CN110435711B

CN110435711B - 一种轨道车辆制动压力控制装置及其控制方法

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Publication number: CN110435711B
Application number: CN201910710637.2A
Authority: CN
Inventors: 鲁进军; 蔡亮亮; 杨正专; 杜运哲; 马明; 幸甚; 丁剑
Original assignee: Nanjing CRRC Puzhen Haitai Brake Equipment Co Ltd
Current assignee: Nanjing CRRC Puzhen Haitai Brake Equipment Co Ltd
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2020-08-21
Anticipated expiration: 2039-08-02
Also published as: EP3895944A4; CN110435711A; EP3895944A1; WO2021022904A1; EP3895944B1; EP3895944C0

Abstract

本发明涉及轨道车辆制动压力控制装置，组成包括：微机控制器和制动压力调节机构，制动压力调节机构具有排气阀、保持阀和用于将制动压力反馈至微机控制器的压力传感器，以及受控于该微机控制器的保持电磁阀和排气电磁阀，总风分别连接保持电磁阀、排气电磁阀和保持阀的进气口，保持电磁阀的出气口连接排气阀和保持阀的第一压力口，排气电磁阀的出气口连接排气阀和保持阀的第二压力口，排气阀的排气口与大气连通，排气阀和保持阀的压力输出口连接制动管。通过保持电磁阀和排气电磁阀阀驱动排气阀和保持阀进行制动压力的充气、排气和保压，并且实现了闭环控制。本发明具有控制精度高、反应迅速、不受各阀性能变化或衰退的影响等特点。

Description

一种轨道车辆制动压力控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及轨道车辆制动压力控制装置及其控制方法。

背景技术

现有轨道车辆制动系统主要运用电空转换单元产生中继阀的预控压力，预控压力经中继阀流量放大后形成制动压力，制动压力经防滑阀输出给制动夹钳，从而对轨道车辆实施制动，同时通过对防滑阀的控制实现车辆的防滑控制，该种制动压力控制模式，在制动和防滑工况下，制动压力的控制都属于开环控制，易受各阀的性能影响，无法保证制动压力精度，同时装置结构也较复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述缺点，提供一种轨道车辆制动压力控制装置及控制方法，其能实现在制动和防滑工况下的制动压力闭环控制，制动压力精度高，适用于转向架或单轴的压力控制，且不受各阀的性能变化或衰退等的影响。

为了解决以上技术问题，本发明提供的轨道车辆制动压力控制装置，组成包括：微机控制器和制动压力调节机构，所述制动压力调节机构具有排气阀、保持阀和用于将制动压力反馈至微机控制器的压力传感器，以及受控于该微机控制器的保持电磁阀和排气电磁阀，总风分别连接保持电磁阀、排气电磁阀和保持阀的进气口，保持电磁阀的出气口连接排气阀和保持阀的第一压力口，排气电磁阀的出气口连接排气阀和保持阀的第二压力口，排气阀的排气口与大气连通，排气阀和保持阀的压力输出口连接制动管。

本发明还具有如下进一步的特征：

1、具有两个所述的制动压力调节机构和设置于两制动压力调节机构之间的一个气动阀和一个受控于微机控制器的制动电磁阀，两个制动压力调节机构所涉制动管通过该气动阀连通，制动电磁阀的进气口连接总风，气动阀的两个控制压力口分别连接制动电磁阀的压力输出口和紧急预控压力；当制动电磁阀输出压力小于紧急预控压力时，气动阀导通，使得两个制动压力调节机构所涉制动管连通。

2、气动阀内具有阀芯和分设于阀芯两端受压于制动电磁阀输出压力的上膜板和受压于紧急预控压力的下膜板，所述上膜板面积大于下膜板面积，当下膜板受压压力大于上膜板的受压压力，气动阀导通。

此外，本发明提供的一种轨道车辆制动压力的控制方法，通过前述的轨道车辆制动压力控制装置实现；

1）、充气时，保持电磁阀失电关闭、排气电磁阀失电打开进气，产生相应的气动阀预控压力，此时排气阀、保持阀的下膜板受压压力大于上膜板受压压力，形成压差，排气阀关闭，保持阀导通，总风向制动管进气，形成制动压力，并输入给制动夹钳；

2）、保压时，保持电磁阀得电打开进气，排气电磁阀失电打开进气，此时排气阀和保持阀均关闭，制动管内制动压力保持不变；

3）、排气时，保持电磁阀得电打开进气、排气电磁阀得电关闭，此时排气阀、保持阀的上膜板受压压力大于下膜板受压压力，形成压差，保持阀截止进气，排气阀导通排气，制动管内制动压力减小；

4）、制动压力闭环控制时，压力传感器实时采集制动管的制动压力并输出给微机控制器，微机控制器通过控制保持电磁阀和排气电磁阀以驱动排气阀和保持阀动作，使制动管的制动压力与目标制动压力的偏差小于预设阈值。

