CN111717233A - 一种集成式制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成式制动系统，其包括：气源控制模块、制动防滑模块以及连通控制模块；所述制动防滑模块包括：第一制动防滑子模块以及第二制动防滑子模块，第一、第二制动防滑子模块同步或者异步地工作，任一制动防滑子模块选自性地输出气源；所述气源控制模块选自性地对第一制动防滑子模块和/或第二制动防滑子模块供气；所述连通控制模块选择性连通所述第一制动防滑子模块和第二制动防滑子模块。本发明将车控式制动系统改为架控式，即将一个架控集成制动阀控制一个转向架替代现有的一个制动控制单元控制同一节车的两个转向架。当出现故障时，只有一个转向架失效，减小了对车辆产生的影响，故障率下降50％。

Description

一种集成式制动系统

技术领域

本发明涉及轨道交通制动技术领域，尤其涉及一种集成式制动系统。

背景技术

对于轨道车辆而言，其在运行过程中，当需要制动时，需要对该轨道车辆的左右两轴进行会制动。然而，现有的轨道车辆的制动系统中，左右两轴的转向架制动是同步控制的，当制动系统失效时，则左右两轴的转向架的制动都将失效。且现有的轨道车辆的制动系统还具有轨道车辆管路距离长、无法精确制动的问题。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成式制动系统，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述发明目的，本发明提供一种集成式制动系统，其包括：气源控制模块、制动防滑模块以及连通控制模块；

所述制动防滑模块包括：第一制动防滑子模块以及第二制动防滑子模块，第一、第二制动防滑子模块同步或者异步地工作，任一制动防滑子模块选自性地输出气源；所述气源控制模块选自性地对第一制动防滑子模块和/或第二制动防滑子模块供气；所述连通控制模块选择性连通所述第一制动防滑子模块和第二制动防滑子模块。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第一制动防滑子模块包括：第一控制单元、第二控制单元、第一腔以及第一排风口；

所述第一控制单元选择性连通所述第一排风口和第一腔的排风端，所述第二控制单元选择性连通所述第一腔的进风端和气源控制模块。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第一控制单元包括：第一电磁阀和第一活塞，所述第一电磁阀设置于所述第一活塞的进风通道上，所述第一活塞随所述第一电磁阀的得电和失电选择性连通所述第一排风口和第一腔的排风端。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第一活塞面向所述第一电磁阀的一端的端面大于另一端的端面，所述第一活塞面向所述第一电磁阀的一端还设置有一复位弹簧。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第二控制单元包括：第二电磁阀和第二活塞，所述第二电磁阀设置于所述第二活塞的进风通道上，所述第二活塞随所述第二电磁阀的得电和失电选择性连通所述第一腔的进风端和气源控制模块。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第二制动防滑子模块包括：第三控制单元、第四控制单元、第二腔以及第二排风口；

所述第三控制单元选择性连通所述第二排风口和第二腔的排风端，所述第四控制单元选择性连通所述第二腔的进风端和气源控制模块。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第三控制单元包括：第三电磁阀和第三活塞，所述第三电磁阀设置于所述第三活塞的进风通道上，所述第三活塞随所述第三电磁阀的得电和失电选择性连通所述第二排风口和第二腔的排风端。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第三活塞面向的所述第三电磁阀的一端的端面大于另一端的端面，所述第三活塞面向所述第三电磁阀的一端还设置有一复位弹簧。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第四控制单元包括：第四电磁阀和第四活塞，所述第四电磁阀设置于所述第四活塞的进风通道上，所述第四活塞随所述第四电磁阀的得电和失电选择性连通所述第二腔的进风端和气源控制模块。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述气源控制模块包括：第五控制单元、进风口以及第三腔，所述第五控制单元选择性连通所述进风口和第三腔。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第五控制单元包括：第五电磁阀和第五活塞，所述第五电磁阀设置于所述第五活塞的进风通道上，所述第五活塞随所述第五电磁阀的得电和失电选择性连通所述进风口和第三腔。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述集成式制动系统还包括冲动限制模块，其包括：第六控制单元、第四腔以及缩堵，所述第三腔经所述缩堵与所述第四腔相连通，所述第六控制单元选择性连通所述第三腔和第四腔。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第六控制单元包括：第六电磁阀和第六活塞，所述第六电磁阀设置于所述第六活塞的进风通道上，所述第六活塞随所述第五电磁阀的得电和失电选择性连通所述第三腔和第四腔。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述连通控制模块包括：第七控制单元、第八活塞以及第三排风口；

