CN114179774A - 铁路货车制动*** - Google Patents

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CN114179774A CN202111661918.7A CN202111661918A CN114179774A CN 114179774 A CN114179774 A CN 114179774A CN 202111661918 A CN202111661918 A CN 202111661918A CN 114179774 A CN114179774 A CN 114179774A
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徐建喜
张国彪
王洪昆
王文刚
边志宏
王蒙
丁颖
王萌
焦杨
马瑞峰
刘幻云
史春江
曽德凉
杨刚
周乐
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CRRC Yangtze Co Ltd
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Abstract

本申请涉及一种铁路货车制动***，应用于铁路货车的各车辆，铁路货车制动***包括：电控空气制动装置，用于根据电控信号将空气能转化为机械能制动车辆；车辆控制装置，用于电连接铁路货车的主控装置，并与电控空气制动装置电连接，用于根据主控装置发送的制动控制指令控制电控空气制动装置进行制动；自发电装置，分别与电控空气制动装置、车辆控制装置电连接，用于根据车辆控制装置的制动指示为电控空气制动装置供电。本申请通过在各车辆上分别设置自发电装置为电控空气制动装置供电，车辆控制装置根据制动控制指令控制自发电装置为电控空气制动装置供电，并控制电控空气制动装置进行制动，有益于车辆编组增加和协调，不受到机车输出功率的制约。

Description

铁路货车制动***
技术领域
本发明涉及铁路货车技术领域，特别是涉及一种铁路货车制动***。
背景技术
制动技术是铁路货车关键技术之一，其发展水平决定着列车编组能力、运行安全性能、运营效率及运用维护性能。国内制动技术采用传统的空气制动***，动力源和控制指令是压缩空气(即空-空模式)。经过多年努力，历经了GK空气制动***、103空气制动***及120(120－1)型空气制动***的更新迭代，列车牵引能力也由3000t、5000t发展到单元1万t、组合2万t级别。由于空气制动***的局限性，其虽能满足一般货物列车正常运用需求，但在重载列车上，其暴露出来很多问题，对货车的提质增效、货运增量等产生不利影响。
目前的电控空气制动***(即ECP制动***)是一种电子控制的直通式货车空气制动***，该***以压缩空气为动力，由机车发出的网络信号控制每辆货车的常用和紧急制动，使列车中的所有车辆制动、缓解动作保持一致。制动管用于向副风缸提供持续的风源。为了维持整个列车电力需要，每个车辆上需要分配10W电能。ECP电源应最少能够为列车上按规定方式连接的上百套车辆控制装置或列车尾部装置供电，使得车辆编组受机车输出功率的制约。
发明内容
本申请提供一种铁路货车制动***，能够提高铁路货车车辆自身的适应性，有益于车辆编组的增加和协调。
一种铁路货车制动***，应用于铁路货车的各车辆，包括：
电控空气制动装置，用于根据电控信号将空气能转化为机械能制动所述车辆；
车辆控制装置，用于电连接所述铁路货车的主控装置，并与所述电控空气制动装置电连接，用于根据所述主控装置发送的制动控制指令控制所述电控空气制动装置进行制动；
自发电装置，分别与所述电控空气制动装置、所述车辆控制装置电连接，用于根据所述车辆控制装置的制动指示为所述电控空气制动装置供电。
在其中一个实施例中，所述自发电装置包括：
发电模块，用于通过发电产生电能输出，以为所述电控空气制动装置供电；
电池模块，分别与所述发电模块电连接，用于回收所述发电模块输出多余能量；
电源管理模块，分别与所述发电模块、所述电池模块、所述电控空气制动装置、所述车辆控制装置电连接，用于控制所述发电模块发电，并用于根据所述车辆控制装置发送的制动控制指令控制所述发电模块和/或所述电池模块提供电源为所述电控空气制动装置供电。
在其中一个实施例中，所述电池组件包括第一电池单元和第二电池单元；
所述电源管理模块用于控制所述第一电池单元提供电源，并在所述第一电池单元处于异常状态时，切换控制所述第二电池单元提供电源。
在其中一个实施例中，所述电源管理模块还用于在根据所述发电模块的工作参数判断所述发电模块发生故障时，发送发电模块故障诊断信息至所述主控装置。
在其中一个实施例中，所述发电模块包括：轴驱发电机、风力发电机、太阳能发电机中的至少一个。
在其中一个实施例中，所述发电模块包括轴驱发电机、风力发电机及太阳能发电机；
