可以调整轨道交通车辆制动力变化特性的电空制动系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种可以调整轨道交通车辆制动力变化特性的电空制动系统，包括：根据接收到的预控制压力向列车的制动缸输出制动缸压力的中继阀；充风电磁阀和排风电磁阀，与所述中继阀相连并向所述中继阀输出所述预控制压力；功率驱动模块，与所述充风电磁阀和所述排风电磁阀相连；直接或间接接收制动指令、并根据优化的制动力控制策略调整所述预控制压力的目标值的微控制器，连接到所述功率驱动模块并通过所述功率驱动模块驱动所述充风电磁阀和所述排风电磁阀以根据所述目标值控制所述预控制压力。根据本实用新型专利技术的电空制动系统，能够有效提高制动系统的精度、准确性、响应速度，降低空走时间。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于轨道交通车辆的电空制动系统。
技术介绍
轨道交通车辆的制动力来源一般有两个一部分是“牵引系统”提供的“电制动”，主要靠牵引电机反转而产生电制动力；另一部分是“制动系统”提供的“摩擦制动”，主要靠闸盘和闸瓦的摩擦来产生摩擦制动力。制动系统的最终目的是产生摩擦制动力，其执行机构包括制动缸、夹钳和闸盘。制动缸压力的升/降可以驱动夹钳抱紧/松弛。夹钳上装有闸片，夹钳抱紧时，闸片与闸盘咬合、摩擦，产生摩擦力。闸盘安装在列车的轮对上。“制动缸压力”的产生也有很多方式。在机车的制动系统上，一般采用间接制动，将制动缸压力与列车管压力关联。司机操纵制动手柄的过程，实际上是给列车管充风增压或排风减压。具体特点是当列车管压力下降时，制动缸压力上升，摩擦制动力增大；当列车管压力回升时，制动缸压力降低，最终摩擦制动力减小。由于列车管贯穿全列，其内部气压变化较为缓慢，因此该类型系统的响应速度也相应较慢，并且无法对制动力做出精确调整和控制。在动车组的制动系统上，一般采用直接电空制动。其响应速度较快，并且制动力可实现多级控制。相对于现有应用中所采取的开环控制方式，本技术所采取的闭环控制方式达到的精度更高，控制策略更灵活，并且易于实时的参数更新和调整。具体而言，前者在输出预控制压力时多采用模拟量输入的调压电磁阀，以连续模拟量命令调压电磁阀输出一定压力，且该过程无反馈，仅依赖于调压电磁阀的输入输出特性来工作。这种开环的控制方式容易在调压电磁阀的机械损耗和参数漂移增大时，产生精度下降问题。而对于冲击率等问题也多采用比如减小气路管径等方法来限制预控制压力的变化幅度。而后者，即本技术所述的结构，可以应用微控制器在前端优化调整控制策略，并采用充风/排风的二值控制方式，闭环对输出的预控制压力精确控制，达到的精度比前者更高，并且实时地校正输出量。并且对冲击率的控制也可以完全不依赖于气路的附加设计，而是全部置于微控制器的管理下，其策略的灵活性和可调试性均优于前者。并且控制策略也可以处理多种电空制动系统的固有问题，比如可解决制动缸压力存在滞后，系统响应性差以及空走时间长等问题。
技术实现思路
针对现有技术的一个或多个不足，本技术提供一种用于轨道交通车辆的电空制动系统，包括根据接收到的预控制压力向列车的制动缸输出制动缸压力的中继阀；充风电磁阀和排风电磁阀，与所述中继阀相连并向所述中继阀输出所述预控制压力；功率驱动模块，与所述充风电磁阀和所述排风电磁阀相连；直接或间接接收制动指令、并根据优化的控制策略调整所述预控制压力的目标值的微控制器，连接到所述功率驱动模块并通过所述功率驱动模块驱动所述充风电磁阀和所述排风电磁阀以根据所述目标值控制所述预控制压力。根据技术的电空制动系统还可包括测量所述预控制压力的压力传感器，所述压力传感器与所述微控制器相连，将所述预控制压力传递至所述微控制器，所述微控制器闭环控制所述预控制压力。根据本技术的电空制动系统，可以应用微控制器在前端优化调整控制策略，并采用充风/排风的二值控制方式，闭环对输出的预控制压力精确控制，达到更高的控制精度。并且控制策略的实现避免依赖于气路的附加设计，而是全部置于微控制器的管理下，其策略的灵活性和可调试性较好。优化的控制策略也可以处理多种电空制动系统的固有问题，比如可解决制动缸压力存在滞后，系统响应性差以及空走时间长等问题。附图说明通过附图所示，本技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本技术的主旨。图1示出了本技术的用于轨道交通车辆的电空制动系统的结构图；图2示出了本技术的电空制动系统用于控制冲击率的一个实例；图3a和3b分别示出了应用本技术的电空制动系统前后的制动缸压力的示意图；图4示出了牵引/摩擦制动切换时的制动缸压力示意图。