CN109318929A - 一种列车备用制动控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种列车备用制动控制系统，包括：列车总风缸管、列车制动管、气体制动控制手柄以及中继阀。该列车备用制动控制系统可随时与常规的直通电控制动系统进行切换，且充分利用中继阀的功能特性使得最终能够向列车制动管下发较大流量的制动压力，使得整个编组的列车即使在备用制动控制系统下也能实现在直通电控制动系统控制下的制动控制性能，为乘客提供了更高的安全性和可靠性。本申请还同时公开了一种应用于上述列车备用制动控制系统的列车备用制动控制方法，具有上述有益效果。

Description

一种列车备用制动控制系统及方法
技术领域
本申请涉及列车制动控制技术领域，特别涉及一种列车备用制动控制系统及方法。
背景技术
目前，高速轨道列车上制动系统主要有两种类型，即直通电控制动系统和自动式空气制动系统，其中欧洲以自动式空气制动系统为主，日本则主要为直通电空制动。中国国内主要以直通电控制动为主，但是部分动车组仍然设置了备用的自动式空气制动系统，用于无电救援、回送及紧急制动等工况。
现有的备用空气制动系统只有在列车停车，即处于静止状态下才能通过操作一定的设备来激活备用的空气制动系统，即司机需要使用备用制动时或进行备用制动试验时，必须先停车然后进行相关操作，操作较为复杂、前提条件较多，这些因素都降低了备用制动的可用性。同时由于只是应急使用，备用空气制动系统中传统的气体制动控制手柄只能向列车制动管下发较小流量的制动压力，会将列车的制动性能大幅降低，实际使用效果不好。
所以，如何克服现有备用空气制动系统存在的各项技术缺陷，提供一种无需列车停车才能启用、能够下发较大流量的制动压力使得可以在直通电控制动系统和备用空气制动系统中无差别切换的列车备用控制方案是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种列车备用制动控制系统，无需列车停车才能启用，可随时与常规的直通电控制动系统切换，且充分利用中继阀的功能特性使得最终能够向列车制动管下发较大流量的制动压力，使得整个编组的列车即使在备用制动控制系统下也能实现在直通电控制动系统控制下的制动控制性能，为乘客提供了更高的安全性和可靠性。
本申请的另一目的在于提供了一种应用在上述列车备用制动控制系统上的列车备用制动控制方法。
为实现上述目的，本申请提供一种列车备用制动控制系统，该系统包括：
列车总风缸管，用于为列车气体制动提供所需的压缩空气；
列车制动管，用于控制列车的制动与缓解；
气体制动控制手柄，包括第一风源输入端、紧急制动端、开关控制压力输出端、制动控制压力输出端以及第一压力释放端；
中继阀，包括第二风源输入端、制动管压力输出端、开关控制压力输入端、制动控制压力输入端以及第二压力释放端；
所述第一风源输入端与所述列车总风缸管和所述第二风源输入端均相连；所述紧急制动端与所述制动管压力输出端和所述列车制动管均相连；所述开关控制压力输出端通过控制管路与所述开关控制压力输入端相连，在所述控制管路上设置有控制设备；所述制动控制压力输出端与所述制动控制压力输入端相连；所述第一压力释放端和所述第二压力释放端均与大气连通；
所述气体制动控制手柄用于根据所述气体制动控制手柄所处制动档位的不同下发相应大小的制动控制压力；
所述中继阀用于在所述控制设备使所述开关控制压力输出端与所述开关控制压力输入端导通时，将所述制动管压力输出端输出的制动管压力调整至与所述制动控制压力输入端输入的制动控制压力一致，且所述制动管压力输出端的流量大于所述制动控制压力输入端的流量。
可选的，在连接所述制动控制压力输出端与所述制动控制压力输入端的气体管路上设置有第一旁路，所述第一旁路上沿气体流动方向依次设置有第一容积风缸和气体压力表。
可选的，在连接所述制动控制压力输出端与所述制动控制压力输入端的气体管路上设置有第二旁路，所述第二旁路上设置有用于检测是否存在制动控制压力的压力检测装置。
可选的，所述中继阀还设置有辅助压力调整端，所述辅助压力调整端连接的气体管路上依次设置有第二容积风缸和第三容积风缸。
可选的，所述控制设备包括手动控制阀和与所述手动控制阀并联设置的电动控制阀。
可选的，所述手动控制阀包括输出端B1和输入端B3，所述电动控制阀包括第一输入端A1、第二输入端A2以及输出端A3；所述第二输入端A2和输入端B3连通所述开关控制压力输出端；所述输出端B1连通所述第一输入端A1；所述输出端A3连通所述开关控制压力输入端；
