CN111477063A - 一种高铁标准动车组制动实训装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高铁标准动车组制动实训装置，包括制动控制模块、车轮制动仿真模块和实训装置箱体，制动控制模块包括电子制动控制单元BCU、气动执行单元PCU、操作按钮区和制动单元台架，制动控制模块内部各单元通过电路连接且共同安装在制动单元台架上，气动执行单元PCU通过管路及管路接口与空气压缩装置连接；车轮制动仿真模块包括单个金属轮对、基础制动装置、空气压缩装置和制动装置安装支架；制动单元台架下方设有放置区；制动系统工控机内设有制动控制调试软件，通过电路与电子制动控制单元BCU通信连接。本发明能够实现列车的常用制动功能、紧急制动功能、保持制动功能、预压力功能等，并可设置相应故障，在实训中考察学生的排故能力。

Description

一种高铁标准动车组制动实训装置

技术领域

本发明涉及高铁制动技术领域，具体来说，涉及一种高铁标准动车组制动实训装置。

背景技术

动车组：若干动车组合，即多动力车辆组，至少有两个动车(带动力的车厢叫动车，被拖着走的车厢叫拖车)。动车组列车一般是几个动车和几个拖车的组合，只有更高速度试验列车为纯动车组。

随着铁路的大面积提速，时速200公里及以上动车组大投人使用，成为我国高速客运的主力车型，铁路交通的勃发展使我国对铁路机车专业人才的需求大大增加。动车组制动系统实训装置正是在这种形势下提出创建的，目的是培养高素质的面向铁路专业技术人才，加铁路相关专业学生对动车组理论与念的直观理解，增强学生的实践动能力，在动车组制动实训装置方面的需求也大大增加，在能够实现列车常用制动功能、紧急制动功能、保持制动功能、预压力功能的同时对实训过程中学生自我排故能力的检验也相应提高，目前，并没有一种合适的实训装置可以解决上述问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高铁标准动车组制动实训装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高铁标准动车组制动实训装置，所述实训装置包括制动控制模块、车轮制动仿真模块和实训装置箱体，所述制动控制模块安装于实训装置箱体，所述实训装置箱体一侧放置有车轮制动仿真模块；

所述制动控制模块包括电子制动控制单元BCU、气动执行单元PCU、操作按钮区和制动单元台架，所述电子制动控制单元BCU、气动执行单元PCU、操作按钮区通过电路连接且共同安装在制动单元台架上，所述气动执行单元PCU通过管路及管路接口与空气压缩装置连接；

