火车是如何实现刹车的

列车的制动一般可分为两种：“常用制动”和“紧急制动”。

正常情况下，列车调节控制车速为“常用制动”，例如列车的减速加速和停止运行。它的特点是制动力可以调节且比较缓和。然而，在紧急状况下，为了尽快将列车停下，需要采取“紧急制动”。紧急制动方式主要分为两种：“摩擦制动”和“电气制动”。其中，“闸瓦制动”是摩擦制动中最为常见的方式。

闸瓦制动的原理是通过铸铁或其他材料制作成瓦状制动块，在列车紧急制动时，紧紧抱住车轮，通过摩擦使车轮停止转动。然而，由于列车运行速度往往很高，紧急制动时摩擦会产生大量的热量，温度会瞬间升高到400-500℃。

其中大部分热量由车轮承担，但随着温度不断升高，车轮的热负荷增大，其温度有时还能将闸瓦融化，车轮也会有磨损、裂纹与剥离的风险，影响使用寿命并威胁行车安全。例如，1981年印度度比哈尔邦发生火车事故，列车在紧急制动时由于闸瓦老化断裂，导致刹车故障，最终火车从桥上掉入河中，造成重大伤亡。

为了解决高速列车的制动问题，盘形制动应运而生。盘形制动的工作原理是在车轴上或车轮副板上安装制动盘，通过两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦力使列车停止前行。盘形制动具有摩擦面积大、制动平稳且几乎没有噪声的优点，还可以根据需要安装多套。与闸瓦制动相比，盘形制动大大减少了紧急制动时对车轮产生的热负荷与机械磨损。

除了摩擦制动外，电气制动也是一种常见的制动方式。电气制动的原理是当切断电源后，会产生一个与电机转向相反的电磁力矩，使电机迅速停转。这种制动方式在动车制动系统中更为复杂，通常由微机控制电气指令，在不同的运行条件下实现不同的控制需求。高铁的制动方式通常为摩擦制动与电气制动的复合制动方式。

在车厢之间，还有一根贯穿全车的列车管，也被称为制动风管，通常位于列车下方，在两节车厢连接处非常清晰可见。制动风管通过软管连接车厢，车厢下方则是硬管。整个系统被称为自动式空气制动系统。该系统通过列车管、副风缸和制动风缸之间的压强来实现制动作用。

列车出发前，需要将列车管连接好，然后开始充气加压。当压力达到一定程度后，三通阀被顶至最左端。此时，副风缸与列车管相连且压强大于大气压，制动风缸与大气相连，压力为大气压。随着加压的不断进行，最终三通阀会被顶至保持位，此时三者的气压为：列车管=副风缸＞制动风缸，且压强不再变化。

当车辆开始制动时，列车管里的空气被排出，气压随之减小，三通阀被顶至最左侧，副风缸与制动风缸相通。由于副风缸压力大于制动风缸，空气开始向制动风缸挤压，列车制动。由于车厢软管连接的粗糙以及其他客观问题，导致整个系统时刻都在漏气，因此列车在运行中需要不断给列车管充气，以保持气压。人们在站台听到列车经过时的嗡嗡声，就是列车管在不断充气加压时产生的噪音。

当列车出现分离事故时，连接车厢的列车管会被扯断，列车管内的气压会急剧下降，从而自动做出制动反应，直至停车。这套系统被称为自动式空气制动机，目前广泛运用于我国铁路列车上。