CN111873970A - 一种铁路货车制动控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路货车制动控制系统及控制方法，属于列车制动控制的技术领域，包括列车管和多个盘型制动器，通过各个盘型制动器分别对铁路货车的各个车轮进行制动，还包括ECP控制主机和连通于列车管的分配阀，所述分配阀连通有多个中继阀且各个中继阀分别与铁路货车的各转向架对应，同一转向架的各个盘型制动器均连通至该转向架所对应的中继阀；还包括分别与分配阀连通的控制风缸和副风缸，各转向架设有至少一个称重阀且各个称重阀分别连通至副风缸和中继阀；还包括ECP预控室，所述ECP预控室与列车管连通，并通过ECP控制主机控制ECP预控室内气压变化以使列车管内的压力空气排出，以达到制动同步性高、减速度一致性好以及能实时自我监测的目的。

Description

一种铁路货车制动控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于列车制动控制的技术领域，具体而言，涉及一种铁路货车制动控制系统及控制方法。

背景技术

现有的UIC标准适用国家的铁路货车制动系统，目前大多依旧使用传统的纯空气控制，车辆空气制动是铁路机车车辆制动方式之一，是以压缩空气作为制动原动力，以改变压缩空气的压强来操纵控制列车的制动。

对于车辆空气制动部分尚未有一套成熟完备的自我诊断系统，研制一套制动同步性高、减速度一致性好、能实时自我监测的电空制动系统能有效提高铁路货车的安全性和使用效率。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种铁路货车制动控制系统及控制方法以达到制动同步性高、减速度一致性好以及能实时自我监测的目的，进而有效提高铁路货车的安全性和使用效率。

本发明所采用的技术方案为：一种铁路货车制动控制系统，包括列车管和多个盘型制动器，通过各个盘型制动器分别对铁路货车的各个车轮进行制动，还包括ECP控制主机和连通于列车管的分配阀，所述分配阀连通有多个中继阀且各个中继阀分别与铁路货车的各转向架对应，同一转向架的各个盘型制动器均连通至该转向架所对应的中继阀；

还包括分别与分配阀连通的控制风缸和副风缸，各转向架设有至少一个称重阀且各个称重阀分别连通至副风缸和中继阀；

还包括ECP预控室，所述ECP预控室与列车管连通，并通过ECP控制主机控制ECP预控室内气压变化以使列车管内的压力空气排出。

进一步地，还包括速度同步控制主机，所述速度同步控制主机连接有多个速度传感器，各个速度传感器分别对铁路货车的各个车轮进行测速，以将各个车轮的转速数据实时传输至速度同步控制主机。

进一步地，各所述速度传感器安装于铁路货车的各个车轮的车轴端部，通过齿轮测速的方式实现速度传感器与车轮之间的传动。

进一步地，各所述盘型制动器通过独立的管路连通至对应的中继阀，且各个管路上设有电磁排风阀，各个电磁排风阀分别与所述速度同步控制主机连接，通过控制各个电磁排风阀的排风风量，以对中继阀至各个盘型制动器的压力空气作进一步分解。

进一步地，所述列车管上连通有压力继电器，以通过压力继电器控制各所述电磁排风阀的电路通断。

进一步地，还包括MUD主阀板，所述MUD主阀板的一侧安装有所述中继阀和分配阀，另一侧安装有所述ECP控制主机、ECP预控室、控制风缸、压力继电器和各所述电磁排风阀，以实现整个系统的集成化设计。

进一步地，所述分配阀与列车管之间设有截断阀，以将分配阀与列车管之间切断或接通。

进一步地，还包括与ECP控制主机连接的多个压力传感器，各所述压力传感器分别测量列车管的压力、控制风缸的压力、分配阀的输出压力和中继阀的输出压力，以判断车辆空气制动系统是否发生故障。

