CN103661481A - 单轴制动防滑控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单轴制动防滑控制系统，包括至少两个轴制动模块和压力限值模块，每个所述轴制动模块均包括控制单元、制动缓解电磁阀、常用制动电磁阀和紧急制动电磁阀以及制动风缸；常用制动电磁阀和紧急制动电磁阀并联的支路依次连接制动缓解电磁阀和所述制动风缸；所述制动缓解电磁阀与制动风缸之间连接有制动风缸压力传感器；所述制动风缸压力传感器与所述控制单元输入端连接，所述控制单元输出端分别连接所述常用制动电磁阀控制端和制动缓解电磁阀控制端；所述紧急制动电磁阀控制端与车辆控制系统硬线连接。有效的降低了因制动故障造成的制动力降低引发的各种风险，同时精简了部件的数量，并提高了可靠性。

Description

单轴制动防滑控制系统

技术领域

本发明涉及车辆制动控制技术，尤其涉及一种单轴制动防滑控制系统。

背景技术

车辆制动系统是整车最关键的系统之一，其功能的安全和完整性直接关系到车辆的运行安全和运行品质。目前，制动系统多以车辆作为一个整体进行制动控制，同时基于一个转向架进行制动控制的产品也逐渐增多，且制动力的控制与防滑的控制功能模块相对独立。

现有技术一

基于单节车辆进行控制，采用数字式或模拟式制动控制单元进行制动控制。制动控制主要通过制动电子单元得到制动力数据，进而对制动阀进行控制，制动阀主要是通过电磁阀进行预控，机械分配阀进行制动力的产生。

现有技术一的缺点

随着车辆控制精度要求越来越高，制动的响应时间要求越来越精细，同时对于制动系统安全完整性等级有了更加明确的要求，单个制动控制单元故障对制动系统功能的影响也要求尽可能的减小；对于以车辆为单元的制动控制，在车辆制动单元故障的情况下，制动力损失对制动系统的影响越来越大，需要进行限速，极大的影响了列车运行，对人们出行造成严重的影响。

现有技术二

基于一个转向架进行制动控制，采用模拟式制动阀，通过网络进行数据传输，通过一个具备车辆级数据接口的制动单元进行制动力的计算和分配。通过电磁阀预控气动阀实现制动力的施加和缓解

现有技术二的缺点

随着小编组车辆市场逐渐增大，基于一个转向架进行控制，仍然会造成制动力缺失严重，只能根据单个转向架的重量数据进行制动力调整；制动控制单元集成度高，对于车辆维修要求极高，无法进行零部件更换，必须由系统供应商进行更改。

发明内容

本发明提供一种单轴制动防滑控制系统，用于克服现有技术中的缺陷，降低车辆制动力损失对车辆制动影响，同时精简了部件的数量，并提高了可靠性。

本发明提供一种单轴制动防滑控制系统，包括至少两个用于转向架中单根轴制动的轴制动模块和一个用于根据空气弹簧压力动态限定向所述轴制动模块进气压力的压力限值模块，其中：

每个所述轴制动模块均包括控制单元、制动缓解电磁阀、常用制动电磁阀和紧急制动电磁阀以及制动风缸；常用制动电磁阀和紧急制动电磁阀并联的支路依次连接制动缓解电磁阀和所述制动风缸；所述制动缓解电磁阀与制动风缸之间连接有制动风缸压力传感器；所述制动风缸压力传感器与所述控制单元输入端连接，所述控制单元输出端分别连接所述常用制动电磁阀控制端和制动缓解电磁阀控制端；所述紧急制动电磁阀控制端与车辆控制系统硬线连接。

本发明提供的单轴制动防滑控制系统，正常制动时，控制单元使得制动缓解电磁阀处于制动位，常用制动电磁阀和紧急制动电磁阀均得电，常用制动电磁阀导通，通过压力限定模块经常用制动电磁阀、制动缓解电磁阀向制动风缸充气，待压力达到设定值时，制动风缸传感器动作，制动缓解电磁阀切换至保持位，制动风缸内部压力保持不变，制动装置刹车；当车辆启动运行时，控制单元使得制动缓解电磁阀处于缓解位，制动风缸通过制动缓解电磁阀放气，制动装置缓解，车辆正常运行；当出现特殊状况时，硬线断电，车辆处于紧急制动状态，控制单元使得制动缓解电磁阀处于制动位，常用制动电磁阀和紧急制动电磁阀均失电，紧急制动电磁阀导通，通过压力限定模块经紧急制动电磁阀、制动缓解电磁阀迅速向制动风缸充气，待压力达到设定值时，制动风缸传感器动作，制动缓解电磁阀切换至保持位，制动风缸内部压力保持不变，制动装置紧急刹车；车辆处于紧急制动状态时，通过压力限值模块限定向轴制动模块的进气压力，在进气压力较大时避免各电磁阀受损；各轴制动风缸进气压力单独控制，降低当车辆制动力损失时对车辆制动带来的影响，同时精简部件数量，提高可靠性；基于车辆每节车厢各轴制动模块的控制单元数据进行制动力分配，实现柔性化匹配，降低维修更换的难度，尤其适用于双层车、低地板车等安装空间受限车辆。

