CN107628012A - 空气制动机及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空气制动机及轨道车辆。空气制动机包括内燃机、空压机和风缸；在所述内燃机和空压机之间还设有发电机、超级电容和电动机，所述内燃机带动所述发电机发电，所述发电机的输出端连接所述超级电容的输入端，所述超级电容用于存储电能，所述超级电容的输出端连接所述电动机的输入端，所述电动机连接所述空压机，带动所述空压机运转以产生压缩空气，所述空压机与所述风缸相连，以将所述空压机产生的压缩空气输送至所述风缸中。采用本发明的空气制动机，当轨道车辆需要停车时，可以使用超级电容中存储的电能来带动空压机的正常运转，使得轨道车辆在停车状态下，内燃机可以熄火，从而提高了内燃机的燃油利用率，节省了资源。

Description

空气制动机及轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道车辆制造技术，尤其涉及一种空气制动机及轨道车辆。

背景技术

空气制动机承载着轨道车辆的制动任务，是保证列车正常行驶的重要部件。

图1为现有技术中空气制动机的结构简图；如图1所示，现有技术中的空气制动机主要包括内燃机100，内燃机100的输出端与空压机200的输入端相连，带动空压机200运转，以产生压缩空气；空压机200的输出端连接风缸300，风缸300用于存储压缩空气，以满足列车正常制动的需求。风缸300上设有安全阀301和排水阀302，当风缸300内的压缩空气压力大于预设值时，安全阀301打开，将风缸300内多余的压缩空气排至外界以保证风缸300内压力的正常。

但是，现有技术的结构为保证风缸300内的正常压力，内燃机100必须时刻保持在工作状态，由此造成了大量的能源浪费。

发明内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种空气制动机及轨道车辆，本发明的空气制动机能够保持风缸内的正常风压，从而使轨道车辆在停车状态下，内燃机可以熄火，提高了内燃机的燃油利用率，节省了资源。

本发明提供一种空气制动机，包括内燃机、空压机和风缸；在所述内燃机和空压机之间还设有发电机、超级电容和电动机，所述内燃机带动所述发电机发电，所述发电机的输出端连接所述超级电容的输入端，所述超级电容用于存储电能，所述超级电容的输出端连接所述电动机的输入端，所述电动机连接所述空压机，带动所述空压机运转以产生压缩空气，所述空压机与所 述风缸相连，以将所述空压机产生的压缩空气输送至所述风缸中。

如上所述的空气制动机，可选的，所述电动机为交流电机。

如上所述的空气制动机，可选的，所述空压机和所述风缸之间还设有单向阀，用于防止所述风缸内的气体流至所述空压机。

如上所述的空气制动机，可选的，所述风缸上设有安全阀，所述安全阀用于排出所述风缸内的多余气体。

如上所述的空气制动机，可选的，所述风缸上还设有排水阀，所述排水阀用于排除所述风缸内的液体。

如上所述的空气制动机，可选的，还设有与所述风缸相连的制动气缸。

如上所述的空气制动机，可选的，所述风缸与所述制动气缸之间设有制动阀。

如上所述的空气制动机，可选的，还设有用于检测所述风缸内气体压力的压力检测装置，所述压力检测装置连接所述超级电容的输出端以控制所述电动机的启停；当所述风缸内的气体压力超过预设值时，所述压力检测装置断开以使所述电动机停止工作。

如上所述的空气制动机，可选的，所述压力检测装置为压力继电器。

本发明还提供一种轨道车辆，设有如上任一项所述的空气制动机。

本发明提供的空气制动机及轨道车辆，通过在内燃机和空压机之间增设超级电容和电动机，使得内燃机工作时能够通过发电机将电能存储到超级电容中，这样当轨道车辆需要停车时，可以使用超级电容中存储的电能来带动空压机的正常运转，使得轨道车辆在停车状态下，内燃机可以熄火，从而提高了内燃机的燃油利用率，节省了资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中空气制动机的结构简图；

