CN111140476A - 一种轨道车辆用给水系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨道车辆用给水系统及其控制方法，包括水箱及水泵，所述水箱通过进水管路与水泵连接，所述水泵通过供水管路与用水设备连接，所述水泵为气动隔膜泵，所述气动隔膜泵与气泵电磁阀连接，气泵电磁阀通过供气管路与车辆气源连接及通过线路与控制系统连接。本发明结构更加简单，成本更低，有效避免了采用电动水泵时电磁阀阀芯结垢而导致电磁阀卡滞等问题，确保给水系统工作稳定可靠，故障率更低。

Description

一种轨道车辆用给水系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种给水系统，特别涉及一种轨道车辆用给水系统及其控制方法，属于轨道车辆制造技术领域。
背景技术
给水系统是轨道车辆设计的重要组成部分，是旅客旅途生活必不可少的基本条件之一，也是旅客列车人性化服务的重要方面。随着铁路客车的发展，对给水系统的设计要求不断提高，要求系统合理和结构可靠。现有轨道车辆无论是普通铁路还是动车组、高铁等给水系统无外乎两大类，车上自然压力式供水和车下压力式供水，其中车下压力式供水又分为气压式和泵式两种供水方式。目前，泵式系统主要采用电动水泵，但为了保证电动水泵的正常工作，避免电机频繁启停，给水系统的设计较为复杂，部件多，价格高，而且电动水泵不可空转，无自吸功能。此外，采用电动水泵的给水系统采用电磁阀直接控制水路，长时间使用电磁阀会使阀芯结垢，导致电磁阀卡滞，影响给水系统的使用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是，提供一种结构设计简单可靠，成本低，确保给水系统工作稳定可靠的轨道车辆用给水系统，同时提供该给水系统的控制方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种轨道车辆用给水系统，包括水箱及水泵，所述水箱通过进水管路与水泵连接，所述水泵通过供水管路与用水设备连接，所述水泵为气动隔膜泵，所述气动隔膜泵与气泵电磁阀连接，气泵电磁阀通过供气管路与车辆气源连接及通过线路与控制系统连接。
进一步，在所述进水管路上安装有进水气控阀，所述进水气控阀连接进水气控电磁阀，所述进水气控电磁阀通过线路与控制系统连接及通过供气管路与车辆气源连接。
进一步，在所述进水管路上连接有第一清空管，在所述供水管路上连接有第二清空管，在第一清空管和第二清空管上分别安装有第一清空气控阀和第二清空气控阀，所述第一清空气控阀和第二清空气控阀分别连接第一清空电磁阀和第二清空电磁阀，第一清空电磁阀和第二清空电磁阀分别通过线路与控制系统连接及通过供气管路与车辆气源连接。
进一步，所述第二清空气控阀的设定空气压力为供水管路内最大水压设定值的N倍，在水压达到最大水压设定值时，所述第二清空气控阀被动打开泄压。
进一步，在所述供气管路上安装有气源压力开关，气源压力开关与控制系统连接。
进一步，在所述水泵的供气管路上安装有用于系统故障时手动清空水泵的手动清空阀。
本发明的另一个技术方案是：
一种如上所述的轨道车辆用给水系统的控制方法，包括如下步骤：
A、首次上电时，系统上电供气后，关闭进水管路22和供水管路23上的清空气控阀，气源压力开关判断气源有气及水箱的液位开关判断水箱内有水后，控制进水气控阀打开，控制气动隔膜泵启动，当供水管路压力上升至水压压力开关设定的上限值时，控制气动隔膜泵停止处待机状态，进水气控阀关闭；
B、车上用水，当供水管路压力下降至水压压力开关设定的下限值时，控制系统控制进水气控阀打开，控制气动隔膜泵启动；