附图说明

图1为本发明实施例提供的单轴制动防滑控制系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供一种单轴制动防滑控制系统，包括至少两个用于转向架中单根轴制动的轴制动模块1和一个用于根据空气弹簧压力动态限定向轴制动模块1进气压力的压力限值模块2，其中：

每个轴制动模块1均包括控制单元11、制动缓解电磁阀12、常用制动电磁阀13和紧急制动电磁阀14以及制动风缸15；常用制动电磁阀13和紧急制动电磁阀14并联的支路依次连接制动缓解电磁阀12和制动风缸15；制动缓解电磁阀12与制动风缸15之间连接有制动风缸压力传感器16；制动风缸压力传感器16与控制单元11输入端连接，控制单元11输出端分别连接常用制动电磁阀13控制端和制动缓解电磁阀12控制端；紧急制动电磁阀14控制端与车辆控制系统硬线连接。

本发明提供的单轴制动防滑控制系统，正常制动时，控制单元使得制动缓解电磁阀处于制动位，常用制动电磁阀和紧急制动电磁阀均得电，常用制动电磁阀导通，通过压力限定模块经常用制动电磁阀、制动缓解电磁阀向制动风缸充气，待压力达到设定值时，制动风缸传感器动作，制动缓解电磁阀切换至保持位，制动风缸内部压力保持不变，制动装置刹车；当车辆启动运行时，控制单元使得制动缓解电磁阀处于缓解位，制动风缸通过制动缓解电磁阀放气，制动装置缓解，车辆正常运行；当出现特殊状况时，硬线断电，车辆处于紧急制动状态，控制单元使得制动缓解电磁阀处于制动位，常用制动电磁阀和紧急制动电磁阀均失电，紧急制动电磁阀导通，通过压力限定模块经紧急制动电磁阀、制动缓解电磁阀迅速向制动风缸充气，待压力达到设定值时，制动风缸传感器动作，制动缓解电磁阀切换至保持位，制动风缸内部压力保持不变，制动装置紧急刹车；车辆处于紧急制动状态时，通过压力限值模块限定向轴制动模块的进气压力，在进气压力较大时避免各电磁阀受损；各轴制动风缸进气压力单独控制，降低当车辆制动力损失时对车辆制动带来的影响，同时精简部件数量，提高可靠性；基于车辆每节车厢各轴制动模块的控制单元数据进行制动力分配，实现柔性化匹配，降低维修更换的难度，尤其适用于双层车、低地板车等安装空间受限车辆。

上述实施例中，制动缓解电磁阀12为三位三通电磁阀，三位三通电磁阀一侧具有进气口12a（如图示位于左侧），另一侧具有出气口12b和排气口12c（如图示位于右侧）；三位三通电磁阀包括制动位（如图示中位）、缓解位（如图示上位）和保持位（如图示下位）；制动位，12a进气口与出气口12b连通；缓解位，出气口12b与排气口12c连通；缓解位，进气口12a与出气口12b、排气口12c均断开。

制动缓解电磁阀12上下两端的电磁线圈均与控制单元连接，通过控制单元控制其得电或失电。图示位置为中位，即制动位，两电磁线圈均不得电，压缩空气经常用制动电磁阀13或紧急制动电磁阀14后进入进气口12a，再经出气口12b向制动风缸15充气，实现常用制动或紧急制动；上端电磁线圈得电，制动缓解电磁阀12切换至下位，即保持位，当制动风缸15内的压力达到制动风缸压力传感器16的设定值时，制动风缸压力传感器16向控制单元11发出信号，控制单元11控制上端电磁线圈得电，制动缓解电磁阀12由中位切换至保持位，进气口12a与出气口12b端口，不再向制动风缸15充气，制动风缸15内的压力即可保持，实施长时间制动；下端电磁线圈得电，制动缓解电磁阀12切换至上位，即缓解位，当车辆启动时，制动单元11控制下端电磁线圈得电，制动缓解电磁阀12切换至缓解位，出气口12b与排气口12c连通，制动风缸15通过排气口12c排气进入缓解状态，车辆启动。

