CN107963071B - 轨道车辆制动控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种轨道车辆制动控制装置，包括EP模块、紧急阀、空重车阀、中继阀以及能够控制EP模块的电子制动控制单元EBCU，所述EP模块包括充气电磁阀和排气电磁阀。所述空重车阀为杠杆平衡式，通过管路连接平均阀，所述平均阀分别与多个空气弹簧的管路相连通，用以将多个空气弹簧的压力平均后输出至空重车阀，对通过空重车阀输送向中继阀的预控压力进行限制。轨道车辆制动控制装置的空重车阀通过平均阀连接空气弹簧的管路，空重车阀能够根据能够反映载荷情况的空气弹簧压力进行调整，调节通过空重车阀的最大预控压力，使得紧急制动时制动缸压力与当前车辆载荷相适应，避免因制动力过大造成车轮抱死等事故出现。

Description

轨道车辆制动控制装置
技术领域
本发明属于轨道车辆的制动控制***领域，尤其涉及一种轨道车辆制动控制装置。
背景技术
轨道车辆的制动***主要作用是借助于摩擦作用或其它方法使列车在运行中降低速度、停止运动或匀速运行，或在停留中不致溜逸。轨道车辆制动***主要采用微机控制直通电空制动***，主要包括制动控制***、基础制动装置、风源***等，其中制动控制***主要由制动控制装置、气动控制模块以及防滑部件组成。
制动控制装置是轨道车辆制动控制***的核心部件，安装于轨道车辆每辆车上，其主要作用是将司机制动控制器及列车控制***发出的制动指令通过电子制动控制单元EBCU控制充气电磁阀和排气电磁阀或紧急阀转换为相应的预控压力，进而控制中继阀产生制动缸的控制压力，控制基础制动装置进行制动的施加和缓解；同时，根据车轮的滑行程度，对制动缸压力进行实时调整，避免车轮出现滑行。
制动控制装置的性能决定着制动控制***能否准确、稳定、可靠地实现制动力的控制，对轨道车辆运行的安全性起着至关重要的作用。但现有轨道车辆的制动控制装置有以下几点不足：
第一，紧急制动的空重车调整非常不便，尤其是新造车，列车各种状态下的实际空簧压力与理论值往往有偏差，这就需要对空重车调整阀进行二次调整，而对空重车阀的调整往往需要兼顾车辆其他载荷状态。人为向空簧管路输入或排出压缩空气以模拟车辆实际载荷以外的其他载荷状态时，在高度阀的作用下空簧压力仍会保持不变，无法完成设定；虽然很少数车辆可以通过隔离高度阀的方式实现，但需其他辅助管路或工装配合操作才能完成，不但操作繁琐，而且空簧压力调整精度也不理想，给车辆试验和检修带来不便。
第二，常用制动与紧急制动等主要功能没有冗余设计。当常用制动或紧急制动回路部件发生故障时，由于没有冗余措施，将导致对应功能丧失，危及列车行车安全。
第三，预控压力作为闭环控制的目标压力值。可保证预控压力达到目标值，但预控压力还需中继阀等机械阀的处理才能转化为制动缸压力，最终输出的制动缸压力准确度依赖于中继阀等机械阀的可靠性、稳定性，若其性能指标发生异常，则输出的制动缸压力产生偏差。
第四，强迫缓解时，防滑阀根据强迫缓解指令，截断上游压缩空气的同时，排净下游制动缸内的压缩空气，但制动缸压力传感器或司机室压力表的压缩空气往往取自防滑阀之前的管路，导致列车无法监控到实际的制动缸压力状态。强迫缓解时，操作人员只能或凭经验、或听排气声或下车查看制动摩擦副状态等方式判断制动缸压力是否真正排净，尤其对于全地下或全高架运营的线路，基本不具备下车查看的条件。
发明内容
本发明针对上述目前制动控制装置存在的技术问题，提出一种能够根据载荷对空重车阀进行调整，具有冗余措施，能够保证输出制动缸压力精确稳定，能方便模拟非实际车辆状态下载荷的轨道车辆制动控制装置。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种轨道车辆制动控制装置，包括EP模块、紧急阀、空重车阀、中继阀以及能够控制EP模块的电子制动控制单元EBCU，所述紧急阀通过管路连接空重车阀，所述空重车阀通过管路连接中继阀，所述EP模块包括充气电磁阀和排气电磁阀，所述充气电磁阀和排气电磁阀均通过管路连接紧急阀。
所述空重车阀为杠杆平衡式，通过管路连接平均阀，所述平均阀分别与多个空气弹簧的管路相连通，用以将多个空气弹簧的压力平均后输出至空重车阀，对通过空重车阀输送向中继阀的预控压力进行限制。