图5示出了电制动/摩擦制动切换时的制动缸压力示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。其次，本技术结合示意图进行详细描述，在详述本技术实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本技术保护的范围。本技术涉及一种用于轨道交通车辆的电空制动系统1，如图1所示，用于实现轨道交通车辆的制动。下面参考图1详细描述制动装置I的结构。如图1所示，制动装置I包括微控制器10、功率驱动模块20、充风电磁阀30和排风电磁阀40、以及中继阀50。其中，微控制器10直接或间接地接收来自驾驶员或者控制系统的制动指令、并根据优化的控制策略来调整预控制压力的目标值，该微控制器还连接到功率驱动模块20，并通过所述功率驱动模块20驱动所述充风电磁阀30和所述排风电磁阀40，从而根据所述目标值控制所述预控制压力上升或下降。压力传感器60测量所述充风电磁阀30和排风电磁阀40输出的预控制压力，并将测量值传递至微控制器，供微控制器进行闭环控制。充风电磁阀30和排风电磁阀40与所述中继阀相连并向所述中继阀输出所述预控制压力。中继阀50根据接收到的预控制压力向列车的制动缸输出制动缸压力，最终形成摩擦制动。下面具体描述本技术的电空制动系统I的应用实例。1.冲击率的控制在目前的电空制动系统中，由于制动命令是电信号，其设定的制动力值可以在瞬间完成变化，因此会导致制动力陡然增大，超过允许的制动力变化率，造成列车的“冲动”。如图2所示，在某时刻，本技术的微控制器I收到某级别制动请求。该指令请求施加一定值的摩擦制动力。此时，微控制器I不会以“阶跃式”的方式立即要求摩擦制动的执行机械输出目标的制动力值，而是应采取缓升/缓降的方式控制其输出缓慢变化的制动力值。从最小值开始，经历时间Tl才慢慢上升至目标值。同理，当制动指令撤销时，也需缓慢减小制动力，经历时间T2才实现制动缓解。2.制动缸压力滞后校正现有技术的机械中继阀本身具有固有的回差特性，因此在预控压力升降往复的过程中，它响应输出的制动缸压力也有滞后现象。效果如下图3a所示。当制动指令级位由释放位N增大到某一级位L (即预控压力从对应N级位的值上升至对应L级位的值)时，制动缸压力由于滞后现象而额外增加了值a ;此后制动指令级位由级位L减小到释放位N的过程中，制动缸压力也始终保持了这个额外的值a，直至释放后消除。这就是说，制动缸压力在上升和下降的过程中变化并不一致。针对这个问题，在本技术的电空制动系统I中，可以预先由微控制器10修正预控制压力，将中继阀固有的回差予以补偿，即施加某级别制动的过程中，预先将预控压力从此级别的目标值降低一定压力量，继而使输出的制动缸压力减少值a;最终这个减少量与滞后增加量a相互抵消。这样就解决制动缸压力滞后问题，效果如图3b所示，制动缸的压力上升和下降过程保持一致性，即制动力的增加和降低过程保持了一致性。3.制动缸初始压力补偿本方法用于克服当牵引/电制动退出时，因制动缸复原弹簧力而导致的制动力减小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可以调整轨道交通车辆制动力变化特性的电空制动系统，包括：根据接收到的预控制压力向列车的制动缸输出制动缸压力的中继阀；充风电磁阀和排风电磁阀，与所述中继阀相连并向所述中继阀输出所述预控制压力；功率驱动模块，与所述充风电磁阀和所述排风电磁阀相连；直接或间接接收制动指令、并以优化的制动力控制策略调整所述预控制压力的目标值的微控制器，连接到所述功率驱动模块并通过所述功率驱动模块驱动所述充风电磁阀和所述排风电磁阀以根据所述目标值控制所述预控制压力。

【技术特征摘要】
1.一种可以调整轨道交通车辆制动力变化特性的电空制动系统，包括: 根据接收到的预控制压力向列车的制动缸输出制动缸压力的中继阀； 充风电磁阀和排风电磁阀，与所述中继阀相连并向所述中继阀输出所述预控制压力； 功率驱动模块，与所述充风电磁阀和所述排风电磁阀相连； 直接或间接接收制动指令、并以优化的制动力控制策略调整所述预控制压...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞玉林，曹宏发，陈伟，
申请(专利权)人：北京纵横机电技术开发公司，中国铁道科学研究院机车车辆研究所，
类型：实用新型
国别省市：