为了检修方便，图中的两个轴制动模块1，其中一个轴制动模块1中制动风缸15与制动风缸压力传感器16之间并联有第一检修阀门17a和第二检修阀门17b，另一轴制动模块1中制动风缸15与制动风缸压力传感器16之间并联有第三检修阀门17c和第四检修阀门17d，第二检修阀门17b与第三检修阀门17c均与位于上方的制动风缸15连接，第一检修阀门17a与第四检修阀门17d均与位于下方的制动风缸15连接。

当需要维护或检修位于上方的轴制动模块1时，可关闭第一检修阀门17a和第二检修阀门17b，这时，可通过位于下方的轴制动模块1的第三检修阀门17c向上方的制动风缸15充气或泄气，以控制该轴的制动；同样，当需要维护或检修位于下方的轴制动模块1时，可关闭第三检修阀门17c和第四检修阀门17d，这时，可通过位于上方的轴制动模块1的第一检修阀门17a向下方的制动风缸15充气或泄气，以控制该轴的制动；轴制动模块之间还可以实现临轴补偿功能，临轴补偿功能有效弥补单轴制动模块故障造成的制动力缺失。

为了便于监测和防止车辆的滑动，每个轴制动模块1还包括一个用于检测车轴转速的转速传感器，传感器控制端与控制单元输入端连接，控制单元使得制动缓解电磁阀处于缓解位，并根据转速传感器输入的转速值控制制动缓解电磁阀处于缓解位的时间。

在常用制动状态时，当其中一个转速传感器的值明显低于其他转速传感器的值时，即表明有一根轴的转速明显低于其他轴转速，该轴被抱紧，车辆就会处于滑行状态，为了防止这种现象的发生，可在控制系统中设定程序，制动状态时，随机抽样比较各速度传感器的值，当发现其中一个或两个明显低于其他值时，即触发该速度传感器所在的轴制动模块的控制单元，控制制动缓解电磁阀切换至缓解位，释放该轴的制动风缸内的压力，避免滑行，释放压力的具体时间可根据轴的转速进行计算，并通过控制单元予以实施控制；降低了单个制动模块故障对车辆制动力的影响，制动缓解和防滑采用同一个部件即制动缓解电磁阀控制，简化了控制策略。

上述实施例中，压力限值模块2包括供气风缸21和进气口与供风气缸21连接的限压阀22，限压阀出气口分别与轴制动模块1中的常用制动电磁阀13以及紧急制动电磁阀14连接，限压阀的限压端与平均阀23的出气口连接，平均阀23的两进气口分别连接车厢底部的两空气弹簧。

平均阀23的作用在于输出设于车厢两端的空气弹簧的平均压力，以该平均压力作为标准设定限压阀22的出口压力，当限压阀进气口压力小于该平均压力时，限压阀进气口与出气口不导通，当当限压阀进气口压力大于该平均压力时，限压阀进气口与出气口导通，且通过其排气口排气，当车辆处于紧急制动状态时，由于紧急制动电磁阀开口很大，通过压力限制模块迅速向制动风缸进气，因此，进气压力不能太高，否则可能损坏制动缓解电磁阀。

为了监控压力限值模块的输出压力，该系统还包括监控模块3；供气风缸21与限压阀22之间设有供气压力传感器24，平均阀23两进气口分别设有空气弹簧压力传感器25，供气压力传感器24及两空气弹簧传感器25分别与监控模块3连接。

监控模块3通过供气压力传感器24监控压力限值模块2出口的压力，并且同时也根据空气弹簧压力传感器25检测两空气弹簧的压力，并计算平均阀的出口压力，当供气压力传感器24的压力测试值明显高于计算的平均阀出口压力值时，说明限压阀可能存在故障，可以及时对限压阀进行更换或维修。

此外，还可以通过该监控模块3在车内直接读取相应的数据信息，还具备一键试验检测功能。即通过此装置触发车辆制动试验，逐项检测制动功能，还可以通过连接在该模块的电脑时时检测相应数据。