C、车上停止用水，当供水管路压力上升至水压压力开关设定的上限值时，控制进水气控阀关闭，控制气动隔膜泵停止工作。
进一步，在还包括水系统故障检测步骤，具体为，当供水管路压力下降至水压压力开关设定的下限值时，控制气动隔膜泵连续工作t1时间后，水压仍未达到水压压力开关的上限值，控制气动隔膜泵停止工作，t2时间后控制气动隔膜泵再次工作 t1时间后停止工作，再在t2时间后控制气动隔膜泵再次工作t1时间，依次重复第一设定次数，如仍未达到上限值，控制气动隔膜泵停止工作，报水系统故障，需手动复位，系统才能恢复正常工作。
进一步，在还包括泄漏检测步骤，具体为，当供水管路的流量大于设定值时，流量开关导通，t3时间后控制气动隔膜泵停止，再等待t3时间后系统恢复正常控制气动隔膜泵再次启动，若再次检测到持续t3时间的流量信号控制气动隔膜泵停止工作，依次重复第二设定次数后控制气动隔膜泵停止且不再启动，需手动复位，系统才能恢复正常工作。
进一步，在接受到防冻清空信号后，气动隔膜泵停止工作，排空进水管路、供水管路、水箱内的存水，水箱清空完毕后，控制气动隔膜泵连续工作t4时间后停止工作，排空气动隔膜泵内的存水。
综上内容，本发明所提供的一种轨道车辆用给水系统及其控制方法，利用气动隔膜泵替代现有技术中的电动水泵，使系统结构更加简单，成本更低，有效避免了采用电动水泵时电磁阀阀芯结垢而导致电磁阀卡滞等问题，确保给水系统工作稳定可靠，故障率更低。
附图说明
图1本发明给水系统原理图。
如图1所示，水箱1，注水管2，水箱清空阀3，通气溢流管4，第一清空气控阀5，第一清空电磁阀6，气动隔膜泵7，储能罐8，第二清空电磁阀9，第二清空气控阀10，放气阀11，水压压力开关12，流量开关13，截止阀14，过滤减压阀15，气源压力开关16，气泵电磁阀17，进水气控电磁阀18，进水气控阀19，液位开关20，手动截止阀21，进水管路22，供水管路23，供气管路24，用水设备25，第一清空管26，第二清空管27，手动清空阀28。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本发明提供的一种轨道车辆用给水系统，包括水箱1、水泵及管路，本实施例中，水泵采用气动隔膜泵7,通过气动隔膜泵7提供压力水，为洗手盆、电开水炉、便器等用水设备25进行供水。水箱1通过进水管路22与气动隔膜泵7的入口连接，气动隔膜泵7的出口通过供水管路23与用水设备25连接。
水箱1上安装有注水管2、清空管(图中未标示)及通气溢流管4，清空管安装在水箱1的底部，在清空管上安装有水箱清空阀3，水箱清空阀3为手动阀门或为气动阀门，在需要清空水箱1内的存水时打开，使用时处于关闭状态。本实施例中，优选水箱清空阀3采用气控阀，且水箱清空阀3采用常闭阀，给水系统待机、停机时，水箱清空阀3均处于断气关闭状态，只有执行水箱1清空动作时，控制系统才会控制水箱清空阀3通气打开，将水箱1内的存水全部排空。通气溢流管4可用于保持水箱1内部始终属于常压状态，确保供水顺畅。在水箱1上还安装有五个用于检测水箱1内不同液位的液位开关20，分别检测0％、25％、50％、75％、100％五挡液位。
在水箱1与气动隔膜泵7之间的进水管路22上安装有进水气控阀19，进水气控阀19为常闭阀，用于选择性地接通与断开水箱1与气动隔膜泵7之间的水路连接。进水气控阀19连接进水气控电磁阀18，进水气控电磁阀18通过控制线路与控制系统连接，同时通过供气管路24与车辆气源连接。给水系统待机时，该进水气控阀19 处于通气打开状态(或者待机时进水气控阀19处于断气关闭状态，但是气动隔膜泵 7工作时，进水气控阀19通气打开)，给水系统停机时，该进水气控阀19处于断气关闭状态。在进水气控阀19入口侧的进入管路22上安装有手动截止阀21，用于在不使用时手动切断进水管路22，可以检修时断开水箱1与气动隔膜泵7之间的水路连接，方便检修。
