CN109835318B - 轨道交通车辆用油压制动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种轨道交通车辆用油压制动系统，包括轮轴、齿轮箱和液压泵，轮轴穿过齿轮箱作为齿轮箱的动力输入，齿轮箱的输出轴与液压泵的主轴之间由离合装置连接，液压泵的输入油管与储油盒连接，液压泵的输出油管与高压油罐的输入端连接，高压油罐的输出端与储油盒之间由泄压油管连接，泄压油管上串接有电控开关。本发明通过油压制动实现高速制动，能够进行实时监测和调节，保证车辆按照所需的制动减速度进行制动，制动力和制动减速度稳定可靠，乘坐舒适性高，而且无论是高速制动还是低速制动都能适应。

Description

轨道交通车辆用油压制动系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆用油压制动系统及其控制方法。

背景技术

轨道交通车辆制动装置是车辆安全运行的重要保障。轨道交通车辆常见制动方式主要有机械制动和电制动。电制动仅能在带有驱动系统的动车上实现，而拖车上设置的是机械制动，机械制动通过摩擦副的摩擦将车辆运动动能转化为热能从而产生制动作用，所以会有摩擦副损耗，需要定期更换摩擦副，而且在使用中会产生很大的噪声和粉尘污染，高速制动时施加会产生大量的热能，降低摩擦材料的使用寿命，对轨道交通车辆的进一步提速带来阻碍。

申请号为201410234023.9的中国专利公开了一种流体制动器，该制动器以空气压缩机为基础，以气体或液体作为工作介质，堵住空气压缩机进气或排气口从而造成内外压差阻止转子转动。该专利存在下述问题：实际制动时仅空气压缩机运转，无蓄能装置，气体或液体仅能在压缩机腔内流动。对较易压缩的气体介质而言,空气压缩机虽可以实现运转，但由于压缩机对气体的压缩进程不同为制动器所提供的制动力会存在较大波动；对于较难压缩的液体介质而言，瞬时的压缩会导致液体压力急剧增加，极易造成压缩原件的损坏，造成液体外漏，即使压缩原件不受损坏，制动器的制动力也同样会因为压缩机对液体压缩进程的不同产生极大的波动，造成车辆减速度不均匀，车辆存在前后闯动，甚至会出现由于液体无法继续压缩导致的车辆骤停现象，对车辆的舒适性和安全性影响较大。由于车辆速度不同，导致空气压缩机转速不同，流体制动器产生的制动力也会不同，因此该专利提出的制动器无法提供较为稳定的制动力和制动减速度。当车辆速度较高时，车轴转速较高，制动力较大，制动减速度可能会大幅超出正常需求，造成车辆急刹车，车内乘员倾覆；但随着制动作用的持续，车速降低，制动器提供的制动力也会急剧下降，车辆减速度远不能达到刹车需求，会大幅增加制动距离。该制动器为纯被动制动，加之目前结构因素，制动控制难以实现，无法根据具体工况需求调节制动状态，不能适应轨道交通车辆的运用需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能提供的稳定的制动力和制动减速度的轨道交通车辆用油压制动系统及其控制方法。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：本发明包括轮轴、齿轮箱和液压泵，轮轴穿过齿轮箱作为齿轮箱的动力输入，齿轮箱的输出轴与液压泵的主轴之间由离合装置连接，液压泵的输入油管与储油盒连接，液压泵的输出油管与高压油罐的输入端连接，高压油罐的输出端与储油盒之间由泄压油管连接，泄压油管上串接有电控开关。

本油压制动系统还包括机械制动装置。

本油压制动系统还包括对高压油罐进行压力监测的压力监测组件。

本油压制动系统还包括安装于车辆上的减速度传感器。

所述离合装置包括处于壳体、处于壳体内的输入轴、输出轴、主动圆锥齿轮和从动圆锥齿轮，输入轴和输出轴各由壳体的上、下壁支承，主动圆锥齿轮连接在输入轴上，从动圆锥齿轮连接在输出轴上，壳体内设有处于一侧的第一支架和第一推动机构，第一支架支承有第一传动轴，由第一推动机构通过第一传动轴推动第一圆锥齿轮与主动圆锥齿轮、从动圆锥齿轮同时啮合；另一侧设有第二支架、第二推动机构和第三推动机构，第二支架支承有第二传动轴和第三传动轴，第二传动轴和第三传动轴之间设有一对相啮合的圆柱齿轮，由第二推动机构通过第二传动轴推动第二圆锥齿轮与从动圆锥齿轮啮合，由第三推动机构通过第三传动轴推动第三圆锥齿轮与主动圆锥齿轮啮合；第二推动机构和第三推动机构同步运行。