图2为本发明一实施例的空气制动机的结构简图；

图3为本发明另一实施例的空气制动机的结构简图。

附图标记：

1-内燃机；

2-发电机；

3-超级电容；

4-电动机；

5-空压机；

6-风缸；

61-安全阀；

62-压力检测装置；

63-排水阀；

7-单向阀；

100-内燃机(现有技术)；

200-空压机(现有技术)；

300-风缸(现有技术)；

301-安全阀(现有技术)；

302-排水阀(现有技术)。

具体实施方式

为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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、 “周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

空气制动机承载着轨道车辆的制动任务，是保证列车正常行驶的重要部件。

图1为现有技术中空气制动机的结构简图；如图1所示，现有技术中的空气制动机主要包括内燃机100，内燃机100的输出端与空压机200的输入端相连，带动空压机200运转，以产生压缩空气；空压机200的输出端连接风缸300，风缸300用于存储压缩空气，以满足列车正常制动的需求。风缸300上设有安全阀301和排水阀302，当风缸300内的压缩空气压力大于预设值时，安全阀301打开，将风缸300内多余的压缩空气排至外界以保证风缸300内压力的正常。

但是，空气制动机要实现制动其风缸300内必须保持足够的空气压力，因此就需要内燃机100时刻保持在工作状态。而轨道列车在正常工作时难免要停车进行装卸货，此时内燃机100的运行势必会造成大量的能源浪费现象；此外，现有技术的结构其安全阀301时刻处于放气状态以保证风缸300内的空气压力不会超出预设值，由此会降低安全阀301的使用寿命，并且还会对整车的安全性造成较大的隐患。

为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种空气制动 机及轨道车辆，本发明一实施例提供的空气制动机能够保持风缸内的正常风压，从而使轨道车辆在停车时内燃机可以熄火，由此提高了内燃机的燃油利用率，节省了资源。

本发明另一实施例提供的空气制动机还能够控制电动机的工作状态，由此，进一步的节省了能源的利用效率，使得安全阀不必时刻保持在放气状态，提高了安全阀的使用寿命，降低了整车的安全隐患。

实施例一

图2为本发明一实施例的空气制动机的结构简图；请参照图2，本实施例提供一种空气制动机，包括内燃机1、空压机5和风缸6；在所述内燃机1和空压机5之间还设有发电机2、超级电容3和电动机4，所述内燃机1带动所述发电机2发电，所述发电机2的输出端连接所述超级电容3的输入端，所述超级电容3用于存储电能，所述超级电容3的输出端连接所述电动机4的输入端，所述电动机4连接所述空压机5，带动所述空压机5运转以产生压缩空气，所述空压机5与所述风缸6相连，以将所述空压机5产生的压缩空气输送至所述风缸6中。

具体的，本实施例中内燃机1为柴油机，柴油机具有扭矩大、工作性能好的优点，特别适合于长距离运输的轨道车辆使用。内燃机1带动发电机2发电，以将柴油中的化学能量转换为空压机5工作所需要的电能。发电机2发出的电能存储在超级电容3中，超级电容3不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。其在储能的过程并不发生化学反应，且储能过程是可逆的，因此超级电容器3可以反复充放电数十万次，具有较高的循环使用寿命。超级电容3具有储电能力强、充电速度快、放电能力强、能量转换率高、充放电线路简单、检测方便等优点，特别适合于空气制动机存储电能。超级电容3释放电能后带动电动机4运转，电动机4为空压机5的运转提供能量来源，空压机5将外界空气进行压缩后形成压缩空气，并将压缩空气输送至风缸6中。风缸6用于存储压缩空气，以保证空气制动机的正常运行。

本实施例提供的空气制动机，在轨道车辆正常运行时，内燃机1正常运 行，带动发电机2发电，发电机2发出的电量存储至超级电容3中，超级电容3一方面存储部分电能，另一方面释放部分电能至电动机4，以带动电动机4的运行，电动机4带动空压机5对空气进行压缩，压缩后的气体输送至风缸6中，以使风缸6时刻保持在正常的工作压力，保证空气制动机的制动性能。

