渦流制動

渦流制動（英語：Eddy current brake，縮寫：ECB）是一種非摩擦制動方式。渦流制動是基於法國物理學家萊昂·傅科發現的渦電流現象，基本原理是將磁鐵按照N、S極交替布置，並與金屬導體保持一定的間隙，當磁鐵與導體相對運動時產生電磁感應，導體內產生閉合的漩渦狀感應電流（渦電流），由渦電流產生的磁場使主磁場發生畸變，磁力線發生偏轉，產生與運動方向相反的切向分力，亦即是制動力，阻力的 方向可由弗萊明左手法則判定，同時渦電流在具有一定電阻的導體內部流動時將電磁能轉化為熱能而導致導體發熱。渦流制動的主要優點是無機械磨損、制動力在很大速度範圍內保持穩定，因此適用於重型汽車、高速列車、起重機械等場合。

應用範圍

汽車

為減輕傳統的摩擦式制動器（例如鼓式制動和盤式制動）的制動負擔，越來越多的大型客車及載重貨車裝備了渦電流緩速器作為輔助制動裝置。早於1903年，法國工程師斯泰克爾（Steckel）根據渦電流原理申報了世界上第一個汽車用電渦制動器專利。1936年，法國工程師勞爾·沙拉林（Raoul Roland Raymond Sarazin）研製出世界上第一台渦流緩速制動器。第二次世界大戰結束後，法國泰樂瑪（Telma S.A.）公司正式購買了沙拉林的另一項渦電流緩速器專利，並且先後推出了裝在傳動軸上的A系列緩速器和裝在變速箱和後橋上的F系列緩速器。

鐵路

新幹線700系電力動車組使用的旋轉渦流制動裝置

鐵路機車車輛使用渦流制動可分為軌道渦流制動和旋轉渦流制動。旋轉渦流制動是在車軸上設置金屬圓盤作為磁感應體，磁鐵安裝在金屬盤的一側或兩側，金屬圓盤在磁場中轉動時可感應出渦電流，從而產生制動力；制動力和圓盤轉速與勵磁強度成比例，制動時在圓盤中儲存和散發熱能 。與屬於非粘着制動的軌道渦流制動相比，旋轉渦流制動的制動力必須經輪軌粘着傳遞到軌道，這種特性與同屬粘着制動的盤式制動沒有分別，但單靠渦流制動只能減速而無法作為停車制動使用，這是因為只有圓盤轉動時才會產生渦電流，因此在低速時制動力會急劇衰減。旋轉渦流制動最初應用於1972年面世的TGV 001高速燃氣輪列車組，後來日本在新幹線100系、300系、700系電力動車組的拖車上亦使用了旋轉渦流制動。

軌道渦流制動又稱為線性渦流制動，和旋轉渦流制動一樣都是利用渦電流原理，只是軌道渦流制動用鋼軌作為磁感應體，電磁鐵安裝在轉向架上距離軌面約7～10毫米的高度，當列車行駛時電磁鐵與鋼軌產生相對運動，在鋼軌上感應出渦流並形成制動力。與旋轉渦流制動相比，軌道渦流制動與上述的磁軌制動同屬非粘着制動，制動力不受輪軌間粘着係數的限制，有利於縮短列車制動距離。與磁軌制動相比，軌道渦流制動不會與鋼軌產生機械摩擦，因此不會產生噪音。然而，它亦有一些缺點使其應用範圍受到限制。軌道渦流制動的電磁場容易對軌道電路造成干擾，尤其對於直流電氣化鐵路更甚；而使用軌道渦流制動時，車輛動能轉變成渦流損耗而導致鋼軌發熱，如果在同一路段連續使用軌道渦流制動，鋼軌溫度有可能超過規定的極限值。此外，雖然軌道渦流制動可產生強大的制動力，但同時耗電量也比磁軌制動大得多，根據德國聯邦鐵路ICE-V列車的試驗，產生每千牛頓制動力約需4千瓦功率。

1960年代末，日本國有鐵道曾經在新幹線951型電力動車組試用軌道渦流制動，但由於簧下重量增加和鋼軌發熱等原因未被其他新幹線車輛所採用。1970年代，軌道渦流制動被法國國家鐵路和德國聯邦鐵路列入TGV、ICE高速列車的開發計劃，克諾爾集團也參與了軌道渦流制動的研製項目。1974年，法國國鐵在Z 7001型試驗性電動車上進行了軌道渦流制動試驗。1985年，德國聯邦鐵路開始利用ICE-V列車進行大量的軌道渦流制動試驗，但當局考慮到電磁干擾和設備重量等因素，後繼的ICE-1、ICE-2列車選用傳統的磁軌制動。1998年，經過克諾爾集團長時間的研究和改良，新一代的軌道渦流制動裝置開始在ICE-S列車上投入試驗。2002年，德國鐵路ICE-3高速列車投入服務，這是第一款採用軌道渦流制動的量產鐵路車輛。