上述输入轴伸出壳体，伸出壳体的一端与齿轮箱的输出轴连接，上述输出轴伸出壳体，伸出壳体的一端与液压泵的主轴连接。

上述各推动机构是电动推杆、气缸或液压缸。

泄压油管上且处于电控开关与储油盒之间串接有散热器。

所述轨道交通车辆用油压制动系统的控制方法，包括计算机，其步骤如下：①.车辆总控室发出制动指令后， 拖车控制器收到制动信号，判断车辆是否正向运行，若车辆正向运行，则开启离合装置的第一推动机构，关闭电控开关，若车辆是不是正向运行，则同时开启第二推动机构和第三推动机构，关闭电控开关；②.压力检测组件实时对高压罐内的油压进行采集和分析，检测油压是否超过系统许用最大值，若实测油压超过系统许用最大值，则打开电控开关进行泄压，直至实测到油压不超过系统许用最大值，关闭电控开关；③.将实时测量到的减速度值与理论减速度值进行比较；若实际减速度大于理论减速度，说明制动力过大，则需要打开电控开关，进行泄压；若实际减速度值小于理论减速度值，需对油压进行监测，若油压未达到最大许用油压，则继续需要关闭电控开关，增大油压以增大制动力，若油压达到最大许用压力，则说明油压制动力已不能满足拖车制动需求，则控制器会给机械制动装置发出制动指令，机械制动装置动作弥补油压制动不足；④.若控制器收到结束信号，立即切断油压制动，打开电控开关泄压，并将离合装置断开；若没有收到结束信号，则返回步骤③，继续进行。

上述各推动机构是电动推杆、气缸或液压缸。

本发明具有如下积极效果：1.本发明通过油压制动实现高速制动，能够进行实时监测和调节，保证车辆按照所需的制动减速度进行制动，制动力和制动减速度稳定可靠，乘坐舒适性高，而且无论是高速制动还是低速制动都能适应。2.液压泵与车轴之间由离合装置连接，液压泵仅在制动时运转，不但省能，而且有利延长液压泵的寿命，最大限度地减少油液泄漏量。3. 轨道交通车辆，尤其是动车组和地铁车辆，到站后如需向相反的方向运行，无需调转车辆，仅需更换至开启车辆对侧驾驶，因此，当车辆运行方向发生改变后，所述离合装置能够适应车辆运行方向的改变，使得输出轴方向不改变，压缩机一直处于向高压油罐泵油的转动方向，从而保证无论车辆往哪个方向运行，本发明都能提供制动力。4.本发明提高了车辆的制动能力，降低了机械制动装置的使用压力，减少了机械制动装置摩擦材料的消耗，减少对环境有害的物质和噪声排放。降低了车辆维护的工作强度和成本。5.由于拖车配备有油压制动，高速制动时不再需要由动车提供制动力传递到每辆拖车，可以降低车钩受力，提高车钩寿命，并减少制动冲击，提高车辆平顺性。6.本发明可以与动车电制动共同配合为车辆的高速制动提供制动力，尤其为普通客车、货车等无电制动的传统车辆提供了制动系统升级方案。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是离合装置的结构图。

图3是本发明的控制流程图。

具体实施方式

实施例1

见图1和图2，本实施例包括齿轮箱2、轮轴3、液压泵5、对高压油罐9内的压力进行监测的压力监测组件10和机械制动装置12。轮轴3上安装有车轮1。轮轴3穿过齿轮箱2，轮轴3作为齿轮箱2的动力输入轴，齿轮箱2的输出轴与液压泵5的主轴之间由离合装置4连接，液压泵5的输入油管与储油盒6连接，液压泵5的输出油管与高压油罐9的输入端连接，高压油罐9的输出端与储油盒6之间由泄压油管11连接，泄压油管11上串接有电控开关8，泄压油管11上且处于电控开关8与储油盒6之间串接有散热器7。

所述离合装置4包括壳体4-1、处于壳体4-1内的输入轴4-2、输出轴4-8、主动圆锥齿轮4-3和从动圆锥齿轮4-9，输入轴4-2由壳体4-1顶壁轴孔内的轴承4-18支承，输出轴4-8由壳体4-1底壁轴孔内的轴承4-18支承，主动圆锥齿轮4-3连接在输入轴4-2上，从动圆锥齿轮4-9连接在输出轴4-8上。

