行定期的检修，主要负责对整体进行检查、润滑、紧固以及消除故障等。当季度温度出现改变时，还需要对车辆制动盘进行换季保养，其保障列车制动盘能够安全稳定的运行。

制动系统是高速列车动车组九大关键技术之一，制动性能的好坏将直接影响列车的行车安全及运行品质。对列车实施制动的过程，是将列车动能转化为其他能量，并消耗掉的过程。根据能量转化消耗方式的不同，制动方式可分为电制动和空气制动。由于高速列车具有速度快、惯性大的特点，在制动过程中，列车动能的变化也很大，出于安全性的考虑，高速列车动车组采用电制动和空气制动相结合的复合制动方式。通常情况下，电制动和空气制动联合作用，但是在紧急制动或者电制动失效的情况下，只有空气制动才能在安全距离内保证列车停车。空气制动通常采用盘型制动方式。

制动盘是盘型制动的重要组成部件，通过制动盘和闸片的摩擦，将高速列车刹车时的动能转换为热能，再通过散热孔散在空气中。根据安装位置的不同，动车制动盘分为轮装制动盘和轴装制动盘。轮装制动盘安装于车轮的两侧，由两个盘体、紧固件及附属件等组成。

轮装制动盘在制动时与闸片摩擦生热，车轮转动产生的气流通过盘体及其上的散热筋片排走热量，使其冷却。轴装制动盘安装于车轴上，由盘体、盘毂、紧固件及附属件等组成。轴装制动盘体散热通道中的散热筋片热交换性能较好，所需空气较少，能够将热量导出，并保证摩擦带上热量均衡。