进一步地，所述ECP控制主机通过RS485通讯线传输到外接设备，且速度同步控制主机装于铁路货车的总控制柜内，以实现对故障信息的及时传递和反馈。

在本发明中还提供了一种铁路货车制动控制方法，该方法应用于上述所述的铁路货车制动控制系统，该方法包括：

通过ECP控制主机控制ECP预控室内气压变化以使列车管内的压力空气排出；

列车管内的压力降低后通过分配阀控制副风缸内的空气流向各个中继阀；

各所述中继阀根据各个称重阀的输出分解其输出压力至各个盘型制动器；

各个盘型制动器执行制动动作。

进一步地，该方法还包括：

在铁路货车的各个车轮的车轴端部配置速度传感器，通过速度传感器对各个车轮测速并反馈至速度同步控制主机；

在中继阀与各个盘型制动器的连接管路上配置有电磁排风阀；

速度同步控制主机依据各个车轮的转速数据控制对应的电磁排风阀，以控制至各个盘型制动器的输出压力。

进一步地，所述ECP控制主机通过压力传感器对列车管的压力、控制风缸的压力、分配阀的输出压力以及中继阀的输出压力进行持续测量，根据各输出压力的对应关系是否正常判断车辆是否发生故障。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的铁路货车制动控制系统及控制方法，其通过ECP控制主机配合车辆的分配阀实施制动动作，列车在实施制动操作时，无线ECP主机通过无线网络同步实施列车管内空气排出动作，分配阀感应到列车管压力下降后，通过副风缸内的压力空气进一步完成制动控制，且在制动控制过程中，中继阀会根据车体重量对压力空气作进一步分解后至各个盘型制动器，同时，速度同步控制主机也会根据各个车轮的转速对电磁排风阀控制，以控制至各个盘型制动器的输出压力，进而达到制动同步性高、减速度一致性好的目的，能有效提高铁路货车的安全性和使用效率。

附图说明

图1是本发明所提供的铁路货车制动控制系统的整体系统框架图；

图2是本发明所提供的铁路货车制动控制系统的一侧结构示意图；

图3是本发明所提供的铁路货车制动控制系统的在另一侧的结构示意图；

附图中标注如下：

1-MUD主阀板，2-速度同步控制主机，3-中继阀的输出压力测量点，4-电磁排风阀，5-截断阀，6-分配阀，7-ECP控制主机，8-车载监控仪，9-压力继电器，10-中继阀，11-速度传感器，12-盘型制动器，13-称重阀，14-ECP预控室，15-控制风缸，16-副风缸，17-列车管。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

实施例1

名词解释：

ECP预控室：ECP预控室的空气是ECP控制主机的空气先导风源，是ECP控制主机的控制风源，ECP控制主机通过控制该风缸内空气压力进而控制列车管的排气，其工作原理在公开号为：CN201911305491.X，发明名称为：一种车辆电空制动控制装置中已作详细记载，此处不再赘述。

控制风缸：控制风缸内的空气是分配阀的控制风源。

分配阀：分配阀的作用分配阀根据列车管内的压力变化来控制作用风缸的充气和排气，并通过变向阀，作用阀的作用来实现机车的制动，保压或缓解。

列车管：纵贯列车用来制动的风管是制动管，又叫列车管。

为实现制动同步性高、减速度一致性，进而，有效提高铁路货车的安全性和使用效率。

如图1所示，在本发明中提供了一种铁路货车制动控制系统，包括列车管17和多个盘型制动器12，通过各个盘型制动器12分别对铁路货车的各个车轮进行制动，通过盘型制动器12的动作对各个车轮执行制动动作，是属于列车上的常规技术手段，此处不再赘述。

还包括ECP控制主机7和连通于列车管17的分配阀6，在分配阀6与列车管17之间设有截断阀5，通过截断阀5的启闭控制分配阀6与列车管17之间的通断，所述分配阀6连通有多个中继阀10且各个中继阀10分别与铁路货车的各转向架对应，同一转向架的各个盘型制动器12均气路连通至该转向架所对应的中继阀10；在本实施例中，以在同一转向架上布置有两组车轮为例，同一转向架配备有一中继阀10，该中继阀10的输出端通过单独的管路连接有两个盘型制动器12，以起到对中继阀10输出端的空气压力进行分解后，每个盘型制动器12分别对该转向架的各组车轮进行制动，进而能够良好的控制盘型制动器12动作一致性和平稳性。在实际应用中，采用中继阀10能够确保对压力空气进行良好的分解。

