成果介绍：制动盘是高速列车制动系统的关键组件，直接影响着列车的安全性、乘坐舒适度以及运行稳定性。随着中国高铁技术的飞速发展，特别是在极端气候条件(如低温、高湿等)下，制动盘的异常磨损问题逐渐显现出来，对高速列车的运行安全构成了严重威胁。因此，研究高铁列车在极端环境下制动材料的摩擦磨损性能至关重要。这将提高高速列车的制动性能，增强乘客的出行安全感，同时保障高铁系统在各种恶劣气候条件下的可靠性和稳定性。这一研究不仅对中国高铁的可持续发展至关重要，还有助于在全球范围内提升高铁技术的水平，确保高速列车在各种气候条件下都能够安全、高效地运行。

　　利用自主研发的多功能摩擦磨损试验设备，开展销-盘摩擦制动模拟试验，研究高湿环境(55%、95%)及低温环境(-20℃、-10℃、0℃)下摩擦系数、磨损率、表面损伤等情况，分析了摩擦条件对制动盘/闸片材料摩擦磨损性能的影响，并记录了制动盘温度场，同时对制动盘的温度场以及应力场进行了有限元仿真分析。

　　成果展示(一)

　　通过试验表明：

　　1、当初始盘温一定，环境湿度为95%的摩擦系数均小于环境湿度为55%的摩擦系数。

　　2、20℃、100℃的初始盘温条件下，磨损机制由55%湿度下的磨粒磨损与粘着磨损为主逐渐转变为95%下的磨粒磨损、粘着磨损与疲劳磨损。

　　3、在200℃的初始盘温条件下，95%环境湿度的磨损率远大于55%环境湿度的磨损率，这是由于温度过度升高导致制动副表面的润滑水膜不稳定性增加，在短时间迅速分解，由于分解的不均匀导致摩擦平面的破碎颗粒增多，从而进一步扩大磨损。

　　4、在200℃、95%的高温高湿环境下，磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损与氧化磨损。综上结论：高速铁路制动盘材料在20℃、100℃和55%的环境湿度下均表现出良好的摩擦磨损性能。当湿度增加时，摩擦系数和磨损率发生显著变化，说明制动盘材料在高湿度条件下的摩擦磨损性能较差。

　　成果展示(二)

　　通过试验表明：

　　1、在实验和仿真中，盘面的最高温度随环境温度的降低而降低。仿真结果表明，环境温度应与圆盘的最高温度成正比，但在0℃的试验中，圆盘的温升明显高于其它环境温度下的温升。

　　2、在低温环境下，制动盘的最大热应力值与常温下存在显著差异，但当环境温度低于0℃时，这一差异变得不那么明显。这表明，低温环境下的热应力受到盘面温度以外，还受到制动材料属性的影响。

　　3、在不同温度下，制动盘及闸片表面损伤都有差异。盘试样表面的损伤随环境温度的降低而增大，其主要损伤形式是犁沟，随着环境温度的降低，将依次出现点蚀、磨损、剥落和裂纹等损伤形式；随着环境温度的降低，尤其是当环境温度低于0℃时，闸片试样表面损伤明显比常温下大，且在低温环境下会有大量石墨颗粒暴露以及材料脱落导致制动盘损伤加大。

　　4、受材料的韧脆转变特性影响，环境温度为0℃和-10℃时，盘面磨损深度相差不多。综上结论：当环境温度为0℃时，列车的各项摩擦特性就较为异常，若列车按照正常运行速度在该环境温度下进行制动，很有可能会加剧列车的损伤。因此列车应尽量避免在该环境温度下进行制动，且在高寒环境下，应尽量降低制动速度。