CN103693070B - 一种均式轨道列车两侧磁轨制动器制动力平衡装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种均式轨道列车两侧磁轨制动器制动力平衡装置及方法，在固定连接于磁轨制动器的传力板和固定连接于列车转向架的传力柱间设置前、后两个压力传感器，磁轨制动器中有6个铁芯，每个铁芯上绕有三个线圈，每个铁芯上的第一个线圈的后端直接连蓄电池负极、前端经开关K₄、K₁后接蓄电池正极，第二个线圈的后端直接连蓄电池负极、前端经开关K₃、K₁后接蓄电池正极，第三个线圈的前端经开关K₂、K₁后接蓄电池正极，6个铁芯上的6个第三个线圈的后端分别经开关K₅、K₆、K₇、K₈、K₉、K₁₀后接蓄电池负极；可在不同档位有效防止同一转向架两侧磁轨制动器制动力出现过大差值而导致列车出现制动跑偏，以提高轨道列车的制动安全性。

Description

一种均式轨道列车两侧磁轨制动器制动力平衡装置及方法

技术领域

本发明属于轨道车辆行车制动与安全技术领域，涉及一种轨道列车两侧磁轨制动器制动力平衡装置。

背景技术

采用磁轨制动的列车，在列车的车身底部下方布置水平的转向架，在列车转向架两侧的同一侧前后车轮之间都有构架，转向架与构架通过焊接固定在一起，在构架上固定制动器悬挂装置，制动器悬挂装置的下方悬挂磁轨制动器，磁轨制动器位于列车轨道的正上部，与轨道平行且沿轨道前后纵向布置，制动器悬挂装置能使磁轨制动器在不工作时与轨道之间保有间隙。所述的磁轨制动器一般具有多个电磁铁，多个电磁铁在轨道的正上方且沿轨道的纵向等间距分布，在电磁铁上绕有线圈，当对线圈通电时，电磁铁与轨道之间产生吸力，使电磁铁吸合至轨道上，从而产生制动摩擦力。

现有的磁轨制动器工作时，存在的问题是：由于路况的变化或雨、雪、落叶等原因，会干扰电磁铁与轨道之间的吸合，导致在制动时列车两侧的制动工作状态不完全一致，使列车两侧的两个磁轨制动器制动力不相等，严重时会导致列车发生制动跑偏，从而影响列车的行驶安全性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的磁轨制动器工作时存在的问题，提出一种均式轨道列车两侧磁轨制动器制动力平衡装置，对列车两侧的磁轨制动器提供平衡的制动力，使列车不发生制动跑偏以保证列车的行驶安全性；本发明同时还提出这种制动力平衡装置的制动力平衡方法，有效调节磁轨制动器制动力，提高磁轨制动器的效率和可靠性。

为实现上述目的，本发明所述一种均式轨道列车两侧磁轨制动器制动力平衡装置采用的技术方案是：包括电子控制单元，电子控制单元控制列车两侧磁轨制动器中的开关的断开与闭合以产生制动力，在固定连接于磁轨制动器的传力板和固定连接于列车转向架的传力柱间设置前、后两个压力传感器，两个压力传感器均通过控制线连接所述电子控制单元；磁轨制动器中有6个铁芯，每个铁芯上绕有三个线圈，每个铁芯上的第一个线圈的后端直接连蓄电池负极、前端经开关K₄、K₁后接蓄电池正极，每个铁芯上的第二个线圈的后端直接连蓄电池负极、前端经开关K₃、K₁后接蓄电池正极，每个铁芯上的第三个线圈的前端经开关K₂、K₁后接蓄电池正极，所述6个铁芯上的6个第三个线圈的后端分别经开关K₅、K₆、K₇、K₈、K₉、K₁₀后接蓄电池负极。

本发明所述一种均式轨道列车两侧磁轨制动器制动力平衡装置的制动力平衡方法采用的技术方案是：当列车行驶中要紧急制动时，电子控制单元检测列车两侧的两个前压力传感器或两个后压力传感器，在前一时刻，当两个前压力传感器或两个后压力传感器的压力差值超过10%时，电子控制单元控制压力值较大一侧的6个第三个线圈中的其中一个断开，在后一时刻，继续检测压力差值，如果差值仍然超过10%，电子控制单元控制6个第三个线圈的断开数量，直到压力差值不超过10%或6个第三个线圈全都断开为止。

