CN109094597A - 地铁车辆空气弹簧供风系统、控制方法和地铁车辆 - Google Patents

地铁车辆空气弹簧供风系统、控制方法和地铁车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地铁车辆空气弹簧供风系统、控制方法和地铁车辆，供风系统包括空气弹簧连接总风管和稳压风缸；用于测量空气弹簧压力值的压力传感器；串联于稳压风缸与空气弹簧的气路上的遮断阀，遮断阀连接遮断电磁阀；遮断电磁阀用于当压力传感器测量数值低于第一预设数值时控制遮断阀断开，且当压力传感器测量数值高于第二预设数值时控制遮断阀连通；第一预设数值小于第二预设数值。本发明公开的供风系统及控制方法能够在不影响空气弹簧调整车辆地板高度，车辆运行当中减少空气弹簧由于车辆振动或弯道等引起的压力变化，最大限度的降低空气弹簧对压缩空气消耗，确保车辆制动系统的用风需求。

Description

地铁车辆空气弹簧供风系统、控制方法和地铁车辆
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，更具体地说，涉及一种地铁车辆空气弹簧供风系统和控制方法。此外，本发明还涉及一种包括上述地铁车辆空气弹簧供风系统的地铁车辆。
背景技术
地铁车辆和动车组的转向架和车体间均采用空气弹簧减振的方式，即采用空气弹簧作为二系悬挂。空气弹簧内的压缩空气是通过高度阀进行机械调节，以确保车辆地板的高度不随载重的变化而变化。在车辆运行过程中，由于线路条件，会出现振动、弯道向心力等影响，空气弹簧压力容易受大较大的波动，为此，现有部分车辆上，为每个空气弹簧接入一个稳压风缸，可以有效的减少在运行过程中线路条件对空气弹簧压力波动的影响。
然而，在很多城市，特别是上班高峰时段，车辆载荷变化很大，从而导致空气弹簧的压缩空气消耗量大，使得风源系统容量很难同时满足空气弹簧和空气制动系统的用风需求。
综上所述，如何提供一种同时满足空气弹簧和空气制动系统的用风需求的供风系统，在满足车辆运行需求的情况下，尽量减少空气弹簧的空气消耗，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种地铁车辆空气弹簧供风系统和方法，该供风系统和供风系统控制方法能够同时满足空气弹簧和空气制动系统的用风需求。
本发明的另一目的是提供一种包括上述地铁车辆空气弹簧供风系统的地铁车辆。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种地铁车辆空气弹簧供风系统，包括：
空气弹簧，所述空气弹簧连接总风管和稳压风缸；
用于测量所述空气弹簧压力值的压力传感器；
串联于所述稳压风缸与所述空气弹簧的气路上的遮断阀，所述遮断阀连接遮断电磁阀；所述遮断电磁阀用于当所述压力传感器测量数值低于第一预设数值时控制所述遮断阀断开，且当所述压力传感器测量数值高于第二预设数值时控制所述遮断阀连通；所述第一预设数值小于所述第二预设数值。
优选的，所述第一预设数值为P1＝2*ΔP/3+PB；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下所述空气弹簧压力为PA；车辆空载时所述空气弹簧压力为PB；
和/或，所述第二预设数值为P2＝2*ΔP/3+PB+20；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下所述空气弹簧压力为PA；车辆空载时所述空气弹簧压力为PB。
优选的，所述空气弹簧与所述总风管之间串联高度阀；
或者，同一个转向架上的所述空气弹簧之间通过差压阀连接。
优选的，所述遮断阀的控制气路口与所述遮断电磁阀的出气口连接。
优选的，所述空气弹簧包括设置在同一个转向架上的两个所述空气弹簧，每个空气弹簧均通过对应的所述遮断阀连接对应的所述稳压风缸。
优选的，列车控制系统连接所述遮断电磁阀和所述压力传感器，所述列车控制系统用于接收所述压力传感器检测到的压力；