所述车轮制动仿真模块包括单个金属轮对、基础制动装置、空气压缩装置和制动装置安装支架，所述单个金属轮对安装于制动装置安装支架上；

所述制动单元台架下方设置有放置区，所述放置区包括气泵放置区、文件放置区和机箱放置区；

所述制动单元台架一侧安装有制动系统工控机，所述制动系统工控机内设有制动控制调试软件，所述制动系统工控机通过电路与电子制动控制单元BCU通信连接。

进一步地，所述单个金属轮对包括车轴、制动盘及紧固件。

进一步地，所述础制动装置6由制动夹钳10、单元制动缸和组件组成。

进一步地，所述电子制动控制单元BCU采用PLC控制电路，由电源、继电器控制板、开关指示灯箱、交换器和配件组件组成。

进一步地，所述气动执行单元PCU主要由空气滤清器、制动用电磁阀、压力传感器、压力开关、压力测试点、缓解电磁阀、中继器和配件组件组成。

进一步地，所述电子制动控制单元内部各组件采用电连接，所述气动执行单元内部各组件采用气路集成板有机连接。

进一步地，所述电子制动控制单元BCU、操作按钮区与实训装置箱体背部通过卡扣连接，所述气动执行单元PCU与实训装置箱体背部通过螺栓连接。

进一步地，所述放置区下方连接有车轮，所述车轮上设置有刹车装置。

进一步地，所述实训装置箱体的侧表面下方设置第一电源外接面板，所述电源外接面板的一侧设置有制动缸输出口。

进一步地，所述实训装置箱体的另一侧表面下方设置第二电源外接面板，所述第二电源外接面板的一侧设置有电源接入盒。

本发明的工作原理：本发明主要利用制动控制模块，其采用标准动车组制动控制系统，完全仿真标准制动控制系统。制动控制模块安装在一个独立的台架上，制动控制模块用于接收列车给出的制动信号，控制车辆的制动和缓解，其主要由电子制动控制单元BCU、气动执行单元PCU两部分组成。电子制动控制单元BCU采用PLC控制电路，主要用于制动控制、通信及故障诊断三个部分；气动执行单元PCU主要用于电空转换，输出制动压力，这些部件由一块气路集成板有机地联系起来，保证电子制动控制单元BCU的指令能有效地转化为气动信号，实施制动和缓解的操作。本发明还包括制动系统工控机，内设有制动控制调试软件，与电子制动控制单元BCU通信连接，可对整个装置实时监控，包括:网络状态、各类制动状态信息、目标压力信息、制动缸压力信息、总风压力信息、故障组信息等信息。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1.本发明相比于传统技术方案，具有故障设置系统，可设置不少于6处由软件触发的故障，在实训中考察学生的排故能力；2.本发明相比于传统技术方案，实训装置箱体方便各类阀件、管路的安装和教学实训，并方便固定和移动；3.本发明的制动控制调试软件通过串口与BCU进行通信，能够实时监视制动系统的工作状态；4.本发明能够实列车常用制动功能、紧急制动功能、保持制动功能、预压力功能等；5.本发明的气动执行单元PCU可保证电子控制单元的指令能有效地转化为气制动信号，实施制动和缓解的操作；6.本发明设计的制动实训装置结构新颖且操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种高铁标准动车组制动实训装置的整体结构示意图；

图2是本发明一种高铁标准动车组制动实训装置的车轮制动仿真模块侧面结构示意图；

图3是本发明一种高铁标准动车组制动实训装置的车轮制动仿真模块俯视图；

图4是本发明一种高铁标准动车组制动实训装置的实训装置箱体侧面结构示意图；

图5是本发明一种高铁标准动车组制动实训装置的实训装置箱体另一侧面结构示意图。

附图标记：1-1.制动控制模块，1-3.实训装置箱体，1.电子制动控制单元BCU，2.气动执行单元PCU，3.操作按钮区，4.制动单元台架，5.制动系统工控机，5-1.单个金属轮对，6.基础制动装置，7.空气压缩装置，8.制动装置安装支架，9.放置区，10.制动夹钳，11.气泵放置区，12.文件放置区，13.机箱放置区，14.车轮，15.刹车装置，16.车轴，17.制动盘，18.电源，19.继电器控制板，20.开关指示灯箱，21.PLC控制电路，22.空气滤清器，23.制动用电磁阀，24.压力传感器，25.压力开关，26.压力测试点，27.第一电源外接面板，28.制动缸输出口，29.第二电源外接面板，30.电源接入盒，31.交换器、32.缓解电磁阀，33.中继器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述：

如图1至图5所示，一种高铁标准动车组制动实训装置，所述实训装置包括制动控制模块1-1、车轮制动仿真模块和实训装置箱体1-3，所述制动控制模块1-1安装于实训装置箱体1-3，所述实训装置箱体1-3一侧放置有车轮制动仿真模块；

所述制动控制模块1-1包括电子制动控制单元BCU1、气动执行单元PCU2、操作按钮区3和制动单元台架，所述电子制动控制单元BCU1、气动执行单元PCU2、操作按钮区3通过电路连接且共同安装在制动单元台架4上，所述气动执行单元PCU2通过管路及管路接口与空气压缩装置7连接；

所述车轮制动仿真模块1-3包括单个金属轮对5、基础制动装置6、空气压缩装置7和制动装置安装支架8，所述单个金属轮对5安装于制动装置安装支架8上；

所述制动单元台架4下方设置有放置区9，所述放置区包括气泵放置区11、文件放置区12和机箱放置区13；

所述制动单元台架4一侧安装有制动系统工控机5，所述制动系统工控机5内设有制动控制调试软件，所述制动系统工控机5通过电路与电子制动控制单元BCU1通信连接。

根据上述内容，所述电子制动控制单元BCU1采用PLC控制电路21，由电源18、继电器控制板19、开关指示灯箱20、交换器31和配件组件组成。

根据上述内容，所述气动执行单元PCU2主要由空气滤清器22、制动用电磁阀23、压力传感器24、压力开关25、压力测试点26、缓解电磁阀32、中继器33和配件组件组成。

