CN102975739B - 一种焦炉电机车复合制动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炉电机车复合制动系统，所述系统包括电磁盘式制动器和气动单元闸瓦制动器，电磁盘式制动器设置于行走装置上，气动单元闸瓦制动器设置于车轮上，当电控系统控制驱动电机减速到设定速度时，电磁盘式制动器进行主制动，气动单元闸瓦制动器进行辅助制动。本发明还公开了一种焦炉电机车复合制动方法。实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：通过确定制动系统的两种制动器在电机车制动工作中的主次关系保证电机车安全停车；两个制动器的驱动力来源相对独立，通过电控和气控两种方式提供制动力，能保证不会因为失去一种驱动力后，制动器全部失效；结构简单，稳定性强。

Description

一种焦炉电机车复合制动系统及方法

技术领域

本发明涉及一种焦炉机械设备领域，更具体地说，涉及一种运行于焦炉熄焦车轨道上的电机车的制动系统及方法。

背景技术

电机车广泛运用于我国焦化行业中，电机车的运行速度可以达到200m/min甚至更高，因此其必须有安全可靠，且稳定运行的性能，而电机车上的制动系统在其中就起到了关键作用。

目前在现行的电机车上制动系统，工作原理和设备组成存在着多种形式，传统的制动系统为减速机高速轴上设置启动常开盘式制动器（制动时气路供气，制动器闭合制动），及闸瓦制动器（由气缸通过连杆驱动的一对闸瓦作用于车轮上）制动电机车，这种使用气动制动的形式，制动时间过长，制动力偏软，突然停电时气路无法供气不能对电机车进行制动；近年，也有在电机车高或低速轴上只设置电磁盘式制动器的制动形式，这种制动方式，在高速运行时紧急制动时冲击过大，盘式制动器一旦损坏无法使用的情况时有发生，因无安全保护措施，对电机车的运行使用存在安全隐患。无论以上那种形式的制动系统，都存在着制动功能片面单一，对实际使用过程中所需要提供的制动要求，并不能完全满足，尤其是发生极端情况下，基本没有相应的应对措施。因此，目前在国内电机车的制动方面，没有一套较合理有效的，可以应付多种情况下，能安全制动的完善系统。

因此发明一种高效、安全、可靠的电机车制动系统成为亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种焦炉电机车复合制动系统。

一种焦炉电机车复合制动系统，其特征在于，包括电磁盘式制动器和气动单元闸瓦制动器，电磁盘式制动器设置于行走装置上，气动单元闸瓦制动器设置于车轮上，当电控系统控制驱动电动机减速到设定速度时，电磁盘式制动器进行主制动，气动单元闸瓦制动器进行辅助制动。

优选地，每个车轮上均设置气动单元闸瓦制动器。

优选地，气动单元闸瓦制动器采用常闭式电磁换向阀，气动单元闸瓦制动器配置有应急供电系统。

优选地，电磁盘式制动器设置于行走装置的高速轴上。

本发明还提供一种焦炉电机车复合制动方法，其特征在于，包括如下步骤：

电控系统控制驱动电动机减速到设定速度后，电磁盘式制动器进行主制动，气动单元闸瓦制动器进行辅助制动。

优选地，制动系统还包括如下步骤：

当电磁盘式制动器失效时，气动单元闸瓦制动器进行主制动。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：

1、现有制动方式一般有几种方式，一是传统的气动常开盘式制动器与连杆式气动闸瓦制动器同时制动电机车。这种制动方式是通过压缩空气提供制动动力，气路控制上对两个制动器要求同时供气同时动作，共同对电机车进行制动，因为是气动驱动，会造成制动力发生作用时间长，面对高速运行下紧急停车工况，制动效果不好，两个制动器不能做到制动主次分别，互为备用。二是也有电机车上只设有电磁盘式制动器制动或单独使用连杆式气动闸瓦制动器的。但是单独使用电磁盘式制动器，因为电机车紧急状态下高速运行中进行紧急制动，制动力会非常的大，高速下制动所产生的冲击力，对制动器以及电机车驱动装置的各部件会带来巨大的破坏，易发生部件损坏后制动失效，电机车又无后续保障，而发生事故。单独使用连杆式气动闸瓦制动器也是会同样面对此类问题，又因为气动力小、反应慢，后果会更加严重。