当所述电动控制阀得电时，所述第一输入端A2与所述第二输出端A3导通，所述第一输入端A1与所述第二输出端A3截止；当所述电动控制阀失电时，所述第一输入端A2与所述第二输出端A3截止，所述第一输入端A1与所述第二输出端A3导通。
为实现上述目的，本申请还提供了一种列车备用制动控制方法，应用于如上述内容所描述的列车备用制动控制系统，该方法包括：
根据列车的实际行驶状况确定气体制动手柄的制动等级，并将所述气体制动手柄置于与所述制动等级对应的制动档位，得到并向中继阀输出所述制动档位对应大小的制动控制压力；
利用所述中继阀对输出的制动管压力按所述制动控制压力进行调整，得到与所述制动控制压力大小一致的调整后制动管压力；
将所述调整后制动管压力同时传输至所述气体制动手柄的紧急制动端和列车制动管，以在需要进行紧急制动时利用所述紧急制动端以最大速度减小制动管压力和实现对列车的制动控制。
可选的，利用所述中继阀对输出的制动管压力按所述制动控制压力进行调整，得到与所述制动控制压力大小一致的调整后制动管压力，包括：
若当前输出的制动管压力小于当前输入的制动控制压力，则第二风源输入端与制动管压力输出端导通以增加实际输出的制动管压力，直至实际输出的制动管压力与实际输入的制动控制压力一致；
若当前输出的制动管压力大于当前输入的制动控制压力，则所述制动管压力输出端与第二压力释放端导通以降低实际输出的制动管压力，直至实际输出的制动管压力与实际输入的制动控制压力一致。
可选的，该方法还包括：
当列车正常使用的电控制动系统未出现异常时，判断能否利用设置于第二旁路的压力检测装置检测到相应的制动控制压力；
若检测到存在相应的制动控制压力，则向列车牵引系统发送牵引电机封锁指令。
可选的，该方法还包括：
判断电动控制阀是否处于正常工作状态；
若否，则通过预设路径反馈电动控制阀失效警告，以使列车管理人员在接收到所述电动控制阀失效警告后利用手动控制阀激活列车备用制动控制系统。
显然，本申请所提供的一种列车备用制动控制系统，无需列车停车才能启用，可随时与常规的直通电控制动系统切换，且充分利用中继阀的功能特性使得最终能够向列车制动管下发较大流量的制动压力，使得整个编组的列车即使在备用制动控制系统下也能实现在直通电控制动系统控制下的制动控制性能，为乘客提供了更高的安全性和可靠性。本申请同时还提供了一种应用于上述列车备用制动控制系统的列车备用制动控制方法，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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为本申请实施例所提供的一种列车备用制动控制系统的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种列车备用制动控制方法的流程图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种列车备用制动控制系统及方法，无需列车停车才能启用，可随时与常规的直通电控制动系统切换，且充分利用中继阀的功能特性使得最终能够向列车制动管下发较大流量的制动压力，使得整个编组的列车即使在备用制动控制系统下也能实现在直通电控制动系统控制下的制动控制性能，为乘客提供了更高的安全性和可靠性。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合图1，图1为本申请实施例所提供的一种列车备用制动控制系统的结构示意图。
列车总风缸管，用于为列车气体制动提供所需的压缩空气；
列车制动管，用于控制列车的制动与缓解；
在包含空气制动系统的列车中提供进行气体制动所需压缩空气的列车总风缸管和根据列车制动与缓解的实际需要控制列车制动与缓解的列车制动管是必不可少的，两者均被本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。
气体制动控制手柄10，包括第一风源输入端11、紧急制动端12、开关控制压力输出端13、制动控制压力输出端14以及第一压力释放端15；
中继阀20，包括第二风源输入端21、制动管压力输出端22、开关控制压力输入端23、制动控制压力输入端24以及第二压力释放端25；
第一风源输入端11与列车总风缸管和第二风源输入端21均相连；紧急制动端12与制动管压力输出端22和列车制动管均相连；开关控制压力输出端13通过控制管路与开关控制压力输入端23相连，在控制管路上设置有控制设备30；制动控制压力输出端14与制动控制压力输入端24相连；第一压力释放端15和第二压力释放端25均与大气连通；
