CN102666245A - 制动控制装置 - Google Patents

Abstract

通过增压切换电磁阀（111）控制负载敏感阀（121）的输出压力。在制动为常用制动时，通过增压切换电磁阀（111）对负载敏感阀（121）的输出压力进行增压，通过制动控制阀（131、132）将其调整成目标压力，经由中继阀（141、142）向制动缸（21、24）供给。在制动为非常制动时，接通增压切换电磁阀（111），将输出压力经由制动控制阀（131、132）和中继阀（141、142）向制动缸（21、24）供给。在有制动距离延伸的可能性时，接通增压切换电磁阀（111）以增大制动力。

Description

制动控制装置

技术领域

本发明涉及一种铁路车辆用的制动控制装置。

背景技术

在铁路车辆用的制动系统中使用了制动控制装置。制动控制装置控制向赋予车轴制动力的制动缸供给的压缩空气的压力（制动缸压力）。在专利文献1中公开了制动控制装置的一例。

专利文献1所公开的制动控制装置在制动装置作为常用制动发挥功能时，基于来自运行台的制动指令与空气弹簧的压力，通过运算求出自车所必须的制动力以及制动缸压力（目标值）。制动控制装置将输出的压力控制成与所求出的目标值一致。

另一方面，在制动装置作为非常制动发挥功能的情况下，制动控制装置使用负载敏感阀生成与响应负载成比例的制动缸压力，并将所生成的压力向制动缸供给。

专利文献1：特开2007-106287号公报

上述专利文献1的制动控制装置包括使非常制动动作的非常用电磁阀，用于将常用制动与非常制动切换动作的切换用电磁阀，以及用于增大负载敏感阀输出的压力的增压电磁阀。在该结构中，相对于这些功能的每一个需要一个电磁阀。因此，电磁阀的数量多。由于电磁阀的数量多，所以装置的外形尺寸大。而且，由于电磁阀的输入端口与输出端口的数量多，所以空气通路的数量多而复杂，装置的小型化困难。而且，由于零部件数量多，所以故障率高。而且，不能够将增压电磁阀用于常用制动。

发明内容

本发明是鉴于上述实情而提出的，其目的在于提供一种小型且结构简单的制动控制装置。

而且，本发明的目的还在于提供一种能够将增压切换电磁阀适当地利用于非常制动与常用制动双方中的制动控制装置。

本发明所涉及的制动控制装置是使用流体的压力的铁路车辆用制动控制装置，其特征在于，包括：负载敏感阀，输出与负载相对应的压力；增压切换电磁阀，将上述负载敏感阀输出的压力在第1压力和比第1压力高的第2压力之间切换；以及制动压力供给部，在该制动装置为常用制动状态时和非常用制动状态时，分别使用上述负载敏感阀输出的压力，向制动缸供给压力。

该制动控制装置无论是在作为常用制动发挥功能时还是作为非常制动发挥功能时，均分别使用上述负载敏感阀输出的压力，生成向制动缸供给压力。因此，不需要非常用电磁阀、切换用电磁阀等电磁阀，电磁阀的数量少，结构简单，零部件数量少。而且，能够将一个增压切换电磁阀利用于常用制动和非常制动双方中。

附图说明

图1是本发明实施方式1的制动控制装置的结构图；

图2是图1所示的制动控制阀的结构图；

图3是图1所示的制动控制单元的结构图；

图4（a）是表示制动缸内的压力变化的例子的附图，图4（b）和图4（c）是表示向制动控制阀供给的激磁信号的例子的附图；

图5是（a）至图5（b）分别是表示速度与负载敏感阀的动作的关系的附图；

图6是表示电车的台车与车轴以及制动控制装置的关系的附图；

图7是本发明实施方式2的制动控制装置的结构图；

图8是图7所示的制动控制装置的变形例的结构图；

图9是其它制动控制装置的其它结构图；

图10是使用了油压的制动控制装置的结构图。

附图标记说明：

11、11a、11b、500、600：制动控制装置，21、24：制动缸，22、25：制动片，23、26：车轴，27：压缩空气罐，28、29：空气弹簧，31：运行台，111：增压切换电磁阀，121：负载敏感阀，131、132：制动控制阀，141、142：中继阀，151：制动控制单元，261：台车。

