CN102126487A - 用于轨道交通车辆的制动控制装置 - Google Patents

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刘作琪
陆啸秋
杨伟君
李邦国
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Abstract

本发明提供一种用于轨道交通车辆的制动控制装置，包括：相互连接的信号处理模块和空气制动控制模块，信号处理模块，用于接收车辆控制设备发送的制动指令信号和载荷检测信号，对制动指令信号和载荷检测信号进行解码，生成包含载荷信息的第二制动指令信号，并将第二制动指令信号发送给空气制动控制模块；空气制动控制模块，用于根据信号处理模块发送的第二制动指令信号对轨道交通车辆进行制动。本发明可以有效地根据轨道交通车辆的载荷大小来进行车辆的制动动作。减小轨道交通车辆进行制动动作时的纵向冲动，缩短列车的制动距离，从而可以提高轨道交通车辆运行的安全性和舒适性。

Description

用于轨道交通车辆的制动控制装置
技术领域
本发明涉及轨道交通车辆控制技术领域，尤其涉及一种用于轨道交通车辆的制动控制装置。
背景技术
传统的轨道交通车辆制动系统一般采用减压的方式来进行制动，目前国内的轨道交通车辆制动系统的制动机一般为采用例如用于货运列车GK型的三通阀、用于客运列车GL3型的三通阀，或103型、104型分配阀的传统的制动机。传统制动机的特点是当与制动机连接的列车管气压降低时，制动系统制动，而当列车管气压升高时，制动系统缓解。列车管减压量的大小相应决定了制动气缸的输出压力，进而驱动通过连杆与制动气缸连接的闸瓦直接作用于车轮，通过车轮和轨道之间的相互作用实现相应的制动力。
由于减压制动方式的制动指令通过列车管中的压缩空气的压力变化传递，而当制动时，整列列车的列车管中的压缩空气的压力大小的变化是不均衡的。这样就会造成列车中前后车辆的制动状态不一致，从而导致较大的纵向冲动，进而会引起较大的车钩力。尤其在紧急制动的工况下，相应产生的车钩力极大，对于长编组列车而言，容易造成断钩事故；对于客运列车而言，会严重影响旅客的舒适性。另外，由于传递制动时列车管中的压缩空气压力变化的压力波的速度有限，这样就会导致列车的空走时间加长，进而会导致制动距离的延长。制动距离的延长会给列车，尤其是高速列车的运行构成较大的安全隐患。
因此，如何有效地减少纵向冲动，缩短轨道交通车辆的制动距离，提高轨道交通车辆运行的安全性和舒适性就成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种用于轨道交通车辆的制动控制装置，以有效地减少纵向冲动，缩短轨道交通车辆的制动距离，提高轨道交通车辆运行的安全性和舒适性。
本发明提供一种用于轨道交通车辆的制动控制装置，包括：相互连接的信号处理模块和空气制动控制模块，
所述信号处理模块，用于接收车辆控制设备发送的制动指令信号和载荷检测信号，对所述制动指令信号和载荷检测信号进行解码，生成包含载荷信息的第二制动指令信号，并将所述第二制动指令信号发送给所述空气制动控制模块；
所述空气制动控制模块，用于根据所述信号处理模块发送的所述第二制动指令信号对轨道交通车辆进行制动。
本发明可以根据轨道交通车辆当前的载荷来确定相应的制动方案，可以有效地根据轨道交通车辆的载荷大小来进行车辆的制动动作。可以有效地减小轨道交通车辆进行制动动作时的纵向冲动，缩短列车的制动距离，从而可以提高轨道交通车辆运行的安全性和舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例一的结构图；
图2为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例二的空气制动模块的结构图；
图3为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例三的塞门控制单元的结构图；
图4为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例四的塞门控制单元的结构图；
图5为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例五的空气制动模块的结构图；
