CN105620449A - 用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法及制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法及制动系统，该方法为：通过电机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。该制动系统包括控制单元、电机、机/液转换机构、液压基础制动单元和传感器，在控制单元的控制下电机直接驱动机/液转换机构产生压力油，压力油进入液压基础制动单元后以产生对车辆车轮的制动力；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；反馈信号传送至控制单元，控制单元根据反馈信号来实时调整电机的驱动力。本发明具有大大简化结构、整体质量轻、能提高操控性和制动效果等优点。

Description

用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法及制动系统
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，特指一种用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法及制动系统。
背景技术
现代轨道交通车辆对制动系统的轻量化、小型化、高集成度、快速响应及便于维护的要求越来越高。目前，在轨道交通车辆的制动系统中主要存在“全气压制动”、“气转液压制动”、“全液压制动”三种方式。
在采用全气压制动方式的制动系统中，制动力的传递路径为：空气压缩机产生压缩空气，各种气动控制阀按照EBCU的控制指令对压缩空气进行调节（主要是调压调速），经过调节后的压缩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、重量较大，且制动缸内的气体压力（直接对应制动力）的变化响应速度较慢。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系统中，制动力的传递路径为：空气压缩机产生压缩空气，各种气动控制阀按照EBCU的控制指令对压缩空气进行调节（主要是调压调速），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。气转液压制动系统中，基础制动单元采用液压方式，但是EBCU控制系统仍然是对气体压力进行调节控制，这种制动方式依然存在制动力变化响应慢的缺点。
在采用全液压制动方式的制动系统中，制动力的传递路径为：液压泵提供高压油，各种液压控制阀按照EBCU的控制指令对液压油进行调节（主要是调压调速），经过调节后的高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。全液压制动系统的压力较高，在保证能产生足够的制动力的前提下，液压制动系统中的元器件（主要是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。但是全液压制动系统中需采用很多高精度的控制阀来对制动缸压力进行调节，对液压油的品质要求较高，系统复杂出现故障后不易诊断，维护要求高。
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，本发明提供一种大大简化结构、整体质量轻、能提高操控性和制动效果的用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法及制动系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法，通过电机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。
作为本发明的进一步改进：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。
作为本发明的进一步改进：通过控制电机的转矩和/或转速来控制压力油的压力和/或流量，以精确控制制动力。
作为本发明的进一步改进：在制动控制的过程中，实时采集液压机构的反馈信号，所述反馈信号包括压力和/或流量，然后根据反馈信号来实时调整电机的驱动力，以精确控制制动力。
一种用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，包括控制单元、电机、机/液转换机构、液压基础制动单元和传感器，在所述控制单元的控制下电机直接驱动机/液转换机构产生压力油，所述压力油进入液压基础制动单元后以产生对车辆车轮的制动力；所述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；反馈信号传送至控制单元，所述控制单元根据反馈信号来实时调整电机的驱动力。
作为本发明的进一步改进：所述电机通过减速机构驱动机/液转换机构产生压力油。
作为本发明的进一步改进：所述电机通过运动转换机构驱动机/液转换机构产生压力油。
作为本发明的进一步改进：所述电机依次通过减速机构和运动转换机构驱动机/液转换机构产生压力油。
作为本发明的进一步改进：所述机/液转换机构采用由电机驱动旋转的旋转式压油结构，所述机/液转换机构包括压油腔和压油叶片，所述压油叶片在驱动下旋转，从而在压油腔内形成压力油并供给给液压基础制动单元。
作为本发明的进一步改进：所述液压基础制动单元为盘式被动式制动单元或盘式主动式制动单元。
作为本发明的进一步改进：所述运动转换机构为滚珠丝杆组件或蜗轮蜗杆组件，所述机/液转换机构为压油缸。