具体实施方式

实施方式1

本发明的实施方式1所涉及的制动控制装置11是对铁路车辆进行制动的装置，控制向设在车轴上的制动缸供给的压缩空气的流通。

在本实施方式中，如图6所示，在铁路车辆的一个台车261的前方和后方分别配置有两个车轴23a和26a、23b和26b。各制动控制装置11a、11b为了对相对应的两个车轴23a和26a、23b和26b进行制动而控制向制动缸供给的压缩空气的流通。

各制动控制装置11（11a、11b）如图1所示，包括来自作为压缩空气的供给源发挥功能的压缩空气罐27的压缩空气流入的流入端口181，以及用于将压缩空气向制动缸21和24供给的供给端口182、183。而且，制动控制装置11包括来自支撑台车261的空气弹簧28、29的作为响应负载信号压的压缩空气流入的响应负载用端口184、185。

制动控制装置11还包括增压切换电磁阀111，负载敏感阀121，与制动缸数量相对应的两个制动控制阀131、132，以及中继阀141、142。

增压切换电磁阀111由电磁阀构成，输入侧通过通路（空气通路）191与流入端口181相连，输出侧经由通路194与负载敏感阀121相连。增压切换电磁阀111在消磁状态下空气通路关闭，在激磁状态下空气通路打开，空气从输入侧流向输出侧。

负载敏感阀121是机械阀，通过响应负载通路192、193与响应负载用端口184、185相连。而且，负载敏感阀121通过通路191与流入端口181相连，经由通路194与增压切换阀111的输出侧相连。负载敏感阀121在增压切换电磁阀111关闭（消磁）的状态下将与来自表示包括乘客的重量在内的台车261的全部重量相对应的压力变化的空气弹簧28、29的响应负载信号压成比例的压力向输出侧供给。另一方面，负载敏感阀121在增压切换电磁阀111打开（激磁）的状态下将相当于1.2倍增压切换电磁阀111关闭（消磁）状态时的压力向输出侧供给。即，负载敏感阀121能够随着增压切换电磁阀111的切换在与台车261的负载相对应的第1压力，和与台车261的负载相对应并且高于第1压力的2压力之间切换输出。

制动控制阀131如图2所示，由供给电磁阀EV1和排气电磁阀EV2等构成。制动控制阀131如图1所示，其输入侧经由通路201与负载敏感阀121的输出侧相连，其输出侧经由通路203与中继阀141的输入侧相连。制动控制阀131通过激磁和消磁的组合向制动缸21供给空气，或者对制动缸21内的空气进行排气。这样一来，将制动片22向车轴22推压的压力变化。

制动控制阀132如图2所示，由供给电磁阀EV1和排气电磁阀EV2等构成。制动控制阀132如图1所示，其输入侧经由通路202与负载敏感阀121的输出侧相连，其输出侧经由通路204与中继阀142的输入侧相连。制动控制阀132通过激磁和消磁的组合向制动缸24供给空气，或者对制动缸24内的空气进行排气。这样一来，将制动片25向车轴26推压的压力变化。

中继阀141是为了提高空气制动的响应性而对输入侧的输入压进行增幅，将增幅后的压力向输出侧供给的机械阀。中继阀141的输入侧经由通路203与制动控制阀131的输出侧相连，输入被制动控制阀131控制后的压力。而且，其输出侧经由通路205与供给端口182相连，将压力增幅后的空气经由供给端口182向制动缸21输出。

中继阀142也是为了提高空气制动的响应性而对输入侧的输入压进行增幅，将增幅后的压力向输出侧供给的机械阀。中继阀142的输入侧经由通路204与制动控制阀132的输出侧相连，输入被制动控制阀132控制后的压力。而且，其输出侧经由通路206与供给端口183相连，将压力增幅后的空气经由供给端口183向制动缸24输出。

这样，制动控制阀131、132和中继阀141，142与后述的制动控制单元151协同动作，在制动为常用制动时和非常制动时分别使用负载敏感阀121输出的压力，作为将压力向制动缸21、24供给的制动压力供给部或者供给机构发挥功能。