为方便检修压力限值模块中的各阀门，供气风缸21与限压阀22之间和/或限压阀22与轴制动模块1之间连接有用于检修的塞门26。

图示两个位置均设用于检修的塞门26，其中连接于限压阀22与轴制动模块1之间的塞门26为电动塞门，即通过监控模块3可以显示其工作状态；当限压阀存在故障需要检修时，可关闭塞门26，进行更换或检修。

综上所述，利用本发明提供的单轴制动防滑制动系统，可以保证制动系统的柔性化匹配，轴制动模块可以进行任意匹配，压力限值模块，可以根据项目具体情况进行基于单轴配置，单转向架配置，单车配置。所采用的模块均可以直接更换阀类部件，体现了在线可更换单元的优化配置。所采用的产品基于货架式产品，有效降低的更换难度。基于单轴进行控制，有效的弥补了制动力损失，对两辆编组或三辆编组车辆有着天然的优势。

采用基于单轴控制与防滑控制高度集成的车辆制动系统，有效的降低了因制动故障造成的制动力降低引发的各种风险。该制动系统采用更优化的匹配方式，有效的提高了在线可更换单元的适用性；采用模块柔性匹配的方式，优化了系统选择；采用货架式产品。

该系统基于最低的制动力损失来保证运用安全，采用模块的柔性化匹配，网络和硬线同时控制，依靠电磁阀类部件动作实现制动力控制，且具备一键检测制动性能的功能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (7)

1.一种单轴制动防滑控制系统，其特征在于，包括至少两个用于转向架中单根轴制动的轴制动模块和一个用于根据空气弹簧压力动态限定向所述轴制动模块进气压力的压力限值模块，其中：

每个所述轴制动模块均包括控制单元、制动缓解电磁阀、常用制动电磁阀和紧急制动电磁阀以及制动风缸；常用制动电磁阀和紧急制动电磁阀并联的支路依次连接制动缓解电磁阀和所述制动风缸；所述制动缓解电磁阀与制动风缸之间连接有制动风缸压力传感器；所述制动风缸压力传感器与所述控制单元输入端连接，所述控制单元输出端分别连接所述常用制动电磁阀控制端和制动缓解电磁阀控制端；所述紧急制动电磁阀控制端与车辆控制系统硬线连接。

2.根据权利要求1所述的单轴制动防滑控制系统，其特征在于，所述制动缓解电磁阀为三位三通电磁阀，所述三位三通电磁阀一侧具有进气口，另一侧具有出气口和排气口；所述三位三通电磁阀包括制动位、缓解位和保持位；所述制动位，进气口与出气口连通；所述缓解位，出气口与排气口连通；所述缓解位，进气口与、出气口、排气口均断开。

3.根据权利要求2所述的单轴制动防滑控制系统，其特征在于，所述制动风缸与制动风缸压力传感器之间均并联有两个检修阀门，一个所述轴制动模块中其中一个检修阀门与另一所述轴制动模块中其中一个检修阀门均与一所述制动风缸连接，该所述轴制动模块中另一个检修阀门与另一所述轴制动模块中另一检修阀门均与另一所述制动风缸连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的单轴制动防滑控制系统，其特征在于，每个轴制动模块还包括一个用于检测车轴转速的转速传感器，所述传感器控制端与所述控制单元输入端连接，所述控制单元使得所述制动缓解电磁阀处于缓解位，并根据所述转速传感器输入的转速值控制制动缓解电磁阀处于缓解位的时间。

5.根据权利要求4所述的单轴制动防滑控制系统，其特征在于，所述压力限值模块包括供气风缸和进气口与所述供风气缸连接的限压阀，所述限压阀出气口分别与所述轴制动模块中的常用制动电磁阀以及紧急制动电磁阀连接，所述限压阀的限压端与平均阀的出气口连接，平均阀的两进气口分别连接车厢底部的两空气弹簧。

6.根据权利要求5所述的所述的单轴制动防滑控制系统，其特征在于，该系统还包括监控模块；所述供气风缸与限压阀之间设有供气压力传感器，所述平均阀两进气口分别设有空气弹簧压力传感器，所述供气压力传感器及两所述空气弹簧传感器分别与所述监控模块连接。

7.根据权利要求6所述的单轴制动防滑控制系统，其特征在于，所述供气风缸与所述限压阀之间和/或所述限压阀与所述轴制动模块之间连接有用于检修的塞门。