当所述压力传感器测量数值低于第一预设数值时，所述列车控制系统控制所述遮断电磁阀通电，当所述压力传感器测量数值高于第二预设数值时，所述列车控制系统控制所述遮断电磁阀断电。
一种地铁车辆空气弹簧供风系统控制方法，应用于上述任一项所述的地铁车辆空气弹簧供风系统；包括：
检测空气弹簧的压力；
将所述压力与预设的第一压力值和第二压力值对比，当所述压力低于所述第一预设数值时，控制稳压风缸与所述空气弹簧间的通路断开，当所述压力高于所述第二预设数值时，控制稳压风缸与所述空气弹簧间的通路连通；所述第一预设数值小于所述第二预设数值。
优选的，所述第一预设数值为P1＝2*ΔP/3+PB；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下所述空气弹簧压力为PA；车辆空载时所述空气弹簧压力为PB；
和/或，所述第二预设数值为P2＝2*ΔP/3+PB+20；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下所述空气弹簧压力为PA；车辆空载时所述空气弹簧压力为PB。
一种地铁车辆，包括上述任意一项所述的地铁车辆空气弹簧供风系统。
本申请在空气弹簧和稳压风缸间串入遮断阀；遮断阀有遮断电磁阀进行控制，即当空气弹簧压力低于一设定值时，遮断电磁阀动作，从而切断空气弹簧和稳压风缸的通路，当空气弹簧压力开始上升时，打开空气弹簧和稳压风缸的通路。本发明公开的供风系统及控制方法能够在不影响空气弹簧调整车辆地板高度，车辆运行当中减少空气弹簧由于车辆振动或弯道等引起的压力变化，最大限度的降低空气弹簧对压缩空气消耗，确保车辆制动系统的用风需求。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的地铁车辆空气弹簧供风系统的示意图；
图2为本发明所提供的地铁车辆空气弹簧供风系统的电控连接图。
图1-2中：
第一空气弹簧011、第二空气弹簧012、第三空气弹簧013、第四空气弹簧014；
第一遮断阀021、第二遮断阀022、第三遮断阀023、第四遮断阀024；
第一稳压风缸031、第二稳压风缸032、第三稳压风缸033、第四稳压风缸034；
第一压力传感器041、第二压力传感器042、第三压力传感器043、第四压力传感器044；
第一高度阀051、第二高度阀052、第三高度阀053；
第一遮断电磁阀061、第二遮断电磁阀062、第三遮断电磁阀063；
差压阀07、供风风缸08。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明的核心是提供一种地铁车辆空气弹簧供风系统和方法，该供风系统和供风系统控制方法能够同时满足空气弹簧和空气制动系统的用风需求。
本发明的另一核心是提供一种包括上述地铁车辆空气弹簧供风系统的地铁车辆。
请参考图1至图2，图1为本发明所提供的地铁车辆空气弹簧供风系统的示意图；图2为本发明所提供的地铁车辆空气弹簧供风系统的电控连接图。
本申请提供了一种地铁车辆空气弹簧供风系统，主要用于对车辆空气弹簧进行供风，结构上主要包括空气弹簧、压力传感器、遮断阀和遮断电磁阀。
其中，请参考图1，空气弹簧分别连接总风管和稳压风缸，压力传感器用于测量空气弹簧的压力值。
遮断阀串联于稳压风缸与空气弹簧的气路上，以便通过控制遮断阀实现控制稳压风缸与空气弹簧的连通与阻断。遮断阀连接遮断电磁阀，遮断电磁阀用于当压力传感器测量数值低于第一预设数值时控制遮断阀断开，且当压力传感器测量数值高于第二预设数值时控制遮断阀连通；第一预设数值小于第二预设数值。
请参考图1，在本申请提供的地铁车辆空气弹簧供风装置中，设置有空气弹簧、遮断阀、稳压风缸、压力传感器、高度阀、差压阀07、遮断电磁阀和供风风缸08等部件。在空气弹簧和稳压风缸间串入遮断阀；遮断阀由遮断电磁阀进行控制，即当空气弹簧处的压力低于一设定值时，遮断电磁阀动作，从而切断空气弹簧和稳压风缸的通路，当空气弹簧压力开始上升时，打开空气弹簧和稳压风缸的通路。