本发明采用上述技术方案后，具有的有益效果是：

1、本发明结构简单、性能可靠，可在不同档位有效防止同一转向架两侧磁轨制动器制动力出现过大差值而导致列车出现制动跑偏，以提高轨道列车的制动安全性。

2、本发明既不需要调整磁轨制动时电压大小，又不用改变磁轨制动器制动电磁铁外部结构，还能够准确、迅速的在2档和3档不同的工况下调节电磁铁内线圈的接通与断开，实现以断开1个线圈为起点的6档控制。因此，按本发明，能够有效地调节磁轨制动器制动力使转向架两侧达到平衡，从而提高了列车磁轨制动器的效率和可靠性。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明所述一种均式轨道列车两侧磁轨制动器制动力平衡装置的安装结构及工作原理图；

图2是图1中磁轨制动器6的结构放大图；

图3是图1中磁轨制动器6中电磁铁线圈的电路连接图。

图中：1-1.后部构架；1-2.前部构架；2-1.后制动器悬挂装置；2-2.前制动器悬挂装置；3-1.后传力柱；3-2.前传力柱；4.制动电磁铁；5-1.励磁电路正极引出端；5-2.励磁电路负极引出端；6.磁轨制动器；7.转向架；8.轨道；9-1.前车轮；9-2.后车轮；10-1.后传力板；10-2.前传力板；11-1.后压力传感器；11-2.前压力传感器；12.电子控制单元（ECU）；13.磁轨制动器纵梁；14.蓄电池；15.线圈；16.铁芯。

具体实施方式

图1中，列车车身箭头所指方向为正前方。列车车身底部下方是水平布置的转向架7，在转向架7的左右两侧，也即列车转向架两侧都安装了构架，列车两侧的构架左右对称。同侧的两个构架分别是后部构架1-1和前部构架1-2，后部构架1-1和前部构架1-2都位于同侧的前车轮9-1与后车轮9-2之间，后部构架1-1靠近后车轮9-2，前部构架1-2靠近前车轮9-1，并且后部构架1-1和前部构架1-2相对于前车轮9-1与后车轮9-2之间的中间位置前后对称。将后部构架1-1和前部构架1-2都与转向架7固定焊接连接在一起。

在后部构架1-1前部，向下竖直安装一个后制动器悬挂装置2-1，后制动器悬挂装置2-1上部通过螺栓与后部构架1-1固定连接；后制动器悬挂装置2-1下部通过螺栓固定连接磁轨制动器6；在前部构架1-2的后部，向下竖直安装一个前制动器悬挂装置2-2，前制动器悬挂装置2-2下部通过螺栓固定连接磁轨制动器6。

参见图1、2，磁轨制动器6包括一根纵梁13、电磁铁4和励磁电路，磁轨制动器6的最上部是纵梁13，纵梁13位于轨道8的正上部，与轨道8平行且沿轨道8前后纵向布置；在轨道8与纵梁13之间的空间设置6个电磁铁4，6个电磁铁4沿轨道8的前后纵向等间距分布。每个电磁铁4在轨道8的正上方，且每个电磁铁4的轴向均同时竖直垂直于轨道8和纵梁13。在纵梁13的上表面，中间对称地有两个励磁电路的引出端子，分别是在后方的励磁电路正极引出端5-1和在前方的励磁电路负极引出端5-2。前制动器悬挂装置2-2和后制动器悬挂装置2-1均通过螺栓固定连接磁轨制动器6的纵梁13，通过纵梁13悬挂整个磁轨制动器6，在磁轨制动器6不工作时，磁轨制动器6底部距轨道8约10mm的距离。

