CN110696867A - 一种轨道交通车辆磁轨制动控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轨道交通车辆磁轨制动控制电路，适用于高悬挂磁轨制动装置。可通过车辆速度信号设定自动控制，也可通过人工按按钮手动控制；实现分时控制磁轨制动执行装置（气动）和电磁铁；当电磁铁励磁5分钟后自动断电，防止电磁铁长时间工作损坏电磁铁。磁轨制动供电执行电路可实现磁轨制动执行装置动作控制、电磁铁励磁控制、电磁铁线圈断电反向DC800V冲击电压保护功能。本发明可根据具体场景应用需求推广到所有中高速城市轨道车辆上，可安全可靠的对磁轨制动系统进行控制。

Description

一种轨道交通车辆磁轨制动控制电路
技术领域
本发明涉及轨道交通车辆磁轨制动控制电路，属于轨道交通车辆控制电路技术领域。
背景技术
磁轨制动主要作为一种辅助的制动方式, 用于粘着力不够的高速旅客列车的紧急制动中。磁轨制动时, 由于电磁铁对钢轨的打磨作用, 使轮轨间的粘着因数明显增加,采用磁轨制动的列车比不采用磁轨制动的列车可提速40km/h以上，另外, 采用磁轨制动可缩短制动距离。目前轨道交通车辆磁轨制动按悬挂方式分为高悬挂磁轨制动和低悬挂磁轨制动，主要区别是磁轨制动执行装置收起后距离轨道的距离不同，高悬挂磁轨制动一般用于高速列车,时速在120km/h以上，在列车高速运行中, 如果磁铁悬挂过低易被异物打断,具有一定的危险性;低悬挂磁轨制动用于城市有轨电车、地铁列车和轻轨列车, 时速在120km/h以下，本发明仅针对高悬挂磁轨制动，未来有广泛的应用前景。
目前常规城轨车辆的磁轨制动系统需求为DC24V供电，仅通过接触器控制磁轨制动线圈吸合和断开来施加磁轨制动，无法适用于新研发中高速城轨车辆的DC110V供电系统。该供电制式下车辆无法直接对延时控制磁轨制动执行机构、励磁装置等进行控制；车辆所需的磁轨系统长时间工作自动断电功能、状态监测和指示、故障反馈功能目前无应用。
发明内容
本发明的目的主要是针对上述现有技术的问题，提供一种轨道交通车辆磁轨制动控制电路。
为了解决以上技术问题，本发明提供的轨道交通车辆磁轨制动控制电路，包括：气动执行机构继电器K4、电磁铁继电器K3、系统保护继电器K5、得电延时继电器DRM1和失电延时继电器DRM2，所述气动执行机构继电器K4与得电延时继电器DRM1连接，所述系统保护继电器K5与失电延时继电器DRM2连接；控制电路具有自动控制支路和手动控制支路， 自动控制支路包括与速度信号串联的隔离磁轨制动开关MTBBS、紧急制动继电器触点K2，手动控制支路包括依次与列车电源串联的第一断路器CB1、司机室信号选择开关COR、隔离磁轨制动开关MTBBS、人工施加按钮MTBPB，所述自动控制支路和手动控制支路依次经受控于TCMS网络指令的网络指令开关K0、系统保护继电器K5的常开触点后连接气动执行机构继电器K4和得电延时继电器DRM1，所述失电延时继电器DRM2依次经电磁铁继电器K3的常闭触点、第一断路器CB1连接列车电源。
磁轨制动控制电路可通过车辆速度信号设定自动控制，也可通过人工按按钮手动控制。可实现分时控制磁轨制动执行装置（气动执行机构控制装置）和电磁铁。可实现当电磁铁励磁5分钟后自动断电功能，防止电磁铁长时间工作损坏电磁铁；可实现车辆供电电源故障自动切断磁轨制动系统的功能。本发明可根据具体场景应用需求推广到所有中高速城市轨道车辆上，可安全可靠的对磁轨制动系统进行控制。
附图说明
图1是本发明的磁轨制动控制电路图。
图2是本发明的磁轨制动供电执行电路图。
图3是本发明的磁轨制动状态监测及反馈电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做解释说明。