在轨道车辆停车时(例如，需要装载货物或卸载货物)，内燃机1熄火停止运行，电动机4依靠超级电容3内存储的电能进行正常工作，带动空压机5运行以保证风缸6内的工作压力，使空气制动机保持良好的制动性能，同时也提高了内燃机1的燃油利用率，节省了资源。

本实施例的空气制动机，通过在内燃机1和空压机5之间增设超级电容3和电动机4，使得内燃机1工作时能够通过发电机2将电能存储到超级电容3中，这样当轨道车辆需要停车时，可以使用超级电容3中存储的电能来带动空压机5的正常运转，使得轨道车辆在停车状态下，内燃机1可以熄火，从而提高了内燃机1的燃油利用率，节省了资源。

可选的，上述电动机4为交流电机，交流电机具有成本低、免维护、寿命长等优点，适宜用于轨道车辆的空气制动机中。

可选的，所述空压机5和所述风缸6之间还设有单向阀7，单向阀7能够防止所述风缸6内的气体流至所述空压机5中，这样即使风缸6中的空气压力较大也不会倒流回空压机5内，从而保证了空压机5的使用寿命，提高了空气制动机整体的安全性。

可选的，所述风缸6上设有安全阀61，所述安全阀61用于排出所述风缸6内的多余气体。由于电动机4时刻驱动空压机5工作，因此为保证风缸6内气体的正常压力，安全阀61需时刻处于放气状态，以使风缸6的风压不至超出预设范围。

可选的，所述风缸6上还设有排水阀63，所述排水阀63用于排除所述风缸6内的液体。由于风缸6内的气压较高，因此容易造成水分的凝聚，水分凝聚后会积聚在风缸6的底部，若不清除水分势必会影响风缸6的正常储风能力，从而影响空气制动机的制动性能。排水阀63一般设置在风缸63的底部，可采用耐高压的阀体以承受风缸6的压力。空气制动机使用一定时间后可以定期开启排水阀63以将风缸6内的液体排出，保持空气制动机的工作 性能。

可选的，还设有与所述风缸6相连的制动气缸(图中未示出)。制动气缸在风缸6传递的压缩空气的驱动下，将制动力传递至轨道列车的闸瓦，闸瓦将作用在车轮上，使车轮停止转动。

可选的，所述风缸6与所述制动气缸之间设有制动阀。制动阀用于控制气缸6传递至制动气缸内的压缩空气，当制动阀打开时风缸6中的压缩空气传递至制动气缸内，使制动气缸实现制动动作；当制动阀关闭时，风缸6停止向制动气缸供气，使制动气缸停止制动。

实施例二

图3为本发明另一实施例的空气制动机的结构简图；请参照图3，本实施例提供一种空气制动机，包括内燃机1、空压机5和风缸6；在所述内燃机1和空压机5之间还设有发电机2、超级电容3和电动机4，所述内燃机1带动所述发电机2发电，所述发电机2的输出端连接所述超级电容3的输入端，所述超级电容3用于存储电能，所述超级电容3的输出端连接所述电动机4的输入端，所述电动机4连接所述空压机5，带动所述空压机5运转以产生压缩空气，所述空压机5与所述风缸6相连，以将所述空压机5产生的压缩空气输送至所述风缸6中。所述风缸6上设有安全阀61，所述安全阀61用于排出所述风缸6内的多余气体。本实施例中还设有用于检测所述风缸6内气体压力的压力检测装置62，所述压力检测装置62可以为压力继电器。所述压力检测装置62连接所述超级电容3的输出端以控制所述电动机4的启停；当所述风缸6内的气体压力超过预设值时，所述压力检测装置62断开以使所述电动机4停止工作。

具体的，本实施例中内燃机1为柴油机，柴油机具有扭矩大、工作性能好的优点，特别适合于长距离运输的轨道车辆使用。内燃机1带动发电机2发电，以将柴油中的化学能量转换为空压机5工作所需要的电能。发电机2发出的电能存储在超级电容3中，超级电容3不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。其在储能的过程并不发生化学反应，且储能过程是可逆的，因此超级电容器3可以反复充放电数十万次，具有较高的循环 使用寿命。超级电容3具有储电能力强、充电速度快、放电能力强、能量转换率高、充放电线路简单、检测方便等优点，特别适合于空气制动机存储电能。超级电容3释放电能后带动电动机4运转，电动机4为空压机5的运转提供能量来源，空压机5将外界空气进行压缩后形成压缩空气，并将压缩空气输送至风缸6中。风缸6用于存储压缩空气，以保证空气制动机的正常运行。