参见图1，在纵梁13的上表面上，并且靠近后制动器悬挂装置2-1与纵梁13连接处的前侧，有一个固定安装在纵梁13上的后传力板10-1，后传力板10-1垂直向下；在靠近前制动器悬挂装置2-2与纵梁13连接处的后侧，有一个固定安装于纵梁13的前传力板10-2，前传力板10-2也垂直向下。在前传力板10-2和后传力板10-1之间，有前传力柱3-2和后传力柱3-1，前传力柱3-2和后传力柱3-1的上部均固定连接转向架7，前传力柱3-2和后传力柱3-1的底端与前传力板10-2和后传力板10-1的底端平齐。前传力柱3-2靠近前传力板10-2，在前传力板10-2的后侧，后传力柱3-1靠近后传力板10-1，在后传力板10-1的前侧。前传力板10-2和后传力板10-1相对于前车轮9-1与后车轮9-2之间的中间位置前后对称，前传力柱3-2和后传力柱3-1也相对于前车轮9-1与后车轮9-2之间的中间位置前后对称。在后传力板10-1和后传力柱3-1之间设置后压力传感器11-1，在前传力板10-2和前传力柱3-2之间设置前压力传感器11-2，前压力传感器11-2和后压力传感器11-1均通过控制线连接外部的ECU12（电子控制单元）。

参见图1、2、3，每个电磁铁4均由一个铁芯16和至少两个线圈15组成，线圈15均绕在铁芯16上，线圈15通过开关与蓄电池14相联，由铁芯16、线圈15及开关组成励磁电路，励磁电路通过控制线连接ECU12，励磁电路正极引出端5-1和励磁电路负极引出端5-2.分别与蓄电池14的正负极相联接。每个铁芯16的轴向均垂直于轨道8，电子控制单元12根据接收的前压力传感器11-2和后压力传感器11-1信号值的大小，发出制动控制信号，控制励磁电路中的所有开关的断开与闭合，当接通励磁电路时，由于通电的电磁铁4与轨道8产生吸力，使电磁铁4吸合至轨道8上，产生制动摩擦力。

参见图3，本发明中的6个相同电磁铁4有6个相同的铁芯16，每个铁芯16上绕有3个线圈。18个线圈15通过电路线路和10个开关K₁至K₁₀一起连成工作回路。具体是：对于第一个铁芯16（图3中从左至右，下同），从上至下分别绕有三个线圈，其中，最上的第一个线圈的后端直接连至蓄电池14负极、前端先连接开关K₄后再连接开关K₁后至蓄电池14正极；中间的第二个线圈的后端直接连至蓄电池14负极、前端先连接开关K₃再连接开关K₁后至蓄电池14正极；最下的第三个线圈的后端通过连接开关K₁₀后连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₂再连接开关K₁后至蓄电池14正极。对于第二个铁芯，从上至下分别绕有三个线圈，其中，最上的第一个线圈的后端直接连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₄再连接开关K₁后至蓄电池14正极；中间的第二个线圈的后端直接连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₃再连接开关K₁后至蓄电池14正极；最下的第三个线圈的后端通过连接开关K₉后连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₂再连接开关K₁后至蓄电池14正极。对于第三个铁芯，从上至下分别绕有三个线圈，其中，最上的第一个线圈的后端直接连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₄再连接开关K₁后至蓄电池14正极；中间的第二个线圈的后端直接连至负极、前端通过先连接开关K₃再连接开关K₁后至蓄电池14正极；最下的第三个线圈的后端通过连接开关K₈后连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₂再连接开关K₁后至蓄电池14正极。对于第四个铁芯，从上至下分别绕有三个线圈，其中，最上的第一个线圈的后端直接连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₄再连接开关K₁后至蓄电池14正极；中间的第二个线圈的后端直接连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₃再连接开关K₁后至蓄电池14正极；最下的第三个线圈的后端通过连接开关K₇后连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₂再连接开关K₁后至蓄电池14正极。对于第五个铁芯，从上至下分别绕有三个线圈，其中，最上的第一个线圈的后端直接连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₄再连接开关K₁后至蓄电池14正极；中间的第二个线圈的后端直接连至负极、前端通过先连接开关K₃再连接开关K₁后至蓄电池14正极；最下的第三个线圈的后端通过连接开关K₆后连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₂再连接开关K₁后至蓄电池14正极。对于第六个铁芯，从上至下分别绕有三个线圈，其中，最上的第一个线圈的后端直接连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₄再连接开关K₁后至蓄电池14正极；中间的第二个线圈的后端直接连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₃再连接开关K₁后至蓄电池14正极；最下的第三个线圈的后端通过连接开关K₅后连至蓄电池14负极、前端通过先连接开关K₂再连接开关K₁后至蓄电池14正极。