壳体4-1内设有处于左右侧的其中一侧的第一支架4-5和第一推动机构4-7，处于另一侧的第二支架4-14、第二推动机构4-13和第三推动机构4-15。第一支架4-5具有一轴孔，轴孔内设有轴承4-18，第一支架4-5通过轴承4-18支承有第一传动轴4-6，第一传动轴4-5的一端连接有第一圆锥齿轮4-4，另一端与所述第一推动机构4-7连接，第一推动机构4-7通过第一传动轴4-6推动第一圆锥齿轮4-4与主动圆锥齿轮4-3、从动圆锥齿轮4-9同时啮合。第二支架4-14设有两轴孔，两轴孔内各设有轴承4-18，第二支架4-14通过两个轴承4-18分别支承有第二传动轴4-12和第三传动轴4-16。第二传动轴4-12的一端连接有第二圆锥齿轮4-10，另一端与所述第二推动机构4-13连接，第三传动轴4-16的一端连接有第三传圆锥齿轮4-17，另一端与所述第三推动机构4-15连接，第二传动轴4-12和第三传动轴4-16之间设有一对相啮合的圆柱齿轮4-11，第二推动机构4-13通过第二传动轴4-12推动第二圆锥齿轮4-10与从动圆锥齿轮4-9啮合，第三推动机构4-15通过第三传动轴4-16推动第三圆锥齿轮4-17与主动圆锥齿轮4-3啮合。第二推动机构4-13和第三推动机构4-15同步运行。所述第一、第二、第三推动机构是电推动杆、气缸或液压缸。

当第一圆锥齿轮4-4与主动圆锥齿轮4-3、从动圆锥齿轮4-9同时啮合时，输入轴4-2与输出轴4-8转向相反。当第二圆锥齿轮4-10与从动圆锥齿轮4-9啮合、第三圆锥齿轮4-17与主动圆锥齿轮4-3啮合时，由于动力的传递通过一对相啮合的圆柱齿轮4-11，输入轴4-2与输出轴4-8转向相同。

当车辆运行方向发生改变后，离合装置能够适应车辆运行方向的改变，使得输出轴旋转方向不改变，从而能够持续起到制动作用。

上述输入轴4-2伸出壳体，伸出壳体的一端与齿轮箱2的输出轴连接，上述输出轴4-8伸出壳体，伸出壳体的一端与液压泵5的主轴连接。轨道交通车辆通过齿轮箱2将车轴3和车轮1的转动传递给离合装置4，当需要制动时，离合装置4接合，将运动传递给液压泵5，液压泵5从储油盒6内抽取液压油，并泵送给高压油罐9。高压油罐9内的液压油压力通过压力监测组件10进行实时监测，当压力值超过系统允许的安全值时可以通过电控开关8进行泄压。在电控开关8打开泄压时，由于液压油受压升温，需通过散热器7进行散热后再排回储油盒6内，完成油液循环。

本轨道交通车辆用油压制动系统由计算机控制，计算机根据外部输入制动等级、速度和减速度等信息通过计算机计算出不同制动等级所需的理论减速度曲线。

本轨道交通车辆用油压制动系统的控制方法步骤如下：

①.车辆总控室发出制动指令后， 拖车控制器收到制动信号，判断车辆是否正向运行，若车辆正向运行，则开启离合装置4的第一推动机构4-7，第一圆锥齿轮4-4与主动圆锥齿轮4-3、从动圆锥齿轮4-9啮合，离合装置4即处于接合状态，同时关闭电控开关；若车辆不是正向运行即反向运行，则同时开启第二推动机构4-13和第三推动机构4-15，第二圆锥齿轮4-10与从动圆锥齿轮4-9啮合，第三圆锥齿轮4-17与主动圆锥齿轮4-3啮合，离合装置4处于接合状态，同时关闭电控开关；当离合装置4接合，液压泵5运行，将油泵送给高压油罐9；

②.压力检测组件实时对高压罐内的油压进行采集和分析，检测油压是否超过系统许用最大值，若没有超过，直接进入下一步骤；若实测油压超过系统许用最大值，则打开电控开关进行泄压，直至实测到油压不超过系统许用最大值，关闭电控开关；

③.将减速度传感器实时测量到的减速度值与理论减速度值进行比较；若实际测量的减速度值与理论减速度值一致，达到理想状态，若实际减速度大于理论减速度，说明制动力过大，则需要打开电控开关，进行泄压；若实际减速度值小于理论减速度值，需对油压进行监测，若油压未达到最大许用油压，则继续保持关闭电控开关，增大油压以增大制动力，若油压达到最大许用压力，则说明油压制动力已不能满足拖车制动需求，则控制器会给机械制动装置发出制动指令，机械制动装置动作弥补油压制动不足；

④.控制器若接到制动结束信号，立即切断油压制动，打开电控开关泄压，并将离合装置分离；若没有收到结束信号，则返回步骤③，继续进行。

本油压制动系统通过计算机进行计算分析，调节液压油压力从而调节液压泵受到的反作用力矩，从而调节拖车制动力以满足不同制动等级、不同制动减速度和制动距离的需求。不管车辆处于高速制动还是低速制动，计算机均能通过加速度指标合理分配油压制动和机械制动，从而使整个制动过程减速度满足不同制动等级需求，且制动平稳。