如图1所示，气体制动控制手柄10、中继阀20、列车总风缸管以及列车制动管具有上述的连接关系，其中，气体制动控制手柄10用于根据气体制动控制手柄10所处制动档位的不同下发相应大小的制动控制压力；而中继阀20则用于在控制设备30使开关控制压力输出端13与开关控制压力输入端23导通时，将制动管压力输出端22输出的制动管压力调整至与制动控制压力输入端24输入的制动控制压力一致，且制动管压力输出端22的流量大于制动控制压力输入端24的流量。
需要说明的是，气体制动控制手柄10将经由第一风源输入端11输入的风源压力结合自身所处的制动档位最终通过制动控制压力输出端14向中继阀20的制动控制压力输入端24输入制动控制压力。在此过程中，由于该制动控制压力与该风源压力之间通常不相等，在该制动控制压力随着制动等级的增大也需要增大时，就会将制动压力输出端14与第一风源输入端11导通以增加实际输出的制动控制压力，直至得到与该制动等级大小匹配的制动控制压力才断开与第一风源输入端11的连接；相反，在该制动控制压力随着制动等级的减低也需要减小时，就会将制动压力输出端14与第一压力释放端15导通以减小实际输出的制动控制压力，直至得到与该制动等级大小匹配的制动控制压力才断开与第一压力释放端15的连接。
其中，该控制设备30用于通过通断管控是否允许由开关控制压力输出端13输出的开关控制压力成功通过开关控制压力输入端23达到中继阀20起到激活作用。具体的，控制设备30以及如何该开关控制压力如何其开关控制作用的表现形式多种多样，例如可以在中继阀20与该开关控制压力输入端相连处设置一个气压活塞阀，当接收到预定大小的气压时激活其它功能实现结构。当然，也可以通过其它相同或类似的方式实现该开关控制功能，此处并不做具体限定，可以根据实际情况灵活选择。
以下是控制设备30实现其控制功能的一种具体表现形式：包括手动控制阀31和与手动控制阀31并联设置的电动控制阀32，其中，手动控制阀31包括输出端B1和输入端B3，电动控制阀32包括第一输入端A1、第二输入端A2以及输出端A3；第二输入端A2和输入端B3连通开关控制压力输出端13，输出端B1连通第一输入端A1；输出端A3连通开关控制压力输入端23；
通常情况下，列车供电正常，常规直通电控制动系统处于正常工作状态时，即当电动控制阀32得电时，第一输入端A2与第二输出端A3导通、第一输入端A1与第二输出端A3截止，此时不管下方并联设置的手动控制阀31处于何种连接状态，电动控制32在屏蔽了手动控制阀31功能的前提下已经使本申请提供的列车备用制动控制系统处于激活状态，即此时列车同时具备两套制动控制系统，且任一套均可以控制列车的制动与缓解。
当所述电动控制阀(32)失电时，所述第一输入端A2与所述第二输出端A3截止，所述第一输入端A1与所述第二输出端A3导通，同时只需使输入端B3与输出端B1导通，即在此种情况下，只需列车管理人员手动调整该手动控制阀31的连接关系，也可激活该列车备用制动控制系统。当手动控制阀31的输入端B3与B2端连接时阻值流经的开关控制压力通往开关控制压力输入端23。
其中一种判断过程如下：判断电动控制阀32是否处于正常工作状态；
若否，则通过预设路径反馈电动控制阀失效警告，以使列车管理人员在接收到电动控制阀失效警告后利用手动控制阀31激活列车备用制动控制系统。
具体的，手动控制阀31可以采用球阀，电动控制阀32可以采用电磁阀，当然也可以采用其它能够实现上述功能的元器件，此处并不做具体限定。
进一步的，为了更好的对列车备用制动控制系统进行监控，可以在连接制动控制压力输出端14与制动控制压力输入端14的气体管路上分别设置有第一旁路和第二旁路，第一旁路上沿气体流动方向依次设置有第一容积风缸41和气体压力表42，第二旁路上设置有用于检测是否存在制动控制压力的压力检测装置43。第一旁路上设置的这些装置是使能够在司机室实时看到目标制动档位下的目标制动控制压力，第一容积风缸41起缓冲作用。
同时，在气体制动控制手柄10上设置的紧急制动端12是列车在需要进行紧急制动时使用的，在此种情况下需要将第一风源输入端11与该紧急制动端12导通，随着制动管压力以最大速度减小，列车制动缸压力也会随之迅速增大即实现了列车的紧急制动。由于直接将第一风源输入端11与该紧急制动端12导通，从制动控制压力输出端14输出的制动控制压力也将随之变化为零，随着中继阀20起到的调整作用，会在一定时间后才将制动管压力输出端22输出的制动管压力趋于零，因此采用在气体制动控制手柄10直接上将第一风源输入端11与该紧急制动端12导通。进一步的，在非紧急制动情况下，该紧急制动端12还可以实现制动管压力与制动控制压力间的校验作用，即此时第一风源输入端11与该紧急制动端12截止，从该紧急制动端12会反馈回经过中继阀20调整后得到的制动管压力，只需与从制动控制压力输出端14输出的制动控制压力进行比较，两者通常情况下应保持一致，如不一致就说明存在故障或根据对应关系进行相应的调整。
