中、外合成闸瓦标准体系现状及分析

赵晓琴等（272） 在不同气氛中的扭动微动磨损研究 蔡振兵等（276） 电弧对碳/茼载流摩擦磨损性能的影响 林修洲等（278） 中、外合成闸瓦标准体系现状及分析 赵 泽等（282）
中国期刊全文数据库 前10条1汪志洋； 合成闸瓦金属镶嵌现象的分析及防止方法 [J]；铁
1998年04期7田爱民，赵春，田爱杰，付振英，许洪元，罗先武； 渣浆泵磨损研究现状与
2007年 中国重要报纸全文数据库 前10条1曾赛； 黄金手环标准有望年内出台 [N]；消费日

随着我国铁路重载、提速、高速、安全计划的实
施，合成摩擦材料作为铁路机车车辆制动系统的重
要组成部分，关系着铁路运输安全，严重影响行车安
全和维修成本。通过近几年的出口贸易、技术引进
和技术交流，使我们获得了大量的配方设计思路、成
型加工技术、测试方法及其标准(规范)，通过借鉴
国外国家经验建立起中国特色的标准体系，才能不
断地缩短与发达国家的差距，有利于我国铁路合成
摩擦材料产品质量的提高。本文在阐述我国铁路合
成摩擦材料使用历程和标准现状基础上、通过同国
外铁路合成摩擦材料标准的比较，对我国铁路用合
成摩擦材料标准提出了完善的方向。
l 我国铁路合成摩擦材料标准发展历程
我国也于1958年开始研制合成闸瓦，生产的产
品已经广泛应用于铁路机车车辆，在应用合成摩擦
材料的同时，逐渐形成行业标准。
在货车方面的应用，大致可以分为四个阶段。
第一阶段：1958年一1967年，以高摩擦系数闸瓦为
目标，研制了一系列配方：第二阶段：1971年一1978
年，以低摩擦系数合成闸瓦为目标：第三阶段：1979
年一2002年，主要围绕稳定和改进低摩擦系数合成
闸瓦性能和质量，研制高摩擦系数合成闸瓦；第四阶
段：2002年开始，全面采用新型高摩擦系数合成闸
瓦，将摩擦系数在原高摩擦系数合成闸瓦基础上又
提高了25％，并确定全路推广。
在机车方面的应用，1982年开始，铁科院金属
[收稿日期]2008—03—31
及化学研究所接受铁道部研究机车用合成闸瓦的课
题开始，分别丁1984年完成了Jx系列蒸汽机车低
摩擦系数合成闸瓦的开发研制和技术鉴定工作并推
广；1987年完成了内、电机车低摩擦系数合成闸瓦
的研制任务，并通过了部科技局和机务局的技术鉴
定；1991年召开了科技成果鉴定，完成了电机车高
摩88一I型、88一I型、88A—I型、88A一Ⅱ型高摩擦
系数合成闸瓦研制并推广。
从1993年开始，先后制定了TB／|12404—93《铁
道车辆用低摩擦系数合成闸瓦技术条件》、TB／
，12403—93《货车高摩擦系数合成闸瓦》、TB／眩546
—1995《铁道内燃机车用低摩擦系数合成闸瓦》、
TB／他547—1995《铁道电力机车用低摩擦系数合成
闸瓦》、11B／他592—1996《铁道机车用88型高摩擦
系数合成闸瓦》。
根据使用情况和积累的经验，从1999年开始分
别进行了完善和补充，逐渐形成了如下标准，指导目
前使用。1'B／他403一1999《铁路货车用低摩擦系数
合成闸瓦》、运装货[2001]l 1号《铁路货车高摩擦
系数合成闸瓦技术条什(暂行)》以及《机车用合成
闸瓦》(2008)。通过不断完善和充实过程，对标准
的研究和制修订，初步形成了我国铁路的标准体系。
标准的核心内容为：①合成摩擦材料的材质和
～般使用特性要求；②规定的物理力学性能(密度、
硬度、压缩模量、压缩强度、冲击强度、吸水率、吸油