作为本发明的进一步改进：所述减速机构为齿轮传动方式、链传动方式或液压容积调速方式。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明将结合电机转矩、转速易于控制变化响应快以及液压系统出力大，结构紧凑重量轻的优点；同时，本发明去掉了全液压制动系统中高精度的伺服控制阀、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；尤其适用于行车制动。
2、本发明将电机的易于控制、控制响应快、维护简单的优点与液压装置出力大、压力可以直接检测及结构紧凑等优点结合起来，组合成一种全新的轨道车辆制动方式。通过电机直接驱动液压机构产生高压油，压力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。通过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。
附图说明
图1是本发明具体实施例1的原理示意图。
图2是本发明具体实施例2的原理示意图。
图3是本发明具体实施例3的原理示意图。
图4是本发明具体实施例4的原理示意图。
图5是本发明具体实施例5的结构原理示意图。
图6是本发明具体实施例6的结构原理示意图。
图7是本发明具体实施例7的结构原理示意图。
图8是本发明具体实施例8的结构原理示意图。
图例说明：
1、控制单元；2、电机；3、机/液转换机构；4、液压基础制动单元；5、传感器；6、减速机构；7、运动转换机构；8、压油腔；9、压油叶片；10、盘式被动式制动单元；11、盘式主动式制动单元；12、压油缸；13、滚珠丝杆组件。
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。
本发明的用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法，为：通过电机2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。
进一步，在较佳的实施例中，还可以通过控制电机2的转矩和/或转速来控制压力油的压力和/或流量，从而达到精确控制制动力的目的。
进一步，在较佳的实施例中，可以实时采集液压机构的反馈信号，该反馈信号包括压力和/或流量，然后根据反馈信号来实时调整电机2的驱动力，以达到最佳的控制效果，最终获得最佳的制动效果。
实施例1：如图1所示，本发明的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，包括控制单元1、电机2、机/液转换机构3、液压基础制动单元4和传感器5，在控制单元1的控制下电机2直接驱动机/液转换机构3产生压力油，压力油进入液压基础制动单元4后以产生对车辆车轮的制动力；传感器5用来实时采集机/液转换机构3的反馈信号，该反馈信号包括压力和/或流量；反馈信号传送至控制单元1，控制单元1根据反馈信号来实时调整电机2的驱动力，以达到最佳的控制效果，最终获得最佳的制动效果。
实施例2：如图2所示，本发明的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，包括控制单元1、电机2、机/液转换机构3、液压基础制动单元4和传感器5，在控制单元1的控制下电机2通过减速机构6驱动机/液转换机构3产生压力油，压力油进入液压基础制动单元4后以产生对车辆车轮的制动力；传感器5用来实时采集机/液转换机构3的反馈信号，该反馈信号包括压力和/或流量；反馈信号传送至控制单元1，控制单元1根据反馈信号来实时调整电机2的驱动力，以达到最佳的控制效果，最终获得最佳的制动效果。
实施例3：如图3所示，本发明的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，包括控制单元1、电机2、机/液转换机构3、液压基础制动单元4和传感器5，在控制单元1的控制下电机2通过运动转换机构7驱动机/液转换机构3产生压力油，压力油进入液压基础制动单元4后以产生对车辆车轮的制动力；传感器5用来实时采集机/液转换机构3的反馈信号，该反馈信号包括压力和/或流量；反馈信号传送至控制单元1，控制单元1根据反馈信号来实时调整电机2的驱动力，以达到最佳的控制效果，最终获得最佳的制动效果。
实施例4：如图4所示，本发明的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，包括控制单元1、电机2、机/液转换机构3、液压基础制动单元4和传感器5，在控制单元1的控制下电机2依次通过减速机构6和运动转换机构7驱动机/液转换机构3产生压力油，压力油进入液压基础制动单元4后以产生对车辆车轮的制动力；传感器5用来实时采集机/液转换机构3的反馈信号，该反馈信号包括压力和/或流量；反馈信号传送至控制单元1，控制单元1根据反馈信号来实时调整电机2的驱动力，以达到最佳的控制效果，最终获得最佳的制动效果。
实施例5：参见图5所示，结合实施例1，在具体应用实例中，机/液转换机构3可以根据实际需要采用由电机2驱动旋转的旋转式压油结构，它包括压油腔8和压油叶片9，压油叶片9在电机2的驱动下旋转，从而在压油腔8内形成压力油并供给给液压基础制动单元4。在本实例中，液压基础制动单元4可以选择盘式被动式制动单元10。
实施例6：参见图6所示，结合实施例2，在具体应用实例中，机/液转换机构3可以根据实际需要采用由电机2驱动旋转的旋转式压油结构，它包括压油腔8和压油叶片9，压油叶片9在电机2和减速机构6的驱动下旋转，从而在压油腔8内形成压力油并供给给液压基础制动单元4。在本实例中，液压基础制动单元4可以选择盘式被动式制动单元10。