所述车辆控制装置还用于在所述轴驱发电机的输出功率低于预设的功率阈值时，控制所述风力发电机和/或所述太阳能发电机补充发电。
在其中一个实施例中，所述车辆控制装置还用于获取所述电控空气制动装置的动作信息，并根据所述电控空气制动装置的动作信息以及所述制动控制指令进行制动反馈调节。
在其中一个实施例中，所述车辆控制装置还用于在根据所述电控空气制动装置的动作信息判断所述电控空气制动装置发生故障时，向所述主控装置发送制动缸故障诊断信息。
在其中一个实施例中，所述车辆控制装置通过电缆与所述主控装置电连接。
在其中一个实施例中，所述铁路货车的主控装置设置于机车上；
所述机车还设有机车供电装置，用于为所述主控装置供电。
上述铁路货车制动***，在各车辆上分别设置电控空气制动装置，利用车辆控制装置接收铁路货车的主控装置发送的制动控制指令，通过在各车辆上分别设置自发电装置为电控空气制动装置供电，即采用分散供电的方式取代由一个总供电进行集中供电的方式，车辆控制装置根据制动控制指令控制自发电装置为电控空气制动装置供电，并控制电控空气制动装置进行制动，提高铁路货车车辆自身的适应性，有益于车辆编组的增加和协调，不受到机车输出功率的制约。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为在其中一个实施例中，铁路货车制动***的结构框图；
图2为在另一个实施例中，铁路货车制动***的结构框图；
图3为在又一个实施例中，铁路货车制动***的结构框图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电池单元称为第二电池单元，且类似地，可将第二电池单元称为第一电池单元。第一电池单元和第二电池单元两者都是电池单元，但其不是同一电池单元。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
国际上为解决超长重载列车运输的制动问题，采用了缆接电控空气制动***(简称ECP***，即电-空模式)。相比传统空气制动技术而言，改善了列车制动和缓解过程中列车纵向冲动的问题以及列车再制动的能力,尤其适用于特长编组的单元列车。
ECP***在整列车上安装一根双股电缆，纵贯机车和车辆。利用该电缆，可将机车上的230V直流电源传到车辆上，还可以通过电源线上的收发器，在机车和车辆之间进行双向数据交换。通过电缆，制动指令以数据的形式从牵引机车传出，同时作用在每辆车上。利用传统的副风缸和制动缸，起制动作用的仍然是空气。当处于ECP制动模式时，制动管成为总风管。与传统的空气制动***不同，该制动***不再通过减压、充气产生制动、缓解指令信号，从而保持了ECP的阶段缓解能力，使列车操作和速度控制更为灵活。但由于供电是由机车统一供电，使得车辆编组受机车输出功率的制约。
基于上述问题，本申请实施例提供了一种铁路货车制动***100，应用于铁路货车的各车辆。铁路货车包括有用于牵引的机车，以及用于载货的多个车辆，各车辆依次连接，机车作为动力单元，通过连接装置排列于首部的车辆连接，在机车运动时牵引各车辆移动，但在需要进行制动时，机车及各车辆需要分别通过各自的制动***进行制动，但是需要统一制动。机车通过CAN通信接口与既有机车制动***协调工作，当司机通过既有机车司控器实施制动、缓解时，机车可通过CAN通信接口获取指令信息，并通过LONWORKS列车总线将指令信息传送到各车辆单元；同时也接收、存储和处理列车总线上其他连挂设备传递的信息，并根据需要向既有机车制动***反馈。
在其中一个实施例中，如图1所示，铁路货车制动***100包括：电控空气制动装置110、车辆控制装置及自发电装置130。其中，电控空气制动装置110，用于根据电控信号将空气能转化为机械能制动车辆；车辆控制装置用于电连接铁路货车的主控装置200，并与电控空气制动装置110电连接，用于根据主控装置200发送的制动控制指令控制电控空气制动装置110进行制动；自发电装置130分别与电控空气制动装置110、车辆控制装置电连接，用于根据车辆控制装置的制动指示为电控空气制动装置110供电。
每个车辆上均设有本申请中的铁路货车制动***100，即各车辆分别通过各自的车辆控制装置接收主控装置200发送的制动控制指令，同时控制各车辆的电控空气制动装置110制动或缓解制动。电控空气制动装置110主要由空气制动缸、闸调器、制动杠杆、制动管系及闸瓦等组成。
上述铁路货车制动***100，在各车辆上分别设置电控空气制动装置110，利用车辆控制装置接收铁路货车的主控装置200发送的制动控制指令，通过在各车辆上分别设置自发电装置130为电控空气制动装置110供电，即采用分散供电的方式取代由一个总供电进行集中供电的方式，车辆控制装置根据制动控制指令控制自发电装置130为电控空气制动装置110供电，并控制电控空气制动装置110进行制动，提高铁路货车车辆自身的适应性，有益于车辆编组的增加和协调，不受到机车输出功率的制约。采用分散供电方式，减轻了机车的能耗负荷，提高了列车牵引能力。