图6为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例六的空气制动模块的结构图；
图7为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例七的空气制动模块的结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例一的结构图，如图1所示，本实施例的装置可以包括：
相互连接的信号处理模块11和空气制动控制模块12。
其中，信号处理模块11，用于接收车辆控制设备13发送的第一制动指令信号和载荷检测信号，对制动指令信号和载荷检测信号进行解码，生成包含载荷信息的第二制动指令信号，并将第二制动指令信号发送给空气制动控制模块12。
具体地，车辆控制设备13中具备对车辆载荷进行检测的检测器或传感器，可以实时测量轨道交通车辆的当前载荷，并生成相应的载荷检测信号。信号处理模块11根据接收到的载荷检测信号就可以确定当前轨道交通车辆的载荷值。由于轨道交通车辆的载荷会直接影响车辆的制动效果，轨道交通车辆的载荷越大，需要通过空气制动控制模块12施加到相应的制动装置上的制动力也就越大。当信号处理模块11接收到车辆控制设备13发送的制动指令信号时，信号处理模块11就可以相应根据载荷检测信号确定制动动作所需的制动力大小，信号处理模块11具体可通过公式(1)计算制动力F制值
F制＝F载k    (1)
其中F载为列车当前载荷值，k为制动系数，其大小与车辆型号和轨道条件有关，本领域技术人员可以根据所用的轨道交通车辆的型号和轨道条件进行具体设置。
在信号处理模块11确定制动力值后，即可相应生成包含制动力值的第二制动指令信号，并将其发送给空气制动控制模块12。
空气制动控制模块12，用于根据信号处理模块11发送的第二制动指令信号对轨道交通车辆进行制动。空气制动控制模块12根据第二制动指令信号中所包含的制动力值及相应的制动指令，就可以驱动相应的制动装置来对轨道交通车辆进行具体的制动动作。
本实施例的用于轨道交通车辆的制动控制装置可以根据轨道交通车辆当前的载荷来确定相应的制动方案，可以有效地根据轨道交通车辆的载荷大小来进行车辆的制动动作。可以有效地减小轨道交通车辆进行制动动作时的纵向冲动，缩短列车的制动距离，从而可以提高轨道交通车辆运行的安全性和舒适性。
图2为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例二的空气制动模块的结构图，如图2所示，在实施例一的基础上，本优选实施例的空气制动控制模块12可以包括：相互连接的制动控制单元21和塞门控制单元22。
制动控制单元21，用于根据信号处理模块11发送的第二制动指令信号生成并输出塞门控制信号。
塞门控制单元22，用于根据制动控制单元21输出的塞门控制信号驱动风源控制塞门31动作，以控制进入制动气缸的压缩空气量。
制动控制单元21根据第二制动指令信号通过驱动风源控制塞门31动作，从而可以有效地对制动气缸中的压缩空气量进行控制，从而可以有效地对轨道交通车辆进行制动动作。
图3为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例三的塞门控制单元的结构图，如图3所示，在实施例二的基础上，塞门控制单元22具体可以包括：依次连接的电空转换阀221、空重阀222和中继阀223。
电空转换阀221与制动风缸32和制动控制单元21连接，用于根据塞门控制信号中包含的载荷信息确定预控制空气压力。
空重阀222，用于根据预控制空气压力调节中继阀223的输出空气压力，并将输出空气压力作为制动气缸33的制动气缸压力。
中继阀223，用于进行空气流量放大，并根据预控制空气压力调节制动气缸33的制动气缸压力。
制动风缸32中的压缩空气经电空转换阀221和空重阀222进入中继阀223，压缩空气的流量经中继阀223放大后进入制动气缸33。
举例来说，电空转换阀221接收到塞门控制信号后，就可以获得塞门控制信号中包含的载荷信息，根据载荷信息就可以确定当前轨道交通车辆的质量，相应就可以进一步确定在轨道交通车辆执行制动动作时，制动装置所应提供的制动力的大小，并根据制动力大小确定制动气缸33在轨道交通车辆执行制动动作时所应提供的预控制空气压力，并将该预控制空气压力传输给与其连接的空重阀222。空重阀222根据该预控制空气压力调节流经空重阀222的制动风缸32的输出空气压力，并将该输出空气压力作为中继阀223的输出空气压力。中继阀223对流过中继阀223的空气流量进行放大，从而通过提高流过的空气流量来实现快速提高制动气缸33中的空气压力的目的，并根据预控制空气压力对制动气缸33的制动气缸压力进行调节，例如使制动气缸33的制动气缸空气压力等于预控制空气压力，从而实现根据预控制空气压力对制动气缸33的制动气缸压力进行调节。