作为优选，连接中继阀与空重车阀的管路上安装有强迫缓解阀，用以切断中继阀与空重车阀之间连接，并将中继阀中的预控压力排到大气中。
作为优选，连接空重车阀与平均阀之间的管路上安装有能够连接模拟测重接头的模拟测试接口，用以使模拟测重接头能够伸入模拟测试接口将空重车阀与平均阀之间的连接切断，并使模拟测试接头能够向空重车阀输送模拟空簧压力。
作为优选，所述中继阀通过管路连接制动缸，所述制动缸连接有用于检测制动缸压力的制动压力传感器，所述空气弹簧连接有用于检测空簧压力的空簧压力传感器。
所述制动压力传感器和空簧压力传感器均与电子制动控制单元EBCU电连接，用以使电子制动控制单元EBCU接收制动缸压力和空簧压力，并根据制动缸压力和空簧压力控制EP模块。
作为优选，所述中继阀通过管路连接制动缸，所述制动缸连接有制动缸压力开关，用以使制动缸压力开关根据制动缸压力产生开关电信号，进而能够使与其相连的车辆控制***产生制动施加状态信息或制动缓解状态信息。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、轨道车辆制动控制装置的空重车阀通过平均阀连接空气弹簧的管路，空重车阀能够根据能够反映载荷情况的空气弹簧压力进行调整，调节通过空重车阀的最大预控压力，使得紧急制动时制动缸压力与当前车辆载荷相适应，避免因制动力过大造成车轮抱死等事故出现。
2、常用制动时，紧急阀可作为EP模块的备用制动控制部件；紧急制动时，EP模块可控制产生备用紧急压力。紧急阀和EP模块相互冗余，提高了制动***的安全性，保证了车辆的安全运营。
3、设置的强迫缓解阀能够将预控压力排净，使中继阀能够排空整条制动缸管路的压缩空气，即使中继阀至防滑阀之间、防滑阀至制动缸之间的压力均降为0，保证了防滑阀上、下游制动缸压力的一致性，车辆就能够监控到真实的制动压力状态，司机等操作人员从而可直观、准确地判断制动缸压力是否已排净，避免了司机通过经验进行判断，从而防止造成带闸行车等问题。
4、空重车阀与平均阀之间的模拟测试接口，能够安装模拟测重接头，人工向空重车阀内提供模拟的空簧压力，模拟非实际状态下车辆的载荷，不需隔离空簧，车辆调试和维修操作方便，提高了车辆的可维护性。
5、制动缸连接有制动缸压力传感器，能准确检测制动缸压力，以制动缸压力作为目标值进行闭环控制，排除了中继阀等机械阀性能指标变化对控制结果的影响，保证了最终输出制动缸压力的精确性、稳定性。
附图说明
图1为本轨道车辆制动控制装置的气路原理图；
图2为本轨道车辆制动控制装置的结构示意图；
以上各图中：1、EP模块；1.1、充气电磁阀；1.2、排气电磁阀；2、紧急阀；3、空重车阀；4、中继阀；5、平均阀；6、空气弹簧；7、强迫缓解阀；8、模拟测试接口；9、制动缸；10、制动缸压力开关；11、制动储风缸；12、电子制动控制单元EBCU；13、制动压力传感器；14、空簧压力传感器。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至2所示，轨道车辆制动控制装置包括EP模块1、紧急阀2、空重车阀3、中继阀4以及能够控制EP模块1的电子制动控制单元EBCU12。
紧急阀2通过管路连接空重车阀3，空重车阀3通过管路连接中继阀4，EP模块1包括充气电磁阀1.1和排气电磁阀1.2，充气电磁阀1.1和排气电磁阀1.2均通过管路连接紧急阀2。
空重车阀3为杠杆平衡式，通过管路连接平均阀5。平均阀5分别与多个空气弹簧6的管路相连通，用以将多个空气弹簧6的压力平均后输出至空重车阀3，对通过空重车阀3输送向中继阀4的预控压力进行限制。
EP模块1的充气电磁阀1.1、紧急阀2和中继阀4均连接车辆制动***的制动储风缸11，中继阀4连接大气和制动缸9，排气电磁阀1.2连接大气。
常用制动时，车辆发出常用制动指令，电子制动控制单元EBCU12根据制动指令，控制EP模块的充气电磁阀1.1开启，排气电磁阀1.2关闭，将来自制动储风缸11内的压缩空气引入，转换成预控压力。将预控压力经紧急阀2送达空重车阀3，经过空重车调整阀3的检测和限制后，送到中继阀4，使中继阀4打开制动储风缸11与制动缸9的连接通路，进而使制动储风缸11向制动缸9内送入与电信号相对应的制动缸压力，制动缸9根据制动缸压力动作，控制车辆的闸瓦/片运动，产生相应的制动力，对车辆进行制动。
