CN110834613B - Gcd-1000ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轨道车驻车控制系统,具体GCD‑1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统。解决GCD‑1000Ⅱ铁路重型轨道车的上述手动驻车制动系统存在的缺陷和问题。本发明将现有的驻车缓解塞门替换为两位三通驻车制动电磁阀,取消现有的驻车制动塞门,设计制动信号采样电路,在微机控制系统中设计控制联锁和判断控制逻辑;在司机操纵台上增加驻车控制按钮9SB1\9SB2;驻车制动电磁阀的控制线圈的一端与电源正极连接、另一端与机车微机控制单元内的控制线圈信号控制电路端口连接,驻车控制按钮的一端与电源正极连接、另一端与机车微机控制单元内的驻车控制按钮信号采样电路端口连接。本发明实现驻车制动、缓解的智能化闭环电子控制功能。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车驻车控制系统,具体GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统。
背景技术
铁路轨道交通车辆制动系统均采用空气制动风缸驱动抱轴闸瓦制动, 随着技术的成熟, 以及对安全性能的要求越来越高, 为了防止机车、轨道车辆在坡道临时停放和惰转停车时因为制动风缸漏风制动力不足导致溜车事故的发生,牵引机车、轨道车辆均增加驻车功能。驻车功能是通过机车走行部安装的驻车单元制动器(以下简称驻车制动器)实现对轮对的安全制动,驻车制动器排风工况内部制动弹簧f释放,通过机械推杆驱动制动抱轴闸瓦,实现对机车轮对的抱紧制动功能。正常行车时,给驻车制动器充风,压缩弹簧f,实现制动抱轴闸瓦的缓解(见图1,图1中1为弹簧f,2为活塞)。
现有驻车制动器均是通过手动驻车制动塞门和驻车缓解塞门来控制驻车制动器,实现机车轮对的驻车功能,驻车时需先手动缓解塞门制动位,然后再手动驻车塞门制动位方可实现驻车;行车时需要先手动缓解塞门缓解位,然后再手动驻车塞门缓解位,方可缓解驻车制动。驻车制动塞门和缓解塞门分别在机车上部和下部,均需手动操作,且不能和机车控制系统实现电气连锁,即使驻车制动未缓解,机车仍能拖轮牵引,造成轮对弛缓。
如图2所示:机车Ⅱ轴轮对安装有驻车制动器,驻车制动空气管路中采用手动塞门6(驻车缓解塞门)和塞门7(驻车制动塞门)协作实现机车静止状态下的驻车制动/缓解功能。塞门6通常位于机车上部机械间内,塞门7通常位于机车下部轮对制动单元内。具体操作流程如下:
1.驻车制动工况:司机在机车静止状态下先在车上手动塞门6为截止状态,然后下车手动塞门7为导通状态,此时驻车制动单元排风,通过内部制动弹簧驱动闸瓦施加抱轴制动,防止机车遛坡。
2.驻车缓解工况:司机在机车下部手动塞门7为截止状态,然后上车手动塞门6为导通状态,此时驻车制动单元充风,内部活塞压缩制动弹簧使制动闸瓦和轮对分离,实现缓解。
上述驻车制动系统存在如下缺陷:
1.效率低操作繁琐:司机需要频繁上下车操作不同塞门方能实现驻车制动和缓解功能。
2.较高维修成本、故障率较高:因手动频繁操作相关塞门,易造成塞门手把折断,漏风等故障。
3.可靠性低:由于缺少必要的机械和电气连锁,驻车制动未缓解状态下,司机仍能操作机车牵引,常造成未缓解轮对的过热弛缓严重故障。
4.可视性差:司机显示屏无驻车制动显示,司机需要每次下车到走行部观察驻车状态。
发明内容
本发明解决GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的上述手动驻车制动系统存在的缺陷和问题,提供一种GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统。