开关K₁、K₂、K₃和K₄用以实现磁轨制动器6的三档控制。在开关K₁、K₂、K₃和K₄中，只有开关K₁和K₂闭合时为一档；只有开关K₁、K₂和K₃闭合时为二档；开关K₁、K₂、K₃和K₄都闭合时为三档（满档）。由于一档工作时制动力较小，不需要本发明制动力平衡装置工作，所以本发明基于磁轨制动器6在二档或三档工作时平衡其转向架7两侧的磁轨制动器6的制动力。具体是：

当列车向前方或后方行驶中要紧急制动时，制动控制信号通过信号线传给ECU12，进而ECU12对每个铁芯12中最下方的共6个线圈进行控制其断开的个数，具体方式为：断开1个线圈，ECU12控制K₅断开；断开2个线圈，ECU12控制只有K₅和K₆断开；断开3个线圈，ECU12控制只有K₅、K₆和K₇断开；断开4个线圈，ECU12控制只有K₅、K₆、K₇和K₈断开；断开5个线圈，ECU12控制只有K₅、K₆、K₇、K₈和K₉断开；断开6个线圈，ECU12控制K₅、K₆、K₇、K₈、K₉和K₁₀都断开。

当列车向前方行驶要紧急制动时，制动控制信号通过信号线传入ECU12，由ECU12通过控制线来控制开关K₁至K₁₀都闭合，使两侧的磁轨制动器6开始工作。制动力由磁轨制动器6与轨道8作用产生，电磁铁4与轨道8之间产生的摩擦阻力向后，相应地后推磁轨制动器6，这时，只有前传力板10-2能够给在其后侧的前传力柱力3-2制动力。这样，磁轨制动器6先经过前传力板10-2，再通过前压力传感器11-2传递给前传力柱3-2，最后由转向架7传递给车身，使车身产生制动减速度。反之，当列车向后方行驶要紧急制动时，电磁铁4与轨道8之间产生的摩擦阻力向前，磁轨制动器6先经过后传力板10-1，再通过后压力传感器11-1传递给后传力柱3-1，最后由转向架7传递给车身，使车身产生制动减速度。在这过程中，前压力传感器11-2和后压力传感器11-1通过信号线发送压力信号至ECU12。

当列车向前方行驶要紧急制动时，当检测到转向架7两侧的两个前压力传感器11-2的压力信号值相差超过10%时，ECU12首先通过控制线来控制压力信号值较大一侧的开关K₅断开，并通过调节两侧磁轨制动器6内的最下方的6个线圈15的接通与断开，实现以断开1个线圈15为起点的6档控制。具体是：

1）如果在m（）检测时刻，从两个前压力传感器11-2传送到ECU12的压力信号值中得知：左侧制动力大于右侧制动力，且超过10%，ECU12控制左侧的磁轨制动器6中的开关K₅断开。2）在m+1（）检测时刻，如果左侧制动力仍大于右侧制动力且超过10%，增加左侧铁芯12中最下方的线圈15的断开数量，直到转向架7两侧的压力差值不超过10%，或断开铁芯12中最下方的线圈15数达到6为止，即6个线圈15全部都断开了。如果左侧制动力小于右侧制动力且差值超过10%，逐次减少ECU12对左侧制动器输出断开线圈15的数量，直至全部，增加右侧制动器输出断开线圈15的数量，直到转向架7两侧的前压力传感器11-2的检测值的差值不超过10%，或断开右侧的线圈15数达到6为止。3）如果在m（）检测时刻，前压力传感器11-2传送到ECU12的压力信号值中左侧制动力小于右侧制动力，且超过10%。ECU12控制右侧制动器中的开关K₅断开。4）在m+1（）检测时刻，如果左侧的制动力仍小于右侧的制动力且差值超过10%，增加ECU12对右侧制动器输出断开右侧线圈15的数量，直到转向架7两侧的前压力传感器11-2的检测值的差值不超过10%或断开右侧制动器的线圈15数达到6为止。如果右侧的制动力小于左侧的制动力超过10%，逐次减少ECU12对右侧制动器输出断开线圈15的数量至0，然后增加左侧制动器输出断开线圈15的数量，直到转向架7两侧的前压力传感器11-2的检测值的差值不超过10%或断开左侧制动器线圈数达到6为止。5）在m+2（）检测时刻，根据检测值反复进行2）或4）步的循环控制。