率)；③制动摩擦性能要求(高、低压下：瞬时摩擦系
数带、距离平均摩擦系数等)。
2 国外铁路摩擦材料标准现状
国外的铁路用合成摩擦材料标准主要有ulC
一282—2008青年摩擦学与表面保护学术会议
体系(欧洲铁路)、AAR体系(北关铁路)和JIS体系
(日本铁路)。
2．1欧洲体系的UIC标准
UIC54l一4规范是对踏面用合成闸瓦特性、验
收条件、试验程序、现场试验条件等总体要求，具体
内容包括如下几个部分：①合成摩擦材料的材质和
一般使用特性要求；②生产厂家自己检测并备案的
材料特性参数：密度、热失重、丙酮萃取、硬度、弹性
模量(压缩)；③制动摩擦性能要求(分为客车、货车
和客货混用)，采用摩擦带来要求摩擦系数；④严格
的制动试验测试程序；⑤对试验台测试确认和补充
的现场试验测试要求。
2．2北美的AAR标准
AAR标准的M一926是关于高摩擦系数合成闸
瓦的标准，技术要求包括：①合成闸瓦的制造和使用
要求；②生产厂家的质量控制试验(生产厂家测试：
密度、硬度、溶剂萃取、剪切强度)并报从AAR制动
系统协会用于抽验；③严格的制动试验程序并采用
制动距离为判定；除技术要求外，还包括认证、年检、
重新认证及每年两次报告使用中的各种信息等条
款。
AAR标准的RP一599是关于机车用高摩擦系
数合成闸瓦的标准，技术要求包括：①闸瓦的材质和
力学性能要求(屈服强度、拉伸强度、延伸率、压缩
强度、粘接剪切强度)；②严格的试验样序及其以制
动距离为评价标准的数据；除技术要求外，还包括认
证、年检、重新认证及每年两次报告使埘中的各种信
息等条款。
2．3日本的JIs标准
JIS中E 4309是关于铁道车辆合成闸瓦(片)的
质量要求。标准核心内容包括：①合成闸瓦的制造
和力学性能要求(压缩强度和冲击强度)：②制动试
验程序并以固定速度下的瞬时静擦系数为判定；
3 国内、外铁路合成摩擦材料标准比较
3．1对材质及其使用性能的描述
通过对国外的标准的研究可以发现，各国对合
成摩擦材料的材质全有明确要求，不应采用青石棉、
铅、锌及其化合物，采用钢板做钢背，使用时不应出
现热裂、热斑、金属镶嵌及其异常磨耗等有损伤车轮
的情况，同时不得严重影响轮轨粘着系数。这部分
内容几乎是完全一致的。
3．2对合成摩擦材料物理力学材质要求
表l是各国标准中对合成摩擦材料的理化性能
的要求。从表l可以看出，我国与国外先进标准中
理化性能测试点不同。UIC标准只是对密度、模量、
硬度、热失重、溶剂萃取进行备案，用来控制产品质
量；AAR标准中的机车部分对压缩强度、屈服强度、
剪切强度有明确要求，但其货车部分只是对密度、硬
度、溶剂萃取、剪切强度进行备案；JIS标准中只对压
缩强度和冲击强度有具体要求；而我国对材料的表
观性能提出了全面要求。
表1各国标准中对合成摩擦材料的理化性能的要求
3．3对合成摩擦材料摩擦性能的要求
铁路合成摩擦材料的作用就是使运动的列车，
通过摩擦进行的能量转换而停止，因而制动摩擦性
能显得尤为重要，各国有各自的特点但不失科学性。
3．3．1 UIC54l标准
(1)摩擦性能的要求
UIC54l要求的摩擦性能为瞬时摩擦系数和平
均摩擦系数两种，并且是以摩擦系数分布带来体现
的(图1和图2所示)。
从图l和图2中可以看出，其摩擦带比较平缓
也比较宽，高速时范围在O．175一O．325，低速时范
围在0．22—0．48。
(2)试验程序
UIC54l的制动摩擦程序非常复杂，充分考虑了
压力、温度、接触面积、制动恢复时间等对合成摩擦854