本发明是采用如下技术方案实现的:GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统,将现有的驻车缓解塞门(图2中的塞门6)替换为两位三通驻车制动电磁阀6,取消现有的驻车制动塞门(图2中的塞门7),在司机操纵台上增加驻车控制按钮9SB1\9SB2;驻车制动电磁阀6的控制线圈MVS PB的一端与电源正极连接、另一端与机车微机控制单元内的控制线圈MVS PB信号控制电路端口MDO2\MVS PB连接,驻车控制按钮9SB1\9SB2的一端与电源正极连接、另一端与机车微机控制单元内的驻车控制按钮信号采样电路端口DI2\9SB1、DI2\9SB2连接;断开驻车控制按钮9SB1\9SB2,机车微机控制单元内的驻车控制按钮信号采样电路端口DI2\9SB1、DI2\9SB2接收低电平“0”数字信号,经逻辑运算后向控制线圈MVS PB信号控制电路端口MDO2\MVS PB发送关断指令(高电平),驻车制动电磁阀6的控制线圈MVS PB失电释放,两位三通驻车制动电磁阀6的阀体联通大气与驻车制动器风缸管路,驻车制动器排风而实现抱轴制动;闭合驻车控制按钮9SB1\9SB2,机车微机控制单元内的驻车控制按钮信号采样电路端口DI2\9SB1、DI2\9SB2接收高电平“1”数字信号,经逻辑运算后向控制线圈MVS PB信号控制电路端口MDO2\MVS PB发送导通指令(低电平),驻车制动电磁阀6的控制线圈MVS PB得电吸合,两位三通驻车制动电磁阀6的阀体联通机车供气管路与驻车制动器风缸管路,驻车制动器充气而释放抱轴实现缓解。
进一步地,驻车制动器风缸管路上设置有驻车制动管路压力开关5KP,管路压力>200KPa压力开关闭合,<100KPa压力开关断开,压力开关的一端与电源正极连接、另一端与机车微机控制单元内的压力开关信号采样电路端口DI1\5KP连接;用来检测驻车制动、缓解指令执行的结果反馈给机车微机控制单元,实现闭环控制。机车微机控制单元接收到来自压力开关信号采样电路端口DI1\5KP的驻车制动管路压力开关5KP的信号,经逻辑运算后确认缓解或驻车成功,向司机显示屏发送已缓解或驻车指令,显示屏上驻车动态标识熄灭或高亮频闪,提示司机机车为缓解或驻车工况。
为提高显示功能,驻车控制按钮9SB1\9SB2的两端并联有指示灯。驻车控制按钮9SB1\9SB2闭合而实现驻车缓解时,指示灯亮;驻车控制按钮9SB1\9SB2断开而实现驻车制动时,指示灯灭。
更进一步,机车微机控制单元对驻车工况做了完善的逻辑功能保护:在驻车制动完成后,机车微机控制单元没有检测到驻车缓解完成指令前,即使司机操作机车牵引,机车微机控制单元拒绝执行牵引指令,可以有效防止机车拖轮滑行,并且显示屏会高亮显示提示信息“驻车制动未缓解,禁止执行加载”,连续三次违章操作后,司机显示屏会自动蜂鸣报警提示司乘人员注意操作。
本发明技术方案带来的有益效果:
1)实现驻车制动、缓解的智能化闭环电子控制功能。
2)取消手动塞门6、7,更新为电子智能控制,操作,简单、高效。
3)取消了手动塞门6、塞门7,取而代之的电磁控制阀6,故障率和漏风率减少了99%。
4)增加压力开关5KP,通过微机系统采集压力开关、电磁阀动作指令,和牵引控制系统进行逻辑连锁,(驻车制动不缓解无法施加牵引指令)杜绝了因驻车制动未缓解造成轮对弛缓故障。
5)两端驻车控制按钮和司机显示屏上增加醒目电子驻车功能显示,驻车制动工况显示红色高亮频闪,驻车缓解工况显示灰色符号,并且具有警示声光提示。方便的观察到驻车制动状态。
附图说明
图1为驻车制动器的结构示意图;
图2为现有手动驻车制动管路原理图;
图3为本发明所述智能驻车制动管路原理图;
图4为图3的第一局部放大图(排风制动工况);
图5为图3的第二局部放大图(充风缓解工况);
图6为本发明所述智能驻车控制原理图;
图7为图6的第一局部放大图;
图8为图6的第二局部放大图。
具体实施方式
GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统,使电子驻车系统的应用成为可能,电子驻车系统在微机系统的控制下,避免了拖轮弛缓故障保证行车安全、减少了系统故障率、便捷操作和醒目的人机对话显示得到良好的应用效果。
1)电子驻车制动空气管路原理