本实施例轨道交通车辆磁轨制动控制电路适用于高悬挂磁轨制动装置。高悬挂磁轨制动装置包括结构支架、安装于结构支架的气缸和电磁铁，气缸（气动执行机构）受控于气动执行机构控制装置，驱动结构支架升降。高悬挂磁轨制动施加分为两个过程，第一阶段为磁轨制动执行装置下落到设定位置的过程，第二阶段为磁轨励磁得电之后与导轨产生电磁吸力从而产生摩擦力的过程。
如图1所示，本发明实施例磁轨制动控制电路，包括：气动执行机构继电器K4、电磁铁继电器K3、系统保护继电器K5、得电延时继电器DRM1（延时时间为2秒）和失电延时继电器DRM2（延时时间为5分钟），气动执行机构继电器K4与得电延时继电器DRM1连接，系统保护继电器K5与失电延时继电器DRM2连接；控制电路具有自动控制支路和手动控制支路，自动控制支路包括与速度信号串联于隔离磁轨制动开关MTBBS、紧急制动继电器触点K2，手动控制支路包括依次与列车电源串联的第一断路器CB1、司机室信号选择开关COR、隔离磁轨制动开关MTBBS、人工施加按钮MTBPB，所述自动控制支路和手动控制支路依次经受控于TCMS网络指令的网络指令开关K0、系统保护继电器K5的常开触点后连接气动执行机构继电器K4和得电延时继电器DRM1，所述失电延时继电器DRM2依次经电磁铁继电器K3的常闭触点、第一断路器CB1连接列车电源，自动控制支路内串接有二极管D1，正向导通，保护电路反向电流冲击。
其中，气动执行机构继电器K4用于控制磁轨制动装置的气动执行机构，气动执行机构继电器K4得电，驱动磁轨制动装置的气动执行机构向下移动到设定位置，使安装在结构支架上的电磁铁靠近轨道。紧急制动继电器触点K2闭合代表施加紧急制动，断开代表未施加紧急制动；隔离磁轨制动开关MTBBS断开，则磁轨制动不启动；车辆未有供电故障信号时，网络指令开关K0闭合，否则网络指令开关K0断开；司机室信号选择开关COR闭合，则只能在对应的司机室手动控制磁轨制动；人工施加按钮MTBPB闭合时触发磁轨制动，人工施加按钮MTBPB断开时缓解磁轨制动；电磁铁继电器K3得电时，电磁铁得电，否则失电。
磁轨制动控制电路可通过车辆速度信号设定自动控制，也可通过人工按按钮手动控制。分时控制磁轨制动执行装置（气动执行机构控制装置）和电磁铁。当电磁铁励磁5分钟后自动断电功能，防止电磁铁长时间工作损坏电磁铁；车辆供电电源故障自动切断磁轨制动系统。
如图2所示，为和磁轨制动控制电路配合的磁轨制动供电执行电路，包括：气动执行机构控制装置、转向架第一电磁铁接触器K9、转向架第二电磁铁接触器K10、转向架第一电磁铁MTBD1，转向架第二电磁铁MTBD1，所述气动执行机构控制装置与气动执行机构继电器K4的常开触点串联后接列车电源，转向架第一电磁铁接触器K9、转向架第二电磁铁接触器K10并联后与电磁铁继电器K3的常开触点串联后接入列车电源；转向架第一电磁铁MTBD1与转向架第一电磁铁接触器K9的常开触点串联后接列车电源；转向架第二电磁铁MTBD2与转向架第二电磁铁接触器K10的常开触点串联后接列车电源。转向架第一电磁铁MTBD1的电源回路中串联有第三断路器CB3；转向架第二电磁铁MTBD2的电源回路中串联有第四断路器CB4。转向架第一电磁铁MTBD1两端并联有第一续流二极管D2；所述转向架第二电磁铁MTBD1两端并联有第二续流二极管D3。
磁轨制动供电执行电路可实现磁轨制动执行装置动作控制，电磁铁励磁控制，电磁铁线圈断电反向DC800V冲击电压保护功能。
其中，转向架第一电磁铁接触器K9的常闭触点和/或转向架第二电磁铁接触器K10的常闭触点代替所述电磁铁继电器K3的常闭触点串联接入失电延时继电器DRM2的供电回路中。
