CN101537830A - 机车制动机计算机控制接口控制器及其与机车制动机连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路运输中的机车运行状态计算机自动化控制技术领域，特别是指铁路机车制动机计算机控制接口控制器及其与机车制动机连接方法。广泛适用于电力机车和内燃机车制动系统的计算机制动控制。实现对现有铁路机车制动机进行计算机制动控制，利用计算机控制系统，通过由调压阀、智能接口模块、压力接点开关、电磁阀和手动空气阀门构成的铁路机车制动机计算机控制接口控制器，与现有机车制动机中继阀控制接口、遮断阀控制接口和作用阀控制接口间实现电控信号和空气控制量的相互转换实现无级制动，在不改变机车原制动系统结构和不影响机车原制动系统性能和操纵方式的基础上，大大降低了机车制动系统的改造成本。

Description

机车制动机计算机控制接口控制器及其与机车制动机连接方法

技术领域

本发明涉及铁路运输中的机车运行状态计算机自动化控制技术领域，特别是指铁路机车制动机计算机控制接口控制器及其与机车制动机连接方法。

背景技术

目前我国铁路机车制动系统大多采用DK1(电力机车)或JZ7(内燃机车)型空气制动机；JZ7型空气制动机是完全的机械结构系统，通过对空气制动系统中不同阀体膜片两端空气压力和机械弹簧压力的平衡状的调节，达到调节和保持机车管压力的方法，实现对机车的减压制动和保持制动压力的目的；DK1型电控空气制动机是采用部分电气控制的机械结构系统，系统的工作原理与JZ7型空气制动机基本相同，空气的给风、排风、工作阀体的转换等功能是通过继电器或电磁阀的控制完成。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种铁路机车制动机计算机控制接口控制器及其与机车制动机连接方法，通过加装电空转换制动接口装置，使空气控制量和电控信号实现相互转换，在计算机系统控制状态下，直接对电力机车或内燃机车的制动机的计算机控制，同时不影响制动系统原有的手动控制功能。

本发明包括接口控制器，及设置在机车制动机上的控制接口和流量传感器，其控制接口包括机车制动机中继阀控制接口、机车制动机遮断阀控制接口和机车制动机作用阀控制接口；

其中接口控制器包括：

A、所采用的调压阀，将计算机控制模块的模拟量控制输出转换为比例相对应的压力输出值；

B、所采用的智能接口模块，将接收到的制动控制指令信息，经过逻辑运算和模拟运算，转换成控制输出控制和协调接口控制器各部件和模块的工作；

C、所采用的压力接点开关，采集司机的手动操纵信息，实现司机手动和智能控制的自动转换；

D、所采用的电磁阀，接收智能接口模块的控制命令，通过关闭和打开不同的空气回路，实现司机手动和智能控制的自动转换；

E、所采用的手动空气阀门，切除和接通制动机电控接口控制器的空气回路，实现司机手动和智能控制的手动转换。

本发明显著效果在于：

1、本发明在不改变机车原制动系统结构和不影响机车原制动系统性能和操纵方式的基础上，通过对制动机的简单改造加装制动接口设备将计算机输出的电信号转化为空气信号，实现可计算机控制的无级制动。

2、本发明与机车制动机的连接方法，不破坏机车制动机原有的机械结构和连接管路，所有的部件都从机车制动机原有的机械安装结构界面装入，对机车制动机不产生机械破坏。大大降低了机车制动系统的改造成本。

3、本发明还不影响制动系统原有的手动控制功能，计算机系统控制时，本发明起制动作用，如发明故障时或司机使用机车制动手柄时，计算机系统控制即被切除，由司机手动进行制动。

4、本发明为智能型无级调压装置，压力调整范围从600Kpa～0Kpa连续可调，初始压力可根据用户需要选择为600Kpa或500Kpa。

5、本发明的工作压力为800Kpa～1Mpa。

6、本发明可根据计算机控制接口输出的控制电信号，输出相应的机车制动保压值，控制机车空气制动系统完成制动。

7、本发明在按计算机控制要求输出机车制动保压值的同时，自动检测均衡风缸的压力并回送给计算机控制系统，进行反馈控制。

8、本发明对司机的手动制动具备监测功能，控制方案采用“人机共用，手动优先”的原则，司机的操纵可以方便的切除设备的作用。

9、本发明对电力机车和内燃机车的制动系统均适用。

附图说明

图1为本发明中接口控制器工作原理图

图2为本发明中接口控制器与机车制动机连接示意图

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步详细说明

本发明包括接口控制器，及设置在机车制动机上的控制接口和流量传感器；其中控制接口包括机车制动机中继阀控制接口、机车制动机遮断阀控制接口和机车制动机作用阀控制接口，该控制接口所述工况包括至少以下之一：