在通路203～206上连接有压力传感器P1～P4。各压力传感器P1～P4测定所连接的通路的空气压，将测定值向制动控制单元151供给。

制动控制单元151是对电磁阀进行激磁、消磁而使制动控制装置11适当动作的单元。制动控制单元151如图3所示，包括处理器301，存储器302，输入、输出部303，通信部304，以及控制输出部305。

处理器301执行存储在存储器302中的动作程序，控制该制动控制装置11的动作。例如，处理器301在常用制动处理中求出各制动缸21、24的压力的目标值，通过控制信号S111控制增压切换电磁阀111的消磁和激磁，通过控制信号S131控制制动控制阀131的消磁和激磁，通过控制信号S132控制制动控制阀132的消磁和激磁。

存储器302存储处理器301所执行的动作程序和固定数据等，而且，作为处理器301的工作存储器发挥功能。

输入、输出部303输入常用制动指令以及非常制动指令，压力传感器P1～P4的测定值，以及来自速度计的速度等并向处理器301供给。另外，常用制动指令例如从运行台31供给，非常制动指令除了运行台31以外也可以从车长室等供给。

通信部304在与其它的制动控制装置之间进行通信。

控制输出部305由输出用于控制电磁阀的激磁信号的驱动电路构成，输出控制增压切换电磁阀111的消磁和激磁的控制信号S111，控制构成制动控制阀131的多个电磁阀的消磁和激磁的控制信号S131，以及控制构成制动控制阀132的多个电磁阀的消磁和激磁的控制信号S132。

接着，对具有上述结构的制动控制装置11的动作进行说明。

1：常用制动状态

在通过来自运行台31的常用制动指令指示了常用制动状态的情况下，制动通过空气制动和电气制动（再生制动）的组合进行。

此时，处理器301经由控制输出部305而通过控制信号S111对增压切换电磁阀111进行激磁。这样一来，增压切换电磁阀111打开，空气向负载敏感阀121流入。通过来自增压切换电磁阀111的空气的流入，负载敏感阀121输出相当于与空气弹簧28、29的压力成比例的压力的1.2倍的压力。该高压力的空气向制动控制阀131、132的输入侧供给。

若用公式表示，则Pout=1.2?α?Pas，

在此，Pout：输出压力，α：比例系数，Pas：空气弹簧的压力。

处理器301基于速度、负载、制动的状态、压力状态等参数求出制动缸21、24的压力的目标值。处理器301例如通过如图4（a）、图4（b）所示依次输出激磁信号，对电磁阀进行激磁、消磁，使制动缸21、24的压力与所求出的目标值一致，将制动缸21、24的压力通过如图4（a）所例示的那样控制成与目标值一致。通过增压切换电磁阀111的作用，向制动控制阀131、132输入的压力相对较高（与没有增压切换电磁阀111的情况相比）。因此，经由了中继阀141、142后的制动缸21、24的压力到达目标值的时间缩短，制动缸压力的响应性提高。

2：非常制动状态

在通过来自运行台31、车长室等的非常制动指令而指示了非常制动的情况下，制动由空气制动进行。

此时，处理器301经由控制输出部305而通过控制信号S111对增压切换电磁阀111进行消磁。这样一来，增压切换电磁阀111关闭，空气不再从增压切换电磁阀111向负载敏感阀121流入。这样一来，负载敏感阀121的输出成为与空气弹簧压成比例的相当于非常制动的压力。

若用公式表示，则Pout=α?Pas，

在此，Pout：输出压力，α：比例系数，Pas：空气弹簧的压力。

进而，处理器301经由控制输出部305而通过控制信号S131、S132对制动控制阀131、132进行消磁。在这种情况下，制动控制阀131、132成为将负载敏感阀121的压力向中继阀141、142供给的模式（直通模式）。因此，与空气弹簧压相对应的压力经由制动控制阀131、132和中继阀141、142向制动缸21、24供给。这样一来，不使用特别的软件处理，而且不使用非常制动专用的阀及切换用的阀即能够构成非常制动。

这样，在非常制动时，基本上停止了增压切换电磁阀111的功能，但处理器301在符合存在制动距离延伸的可能性等规定的条件的情况下，即使在非常制动时，也对增压切换电磁阀111进行激磁，对负载敏感阀121的输出压进行增压。