如图3所示，为对磁轨制动控制电路和磁轨制动供电执行电路进行监测的磁轨制动状态监测及反馈电路，包括磁轨制动气压压力开关MTBPS和磁轨制动气压压力开关状态采集继电器K6；转换电源、转向架第一磁轨制动限位开关MTBLS1、转向架第二磁轨制动限位开关MTBLS2、转向架第一磁轨制动限位开关状态采集继电器K7和转向架第二磁轨制动限位开关状态采集继电器K8；所述磁轨制动气压压力开关MTBPS与磁轨制动气压压力开关状态采集继电器K6串联后接入列车电源；所述转换电源与列车电源连接，所述转向架第一磁轨制动限位开关MTBLS1与转向架第一磁轨制动限位开关状态采集继电器K7串联后接该转换电源；所述转向架第二磁轨制动限位开关MTBLS2与转向架第二磁轨制动限位开关状态采集继电器K8串联后接该转换电源；车辆TCMS监控人工施加按钮MTBPB、磁轨制动气压压力开关状态采集继电器K6、转向架第一磁轨制动限位开关状态采集继电器K7、转向架第二磁轨制动限位开关状态采集继电器K8、转向架第一电磁铁接触器K9、转向架第二电磁铁接触器K10的状态。磁轨制动状态监测及反馈电路还包括第二断路器CB2，所述第二断路器CB2同时接入磁轨制动气压压力开关MTBPS的电源回路、转换电源的电源回路中。
磁轨制动状态监测及反馈电路可实现实时状态监测磁轨制动气缸压力、磁轨制动执行装置动作是否到位、磁轨制动是否已施加；可实现网络采集继电器信息进行故障判断并报警。
上述磁轨制动控制电路、磁轨制动供电执行电路和磁轨制动状态监测及反馈电路构成一个完整的磁轨制动逻辑控制系统。本发明仅保护磁轨制动控制电路部分，本实施例中公开的磁轨制动供电执行电路和磁轨制动状态监测及反馈电路仅仅用于说明整个系统的运行过程，本发明对于磁轨制动控制电路披露是充分的，并且磁轨制动控制电路本身是一个完整的技术方案。
一、系统准备和说明
第一断路器CB1、第二断路器CB2、第三断路器CB3、第四断路器CB4，四个电路保护断路器闭合；
隔离磁轨制动开关MTBBS开关未打到“隔离”位；
紧急制动继电器触点K2闭合代表施加紧急制动，断开代表未施加紧急制动；
本端的司机室选择继电器COR得电，则只能在主控司机室手动控制磁轨制动；
TCMS网络指令：此时车辆未有供电故障信号则回路导通，如果车辆有供电故障则断开回路，无法施加磁轨制动；
失电延时继电器DRM2上端为电磁铁继电器K3的常闭触点，失电延时继电器DRM2为常得电状态，当电磁铁继电器K3线圈得电后断开失电延时继电器DRM2上端的电磁铁继电器K3常闭触点，失电延时继电器延时5分钟后断开系统保护继电器K5的线圈，得电延时继电器DRM1上端的系统保护继电器K5的常开触点从闭合到打开状态，缓解磁轨制动。
二、自动控制和手动控制
自动控制时，当速度信号（根据具体车辆可设定）给出并且车辆施加紧急制动（紧急制动继电器触点K2闭合）时触发磁轨制动，任一条件不满足不施加磁轨制动。
手动控制时通过操作人工施加按钮MTBPB触发和缓解磁轨制动。
三、磁轨制动控制说明
通过自动和手动控制使气动执行机构继电器K4线圈立刻得电，如图2中气动执行机构继电器K4常开触点闭合，驱动磁轨制动气动执行机构向下移动到设定位置（根据车辆高度设计，通过限位开关采集位置信息）。
通过自动和手动控制使得电延时继电器DRM1得电，得电延时继电器DRM1延时2s后驱动电磁铁继电器K3线圈，如图2中电磁铁继电器K3的常开触点闭合，驱动转向架第一电磁铁接触器K9和转向架第二电磁铁接触器K10的线圈，使得电磁铁上端相应接触器常开触点闭合，电磁铁励磁与导轨产生吸力，通过接触摩擦力施加磁轨制动。
四、磁轨制动状态监测
如图3所示，通过TCMS（网络系统）监控人工施加按钮MTBPB、磁轨制动气压压力开关状态采集继电器K6、转向架第一磁轨制动限位开关状态采集继电器K7、转向架第二磁轨制动限位开关状态采集继电器K8、转向架第一电磁铁接触器K9、转向架第二电磁铁接触器K10的状态。具体如下：
监控人工施加按钮MTBPB按钮（常开）状态：记录人工操作磁轨制动的次数；
监控磁轨制动气压压力开关状态采集继电器K6状态：当气缸压力过低后磁轨制动气压压力开关MTPBS的常闭触点动作，网络通过监控磁轨制动气压压力开关状态采集继电器K6的触点状态确定气缸压力是否满足要求；