本实施例的用于轨道交通车辆的制动控制装置可以根据列车载荷调节制动气缸的制动气缸压力，从而可以使轨道交通车辆的制动动作更加有效且可靠，不会发生执行制动动作时，制动装置所提供的制动力不足的情况，可以有效地保障列车的安全运行。
图4为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例四的塞门控制单元的结构图，如图4所示，在实施例三的基础上，塞门控制单元22还可以包括：紧急电磁阀224、紧急排风阀225和分配阀226。
紧急电磁阀224与电空转换阀221、空重阀222、中继阀223、制动风缸32和紧急排风阀225连接，紧急排风阀225和分配阀226分别与列车管227连接。
紧急电磁阀224，用于当塞门控制信号包含紧急制动指令时开启，压缩空气由制动风缸32经紧急电磁阀224流入空重阀222和中继阀223，产生与载荷信息相应的制动压力。
紧急排风阀225，用于使列车管227减压。
分配阀226，用于根据列车管227减压产生紧急制动动作。
举例来说，在发生紧急情况时，轨道交通车辆可能需要进行紧急制动，此时，塞门控制信号中包含用于进行紧急制动的紧急制动指令，紧急电磁阀224通过与其连接的电空转换阀221获得该紧急制动指令，从而开启，并相应根据载荷信息确定执行该紧急制动指令所需的制动力大小，及根据制动力大小确定制动气缸33应该产生的制动压力。
紧急电磁阀224开启后，压缩空气由制动风缸32经紧急电磁阀224流入空重阀222和中继阀223，通过与实施例三类似的方式使制动气缸33产生与载荷信息相应的制动压力。同时，紧急电磁阀224还通过紧急排风阀225使列车管227减压，而列车管227的减压会触发分配阀226，从而使分配阀226驱动相应的制动设备产生紧急制动动作。
分配阀226，用于根据列车管227减压产生紧急制动动作。
本实施例的用于轨道交通车辆的制动控制装置可以在紧急制动时根据列车载荷调节制动气缸的制动气缸压力，从而可以使轨道交通车辆的紧急制动动作更加有效且可靠，不会发生执行紧急制动动作时，制动装置所提供的制动力不足的情况，可以有效地保障列车的安全运行。
图5为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例五的空气制动模块的结构图，如图5所示，在实施例二的基础上，为进一步增强制动效果，空气制动控制模块12还可以包括：撒砂控制单元23。
制动控制单元21与撒砂控制单元23连接，用于根据第二制动指令信号生成并输出撒砂控制信号。
撒砂控制单元23用于根据撒砂控制信号驱动撒砂器34。
制动控制单元21通过撒砂控制单元23对撒砂器34进行控制，就可以在需要进一步缩短轨道交通车辆的制动距离的情况下，例如紧急制动，通过撒砂来增大轮轨间的摩擦力，从而可以有效地缩短轨道交通车辆的制动距离。
优选地，为了满足运行时速达到200km/h及以上的高速轨道交通车辆制动时的撒砂要求，撒砂控制信号可以包括低速撒砂控制信号和高速撒砂控制信号，低速撒砂信号用于车辆速度小于160km/h时的撒砂控制，高速撒砂控制信号用于车辆速度大于160km/h时的撒砂控制。这样就可以使本实施例的轨道交通车辆制动控制装置可以很好地适用于高速轨道交通车辆。
图6为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例六的空气制动模块的结构图，如图6所示，在实施例二的基础上，为进一步增强制动效果，空气制动控制模块12还可以包括：升弓控制单元24。
制动控制单元21与升弓控制单元24连接，用于根据第二制动指令信号生成并输出升弓控制信号。
升弓控制单元24用于根据升弓控制信号驱动受电弓35的升降弓。
在制动时，制动控制单元21通过升弓控制单元24就可以对受电弓35的升降弓进行控制，通过使受电弓35上升来保证受电弓具有可靠的受流质量，这样就可以有效地保证制动时牵引电流的顺利流通。从而可以有效地提高制动动作的安全性和可靠性。