一种轨道车辆制动压力的控制方法，还具有以下两种工况：

a）、单轴模式的制动压力控制时，制动电磁阀得电打开进气，产生气动阀预控压力，此时气动阀上膜板受压压力大于下膜板受压压力，形成压差，气动阀关闭，两个制动压力调节机构所涉制动管之间被断开，两个制动压力调节机构独立进行制动压力闭环控制，适用于防滑控制工况，实现防滑轴控；

b）、双轴模式的制动压力控制时，制动电磁阀失电关闭，气动阀下膜板受压压力大于上膜板受压压力，形成压差，气动阀导通，两个制动压力调节机构所涉制动管间连通；在运行时，两个制动压力调节机构中的一个进行保压，另一个进行制动压力闭环控制；适用于非防滑制动工况，实现转向架的制动压力控制。工况b）时，每隔一段时间，对两个制动压力调节机构的工况进行互换。

本发明具有如下特点：

本发明可以将制动压力通过压力传感器反馈给微机控制器，经微机控制器中的控制算法计算后输出高速电磁阀幅值为24V和0V的I/O量信号，通过保持电磁阀和排气电磁阀阀驱动排气阀和保持阀进行制动压力的充气、排气和保压，并且实现了闭环控制。本发明具有控制精度高（±6kpa）、反应迅速（0.9秒内调整目标压力0-100%）、不受各阀性能变化或衰退的影响等特点。

附图说明

图1是本发明轨道车辆制动压力控制装置的气路原理图。

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。

如图1所示，

下面对本发明的具体实施方式进行说明，其组成包括：2个压力传感器（第一压力传感器Tpil1、第二压力传感器Tpil2）、3个制动高速电磁阀（第一保持电磁阀AV1、第二保持电磁阀AV2、制动电磁阀AV3）、2个缓解高速电磁阀（第一排气电磁阀RV1、第二排气电磁阀RV2）、5个气动阀（第一排气阀PV1、第一保持阀PV2、第二保持阀PV3、第二排气阀PV4、气动阀Link）以及集成控制策略的微机控制器EBCU。两压力传感器的电流信号输出端与微机控制器的模拟信号输入端连接，微机控制器的第一、第二、第三、第四、第五模拟信号输出端分别与第一保持电磁阀AV1、第二保持电磁阀AV2、制动电磁阀AV3、第一排气电磁阀RV1、第二排气电磁阀RV2的电压信号输入端相连，第一排气阀PV1和第二排气阀PV4的排气口与大气连通，第一保持阀PV2、第二保持阀PV3的进气口与气源（总风）连通，第一保持电磁阀AV1、第一排气电磁阀RV1的压力输出口分别与第一排气阀PV1和第一保持阀PV2的第一压力口、第二压力口连通，第二保持电磁阀AV2、第二排气电磁阀RV2的压力输出口分别与第二排气阀PV4和第二保持阀PV3的第一压力口、第二压力口连通，气动阀Link一端与制动电磁阀AV3的压力输出口连通、气动阀Link另一端与紧急预控压力连通，第一保持电磁阀AV1、第二保持电磁阀AV2、制动电磁阀AV3、第一排气电磁阀RV1和第二排气电磁阀RV2的压力输入口均与风源（总风）连通，第一气动阀组（第一排气阀PV1、第一保持阀PV2）和第二气动阀组（第二保持阀PV3、第二排气阀PV4）的输出口分别安装第一压力传感器Tpil1和第二压力传感器Tpil2、并分别与气动阀Link的两端连通、同时分别与两个轴的制动夹钳Clamp1、Clamp2相连。其中，排气电磁阀第一RV1和第二排气电磁阀RV2是两位两通常开电磁阀，第一保持电磁阀AV1、第二保持电磁阀AV2和制动电磁阀AV3是两位两通常闭电磁阀。

本发明装置还包括气路板，第一压力传感器Tpil1和第二压力传感器Tpil2、第一保持电磁阀AV1、第二保持电磁阀AV2和制动电磁阀AV3、第一排气电磁阀RV1和第二排气电磁阀RV2、第一排气阀PV1、第一保持阀PV2、第二保持阀PV3、第二排气阀PV4、气动阀Link均装在气路板上，气路板具有容积腔，气路板实现装置各部件之间的连接。