提供机车制动机计算机控制接口控制器的工作风源、切断机车制动机的手动控制信号、采集机车制动机的工作状态、将机车制动机计算机控制接口控制器的控制信号引入机车制动机。

铁路机车制动机计算机控制接口控制器的流量传感器，用于采集列车管空气流量信息。

铁路机车制动机计算机控制接口控制器与机车制动机的连接方法，不破坏机车制动机原有的机械结构和连接管路，所有的部件都从机车制动机原有的机械安装结构界面装入，对机车制动机不产生机械破坏。

铁路机车制动机计算机控制接口控制器，包括：

调压阀，将计算机控制模块的模拟量控制输出转换为比例相对应的压力输出值；调压阀的工作压力为1Mpa，输出压力范围为0～600Kpa，输入信息与输出控制量的对应关系至少应包含以下之一：输入信息为0～10V/DC电压模拟量信号，对应输出压力范围为0～600Kpa；输入信息为4～20mA电流模拟量信号，对应输出压力范围为0～600Kpa。

智能接口模块，将接收到的制动控制指令信息，经过逻辑运算和模拟运算，转换成控制输出控制和协调接口控制器各部件和模块的工作；通过串行通讯接口与其他控制系统进行控制指令和制动机工作状态信息的交换；通过输出0～10V/DC电压模拟量信号控制接口控制器；通过开关量输出协调接口控制器各部件和模块的工作。

压力接点开关，采集司机的手动操纵信息，实现司机手动和智能控制的自动转换；压力接点开关，通过常闭或常开接点，接通或断开自动控制回路。

电磁阀，接收智能接口模块的控制命令，通过关闭和打开不同的空气回路，实现司机手动和智能控制的自动转换；为两位三通电控气动阀门，由压力接点开关控制，实现关闭和打开不同的空气回路。

手动空气阀门，切除和接通制动机电控接口控制器的空气回路，实现司机手动和智能控制的手动转换。可在设备故障时很方便的转为手动。

如图1所示为本发明工作原理图，通过车载计算机通讯接口RS485、数/模转换单元、模拟控制输出、模拟采样输入、逻辑运算单元、I/O控制输出、I/O采样输入、制动量控制单元、制动流量采集单元、自动/手动切换单元的电控信号和空气控制量的相互转换，实现对机车制动机的自动控制。

如图2所示为本发明接口控制器与机车制动机连接图，其中机车自动制动阀、机车总风遮断阀、机车制动中继阀、列车管、以及所有的连接风管，是机车空气制动系统的设备。JZ7型制动机和DK1型制动机的空气制动部分的原理和设备以及设备连接是相同的。

图中标号为1的设备是机车1端操纵的空气制动设备；标号为2的设备是机车2端操纵的空气制动设备

机车制动机计算机控制接口控制器，通过三个接口位置接入机车制动系统，不破坏机车制动机原有的机械结构和连接管路，所有的部件都从机车制动机原有阀体的机械安装结构界面装入，对机车制动机不产生机械破坏。且便于安装和对制动机原状态的恢复。具体接口位置和功能如下所述：

1、机车单独制动阀制动接口

将机车制动机总风管、机车作用管信号引出，机车制动机总风引至机车制动机计算机控制接口控制器的输入端；机车制动机作用管分别由阀座侧和阀侧引出，在机车制动机阀座侧的引出处经逻辑单元后引至自动制动调压阀的输入端；其输出端接机车制动机阀侧的引出端，完成机车单独制动阀制动的减压功能。机车制动机阀座侧的引出处加装手动/自动转换开关，开关提供一组常闭(或常开)接点，当司机手动制动时，阀体产生风压，推动手动/自动转换开关，给出手动信号。

2、机车总风遮断阀制动接口

将列车制动机总风遮断管引出，在列车制动机总风遮断管的引出处加装手动/自动转换开关，手动/自动转换开关提供一组常闭(或常开)接点，当司机手动制动时自动制动阀进入制动区，总风遮断管产生风压，推动手动/自动转换开关，给出手动信号。

在常态下，总风遮断管上手动/自动转换开关的常闭接点因总风遮断管内无风压，处于闭合状态，允许控制信号通过；当由计算机控制机车制动时，由于总风遮断管手动/自动转换开关处于闭合状态，当给自动制动调压阀控制信号时，中均管和中继阀就按调压阀的信号要求实现制动。司机制动时，自动制动阀手柄进入制动区，总风遮断管有风压，手动/自动转换开关断开，通过电磁阀使中均管处于常态，自动制动调压阀失去作用，转为手动操纵。

3、机车制动中继阀制动接口

将机车制动机中均管分别由中继阀管座侧和中继阀侧引出，机车制动机中继阀管座侧的引出经逻辑单元后引至自动制动调压阀的输入端；自动制动调压阀的输出端接机车制动机中继阀侧的引出端，完成自阀制动的减压功能。

