CN107161132B - 一种铁路客车电空制动系统及缓解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轨道交通设备技术领域，一种铁路客车电空制动系统及缓解方法，包括总风管、列车管、缓解电磁阀、常用制动电磁阀、紧急电空装置、副风缸、分配阀，分配阀通过气路及气路部件连通列车管，副风缸一端通过分配阀连通到列车管，优选的，副风缸另一端通过气路及气路部件连通到总风管，总风管可向副风缸充入压缩空气，缓解电磁阀安装在副风缸与列车管之间的气路上，以便在制动后缓解时，通过缓解电磁阀控制，副风缸可持续向列车管充入压缩空气，既保证了阶段缓解作用的同步性，又增加了阶段缓解次数。从而提高了旅客乘坐的舒适性，制动力的操纵性更加灵活，还可减少压缩空气的消耗量，起到节能作用。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通设备技术领域，尤其涉及一种铁路客车电空制动系统及缓解方法。
背景技术
我国干线铁路旅客列车由机车(头车)和客车组成，机车、客车均采用自动式空气制动机，通过空气制动机控制列车管中的压缩空气压力变化，来控制客车制动机产生制动力从而控制列车速度。具体来说就是通过列车管排气减压产生制动力、充气升压缓解(缓解是指减小制动力或将制动力降至0)，列车管在通过压力变化来传递制动、缓解指令的同时，还负责向客车制动机提供压缩空气。由于列车管的压力变化是从机车开始依次向后部车辆传递，使得列车中各车辆无法实现同步制动和缓解作用，从而造成列车之间在制动和缓解过程中会产生纵向冲动。为了减小这种纵向冲动，可在空气制动机上增加电控设备，形成电空制动装置(电控制的空气制动机)。
现有的部分客车空气制动机虽然有阶段缓解功能，但由于列车管压力变化受机车制动机控制，从前向后传递，阶段缓解无法同步，阶段缓解次数少，影响了制动力的灵活操纵性；大部分客车空气制动机没有阶段缓解功能，只能实现一次缓解，机车制动机一旦控制列车管升压，各客车制动缸的压缩空气即排空，再制动时制动缸压力从0开始上升，增大了压缩空气的消耗量。现有的客车电空制动装置受工作风缸容积以及其空气压力要参与压力控制的影响，通过缓解电磁阀使工作风缸向列车管充气，无法实现同步缓解，缓解次数有限。并且现有的、安装在部分客车上用于监测制动系统压力的传感器因分散安装在各空气管路上，气路连通较为复杂，潜在漏泄点较多，各有一个防护罩，防护较为麻烦，安装、维护有诸多不便。
发明内容
针对这些问题，本发明提出了一种铁路客车电空制动系统及缓解方法，通过这个铁路客车电空制动系统及缓解方法使列车中各客车在制动后缓解时，实现同步缓解，减小了缓解过程中的列车冲动，为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种铁路客车电空制动系统，包括总风管、列车管、缓解电磁阀、副风缸、分配阀，分配阀通过气路连通列车管，副风缸一端通过分配阀连通到列车管，优选的，副风缸另一端通过气路及气路部件连通到总风管，缓解电磁阀安装在副风缸与列车管之间的气路上，以便在制动后缓解时，通过缓解电磁阀控制，副风缸可持续向列车管充入压缩空气。
优选的，铁路客车电空制动系统还包括制动缸、紧急电空装置，制动缸与分配阀之间通过气路连通，紧急电空装置一端连在制动缸与分配阀之间的气路上，另一端连通在列车管与分配阀之间的气路上以及副风缸与分配阀之间的气路上。
优选的，紧急电空装置包括紧急制动电磁阀、放大阀、紧急限压阀。放大阀通过接口连通在列车管与分配阀之间的气路上以及副风缸与分配阀之间的气路上；分配阀通过接口连通到制动缸，根据列车管的压力变化情况，控制制动缸的压力情况。
优选的，铁路客车电空制动系统还包括常用制动电磁阀，常用制动电磁阀通过气路连通到分配阀和列车管之间的气路上。
优选的，气路部件包括总风管截断塞门、总风管过滤器、减压阀、单向阀，其中，总风管截断塞门用于截断或导通副风缸与总风管之间压缩空气的流通；总风管过滤器用于过滤副风缸与总风管之间压缩空气的杂质；减压阀用于降低总风管的风压，使其适应副风缸；单向阀用于保证副风缸与总风管之间压缩空气单向流动。