排气阀PV1内具有阀芯和分设于阀芯两端受压于保持电磁阀AV1输出压力的上膜板和受压于排气电磁阀RV1输出压力的下膜板，所述下膜板面积大于上膜板面积，当上膜板受压压力大于下膜板的受压压力，排气阀PV1导通，对制动管排气，否则排气阀PV1关闭；保持阀PV2内具有阀芯和分设于阀芯两端受压于保持电磁阀AV1输出压力的上膜板和受压于排气电磁阀RV1输出压力的下膜板，所述上膜板面积大于下膜板面积，当下膜板受压压力大于上膜板的受压压力，保持阀PV2导通，向制动管充气，否则保持阀PV2关闭。气动阀Link内具有阀芯和分设于阀芯两端受压于制动电磁阀AV3输出压力的上膜板和受压于紧急预控压力的下膜板，所述上膜板面积大于下膜板面积，当下膜板受压压力大于上膜板的受压压力，气动阀Link导通。

本发明装置的控制方法如下：

1）、充气时（以图1中左侧的制动压力调节机构为例进行说明），第一保持电磁阀AV1失电关闭、第一排气电磁阀RV1失电打开进气，产生相应的气动阀预控压力，此时第一排气阀PV1、第一保持阀PV2的下膜板受压压力大于上膜板受压压力，形成压差，第一排气阀PV1关闭，第一保持阀PV2导通，总风向制动管进气，形成制动压力，并输入给制动夹钳Clamp1。

2）、保压时（以图1中左侧的制动压力调节机构为例进行说明），第一保持电磁阀AV1得电打开进气，第一排气电磁阀RV1失电打开进气，此时第一排气阀PV1和第一保持阀PV2均关闭，制动管内制动压力保持不变。

3）、排气时（以图1中左侧的制动压力调节机构为例进行说明），第一保持电磁阀AV1得电打开进气、第一排气电磁阀RV1得电关闭，此时第一排气阀PV1、第一保持阀PV2的上膜板受压压力大于下膜板受压压力，形成压差，第一保持阀PV2截止进气，第一排气阀PV1导通排气，制动管内制动压力减小。

4）、制动压力闭环控制时（以图1中左侧的制动压力调节机构为例进行说明），第一压力传感器Tpil1实时采集制动管的制动压力并输出给微机控制器EBCU，微机控制器EBCU通过控制第一保持电磁阀AV1和第一排气电磁阀RV1以驱动第一排气阀PV1和第一保持阀PV2动作，使制动管的制动压力与目标制动压力的偏差小于±6kpa。

5）、单轴模式的制动压力控制时，制动电磁阀AV3得电打开进气，产生气动阀预控压力，此时气动阀Link上膜板受压压力大于下膜板受压压力，形成压差，气动阀Link关闭，两个制动压力调节机构所涉制动管BC1和BC2之间被断开，两个制动压力调节机构独立进行制动压力闭环控制；本工况适用于防滑控制工况，实现防滑轴控。

6）、双轴模式的制动压力控制时，制动电磁阀AV3失电关闭，气动阀Link下膜板受压压力大于上膜板受压压力，形成压差，气动阀Link导通，两个制动压力调节机构所涉制动管BC1和BC2之间连通；在运行时，两个制动压力调节机构中的一个进行保压，另一个进行制动压力闭环控制。本工况适用于非防滑制动工况，实现转向架的制动压力控制。优选的，每隔一段时间，对两个制动压力调节机构的工况进行互换。

