CN100436217C - 制动阀电控气动总管 - Google Patents

Abstract

制动阀ECP总管包括与至少一个流体压力源流体连通的总管块体以便与流体压力信号连通。总管块体适合于在管子支架和运行部分之间插入。总管块体限定多个通路，包括：与在总管块体第一端处的第一小孔流体连通并延伸到总管块体上面第二端的第一通路；与运行部分流体连通并延伸到总管块体上面第二面的第二通路；与在总管块体第一端处的第二小孔流体连通并延伸到总管块体上面第二面的第三通路；和与管子支架流体连通、并与第二和第三通路在流体上连接的第四通路。

Description

制动阀电控气动总管

技术领域

本发明涉及控制在包括总管的系统中的流体流动的插入总管。更具体地说，本发明属于设计用于安装在装备电气控制气动(ECP)制动设备的铁路货运车辆上的总管，以便对铁路车辆进行ECP控制的制动或气动地控制的制动。

背景技术

中国铁路采用一种气动空气制动阀，称作“120型”，该阀相似于美国铁路联合会(AAR)带有管子支架、运行部分和应急阀的气动空气制动阀(诸如WABCO ABD)的总体运转。120型和ABD及相关AAR阀之间主要运转差别在于应急部分只提供泄气阀功能，并且仍依赖运行部分把空气从贮气室移动到制动气缸。还有，在全运行和应急模式之间在制动气缸平衡压力之间没有差别。从机械观点看来管子支架也有区别，即不同的安装尺寸。

在中国采用的120制动系统是严格的气动系统。不过，电气控制气动(ECP)制动系统在世界其它部分获得广泛采用，并且比较气动设备提供许多优点。十分值得能够对铁路车辆应用ECP设备以便利用ECP设备提供的优良制动和安全能力。

在各铁路车辆上典型的制动设备包括车辆标识符(CID)，它与ECP列车管线、车辆控制单元(CCD)、和ECP总管接口。ECP总管包括压力传感器、各种气动元件和电气-气动阀等。该设备用来监控制动管、制动气缸和特定贮气室中的压力，并且转换电制动命令为微处理器可用的格式。按照程序编码运转并且执行制动命令和其收到的其它电气信号，微处理器以在制动技术众所周知的方式控制上述电气气动阀。

ECP总管也典型地包括一个具有序列号数据和对于CCD电源接口的微处理器。不过，ECP总管功能也可以不用微处理器执行，而根据从CCD到各电气-气动电磁阀和压力传感器的直接接口。还有，ECP设备如果需要时或者如果失去ECP设备电源时容许铁路车辆在严格气动模式下运转。

发明内容

本发明一般容许在铁路车辆上采用中国120型制动设备。制动阀ECP总管在使用中国120型制动设备的铁路车辆上提供改进的制动控制能力、安全能力、和制动效力而不必修改当前的制动设备。制动阀ECP总管可以在铁路车辆的中国120型制动设备的管子支架和运行部分上翻新以便在这样的车辆上使用ECP控制制动或气动控制。本发明一般包括一个总管块体，配置成为可与至少一个流体压力源流体连通以便接收和传递流体压力信号。在这样的块体上形成多个穿过块体的小孔以便直接穿过而在流体上连通。在这样的总管块体上第一通路设置为与多个小孔中第一个在第一端连通，而容许邻近总管块体上表面的第二端有流体压力连通穿过。第二通路如此设置在总管块体使其与运行部分在第一端流体连通，而容许邻近总管块体上表面的第二端有流体压力连通穿过。第三通路设置为与多个小孔中第二个在第一端连通，而容许邻近总管块体上表面的第二端有流体压力连通穿过。第四通路设置在如此总管块体使其与这样的管子支架在第一端流体连通，并在流体上连接到第二通路和第三通路，和具有预定数量与总管上表面的连接点，以容许流体压力连通穿过。一个控制模块与总管块体接合以便控制预定数量的阀门，并且与车辆控制装置连通，和与预定数量的流体压力传感装置连通，这些装置与这些第一、第二、第三和第四通路中至少一个流体连通。在总管块体中设置一个排气通路与第四通路流体连通以便向大气排气。

控制模块一般包括多个阀门。控制模块适应于与车辆控制装置和预定数量的流体压力传感装置(其中至少与通路之一流体连通)流体连通。

总管模块可以限定一个隔离容积以便贮存一定体积的流体。该隔离容积可以与第二和第四通路流体连通，并且在总管上表面限定一个开口。可以在隔离容积中设置一个隔离阀门组件。

总管块体还可限定一个用于贮存一定体积的放气插入室。该放气插入室可以与排气通路和第四通路流体连通。在放气插入室中可以设置一个放气阀门组件，以便控制排放到大气的流体流量。