优选的，铁路客车电空制动系统还包括压力传感器与集成气路板，集成气路板内部有加工的供阀门气路连通的气路管道，压力传感器安装到集成气路板上，对气路管道的气压进行监测。
优选的，压力压力传感器包括连接头和传感装置，连接头采用螺纹连接安装到集成气路板。
优选的，压力传感器包括列车管压力传感器、副风缸压力传感器、工作风缸压力传感器、制动缸压力传感器，其中：列车管压力传感器通过螺纹连通在分配阀和列车管之间的集成气路板气路上；副风缸压力传感器通过螺纹连通在分配阀和副风缸之间的集成气路板气路上；工作风缸压力传感器通过螺纹连通在分配阀和工作风缸之间的集成气路板气路上；制动缸压力传感器通过螺纹连通在分配阀和制动缸之间的集成气路板气路上。
优选的，铁路客车电空制动系统还包括安装于集成气路板上、对集成气路板及其安装在上面的部件进行保护的金属防护罩。
一种铁路客车电空缓解方法，使用权利要求1-9项任一项的铁路客车电空制动系统，其包括以下步骤：机车制动机控制列车管升压，同时电气控制的缓解线路得电；缓解线路在电信号控制下，各车电空制动系统的缓解电磁阀同时得电；各车缓解电磁阀接通接口a与b之间的通路，副风缸中的压缩空气充入列车管；分配阀受列车管升压控制，接通制动缸与大气之间的通路，将制动缸中的压缩空气排入大气，产生缓解作用。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、总风管向副风缸充入压缩空气，制动后缓解时，通过缓解电磁阀控制，副风缸可持续向列车管充入压缩空气，既保证了阶段缓解作用的同步性，又增加了阶段缓解次数。提高了旅客乘坐的舒适性、制动力的操纵性更加灵活，减少压缩空气的消耗量，起到节能作用。
2、将压力传感器通过螺纹连通直接安装到集成气路板上，利用电空制动系统的防护罩进行防护。每个传感器只有一个气路连通点，且不改变电空制动系统与外部管路的连通方式，有利于提高气密性，减少防护件数量，便于安装、拆卸和维护，提高了产品可靠性和工作效率，降低了运用成本。
附图说明
图1为本发明的铁路客车电空制动系统气路原理图
图2为本发明的电路原理图
图3为图1的紧急电空装置放大图
图4为图1的缓解电磁阀放大图
图5为图1的常用制动电磁阀放大图
图6为常用制动流程图
图7为紧急制动流程图
图8为制动后缓解流程图
图9为压力传感器与气路板的连接图
以上各图中：
| 1 | 常用制动电磁阀 | 2 | 紧急制动电磁阀 |
| 3 | 缓解电磁阀 | 4 | 列车管压力传感器 |
| 5 | 副风缸压力传感器 | 6 | 工作风缸压力传感器 |
| 7 | 制动缸压力传感器 | 8 | 放大阀 |
| 9 | 紧急限压阀 | 10 | 总风管截断塞门 |
| 11 | 总风管过滤器 | 12 | 减压阀 |
| 13 | 单向阀 | 14 | 列车管截断塞门 |
| 15 | 列车管过滤器 | 16 | 工作风缸截断塞门 |
| 17 | 制动缸截断塞门 | 18 | 副风缸截断塞门 |
| 19 | 集成气路板 | 20 | 副风缸 |
| 21 | 工作风缸 | 22 | 分配阀 |
| 23 | 总风管 | 24 | 列车管 |
| 25 | 制动缸 | 26 | 紧急电空装置 |
| 27 | 压力传感器 | 2701 | 连接头 |
| 2702 | 传感装置 |
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参照图1,一种铁路客车电空制动系统气路原理图，主要包括总风管23、列车管24、缓解电磁阀3、副风缸20、分配阀22，分配阀22通过气路连通列车管24，副风缸20一端通过气路连通分配阀22，另一端通过气路连通总风管23，缓解电磁阀3安装在副风缸20与列车管24之间的气路上。总风管23向副风缸20充入压缩空气，制动后缓解时，副风缸20可持续向列车管24充入压缩空气，既保证了阶段缓解作用的同步性，又增加了阶段缓解次数。提高了旅客乘坐的舒适性、制动力的操纵性更加灵活，减少压缩空气的消耗量，起到节能作用。
具体实施方式如下：
请参考图1和图4，分配阀22包括r口、s口、u口、w口以及大气接口，副风缸20通过副风缸截断塞门18连通分配阀22w口，缓解电磁阀3包括a口和b口。b口与分配阀22r口相连通，a口与分配阀22w口相连通。通过这种结构，可以实现缓解时压缩空气的流动。