气动隔膜泵7与气泵电磁阀17连接，气泵电磁阀17通过供气管路24与车辆气源连接，气泵电磁阀17通过控制线路与控制系统连接，气泵电磁阀17控制气动隔膜泵7的启停。气动隔膜泵7上安装有消音器，用以减小排气噪声。由于气动隔膜泵7具有自吸功能，系统进行防冻清空时，控制系统可以控制气动隔膜泵7动作排空气动隔膜泵7内的水，省去了电动水泵所需用于排除水泵内残余水的排水管，同时，用气动隔膜泵7替代电动水泵作为动力源，也无需吸气开关及大流量开关，简化了系统结构，降低成本。另外，由于气动隔膜泵7具有自吸功能，还可以根据实际情况省略进水气控阀19，进一步简化系统，降低成本。
为了将进水管路22和供水管路23中的存水清空，在进水管路22上连接有第一清空管26，在供水管路23上连接有第二清空管27，用以在不使用时将进水管路22、供水管路23中的存水全部排空。在第一清空管26上安装有第一清空气控阀5，第一清空气控阀5连接第一清空电磁阀6，第一清空电磁阀6通过线路与控制系统连接，同时通过供气管路24与车辆气源连接。在第二清空管27上安装有第二清空气控阀10，第二清空气控阀10连接第二清空电磁阀9，第二清空电磁阀9通过线路与控制系统连接，同时通过供气管路24与车辆气源连接。第一清空气控阀5、第二清空气控阀10均为常开阀，给水系统待机时，第一清空气控阀5、第二清空气控阀10均处于通气关闭状态，给水系统停机时，第一清空气控阀5、第二清空气控阀10处于断气打开状态，系统自动排空进水管路22和供水管路23中的存水。
第二清空气控阀10的设定空气压力为供水管路23内最大水压的N倍，优选为3倍，如第二清空气控阀10的设定空气压力为600kPa，在系统故障使供水管路23内最大水压设定为200kPa，这样，既可以保证正常供水时的密封性，同时，在系统故障而水压过大时，只要水压达到200kPa，第二清空气控阀10就会被迫打开而实现泄压，进而保证系统安全。
在供气管路24上依次串接有截止阀14、过滤减压阀15及气源压力开关16。截止阀14在待机时处于打开状态，当进行维修时，将其关闭截断气路。过滤减压阀15用于降低气源压力以满足各气动部件的工作压力需求，气源压力开关16用于检测气源压力，并在气源压力出现异常时切断各气动部件的气源，停止工作。
在气动隔膜泵7出口端的供水管路23上依次安装有储能罐8、放气阀11、水压压力开关12及流量开关13。储能罐8用于防止气动隔膜泵7频繁启动，此设计减少气动隔膜泵7启停的次数，延长使用寿命，能够保证管路的压力比较平稳。
气动隔膜泵7的启停通过水压压力开关12控制，本实施例中，水压压力开关12的设定值为P1kPa—P2kPa，气动隔膜泵7在这个范围内工作。当列车用水时，随着管路出水，管路压力会逐渐下降，当下降到一定数值时(即P1kPa时)，水压压力开关12 就会通过控制系统控制相应的气动隔膜泵7运转；当列车不用水时，气动隔膜泵7继续运转直到相应的水压压力开关12检测到供水管路23压力达到P2kPa时，气动隔膜泵 7停止工作，延长气动隔膜泵7的使用寿命。该装置通过有效的压力控制，为列车提供稳定的供水压力，保证列车用水端的压力在很小的范围内，并且供水管路内的压力不会因压力范围过大而受到冲击。
流量开关13用于检测供水管路23的泄漏流量，流量开关13与控制系统连接，流量开关13用于检测列车供水管路及终端用水设备是否有泄漏，本实施例中，优选，流量开关13导通的设定流量为(1±0.2)L/min。
