CN105620448A - 一种轨道交通电驱液压制动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通电驱液压制动控制系统，包括电子制动控制单元、电机驱动液压装置和液压制动器，所述电子制动控制单元通过列车通信网络接收制动指令并进行制动力分配和控制，所述电子制动控制单元通过制动内网与电机驱动液压装置进行数据交互，所述电机驱动液压装置将制动力请求转化为液压信号，由液压信号驱动液压制动器完成动作。本发明具有结构简单紧凑、整体质量小、压力控制精度高、控制响应快等优点。

Description

一种轨道交通电驱液压制动控制系统
技术领域
本发明主要涉及到轨道交通车辆的制动技术领域，特指一种适用于轨道交通车辆的电驱液压制动控制系统。
背景技术
目前，在轨道交通车辆的制动系统中主要存在全液压制动系统、全气压制动系统（空气制动）和气转液压制动系统这三种方式。
在采用全液压制动方式的制动系统中，液压泵提供高压油，并储存在储能缸中，再经过各种电磁阀按照电子制动控制单元的控制指令对液压油压力进行控制，经过调节后的制动油压进入基础制动单元内推动制动闸瓦压紧车轮产生制动力。全液压制动系统的液压的压力较高，在保证能产生足够的制动力的前提下，液压制动系统中基础制动单元的制动缸尺寸小、重量轻，制动力的变化响应快，但液压制动系统中采用了很多高精度的液压电磁阀来对制动液压压力进行调节，系统比较复杂，出现故障后也不易诊断，对维护要求高。
在采用全气压制动方式的空气制动系统中，空气压缩机产生压缩空气，并储存在储能风缸中，再经过各种电磁阀按照电子制动控制单元的控制指令现成控制压力空气，控制压力空气经过中继阀放大后的制动压力空气进入基础制动单元内推动制动闸瓦压紧车轮产生制动力。因为气压制动系统中的空气压力一般不高，所以为了保证产生足够的制动力，气压制动系统中的元器件一般尺寸较大。如，基础制动单元的制动缸一般尺寸、重量较大，且空气压力的变化响应速度较慢，制动力建立的时间较长，影响制动响应速度。
在一些空间尺寸要求严格的场合，为了缩小系统的整体尺寸，采用了气转液压的制动方式。在采用气转液压制动方式的制动系统中，空气压缩机产生压缩空气，空气压缩机产生压缩空气，并储存在储能风缸中，再经过各种电磁阀按照电子制动控制单元的控制指令现成控制压力空气，经过调节后的压缩空气进入气液转换装置中，气液转换装置输入较低压力的压缩空气，经变换后输出较高压力的液压油，高压液压油进入基础制动单元内推动制动闸瓦压紧车轮产生制动力。在上述气转液压制动系统中，基础制动单元采用液压方式，制动缸尺寸小、重量轻，但依然通过控制压力空气进行制动，制动力建立的时间较长，依然存在制动响应慢的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、整体质量小、压力控制精度高、控制响应快的轨道交通电驱液压制动控制系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种轨道交通电驱液压制动控制系统，包括电子制动控制单元、电机驱动液压装置和液压制动器，所述电子制动控制单元通过列车通信网络接收制动指令并进行制动力分配和控制，所述电子制动控制单元通过制动内网与电机驱动液压装置进行数据交互，所述电机驱动液压装置将制动力请求转化为液压信号，由液压信号驱动液压制动器完成动作。
作为本发明的进一步改进：所述电机驱动液压装置包括电机驱动控制单元、电机和机液转换机构，所述电机驱动液压装置在收到电子制动控制单元的制动力请求后，由所述电机驱动控制单元控制电机的力矩和速度，通过所述机液转换机构输出相应的液压信号驱动液压制动器动作。
作为本发明的进一步改进：所述电机驱动液压装置还包括压力传感器，通过压力传感器将液压信号反馈给电机驱动控制单元，形成闭环控制。
作为本发明的进一步改进：所述压力传感器用来实时采集机液转换机构的反馈信号，该反馈信号包括压力和/或流量。