请继续参照图1，铁路客车电空制动系统还包括总风管截断元件、总风管过滤器11、减压阀12、单向阀13，安装在副风缸20与所述总风管23之间的气路上。总风管23连通机车供风系统，始终处于高压充风状态；总风管过滤器11里面安装有滤网，用于过滤空气中的杂质成分以及水汽；减压阀12用于降低总风管23的气压，使进入副风缸20中的气压满足副风缸20的风压参数的要求；单向阀13使得压缩空气只能从总风管23向副风缸20流动，不会反向流动；总风管截断元件起到开关的作用，通过总风管截断元件控制总风管23与副风缸20之间气路的开闭。可以理解的是，总风管23截断元件可以是机械的总风管截断塞门10，也可以是电子的总风管截断电磁阀门。通过这种结构，可以实现总风管23向副风缸20充入压缩空气。
请继续参照图1，铁路客车电空制动系统还包括制动缸25、紧急电空装置26，制动缸25与分配阀22之间通过气路连通，紧急电空装置26一端连在所述制动缸25与所述分配阀22之间的气路上，另一端连通在所述列车管24与所述分配阀22之间的气路上以及副风缸20与分配阀22之间的气路上。制动缸25通过气压的变化输出制动力，制动缸25与分配阀22之间连通有制动缸截断塞门17，用来控制制动缸25与分配阀22之间气路的通断。
其中，请参考图1和图3，紧急电空装置26由紧急制动电磁阀2、放大阀8、紧急限压阀9组成。紧急制动电磁阀2包括m口、n口、以及大气接口，用于在紧急制动的情况下控制压缩空气的流通；放大阀8包括d口、e口、f口、g口以及大气接口，用于加快压缩空气的流通；紧急限压阀9包括h口、k口，用于限制紧急制动时充入制动缸25的压缩空气最高压力。紧急制动电磁阀2n口连通放大阀8上部的先导室，m口与放大阀8g口连通；放大阀8d口与分配阀22r口相连，f口与紧急限压阀9h口相连；紧急限压阀9k口与分配阀22u口相连。通过这种结构，可以实现紧急制动时快速向制动缸充入压缩空气，实现同步紧急制动。
请参考图1和图5，所述铁路客车电空制动系统还包括常用制动电磁阀1、工作风缸21，所述常用制动电磁阀1通过气路连通到所述分配阀22和所述列车管24之间的气路上。常用制动电磁阀1包括接口c和大气接口，接口c与分配阀22r接口相连通，工作风缸21与分配阀22s接口相连通。通过这种结构，可以实现常用制动时排出列车管的压缩空气，实现常用制动。
请参考图2，铁路客车电空制动系统中的电路总线包括常用制动线路、缓解线路、备用线路、紧急制动线路和负线，其中:常用制动电磁阀1一端连接常用制动线缆，另一端连接负线；紧急制动电磁阀2一端连接紧急制动线路，另一端连接负线；缓解电磁阀3一端连接缓解线路，另一端连接负线。每个电磁阀都有接地端，备用线路可以在其他线路发生故障时接管故障线路，保证安全运行。
请参考图1和图9，铁路客车电空制动系统还包括压力传感器(27)、集成气路板19，集成气路板19内部有加工的气路管道，压力传感器安装到集成气路板19上。压力压力传感器27包括连接头2701和传感装置2702，所述连接头采用螺纹连接安装到所述集成气路板(19)上，再通过微机单元采集各压力传感器信号，监测列车管24、副风缸20、制动缸25、工作风缸21的压力，从而监测制动装置的状态。微机单元可采用TCDS系统的，也可利用客车防滑器主机，实现监测功能。压力传感器包括列车管压力传感器4、副风缸压力传感器5、工作风缸压力传感器6、制动缸压力传感器7。列车管压力传感器4通过螺纹连通在分配阀22和列车管24之间的集成气路板19气路上；副风缸压力传感器5通过螺纹连通在分配阀22和副风缸20之间的集成气路板19气路上；工作风缸压力传感器6通过螺纹连通在分配阀22和工作风缸21之间的集成气路板19气路上；制动缸压力传感器通过螺纹连通在分配阀22和制动缸之间的集成气路板19气路上。每个传感器只有一个气路连通点，且不改变电空制动系统与外部管路的连通方式，有利于提高气密性，减少防护件数量，便于安装、拆卸和维护，提高了产品可靠性和工作效率。
请继续参考图1，铁路客车电空制动系统还包括金属防护罩，所述金属防护罩通过固定元件安装于所述集成气路板19上，对所述集成气路板19及其安装在上面的部件进行保护，金属防护罩的材质一般是不锈钢。
