轨道车辆制动系统的气动控制单元技术方案

本发明专利技术提供了一种轨道车辆制动系统的气动控制单元，包括：压力控制模块、气路选择模块和压力输出控制模块，其中：压力控制模块用于根据控制指令对输入的总风压力进行压力值调节后输出控制压力至气路选择模块；气路选择模块用于根据控制指令实现多个控制压力输入对应一个输出压力至压力输出控制模块，或实现多个控制压力输入并行输出至压力输出控制模块；压力输出控制模块用于实现各气动执行机构输入压力的连通和截断。本发明专利技术的气动控制单元具有可编程性，压力控制模块和气路选择模块的存在使得对控制软件中的气路时序逻辑和压力控制逻辑进行改写后，即可适应不同类型轨道交通或动车组车辆的制动系统，具有良好的通用性。具有良好的通用性。具有良好的通用性。

【技术实现步骤摘要】
轨道车辆制动系统的气动控制单元


[0001]本专利技术涉及轨道车辆控制
，尤其涉及一种轨道车辆制动系统的气动控制单元。

技术介绍

[0002]轨道车辆制动系统按施加形式可分为电制动和摩擦制动，电制动通过轮轴带动电机反转发电的形式使列车减速，摩擦制动通过制动盘或踏面与摩擦副之间摩擦使列车减速。由于具备优良的可靠性和制动效率，摩擦制动成为了现有轨道车辆制动系统必不可少的部分。以驱动方式进行划分，摩擦制动又可分为电驱动和气动驱动两种。电驱动以电能作为来源，控制电机动作实现制动，如电制动夹钳。气动驱动以空气压缩机产生的压缩空气为来源，经过不同的气动部件实现相应的制动功能，如向制动缸充入压缩空气，推动制动夹钳夹紧制动盘。气动驱动由于气体来源容易获得，储存条件要求低，工作状态稳定等优点，使其成为了目前轨道车辆制动系统应用最为广泛的驱动方式。除摩擦制动以外，如车辆的受电弓，撒砂，车门控制等也均采用了气体驱动的形式。因此多种功能的集成要求制动系统对气动控制进行模块化设计，形成气动控制单元以增加功能实现的效率。
[0003]如图1所示为现有轨道车辆制动系统中气动控制单元的输出关系图，气动控制单元的输入分为三个部分：压缩空气，供电和气动控制指令。压缩空气由空气压缩机产生，气动控制单元的功能目的是将单一压力值的输入压缩空气按需求调节为各输出端不同值、不同流量的输出压缩空气。外界电源为气动控制单元中的电磁阀等执行部件供电。电子制动控制单元输出气动控制指令，控制输出压力实现功能目标。气动控制单元的功能作用形式可以用压力值和压力作用反映，其中压力值通过气动控制单元内的压力传感器采集，反馈给电子制动控制单元，用于实现压力值的闭环控制及气动部件故障诊断，压力作用表现为驱动气动执行机构动作，如压缩空气可以驱动受电弓升起，实现列车供电。
[0004]如图2所示为现有轨道车辆制动系统中气动控制单元内部模块的构成示意图，气动控制单元内部一般由供风及空簧模块，制动控制模块，停放控制模块，升弓控制模块，撒砂控制模块，压力开关模块等组成，这些模块均直接或间接以总风压力为输入，模块内部对压力值/流量进行调节后输出至各气动执行机构，比如制动缸、停放缸、受电弓、砂箱、空气弹簧等。
[0005]供风及空簧模块主要用于为制动控制模块及停放控制模块提供调整后的压力，以及为列车空气弹簧提供合适的压力，模块中包含控制气路方向和通断的单向阀和隔离塞门，采集压力的传感器和压力测点，控制压力值的减压阀和溢流阀，以及用于控制空气质量的过滤器。经供风及空簧模块调整后的压缩空气分为三路，一路直接为空气弹簧提供压力，另外两路分别进入制动控制模块与停放控制模块。
[0006]制动控制模块用于控制常用制动/紧急制动时制动缸压力大小，实现列车按照不同制动力减速。当列车处于常用制动模式下，制动系统根据模块中的压力传感器值，控制EP电磁阀动作调整预控压力，经减压阀和中继阀产生目标制动缸压力。紧急制动时，空重阀根
据传感器采集的车重调节出对应的紧急预控压力，经过紧急电磁阀，再通过切换电磁阀/中继阀产生对应的紧急制动力。缓解电磁阀用于故障时缓解列车制动。
[0007]停放制动模块用于控制列车停放缸压力，实现列车静止时的防溜逸。当停放缸有压力时，缓解停放制动，无压力时施加停放制动。停放制动模块通过减压阀对供风及空簧模块提供的压力进行进一步调整，然后通过停放电磁阀控制压缩空气通过和排出，实现停放缸的充风和排风。模块中的双向止回阀用于保证有制动缸压力时的停放制动缓解，即当制动控制模块输出制动缸压力时，会自动向停放缸充风以缓解停放制动。缓解电磁阀用于列车在故障工况时手动缓解停放制动。
[0008]除以上主要模块外，升弓控制模块用于向升弓执行机构提供压缩空气，其中止回阀用于控制气体流向，防止总风管压力低时气体回流，从而保证有足够的压力使受电弓升起；压缩空气进入撒砂控制模块后首先经减压阀调整压力，再通过干燥电磁阀为砂箱吹风实现撒砂干燥。当列车需要撒砂时，通过撒砂电磁阀进行控制；总风压力还通过溢流阀直接为废排、厕所供风。
[0009]根据上述内容可见，现有轨道车辆的气动控制单元多基于功能进行模块化设计，模块内部使用不同的器件组合，实现对输入总风压力值和流量的调节，并输出至各类气动执行机构。气动控制单元内部的元器件主要分为四类：(1)测量类：压力传感器、压力测点、压力开关。(2)气路通断、方向控制类：各类电磁阀，止回阀，双向止回阀、隔离塞门。(3)压力调节类：EP电磁阀，中继阀、减压阀、溢流阀。(4)气体质量控制：过滤器。但是面对未来轨道车辆的气动控制单元小型化、轻量化、智能化的发展趋势，采用模块化、继承化的设计思想成为了瓶颈，其至少具有如下几点缺陷：
[0010]1、元器件中的空重阀、中继阀等体积重量大，不利于轻量化和小型化设计。
[0011]2、一旦某个模块中的某个关键器件失效，那么这个模块就会失效，不利于安全。
[0012]3、模块中的器件在面对不同的车辆需求时，需要进行大量的参数修改和布局重新设计，降低了复用效率。
[0013]4、控制单元中的元器件诊断依赖于传感器，但由于设计约束，传感器的数量不足以实现故障诊断在元器件级的精确定位。

