CN105438140B - 利用车辆惯性供能的轨道列车电液制动系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用车辆惯性供能的轨道列车电液制动系统与方法。包括制动盘、车辆轮轴、机械传动装置、离合器、双向液压泵、两个溢流阀、两个蓄能器、四个高速开关阀、制动油缸、控制计算机、制动夹钳和两个压力传感器。列车制动工况时，车辆动能通过制动盘、车辆轮轴、机械传动装置、离合器传递至双向液压泵转轴，驱动双向液压泵工作，四个高速开关阀构成进出口独立调节结构，压力油通过四个高速开关阀的控制，调节制动油缸两腔内的压力值，实现制动力比例控制，通过动摩擦片进行制动。本发明利用双向液压泵，将车辆惯性动能转化为液压能，通过高速开关阀对制动油缸两腔压力进出口独立调节，输出与控制信号成比例的制动力，且能进行能量回收。

Description

利用车辆惯性供能的轨道列车电液制动系统与方法
技术领域
本发明涉及轨道列车电液制动系统与方法，尤其是涉及一种利用车辆惯性供能的轨道列车电液制动系统与方法。
技术背景
制动系统作为轨道列车的核心部件，起到安全行车的关键作用。现有轨道列车的制动系统分为气动制动系统、电液制动系统、磁轨制动系统、再生制动系统等几种。其中气动制动系统利用压缩空气作为工作介质，列车因此需配备空气压缩机及储气罐，设备占用空间大，效率低。现有的电液制动系统，利用压力油作为工作介质，配备电机驱动液压泵，通过电液比例减压阀控制进入夹钳的液压油压力输出相应的制动力，设备体积小，制动灵敏，但由于节流损失，效率较低。磁轨制动常作为再生制动的辅助制动设备，再生制动通过电机再生发电，将电驱动的轨道列车制动能量转化为电能反馈回到电网，能效较高，但低速性能不好，通常需配备电液制动作为低速时的制动器。
现有制动方法，除再生制动外，均需列车专门提供能量给制动系统，将机械能转化为液压或气动系统的压力与流量，驱动执行机构工作，随着社会对节能减排重视程度的提高，对设备环保性能提出了更高的要求，能量回收、低能耗技术日新月异，是必然的发展趋势。车辆由行驶工况转为制动工况，本身具有的动能在制动中全部损耗，转化为热能耗散掉，这本身就是一种能量的浪费，再专门提供额外的能量驱动制动系统工作进行制动，则效率更低。如果能够在车辆制动时，将其本身的惯性动能利用起来供给制动系统并进行储存，无疑将提高系统的能效。
随着电液控制技术的发展，利用高速开关阀的进出口独立调节技术使系统功能的组合趋于多样化，控制更加灵活，同时能够进行能量的回收，非常适合用于设计利用车辆惯性供能的轨道列车电液制动系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用车辆惯性供能的轨道列车电液制动系统与方法，利用列车惯性动能作为能量源驱动制动系统工作，通过高速开关阀构成的进出口独立调节结构，对制动系统进行控制，无需外部能源，且能够对列车制动能量进行回收。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一、一种利用车辆惯性供能的轨道列车电液制动系统
本发明包括制动盘、车辆轮轴、机械传动装置、离合器、双向液压泵、两个溢流阀、两个蓄能器、四个高速开关阀、制动油缸、控制计算机、制动夹钳和两个压力传感器；双向液压泵通过离合器、机械传动装置连接于车辆轮轴上，双向液压泵的两个油口分别安装有第一蓄能器和第二蓄能器，第一蓄能器和第二蓄能器并联两个反向安装的溢流阀，第一蓄能器分别与第二高速开关阀和第三高速开关阀的A油口连接，第二蓄能器分别与第一高速开关阀和第四高速开关阀的A油口连接，第一高速开关阀和第二高速开关阀的B油口与制动油缸的有杆腔连接，第三高速开关阀和第四高速开关阀的B油口与制动油缸的无杆腔连接，制动油缸的有杆腔和无杆腔分别安装有第一压力传感器和第二压力传感器，制动盘位于制动夹钳内，制动夹钳的动摩擦片与制动油缸的活塞杆连接；四个高速开关阀、离合器和两个压力传感器分别与控制计算机连接。
二、一种利用车辆惯性供能的轨道列车电液制动方法
本发明在列车进入制动工况时，车辆动能通过制动盘、车辆轮轴、机械传动装置、离合器传递至双向液压泵转轴，驱动双向液压泵工作，四个高速开关阀构成进出口独立调节结构，压力油通过四个高速开关阀的控制，调节制动油缸两腔内的压力值，实现制动力比例控制，输出相应的制动力，通过动摩擦片进行制动。
所述四个高速开关阀构成进出口独立调节结构，压力油通过四个高速开关阀的控制，调节制动油缸有杆腔和无杆腔内的压力，实现制动力制动比例控制，输出相应的制动力。
本发明具有的有益效果是：
本发明的利用车辆惯性供能的轨道列车电液制动系统与方法，利用双向液压泵，将车辆惯性动能转化为液压能，通过高速开关阀对制动油缸两腔压力进出口独立调节，输出与控制信号成比例的制动力，且能进行能量回收，显著提高能效，其结构紧凑，系统简单，使用、维护方便，具有广泛的实用性与先进性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、制动盘，2、车辆轮轴，3、机械传动装置，4、离合器，5、双向液压泵，6、溢流阀，7、蓄能器，8、高速开关阀，9、制动油缸，10、控制计算机，11、制动夹钳，12、压力传感器，13、液压连接，14、电气连接。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明包括制动盘1、车辆轮轴2、机械传动装置3、离合器4、双向液压泵5、两个溢流阀6、两个蓄能器7、四个高速开关阀8、制动油缸9、控制计算机10、制动夹钳11和两个压力传感器12。
双向液压泵5通过离合器4、机械传动装置3连接于车辆轮轴2上，双向液压泵5的两个油口分别安装有第一蓄能器7和第二蓄能器7，第一蓄能器和第二蓄能器并联两个反向安装的溢流阀6，防止系统超压，第一蓄能器7分别与第二高速开关阀8和第三高速开关阀8的A油口连接，第二蓄能器7分别与第一高速开关阀8和第四高速开关阀8的A油口连接，第一高速开关阀8和第二高速开关阀8的B油口与制动油缸9的有杆腔连接，第三高速开关阀8和第四高速开关阀8的B油口与制动油缸9的无杆腔连接，制动油缸9的有杆腔和无杆腔分别安装有第一压力传感器12和第二压力传感器12，制动盘1位于制动夹钳11内，制动夹钳11的动摩擦片与制动油缸9的活塞杆连接；四个高速开关阀8、离合器4和两个压力传感器12分别与控制计算机10连接。
本发明的制动方法：
列车进入制动工况时，车辆动能通过制动盘、车辆轮轴、机械传动装置、离合器传递至双向液压泵转轴，驱动双向液压泵工作，四个高速开关阀构成进出口独立调节结构，压力油通过四个高速开关阀的控制，调节制动油缸两腔内的压力值，实现制动力比例控制，输出相应的制动力，通过动摩擦片进行制动。
系统中采用两个蓄能器7，一方面可补充制动油缸9活塞两侧面积不相等造成的流量差异，另一方可进行能量的回收，将车辆动能中的一部分转换为液压能储存在蓄能器7中，这些储存的能量可用于列车启动助力或进行制动。
系统中采用双向液压泵5，无论列车正向行驶或反向行驶，均可工作，且由于高速开关阀8组成的进出口独立调节结构，大大拓展了设备的功能，减小了阀口节流造成的能量损失，提高了整个系统的能量利用效率。
系统中采用所述的控制计算机10作为控制器，通过所述的压力传感器12将系统的运行参数反馈至控制计算机10，通过控制计算机10输出控制信号，控制高速开关阀8的动作，实现对制动油缸9运动的闭环控制。
系统中回路简单，液压元件少，方便集成，可设计为机电液一体化结构，结构紧凑。
本发明利用列车惯性动能作为能量源对列车进行制动，利用列车惯性动能作为能量源驱动制动系统工作，通过高速开关阀构成的进出口独立调节结构，对制动系统进行控制，无需外部能源，且能够对列车制动能量进行回收。