所述第七控制单元选择性连通所述第一制动防滑子模块和第二制动防滑子模块，所述第八活塞选择性连通所述第三排风口与所述第一制动防滑子模块和/或第二制动防滑子模块。

作为本发明的集成式制动系统的改进，所述第七控制单元包括：第七电磁阀和第七活塞，所述第七电磁阀设置于所述第七活塞的进风通道上，所述第七活塞随所述第七电磁阀的得电和失电选择性连通所述第一制动防滑子模块和第二制动防滑子模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)、将车控式制动系统改为架控式，即将一个架控集成制动阀控制一个转向架替代现有的一个制动控制单元控制同一节车的两个转向架。当出现故障时，只有一个转向架失效，减小了对车辆产生的影响，故障率下降50％。

(2)、由于采用高度集成化设计，且一个转向架对应一个制动模块，可以安装在转向架附件，缩短了轨道车辆管路距离及空气消耗量，进一步缩短了制动响应时间比传统制动响应更快，更灵敏。

(3)可以根据每一个转向架所需要的载荷压力调整响应转向架上制动阀的制动力，比车控式控制的制动力更加精准。

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，下面将对实施例或现有技术描述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中记载的一些实施例，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为本发明的集成式制动系统一实施例的模块图；

图2为本发明的集成式制动系统一实施例的连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

本发明提供一种集成式制动系统，其用于作为铁道车辆架空系统，集远程功能、防滑功能、连通功能于一体，将轨道地铁车辆常用制动、紧急制动、防滑保护功能高度模块化。

本发明和发明构思为：通过连通控制模块将轨道车辆左右两轴制动防滑子模块进行整合，以气源控制模块为载体给予制动防滑子模块气源的输入，同时气源控制模块和连通控制模块可相互衔接，满足制动缓解及冲动限制的需要。

在功能的实现方式上，常用制动：当车辆需要常用制动时，由于常用制动优先采用电制动，当电制动故障或电制动力不足时由空气制动补充，以达到要求的常用制动减速度，常用制动具有防滑功能并且受到冲击极限的限制。实现两轴常用制动。

紧急制动：当车辆需要紧急制动时，制动力仅由空气提供，此时具有防滑功能，但不受冲击极限限制。

连通功能：由于轨道车辆两轴制动需要用到气源压力，通过内部连通阀实现两轴气路的连通。

防滑功能：第一至第四电磁阀是防滑控制阀匹配使用的电磁阀，通过控制电磁阀通断电，来实现活塞第一至第四活塞运动达到充风、保压和排风的功能，进而实现制动施加和缓解起到防滑作用。

如图1、2所示，本发明一实施例提供一种集成式制动系统，其包括：气源控制模块1、制动防滑模块2、连通控制模块3以及冲动限制模块4。

制动防滑模块2用于实现充风、保压以及排风，其包括：第一制动防滑子模块21以及第二制动防滑子模块22。

其中，第一制动防滑子模块21以及第二制动防滑子模块22实现对左右轴转向架的分别控制，第一、第二制动防滑子模块21、22同步或者异步地工作，当出现故障时，只有一个转向架失效，减小了对车辆产生的影响，故障率下降50％。且由于采用高度集成化设计，且一个转向架对应一个制动模块，可以安装在转向架附件，缩短了轨道车辆管路距离及空气消耗量，进一步缩短了制动响应时间比传统制动响应更快，更灵敏。此外，可以根据每一个转向架所需要的载荷压力调整响应转向架上制动阀的制动力，比车控式控制的制动力更加精准。

任一制动防滑子模块具有气源输出、保压以及排风的功能。

第一制动防滑子模块21包括：第一控制单元210、第二控制单元211、第一腔E1以及第一排风口P5。其中，第一控制单元210选择性连通第一排风口P5和第一腔E1的排风端，第二控制单元211选择性连通第一腔E1的进风端和气源控制模块1。

一个实施方式中，第一控制单元210包括：第一电磁阀A4和第一活塞D，第一电磁阀A4设置于第一活塞D的进风通道上，第一活塞D随第一电磁阀A4的得电和失电选择性连通第一排风口P5和第一腔E1的排风端。本实施方式中，第一活塞D面向第一电磁阀A4的一端的端面大于另一端的端面。第一电磁阀A4及下述的各电磁阀统一由进风口P2实现进风。

一个实施方式中，第二控制单元211包括：第二电磁阀A2和第二活塞E，第二电磁阀A2设置于第二活塞E的进风通道上，第二活塞E随第二电磁阀A2的得电和失电选择性连通第一腔E1的进风端和气源控制模块1。