本实施例中，在气动隔膜泵7的供气管路24上还安装有手动清空阀28，在系统出现故障时，可手动打开手动清空阀28给气动隔膜泵7手动供气排出泵腔内的存水。
上述给水系统的控制方法，包括如下步骤：
A、首次上电
系统上电供气后，关闭进水管路22和供水管路23连接的第一清空管16和第二清空管27上的第一清空气控阀5和第二清空气控阀10，气源压力开关16判断有气，水箱1的液位开关20判断有水后，控制进水气控阀19打开，气动隔膜泵7的气泵电磁阀17打开供气，气动隔膜泵7启动。当供水管路23压力上升至水压压力开关12设定的上限值时，控制系统控制气动隔膜泵7停止处待机状态，控制进水气控阀19关闭。
B、气动隔膜泵7启动
车上用水，当供水管路23压力下降至水压压力开关12设定的下限值时，控制系统控制进水气控阀19打开，气泵电磁阀17打开供气，气动隔膜泵7启动。
C、气动隔膜泵7停止
车上停止用水，当供水管路23压力上升至水压压力开关12设定的上限值时，控制系统控制进水气控阀19关闭，气泵电磁阀17关闭断气，气动隔膜泵7停止工作。
控制方法中还包括水系统故障检测步骤，具体为，当供水管路23压力下降至水压压力开关12设定的下限值时，气动隔膜泵7连续工作t1分钟后，水压仍未达到水压压力开关12的上限值，气动隔膜泵7停止工作，t2分钟后控制系统控制气动隔膜泵7再次工作t1分钟后停止工作，再在t2分钟后控制系统控制气动隔膜泵7 再次工作t1分钟，依次重复第一设定次数，如仍未达到上限值，气动隔膜泵7停止工作，并报水系统故障，需手动复位，系统才能恢复正常工作。其中，t1优选为5 分钟，t2优选为1分钟，第一设定次数优选为2次或3次。
控制方法中还包括泄漏的检测步骤，具体为，当供水管路23的流量大于(1± 0.2)L/min时，流量开关13导通(ON)，t3后控制系统控制气动隔膜泵7停止，等待t3后(即两个t3时间后)系统恢复正常，控制系统控制气动隔膜泵7再次启动，若控制系统再次检测到持续t3的流量信号，控制气动隔膜泵7停止，重复第二设定次数后控制系统控制气动隔膜泵7停止且不再启动，需手动复位，系统才能恢复正常工作。其中，t3优选为3分钟，第二设定次数优选为2次或3次，若在第 0min～t3或两个t3～三个t3时间内流量开关13断开(OFF)，给水系统自动恢复正常。
系统断电时，进水气控阀19关闭，第一清空气控阀5和第二清空气控阀10打开，将进水管路22、供水管路23内的存水排空。
系统接受到防冻清空信号后，气动隔膜泵7停止工作，进水气控阀19关闭，第一清空气控阀5和第二清空气控阀10打开，排空进水管路22、供水管路23、水箱1 内的存水。水箱1清空完毕后，控制气动隔膜泵7连续工作t4时间后，气动隔膜泵 7停止工作，排空气动隔膜泵7内的存水。其中，优选t4为5分钟。
在上述过程中，如果控制系统检测到气源压力过低，系统停止并报气源压力过低故障，故障恢复后自动复位。当水箱1的0％液位开关20导通，则系统停止并报水箱1无水，故障恢复后自动复位。
在系统出现故障时，可手动打开手动清空阀28给气动隔膜泵7手动供气排出泵腔内的存水。
本发明提供的给水系统，利用气动隔膜泵替代现有技术中的电动水泵，使系统结构更加简单，成本更低，有效避免了采用电动水泵时电磁阀阀芯结垢而导致电磁阀卡滞等问题，确保给水系统工作稳定可靠，故障率更低。
如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种轨道车辆用给水系统，包括水箱及水泵，所述水箱通过进水管路与水泵连接，所述水泵通过供水管路与用水设备连接，其特征在于：所述水泵为气动隔膜泵，所述气动隔膜泵与气泵电磁阀连接，气泵电磁阀通过供气管路与车辆气源连接及通过线路与控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用给水系统，其特征在于：在所述进水管路上安装有进水气控阀，所述进水气控阀连接进水气控电磁阀，所述进水气控电磁阀通过线路与控制系统连接及通过供气管路与车辆气源连接。