本申请提供的实施例中，在空气弹簧和稳压风缸间串入遮断阀；遮断阀有遮断电磁阀进行控制，即当空气弹簧压力低于一设定值时，遮断电磁阀动作，从而切断空气弹簧和稳压风缸的通路，当空气弹簧压力开始上升时，打开空气弹簧和稳压风缸的通路。本发明公开的装置及控制方法具有在不影响空气弹簧调整车辆地板高度、车辆运行当中减少空气弹簧由于车辆振动或弯道等引起的压力变化的情况下，最大限度的降低空气弹簧对压缩空气消耗，确保车辆制动系统的用风需求。
一个具体的实施例中，单节车辆上设置有若干个空气弹簧，在一个转向架上的空气弹簧分别为第一空气弹簧011和第二空气弹簧012，二者均由第一高度阀051进行充排气的控制。
当然，此处也可以选择两个高度阀进行控制，此处公开的是一种通过一个高度阀同时控制两个空气弹簧的方案。
另一个转向架上的空气弹簧包括第三空气弹簧013和第四空气弹簧014，第三空气弹簧013由第二高度阀052控制，第四空气弹簧014由第三高度阀053控制，并且在第三空气弹簧013和第四空气弹簧014之间连接设置差压阀07。这部分结构采用一个空气弹簧对应一个高度阀的控制方法。
上述的四个空气弹簧上均与对应的稳压风缸连接，具体地，第一空气弹簧011、第二空气弹簧012、第三空气弹簧013和第四空气弹簧014分别对应连接第一稳压风缸031、第二稳压风缸032、第三稳压风缸033和第四稳压风缸034。
上述各空气风缸和稳压风缸之间串联遮断阀，在第一空气弹簧011和第一稳压风缸031间串接着第一遮断阀021，在第二空气弹簧012和第二稳压风缸032间串接着第二遮断阀022，在第三空气弹簧013和第三稳压风缸033间串接着第三遮断阀023，在第四空气弹簧014和第四稳压风缸034间串接着第四遮断阀024。同时，上述四个遮断阀的气路出口均连接对应的遮断电磁阀。
需要说明的是，上述各个遮断阀也可以通过连接其他电控制类阀体实现控制。
各个空气弹簧还分别连接压力传感器，用于获取该处的压力，具体地，第一空气弹簧011连接第一压力传感器041，第二空气弹簧012连接第二压力传感器042，第三空气弹簧013连接第三压力传感器043，第四空气弹簧014连接第四压力传感器044，四个传感器分别用于测量空气弹簧处的压力。
可选的，上述各个压力传感器可以直接与遮断电磁阀连接，遮断阀由遮断电磁阀进行控制，当压力传感器感应到对应空气弹簧的压力低于第一预设数值时，遮断电磁阀控制遮断阀断开，当压力传感器测量数值高于第二预设数值时，遮断电磁阀控制遮断阀连通。
本实施例中采用四个空气弹簧的设置方式，当然，还有其他转向架和空气弹簧的对应方式，可以根据具体情况进行调整。
在上述实施例的基础之上，关于上述第一预设值和第二预设值的具体范围进行了限定，在一个方案中，第一预设数值为P1＝2*ΔP/3+PB；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下空气弹簧压力为PA；车辆空载时空气弹簧压力为PB；在另一个方案中。
第二预设数值为P2＝2*ΔP/3+PB+20；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下空气弹簧压力为PA；车辆空载时空气弹簧压力为PB。上述两个方案可以同时存在或者仅取一者。
需要说明的是，上述第一预设值和第二预设值的范围确定可以适用于转向架上的任意一个空气弹簧所对应的压力。
在一个具体实施例中，第一压力传感器041的压力值为P1；第二压力传感器042的压力值为P2；第三压力传感器043的压力值为P3；第四压力传感器044的压力值为P4；
列车控制系统接收到第一压力传感器至第四压力传感器的压力信号，进行判断：如P1＜2*ΔP/3+PB，列车控制系统则控制第一遮断电磁阀061得电，第一稳定风缸031和第一空气弹簧0.11，以及第二稳定风缸032和第二空气弹簧012的连接气路断开。由于第二稳压风缸032的压力不再随同空气弹簧的压力下降而下降，能够减少第二稳压风缸032的空气消耗，但不影响第二空气弹簧012的压力变化以及车辆地板的高度变化。