如此，第一制动防滑子模块21实现防滑充风功能时，第二电磁阀A2和第一电磁阀A4都处于失电状态，在电磁阀内部气路作用下，第一活塞D阀口关闭，第二活塞E阀口打开，一轴制动缸处于充风状态，即一轴制动口P3有气源输出。

第一制动防滑子模块21实现防滑保压功能时，第二电磁阀A2得电，第二活塞E大端有气压力，由于活塞大端面积大于小端面积，产生的压力同样也是大端压力大于小端压力，故第二活塞E往下运动，阀口关闭，切断一轴制动缸供风，使一轴处于保压状态。

第一制动防滑子模块21实现防滑排风功能时，第二电磁阀A2和第一电磁阀A4都处于得电的状态，第一活塞D大端气压力随第一电磁阀A4排气口排走。由于第二电磁阀A2处于得电状态，第二活塞E大端有气压力，第二活塞E往下运动，阀口关闭切断一轴制动缸供风；同时第二活塞E大端气源引流到第一活塞D小端，使第一活塞D往上运动，阀口打开，使一轴制动缸随一轴制动排风口P5排风。

第二制动防滑子模块22包括：第三控制单元221、第四控制单元222、第二腔F1以及第二排风口P6。其中，第三控制单元221选择性连通第二排风口P6和第二腔F1的排风端，第四控制单元222选择性连通第二腔F1的进风端和气源控制模块1。

一个实施方式中，第三控制单元221包括：第三电磁阀A5和第三活塞G，第三电磁阀A5设置于第三活塞G的进风通道上，第三活塞G随第三电磁阀A5的得电和失电选择性连通第二排风口P6和第二腔F1的排风端。本实施方式中，第三活塞G面向第三电磁阀A5的一端的端面大于另一端的端面。

一个实施方式中，第四控制单元222包括：第四电磁阀A3和第四活塞F，第四电磁阀A3设置于第四活塞F的进风通道上，第四活塞F随第四电磁阀A3的得电和失电选择性连通第二腔F1的进风端和气源控制模块1。

如此，第二制动防滑子模块22实现防滑充风功能时，第四电磁阀A3和第三电磁阀A5都处于失电状态，在电磁阀内部气路作用下，第三活塞G阀口关闭，第四活塞F阀口打开，二轴制动缸处于充风状态即二轴制动口P4有气源输出。

第二制动防滑子模块22实现轴防滑保压功能时，第四电磁阀A3得电，第四活塞F大端有气压力，由于活塞大端面积大于小端面积，产生的压力同样也是大端压力大于小端压力，故第四活塞F往下运动，阀口关闭，切断二轴制动缸供风，使二轴处于保压状态。

第二制动防滑子模块22实现防滑排风功能时，第四电磁阀A3和第三电磁阀A5都处于得电的状态，第三活塞G大端气压力随第三电磁阀A5排气口排走。由于二轴充风电磁阀处于得电状态，第四活塞F大端有气压力，第四活塞F往下运动，阀口关闭切断二轴制动缸供风；同时第四活塞F大端气源引流到第三活塞G小端，使第三活塞G往上运动，阀口打开，使二轴制动缸随二轴制动排风口P6排风。

此外，第一活塞D面向第一电磁阀A4的一端还设置有一复位弹簧J，第三活塞G面向第三电磁阀A5的一端还设置有一另复位弹簧K。如此，进风口截断，当一轴二轴制动缸压力排空时，若总电磁阀进气口P2停止供气或第二电磁阀A2、第四电磁阀A3处于失电状态，此时第一活塞D和第三活塞G在对应的复位弹簧J、K弹簧力作用下，活塞往下运动，阀口关闭，切断一轴二轴排风功能，制动防滑子模块内部状态恢复至充风模式。

气源控制模块1选自性地对第一制动防滑子模块21和/或第二制动防滑子模块22供气。气源控制模块1包括：第五控制单元11、进风口P1以及第三腔B1，第五控制单元11选择性连通进风口P1和第三腔B1。

一个实施方式中，第五控制单元11包括：第五电磁阀A1和第五活塞B，第五电磁阀A1设置于第五活塞B的进风通道上，第五活塞B随第五电磁阀A1的得电和失电选择性连通进风口P1和第三腔B1。

气源控制模块1实现其功能时，第五电磁阀A1失电，第五活塞B上平面(大端)也无压力。进风口P1和第五活塞B下平面(小端)连通，故第五活塞B在气压力作用下，往上运动，阀口处于开通状态，进风口P1和第三腔B1导通。

给第五电磁阀A1得电时，电磁阀进气口和输出口导通，此时第五活塞B的大端和小端都有压力，但第五活塞B大端的压力为电磁阀供风口气压力，由于电磁阀供风口为气源总风压力大于制动供风压力，所以第五活塞B往下运动，阀口关闭，截断给下游供风，进风口P1腔和第三腔B1截断。