图7为本发明用于轨道交通车辆的制动控制装置实施例七的空气制动模块的结构图，如图7所示，在实施例二的基础上，为进一步增强制动效果，空气制动控制模块12还可以包括：停放控制单元25。
制动控制单元21与停放控制单元25连接，用于根据第二制动指令信号生成并输出停放控制信号。
停放控制单元25用于根据停放控制信号驱动停放制动的施加和缓解。
举例来说，在轨道交通车辆停止运行时，制动控制单元21就可以通过停放控制单元25对停放制动进行控制，从而可以有效地使轨道交通车辆在轨道上保持静止，提高轨道交通车辆使用的安全性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于轨道交通车辆的制动控制装置，其特征在于，包括：相互连接的信号处理模块和空气制动控制模块，
所述信号处理模块，用于接收车辆控制设备发送的制动指令信号和载荷检测信号，对所述制动指令信号和载荷检测信号进行解码，生成包含载荷信息的第二制动指令信号，并将所述第二制动指令信号发送给所述空气制动控制模块；
所述空气制动控制模块，用于根据所述信号处理模块发送的所述第二制动指令信号对轨道交通车辆进行制动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空气制动控制模块包括：相互连接的制动控制单元和塞门控制单元，
所述制动控制单元，用于根据所述信号处理模块发送的第二制动指令信号生成并输出塞门控制信号；
所述塞门控制单元，用于根据所述制动控制单元输出的塞门控制信号驱动风源控制塞门动作，以控制进入制动气缸的压缩空气量。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述塞门控制单元包括：依次连接的电空转换阀、空重阀和中继阀，
所述电空转换阀与制动风缸和所述制动控制单元连接，用于根据所述塞门控制信号中包含的载荷信息确定预控制空气压力；
所述空重阀，用于根据所述预控制空气压力调节所述中继阀的输出空气压力，并将所述输出空气压力作为所述制动气缸的制动气缸压力；
所述中继阀，用于进行空气流量放大，并根据所述预控制空气压力调节所述制动气缸的制动气缸压力；
所述制动风缸中的压缩空气经所述电空转换阀和所述空重阀进入所述中继阀，所述压缩空气的流量经所述中继阀放大后进入所述制动气缸。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述塞门控制单元还包括：紧急电磁阀、紧急排风阀和分配阀，
所述紧急电磁阀与所述电空转换阀、空重阀、中继阀、制动风缸和紧急排风阀连接，所述紧急排风阀和分配阀分别与列车管连接，
所述紧急电磁阀，用于当所述塞门控制信号包含紧急制动指令时开启，所述压缩空气由所述制动风缸经所述紧急电磁阀流入所述空重阀和所述中继阀，产生与所述载荷信息相应的制动压力；
所述紧急排风阀，用于使所述列车管减压；
所述分配阀，用于根据所述列车管减压产生紧急制动动作。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述空气制动控制模块还包括：撒砂控制单元，
所述制动控制单元与所述撒砂控制单元连接，用于根据所述第二制动指令信号生成并输出撒砂控制信号；
所述撒砂控制单元用于根据所述撒砂控制信号驱动撒砂器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述撒砂控制信号包括低速撒砂控制信号和高速撒砂控制信号，所述低速撒砂信号用于车辆速度小于160km/h时的撒砂控制，所述高速撒砂控制信号用于车辆速度大于160km/h时的撒砂控制。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述空气制动控制模块还包括：升弓控制单元，
所述制动控制单元与所述升弓控制单元连接，用于根据所述第二制动指令信号生成并输出升弓控制信号；
所述升弓控制单元用于根据所述升弓控制信号驱动受电弓的升降弓。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述空气制动控制模块还包括：停放控制单元，
所述制动控制单元与所述停放控制单元连接，用于根据所述第二制动指令信号生成并输出停放控制信号；
所述停放控制单元用于根据所述停放控制信号驱动停放制动的施加和缓解。
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