CN102963347A - 一种apm车辆用空气制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种APM车辆用空气制动系统。为了解决现有空气制动系统不具备制动控制、制动监控和故障诊断功能的问题，所述APM车辆用空气制动系统包括供风模块，空气控制模块，制动控制模块，基础制动装置气路控制模块，空气弹簧气路控制模块，解钩和车辆连接管路控制模块。本发明所述空气制动系统较原有技术具有更灵活的制动缸压力调节能力，具有更好的控制精度和功能扩展性。

Description

一种APM车辆用空气制动系统

技术领域

本发明涉及城轨车辆制动系统领域，具体为一种APM车辆用空气制动系统。

背景技术

目前国内现有APM车辆制动系统不设置制动电子控制单元，ATC直接发送制动控制信号到制动控制模块内的电磁比例阀进行电—机转换。该模拟式的电空转换电磁阀制造工艺复杂，价格高，对压缩空气的清洁度要求高。

由于没有制动电子控制单元，系统不具备制动控制、制动监控和故障诊断功能，且无法进行功能扩展。

发明内容

针对现有空气制动系统不具备制动控制、制动监控和故障诊断功能的不足，本发明旨在提供一种APM车辆用空气制动系统，该系统具有故障诊断功能，可以灵活的调节制动缸输出压力，具有更好的控制精度和功能扩展性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种APM车辆用空气制动系统，其结构特点是，该空气制动系统包括供风模块，空气控制模块，制动控制模块，基础制动装置气路控制模块，空气弹簧气路控制模块，解钩和车辆连接管路控制模块；所述供风模块包括由电机驱动的空压机，该空压机通过管道与一干燥器及空滤器连通，所述空滤器后面连接的供风截断塞门与主风管相连；该供风模块弹性悬挂于车体底架下，为整个制动系统及其他用风设备提供压缩空气；所述空气控制模块包括与所述主风管相连的主风缸，该主风缸通过管道与一紧急电磁阀相连，该紧急电磁阀通过一快排阀与一截断塞门相连；所述空气控制模块装于车体底架上，为空气制动系统的制动动作提供压缩空气；所述制动控制模块包括与主风缸的出风管相连的制动风缸，该制动风缸的出风管通过一截止塞门后分为两路，一路与一中继阀相连，另一路通过一溢流阀与一制动电磁阀相连，该制动电磁阀分别与一预控风缸和所述中继阀相连；所述基础制动装置气路控制模块包括两路并联的基础制动气路支路，每组基础制动气路支路包括两个并联的鼓式制动器和分别与两个鼓式制动器相连的快排阀；所述每组基础制动气路支路的一端与所述制动控制模块的中继阀相连，其另一端与所述空气控制模块的截断塞门相连；所述空气弹簧气路控制模块包括依次通过一截断塞门与所述主风管相连的四个空气弹簧；所述解钩和车辆连接管路控制模块包括两组解钩和车辆连接管路支路，每组解钩和车辆连接管路支路包括分别与所述主风管相连的总风截断塞门和解钩电磁阀，所述总风截断塞门和解钩电磁阀并联连接；所述供风模块的空滤器的出风管路上装有一压力开关；所述空气控制模块的主风缸的进风管路上装有一主风压力门开关，该供风模块的空滤器的出风管路上装有一溢流阀和一检测口；该空气控制模块的截断塞门出风管路上装有一压力开关和一检测口；所述空气弹簧气路控制模块的空气弹簧进风管路上均装有一压力开关和一检测口；所述制动控制模块的中继阀的出风管路上装有一压力传感器和一检测口；该制动控制模块的预控风缸上装有一压力传感器和一检测口。

为了在紧急情况下缓解列车制动，所述空气控制模块还包括一辅助缓解装置，该辅助缓解装置包括通过管道分别与所述主风缸相连的辅助缓解电磁阀和截断塞门，该辅助缓解电磁阀和截断塞门并联连接，通过一溢流阀与辅助缓解电磁阀和截断塞门相连的辅助备用风缸与所述供风模块的空滤器相连。