3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用给水系统，其特征在于：在所述进水管路上连接有第一清空管，在所述供水管路上连接有第二清空管，在第一清空管和第二清空管上分别安装有第一清空气控阀和第二清空气控阀，所述第一清空气控阀和第二清空气控阀分别连接第一清空电磁阀和第二清空电磁阀，第一清空电磁阀和第二清空电磁阀分别通过线路与控制系统连接及通过供气管路与车辆气源连接。
4.根据权利要求3所述的一种轨道车辆用给水系统，其特征在于：所述第二清空气控阀的设定空气压力为供水管路内最大水压设定值的N倍，在水压达到最大水压设定值时，所述第二清空气控阀被动打开泄压。
5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用给水系统，其特征在于：在所述供气管路上安装有气源压力开关，气源压力开关与控制系统连接。
6.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用给水系统，其特征在于：在所述水泵的供气管路上安装有用于系统故障时手动清空水泵的手动清空阀。
7.如权利要求1-6任一项所述的轨道车辆用给水系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、首次上电时，系统上电供气后，关闭进水管路22和供水管路23上的清空气控阀，气源压力开关判断气源有气及水箱的液位开关判断水箱内有水后，控制进水气控阀打开，控制气动隔膜泵启动，当供水管路压力上升至水压压力开关设定的上限值时，控制气动隔膜泵停止处待机状态，进水气控阀关闭；
B、车上用水，当供水管路压力下降至水压压力开关设定的下限值时，控制系统控制进水气控阀打开，控制气动隔膜泵启动；
C、车上停止用水，当供水管路压力上升至水压压力开关设定的上限值时，控制进水气控阀关闭，控制气动隔膜泵停止工作。
8.根据权利要求7所述的一种轨道车辆用给水系统的控制方法，其特征在于：还包括水系统故障检测步骤，具体为，当供水管路压力下降至水压压力开关设定的下限值时，控制气动隔膜泵连续工作t1时间后，水压仍未达到水压压力开关的上限值，控制气动隔膜泵停止工作，t2时间后控制气动隔膜泵再次工作t1时间后停止工作，再在t2时间后控制气动隔膜泵再次工作t1时间，依次重复第一设定次数，如仍未达到上限值，控制气动隔膜泵停止工作，报水系统故障，需手动复位，系统才能恢复正常工作。
9.根据权利要求7所述的一种轨道车辆用给水系统的控制方法，其特征在于：还包括泄漏检测步骤，具体为，当供水管路的流量大于设定值时，流量开关导通，t3时间后控制气动隔膜泵停止，再等待t3时间后系统恢复正常控制气动隔膜泵再次启动，若再次检测到持续t3时间的流量信号控制气动隔膜泵停止工作，依次重复第二设定次数后控制气动隔膜泵停止且不再启动，需手动复位，系统才能恢复正常工作。
10.根据权利要求7所述的一种轨道车辆用给水系统的控制方法，其特征在于：接受到防冻清空信号后，气动隔膜泵停止工作，排空进水管路、供水管路、水箱内的存水，水箱清空完毕后，控制气动隔膜泵连续工作t4时间后停止工作，排空气动隔膜泵内的存水。
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