相对于现有制动方式，本发明采用电机车焦炉电机车复合制动系统，首先，确定制动系统的两种制动器（电磁盘式制动器和气动单元闸瓦制动器），在电机车制动工作中的主次关系，即电磁盘式制动器为主要制动部件，通过焦炉电机车复合制动系统中的电控系统，控制驱动电机减速后进行制动工作，气动单元闸瓦制动器随后动作，进行备用保护，遇到紧急状况在电磁盘式制动器时效时可以代替使用，保证电机车安全停车。其次，两个制动器的驱动力来源相对独立，通过电控和气控两种方式提供制动力，能保证不会因为失去一种驱动力后，制动器全部失效。第三，电控系统对焦炉电机车复合制动系统有效地程序控制，既可以使主次分明的两种制动器合理的按照程序工作，也可以对两种制动器任意一种可以单独使用，以应对实际生产中发生的各类制动需要。

2、本发明的技术方案相对于以往的连杆式气动闸瓦制动器是由气缸推动，经过一系列的复杂杠杆传递，把制动力作用于前后两个车轮上，其结构复杂，故障率高，稳定性不强，效率低，磨耗大等缺点。电机车焦炉电机车复合制动系统中采用的气动单元闸瓦制动器，每个单元制动器由一个油缸驱动，直接的、单独的作用于一个车轮上，减少了传统闸瓦制动器复杂的结构，使其制动效率更高，故障率更低，便于控制使用。

3、本发明的技术方案在气路控制上增加一个UPS应急电源，当电机车供电电源突然断电时，UPS应急电源会马上发现，并且对控制气动单元闸瓦制动器供动力气体的电磁阀门供电，保证阀门随时可以打开，来使用气动单元闸瓦制动器对电机车制动。UPS应急电源又是为电控系统提供应急电源，所以即使断电后，对电机车的制动控制，既可以无控制下自动紧急制动，也可以进行人为控制制动。

4、现有的制动系统选用常开式电磁转向阀，即在电机车无需制动时，电磁转向阀均保持通电状态，因为无需制动的时间很长，电磁阀会总是保持通电状态，所以电磁阀经常会因使用时间过长而损坏。

本发明的制动系统采用常闭式电磁转向阀，即通电时阀门打开进行制动。为了解决停电时，常闭式电磁转向阀不能打开通电，本发明采用应急电源控制常闭式电磁阀，即解决了长期通电损坏电磁阀的问题，也可以在断电情况下随时打开常闭式电磁阀，为制动器供动力气源。

附图说明

图1是电磁盘式制动器设置于本发明的一实施例的俯视图；

图2是本发明的气动单元闸瓦制动器设置于本发明的一实施例的主视放大图；

图3是本发明的气动单元闸瓦制动器的一实施例的气路系统图；

图4是本发明的焦炉电机车复合制动系统的一实施例的主视图。

图中：1、轮对；2、减速机；3、电磁盘式制动器；4、电动机；5、空压机；6、风包；7、气动三联件；8、减压阀；9、电磁换向阀；10、气动单元闸瓦制动器；11、UPS。

具体实施方式

本发明提供一种焦炉电机车复合制动系统和方法，下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

图1是电磁盘式制动器设置于本发明的一实施例的结构示意图；图2是本发明的气动单元闸瓦制动器设置于本发明的一实施例的结构放大图；图3是本发明的气动单元闸瓦制动器的一实施例的气路系统图；图4是本发明的焦炉电机车复合制动系统的一实施例的主视图，如图所示。

焦炉电机车复合制动系统包括轮对1、减速机2、电磁盘式制动器3、电动机4、空压机5、风包6、气动三联件7、减压阀8、电磁换向阀9、气动单元闸瓦制动器10和应急供电系统，应急供电系统包括UPS11（UPS作为应急电源供电）及电控系统，电磁盘式制动器3设置于高速轴上（电磁盘式制动器3还可以设置于行走装置上的其他位置），4个气动单元闸瓦制动器分别设置于4个车轮上，当电控系统控制驱动电机减速到设定速度时，电磁盘式制动器进行主制动，气动单元闸瓦制动器进行辅助制动。气动单元闸瓦制动器10采用常闭式电磁换向阀，气动单元闸瓦制动器10配置有应急供电系统。

电机车正常运行轨道时，当接近需要停止位置时，首先由电气系统控制下进行耗能制动，将电动机4的转速由高速变为低速，使电机车逐渐减低到一定速度后，安装在电动机4高速轴上的电磁盘式制动器3抱闸，使减速机2、轮对1完全停止。在电磁盘式制动器3抱闸的同时，气动单元闸瓦制动器10通过气路系统（包括空压机5、风包6、气动三联件7、减压阀8、电磁换向阀9）提供动力气源，分别对分布于电机车的四个车轮上，通过气缸推动闸瓦对车轮进行抱闸制动，但是气路单元闸瓦制动器10慢于电磁盘式制动器3进行制动动作，所以电磁盘式制动器3为主要制动装置，气动单元闸瓦制动器10起到辅助和备用的安全制动器。

