CN105000008A - 高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明的液压制动系统包括液压单元、主动式制动缸和蓄能器，液压单元包括油箱、回油系统、输油系统和制动控制系统，制动控制系统设有闭环控制通路，包括2只两位三通阀。通过控制第一高速开关阀得电或失电，控制主动式制动缸与油箱连通或断开，通过控制第二高速开关阀得电或失电，控制蓄能器与主动式制动缸连通或断开，调节主动式制动缸的压力，实现制动压力的闭环控制；通过控制第二电磁阀得电或失电，控制主动式制动缸与蓄能器断开或连通，实现车辆的保持制动或失电自动紧急制动。该液压制动系统不仅实现对主动式制动缸制动压力的精确闭环控制，且满足车辆制动、保持制动和失电自动紧急制动的要求。

Description

高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，具体的说，涉及一种用于低地板有轨电车制动的高速开关阀主动式液压制动系统。

背景技术

制动系统作为低地板有轨电车的核心组件，是保证车辆安全运行、可靠停止的关键系统。现代有轨电车由于采用低地板结构，广泛使用功率密度高、结构紧凑的液压制动系统，即采用集成化的液压制动系统，且液压系统在实现集成化特性的同时，必须具备快速响应特性和闭环控制特性。

现有的关于低地板车辆的液压制动系统无法满足现有电车对制动缸压力快速响应、精确控制的要求。中国专利号CN201220104062公开一种液压制动系统，通过比例阀9控制，给第二压力回路12的输出口提供一个相应的压力，并与支路上的压力传感器11及第二压力开关10形成闭环，即该制动系统采用比例减压阀实现制动力的闭环控制，虽然可实现对制动压力的控制，但比例减压阀存在抗油液污染能力差、元件成本高和响应不迅速的缺点，其制动控制无法满足车辆保持制动和失电自动紧急制动的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统，可实现对主动式制动缸制动压力的精确闭环控制，满足车辆常用制动、保持制动和失电自动紧急制动的要求。

本发明的技术方案是：高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统，包括液压单元、主动式制动缸和蓄能器，液压单元与主动式制动缸和蓄能器连通，液压单元包括油箱、回油系统、输油系统和制动控制系统，回油系统、输油系统和制动控制系统均与油箱连通。

制动控制系统设有闭环控制通路，闭环控制通路包括第一电磁阀、第二电磁阀、减压阀、第一高速开关阀和第二高速开关阀；第一电磁阀和第二电磁阀均为两位三通阀。

主动式制动缸经第一电磁阀后油路分两路，第一电磁阀的一路连接直接连通油箱，通过控制第一电磁阀得电或失电，控制主动式制动缸与油箱连通或断开；第一电磁阀的另一路连接第二电磁阀，经第二电磁阀后油路分为两支路；

第二电磁阀的一支路经减压阀与蓄能器连通，通过控制第二电磁阀得电或失电，控制主动式制动缸与蓄能器连通或断开；

第二电磁阀的另一支路连接第一高速开关阀和第二高速开关阀之间的油路，并经第一高速开关阀接回油箱和经第二高速开关阀与蓄能器连通，通过控制第一高速开关阀得电或失电，控制主动式制动缸与油箱连通或断开，通过控制第二高速开关阀得电或失电，控制蓄能器与主动式制动缸连通或断开，调节主动式制动缸的压力。

优选的是，所述输油系统包括电机、联轴器、液压泵、过滤器和单向阀，电机的输出轴通过联轴器连接于液压泵，液压泵进油口连通油箱，液压泵出油口分两路输出，一路经回油系统接回油箱，另一路经过滤器和单向阀与蓄能器连通。

优选的是，所述蓄能器的蓄能器安装接口与单向阀之间安装第一压力传感器和第一压力检测接口，实时检测蓄能器的压力，控制电机启停，控制油箱向蓄能器充液。

优选的是，所述回油系统包括溢流阀，溢流阀的两端与输油系统连通，即溢流阀的一端与输油系统的液压泵出油口连通，溢流阀的另一端连通油箱。

优选的是，所述制动控制系统还包括手动控制通路，手动控制通路设有手动卸荷阀，手动卸荷阀的一端与蓄能器连通，另一端与直接连通油箱。

优选的是，所述主动式制动缸的压力输出接口与电磁阀之间安装第二压力传感器和第二压力检测接口，实时检测主动式制动缸的压力，控制第一高速开关阀和第二高速开关阀得电与失电，实现主动式制动缸的压力的闭环控制。