在何种条件下对增压切换电磁阀111进行激磁是任意的。例如图5（a）所例示的那样，在车辆的速度超过了规定的基准值Ref的情况下，可以对增压切换电磁阀111进行激磁，使负载敏感阀121输出的压力增大。而且，并不仅限于速度，也可以基于车辆的重量、乘客的重量等其它参数对增压切换电磁阀111进行激磁，对负载敏感阀121的输出压进行增压。进而，也可以将速度与负载那种多个参数组合作为条件。而且，还可以将有了来自运行台31或者车长室的指示作为规定的条件。另外，增压倍率也并不仅限于1.2，只要是大于1的值，则可以是任意的。

进而，能够使增大压力的比例（乘数）基于任意的参数变化。例如图5（b）～图5（d）所例示的那样，根据车辆的速度使倍率阶段或者连续地变化。而且，并不仅限于速度，也可以作为依赖于车辆的重量、乘客的重量等其它参数的值。在这些情况下，预先使倍率变化的分布图存储在存储器302中，处理器301基于从速度传感器等供给的各种参数而通过控制信号S111控制增压切换电磁阀111的激磁、消磁，同时根据需要向负载敏感阀121指示倍率。而且，还可以通过来自运行台31或者车长室的指示设定倍率。

如以上所说明的那样，本实施方式所涉及的制动控制装置11与现有的结构相比，电磁阀的数量少，结构简单。因此，能够实现装置的小型化。

进而，由于将增压切换电磁阀111利用于常用制动和非常制动双方中，所以得到了常用制动时的高速制动响应性，非常制动时的制动力增大。

另外，本发明并不仅限于上述实施方式，能够进行各种变形及应用。

例如，在上述实施方式中，将增压切换电磁阀11激磁时的负载敏感阀121的输出压设为非常制动时的输出压的1.2倍，但倍率并不仅限于1.2，只要是大于1的值，则可以是任意的。

实施方式2

作为非常制动时存在制动距离延伸的可能性的情况，认为是其它的制动控制装置产生了故障。例如，在图6的结构中，制动控制装置11b产生故障，制动控制装置11a承担台车26的全部制动控制的情况。

在图6的结构中，例如制动控制装置11a、11b的处理器301相互通信，正常的制动控制装置11a的处理器301也能够对增压切换电磁阀111进行激磁。例如，有相对于来自制动控制装置11a的处理器301的询问，制动控制装置11b的处理器301不响应时，或者制动控制装置11b的处理器301检测出故障或者异常，向制动控制装置11a的处理器301通知了这一情况时，制动控制装置11a的处理器301对自装置的增压切换电磁阀111进行激磁的手法。

但是，在这种手法中，增压切换电磁阀111激磁之前需要时间。

为此，以下参照图7对一方的制动控制装置11b检测出其异常之际迅速地对另一方的制动控制装置11a的增压切换电磁阀111进行激磁的结构进行说明。

在图7中，制动控制装置11a的增压切换电磁阀111的开闭由增压切换电磁阀控制继电器PC1的开闭来控制。增压切换电磁阀控制继电器PC1是一种光耦合器。当通过来自制动控制装置11a的控制输出部305的通电，发光二极管PD1点亮时，与增压切换电磁阀111相连的光敏晶体管PT1导通，增压切换电磁阀111中供给有电流而被激磁。另一方面，与增压切换电磁阀控制继电器PC1并联地连接有光耦合器PC2光敏晶体管PT2。光耦合器PC2的发光二极管PD2与制动控制装置11b相连，经由电流限制用的阻抗Z1接地，经由光耦合器PC3的发光二极管PT3与电源相连。这样，在光耦合器PC3的发光二极管PD3上连接有制动控制装置11b的故障检测传感器401。

在这种结构中，制动控制装置11b正常的期间故障检测传感器401不向发光二极管PD3中通入电流。因此，发光二极管PD3不点亮，光敏晶体管PT3是断开的，电流不向发光二极管PD2流动，光敏晶体管PT2维持断开状态。因此，制动控制装置11a的增压切换控制阀111随着增压切换电磁阀控制继电器PC1的开闭而动作。