本发明的制动系统的制动方法如下：

1、当电机车正常制动时：

电机车正常运行时需要制动停车，首先是电控系统得到指令后，控制运行驱动电机降低转速，从而降低电机车运行速度，当速度达到设定速度时，对电磁盘式制动器发出控制指令，首先由其先动作进行制动，而后向单元制动器发出指令进行制动，完全停止电机车。预定速度根据需要设定，本实施例中，预定速度设定为5-20m/min。

2、当电机车处于非正常运行状态时，本发明的制动系统的工作分为两种情况：

1）当电机车高速运行时没有经过电气系统的控制电机减速，突然进行制动，如司机夜间驾驶时的误操作时。

首先司机发出紧急控制停车指令，电控系统强制驱动电机停止运行，电磁盘式制动器3先制动，随后电控系统自动发出指令打开电磁阀，为气动单元闸瓦制动器10供气，使其工作。若因为电机车速度快，电磁盘式制动器3制动时产生的冲击过大，以至于电磁盘式制动器3失效，气动单元闸瓦制动器10紧随其后取代盘式制动器，对电机车进行制动。若因为电机车速度超过160m/min以上时，不能首先使用电磁盘式制动器3制动，则使用气动单元闸瓦制动器制动，当电机车速度降到50m/min或气动单元闸瓦制动器10制动失效时，发出指令控制电磁盘式制动器3制动。

2）当供电电网断电突然停电，电磁盘式制动器3失效，停电同时导致气动单元闸瓦制动器10的气路系统中的电磁换向阀9无法工作，此时，电控系统中的UPS11应急电源短时间供电打开电磁换向阀9，完成电机车制动，保证电机车安全停车。

本发明的技术方案存在如下优点：

1、结构简单：针对于传统制动形式中的气动盘式制动器，气路系统安装控制复杂，制动力偏软且制动时间长等缺点，本申请制动系统中使用的常闭式电磁盘式制动器解决了上述缺点；对于传统的闸瓦制动装置是由气缸推动，经过一系列的杠杆动作，把制动力作用于车轮上，其结构复杂，故障率高，稳定性不强，效率低，磨耗大等缺点，本申请中采用的气动单元闸瓦制动器，其驱动和执行机构集成为一体，其结构简单、紧凑，分布于四个车轮上单独对车轮制动，性能稳定可靠，维护性好，占用空间小，运行控制简单。因此，电机车焦炉电机车复合制动系统的制动性能等方面更完善的情况下，其结构上仍然比传统的传统制动装置更为简洁。

2、运行可靠：因为本申请制动系统结构简单的特点，在维护和使用上稳定可靠，充分考虑了电机车运行中各种制动情况，制动动作明确有序，通过电机车上电控系统有效控制，保证在各类情况下，尤其是突发应急事故下能有效进行制动工作，停住运行过程中的电机车，防止发生生产安全事故。与目前运行的同类电机车相比，其应对各种工况下制动方式的多样性和多重保护，以及应急情况下的完善措施，使其安全可靠性更高。

3、经济性：高效安全的制动系统，稳定的工作性能，低维护量，都会是整个电机车的制造使用成本，相对同类电机车大大降低。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种焦炉电机车复合制动系统，其特征在于，包括电磁盘式制动器和气动单元闸瓦

制动器，电磁盘式制动器设置于行走装置上，气动单元闸瓦制动器设置于车轮上，当电控系

统控制驱动电动机减速到设定速度时，电磁盘式制动器进行主制动，气动单元闸瓦制动器

进行辅助制动。

2.根据权利要求1所述的焦炉电机车复合制动系统，其特征在于，每个车轮上均设置

气动单元闸瓦制动器。

3.根据权利要求1或2所述的焦炉电机车复合制动系统，其特征在于，气动单元闸瓦制

动器采用常闭式电磁换向阀，气动单元闸瓦制动器配置有应急供电系统。

4.根据权利要求1所述的焦炉电机车复合制动系统，其特征在于，电磁盘式制动器设

置于行走装置的高速轴上。

5.一种焦炉电机车复合制动方法，其特征在于，包括如下步骤：

电控系统控制驱动电动机减速到设定速度后，电磁盘式制动器进行主制动，气动单元

闸瓦制动器进行辅助制动。

6.根据权利要求5所述的焦炉电机车复合制动方法，其特征在于，还包括如下步骤：

当电磁盘式制动器失效时，气动单元闸瓦制动器进行主制动。