本文发明的制动压力控制算法集成微机控制器EBCU中，微机控制器EBCU根据压力传感器采集的实际制动压力、目标制动压力和控制模式要求等输入，经噪声滤波、压力冲击限制控制、内外环气流迟滞补偿控制、制动压力精度控制等控制算法运算后，产生5个高速电磁阀的驱动信号，驱动信号形式可采用幅值24V和0V的I/O量信号；该控制算法具有防冲击控制功能、控制精度高（±6kpa）、制动压力上升和下降响应快、阀动作次数少、对被控对象的适应性强、控制效果不受阀性能衰退和低温等的影响特点。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种轨道车辆制动压力控制装置，包括微机控制器（EBCU），其特征在于：还包括制动压力调节机构，所述制动压力调节机构具有排气阀（PV1）、保持阀（PV2）和用于将制动压力反馈至微机控制器（EBCU）的压力传感器（Tpil1），以及受控于该微机控制器（EBCU）的保持电磁阀（AV1）和排气电磁阀（RV1），总风分别连接保持电磁阀（AV1）、排气电磁阀（RV1）和保持阀（PV2）的进气口，保持电磁阀（AV1）的出气口连接排气阀（PV1）和保持阀（PV2）的第一压力口，排气电磁阀（RV1）的出气口连接排气阀（PV1）和保持阀（PV2）的第二压力口，排气阀（PV1）的排气口与大气连通，排气阀（PV1）和保持阀（PV2）的压力输出口连接制动管。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆制动压力控制装置，其特征在于：排气阀（PV1）内具有阀芯和分设于阀芯两端受压于保持电磁阀（AV1）输出压力的上膜板和受压于排气电磁阀（RV1）输出压力的下膜板，所述下膜板面积大于上膜板面积，当上膜板受压压力大于下膜板的受压压力，排气阀（PV1）导通，对制动管排气，否则排气阀（PV1）关闭；保持阀（PV2）内具有阀芯和分设于阀芯两端受压于保持电磁阀（AV1）输出压力的上膜板和受压于排气电磁阀（RV1）输出压力的下膜板，所述上膜板面积大于下膜板面积，当下膜板受压压力大于上膜板的受压压力，保持阀（PV2）导通，向制动管充气，否则保持阀（PV2）关闭。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆制动压力控制装置，其特征在于：压力传感器（Tpil1）实时采集制动管的制动压力并输出给微机控制器（EBCU），微机控制器（EBCU）通过控制保持电磁阀（AV1）和排气电磁阀（RV1）以驱动排气阀（PV1）和保持阀（PV2）动作，使制动管的制动压力与目标制动压力的偏差小于预设阈值。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆制动压力控制装置，其特征在于：具有两个所述的制动压力调节机构和设置于两制动压力调节机构之间的一个气动阀（Link）和一个受控于微机控制器（EBCU）的制动电磁阀（AV3），两个制动压力调节机构所涉制动管通过该气动阀连通，制动电磁阀（AV3）的进气口连接总风，气动阀（Link）的两个控制压力口分别连接制动电磁阀（AV3）的压力输出口和紧急预控压力；当制动电磁阀（AV3）输出压力小于紧急预控压力时，气动阀（Link）导通，使得两个制动压力调节机构所涉制动管连通。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆制动压力控制装置，其特征在于：气动阀（Link）内具有阀芯和分设于阀芯两端受压于制动电磁阀（AV3）输出压力的上膜板和受压于紧急预控压力的下膜板，所述上膜板面积大于下膜板面积，当下膜板受压压力大于上膜板的受压压力，气动阀（Link）导通。

6.根据权利要求4所述的轨道车辆制动压力控制装置，其特征在于：所述排气电磁阀（RV1）为两位两通常开电磁阀，所述保持电磁阀（AV1）和制动电磁阀（AV3）为两位两通常闭电磁阀。

7.一种轨道车辆制动压力的控制方法，其特征在于：通过权利要求2所述的轨道车辆制动压力控制装置实现；

1）、充气时，保持电磁阀（AV1）失电关闭、排气电磁阀（RV1）失电打开进气，产生排气阀（PV1）和保持阀（PV2）预控压力，此时排气阀（PV1）、保持阀（PV2）的下膜板受压压力大于上膜板受压压力，形成压差，排气阀（PV1）关闭，保持阀（PV2）导通，总风向制动管进气，形成制动压力，并输入给制动夹钳(Clamp1)；

2）、保压时，保持电磁阀（AV1）得电打开进气，排气电磁阀（RV1）失电打开进气，此时排气阀（PV1）和保持阀（PV2）均关闭，制动管内制动压力保持不变；

3）、排气时，保持电磁阀（AV1）得电打开进气、排气电磁阀（RV1）得电关闭，此时排气阀（PV1）、保持阀（PV2）的上膜板受压压力大于下膜板受压压力，形成压差，保持阀（PV2）截止进气，排气阀（PV1）导通排气，制动管内制动压力减小；

4）、制动压力闭环控制时，压力传感器（Tpil1）实时采集制动管的制动压力并输出给微机控制器（EBCU），微机控制器（EBCU）通过控制保持电磁阀（AV1）和排气电磁阀（RV1）以驱动排气阀（PV1）和保持阀（PV2）动作，使制动管的制动压力与目标制动压力的偏差小于预设阈值。

8.一种轨道车辆制动压力的控制方法，其特征在于：通过权利要求5所述的轨道车辆制动压力控制装置实现；

a）、单轴模式的制动压力控制时，制动电磁阀（AV3）得电打开进气，产生气动阀预控压力，此时气动阀（Link）上膜板受压压力大于下膜板受压压力，形成压差，气动阀（Link）关闭，两个制动压力调节机构所涉制动管之间被断开，两个制动压力调节机构独立进行制动压力闭环控制；

b）、双轴模式的制动压力控制时，制动电磁阀（AV3）失电关闭，气动阀（Link）下膜板受压压力大于上膜板受压压力，形成压差，气动阀（Link）导通，两个制动压力调节机构所涉制动管（BC1、BC2）间连通；在运行时，两个制动压力调节机构中的一个进行保压，另一个进行制动压力闭环控制。

9.根据权利要求8所述的轨道车辆制动压力的控制方法，其特征在于：工况a）适用于防滑控制工况，实现防滑轴控；工况b）适用于非防滑制动工况，实现转向架的制动压力控制。

10.根据权利要求8所述的轨道车辆制动压力的控制方法，其特征在于：工况b）时，每隔一段时间，对两个制动压力调节机构的工况进行互换。