通过以上设计，将压力传感器通过螺纹连通直接安装到集成气路板19上，利用电空制动系统的防护罩进行防护。每个压力传感器只有一个气路连接点，且不改变电空制动系统与外部管路的连接方式，有利于提高气密性，减少防护件数量，便于安装、拆卸和维护，提高了产品可靠性和工作效率，降低了运用成本。
一种铁路客车电空缓解方法，使用本具体实施方式介绍的铁路客车电空制动系统。具体工作步骤如下：
S1:机车制动机控制列车管(24)升压，同时电气控制的缓解线路得电；
S2:缓解线路在电信号控制下，各车电空制动装置的缓解电磁阀(3)同时得电；
S3:各车缓解电磁阀(3)接通接口a与b之间的通路，副风缸(20)中的压缩空气充入列车管(24)；
S4:分配阀(22)受列车管升压控制，接通制动缸与大气之间的通路，将制动缸中的压缩空气排入大气，产生缓解作用。
其中，对于常用制动过程请参考图6，常用制动过程主要包括以下步骤：
101：常用制动时，机车制动机控制列车管24减压的同时，电气控制的常用制动线路得电。
102：在常用制动线路的电信号控制下，各车电空制动系统的常用制动电磁阀11同时得电。
103：接通接口c与大气之间的通路。
104：列车管24中的压缩空气通过列车管截断塞门14、列车管过滤器15和常用制动电磁阀11的接口c，排入大气，使各车列车管24同步减压。
105：分配阀22根据列车管24减压情况，将副风缸20中的压缩空气充入制动缸，同步产生制动作用。
其中，对于紧急制动过程请参考图7，紧急制动过程主要包括以下步骤：
201：紧急制动时，机车制动机控制列车管24减压的同时，电气控制的常用制动线路和紧急制动线路得电，常用制动线路的电信号控制结果与常用制动时相同。
202：在紧急制动线路的电信号控制下，各车电空制动系统的紧急制动电磁阀2同时得电。
203：接通接口m与n之间的通路。
204：副风缸20中的压缩空气通过副风缸截断塞门18、放大阀8的接口e和g、紧急制动电磁阀2的接口m和n，充入放大阀8上部的先导室。
205：在先导室压缩空气的压力作用下，放大阀8的接口e在与g接通的同时，还与接口f接通，放大阀8的接口d与大气接通，列车管24中的压缩空气通过列车管截断塞门14、列车管过滤器15和放大阀8的接口d，排入大气。
206：副风缸20中的压缩空气通过副风缸截断塞门18、放大阀8的接口e和f、紧急限压阀9的接口h和k、制动缸截断塞门17，充入制动缸，产生制动作用。
207：同时分配阀22也根据列车管24减压情况，将副风缸20中的压缩空气充入制动缸，紧急限压阀9可限制紧急制动时充入制动缸的压缩空气最高压力。
其中，对于缓解过程请参考图8，缓解过程主要包括以下步骤：
在副风缸20和总风管23之间建立连通气路后，列车初始充气时(此时只有列车管和总风管内有压缩空气，其它风缸及用风设备内均没有压缩空气)，除了分配阀22可使列车管24向副风缸20充入压缩空气外，主要由总风管23向副风缸20充入压缩空气。列车运用过程中，制动后缓解时(此时列车管因减压制动使其内部压缩空气压力低于副风缸的)，副风缸可以通过缓解电磁阀3控制，从副风缸向列车管充入压缩空气。具体过程如下：
301：当机车控制台发出缓解信号时，机车制动机控制列车管24升压，列车管升压的同时电气控制的缓解线路得电。
302：在缓解线路的电信号控制下，各车电空制动系统的缓解电磁阀3同时得电。
303：电路连通后，缓解电磁阀3接通接口a与b之间的通路。
304：副风缸20中的压缩空气通过副风缸截断塞门18、缓解电磁阀3的接口a与b、列车管过滤器15、列车管截断塞门14，充入列车管24。
305：分配阀22根据列车管24升压情况，将制动缸中的压缩空气排入大气，产生缓解作用。
通过以上步骤，总风管向副风缸充入压缩空气，制动后缓解时，通过缓解电磁阀控制，副风缸可持续向列车管充入压缩空气，既保证了阶段缓解作用的同步性，又增加了阶段缓解次数。提高了旅客乘坐的舒适性、制动力的操纵性更加灵活，减少压缩空气的消耗量，起到节能作用。
Claims (9)