另一方面，当制动控制装置11b发生故障时，故障检测传感器401将电流流入发光二极管PD3中而使其发光。因此，光敏晶体管PT3接通，电流以电源VDD→光敏晶体管PT3→发光二极管PD2→阻抗Z1→接地的方式流动。换句话说，光敏晶体管PT3成为发送装置，将通知故障的信号向正常的制动控制装置11a发送。这样一来，发光二极管PD2发光，光敏晶体管PT2接通。通过光敏晶体管PT2接通，与增压切换电磁阀控制继电器PC1的开闭无关，电源经由接通的光敏晶体管PT2向增压切换电磁阀111供给。因此，制动控制装置11a的增压切换控制阀111被激磁。

根据该结构，能够与检测出制动控制装置11b的故障几乎同步地对制动控制装置11a中的增压切换电磁阀111进行激磁，能够迅速地对应。即，光耦合器CP3与故障检测传感器401的故障检测同步发送用于控制正常的制动控制装置11a的增压切换电磁阀的信号，增压切换电磁阀控制继电器（光耦合器）PC1响应发送来的信号控制自装置的增压切换电磁阀111（接通）。

另外，图7所示的结构并不仅限于此，能够适当变更。即，只要是由于一方的制动控制装置检测出的故障或者异常而能够直接对另一方的制动控制装置的增压切换电磁阀111进行激磁，则能够采用任意的结构。例如，也可以是图8所例示那样的结构。在图8中，通过制动控制装置11b的故障检测传感器401的输出，晶体管（FET）FT1接通，电流经由接通后的晶体管FT1流入电流限制用的阻抗Z2中，通过阻抗Z2中产生的电压，与增压切换电磁阀控制继电器PC1并联连接的第2晶体管FT2接通，对增压切换电磁阀111进行激磁。

另外，晶体管并不仅限于电场效果型，也可以是双极晶体管。而且，还可以是继电器等。除此之外，结构能够适当变更。

另外，在图7、图8中，当然也在制动控制装置11a中配置有故障检测传感器，在制动控制装置11b中配置增压切换电磁阀111和对其进行激磁的结构。

当一个制动控制装置发生故障时，对正常的制动控制装置的增压切换电磁阀进行激磁的结构并不仅限于图1所示结构的制动控制装置11，能够广泛应用于使用多个制动控制装置控制制动的情况。

作为一例，也能够适用图9所示结构的制动控制装置500中。在图9中，填充在压缩空气罐501中的压缩空气向个数与制动对象的车轴的数量相对应的常用电磁阀503和中继阀502，增压切换电磁阀505，以及负载敏感阀506供给。常用电磁阀503的输出压力向非常用电磁阀504供给。增压切换电磁阀505的输出向负载敏感阀506供给。而且，空气弹簧的压力向负载敏感阀506供给。负载敏感阀506的输出向非常用电磁阀504供给。非常用电磁阀504的输出向中继阀502供给。中继阀502的输出向制动缸供给。

在该结构中，在常用制动的情况下，非常用电磁阀504选择常用电磁阀503的输出压，在非常制动的情况下，非常用电磁阀504选择负载敏感阀506的输出压。即，非常用电磁阀504作为对常用制动和非常制动进行切换的常用和非常用切换电磁阀发挥功能。

在常用制动的情况下，常用电磁阀503通过制动控制单元151的控制而被激磁、消磁，输出与作为目标的制动缸压力相对应的压力。非常用电磁阀504将常用电磁阀503的输出压力向中继阀502传递。中继阀502将与所供给的压力相对应的压力向制动缸供给。

另一方面，在非常制动的情况下，负载敏感阀506输出与空气弹簧压力相对应的压力。但是，在增压切换电磁阀505被激磁的情况下输出比增压切换电磁阀505已消磁的情况大的压力（例如1.2倍）。非常用电磁阀504将负载敏感阀506的输出压力向中继阀502传递。中继阀502将与所供给的压力相对应的压力向制动缸供给。

该制动控制装置500与第1实施方式的制动控制装置11相比结构复杂，零部件数量多。进而，在常用制动时，不能够进行对增压切换电磁阀505进行激磁而使压力响应高速化的控制。