为了保证在解钩电磁阀失效的情况下能安全实现解钩，所述解钩电磁阀的进风端设有手动解钩阀门。

所述空气弹簧与所述空气弹簧气路控制模块的截断塞门之间的管路上装有根据车辆载重自动调节空气弹簧充排气的高度阀。

所述空气控制模块的快排阀与截断塞门相连的管路上并联一紧急排泄支路，该紧急排泄支路由另一紧急电磁阀和另一快排阀串联而成。

所述干燥器有选为双塔式干燥器。

籍由上述结构，本发明的空气制动系统主要包括供风模块、空气控制模块、制动控制模块、基础制动装置及制动电子控制单元等。

供风模块主要包括由AC380V三相电机驱动的压缩机组和双塔式空气干燥系统。弹性悬挂于车体底架下，为整个制动系统及其他用风设备提供干燥洁净的压缩空气。

空气控制模块每车一个，装于车体底架上，主要包括主风缸和辅助缓解装置。用于为制动动作提供压缩空气以及提供辅助缓解功能。

制动控制模块每转向架安装一个，主要由供制动控制用的高速开关电磁阀和流量放大用的中继阀组成。使用高速开关电磁阀代替了现有制动系统中的模拟式电磁比例阀，该阀对制造精度要求不高，抗介质污染能力强，可靠性高，使用从制动电子控制单元传输来的脉宽调制制动信号作为输入控制信号，能对系统输出压力进行连续调节。

与以前制动系统相比，本发明的有益效果是：新增的制动电子控制单元具有制动控制、制动状态监控和故障诊断等功能。它从车辆控制设备接收模拟制动信号同时结合传感器反馈的制动压力，输出DC24V的脉宽调制信号来驱动高速开关电磁阀的闭合动作，对制动压力形成精确的闭环控制。

本发明所述空气制动系统较原有技术具有更灵活的制动缸压力调节能力，具有更好的控制精度和功能扩展性。

 

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明一种实施例的系统原理图；

图2为本发明所述供风模块的原理图；

图3为本发明所述空气控制模块原理图；

图4为本发明所述制动控制模块原理图；

图5为本发明所述基础制动装置气路原理图；

图6为本发明所述空气弹簧气路原理图；

图7为本发明所述解钩和车辆连接管路原理图。

在图中：

1-电机；     2-空压机；      3-安全阀 ；       4-干燥器；

5-空滤器；   6-供风截断塞门；7-压力开关；      8-主风压力开关；

9-主风缸；   10-空滤器；     11-溢流阀；       12-检测口；

13-单向阀；  14-辅助备用风缸； 15-溢流阀；  16-辅助缓解电磁阀；

17-截断塞门；18-紧急电磁阀；   19-快排阀；     20-压力开关；

21-制动风缸； 22-截断塞门；    23-溢流阀；     24-压力传感器；

25-中继阀；  26-预控风缸；     27-缓解电磁阀； 28-制动电磁阀；

29-鼓式制动器；  30-快排阀；   31-压力开关；   32-空气弹簧；

33-高度阀；  34-截断塞门；     35-截断塞门；   36-解钩电磁阀；

37-手动解钩塞门。

具体实施方式

本发明制动系统为采用微机控制的模拟式直通空气制动系统。常用制动时与电制动协调工作，同时具有紧急制动、保持制动和停放制动功能，具体结构示意图见图1。

本发明的空气制动系统的风源为供风模块，该模块集成于一个框架内弹性悬挂于车体底架下。供风模块能为制动系统及车辆其它用风部件提供洁净干燥的压缩空气。其原理图如图2所示，一台AC380V三相交流电机1驱动一台额定排量为320L/min的空压机2，通过双塔式干燥器和空滤器后形成干燥洁净的压缩空气。安全阀3用于防止输出压缩空气压力过高，压力开关7用于监测模块输出压力并通过控制继电器的得失电来控制空压机的启停以保证主风压力不低于750Kpa不高于900Kpa。

空气控制模块安装于车体底架上，主要由一个30L的主风缸和紧急缓解单元以及紧急制动和停放制动气路组成，原理见图3所示。主风缸9用于存储制动系统所需压缩空气，其容积满足AW3载荷下实行最大常用制动且空气弹簧动作而瞬间消耗空气时，不会使主风压力开关8发出动作。主风缸的压力空气通过溢流阀11调节到设定值后输送到各个用气系统。25L的辅助备用风缸14用于辅助缓解时提供压缩空气，其容积能满足至少三次辅助缓解的用气要求。溢流阀15用于把辅助缓解压力调节到设定值。辅助缓解电磁阀16和截断塞门17可分别供在车上和车下进行制动缓解操作。紧急电磁阀18和快排阀19用于紧急制动和停放制动的控制。主风压力开关8用于监测主风压力值，当主风压力低于设定值时，会在监控设备上显示故障信息。