制动缓解时，车辆发出制动缓解指令，电子制动控制单元EBCU12根据缓解指令，控制EP模块1的排气电磁阀1.2开启，充气电磁阀1.1关闭，将中继阀4中的预控压力通过空重车阀3、紧急阀2和排气电磁阀1.2排出到大气中。失去预控压力的中继阀4打开制动缸9与大气的连接通路，制动缸9内的制动压力排出到大气中，制动缸9归位，同时驱动闸瓦/片归位，制动力变为0，对车辆的制动进行缓解。
紧急制动时，车辆发出紧急制动指令，车辆紧急环路指令线断电，控制紧急阀2打开，制动储风缸11内的压缩空气直接通过紧急阀2进入，在管路内形成预控压力，预控压力通过空重车阀3限制后，送到中继阀4，使中继阀4打开制动储风缸11与制动缸9的连接通路，进而使制动储风缸11向制动缸9内送入制动压力，制动缸9在制动缸压力的作用下控制车辆的闸瓦/片运动，产生制动力，对车辆进行紧急制动。
常用制动时，若EP模块1损坏，紧急阀2可作为EP模块1的备用制动控制部件，产生常用制动时所需要的预控压力，对车辆进行常用制动。紧急制动时，若紧急阀2损坏，EP模块1可将其产生的备用紧急预控压力通过紧急阀2，产生紧急制动时所需要的预控压力，对车辆进行紧急制动。紧急阀2和EP模块1相互冗余，提高了制动***的安全性，保证了车辆的安全运营。
车辆的各个空气弹簧6的空簧压力，都输出到平均阀5，由平均阀5将各个空簧压力平均后，输出给空重车阀3，空重车阀3根据输入的空簧压力，调节输送向中继阀4的预控压力的限制值。
空重车阀根据空簧压力调节预控压力的限制值，当车辆载重增大，空簧压力随之增大时，预控压力的限制值也随之增大，即空重车阀3能够通过更大的预控压力，在车辆紧急制动时，中继阀4能够向制动缸9输入更大的制动缸压力，车辆产生更大制动力，适应车重较大时的紧急制动，保证紧急制动效果。车辆载重较小时，预控压力的限制值则随之降低，在紧急制动时减低制动力，适应车重较小时的紧急制动，保证紧急制动效果。
空重车阀的预控压力的限制值根据反应车辆载重的空簧压力进行调节，使紧急制动时，制动力适应车重，避免制动力过大，造成车轮擦伤等事故，也避免制动力过小，无法保证紧急制动的效果。
为了在常用制动或紧急制动的过程中，进行制动的强迫缓解，连接中继阀4与空重车阀3的管路上安装有强迫缓解阀7，用以切断中继阀4与空重车阀3之间连接，并将中继阀4中的预控压力排到大气中。
常用制动或紧急制动的过程中，EP模块1或紧急阀2向中继阀4输送预控压力，预控压力若无法通过EP模块1的排气电磁阀1.2排出预控压力，进行制动缓解，此时可通过操作车辆控制***中的强迫缓解按钮，发出强迫缓解电信号，控制强迫缓解阀7启动，截断来自空重车阀3的预控压力，使其通过强迫缓解阀7排向大气，同时已经进入中继阀4中的预控压力也通过强迫缓解阀7排向大气，将预控压力排净。
失去预控压力的中继阀4打开制动缸9与大气的连接通路，制动缸9内的制动压力排出到大气中，制动缸9归位，同时驱动闸瓦/片归位，制动力变为0，对车辆的制动进行缓解。
强迫缓解阀7能够将预控压力排净，使中继阀4能够排空整条制动缸管路的压缩空气，由于中继阀4与制动缸9之间会安装防滑阀，即使中继阀4至防滑阀之间、防滑阀至制动缸9之间的压力均降为0，保证了防滑阀上、下游制动缸压力的一致性，车辆就能够监控到真实的制动压力状态，司机等操作人员从而可直观、准确地判断制动缸压力是否已排净，避免了司机通过经验进行判断，从而防止造成带闸行车等问题。
为了模拟不同的车重，连接空重车阀3与平均阀5之间的管路上安装有能够连接模拟测重接头的模拟测试接口8。通过模拟测试接口8安装模拟测重接头，将模拟测重接头能够伸入模拟测试接口8内，将空重车阀3与平均阀5之间的连接切断，并通过模拟测试接头向空重车阀3输送模拟空簧压力，模拟非实际状态下车辆的载荷，进而人工调节空重车阀3的预控压力限制值。无需车辆实际调节载重，即可测试轨道车辆制动控制装置在不同载重下的工作状况，同时无需隔离空簧，车辆调试和维修操作方便，提高了车辆的可维护性。