还有，总管块体可以限定一个充气插入室以便贮存一定体积的流体。该充气插入室可以与第三通路和第四通路流体连通。在充气插入室中可以设置一个充气阀门组件以便控制从第三通路到第四通路的流体流动。

可以在总管块体和控制模块上联接一块压印板。具体地说，压印板的第一面接合在总管块体的上表面而第二面接合在控制模块上。压印板可以与至少通路之一流体连通以便流体连通穿过。

与控制模块联接的阀门可以是电磁阀，并且具体地说为小功率、小流量的电磁阀。控制模块还可包括一个微处理器，并且较佳地至少一对微处理器。至少一对微处理器之一较佳地提供备用的安全校验功能。备用的安全校验功能可以包括在ECP模式中的气动应急操作，当储存室压力低于预定水平时避免让制动气缸压力排出，和/或包括制动粘着保护。

与控制模块联接的至少一个微处理器可以包括制动气缸充气和放气控制逻辑，以便控制制动气缸的充气和放气速率。充气和放气速率可以用控制模块的阀门时间循环开/关控制方式进行控制。控制模块还可以包括改变制动施加和释放时间的能力。

本发明进一步的细节和优点将在阅读下列结合附图的详细描述后变得明显。

附图简要说明

图1为按照本发明制动阀ECP总管的概略图；

图2为按照本发明制动阀ECP总管的示意图；

图3为按照本发明制动阀ECP总管的机械图。

具体实施方式

参照图1至3，所显示的按照本发明较佳实施例的制动阀ECP总管一般标识为10。制动阀ECP总管10提供在ECP模式时对于制动的电子控制，并且在软件控制下，或者当制动阀ECP总管10失去电源时，从ECP系统(未示)返回到传统的气动制动。

制动阀ECP总管10包括总管块体12，配置成为可与至少一个流体压力源流体连通以便接收和传递流体压力信号。从管子支架面(未示)到运行部分表面16形成多个穿过总管块体12的小孔以便直接穿过这样的总管块体12而在流体上连通。

总管块体12可以是机械加工的金属块或金属铸件，而形成总管块体12的金属可以是铝、钢、铁、各种铝合金或含铁合金和塑料。在本实施例中，总管块体12由铝制成。

总管块体12包括一个或多个紧固点或者紧固位置14，典型地为孔，用于使总管块体12在管子支架面与管子支架(未示)和在运行部分表面16与运行部分(未示)固定，以便在管子支架和运行部分的中间(即，之间)固定总管块体12。

第一通路18限定或形成在总管块体12中，并且在第一端与第一小孔22流体连通，而其第二端邻近总管块体12的上表面24以便流体连通穿过。第一通路18被ECP系统(未示)利用监控制动管压力。第一小孔22为多个小孔中接近第一通路18第一端的小孔(即，在运行部分表面16上)。

第二通路26限定或形成在总管块体12中，并且在邻近运行部分表面16的第一端与运行部分流体连通，而其第二端邻近总管块体12上表面24以便容许流体连通穿过。在第二通路26中的压力用来作为主要操纵阀(未示)控制压力，并作为施加制动气缸压力的来源。

第三通路28限定或形成在总管块体12中，并且在第一端与第二小孔32流体连通，而其第二端邻近总管块体12的上表面24以便流体连通穿过。该通路28用来分隔在ECP运转中传统气动系统和电子系统之间的控制。第二小孔32是在运行部分表面16上的多个小孔中之一。

第四通路34限定或形成在总管块体12中，而在邻近管子支架面的第一端处与管子支架流体连通，并且流体连通于第二通路26和第三通路28。第四通路34在邻近总管块体12上表面24具有多个预定数量的流体连接点以便流体连通穿过。

控制模块36较佳地与总管块体12接合。控制模块36用来控制预定数量的阀门38，例如三个阀门38，并用于与车辆控制装置(CCD-未示)连通和与预定数量的流体压力传感装置42相通，该传感装置42与第一通路18、第二通路26、第三通路28和第四通路34中的至少一个流体连通。流体压力传感装置42用来测量制动管、制动气缸和辅助贮气室的压力。阀门38可以是电磁控制型阀门，更具体地说在本发明较佳实施例中为低功率-低流量电磁阀。控制模块36包含至少一个微处理器(未示)。