每转向架安装一个制动控制模块，主要由制动控制用的高速开关电磁阀和流量放大用的中继阀及制动风缸组成，其原理见图4所示。制动风缸21为各种制动行为提供压缩空气，容积取为25L，能满足无外部风源的情况下，在AW3载荷下施加最大制动压力时，连续施加5次制动动作的要求。制动电磁阀28和缓解电磁阀27根据制动电子控制单元发出的指令进行开闭，制动电子控制单元根据压力传感器24反馈的压力信号随时调整发出的制动指令，从而对制动压力形成闭环控制。中继阀根据从电磁阀传来的控制压力信号打开或关闭阀口，对应于控制压力放大气体流量，实现对基础制动装置压力的控制。截断塞门22用于隔离该处转向架的制动系统。1.5L的预控风缸26用于增大中继阀控制腔的容积以减小充排气时的压力波动，从而稳定控制压力，防止输出压力的波动。

基础制动装置为空气制动系统的执行机构，本系统采用楔块鼓式制动器，集成在驱动桥中。制动器29具有两个气室，一个空气制动气室用于常用制动，一个弹簧制动室用于紧急制动和停放制动。快排阀30在需要时可以快速排空弹簧制动室内的空气，从而实施紧急制动或停放制动。

空气弹簧32为转向架的二系悬挂装置，它可根据车辆的载重自动充放气，从而保证地板面高度始终保持一致。本系统采用三点调平方式，其气路原理见图6。压力空气通过截断塞门34进入空气弹簧32，空气弹簧32的充排气由高度阀33根据车辆载重自动调节。空气弹簧32故障压力开关31用于监测空气弹簧32的故障状态。

图7为解钩和车间连接管路原理图，总风截断塞门35用于切断两辆车间的气路连接，解钩电磁阀36通电后对车辆解钩机构进行充风从而实现解钩，同时可以操纵手动解钩塞门37进行解钩操作。

各个模块内的压力检测口12主要用于调节与其相邻的压力开关设定值或检测压力传感器。

当使用空气制动系统进行常用制动时，制动电子控制单元发出制动指令到制动控制模块内的高速开关电磁阀，关闭制动缓解电磁阀27从而断开中继阀25的控制气室与大气间的通路，打开制动施加电磁阀28从而联通中继阀控制气室与制动风缸间的气路，中继阀联通制动风缸21与基础制动装置29的空气制动气室之间的气路并根据中继阀控制气室内的压力大小来确定输出的压力值。通过压力传感器24反馈压力信号到制动电子控制单元来判断是否达到需求的制动压力，如已满足要求，则同时关闭电磁阀27和28，系统进入保压状态，如果基础制动装置由于泄漏等因素导致压力下降，制动电子控制单元根据传感器24反馈的信号重新打开制动电磁阀28直到基础制动装置内压力回到设定值后，系统重新进入保压状态。当常用制动缓解时，制动电子控制单元发出信号使得电磁阀27得电，电磁阀28失电，从而断开制动风缸与中继阀控制气室间的通路同时联通控制气室与大气的通路，使得控制气室内的空气压力降低，该压力的降低导致中继阀打开基础制动装置空气制动气室与大气间的通路，使得空气制动气室内压力降低到与中继阀控制气室内压力相当为止，实现常用制动的缓解。

为了保证总风大泄露时常用制动用风，保证常用制动的可靠性，设置了图4中的单向阀13以阻止制动风缸21中的压力空气逆流到主风管路中。

紧急制动系统为一故障安全系统，采用弹簧被动施加充气缓解形式。车辆空气控制模块内装有2个相互平行的故障安全紧急电磁阀18，正常状态下该电磁阀始终处于得电状态，经过紧急电磁阀18、快速排气阀19和快速排气阀30向基础制动装置弹簧制动气室内充入压缩空气，使得弹簧处于压缩状态，不产生制动力。当紧急制动指令触发后，紧急电磁阀18失电，断开主气路与弹簧制动气室间的通路，弹簧制动气室内的压力空气通过快速排气阀19排入大气内，压缩的弹簧被释放从而实现一次紧急弹簧制动作用。