Claims (9)

1.一种轨道交通车辆用油压制动系统，包括轮轴（3），其特征在于：还包括有齿轮箱（2）和液压泵（5），轮轴（3）穿过齿轮箱（2）作为齿轮箱的动力输入，齿轮箱（2）的输出轴与液压泵（5）的主轴之间由离合装置（4）连接，所述离合装置（4）用于制动且能够适应车辆运行方向的改变，液压泵（5）的输入油管与储油盒（6）连接，液压泵（5）的输出油管与高压油罐（9）的输入端连接，高压油罐（9）的输出端与储油盒（6）之间由泄压油管（11）连接，泄压油管（11）上串接有电控开关（8）；

所述离合装置（4）包括壳体（4-1）、处于壳体（4-1）内的输入轴（4-2）、输出轴（4-8）、主动圆锥齿轮（4-3）和从动圆锥齿轮（4-9），输入轴（4-2）和输出轴（4-8）各由壳体（4-1）的上、下壁支承，主动圆锥齿轮（4-3）连接在输入轴（4-2）上，从动圆锥齿轮（4-9）连接在输出轴（4-8）上，壳体（4-1）内设有处于一侧的第一支架（4-5）和第一推动机构（4-7），第一支架（4-5）支承有第一传动轴（4-6），由第一推动机构（4-7）通过第一传动轴（4-6）推动第一圆锥齿轮（4-4）与主动圆锥齿轮（4-3）、从动圆锥齿轮（4-9）同时啮合；另一侧设有第二支架（4-14）、第二推动机构（4-13）和第三推动机构（4-15），第二支架（4-14）支承有第二传动轴（4-12）和第三传动轴（4-16），第二传动轴（4-12）和第三传动轴（4-16）之间设有一对相啮合的圆柱齿轮（4-11），由第二推动机构（4-13）通过第二传动轴（4-12）推动第二圆锥齿轮（4-10）与从动圆锥齿轮（4-9）啮合，由第三推动机构（4-15）通过第三传动轴（4-16）推动第三圆锥齿轮（4-17）与主动圆锥齿轮（4-3）啮合；第二推动机构（4-13）和第三推动机构（4-15）同步运行。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用油压制动系统，其特征在于：本油压制动系统还包括机械制动装置（12）。

3.根据权利要求2所述的轨道交通车辆用油压制动系统，其特征在于：本油压制动系统还包括对高压油罐（9）进行压力监测的压力监测组件（10）。

4.根据权利要求3所述的轨道交通车辆用油压制动系统，其特征在于：本油压制动系统还包括安装于车辆上的减速度传感器。

5.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用油压制动系统，其特征在于：上述输入轴（4-2）伸出壳体，伸出壳体的一端与齿轮箱（2）的输出轴连接，上述输出轴（4-8）伸出壳体，伸出壳体的一端与液压泵（5）的主轴连接。

6.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用油压制动系统，其特征在于：上述第一推动机构（4-7）、第二推动机构（4-13）和第三推动机构（4-15）是电动推杆、气缸或液压缸。

7.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用油压制动系统，其特征在于：泄压油管上且处于电控开关（8）与储油盒（6）之间串接有散热器（7）。

8.一种如权利要求1所述轨道交通车辆用油压制动系统的控制方法，其步骤如下：①.车辆总控室发出制动指令后， 拖车控制器收到制动信号，判断车辆是否正向运行，若车辆正向运行，则开启离合装置（4）的第一推动机构（4-7），关闭电控开关，若车辆是不是正向运行，则同时开启第二推动机构（4-13）和第三推动机构（4-15），关闭电控开关；②.压力检测组件实时对高压罐内的油压进行采集和分析，检测油压是否超过系统许用最大值，若实测油压超过系统许用最大值，则打开电控开关进行泄压，直至实测到油压不超过系统许用最大值，关闭电控开关；③.将实时测量到的减速度值与理论减速度值进行比较；若实际减速度大于理论减速度，说明制动力过大，则需要打开电控开关，进行泄压；若实际减速度值小于理论减速度值，需对油压进行监测，若油压未达到最大许用油压，则继续需要关闭电控开关，增大油压以增大制动力，若油压达到最大许用压力，则说明油压制动力已不能满足拖车制动需求，则控制器会给机械制动装置发出制动指令，机械制动装置动作弥补油压制动不足；④.控制器若收到制动结束信号，立即切断油压制动，打开电控开关泄压，并将离合装置断开；若没有收到结束信号，则返回步骤③，继续进行。

9.根据权利要求8所述的轨道交通车辆用油压制动系统的控制方法，其特征在于：上述第一推动机构（4-7）、第二推动机构（4-13）和第三推动机构（4-15）是电动推杆、气缸或液压缸。