具体的，压力检测装置62可以设置在风缸6上，以便对风缸6内的气体压力进行检测。压力检测装置62的控制电路串联在超级电容3和电动机4之间，以控制电动机4的启闭。当风缸6内的气体压力超过预设值时，压力检测装置62断开，使超级电容3中的电能不能传递至电动机4中，从而使电动机4停止工作，带动空压机5停止工作，此时风缸6中的气压保持在预设值；当风缸6的气压下降(例如进行了制动动作或自然泄气)，低于预设压力值时，压力检测装置62的控制电路闭合，从而使超级电容3中的电能传递至电动机4中，使电动机4正常运转，带动空压机5工作，以产生压缩空气补充至风缸6内。可以理解的是，在本实施例中由于设置了压力检测装置62来检测风缸6内的气压，风缸6中的气体压力将长时间处于预设值或低于预设值，因此，本实施例中的安全阀61在大部分时间处于关闭状态，由此增加了安全阀61的使用寿命，降低了整车的安全隐患。

本实施例提供的空气制动机，在轨道车辆正常运行时，内燃机1正常运行，带动发电机2发电，发电机2发出的电量存储至超级电容3中，超级电容3一方面存储部分电能，另一方面释放部分电能至电动机4，以带动电动机4的运行，电动机4带动空压机5对空气进行压缩，压缩后的气体输送至风缸6中，以使风缸6时刻保持在正常的工作压力，保证空气制动机的制动性能。同时，压力检测装置62时刻检测风缸6内气体的压力，当达到预设压力值时控制电动机4停止工作，以停止对风缸6充气；当低于预设压力值时，控制电动机4开设工作，以开始对风缸6充气。

在轨道车辆停车时(例如，需要装载货物或卸载货物)，内燃机1熄火停止运行，电动机4依靠超级电容3内存储的电能进行正常工作，带动空压机5运行以保证风缸6内的工作压力，使空气制动机保持良好的制动性能。此时，压力检测装置62也时刻检测风缸6内的气体的压力，当达到预设压力 值时控制电动机4停止工作，以停止对风缸6充气；当低于预设压力值时，控制电动机4开设工作，以开始对风缸6充气。

本实施例的空气制动机，通过在内燃机1和空压机5之间增设超级电容3和电动机4，使得内燃机1工作时能够通过发电机2将电能存储到超级电容3中，这样当轨道车辆需要停车时，可以使用超级电容3中存储的电能来带动空压机5的正常运转，使得轨道车辆在停车状态下，内燃机1可以熄火，从而提高了内燃机1的燃油利用率，节省了资源。

本实施例的空气制动机还设有用于检测风缸6内气体压力的压力检测装置，压力检测装置62的控制电路串联在超级电容3和电动机4之间，当风缸6中的气体压力达到预设压力值时电动机4停止工作，以停止对风缸6充气；当风缸6中的气体压力低于预设压力值时，电动机4开设工作，以对风缸6充气。由于压力检测装置62的设置，使得本实施例中风缸6的气体压力处于预设值或低于预设值，使得安全阀61在大部分时间处于关闭状态，由此增加了安全阀61的使用寿命，降低了整车的安全隐患。

可选的，上述电动机4为交流电机，交流电机具有成本低、免维护、寿命长等优点，适宜用于轨道车辆的空气制动机中。

可选的，所述空压机5和所述风缸6之间还设有单向阀7，单向阀7能够防止所述风缸6内的气体流至所述空压机5中，这样即使风缸6中的空气压力较大也不会倒流回空压机5内，从而保证了空压机5的使用寿命，提高了空气制动机整体的安全性。