还包括分别与分配阀6连通的控制风缸15和副风缸16，各转向架设有一个称重阀13且各个称重阀13分别连通至副风缸16和中继阀10，通过副风缸16对各个称重阀13的工作提供风源，而中继阀10的自身输出则是根据称重阀13的输出数据进行适应性的调整。其中，称重阀13用以感应重量，中继阀10根据称重阀13的输出数据调整自身输出，以对输出压力进行控制。

还包括ECP预控室14，所述ECP预控室14与列车管17连通，并通过ECP控制主机7控制ECP预控室14内气压变化以使列车管17内的压力空气排出，ECP预控室14、列车管17以及ECP控制主机7之间通过管路连通，在本实施例中，ECP控制主机7包括如现有技术(CN201911305491.X)中所公开的开关电磁阀，在该专利技术中已公开“预控室内的气压变化通过中继阀(CN201911305491.X中的“中继阀”，不同于本实施例中的“中继阀”)作用于列车管压强的控制，由于中继阀的膜板下侧空间与列车管连通，使得中继阀的膜板下侧空间与列车管的压力相同，当预控室内的压力气体排出导致中继阀的膜板上侧空间压力小于膜板下侧空间压力，膜板向上移动并带动排风阀口打开，而使列车管内的压力气体排出以实现后续的制动功能”；还包括ECP控制器，通过ECP控制器在局域网内组网，并可接收远程控制，在局域网内的各个ECP控制器能够实现同步控制开关电磁阀的电控信号。在本实施例中，不再对ECP控制主机7控制ECP预控室14内气压变化以使列车管17内的压力空气排出的工作原理作进一步阐述，当列车管17内的压力空气排出后，会导致列车管17内的空气压力下降，进而被分配阀6所感应以执行后续的制动动作。

为进一步提升制动的一致性以及车辆中各个车轮的减速度控制，还包括速度同步控制主机2，将速度同步控制主机2装于铁路货车的总控制柜内，所述速度同步控制主机2连接有多个速度传感器11，各个速度传感器11分别对铁路货车的各个车轮的转速进行测速。在实际应用中，将各所述速度传感器11安装于铁路货车的各个车轮的车轴端部且各所述速度传感器11采用齿轮测速的方式对各个车轮的转速进行测量，在铁路货车运行时，各个速度传感器11能够将各个车轮的转速数据传输至速度同步控制主机2，以通过速度同步控制主机2对转速数据进行分析处理后输出相应的控制指令。

将各所述盘型制动器12通过独立的管路连通至对应的中继阀10，以确保能够对中继阀10所输出的空气进行进一步分解，以满足不同的盘型制动器12的空气压力需求，且各个管路上分别设有电磁排风阀4，在本实施例中，总共有四个电磁排风阀4，每两个电磁排风阀4对应一个中继阀10，各个电磁排风阀4分别与所述速度同步控制主机2连接，速度同步控制主机2将控制指令传输至各个电磁排风阀4，以进一步控制各个盘型制动器12的空气压力，在实际应用中，速度同步控制主机2在调速时，通过控制各个盘型制动器12的空气压力进而控制车辆的四组车轮的转速，以达到车轮的转速同步。优选的，在所述列车管17上连通有压力继电器9，通过压力继电器9控制所述速度同步控制主机2的电路通断，将压力继电器9串接于所述速度同步控制主机2的电源电路上，压力继电器9根据列车管17内的压力变化作出相应的动作，例如：当列车管17的高于设定值时，压力继电器9则会动作，以将所述速度同步控制主机2的电源电路接通，速度同步控制主机2处于工作状态，速度同步控制主机2接收到各个速度传感器11所反馈的转速数据，对各个电磁排风阀4的风量进行控制。