优选的是，所述油箱的上部安装有集成阀块，液压单元的元件均安装于同一集成阀块上，用于连接液压单元中各元件的管路均设置于集成阀块内部，集成阀块的上部设有元件保护罩。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

本发明的液压制动系统包括液压单元、主动式制动缸和蓄能器，液压单元包括油箱、回油系统、输油系统和制动控制系统，制动控制系统设有闭环控制通路，包括2只两位三通阀。第二电磁阀的一路连接第一高速开关阀和第二高速开关阀之间的油路，通过控制第一高速开关阀得电或失电，控制主动式制动缸与油箱连通或断开，通过控制第二高速开关阀得电或失电，控制蓄能器与主动式制动缸连通或断开，调节主动式制动缸的压力，实现制动压力的闭环控制；第二电磁阀的另一路经减压阀连通蓄能器，通过第二电磁阀得电或失电，控制主动式制动缸与蓄能器断开或连通，实现车辆的保持制动或失电自动紧急制动。该液压制动系统不仅实现对主动式制动缸制动压力的精确闭环控制，且满足车辆常用制动、保持制动和失电自动紧急制动的要求。

附图说明

图1为本发明液压制动系统的原理图；

图2为本发明液压制动系统的结构示意图；

图3为本发明集成阀块结构示意图。

101油箱；102溢流阀；103过滤器；104单向阀；105第一压力传感器；106第一压力检测接口；107手动卸荷阀；108蓄能器安装接口；109减压阀；110第二压力检测接口；111压力输出接口；112第二压力传感器；113第一电磁阀；114第二电磁阀；115温度开关；116液位镜；117第一高速开关阀；118第二高速开关阀；119电机；120联轴器；121液压泵；123集成阀块；122保护罩。

具体实施方式

使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例1

参见图1，本发明公开的一种高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统，包括液压单元1、主动式制动缸2和蓄能器3，液压单元1与主动式制动缸2和蓄能器3连通。

液压单元包括油箱101、回油系统、输油系统和制动控制系统。回油系统、输油系统和制动控制系统均与油箱101连通。

输油系统包括电机119、联轴器120、液压泵121、过滤器103和单向阀104，电机119的输出轴通过联轴器120连接于液压泵121，液压泵121进油口连通油箱101，液压泵121出油口分两路输出，一路经回油系统接回油箱101，另一路经过滤器103和单向阀104与蓄能器3连通。

第一压力传感器105和第一压力检测接口106设置于蓄能器3的蓄能器安装接口108与单向阀104之间，用于实时检测蓄能器3的压力，并将检测到的压力值传递至控制器，控制电机119启停，控制油箱101向蓄能器3充液。

回油系统包括溢流阀102，溢流阀102的两端与输油系统连通，即溢流阀102的一端与输油系统的液压泵121出油口连通，溢流阀102的另一端连通油箱101。

制动控制系统包括手动控制通路和闭环控制通路，手动控制通路设有手动卸荷阀107，手动卸荷阀107的一端与蓄能器3连通，另一端与直接连通油箱101，手动开启手动卸荷阀107，蓄能器3中的油液直接回流至油箱101中。

闭环控制通路包括第一电磁阀113、第二电磁阀114、减压阀109、第一高速开关阀117和第二高速开关阀118。

上述第一电磁阀113和第二电磁阀114均为两位三通阀，主动式制动缸2经第一电磁阀113后油路分两路，第一电磁阀113的一路连接直接连通油箱101，第一电磁阀113得电时，主动式制动缸2经第一电磁阀113连通油箱101。第一电磁阀113的另一路连接第二电磁阀114，经第二电磁阀114后油路分为两支路。