监控转向架第一磁轨制动限位开关状态采集继电器K7和转向架第二磁轨制动限位开关状态采集继电器K8状态：当转向架第一磁轨制动限位开关MTBLS1和转向架第二磁轨制动限位开关MTBLS2动作到位后，其常开触点闭合，网络通过监控转向架第一磁轨制动限位开关状态采集继电器K7和转向架第二磁轨制动限位开关状态采集继电器K8的触点状态确定气动执行机构是否动作到位。
监控转向架第一电磁铁接触器K9和转向架第二电磁铁接触器K10状态：第一电磁铁接触器K9和转向架第二电磁铁接触器K10线圈触点闭合时，代表电磁铁励磁。
五、TCMS（网络系统）逻辑判断（通过TCMS软件程序实现）
TCMS监控磁轨制动气压压力开关状态采集继电器K6触点失电需报故障：磁轨制动气压不足；
TCMS监控第一磁轨制动限位开关状态采集继电器K7和转向架第二磁轨制动限位开关状态采集继电器K8状态不一致需报故障：第一磁轨制动限位开关状态采集继电器K7或转向架第二磁轨制动限位开关状态采集继电器K8或磁轨制动执行装置或某一限位开关故障（注：无法锁定具体故障点，需逐个故障排查）；
TCMS监控转向架第一电磁铁接触器K9和转向架第二电磁铁接触器K10状态不一致需报故障：转向架第一电磁铁接触器K9或转向架第二电磁铁接触器K10接触器故障；
TCMS根据K6、K7、K8、K9、K10同时得电报磁轨制动已施加；
TCMS监测到任一故障需切断网络指令开关K0。
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 (5)

1. 一种轨道交通车辆磁轨制动控制电路，包括：气动执行机构继电器K4、电磁铁继电器K3、系统保护继电器K5、得电延时继电器DRM1和失电延时继电器DRM2，所述气动执行机构继电器K4与得电延时继电器DRM1连接，所述系统保护继电器K5与失电延时继电器DRM2连接；控制电路具有自动控制支路和手动控制支路， 自动控制支路包括与速度信号串联的隔离磁轨制动开关MTBBS、紧急制动继电器触点K2，手动控制支路包括依次与列车电源串联的第一断路器CB1、司机室信号选择开关COR、隔离磁轨制动开关MTBBS、人工施加按钮MTBPB，所述自动控制支路和手动控制支路依次经受控于TCMS网络指令的网络指令开关K0、系统保护继电器K5的常开触点后连接气动执行机构继电器K4和得电延时继电器DRM1，所述失电延时继电器DRM2依次经电磁铁继电器K3的常闭触点、第一断路器CB1连接列车电源。
2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆磁轨制动控制电路，其特征在于：所述自动控制支路内串接有二极管D1。
3.根据权利要求1所述的轨道交通车辆磁轨制动控制电路，其特征在于：所述气动执行机构继电器K4用于控制磁轨制动装置的气动执行机构，气动执行机构继电器K4得电，驱动磁轨制动装置的气动执行机构向下移动到设定位置，使安装在结构支架上的电磁铁靠近轨道。
4.根据权利要求1所述的轨道交通车辆磁轨制动控制电路，其特征在于：所述紧急制动继电器触点K2闭合代表施加紧急制动，断开代表未施加紧急制动；隔离磁轨制动开关MTBBS断开，则磁轨制动不启动；车辆未有供电故障信号时，网络指令开关K0闭合，否则网络指令开关K0断开；司机室信号选择开关COR闭合，则只能在对应的司机室手动控制磁轨制动；人工施加按钮MTBPB闭合时触发磁轨制动，人工施加按钮MTBPB断开时缓解磁轨制动；电磁铁继电器K3得电时，电磁铁得电；否则失电。
5.一种轨道车辆，其特征在于：权利要求1-4任一项所述的轨道交通车辆磁轨制动控制电路。
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