1.一种铁路客车电空制动系统，包括总风管(23)、列车管(24)、缓解电磁阀(3)、副风缸(20)、分配阀(22)，所述分配阀(22)通过气路连通所述列车管(24)，所述副风缸(20)一端通过所述分配阀(22)连通到所述列车管(24)，其特征在于：所述副风缸(20)另一端通过气路及气路部件连通到所述总风管(23)，所述缓解电磁阀(3)安装在所述副风缸(20)与所述列车管(24)之间的气路上，以便在制动后缓解时，通过缓解电磁阀控制，副风缸(20)可持续向列车管(24)充入压缩空气；所述铁路客车电空制动系统还包括制动缸(25)、紧急电空装置(26)，所述制动缸(25)与所述分配阀(22)之间通过气路连通，所述紧急电空装置(26)一端连在所述制动缸(25)与所述分配阀(22)之间的气路上，另一端连通在所述列车管(24)与所述分配阀(22)之间的气路上以及副风缸(20)与分配阀(22)之间的气路上。
2.如权利要求1所述的铁路客车电空制动系统，其特征在于：所述紧急电空装置(26)包括紧急制动电磁阀(2)、放大阀(8)、紧急限压阀(9)，所述放大阀(8)通过接口连通在所述列车管(24)与所述分配阀(22)之间的气路上以及副风缸(20)与分配阀(22)之间的气路上，所述分配阀(22)通过气路接口连通到所述制动缸(25)，根据所述列车管(24)的压力变化情况，控制所述制动缸(25)的压力情况。
3.如权利要求2所述的铁路客车电空制动系统，其特征在于：所述铁路客车电空制动系统还包括常用制动电磁阀(1)，所述常用制动电磁阀(1)通过气路连通到所述分配阀(22)和所述列车管(24)之间的气路上。
4.如权利要求3所述的铁路客车电空制动系统，其特征在于：所述气路部件包括总风管截断塞门(10)、总风管过滤器(11)、减压阀(12)、单向阀(13)，其中：所述总风管截断塞门(10)用于截断或导通副风缸(20)与所述总风管(23)之间压缩空气的流通；所述总风管过滤器(11)用于过滤副风缸(20)与所述总风管(23)之间压缩空气的杂质；所述减压阀(12)用于降低所述总风管(23)的风压，使其适应所述副风缸(20)；所述单向阀(13)用于保证副风缸(20)与所述总风管(23)之间压缩空气单向流动。
5.如权利要求4所述的铁路客车电空制动系统，其特征在于：所述铁路客车电空制动系统还包括压力传感器(27)与集成气路板(19)，所述集成气路板(19)内部有加工的供阀门气路连通的气路管道，所述压力传感器(27)安装到所述集成气路板(19)上，对气路管道的气压进行监测。
6.如权利要求5所述的铁路客车电空制动系统，其特征在于：所述压力传感器(27)包括连接头(2701)和传感装置(2702)，所述连接头(2701)采用螺纹连接安装到所述集成气路板(19)。
7.如权利要求6所述的铁路客车电空制动系统，其特征在于：所述压力传感器包括列车管压力传感器(4)、副风缸压力传感器(5)、工作风缸压力传感器(6)、制动缸压力传感器(7)，其中：所述列车管压力传感器(4)通过螺纹连通在所述分配阀(22)和列车管(24)之间的集成气路板(19)气路上；所述副风缸压力传感器(5)通过螺纹连通在所述分配阀(22)和副风缸(20)之间的集成气路板(19)气路上；所述工作风缸压力传感器(6)通过螺纹连通在所述分配阀(22)和工作风缸(21)之间的集成气路板(19)气路上；所述制动缸压力传感器(7)通过螺纹连通在所述分配阀(22)和制动缸之间的集成气路板(19)气路上。
8.如权利要求7所述的铁路客车电空制动系统，其特征在于：所述铁路客车电空制动系统还包括安装于所述集成气路板(19)上、对所述集成气路板(19)及其安装在上面的部件进行保护的金属防护罩。
9.一种铁路客车电空缓解方法，使用权利要求1-8项任一项的铁路客车电空制动系统，其包括以下步骤：S1:机车制动机控制列车管(24)升压，同时电气控制的缓解线路得电；S2:缓解线路在电信号控制下，各车电空制动系统的缓解电磁阀(3)同时得电；S3:各车缓解电磁阀(3)接通接口a与b之间的通路，副风缸(20)中的压缩空气充入列车管(24)；S4:分配阀(22)受列车管升压控制，接通制动缸(25)与大气之间的通路，将制动缸(25)中的压缩空气排入大气，产生缓解作用。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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