作为本发明的进一步改进：所述列车通信网络作为控制指令传输介质将列车的相关控制指令传至制动控制系统，同时还将制动控制系统的状态及故障信号汇报给列车中央控制器或司机。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的轨道交通电驱液压制动控制系统，通过直接控制电机的转矩与转速来控制液压油的压力与流量，从而达到精确控制制动力的目的，响应速度快以及液压系统出力大，并且拥有结构紧凑重量轻的优点。电驱液压制动控制系统同时避免了液压制动系统中高精度的油压电磁阀、液压油泵及复杂管路，使得整个系统易于维护，出现故障可以快速自诊断。与空气制动系统相比，本发明通过电子机械制动控制方式直接控制电机驱动液压制动器实现制动，提升了制动响应时间；与传统液压制动系统相比，本发明通过电子机械制动控制方式直接控制电机驱动液压制动器实现制动，替换了油压电磁阀，提高可靠性，易于故障诊断。
附图说明
图1是本发明的系统结构原理示意图。
图2是本发明在具体应用实例1中的原理示意图。
图3是本发明在具体应用实例2中的原理示意图。
图4是本发明在具体应用实例3中的原理示意图。
图例说明：
1、电子制动控制单元；2、电机驱动液压装置；3、液压制动器；4、列车通信网络；21、电机驱动控制单元；5、列车电气指令；22、电机；23、机液转换机构；24、电池。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的轨道交通电驱液压制动控制系统，包括电子制动控制单元1、电机驱动液压装置2和液压制动器3，电子制动控制单元1通过列车通信网络4接收制动指令并进行制动力分配和控制，电子制动控制单元1通过制动内网与电机驱动液压装置2进行数据交互，电机驱动液压装置2将制动力请求转化为液压信号，由液压信号驱动液压制动器3完成动作。
本实施例中，电机驱动液压装置2包括电机驱动控制单元21、电机22、机液转换机构23和电池24；电机驱动液压装置2在收到电子制动控制单元1的制动力请求后，由电机驱动控制单元21控制电机22的力矩和速度，通过机液转换机构23输出相应的液压信号驱动液压制动器3动作。进一步，在较佳的实施例中，还可以设置压力传感器，通过压力传感器将液压信号反馈给电机驱动控制单元21，形成闭环控制。即：通过电机22直接驱动液压机构产生压力油，利用压力油来对车辆的制动单元进行驱动，以对车辆的车轮产生制动力；即，所述压力油进入车辆的基础制动单元内推动制动闸瓦压紧车轮以产生制动力。在较佳的实例中，本发明采用电驱液压制动方式，可以在电机22内部以及电机22与机液转换机构23之间形成多级闭环控制，提高制动力的控制精度。与气压及液压制动系统相比，本发明取消了一系列的气动/液压控制阀以及相关的管路，简化了系统结构，减少了泄漏点，提高系统的可靠性和可维护性。同时，电驱液压制动方式的系统通过控制电机22的转矩来控制制动压力的变化，因此系统对制动压力变化的响应速度可以达到ms级别。
本实施例中，列车通信网络4作为主要控制指令传输介质将列车的相关控制指令传至制动控制系统，同时还将制动控制系统的状态及故障信号汇报给列车中央控制器或司机；即，通过列车网络实现整列车的制动控制。
常用或快速制动指令传输到每节车的电子制动控制单元1，电子制动控制单元1根据制动级别(指令)和车辆载重信号计算所需的制动力，然后根据列车电制动能力的大小分配电制动力和摩擦制动力；分配的原则是充分利用电制动力(此处需要说明的是，本实施方式针对具有电制动能力的车辆。当电制动提供的制动力不够或者故障时，所需制动力由摩擦制动方式承担)。摩擦制动力由电子制动控制单元1通过电机驱动液压装置2将摩擦制动力信号转换成相应的液压压力，液压信号控制液压制动器3动作产生摩擦制动力。