而当空气弹簧压力开始上升时，在P1＞2*ΔP/3+PB+20(单位kPa)后，遮断电磁阀失电，第一稳定风缸031和第一空气弹簧011，以及第二稳定风缸032和第二空气弹簧012的连接气路导通。由于稳压风缸与空气弹簧完全连通，可以在运行中起到防止线路条件而引起的压力波动。
以上仅仅是通过第一空气弹簧011和第二空气弹簧012进行介绍，对应其它第二遮断电磁阀062和第三遮断电磁阀063的控制原理同上。
在上述任意一个实施例的基础之上，空气弹簧与总风管之间串联高度阀；或者，同一个转向架上的空气弹簧之间通过差压阀连接。
具体地，请参考图1，其中第一空气弹簧011和第二空气弹簧均通过第一高度阀051连接总风管，第三空气弹簧013通过第二高度阀052串联总风管，第四空气弹簧014通过和第三高度阀053串联总风管。
可选的，位于同一个转向架上的两个空气弹簧，例如第三空气弹簧013和第四空气弹簧014，可以通过差压阀07连接其近高度阀端。
在一个具体的实施例中，遮断阀的控制气路口与遮断电磁阀的出气口连接。
在上述任意一个实施例的基础之上，空气弹簧包括设置在同一个转向架上的两个空气弹簧，每个空气弹簧均通过对应的遮断阀连接对应的稳压风缸。
在上述任意一个实施例的基础之上，可以通过设置列车控制系统实现对压力传感器的信号的获取和判断，并实现对遮断电磁阀的控制。具体地，列车控制系统连接遮断电磁阀和压力传感器，列车控制系统用于接收压力传感器检测到的压力；
当压力传感器测量数值低于第一预设数值时，列车控制系统控制遮断电磁阀通电，当压力传感器测量数值高于第二预设数值时，列车控制系统控制遮断电磁阀断电。
第一压力传感器041、第二压力传感器042、第三压力传感器043和第四压力传感器044的采集信号发送给列车控制系统TCMS，列车控制系统TCMS接收到信号后，控制着第一遮断电磁阀061、第二遮断电磁阀062和第三遮断电磁阀063的得电与失电，由于遮断电磁阀的通断电直接影响是否对遮断阀进行控制，因而，通过控制遮断电磁阀的通断电即能够实现遮断阀所在通路的通断。
在上述任意一个实施例的基础之上，还包括用于控制工作模式的中央控制单元以及用于显示当前工作模式的显示装置，中央控制单元与充风遮断电磁阀和无火遮断电磁阀连接。
本发明公开的装置及控制方法具有在不影响空气弹簧调整车辆地板高度、车辆运行当中减少空气弹簧由于车辆振动或弯道等引起的压力变化的情况下，最大限度的降低空气弹簧对压缩空气消耗，确保车辆制动系统的用风需求。
本申请所提供的地铁车辆空气弹簧供风系统中，具有测量空气弹簧压力值变化的传感器，遮断电磁阀受到上述压力值的影响实现通电和断电的控制，遮断电磁阀的通断电直接影响遮断阀的通断，在不同状态下，根据空气弹簧的压力值，控制遮断阀开闭，能够满足在极限载荷变化条件下的空气弹簧的使用用风需求，在不影响各部分工作和调整时，能够最大限度的降低空气弹簧对压缩空气的消耗，减少空气弹簧对制动系统和供风系统的影响，确保车辆制动系统的用风需求。
除了上述各个实施例所提供的地铁车辆空气弹簧供风系统，本发明还提供一种地铁车辆空气弹簧供风系统控制方法，可以应用于上述任一一个实施例所公开的地铁车辆空气弹簧供风系统中，具体方法包括：
检测空气弹簧的压力；
将压力与预设的第一压力值和第二压力值对比，当压力低于第一预设数值时，控制稳压风缸与空气弹簧间的通路断开，当压力高于第二预设数值时，控制稳压风缸与空气弹簧间的通路连通；第一预设数值小于第二预设数值。
可选的，第一预设数值为P1＝2*ΔP/3+PB；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下空气弹簧压力为PA；车辆空载时空气弹簧压力为PB；和/或，第二预设数值为P2＝2*ΔP/3+PB+20；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下空气弹簧压力为PA；车辆空载时空气弹簧压力为PB。