停放制动与紧急制动为同一弹簧制动，作用过程类似。紧急缓解压力开关20用于监控停放制动是否缓解。

紧急制动和停放制动缓解时，两个紧急电磁阀18，两个快速排气阀19和快速排气阀30串联对弹簧制动气室充气，而紧急制动和停放制动施加时，紧急电磁阀18失电后，两个快速排气阀19并联对弹簧制动气室排气，这样的设计充分保证了紧急制动和停放制动作用的可靠性以及快速响应性。

为了保证主风大泄露后能够缓解紧急制动和停放制动，设置了辅助缓解单元，安装于空气控制模块内。该单元能满足至少三次的辅助缓解用风功能，正常工作时，通过打开辅助缓解电磁阀16或辅助缓解截断塞门17，辅助备用风缸14内的压缩空气经过与紧急制动和停放制动同样的缓解气路进入鼓式制动器弹簧制动气室内，从而缓解弹簧制动力。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 

Claims (4)

1. 一种APM车辆用空气制动系统，其特征在于，该空气制动系统包括供风模块，空气控制模块，制动控制模块，基础制动装置气路控制模块，空气弹簧气路控制模块，解钩和车辆连接管路控制模块；

所述供风模块包括由电机（1）驱动的空压机（2），该空压机（2）通过管道与一干燥器（4）及空滤器（5）连通，所述空滤器（5）后面连接的供风截断塞门（6）与主风管相连；该供风模块弹性悬挂于车体底架下，为整个制动系统及其他用风设备提供压缩空气；

所述空气控制模块包括与所述主风管相连的主风缸（9），该主风缸（9）通过管道与一紧急电磁阀（18）相连，该紧急电磁阀（18）通过一快排阀（19）与一截断塞门（22）相连；所述空气控制模块装于车体底架上，为空气制动系统的制动动作提供压缩空气；

所述制动控制模块包括与主风缸（9）的出风管相连的制动风缸（21），该制动风缸（21）的出风管通过一截止塞门（22）后分为两路，一路与一中继阀（25）相连，另一路通过一溢流阀（23）与一制动电磁阀（28）相连，该制动电磁阀（28）分别与一预控风缸（26）和所述中继阀（25）相连；

所述基础制动装置气路控制模块包括两路并联的基础制动气路支路，每组基础制动气路支路包括两个并联的鼓式制动器（29）和分别与两个鼓式制动器（29）相连的快排阀（30）；所述每组基础制动气路支路的一端与所述制动控制模块的中继阀（25）相连，其另一端与所述空气控制模块的截断塞门（22）相连；

所述空气弹簧气路控制模块包括依次通过一截断塞门（34）与所述主风管相连的四个空气弹簧（32）；

所述解钩和车辆连接管路控制模块包括两组解钩和车辆连接管路支路，每组解钩和车辆连接管路支路包括分别与所述主风管相连的总风截断塞门（35）和解钩电磁阀（36），所述总风截断塞门（35）和解钩电磁阀（36）并联连接；

所述供风模块的空滤器（5）的出风管路上装有一压力开关（7）；

所述空气控制模块的主风缸（9）的进风管路上装有一主风压力门开关（8），该供风模块的空滤器（10）的出风管路上装有一溢流阀（11）和一检测口（12）；该空气控制模块的截断塞门（22）出风管路上装有一压力开关（20）和一检测口（12）；

所述空气弹簧气路控制模块的空气弹簧（32）进风管路上均装有一压力开关（31）和一检测口（12）； 

所述制动控制模块的中继阀（25）的出风管路上装有一压力传感器（24）和一检测口（12）；该制动控制模块的预控风缸（26）上装有一压力传感器（24）和一检测口（12）。

2. 根据权利1所述的APM车辆用空气制动系统，其特征在于，所述空气控制模块还包括一辅助缓解装置，该辅助缓解装置包括通过管道分别与所述主风缸（9）相连的辅助缓解电磁阀（16）和截断塞门（17），该辅助缓解电磁阀（16）和截断塞门（17）并联连接，通过一溢流阀（15）与所述辅助缓解电磁阀（16）和截断塞门（17）相连的辅助备用风缸（14）与所述主风管相连。

3. 根据权利1所述的APM车辆用空气制动系统，其特征在于，所述空气控制模块的快排阀（19）与截断塞门（22）相连的管路上并联一紧急排泄支路，该紧急排泄支路由另一紧急电磁阀（18）和另一快排阀（19）串联而成。

4. 根据权利1所述的APM车辆用空气制动系统，其特征在于，所述干燥器（4）为双塔式干燥器。

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