但是，若采用图7、图8所例示的结构，则在多个制动控制装置500中的一台产生故障的情况下等，能够迅速且自动地对其它的制动控制装置500的非常制动的制动压进行增压。

本发明并不仅限于上述实施方式，能够进行各种变形及应用。例如，在上述实施方式中，作为压力传递介质表示了压缩空气的例子，但也能够使用任意的气体。进而，压力传递介质并不仅限于气体，也可以是液体，例如油。例如图10所示，将高压油填充到油压罐601中，将该油向增压切换电磁阀605，负载敏感阀602，中继阀604供给，将油弹簧的压力向制动控制阀603供给。

在以上的说明中，例示了一台制动控制装置控制两根车轴的结构，但本发明并不仅限于此，一台制动控制装置也可以控制一根车轴或者三根以上的车轴。在这种情况下，与制动对象的车轴的数量相对应地配置制动控制阀和中继阀。

在上述实施方式中，表示了负载敏感阀将与输入侧的压力成比例的压力向输出侧输出的例子。本发明并不仅限于此，负载敏感阀输出的压力既可以是与输入侧的压力为线性关系的压力，也可以是其它的关系。

在上述实施方式中，当增压切换电磁阀111被激磁的情况下，负载敏感阀121增压，但也可以构成为当增压切换电磁阀111已消磁时，负载敏感阀121增压。即，只要是控制成在增压切换电磁阀112的两个状态中任意的第一状态时增压，在第二状态时不增压即可。

上述回路结构及动作仅是一例，本发明并不仅限于此。

Claims (10)

1.一种使用流体的压力的铁路车辆用制动控制装置，其特征在于，包括：

负载敏感阀，输出与台车的负载相对应的压力；

增压切换电磁阀，将上述负载敏感阀输出的压力在第1压力和比第1压力高的第2压力之间切换；

制动压力供给部，在制动为常用制动时和非常用制动时，分别使用上述负载敏感阀输出的压力，向制动缸供给压力。

2.如权利要求1所述的制动控制装置，其特征在于，

在制动为常用制动时，上述增压切换电磁阀使上述负载敏感阀输出第2压力，

在制动为非常制动时，在规定的条件成立的情况下，上述增压切换电磁阀使上述负载敏感阀输出第2压力，在上述规定的条件不成立的情况下，上述增压切换电磁阀使上述负载敏感阀输出第1压力。

3.如权利要求2所述的制动控制装置，其特征在于，上述规定的条件是表示非常制动的制动力不足的条件。

4.如权利要求2所述的制动控制装置，其特征在于，上述规定的条件是包含车辆的速度的条件。

5.如权利要求2所述的制动控制装置，其特征在于，上述规定的条件包含其它的制动控制装置发生故障的条件。

6.如权利要求1所述的制动控制装置，其特征在于，还包括：

故障检测传感器，检测自制动控制装置的故障；

发送装置，响应故障检测传感器的故障的检测，发送用于控制其它制动装置的增压切换电磁阀的信号；

控制部，响应从其它制动装置的发送装置发送来的信号，控制自装置的增压切换电磁阀。

7.如权利要求1所述的制动控制装置，其特征在于，上述制动压力供给部包括：

制动控制阀，使用上述负载敏感阀的输出压，输出制动控制用的压力；

中继阀，向制动缸供给将上述制动控制阀输出的制动控制部用的压力增幅后的压力。

8.如权利要求7所述的制动控制装置，其特征在于，

在制动为常用制动时，上述制动控制阀控制上述负载敏感阀输出的压力，向上述中继阀输出，

在制动为非常制动时，上述制动控制阀向上述中继阀原样输出上述负载敏感阀输出的压力。

9.如权利要求1所述的制动控制装置，其特征在于，

上述负载敏感阀接收表示台车的负载的压力信号，

在上述增压切换电磁阀为第1状态时，输出与负载相对应的第1压力，在上述增压切换电磁阀为第2状态时，输出与负载相对应且比第1压力高的第2压力。

10.如权利要求1所述的制动控制装置，其特征在于，

上述流体由空气或者油构成，

压力是空气压或者油压。

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