当列车向后方行驶且采取紧急制动时，压力信号由后压力传感器11-1提供，两侧制动力平衡控制过程与当列车向前方行驶要紧急制动时相同。

本发明既不需要调整磁轨制动时电压大小，又不用改变磁轨制动器6和电磁铁4的外部结构，还能够准确、迅速地在2档和3档不同的工况下调节线圈15的接通与断开，实现以断开1个线圈15为起点的6档控制。因此，按本发明，能够有效的调节磁轨制动器制动力使转向架两侧达到平衡，从而提高了列车磁轨制动器的效率和可靠性。

以上是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案均落在本发明所要保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种均式轨道列车两侧磁轨制动器制动力平衡装置，包括电子控制单元，电子控制单元控制列车两侧磁轨制动器中的开关的断开与闭合以产生制动力，其特征是：在固定连接于磁轨制动器的传力板和固定连接于列车转向架的传力柱间设置前、后两个压力传感器，两个压力传感器均通过控制线连接所述电子控制单元；磁轨制动器中有6个铁芯，每个铁芯上绕有三个线圈，每个铁芯上的第一个线圈的后端直接连蓄电池负极、前端经开关K₄、K₁后接蓄电池正极，每个铁芯上的第二个线圈的后端直接连蓄电池负极、前端经开关K₃、K₁后接蓄电池正极，每个铁芯上的第三个线圈的前端经开关K₂、K₁后接蓄电池正极，所述6个铁芯上的6个第三个线圈的后端分别经开关K₅、K₆、K₇、K₈、K₉、K₁₀后接蓄电池负极。

2.一种如权利要求1所述制动力平衡装置的制动力平衡方法，其特征是：当列车行驶中要紧急制动时，电子控制单元检测列车两侧的两个前压力传感器或两个后压力传感器，在前一时刻，当两个前压力传感器或两个后压力传感器的压力差值超过10%时，电子控制单元控制压力值较大一侧的6个第三个线圈中的其中一个断开，在后一时刻，继续检测压力差值，如果差值仍然超过10%，电子控制单元控制6个第三个线圈的断开数量，直到压力差值不超过10%或6个第三个线圈全都断开为止。

3.根据权利要求2所述的制动力平衡方法，其特征是：当列车向前方行驶要紧急制动时，电子控制单元检测列车两侧的两个前压力传感器的差值，当列车向后方行驶要紧急制动时，电子控制单元检测列车两侧的两个后压力传感器的差值。

4.根据权利要求2所述的制动力平衡方法，其特征是：在前一时刻，当左侧压力大于右侧压力且差值超过10%，6个第三个线圈中的其中一个断开；在后一时刻，当左侧压力仍大于右侧压力且差值超过10%，增加左侧的6个第三个线圈的断开数量，直到压力差值不超过10%或6个第三个线圈全都断开为止，若左侧压力小于右侧压力且差值超过10%，逐次减少左侧第三个线圈的断开数量，增加右侧第三个线圈的断开数量。

5.根据权利要求2所述的制动力平衡方法，其特征是：只有开关K₁和K₂闭合时为一档，只有开关K₁、K₂和K₃闭合时为二档，只有开关K₁、K₂、K₃和K₄都闭合时为三档，在二档或三档工作时平衡制动力。