在其中一个实施例中，自发电装置130包括：
发电模块131，用于通过发电产生电能输出，以为电控空气制动装置110供电；
电池模块132，分别与发电模块131电连接，用于回收发电模块131输出多余能量；
电源管理模块133，分别与发电模块131、电池模块132、电控空气制动装置110、车辆控制装置电连接，用于控制发电模块131发电，并用于根据车辆控制装置发送的制动控制指令控制发电模块131和/或电池模块132提供电源为电控空气制动装置110供电。
通过发电模块131进行发电产生电能输出，为电控空气制动装置110提供电源。发电模块131输出的电能未必能保证电控空气制动装置110温度工作，通过电池模块132回收发电模块131输出的多余能量，利用发电模块131的多余能量进行充电，形成备用电源，电源管理模块133能够根据制动控制指令控制发电模块131为电控空气制动装置110供电，在发电模块131的输出不足时，同时控制电池模块132共同为电控空气制动装置110供电；在发电模块131无法发电时，则控制电池模块132单独为电控空气制动装置110供电。
在其中一个实施例中，采用发电模块配合双钛酸锂电池供电模式，可适应环境温度要求，使用寿命长，无***风险，满足了制动***用电可靠性要求，可实现无用能量回收，节省了能量消耗。
在其中一个实施例中，电源管理模块133能够对发电模块131和电池模块132输出的电信号进行稳压及调压处理，以输出能够为各用电器件供电的电压。
在其中一个实施例中，电池组件包括第一电池单元和第二电池单元；
电源管理模块133用于控制第一电池单元提供电源，并在第一电池单元处于异常状态时，切换控制第二电池单元提供电源。
第一电池单元与第二电池单元相互备份。异常状态包括电量低于为车辆供电所需的最低电量和电池单元故障。本实施例中可以采用循环用电的方式为车辆供电，一个电池单元的电量较低无法正常供电时，切换到另一个电池单元。在另一个实施例中，还可以是当一个电池单元出现故障后，自动切换到另一个电池单元，两电池单元互为备份，既延长了电池寿命又保证了用电安全和可靠性。
在其中一个实施例中，电源管理模块133还用于在根据发电模块131的工作参数判断发电模块131发生故障时，发送发电模块131故障诊断信息至主控装置200。
电源管理模块133可以通过采集发电模块131的工作参数来判断发电模块131是否发生故障，具体的可以通过预设的参数阈值进行比较判断实现故障诊断，并在判断发电模块131发生故障时，生成发电模块131故障诊断信息发送至主控装置200。在其中一个实施例中，主控装置200能够将发电模块131故障诊断信息通过设置在机车上的显示装置进行显示，以使列车工作人员能够及时进行维修。
在其中一个实施例中，发电模块131包括：轴驱发电机1311、风力发电机1312、太阳能发电机1313中的至少一个。
在其中一个实施例中，发电模块131包括轴驱发电机1311、风力发电机1312及太阳能发电机1313。车辆控制装置还用于在轴驱发电机1311的输出功率低于预设的功率阈值时，控制风力发电机1312和/或太阳能发电机1313补充发电。
可以通过设置多个相同或者不同类型的发电机共同进行互补发电，以轴驱发电机1311作为主发电机，轴驱发电机1311可以采用轴向磁路的盘式永磁电机，具有结构轻小、性能稳定、效率高、绝缘性好等特点，可满足车速20km/h时≥20w、车速65km/h时≥200w的发电要求。在车辆运动时，车辆的转动轴转动的动能经轴驱发电机1311转换为电能输出。风力发电机1312和太阳能发电机1313则作为补充发电机，在轴驱发电机1311输出功率不足时或是发生故障时，控制风力发电机1312和/或太阳能发电机1313补充发电。
在其中一个实施例中，电源管理模块133可根据列车工作人员经主控装置200发送的发电指令控制发电模块131是否发电。
在其中一个实施例中，电源管理模块133设有外部充电接口。
在其中一个实施例中，电源管理模块133设有电机过载、电池过充保护装置。
在其中一个实施例中，电源管理模块133设有人工通断电装置，在需长期封存车辆时，可以通过人工操作进行断电控制。
在其中一个实施例中，车辆控制装置还包括车辆识别模块。车辆识别模块设有存储芯片，通过CAN收发器与主控装置200交互以存储车辆静态信息，车辆上还设有列车总线电流脉冲检测电路检测列车总线上的电压反馈至主控装置200进行车辆排序使用。
在其中一个实施例中，车辆控制装置还用于获取电控空气制动装置110的动作信息，并根据电控空气制动装置110的动作信息以及制动控制指令进行制动反馈调节。
车辆控制装置可以获取电控空气制动装置110反馈的动作信息，并根据制动控制指令与动作信息调整制动指示，从而精准稳定的制动力。