Claims (1)

1.一种利用车辆惯性供能的轨道列车电液制动系统，其特征在于：包括制动盘（1）、车辆轮轴（2）、机械传动装置（3）、离合器（4）、双向液压泵（5）、两个溢流阀、两个蓄能器、四个高速开关阀、制动油缸（9）、控制计算机（10）、制动夹钳（11）和两个压力传感器；双向液压泵（5）通过离合器（4）、机械传动装置（3）连接于车辆轮轴（2）上，双向液压泵（5）的两个油口分别安装有第一蓄能器和第二蓄能器，第一蓄能器和第二蓄能器并联两个反向安装的溢流阀，第一蓄能器分别与第二高速开关阀和第三高速开关阀的A油口连接，第二蓄能器分别与第一高速开关阀和第四高速开关阀的A油口连接，第一高速开关阀和第二高速开关阀的B油口与制动油缸（9）的有杆腔连接，第三高速开关阀和第四高速开关阀的B油口与制动油缸（9）的无杆腔连接，制动油缸（9）的有杆腔和无杆腔分别安装有第一压力传感器和第二压力传感器，制动盘（1）位于制动夹钳（11）内，制动夹钳（11）的动摩擦片与制动油缸（9）的活塞杆连接；四个高速开关阀、离合器（4）和两个压力传感器分别与控制计算机（10）连接；利用列车惯性动能作为能量源驱动制动系统工作，通过高速开关阀构成的进出口独立调节结构，对制动系统进行控制，无需外部能源，且能够对列车制动能量进行回收；
列车进入制动工况时，车辆动能通过制动盘、车辆轮轴、机械传动装置、离合器传递至双向液压泵转轴，驱动双向液压泵工作，四个高速开关阀构成进出口独立调节结构，压力油通过四个高速开关阀的控制，调节制动油缸两腔内的压力值，实现制动力比例控制，输出相应的制动力，通过动摩擦片进行制动；
系统中采用两个蓄能器，一方面补充制动油缸活塞两侧面积不相等造成的流量差异，另一方进行能量的回收，将车辆动能中的一部分转换为液压能储存在蓄能器中，这些储存的能量能用于列车启动助力或进行制动；
系统中采用双向液压泵，无论列车正向行驶或反向行驶，均能工作，高速开关阀组成的进出口为独立调节结构，用于拓展设备的功能，减小了阀口节流造成的能量损失，并提高了整个系统的能量利用效率。
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