本发明的工作原理如下：

机车制动系统采用减压方式，控制机车和车辆制动机的制动保压和缓解，可提高制动速度，保证列车的安全。

在采用计算机系统控制作业时，机车自动制动阀和单独制动阀放置运转位，当计算机系统控制发生故障时，司机操纵自动制动阀和单独制动阀仍可保证机车的制动和缓解。

为了确保手动和自动两个制动系统的作用互不干扰，设有自动转换装置。即计算机系统控制时自动切断自动制动阀和单独制动阀系统的工作，当采用自动制动阀(自阀)和单独制动阀(单阀)工作时自动切除计算机系统控制。

计算机系统控制机车制动时，机车状态为：操作1端自阀手柄在运转位，单阀手柄在运转位；操作2端自阀手柄在取出位，单阀手柄在取出位

计算机系统控制制动时，机车制动系统控制接口接受计算机指令输出减压信号，通过操作1端手动/自动转换阀控制中均管压力使之与计算机指令压力相同。

由于中均管压力降低使中继阀排气，机车管减压达到给定压力时自动保压。

当机车制动系统控制接口接受计算机缓解指令时，机车车辆一次性缓解。

操作2端操纵与操作1端相同，此时操作1端手动/自动转换阀控制气路关闭，操作2端手动/自动转换阀控制气路打开。

手动/自动转换阀的手动/自动转换阀开闭，由自阀手柄是否在运转位或手柄取出位而自动转换。

计算机系统控制制动系统的切除与复原

当操作1端自阀制动时，1端总风遮断管有气压推动安装在1端的手动/自动转换开关，切除计算机系统控制电源，同时切断1端总风供给控制箱的气源，当自阀手柄回到运转位时计算机系统控制电源接通，同时1端气源也接通，又可正常控制制动。

2端操纵与1端相同，只是2端总风遮断管有气压推动2端的手动/自动转换开关并切除计算机系统控制电源和2端总风的气源。

Claims (10)

1、一种机车制动机计算机控制接口控制器，其特征在于

A、所采用的调压阀，将计算机控制模块的模拟量控制输出转换为比例相对应的压力输出值；

B、所采用的智能接口模块，将接收到的制动控制指令信息，经过逻辑运算和模拟运算，转换成控制输出控制和协调接口控制器各部件和模块的工作；

C、所采用的压力接点开关，采集司机的手动操纵信息，实现司机手动和智能控制的自动转换；

D、所采用的电磁阀，接收智能接口模块的控制命令，通过关闭和打开不同的空气回路，实现司机手动和智能控制的自动转换；

E、所采用的手动空气阀门，切除和接通制动机电控接口控制器的空气回路，实现司机手动和智能控制的手动转换。

2、如权利要求1所述的铁路机车制动机计算机控制接口控制器，其特征在于，A所述调压阀的工作压力为1Mpa，输出压力范围为0～600Kpa，输入信息与输出控制量的对应关系至少应包含以下之一：输入信息为0～10V/DC电压模拟量信号，对应输出压力范围为0～600Kpa；输入信息为4～20mA电流模拟量信号，对应输出压力范围为0～600Kpa。

3、如权利要求1所述的铁路机车制动机计算机控制接口控制器，其特征在于，B所述智能接口模块，通过串行通讯接口与其他控制系统进行控制指令和制动机工作状态信息的交换；通过输出0～10V/DC电压模拟量信号控制接口控制器；通过开关量输出协调接口控制器各部件和模块的工作。

4、如权利要求1所述的铁路机车制动机计算机控制接口控制器，其特征在于，C所述压力接点开关，通过常闭或常开接点，接通或断开自动控制回路。

5、如权利要求1所述的铁路机车制动机计算机控制接口控制器，其特征在于，D所述电磁阀，为两位三通电控气动阀门，由权利要求5中C所述压力接点开关控制，实现关闭和打开不同的空气回路。

6、如权利要求1所述的铁路机车制动机计算机控制接口控制器，其特征在于，E所述手动空气阀门，可在设备故障时很方便的转为手动。

7、机车制动机计算机控制接口控制器及其与机车制动机的连接方法，其特征在于设置在机车制动机上控制接口和流量传感器，其控制接口包括：机车制动机中继阀控制接口、机车制动机遮断阀控制接口和机车制动机作用阀控制接口。

8、如权利要求7所述的机车制动机计算机控制接口控制器及其与机车制动机的连接方法，其特征在于，设置在机车制动机上的控制接口，所述工况包括至少以下之一：

提供机车制动机计算机控制接口控制器的工作风源、切断机车制动机的手动控制信号、采集机车制动机的工作状态、将机车制动机计算机控制接口控制器的控制信号引入机车制动机。

9、如权利要求7所述的机车制动机计算机控制接口控制器及其与机车制动机的连接方法，其特征在于流量传感器，采集列车管空气流量信息。

10、如权利要求7所述的机车制动机计算机控制接口控制器与机车制动机的连接方法，其特征在于所有的部件都从机车制动机原有的机械安装结构界面装入，对机车制动机不产生机械破坏。

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