第二电磁阀114的一支路经减压阀109与蓄能器3连通，第一电磁阀113和第二电磁阀114均失电时，主动式制动缸2经第一电磁阀113和第二电磁阀114与蓄能器3连通，实现车辆保持制动和失电自动紧急制动。第二电磁阀114的另一支路连接第一高速开关阀117和第二高速开关阀118之间的油路，并经第一高速开关阀117接回油箱101和经第二高速开关阀118与蓄能器3连通，通过控制第一高速开关阀117得电或失电，控制主动式制动缸2与油箱101连通或断开，通过控制第二高速开关阀118得电或失电，控制蓄能器3与主动式制动缸2连通或断开，进而调节主动式制动缸2的压力。

第二压力传感器112和第二压力检测接口110设置于主动式制动缸2的压力输出接口111与第一电磁阀113之间，用于实时检测主动式制动缸2的压力，并将检测到的压力值传递至控制器，控制第一高速开关阀117和第二高速开关阀118得电与失电，进而对主动式制动缸2内压力实现闭环控制。

油箱101上安装有温度开关115和液位镜116，用于实时检测油液温度和液位。

电机119采用直流电机，液压泵121采用齿轮泵。

上述蓄能器3经蓄能器安装接口108的油路分4路，一路连通单向阀104，经过滤器103与液压泵121连通油箱101；一路经手动卸荷阀107接通油箱101；一路依次经第二高速开关阀118和第一高速开关阀117接通油箱101；一路经减压阀109与第二电磁阀114连接，并经第一电磁阀113连通主动式制动缸2。

参见图2和图3，油箱101的上部安装有集成阀块123，上述液压单元1所有的元件均安装于同一集成阀块123，

其中，电机119、第二高速开关阀118、溢流阀102、温度开关115、减压阀109、第一高速开关阀117、第一电磁阀113、第二电磁阀114、第二压力传感器106和第一压力传感器105，安装于集成阀块123的上端。压力输出接口111、蓄能器安装接口108、第二压力检测接口110和第一压力检测接口106安装于集成阀块123的一侧，方便检测或与外界管路连通。手动卸荷阀107安装于集成阀块123的前侧，液压泵121安装于集成阀块123的下端，且与油箱101连通。用于连接液压单元1中各元件的管路均设置于集成阀块123的内部，集成阀块123的上部设有保护罩122，用于保护集成阀块123上端安装的元件不受到损坏。

本发明液压制动系统的工作过程：

高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统可实现车辆的3种制动模式，分别：常用制动、保持制动和失电自动紧急制动。

常用制动：第一压力传感器105实时检测蓄能器3内油液的压力值，当蓄能器3内油液压力值低于第一压力传感器105设定的压力下限值时，电气119启动，由电机119提供动力，通过联轴器120带动液压泵121给蓄能器3充液；当蓄能器3内油液压力值达到第一压力传感器105设定的压力上限值时，关闭电机119停止充液。通过上述过程，当前蓄能器3内油液压力能够确保液压制动系统快速建立制动压力并避免电机119频繁启停。

该液压制动系统未接收制动指令时，各电磁阀与开关阀的状态如下：第一电磁阀113得电，参见图1，主动式制动缸2经第一电磁阀113的下侧形成通路后与油箱101直接连通，主动式制动缸2无制动压力。

该液压制动系统接收到制动指令时，各电磁阀与开关阀的状态如下：第二电磁阀114得电，且第一电磁阀113失电，如图1示，主动式制动缸2经第一电磁阀113上侧、第二电磁阀114的下侧与第二高速开关阀118和第一高速开关阀117形成通路，并经第一高速开关阀117连通油箱101，和经第二高速开关阀118连通蓄能器3。第二压力传感器112实时检测主动式制动缸2中的压力，快速变换第一高速开关阀117和第二高速开关阀118的得电与失电状态，调节被动式制动缸2中的压力，实现被动式制动缸2压力的闭环控制。

闭环控制的具体过程：

第二电磁阀114得电，且第一电磁阀113失电，当第一高速开关阀117失电且第二高速开关阀118得电时，蓄能器3内油液依次经第二高速开关阀118、第二电磁阀114、第一电磁阀113连通主动式制动缸2，增加主动式制动缸2制动力；

第二电磁阀114得电，且第一电磁阀113失电，当第一高速开关阀117得电且第二高速开关阀118失电时，主动式制动缸2内油液依次经第一电磁阀113、第二电磁阀114、第一高速开关阀117直接连通油箱101，降低主动式制动缸2制动力。