实施例7：参见图7所示，结合实施例3，在具体应用实例中，机/液转换机构3可以根据实际需要采用由电机2和运动转换机构7驱动的推进式压油结构，运动转换机构7为滚珠丝杆组件13，机/液转换机构3为压油缸12，电机2驱动滚珠丝杆组件13运动，然后与压油缸12配合完成压力油的形成，并供给给液压基础制动单元4。在本实例中，液压基础制动单元4可以选择盘式主动式制动单元11。
实施例8：参见图8所示，结合实施例4，在具体应用实例中，机/液转换机构3可以根据实际需要采用由电机2、减速机构6和运动转换机构7驱动的推进式压油结构，运动转换机构7为滚珠丝杆组件13，机/液转换机构3为压油缸12，电机2通过减速机构6驱动滚珠丝杆组件13运动，然后与压油缸12配合完成压力油的形成，并供给给液压基础制动单元4。在本实例中，液压基础制动单元4可以选择盘式被动式制动单元10。
在上述实施例中，减速机构6可以根据实际需要来进行选择，例如齿轮传动方式、链传动方式或其他方式均应在本发明的保护范围之内。
综上所述，本发明是采用电驱液压制动方式，可以在电机2内部以及电机2与机/液转换机构3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2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。
进一步，本发明的电驱液压制动方式的系统可以通过对自身各个部件进行自诊断，从而使整个系统形成多级自诊断系统，可以快速对故障进行诊断和定位。电驱液压制动方式的系统可以将传感器5、电机2等部件布置在离制动闸瓦较远的地方，消除了制动时闸瓦与车轮之间产生的高温对传感器5、电机2等部件的性能的影响。采用液压压力作为制动基础单元4的驱动力，与气压制动装置相比，液压的压力较高，可以减少液压基础制动单元4的体积并减轻重量。
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 (12)

1.一种用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法，其特征在于，通过电机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。
2.根据权利要求1所述的用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法，其特征在于，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。
3.根据权利要求1或2所述的用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法，其特征在于，通过控制电机的转矩和/或转速来控制压力油的压力和/或流量，以精确控制制动力。
4.根据权利要求1或2所述的用于轨道交通车辆的电驱液压制动方法，其特征在于，在制动控制的过程中，实时采集液压机构的反馈信号，所述反馈信号包括压力和/或流量，然后根据反馈信号来实时调整电机的驱动力，以精确控制制动力。
5.一种用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，其特征在于，包括控制单元（1）、电机（2）、机/液转换机构（3）、液压基础制动单元（4）和传感器（5），在所述控制单元（1）的控制下电机（2）直接驱动机/液转换机构（3）产生压力油，所述压力油进入液压基础制动单元（4）后以产生对车辆车轮的制动力；所述传感器（5）用来实时采集机/液转换机构（3）的反馈信号，该反馈信号包括压力和/或流量；反馈信号传送至控制单元（1），所述控制单元（1）根据反馈信号来实时调整电机（2）的驱动力。
6.根据权利要求5所述的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，其特征在于，所述电机（2）通过减速机构（6）驱动机/液转换机构（3）产生压力油。
7.根据权利要求5所述的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，其特征在于，所述电机（2）通过运动转换机构（7）驱动机/液转换机构（3）产生压力油。
8.根据权利要求5所述的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，其特征在于，所述电机（2）依次通过减速机构（6）和运动转换机构（7）驱动机/液转换机构（3）产生压力油。
9.根据权利要求5或6或7或8所述的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，其特征在于，所述机/液转换机构（3）采用由电机（2）驱动旋转的旋转式压油结构，所述机/液转换机构（3）包括压油腔（8）和压油叶片（9），所述压油叶片（9）在驱动下旋转，从而在压油腔（8）内形成压力油并供给给液压基础制动单元（4）。
10.根据权利要求5或6或7或8所述的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，其特征在于，所述液压基础制动单元（4）为盘式被动式制动单元（10）或盘式主动式制动单元（11）。
11.根据权利要求7或8所述的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，其特征在于，所述运动转换机构（7）为滚珠丝杆组件（13），所述机/液转换机构（3）为压油缸（12）。
12.根据权利要求6或8所述的用于轨道交通车辆的电驱液压制动系统，其特征在于，所述减速机构（6）为齿轮传动方式、链传动方式或液压容积调速方式。
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