技术实现思路

[0014]有鉴于此，本专利技术提供一种轨道车辆制动系统的气动控制单元，以解决上述提及的至少一个问题。
[0015]为了实现上述目的，本专利技术采用以下方案：
[0016]本专利技术提供一种轨道车辆制动系统的气动控制单元，所述气动控制单元包括：压力控制模块、气路选择模块和压力输出控制模块，所述压力控制模块输入端连接总风压力，所述气路选择模块分别连接所述压力控制模块和所述压力输出控制模块，所述压力输出控制模块的输出端连接至各气动执行机构，其中：所述压力控制模块用于根据控制指令对输入的总风压力进行压力值调节后输出控制压力至所述气路选择模块；所述气路选择模块用于根据控制指令实现多个控制压力输入对应一个输出压力至所述压力输出控制模块，或实现多个控制压力输入并行输出至所述压力输出控制模块；所述压力输出控制模块用于实现各气动执行机构输入压力的连通和截断。
[0017]优选的，本专利技术实施例中上述压力控制模块包括两个流量控制器和一个精度控制器，所述流量控制器和所述精度控制器结构相同，均由四个电磁阀构成，所述流量控制器中电磁阀打开时的气路通径较所述精度控制器中电磁阀打开时的气路通径大。
[0018]优选的，本专利技术实施例中上述流量控制器和所述精度控制器中四个电磁阀分别为：第一功能反转电磁阀、充风电磁阀、第二功能反转电磁阀和排风电磁阀，所述第一功能反转电磁阀具有三个连接端口，其中一端连接总风压力，一端连接所述充风电磁阀，还有一端连接大气；所述第二功能反转电磁阀也具有三个连接端口，其中一端连接总风压力，一端连接所述排风电磁阀，还有一端连接大气；所述充风电磁阀和所述排风电磁阀的另一端均连接至所述气路选择模块。
[0019]优选的，本专利技术实施例中上述第一功能反转电磁阀可使所述充风电磁阀具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆制动系统的气动控制单元，其特征在于，所述气动控制单元包括：压力控制模块、气路选择模块和压力输出控制模块，所述压力控制模块输入端连接总风压力，所述气路选择模块分别连接所述压力控制模块和所述压力输出控制模块，所述压力输出控制模块的输出端连接至各气动执行机构，其中：所述压力控制模块用于根据控制指令对输入的总风压力进行压力值调节后输出控制压力至所述气路选择模块；所述气路选择模块用于根据控制指令实现多个控制压力输入对应一个输出压力至所述压力输出控制模块，或实现多个控制压力输入并行输出至所述压力输出控制模块；所述压力输出控制模块用于实现各气动执行机构输入压力的连通和截断。2.如权利要求1所述的轨道车辆制动系统的气动控制单元，其特征在于，所述压力控制模块包括两个流量控制器和一个精度控制器，所述流量控制器和所述精度控制器结构相同，均由四个电磁阀构成，所述流量控制器中电磁阀打开时的气路通径较所述精度控制器中电磁阀打开时的气路通径大。3.如权利要求2所述的轨道车辆制动系统的气动控制单元，其特征在于，所述流量控制器和所述精度控制器中四个电磁阀分别为：第一功能反转电磁阀、充风电磁阀、第二功能反转电磁阀和排风电磁阀，所述第一功能反转电磁阀具有三个连接端口，其中一端连接总风压力，一端连接所述充风电磁阀，还有一端连接大气；所述第二功能反转电磁阀也具有三个连接端口，其中一端连接总风压力，一端连接所述排风电磁阀，还有一端连接大气；所述充风电磁阀和所述排风电磁阀的另一端均连接至所述气路选择模块。4.如权利要求3所述的轨道车辆制动系统的气动控制单元，其特征在于，所述第一功能反转电磁阀可使所述充风电磁阀具有排风功能，所述第二功能反转电磁阀可使所述排风电磁阀具有充风功能。5.如权利要求2所述的轨道车辆制动系统的气动控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，张波，杨伟君，曹宏发，赵红卫，康晶辉，
申请(专利权)人：北京纵横机电科技有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所铁科纵横天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：