为实现对各零部件的气路进行布置以及将各零部件进行集成汇总，如图2、图3所示，还包括MUD主阀板1，MUD主阀板1为910*360*40mm的铝合金钎焊板，所述MUD主阀板1的一侧安装有所述称重阀13和分配阀6，另一侧安装有所述ECP控制主机7、ECP预控室14、控制风缸15、截断阀5、压力继电器9和各所述电磁排风阀4，以最终实现系统整体的集成板式结构设计。通过MUD主阀板1上的管路接口分别接通列车管17、控制风缸15、分配阀6的输出端口、中继阀10的输出端口以及ECP预控风缸，具体的管路布置根据实际进行适应性的设计即可，其管路连接关系参照图1的系统框架图即可。

还包括与ECP控制主机7连接的多个压力传感器，各所述压力传感器分别测量列车管17的压力、控制风缸15的压力、分配阀6的输出压力和中继阀10(即图1中的中继阀的输出压力测量点)的输出压力。在铁路货车运行过程中，ECP控制主机7通过压力传感器持续测量列车管17的压力、控制风缸15的压力、分配阀6的输出压力以及中继阀10的输出压力，根据各输出压力的对应关系是否正常判断车辆是否发生故障，而ECP控制主机7所监测到的空气制动故障，通过RS485通讯线传输到外接设备，以便工作人员进行及时维修。

采用本实施例中铁路货车制动控制系统，其工作原理如下：

将截断阀5开启后且速度同步控制主机2和ECP控制主机7开启后，整套制动系统方能正常工作。

在整个铁路货车上布置有多个ECP控制主机7，且各个ECP控制主机7，ECP控制主机7具备无线通信功能，列车中每个ECP控制主机7处于同一个局域网络中，ECP控制主机7所生成的控制指令、车载监控仪10所监测到的车辆故障信息都在该局域网络内无线传输。

列车实施制动操作时，ECP控制主机7通过无线网络同步实施列车管17内空气排出动作，分配阀6感应到列车管17压力下降后进一步控制副风缸16内的空气流向盘型制动器12完成输出气压控制；

中继阀10根据称重阀13反馈的车体重量进一步分解控制输出压力经管路输出至盘型制动器12；

车轴端部的速度传感器11收集车轮转速，速度同步控制主机2依据车轮转速数据控制电磁排风阀4进一步分解控制输出压力至盘型制动器12；

以最终实现通过ECP控制主机7配合分配阀6感应列车管17的压力变化控制输出气压，进而达到制动同步性高、减速度一致性好以及能实时自我监测的目的。

实施例2

在本发明中还提供了一种铁路货车制动控制方法，该方法应用于上述所述的铁路货车制动控制系统，该控制方法包括：

(1)将截断阀5开启后且速度同步控制主机2和ECP控制主机7开启，确保整套制动系统处于正常工作状态；

(2)通过ECP控制主机7控制ECP预控室14内气压变化以使列车管17内的压力空气排出，从而，列车管17内的压力下降；

(3)列车管17内的压力降低后通过分配阀6控制副风缸16内的空气流向各个中继阀10，此时，列车管17与分配阀6之间的气路断开，分配阀6后续进行制动的压力空气来自于副风缸16；

(4)各所述中继阀10根据各个称重阀13的输出分解其输出压力至各个盘型制动器12，称重阀13感应重量，中继阀10根据称重阀13的输出数据调整自身输出，进而对输出的压力空气分解后通入至各个盘型制动器12；