较佳地，控制模块36包含一对微处理机器，其中之一为备用的并为安全目的包含在内。备用的安全校验功能包括：在ECP模式下气动应急运转，可保证隔离阀组件48(在此讨论)由于气动紧急事件而释放；当贮气室压力低于预定水平时避免制动气缸压力排出；当铁路车辆在切断ECP时运转而其它列车在ECP运转模式下运转时的粘着制动保护。

控制模块36还包括制动气缸充气和放气控制逻辑以便控制制动气缸充气和放气速率。制动气缸充气和放气速率由阀门38的时间循环开/关控制通过控制模块36而进行控制。控制模块36还包括通过软件变化而改变制动施加和释放时间的能力。

制动阀ECP总管10还可以包括限定或形成在总管块体12内而与第二通路26和第四通路34流体连通的隔离容积46。隔离容积具有一个邻近总管块体12上表面24的开口以便贮存预定容积的流体并且包含隔离阀组件48。在本较佳实施例中，隔离阀组件48为膜片式中继阀组件。隔离容积46和隔离阀组件48用来在ECP控制下从铁路车辆(未示)制动气缸(未示)隔离运行部分制动气缸。

制动阀ECP总管10还可包括限定或形成在总管块体12内的放气插入室52，其与排气通路44和第四通路34流体连通。放气插入室52用来贮存预定容积的流体并包容放气阀组件54和控制排放到大气的流体压力流量。在本较佳实施例中，放气阀组件54为插入式中继阀组件。放气插入室52和放气阀组件54用来使制动气缸压力到大气放气。

制动阀ECP总管10还可包括限定或形成在总管块体12内的充气插入室56，其与第三通路28和第四通路34流体连通。充气插入室56用来贮存预定容积的流体并包容充气阀组件58以便控制从第三通路28到第四通路34的流体压力流量。在本较佳实施例中，充气阀组件58为插入式中继阀组件。充气插入室56和充气阀组件58用来控制从贮气室(未示)的充气制动气缸压力。

制动阀ECP总管10还可以包括一块压印板62，其第一面64接合在总管块体12的上表面24而第二面66接合在控制模块36上。压印板62至少与第一通路18、第二通路26、第三通路28和第四通路34中之一和隔离容积46流体连通以便容许流体压力连通穿过。

压印板62可以是机械加工的金属块或金属铸件，而用铝、钢、铁、铝合金或含铁合金和塑料制成。在本较佳实施例中，压印板用铝制成。

在制动阀ECP总管10的运转中，当处于ECP切断模式时没有阀门38通电，这使所有对于运行部分的控制处于正常气动运转。当在ECP模式下运转时，隔离阀组件48通电而使制动气缸控制从气动运行部分隔离。在ECP运转下有一种能量节约模式，可以容许隔离阀组件48当制动释放时断电，制动管是稳定的，而没有从运行部分引导空气到制动气缸的动作。不过，当有ECP命令施加制动时，隔离阀组件48通电而隔离从气动运行部分过来的任何控制。备用的微处理器配置是为保护电子故障情况，而使所有阀门38返回到断电状况。在这样方式下，气动应急事件(制动管降压)将由气动运行部分控制。

在ECP模式中，制动气缸控制由预定的多个阀门38处理，而充气阀组件58、放气阀组件54和隔离阀组件48提供所需要的流量率和控制操作一般如下：充气--开放从贮气室到制动气缸的通路；放气--开启从制动气缸到大气的通路；隔离--隔离制动气缸管线被气动运行部分的控制，而执行ECP制动。这维持ECP的控制，不管运行部分的状态，根据制动管压力的变化，可能是对制动气缸充气或放气的位置。

粘着制动保护包括个别铁路车辆被ECP模式切断而列车继续处于ECP控制下的情况。当ECP制动被执行时，制动管的空气要求将导致压力损失，随后当贮气室重新充气时压力缓慢地复原。由于对于速率的敏感，如果随后的复原速率过分缓慢以克服内部滑动阀的内部摩擦，气动运行部分在由于制动管压力下降而施加制动的状态下可能被“粘着”。制动阀ECP总管10和特别是控制模块36，不论使用那一个起作用的微处理器，利用监控制动气缸压力(当ECP在切断状态时应该接近于零)校验粘着制动状态。如果探测到粘着制动，控制模块36将通过执行反复的制动气缸施加/释放循环以减少贮气室压力到制动管压力以下而重新设定气动阀，并且造成足够的压力差以克服运行部分滑动阀摩擦并促使“重新设定”于释放位置。运行部分然后将保持在释放位置，而制动阀ECP总管10和特别是控制模块36将继续监控制动气缸的压力以保证其维持释放状态。