如图3所示:的GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车空气制动管路图,图中上圈图部分是驻车制动电磁阀6和驻车制动管路压力检测压力开关5KP,电磁阀6阀体是两位三通结构,控制管路压缩气体的走向;5KP是压力开关,内部有常开、常闭两对触点,管路压力>200KPa闭合,<100KPa断开。图中下圈图部分是Ⅱ轴驻车单元制动器(凸出部分),内部结构见图1,内置通过活塞和驻车弹簧,通过机械推杆驱动机械抱轴瓦。内部充风缓解;排风制动。
2)驻车制动模式(排风制动工况):
图4是图3上圈图部分的局部放大显示,如图4所示,此时电磁阀6失电,二位三通阀体工作在如图箭头位置,阀体联通大气与驻车制动器风缸管路,驻车制动缸排风,释放驻车弹簧驱动闸瓦抱轴制动;管路压力低于100KPa,5KP压力开关向微机系统提供断开指令。驻车制动工况,电磁阀6失电,即使机车断电也能保持驻车制动的安全工况。
3)驻车缓解模式(充风缓解工况)
图5是图3下圈图部分的局部放大显示,如图5所示,此时电磁阀6得电,二位三通阀体工作在如图箭头位置,阀体联通辅助风缸与驻车制动器风缸管路,压缩空气通过单向导通阀5.0将压缩空气充入驻车制动风缸,驱动驻车制动缸活塞压缩制动弹簧,释放抱轴闸瓦,实现缓解。此时制动管路压力高于200KPa,5KP压力开关向微机系统提供闭合指令。
4)电子驻车电气原理描述
图6是电子驻车电气控制原理图。图中上部虚线部分表示控制电源“﹢”,下部虚线表示控制电源“﹣”,与“﹢”相连的是电器线圈和按钮触点;与“﹣”相连的是微机系统的DI/DO(输入/输出)采样。
9SB1\9SB2:Ⅰ、Ⅱ端驻车控制按钮,位于机车两端司机操纵台上;
DI2\9SB1、DI2\9SB2:驻车按钮信号数字量采样电路端口,位于机车微机控制单元内;
MV PB:驻车制动电磁阀6控制线圈;
MDO2\MVS PB:驻车制动电磁阀6线圈信号控制电路端口,位于机车微机控制单元内;
5KP:驻车制动管路压力开关;
DI1\5KP:压力开关信号数字量采样电路端口,位于机车微机控制单元内,用来检测驻车制动、缓解指令执行的结果反馈给微机系统,实现闭环控制;
如图6所示,司机可通过两端司机操纵台上的驻车控制按钮9SB1\9SB2(如图7)向机车控制单元(微机系统)发送控制驻车制动请求指令。微机系统会根据司机操作端总控钥匙信号选择接收两端驻车按钮信号的有效性和机车运行的状态及其它工作条件的符合性,驱动驻车电磁阀6(MVS PB)。
如图8所示,DI/DO分别是微机系统的数字量输入和输出采集电路,通过MDO2\MVSPB采集MVS PB(电磁阀6)输出工作状态,通过DI2采集9SB1/9SB2(两端驻车按钮)输入信号,DI1采集5KP(5KP压力开关)输入信号,微机系统根据采集到的上述数字量信号按设计好的程序进行逻辑运算,并作出相应控制决策。最终将执行结果在显示屏上自动显示,实现驻车制动的智能化电子控制功能。
5)驻车制动控制
机车静止状态下,司机在操作Ⅰ端释放驻车按钮9SB1(红色按钮指示灯熄灭),微机系统DI2\9SB1端口接收低电平“0”数字信号,经逻辑运算后向MDO2\MVS PB控制端口发送关断指令,驻车制动电磁阀6控制线圈失电释放,两位三通阀体联通驻车制动缸体和大气,如图4所示,电磁阀6二位三通阀体工作在如图箭头位置,阀体联通大气与驻车制动器风缸管路,驻车制动缸排风,释放驻车弹簧驱动闸瓦抱轴制动;当管路压力低于100KPa,5KP压力开关断开,向微机数字量采样电路端口DI1\5K发送驻车制动完成指令,微机系统经逻辑运算后确认驻车成功,向司机显示屏发送已驻车指令,显示屏上驻车动态标识高亮频闪提示司机机车工况为驻车。
6)安全逻辑保护
机车控制系统对驻车工况做了完善的逻辑功能保护,在驻车制动完成后,微机系统没有检测到缓解完成指令前,即使司机操作机车牵引,微机系统拒绝执行牵引指令,可以有效防止机车拖轮滑行,并且显示屏会高亮显示提示信息“驻车制动未缓解,禁止执行加载”,连续三次违章操作后,司机显示屏会自动蜂鸣报警提示司乘人员注意操作。
7)驻车缓解控制