保持制动：保持制动用于车辆暂时停车状态，当车辆暂时停车时，需施加一定的制动力保持车辆停止。该液压制动系统接收到保持制动指令时，各电磁阀与开关阀的状态如下：第一电磁阀113失电，第二电磁阀114失电，如图1示，主动式制动缸2经第一电磁阀113上侧、第二电磁阀114的上侧与减压阀109形成通路，并连通蓄能器3。蓄能器3油液压力通过减压阀109连接至主动式制动缸2，主动式制动缸2维持一定的制动压力输出，实现车辆保持制动。

失电紧急制动：失电紧急制动用于车辆紧急停车状态，当车辆遇到紧急停车情况时，需施加制动力确保车辆立即停止。该液压制动系统接收到失电紧急制动指令时，该液压制动系统各电磁阀与开关阀全部处于失电状态，即第一电磁阀113失电，第二电磁阀114失电，参见图1，主动式制动缸2经第一电磁阀113上侧、第二电磁阀114的上侧与减压阀109形成通路，并连通蓄能器3，主动式制动缸2维持一定的制动压力输出，实现车辆紧急制动，快速停车。

Claims (7)

1.高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统，包括液压单元、主动式制动缸和蓄能器，液压单元与主动式制动缸和蓄能器连通，液压单元包括油箱、回油系统、输油系统和制动控制系统，回油系统、输油系统和制动控制系统均与油箱连通，其特征在于：

所述制动控制系统设有闭环控制通路，闭环控制通路包括第一电磁阀、第二电磁阀、减压阀、第一高速开关阀和第二高速开关阀；第一电磁阀和第二电磁阀均为两位三通阀，

主动式制动缸经第一电磁阀后油路分两路，第一电磁阀的一路连接直接连通油箱，通过控制第一电磁阀得电或失电，控制主动式制动缸与油箱连通或断开；第一电磁阀的另一路连接第二电磁阀，经第二电磁阀后油路分为两支路；

第二电磁阀的一支路经减压阀与蓄能器连通，通过控制第二电磁阀得电或失电，控制主动式制动缸与蓄能器连通或断开；

第二电磁阀的另一支路连接第一高速开关阀和第二高速开关阀之间的油路，并经第一高速开关阀接回油箱和经第二高速开关阀与蓄能器连通，通过控制第一高速开关阀得电或失电，控制主动式制动缸与油箱连通或断开，通过控制第二高速开关阀得电或失电，控制蓄能器与主动式制动缸连通或断开，调节主动式制动缸的压力。

2.根据权利要求1所述的高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统，其特征在于：所述输油系统包括电机、联轴器、液压泵、过滤器和单向阀，电机的输出轴通过联轴器连接于液压泵，液压泵进油口连通油箱，液压泵出油口分两路输出，一路经回油系统接回油箱，另一路经过滤器和单向阀与蓄能器连通。

3.根据权利要求2所述的高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统，其特征在于：所述蓄能器的蓄能器安装接口与单向阀之间安装第一压力传感器和第一压力检测接口，实时检测蓄能器的压力，控制电机启停，控制油箱向蓄能器充液。

4.根据权利要求2所述的高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统，其特征在于：所述回油系统包括溢流阀，溢流阀的两端与输油系统连通，即溢流阀的一端与输油系统的液压泵出油口连通，溢流阀的另一端连通油箱。

5.根据权利要求1所述的高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统，其特征在于：所述制动控制系统还包括手动控制通路，手动控制通路设有手动卸荷阀，手动卸荷阀的一端与蓄能器连通，另一端与直接连通油箱。

6.根据权利要求1所述的高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统，其特征在于：所述主动式制动缸的压力输出接口与第一电磁阀之间安装第二压力传感器和第二压力检测接口，实时检测主动式制动缸的压力，控制第一高速开关阀和第二高速开关阀得电与失电。

7.根据权利要求1所述的高速开关阀主动式有轨电车液压制动系统，其特征在于：所述油箱的上部安装有集成阀块，液压单元的元件均安装于同一集成阀块上，用于连接液压单元中各元件的管路均设置于集成阀块内部，集成阀块的上部设有元件保护罩。