可选的，所述风缸6上还设有排水阀63，所述排水阀63用于排除所述风缸6内的液体。由于风缸6内的气压较高，因此容易造成水分的凝聚，水分凝聚后会积聚在风缸6的底部，若不清除水分势必会影响风缸6的正常储风能力，从而影响空气制动机的制动性能。排水阀63一般设置在风缸63的底部，可采用耐高压的阀体以承受风缸6的压力。空气制动机使用一定时间后可以定期开启排水阀63以将风缸6内的液体排出，保持空气制动机的工作性能。

可选的，还设有与所述风缸6相连的制动气缸(图中未示出)。制动气缸在风缸6传递的压缩空气的驱动下，将制动力传递至轨道列车的闸瓦，闸瓦将作用在车轮上，使车轮停止转动。

可选的，所述风缸6与所述制动气缸之间设有制动阀。制动阀用于控制气缸6传递至制动气缸内的压缩空气，当制动阀打开时风缸6中的压缩空气传递至制动气缸内，使制动气缸实现制动动作；当制动阀关闭时，风缸6停止向制动气缸供气，使制动气缸停止制动。

实施例三

本实施例提供一种轨道车辆，其上设有如实施例一或实施例二中所述的空气制动机。

本实施例所提及的轨道车辆可以包括：地铁、高铁、火车、以及各种轨道用车等。在此，本实施例不做限定。

本实施例的轨道车辆，通过在内燃机1和空压机5之间增设超级电容3和电动机4，使得内燃机1工作时能够通过发电机2将电能存储到超级电容3中，这样当轨道车辆需要停车时，可以使用超级电容3中存储的电能来带动空压机5的正常运转，使得轨道车辆在停车状态下，内燃机1可以熄火，从而提高了内燃机1的燃油利用率，节省了资源。

本实施例的轨道车辆通过设置用于检测风缸6内气体压力的压力检测装置，压力检测装置62的控制电路串联在超级电容3和电动机4之间，当风缸6中的气体压力达到预设压力值时电动机4停止工作，以停止对风缸6充气；当风缸6中的气体压力低于预设压力值时，电动机4开设工作，以对风缸6充气。由于压力检测装置62的设置，使得本实施例中风缸6的气体压力处于预设值或低于预设值，使得安全阀61在大部分时间处于关闭状态，由此增加了安全阀61的使用寿命，降低了整车的安全隐患。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种空气制动机，其特征在于，包括内燃机、空压机和风缸；在所述内燃机和空压机之间还设有发电机、超级电容和电动机，所述内燃机带动所述发电机发电，所述发电机的输出端连接所述超级电容的输入端，所述超级电容用于存储电能，所述超级电容的输出端连接所述电动机的输入端，所述电动机连接所述空压机，带动所述空压机运转以产生压缩空气，所述空压机与所述风缸相连，以将所述空压机产生的压缩空气输送至所述风缸中。

2.根据权利要求1所述的空气制动机，其特征在于，所述电动机为交流电机。

3.根据权利要求2所述的空气制动机，其特征在于，所述空压机和所述风缸之间还设有单向阀，用于防止所述风缸内的气体流至所述空压机。

4.根据权利要求3所述的空气制动机，其特征在于，所述风缸上设有安全阀，所述安全阀用于排出所述风缸内的多余气体。

5.根据权利要求4所述的空气制动机，其特征在于，所述风缸上还设有排水阀，所述排水阀用于排除所述风缸内的液体。

6.根据权利要求5所述的空气制动机，其特征在于，还设有与所述风缸相连的制动气缸。

7.根据权利要求6所述的空气制动机，其特征在于，所述风缸与所述制动气缸之间设有制动阀。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的空气制动机，其特征在于，还设有用于检测所述风缸内气体压力的压力检测装置，所述压力检测装置连接所述超级电容的输出端以控制所述电动机的启停；当所述风缸内的气体压力超过预设值时，所述压力检测装置断开以使所述电动机停止工作。

9.根据权利要求8所述的空气制动机，其特征在于，所述压力检测装置为压力继电器。

10.一种轨道车辆，其特征在于，设有如权利要求1-9中任一项所述的空气制动机。