(5)为进一步分解中继阀10输出的压力空气以及车辆的四根轮轴(仅限于本实施例中的四个车轮)的减速度控制，其控制方法如下：

在铁路货车的各个车轮的车轴端部配置速度传感器11，通过速度传感器11对各个车轮测速并反馈至速度同步控制主机2；

在中继阀10与各个盘型制动器12的连接管路上分别配置有电磁排风阀4；

速度同步控制主机2依据各个车轮的转速数据控制对应的电磁排风阀4，以控制至各个盘型制动器12的输出压力，实现车辆四根轮轴的减速度控制；

(6)各个盘型制动器执行制动动作。

在本实施例的控制方法中，ECP控制主机7通过压力传感器对列车管17的压力、控制风缸15的压力、分配阀6的输出压力以及中继阀10的输出压力进行持续测量，根据各输出压力的对应关系是否正常判断车辆是否发生故障。监测到的空气制动故障，通过RS485通讯线传输到外接设备，以便工作人员进行及时维修。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种铁路货车制动控制系统，包括列车管和多个盘型制动器，通过各个盘型制动器分别对铁路货车的各个车轮进行制动，其特征在于，还包括ECP控制主机和连通于列车管的分配阀，所述分配阀连通有多个中继阀且各个中继阀分别与铁路货车的各转向架对应，同一转向架的各个盘型制动器均连通至该转向架所对应的中继阀；

还包括分别与分配阀连通的控制风缸和副风缸，各转向架设有至少一个称重阀且各个称重阀分别连通至副风缸和中继阀；

还包括ECP预控室，所述ECP预控室与列车管连通，并通过ECP控制主机控制ECP预控室内气压变化以使列车管内的压力空气排出。

2.根据权利要求1所述的铁路货车制动控制系统，其特征在于，还包括速度同步控制主机，所述速度同步控制主机连接有多个速度传感器，各个速度传感器分别对铁路货车的各个车轮进行测速。

3.根据权利要求2所述的铁路货车制动控制系统，其特征在于，各所述速度传感器安装于铁路货车的各个车轮的车轴端部。

4.根据权利要求2所述的铁路货车制动控制系统，其特征在于，各所述盘型制动器通过独立的管路连通至对应的中继阀，且各个管路上设有电磁排风阀，各个电磁排风阀分别与所述速度同步控制主机连接。

5.根据权利要求4所述的铁路货车制动控制系统，其特征在于，所述列车管上连通有压力继电器，通过压力继电器控制各所述电磁排风阀的电路通断。

6.根据权利要求5所述的铁路货车制动控制系统，其特征在于，还包括MUD主阀板，所述MUD主阀板的一侧安装有所述中继阀和分配阀，另一侧安装有所述ECP控制主机、ECP预控室、控制风缸、压力继电器和各所述电磁排风阀。

7.根据权利要求1所述的铁路货车制动控制系统，其特征在于，所述分配阀与列车管之间设有截断阀。

8.根据权利要求1所述的铁路货车制动控制系统，其特征在于，还包括与ECP控制主机连接的多个压力传感器，各所述压力传感器分别测量列车管的压力、控制风缸的压力、分配阀的输出压力和中继阀的输出压力。

9.根据权利要求2所述的铁路货车制动控制系统，其特征在于，所述ECP控制主机通过RS485通讯线传输到外接设备，且速度同步控制主机装于铁路货车的总控制柜内。

10.一种铁路货车制动控制方法，其特征在于，该方法应用于上述如权利要求1-9任意一项所述的铁路货车制动控制系统，该方法包括：

通过ECP控制主机控制ECP预控室内气压变化以使列车管内的压力空气排出；

列车管内的压力降低后通过分配阀控制副风缸内的空气流向各个中继阀；

各所述中继阀根据各个称重阀的输出分解其输出压力至各个盘型制动器；

各个盘型制动器执行制动动作。

11.根据权利要求10所述的铁路货车制动控制方法，其特征在于，该方法还包括：

在铁路货车的各个车轮的车轴端部配置速度传感器，通过速度传感器对各个车轮测速并反馈至速度同步控制主机；

在中继阀与各个盘型制动器的连接管路上配置有电磁排风阀；

速度同步控制主机依据各个车轮的转速数据控制对应的电磁排风阀，以控制至各个盘型制动器的输出压力。

12.根据权利要求10所述的铁路货车制动控制方法，其特征在于，所述ECP控制主机通过压力传感器对列车管的压力、控制风缸的压力、分配阀的输出压力以及中继阀的输出压力进行持续测量，根据各输出压力的对应关系是否正常判断车辆是否发生故障。

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