根据上述内容，所述电子制动控制单元1内部各组件采用电连接，所述气动执行单元2内部各组件采用气路集成板有机连接。

电子制动控制单元BCU1主要用于制动控制、通信及故障诊断三个部分。主要能实现以下功能：(1)EBCU通过电气指令实现制动的管理、控制、诊断及测试；(2)通过维护终端和网络，能够实时监控制动系统的各种工况状态；(3)具有RS232接口、USB接口、ISP接口、复位、功能按键、指示灯、数码显示等接口；(4)接收紧急制动、快速制动、常用制动、保持制动、制动不缓解、制动力不足等信号；(5)实现由无极制动或一次性的制动与缓解；(6)输出故障信号；(7)实现与其他制动装置间的联动功能；(8)含故障设置系统，可设置不少于6处由软件触发的故障，在实训中考察学生的排故能力。

气制动控制单元PCU2主要由过滤器(滤清器)、调压阀、制动电磁阀、缓解电磁阀、紧急电磁阀、中继阀、总风欠压开关、压力传感器、压力开关及相应的压力测点等部件构成。气制动控制单元PCU各控制按钮、控制阀体、压力传感器等部件由一款气路集成板有机地联系起来，保证电子控制单元的指令能有效地转化为气制动信号，实施制动和缓解的操作。主要能实现以下功能：(1)气制动控制单元PCU2将电子制动控制单元BCU1发出的制动指令电信号通过电空阀转换成相应的预控制压力信号；(2)根据列车1-7级常用制动、快速制动、紧急制动及保持制动指令，施加制动和缓解；(3)能与制动控制装置进行数据交互,实现与基础制动装置间的联动功能；(4)可设置不少于6处由软件直接控制的故障，在实训中考察学生的排故能力。故障包括但不限于以下：常用制动电磁阀故障、紧急制动不缓解、制动缓解电磁阀故障、制动控制系统BCU失电、总风欠压故障、保持制动电磁阀故。

制动系统工控机，内设有制动控制调试软件，与电子制动控制单元BCU通信连接，可对整个装置实时监控，包括:网络状态、各类制动状态信息、目标压力信息、制动缸压力信息、总风压力信息、故障组信息等信息。

实训装置箱体1-3用铝合钢型材制作，尺寸要求为1450mm×1800mm×800mm(高度×宽度×深度)，设计科学，划分区域从左侧开始依次为：电子制动控制单元BCU1、气制动控制单元PCU2、操作按钮区3、制动系统工控机5、放置区9。方便各类阀件、管路的安装和教学实训，并方便固定和移动。

根据上述内容，所述单个金属轮对5-1包括车轴16、制动盘17及紧固件。单个金属轮对5-1采用mc尼龙轻质材料制成，制动盘17要求采用原车实物，为全金属材质，可反复拆装。单个金属轮对5-1滚动圆直径为840mm，轮辋宽度为135mm。主要能实现以下功能：(1)可对轮缘、轮辋、轮毂、轮径等进行尺寸测量；(2)并可用于制动单元的动作及制动系统实训；(3)将牵引力和制动力传递到轨道。

根据上述内容，所述基础制动装置6由制动夹钳10、单元制动缸和组件组成。基础制动装置6采用轮盘制动，由单元制动缸、制动夹钳本体、制动夹钳吊杆、制动闸片、闸片锁定机构、制动杠杆等零部件组成，为全金属材质，所有零部件件可按照标准流程反复拆装，可进行制动试验、闸片更换等多实训，可拆解单独作为实训装置使用。主要能实现以下功能:(1)能够与制动控制系统联动，实现制动单元动作；(2)传递和放大制动力，使闸片与制动盘之间产生内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力)；(3)能够进行进行基础制动单元的结构认知和检修作业；(4)能够进行闸片的更换作业。

管路及管路接头：系统风管路要求采用直径不小于10mm不锈钢风管及橡胶风管，接头采用国标的不锈钢接头。

制动控制调试软件：软件通过串口与电子制动控制单元BCU1进行通信，能够实时监视制动系统的工作状态，包括:网络状态、各类制动状态信息、目标压力信息、制动缸压力信息、总风压力信息、故障组信息等，显示模块能够显示车辆制动状态、各类压力值等。主要能实现以下功能：(1)能够进行常用制动、快速制动、紧急制动的施加与缓解操作；(2)压力表能够正确显示总风压力和制动缸压力；(3)故障设置模块能够设置不少于6处由软件触发的故障，在实训中考察学生的查找故障和排除故障的能力。(4)显示模块：仿真车辆信息显示模块，能够显示车辆制动状态、制动压力、各电磁阀状态、制动手柄输出等信息。