中继阀4通过管路连接制动缸9，制动缸9连接制动缸压力开关10。制动缸压力开关10与制动缸9的管路相连通，根据检测到的制动缸压力值，产生相应的电信号。当制动缸压力开关10检测到制动缸的压力高于设定值，制动缸压力开关10的两触点闭合，产生开关电信号发送给车辆的控制***，车辆的控制***根据此时制动缸压力开关10的状态产生制动施加状态信息；当制动缸压力开关10检测到制动缸的压力低于设定值，制动缸压力开关10的两触点断开，产生开关电信号发送给车辆的控制***，车辆的控制***根据此时制动缸压力开关10的状态产生制动缓解状态信息；通过制动施加状态信息和制动缓解状态信息，能够准确反馈车辆的制动状态。
中继阀4通过管路连接制动缸9，制动缸9连接有用于检测制动缸压力的制动压力传感器13，空气弹簧6连接有用于检测空簧压力的空簧压力传感器14。
制动压力传感器13和空簧压力传感器14均与电子制动控制单元EBCU12电连接，用以使电子制动控制单元EBCU12接收制动压力传感器13和空簧压力传感器14检测出的制动缸压力和空簧压力。
电子制动控制单元EBCU12根据空簧压力计算出车辆的载荷，并根据车辆载荷和制动减速度需求，计算出列车所需制动力，进而根据基础制动参数计算出所需制动缸压力，即制动缸压力目标值。
为了保证输出制动缸的压力的准确性，电子制动控制单元EBCU12通过制动压力传感器13实时采集当前的制动缸压力，并与制动缸压力目标值进行比较。若当前的制动缸压力未达到制动缸压力目标值范围以内，则电子制动控制单元EBCU12控制EP模块1的充气电磁阀1.1和排气电磁阀1.2动作，调节输出的预控压力，即在制动缸压力大于制动缸压力目标值范围时，降低输出的预控压力；在制动缸压力小于制动缸压力目标值范围时，增大输出的预控压力，直至中继阀4输出的制动缸压力达到目标值范围以内。利用制动缸压力进行闭环控制，排除了中继阀等机械阀性能指标变化对控制结果的影响，保证了最终输出制动缸压力的精确性、稳定性。

Claims (2)

1.一种轨道车辆制动控制装置，包括EP模块(1)、紧急阀(2)、空重车阀(3)、中继阀(4)以及能够控制EP模块(1)的电子制动控制单元EBCU(12)，所述紧急阀(2)通过管路连接空重车阀(3)，所述空重车阀(3)通过管路连接中继阀(4)，所述EP模块(1)包括充气电磁阀(1.1)和排气电磁阀(1.2)，所述充气电磁阀(1.1)和排气电磁阀(1.2)均通过管路连接紧急阀(2)，
其特征在于，所述空重车阀(3)为杠杆平衡式，通过管路连接平均阀(5)，所述平均阀(5)分别与多个空气弹簧(6)的管路相连通，用以将多个空气弹簧(6)的压力平均后输出至空重车阀(3)，对通过空重车阀(3)输送向中继阀(4)的预控压力进行限制；
连接中继阀(4)与空重车阀(3)的管路上安装有强迫缓解阀(7)，用以切断中继阀(4)与空重车阀(3)之间连接，并将中继阀(4)中的预控压力排到大气中；
连接空重车阀(3)与平均阀(5)之间的管路上安装有能够连接模拟测重接头的模拟测试接口(8)，用以使模拟测重接头能够伸入模拟测试接口(8)将空重车阀(3)与平均阀(5)之间的连接切断，并使模拟测试接头能够向空重车阀(3)输送模拟空簧压力；
所述中继阀(4)通过管路连接制动缸(9)，所述制动缸(9)连接有用于检测制动缸压力的制动压力传感器(13)，所述空气弹簧(6)连接有用于检测空簧压力的空簧压力传感器(14)；
所述制动压力传感器(13)和空簧压力传感器(14)均与电子制动控制单元EBCU(12)电连接，用以使电子制动控制单元EBCU(12)接收制动缸压力和空簧压力，并根据制动缸压力和空簧压力控制EP模块(1)。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆制动控制装置，其特征在于，所述中继阀(4)通过管路连接制动缸(9)，所述制动缸(9)连接有制动缸压力开关(10)，用以使制动缸压力开关(10)根据制动缸压力产生开关电信号，进而能够使与其相连的车辆控制***产生制动施加状态信息或制动缓解状态信息。
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