需要说明的是，上述将检测得到的压力与第一预设值、第二预设值比较的内容，可以具体参考上述供风系统的实施例。
除了上述各个实施例所提供的地铁车辆空气弹簧供风系统，本发明还提供一种包括上述实施例公开的上述供风系统的地铁车辆，该地铁车辆包括车体、动力系统以及上述供风系统等，上述地铁车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的地铁车辆空气弹簧供风系统和控制方法和地铁车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种地铁车辆空气弹簧供风系统，其特征在于，包括：
空气弹簧，所述空气弹簧连接总风管和稳压风缸；
用于测量所述空气弹簧压力值的压力传感器；
串联于所述稳压风缸与所述空气弹簧的气路上的遮断阀，所述遮断阀连接遮断电磁阀；所述遮断电磁阀用于当所述压力传感器测量数值低于第一预设数值时控制所述遮断阀断开，且当所述压力传感器测量数值高于第二预设数值时控制所述遮断阀连通；所述第一预设数值小于所述第二预设数值。
2.根据权利要求1所述的地铁车辆空气弹簧供风系统，其特征在于，所述第一预设数值为P1＝2*ΔP/3+PB；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下所述空气弹簧压力为PA；车辆空载时所述空气弹簧压力为PB；
和/或，所述第二预设数值为P2＝2*ΔP/3+PB+20；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下所述空气弹簧压力为PA；车辆空载时所述空气弹簧压力为PB。
3.根据权利要求2所述的地铁车辆空气弹簧供风系统，其特征在于，所述空气弹簧与所述总风管之间串联高度阀；
或者，同一个转向架上的所述空气弹簧之间通过差压阀连接。
4.根据权利要求3所述的地铁车辆空气弹簧供风系统，其特征在于，所述遮断阀的控制气路口与所述遮断电磁阀的出气口连接。
5.根据权利要求4所述的地铁车辆空气弹簧供风系统，其特征在于，所述空气弹簧包括设置在同一个转向架上的两个所述空气弹簧，每个空气弹簧均通过对应的所述遮断阀连接对应的所述稳压风缸。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的地铁车辆空气弹簧供风系统，其特征在于，列车控制系统连接所述遮断电磁阀和所述压力传感器，所述列车控制系统用于接收所述压力传感器检测到的压力；
当所述压力传感器测量数值低于第一预设数值时，所述列车控制系统控制所述遮断电磁阀通电，当所述压力传感器测量数值高于第二预设数值时，所述列车控制系统控制所述遮断电磁阀断电。
7.一种地铁车辆空气弹簧供风系统控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一项所述的地铁车辆空气弹簧供风系统；包括：
检测空气弹簧的压力；
将所述压力与预设的第一压力值和第二压力值对比，当所述压力低于所述第一预设数值时，控制稳压风缸与所述空气弹簧间的通路断开，当所述压力高于所述第二预设数值时，控制稳压风缸与所述空气弹簧间的通路连通；所述第一预设数值小于所述第二预设数值。
8.根据权利要求7所述的地铁车辆空气弹簧供风系统控制方法，其特征在于，所述第一预设数值为P1＝2*ΔP/3+PB；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下所述空气弹簧压力为PA；车辆空载时所述空气弹簧压力为PB；
和/或，所述第二预设数值为P2＝2*ΔP/3+PB+20；其中，空气弹簧满载和空载时的压力差ΔP＝PA-PB，车辆满载下所述空气弹簧压力为PA；车辆空载时所述空气弹簧压力为PB。
9.一种地铁车辆，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的地铁车辆空气弹簧供风系统。
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