根据上述内容，所述电子制动控制单元BCU1、操作按钮区3与实训装置箱体1-3背部通过卡扣连接，所述气动执行单元PCU2与实训装置箱体1-3背部通过螺栓连接。

根据上述内容，所述放置区9下方连接有车轮14，所述车轮14上设置有刹车装置15。车轮14上设置有刹车装置15使得整个实训装置箱体1-3能够移动到需要的位置，刹车装置15可保证车轮14运行平稳。

根据上述内容，所述实训装置箱体1-3的侧表面下方设置第一电源外接面板27，所述电源外接面板27的一侧设置有制动缸输出口28。

根据上述内容，所述实训装置箱体1-3的另一侧表面下方设置第二电源外接面板29，所述第二电源外接面板29的一侧设置有电源接入盒30。

实训装置箱体1-3的侧表面设置第一电源外接面板27、制动缸输出口28、第二电源外接面板29、电源接入盒30，使实训装置与电源、气源连接，为实训装置的运行提供电量和气量。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限定本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高铁标准动车组制动实训装置，其特征在于，所述实训装置包括制动控制模块(1-1)、车轮制动仿真模块和实训装置箱体(1-3)，所述制动控制模块(1-1)安装于实训装置箱体(1-3)，所述实训装置箱体(1-3)一侧放置有车轮制动仿真模块；

所述制动控制模块(1-1)包括电子制动控制单元BCU(1)、气动执行单元PCU(2)、操作按钮区(3)和制动单元台架(4)，所述电子制动控制单元BCU(1)、气动执行单元PCU(2)、操作按钮区(3)通过电路连接且共同安装在制动单元台架(4)上，所述气动执行单元PCU(2)通过管路及管路接口与空气压缩装置(7)连接；

所述车轮制动仿真模块包括单个金属轮对(5-1)、基础制动装置(6)、空气压缩装置(7)和制动装置安装支架(8)，所述单个金属轮对(5-1)安装于制动装置安装支架(8)上；

所述制动单元台架(4)下方设置有放置区(9)，所述放置区包括气泵放置区(11)、文件放置区(12)和机箱放置区(13)；

所述制动单元台架(4)一侧安装有制动系统工控机(5)，所述制动系统工控机(5)内设有制动控制调试软件，所述制动系统工控机(5)通过电路与电子制动控制单元BCU(1)通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种高铁标准动车组制动实训装置，其特征在于，所述单个金属轮对(5-1)包括车轴(16)、制动盘(17)及紧固件。

3.根据权利要求1所述的一种高铁标准动车组制动实训装置，其特征在于，所述基础制动装置(6)由制动夹钳(10)、单元制动缸和组件组成。

4.根据权利要求1所述的一种高铁标准动车组制动实训装置，其特征在于，所述电子制动控制单元BCU(1)采用PLC控制电路(21)，由电源(18)、继电器控制板(19)、开关指示灯箱(20)、交换器(31)和配件组件组成。

5.根据权利要求1所述的一种高铁标准动车组制动实训装置，其特征在于，所述气动执行单元PCU(2)主要由空气滤清器(22)、制动用电磁阀(23)、压力传感器(24)、压力开关(25)、压力测试点(26)、缓解电磁阀(32)、中继器(33)和配件组件组成。

6.根据权利要求4所述的一种高铁标准动车组制动实训装置，其特征在于，所述电子制动控制单元(1)内部各组件采用电连接，所述气动执行单元(2)内部各组件采用气路集成板有机连接。

7.根据权利要求6所述的一种高铁标准动车组制动实训装置，其特征在于，所述电子制动控制单元BCU(1)、操作按钮区(3)与实训装置箱体(1-3)背部通过卡扣连接，所述气动执行单元PCU(2)与实训装置箱体(1-3)背部通过螺栓连接。

8.根据权利要求1所述的一种高铁标准动车组制动实训装置，其特征在于，所述放置区(9)下方连接有车轮(14)，所述车轮(14)上设置有刹车装置(15)。

9.根据权利要求1所述的一种高铁标准动车组制动实训装置，其特征在于，所述实训装置箱体(1-3)的侧表面下方设置第一电源外接面板(27)，所述电源外接面板(27)的一侧设置有制动缸输出口(28)。

10.根据权利要求1所述的一种高铁标准动车组制动实训装置，其特征在于，所述实训装置箱体(1-3)的另一侧表面下方设置第二电源外接面板(29)，所述第二电源外接面板(29)的一侧设置有电源接入盒(30)。

Images