如图2所示，为本发明在具体应用实例1中的原理示意图，即基于电驱液压制动系统的列车控制系统的列车编组示例图。通过列车网络将每节车辆牵引、制动控制的信息反馈到带司机控制室的车辆的网络控制系统，实现对整列车逻辑控制、列车监视功能和列车诊断功能。当列车通信网络4出现故障，列车通过列车电气指令5中紧急牵引指令进入紧急牵引状态，列车制动通过电子制动控制单元1采用固定级位进行控制。
紧急制动环路也为列车电气指令5信号之一，紧急制动环路失电时，电子制动控制单元1采集紧急制动信号，紧急制动环路将直接触发电机驱动液压装置2实施紧急制动，电机驱动液压装置2根据紧急制动（指令）和车辆载重信号计算所需的紧急制动力，电机驱动液压装置2将紧急制动力信号转换成相应的液压压力，液压信号控制液压制动器3动作产生摩擦制动力。
如图3所示，为本发明在具体应用实例2中的原理示意图，即拖车的电驱液压制动控制系统的示例图。如图4所示，为本发明在具体应用实例3中的原理示意图，即动车的电驱液压制动控制系统的示例图。其中，拖车车辆采用轴面制动盘进行制动，动车采用轮面制动盘进行制动。每根轴上安装的制动夹钳由同一个电机驱动液压装置2控制，电子制动控制单元1同时控制多个电机驱动液压装置2，电机驱动液压装置2将制动力请求转化为液压信号，由液压信号驱动液压制动器3动作，其中，液压制动器3有被动式夹钳和主动式夹钳两类，部分轴由被动式夹钳实施制动，部分轴由主动式夹钳实施制动。电机驱动液压装置2在失电情况下没有输出，主动式夹钳处于制动缓解状态，被动式夹钳处于制动施加状态。停放制动指令可以通过列车电气指令5实施，停放制动指令将直接触发电机驱动液压装置2对被动式夹钳进行控制，实现停放制动实施和缓解功能。
综上可知，本发明是通过一种电驱液压制动控制系统实现对轨道交通车辆的制动控制，通过列车通信网络4来实现整列车的制动控制。传统的列车制动控制系统主要采用空气制动系统或液压制动系统。与空气制动系统相比，本发明通过电子机械制动控制方式直接控制电机驱动液压制动器3实现制动，提升了制动响应时间；与传统液压制动系统相比，本发明通过电子机械制动控制方式直接控制电机驱动液压制动器3实现制动，替换了控制伺服阀，提高可靠性，易于故障诊断。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种轨道交通电驱液压制动控制系统，其特征在于，包括电子制动控制单元（1）、电机驱动液压装置（2）和液压制动器（3），所述电子制动控制单元（1）通过列车通信网络（4）接收制动指令并进行制动力分配和控制，所述电子制动控制单元（1）通过制动内网与电机驱动液压装置（2）进行数据交互，所述电机驱动液压装置（2）将制动力请求转化为液压信号，由液压信号驱动液压制动器（3）完成动作。
2.根据权利要求1所述的轨道交通电驱液压制动控制系统，其特征在于，所述电机驱动液压装置（2）包括电机驱动控制单元（21）、电机（22）和机液转换机构（23），所述电机驱动液压装置（2）在收到电子制动控制单元（1）的制动力请求后，由所述电机驱动控制单元（21）控制电机（22）的力矩和速度，通过所述机液转换机构（23）输出相应的液压信号驱动液压制动器（3）动作。
3.根据权利要求2所述的轨道交通电驱液压制动控制系统，其特征在于，所述电机驱动液压装置（2）还包括压力传感器，通过压力传感器将液压信号反馈给电机驱动控制单元（21），形成闭环控制。
4.根据权利要求3所述的轨道交通电驱液压制动控制系统，其特征在于，所述压力传感器用来实时采集机液转换机构（23）的反馈信号，该反馈信号包括压力和/或流量。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的轨道交通电驱液压制动控制系统，其特征在于，所述列车通信网络（4）作为控制指令传输介质将列车的相关控制指令传至制动控制系统，同时还将制动控制系统的状态及故障信号汇报给列车中央控制器或司机。
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