虽然本发明已经通过具体较佳实施例的详细描述进行说明，还可以作出各种变化和变动而不致偏离在附属权利要求及等同文件中提出的本发明精神和范围。

Claims (19)

1.一种中国式120制动阀ECP总管，所述ECP总管包括：

(a)总管块体，配置成为与至少一个流体压力源流体连通以便接收和传递流体压力信号；

(b)从管子支架的一个面至运行部分的一个面通过总管块体形成的多个小孔，以便允许直接通过所述总管块体流体连通；

(c)在所述管子支架的所述面处与所述管子支架以及在所述运行部分的所述面处与所述运行部分可配合的装置，用于固定所述管子支架和所述运行部分中间的所述总管块体；

(d)设置在所述总管块体中的第一通路(bp)，在第一端与所述多个小孔的第一个流体连通，并具有与所述总管块体的上表面相邻的第二端，以允许流体压力通过其连通；

(e)设置在所述总管块体中的第二通路(bc sp)，在第一端与所述运行部分流体连通，并具有与所述总管块体的上表面相邻的第二端，以允许流体压力通过其连通；

(f)设置在所述总管块体中的第三通路(res)，在第一端与多个小孔中的第二个流体连通，并具有与所述总管块体的上表面相邻的第二端，以允许流体压力通过其连通；

(g)设置在所述总管块体中的第四通路(bc pb)，在与所述管子支架的所述面相邻的第一端与所述管子支架流体连通，并且流体地连接到所述第二通道以及流体地连接到所述第三通道，并且具有与所述总管块体的上表面相邻的预定数量的多个流体连接点，以允许流体压力通过其连通；

(h)与所述总管块体可配合的控制模块，用于控制预定的多个阀装置，用于与车辆控制设备连通以及用于与预定的多个流体压力传感装置连通，而传感装置与第一、第二、第三和第四通路中的至少一个流体连通；以及

(i)设置在所述总管块体上的排气通道，与所述第四通路流体连通，以便允许将流体排出至大气。

2.按照权利要求1所述的中国式120制动阀ECP总管，其特征在于，所述制动阀ECP总管还包括一个隔离容积，所述隔离容积设置在所述总管块体中，与所述第二和所述第四通路流体连通，并具有与所述总管块体的所述上表面相邻的开口，用以贮存一预定容积的流体和容纳隔离阀组件。

3.按照权利要求2所述的中国120制动阀ECP总管，其特征在于，所述隔离阀组件为膜片式中继阀组件。

4.按照权利要求1所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述制动阀ECP总管还包括限定设置所述总管块体内的放气插入室，放气插入室与所述第四通路和所述排气通路流体连通，用于贮存一预定容积的流体和容纳放气阀组件，并且控制排放到大气的流体流量。

5.按照权利要求4所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述放气阀组件为插入式中继阀组件。

6.按照权利要求1所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述制动阀ECP总管还包括设置在所述总管块体内的充气插入室，充气插入室与所述第三通路和所述第四通路流体连通，用于贮存预定容积的流体和容纳充气阀组件，以便控制从第三通路流动到第四通路的流体流量。

7.按照权利要求6所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述充气阀组件为插入式中继阀组件。

8.按照权利要求2所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述制动阀ECP总管还包括具有与总管块体上表面接合的第一面和与控制模块接合的第二面的压印板，而压印板与所述第一所述第二、所述第三、所述第四通路和所述隔离容积的至少一个流体连通，以便容许流体连通穿过。

9.按照权利要求1所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述预定的多个阀装置为电磁阀。

10.按照权利要求9所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述电磁阀为小功率、小流量型。

11.按照权利要求1所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述控制模块包括至少一个微处理器。

12.按照权利要求11所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述控制模块包括一对微处理器。

13.按照权利要求12所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述一对微处理器中的第二个提供备用的安全校验功能。

14.按照权利要求13所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述备用的安全校验功能包括在ECP模式中的气动应急操作，在气动应急情下，确保释放所述隔离阀组件。

15.按照权利要求13所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述备用的安全校验功能包括当储存室压力低于预定水平时防止制动气缸压力排出的保护。

16.按照权利要求13所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述备用的安全校验功能包括当铁路车辆在切断ECP时运转而其它列车在ECP运转模式下运转时的粘着制动保护。

17.按照权利要求13所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述微处理器还包括制动气缸充气和放气控制逻辑，以便控制制动气缸的充气和放气速率。

18.按照权利要求17所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述制动气缸充气和放气速率由所述控制模块的时间循环开/关控制所控制。

19.按照权利要求18所述的中国式制动阀ECP总管，其特征在于，所述控制模块还包括改变施加和释放制动时间的能力。

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