机车静止状态下,司机在操作Ⅰ端闭合驻车按钮9SB1(红色按钮指示灯常亮),微机系统DI2\9SB1端口接收高电平“1”数字信号,经逻辑运算后向MDO2\MVS PB控制端口发送导通指令,驻车制动电磁阀6控制线圈得电吸合,如图5所示,电磁阀6二位三通阀体工作在如图箭头位置,阀体联通辅助风缸与驻车制动器风缸管路,压缩空气通过单向导通阀5.0将压缩空气充入驻车制动风缸,驱动驻车制动缸活塞压缩制动弹簧,释放抱轴闸瓦,实现缓解。当管路压力大于200KPa,5KP压力开关闭合,向微机数字量采样电路端口DI1\5K系统发送驻车缓解完成指令,微机系统经逻辑运算后确认缓解成功,向司机显示屏发送已缓解指令,显示屏上驻车动态标识熄灭呈现灰色,提示司机机车为缓解工况。
Claims (6)
1.GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统,其特征在于,将现有的驻车缓解塞门替换为两位三通驻车制动电磁阀(6),取消现有的驻车制动塞门,在司机操纵台上增加驻车控制按钮(9SB1\9SB2);驻车制动电磁阀(6)的控制线圈(MVS PB)的一端与电源正极连接、另一端与机车微机控制单元内的控制线圈(MVS PB)信号控制电路端口(MDO2\MVS PB)连接,驻车控制按钮(9SB1\9SB2)的一端与电源正极连接、另一端与机车微机控制单元内的驻车控制按钮信号采样电路端口(DI2\9SB1、DI2\9SB2)连接;断开驻车控制按钮(9SB1\9SB2),机车微机控制单元内的驻车控制按钮信号采样电路端口(DI2\9SB1、DI2\9SB2)接收低电平“0”数字信号,经逻辑运算后向控制线圈(MVS PB)信号控制电路端口(MDO2\MVS PB)发送关断指令,驻车制动电磁阀(6)的控制线圈(MVS PB)失电释放,两位三通驻车制动电磁阀(6)的阀体联通大气与驻车制动器风缸管路,驻车制动器排风而实现抱轴制动;闭合驻车控制按钮(9SB1\9SB2),机车微机控制单元内的驻车控制按钮信号采样电路端口(DI2\9SB1、DI2\9SB2)接收高电平“1”数字信号,经逻辑运算后向控制线圈(MVS PB)信号控制电路端口(MDO2\MVS PB)发送导通指令,驻车制动电磁阀(6)的控制线圈(MVS PB)得电吸合,两位三通驻车制动电磁阀(6)的阀体联通机车供气管路与驻车制动器风缸管路,驻车制动器充气而释放抱轴实现缓解;
驻车制动器风缸管路上设置有驻车制动管路压力开关(5KP),压力开关的一端与电源正极连接、另一端与机车微机控制单元内的压力开关信号采样电路端口(DI1\5KP)连接;
机车微机控制单元对驻车工况做了逻辑功能保护:在驻车制动完成后,机车微机控制单元没有检测到驻车缓解完成指令前,即使司机操作机车牵引,机车微机控制单元拒绝执行牵引指令。
2.根据权利要求1所述的GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统,其特征在于,管路压力>200KPa压力开关闭合,<100KPa压力开关断开。
3.根据权利要求2所述的GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统,其特征在于,机车微机控制单元接收到来自压力开关信号采样电路端口(DI1\5KP)的驻车制动管路压力开关(5KP)的信号,经逻辑运算后确认缓解或驻车成功,向司机显示屏发送已缓解或驻车指令,显示屏上驻车动态标识熄灭或高亮频闪,提示司机机车为缓解或驻车工况。
4.根据权利要求3所述的GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统,其特征在于,驻车控制按钮(9SB1\9SB2)的两端并联有指示灯。
5.根据权利要求4所述的GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统,其特征在于,显示屏会高亮显示提示信息“驻车制动未缓解,禁止执行加载”。
6.根据权利要求5所述的GCD-1000Ⅱ铁路重型轨道车的智能驻车控制系统,其特征在于,连续三次违章操作后,司机显示屏会自动蜂鸣报警提示司乘人员注意操作。
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