在其中一个实施例中，车辆控制装置还用于在根据电控空气制动装置110的动作信息判断电控空气制动装置110发生故障时，向主控装置200发送制动缸故障诊断信息。
车辆控制装置可以通过预设的故障参数对动作信息进行分析诊断，判断电控空气制动缸是否发生故障，并在发生故障时生成制动缸故障诊断信息发送至主控装置200。
在其中一个实施例中，车辆控制装置通过电缆与主控装置200电连接。
可以采用一根双股电缆贯通列车全长，机车与车辆、车辆与车辆之间采用端部电缆连接器相连，实现控制信号的传输。
在其中一个实施例中，可以在电缆端部设置终端电路。终端电路作为电缆的最后一个节点，持续向主控装置200反馈状态信息，并报告电缆的电压值。
在其中一个实施例中，铁路货车的主控装置200设置于机车上；机车还设有机车供电装置，用于为主控装置200供电。
机车上设有单独的机车供电装置，能够为机车上的各用电器件(包括主控装置200)供电。
在其中一个实施例中，电源管理模块133用于将发电模块131或电池模块132输出的电压转换为第一电压和/或第二电压为车辆的各用电装置供电。
车辆各用电装置的工作电压可能存在差异，电源管理模块133可以根据不同用电装置的需求进行电压转换，输出第一电压和/或第二电压满足不同用电装置的需要。示例性的，第一电压可以为48V,第二电压可以为24V。
在其中一个实施例中，，车辆控制装置用于存储车辆单元动态信息及故障信息。在其中一个实施例中，车辆控制装置用于下发制动、缓解、切换指令。在其中一个实施例中，车辆控制装置用于显示故障信息及车辆制动、缓解状态。在其中一个实施例中，车辆控制装置用于控制可开关负载产生排序电流。在其中一个实施例中，车辆控制装置还用于读取车辆静态数据信息。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种铁路货车制动***，其特征在于，应用于铁路货车的各车辆；包括：
电控空气制动装置，用于根据电控信号将空气能转化为机械能制动所述车辆；
车辆控制装置，用于电连接所述铁路货车的主控装置，并与所述电控空气制动装置电连接，用于根据所述主控装置发送的制动控制指令控制所述电控空气制动装置进行制动；
自发电装置，分别与所述电控空气制动装置、所述车辆控制装置电连接，用于根据所述车辆控制装置的制动指示为所述电控空气制动装置供电。
2.根据权利要求1所述的铁路货车制动***，其特征在于，所述自发电装置包括：
发电模块，用于通过发电产生电能输出，以为所述电控空气制动装置供电；
电池模块，分别与所述发电模块电连接，用于回收所述发电模块输出多余能量；
电源管理模块，分别与所述发电模块、所述电池模块、所述电控空气制动装置、所述车辆控制装置电连接，用于控制所述发电模块发电，并用于根据所述车辆控制装置发送的制动控制指令控制所述发电模块和/或所述电池模块提供电源为所述电控空气制动装置供电。
3.根据权利要求2所述的铁路货车制动***，其特征在于，所述电池组件包括第一电池单元和第二电池单元；
所述电源管理模块用于控制所述第一电池单元提供电源，并在所述第一电池单元处于异常状态时，切换控制所述第二电池单元提供电源。
4.根据权利要求2所述的铁路货车制动***，其特征在于，所述电源管理模块还用于在根据所述发电模块的工作参数判断所述发电模块发生故障时，发送发电模块故障诊断信息至所述主控装置。
5.根据权利要求2所述的铁路货车制动***，其特征在于，所述发电模块包括：轴驱发电机、风力发电机、太阳能发电机中的至少一个。
6.根据权利要求2所述的铁路货车制动***，其特征在于，所述发电模块包括轴驱发电机、风力发电机及太阳能发电机；
所述车辆控制装置还用于在所述轴驱发电机的输出功率低于预设的功率阈值时，控制所述风力发电机和/或所述太阳能发电机补充发电。
7.根据权利要求1所述的铁路货车制动***，其特征在于，所述车辆控制装置还用于获取所述电控空气制动装置的动作信息，并根据所述电控空气制动装置的动作信息以及所述制动控制指令进行制动反馈调节。
8.根据权利要求7所述的铁路货车制动***，其特征在于，所述车辆控制装置还用于在根据所述电控空气制动装置的动作信息判断所述电控空气制动装置发生故障时，向所述主控装置发送制动缸故障诊断信息。
9.根据权利要求1所述的铁路货车制动***，其特征在于，所述车辆控制装置通过电缆与所述主控装置电连接。
10.根据权利要求1所述的铁路货车制动***，其特征在于，所述铁路货车的主控装置设置于机车上；
所述机车还设有机车供电装置，用于为所述主控装置供电。
CN202111661918.7A 2021-12-30 2021-12-30 铁路货车制动*** Pending CN114179774A (zh)

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