由于气体制动控制手柄10并不能直接向列车制动管下发能够使整编组列车制动或缓解的较大流量的制动管压力，因此本申请利用中继阀20这一设备，实现以小流量的制动控制压力最终输出大流量的制动管压力，需要注意的是，该制动控制压力与该制动管压力大小一致，而输送该制动管压力的气体管路直径会明显大于输送该制动控制压力的气体管路直径。
更进一步的，中继阀20还可以设置辅助压力调整端26，辅助压力调整端26连接的气体管路上依次设置有第二容积风缸261和第三容积风缸262。此处设置的两个容积风缸通常容积不同，其所起的作用主要是用于拓展中继阀20内所能容纳的气体量的大小，并可实现气体的双向流动最终向中继阀20提供或接受辅助调整压力。
基于上述技术方案，本申请实施例提供的一种列车备用制动控制系统，无需列车停车才能启用，可随时与常规的直通电控制动系统切换，且充分利用中继阀的功能特性使得最终能够向列车制动管下发较大流量的制动压力，使得整个编组的列车即使在备用制动控制系统下也能实现在直通电控制动系统控制下的制动控制性能，为乘客提供了更高的安全性和可靠性。
下面请参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种列车备用制动控制方法的流程图。
本实施例旨在说明上一实施例所提供的列车备用制动控制方法如何具体工作实现相应功能，由于基于图1所示的列车备用制动系统，也同样沿用了相同的名词，相同部分可参见上一实施例相关部分，在此不再赘述。
S101：根据列车的实际行驶状况确定气体制动手柄的制动等级，并将气体制动手柄置于与制动等级对应的制动档位，得到并向中继阀输出制动档位对应大小的制动控制压力；
S102：利用中继阀对输出的制动管压力按制动控制压力进行调整，得到与制动控制压力大小一致的调整后制动管压力；
本步骤包括如下一种调整方法：
若当前输出的制动管压力小于当前输入的制动控制压力，则第二风源输入端21与制动管压力输出端22导通以增加实际输出的制动管压力，直至实际输出的制动管压力与实际输入的制动控制压力一致；
若当前输出的制动管压力大于当前输入的制动控制压力，则制动管压力输出端22与第二压力释放端25导通以降低实际输出的制动管压力，直至实际输出的制动管压力与实际输入的制动控制压力一致。
S103：将调整后制动管压力同时传输至气体制动手柄的紧急制动端和列车制动管，以在需要进行紧急制动时利用所述紧急制动端以最大速度减小制动管压力和实现对列车的制动控制。
进一步的，当列车正常使用的电控制动系统未出现异常时，还可以通过判断本申请提供的一种列车备用制动控制系统中是否存在制动控制压力来决定是否需要封锁牵引电机。具体的：
判断能否利用设置于第二旁路的压力检测装置检测到相应的制动控制压力；若检测到存在相应的制动控制压力，则向列车牵引系统发送牵引电机封锁指令。
因为情况复杂，无法一一列举进行阐述，本领域技术人员应能意识到根据本申请提供的基本方法原理结合实际情况可以存在很多的例子，在不付出足够的创造性劳动下，应均在本申请的保护范围内。
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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本文中应用了具体个例对本申请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申请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，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种列车备用制动控制系统，其特征在于，包括：
列车总风缸管，用于为列车气体制动提供所需的压缩空气；
列车制动管，用于控制列车的制动与缓解；
气体制动控制手柄(10)，包括第一风源输入端(11)、紧急制动端(12)、开关控制压力输出端(13)、制动控制压力输出端(14)以及第一压力释放端(15)；
中继阀(20)，包括第二风源输入端(21)、制动管压力输出端(22)、开关控制压力输入端(23)、制动控制压力输入端(24)以及第二压力释放端(25)；