连通控制模块3选择性连通第一制动防滑子模块21和第二制动防滑子模块22。

具体地，连通控制模块3包括：第七控制单元31、第八活塞I以及第三排风口P7。其中，第七控制单元31选择性连通第一制动防滑子模块21和第二制动防滑子模块22，第八活塞I选择性连通第三排风口P7与第一制动防滑子模块21和/或第二制动防滑子模块22。此外，第八活塞I面积较大一端的端面上还设置有一弹簧L，该弹簧L初始地作用于第八活塞I上，使其关闭第三排风口P7与第一制动防滑子模块21和/或第二制动防滑子模块22之间的通道。

一个实施方式中，第七控制单元31包括：第七电磁阀A6和第七活塞H，第七电磁阀A6设置于第七活塞H的进风通道上，第七活塞H随第七电磁阀A6的得电和失电选择性连通第一制动防滑子模块21和第二制动防滑子模块22。上述第七活塞H面向第七电磁阀A6的一端的端面大于另一端的端面。

连通控制模块3实现连通及排风关闭功能时，第七电磁阀A6不得电时断开，第七活塞H上平面(大端)也无压力。进风口P1与第七活塞H下平面(小端)连通，故第七活塞H在气压力作用下，往上运动，阀口处于开通状态，第一腔E1和第二腔F1导通。同时，弹簧L的弹簧力作用在第八活塞I上平面(大端)，使第八活塞I往下运动，阀口关闭，此时连通排风功能关闭。

连通控制模块3实现截断功能时，第七电磁阀A6得电，电磁阀进气口和输出口导通，此时第七活塞H的大端和小端都有压力，但第七活塞H大端的压力为电磁阀供风口气压力，由于电磁阀供风口为气源总风压力大于制动供风压力，所以第七活塞H往下运动，阀口关闭，此时第一腔E1和第二腔F1截断。

连通控制模块3实现连通排风功能时，因联通排风为紧急排风，在此状态下需要将进风口P1和第三腔B1截断，关闭总风供给。在上述说明中可知进风口P1和第三腔B1截断需要对第五电磁阀A1进行得电，在对第五电磁阀A1得电时，电磁阀输出口有一部分气源会被分流给第八活塞I下平面(小端)，使第八活塞I克服弹簧L作用在第八活塞I上平面(大端)的弹簧力，第八活塞I往上运动，排空第一腔E1和第二腔F1的压力，实现连通排风功能。

冲动限制模块4用于实现紧急制动和冲动限制的功能。

具体地，冲动限制模块4包括：第六控制单元41、第四腔C1以及缩堵M，第三腔B1经缩堵M与第四腔C1相连通，第六控制单元41选择性连通第三腔B1和第四腔C1。

一个实施方式中，第六控制单元41包括：第六电磁阀A7和第六活塞C，第六电磁阀A7设置于第六活塞C的进风通道上，第六活塞C随第五电磁阀A1的得电和失电选择性连通第三腔B1和第四腔C1。其中，上述第六活塞C面向第六电磁阀A7的一端的端面大于另一端的端面。

冲动限制模块4实现紧急制动功能时，第六电磁阀A7得电，电磁阀进气口和输出口截断，第六活塞C大端无气压，在第三腔B1气压力作用下，第六活塞C往上运动阀口打开。第三腔B1压力通过阀口及缩堵MM流量不受限制地进入第四腔C1，通往下游，实现紧急制动。

冲动限制模块4实现冲动限制功能时，第六电磁阀A7失电，电磁阀进气口和输出口导通，故第六活塞C在电磁阀气压力作用下，往下运动，直至阀口关闭。第三腔B1的压力空气只能通过缩堵M流向下游。由于此时第四腔C1流量的大小，是通过调整缩堵M内径来控制的，所以通过调整缩堵M内径大小起到冲动限制的作用。

可替代地，在轨道车辆实际运行过程中，可根据应用的需要，也可采取取消第六电磁阀A7，改用加装盖板的方式。此时，相当于第六电磁阀A7处于得电状态，故常用制动和紧急制动时都没有流量的限制，取消了冲动限制功能。