所述第一风源输入端(11)与所述列车总风缸管和所述第二风源输入端(21)均相连；所述紧急制动端(12)与所述制动管压力输出端(22)和所述列车制动管均相连；所述开关控制压力输出端(13)通过控制管路与所述开关控制压力输入端(23)相连，在所述控制管路上设置有控制设备(30)；所述制动控制压力输出端(14)与所述制动控制压力输入端(24)相连；所述第一压力释放端(15)和所述第二压力释放端(25)均与大气连通；
所述气体制动控制手柄(10)用于根据所述气体制动控制手柄(10)所处制动档位的不同下发相应大小的制动控制压力；
所述中继阀(20)用于在所述控制设备(30)使所述开关控制压力输出端(13)与所述开关控制压力输入端(23)导通时，将所述制动管压力输出端(22)输出的制动管压力调整至与所述制动控制压力输入端(24)输入的制动控制压力一致，且所述制动管压力输出端(22)的流量大于所述制动控制压力输入端(24)的流量。
2.根据权利要求1所述的列车备用制动控制系统，其特征在于，在连接所述制动控制压力输出端(14)与所述制动控制压力输入端(14)的气体管路上设置有第一旁路，所述第一旁路上沿气体流动方向依次设置有第一容积风缸(41)和气体压力表(42)。
3.根据权利要求2所述的列车备用制动控制系统，其特征在于，在连接所述制动控制压力输出端(14)与所述制动控制压力输入端(24)的气体管路上设置有第二旁路，所述第二旁路上设置有用于检测是否存在制动控制压力的压力检测装置(43)。
4.根据权利要求3所述的列车备用制动控制系统，其特征在于，所述中继阀还设置有辅助压力调整端(26)，所述辅助压力调整端(26)连接的气体管路上依次设置有第二容积风缸(261)和第三容积风缸(262)。
5.根据权利要求4所述的列车备用制动控制系统，其特征在于，所述控制设备(30)包括手动控制阀(31)和与所述手动控制阀(31)并联设置的电动控制阀(32)。
6.根据权利要求5所述的列车备用制动控制系统，其特征在于，所述手动控制阀(31)包括输出端B1和输入端B3，所述电动控制阀(32)包括第一输入端A1、第二输入端A2以及输出端A3；所述第二输入端A2和输入端B3连通所述开关控制压力输出端(13)；所述输出端B1连通所述第一输入端A1；所述输出端A3连通所述开关控制压力输入端(23)；
当所述电动控制阀(32)得电时，所述第一输入端A2与所述第二输出端A3导通，所述第一输入端A1与所述第二输出端A3截止；当所述电动控制阀(32)失电时，所述第一输入端A2与所述第二输出端A3截止，所述第一输入端A1与所述第二输出端A3导通。
7.一种列车备用制动控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6任一项所述的列车备用制动控制系统，包括：
根据列车的实际行驶状况确定气体制动手柄的制动等级，并将所述气体制动手柄置于与所述制动等级对应的制动档位，得到并向中继阀输出所述制动档位对应大小的制动控制压力；
利用所述中继阀对输出的制动管压力按所述制动控制压力进行调整，得到与所述制动控制压力大小一致的调整后制动管压力；
将所述调整后制动管压力同时传输至所述气体制动手柄的紧急制动端和列车制动管，以在需要进行紧急制动时利用所述紧急制动端以最大速度减小制动管压力和实现对列车的制动控制。
8.根据权利要求7所述的列车备用制动控制方法，其特征在于，利用所述中继阀对输出的制动管压力按所述制动控制压力进行调整，得到与所述制动控制压力大小一致的调整后制动管压力，包括：
若当前输出的制动管压力小于当前输入的制动控制压力，则第二风源输入端与制动管压力输出端导通以增加实际输出的制动管压力，直至实际输出的制动管压力与实际输入的制动控制压力一致；
若当前输出的制动管压力大于当前输入的制动控制压力，则所述制动管压力输出端与第二压力释放端导通以降低实际输出的制动管压力，直至实际输出的制动管压力与实际输入的制动控制压力一致。
9.根据权利要求7或8所述的列车备用制动控制方法，其特征在于，还包括：
当列车正常使用的电控制动系统未出现异常时，判断能否利用设置于第二旁路的压力检测装置检测到相应的制动控制压力；
若检测到存在相应的制动控制压力，则向列车牵引系统发送牵引电机封锁指令。
10.根据权利要求9所述的列车备用制动控制方法，其特征在于，还包括：
判断电动控制阀是否处于正常工作状态；
若否，则通过预设路径反馈电动控制阀失效警告，以使列车管理人员在接收到所述电动控制阀失效警告后利用手动控制阀激活列车备用制动控制系统。
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