综上所述，本发明将车控式制动系统改为架控式，即将一个架控集成制动阀控制一个转向架替代现有的一个制动控制单元控制同一节车的两个转向架。当出现故障时，只有一个转向架失效，减小了对车辆产生的影响，故障率下降50％。本发明由于采用高度集成化设计，且一个转向架对应一个制动模块，可以安装在转向架附件，缩短了轨道车辆管路距离及空气消耗量，进一步缩短了制动响应时间比传统制动响应更快，更灵敏。本发明还可以根据每一个转向架所需要的载荷压力调整响应转向架上制动阀的制动力，比车控式控制的制动力更加精准。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种集成式制动系统，其特征在于，所述集成式制动系统包括：气源控制模块、制动防滑模块以及连通控制模块；

所述制动防滑模块包括：第一制动防滑子模块以及第二制动防滑子模块，第一、第二制动防滑子模块同步或者异步地工作，任一制动防滑子模块选自性地输出气源；所述气源控制模块选自性地对第一制动防滑子模块和/或第二制动防滑子模块供气；所述连通控制模块选择性连通所述第一制动防滑子模块和第二制动防滑子模块。

2.根据权利要求1所述的集成式制动系统，其特征在于，所述第一制动防滑子模块包括：第一控制单元、第二控制单元、第一腔以及第一排风口；

所述第一控制单元选择性连通所述第一排风口和第一腔的排风端，所述第二控制单元选择性连通所述第一腔的进风端和气源控制模块。

3.根据权利要求2所述的集成式制动系统，其特征在于，所述第一控制单元包括：第一电磁阀和第一活塞，所述第一电磁阀设置于所述第一活塞的进风通道上，所述第一活塞随所述第一电磁阀的得电和失电选择性连通所述第一排风口和第一腔的排风端。

4.根据权利要求3所述的集成式制动系统，其特征在于，所述第一活塞面向所述第一电磁阀的一端的端面大于另一端的端面，所述第一活塞面向所述第一电磁阀的一端还设置有一复位弹簧。

5.根据权利要求2所述的集成式制动系统，其特征在于，所述第二控制单元包括：第二电磁阀和第二活塞，所述第二电磁阀设置于所述第二活塞的进风通道上，所述第二活塞随所述第二电磁阀的得电和失电选择性连通所述第一腔的进风端和气源控制模块。

6.根据权利要求1或2所述的集成式制动系统，其特征在于，所述第二制动防滑子模块包括：第三控制单元、第四控制单元、第二腔以及第二排风口；

所述第三控制单元选择性连通所述第二排风口和第二腔的排风端，所述第四控制单元选择性连通所述第二腔的进风端和气源控制模块；

所述第三控制单元包括：第三电磁阀和第三活塞，所述第三电磁阀设置于所述第三活塞的进风通道上，所述第三活塞随所述第三电磁阀的得电和失电选择性连通所述第二排风口和第二腔的排风端。

7.根据权利要求6所述的集成式制动系统，其特征在于，所述第三活塞面向的所述第三电磁阀的一端的端面大于另一端的端面，所述第三活塞面向所述第三电磁阀的一端还设置有一复位弹簧；

所述第四控制单元包括：第四电磁阀和第四活塞，所述第四电磁阀设置于所述第四活塞的进风通道上，所述第四活塞随所述第四电磁阀的得电和失电选择性连通所述第二腔的进风端和气源控制模块。

8.根据权利要求1～5、7任一项所述的集成式制动系统，其特征在于，所述气源控制模块包括：第五控制单元、进风口以及第三腔，所述第五控制单元选择性连通所述进风口和第三腔；

所述第五控制单元包括：第五电磁阀和第五活塞，所述第五电磁阀设置于所述第五活塞的进风通道上，所述第五活塞随所述第五电磁阀的得电和失电选择性连通所述进风口和第三腔。

9.根据权利要求8所述的集成式制动系统，其特征在于，所述集成式制动系统还包括冲动限制模块，其包括：第六控制单元、第四腔以及缩堵，所述第三腔经所述缩堵与所述第四腔相连通，所述第六控制单元选择性连通所述第三腔和第四腔；

所述第六控制单元包括：第六电磁阀和第六活塞，所述第六电磁阀设置于所述第六活塞的进风通道上，所述第六活塞随所述第五电磁阀的得电和失电选择性连通所述第三腔和第四腔。

10.根据权利要求1所述的集成式制动系统，其特征在于，所述连通控制模块包括：第七控制单元、第八活塞以及第三排风口；

所述第七控制单元选择性连通所述第一制动防滑子模块和第二制动防滑子模块，所述第八活塞选择性连通所述第三排风口与所述第一制动防滑子模块和/或第二制动防滑子模块；

所述第七控制单元包括：第七电磁阀和第七活塞，所述第七电磁阀设置于所述第七活塞的进风通道上，所述第七活塞随所述第七电磁阀的得电和失电选择性连通所述第一制动防滑子模块和第二制动防滑子模块。

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