CN112109680A - 一种轨道交通车辆辅助紧急制动方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道交通车辆辅助紧急制动方法及装置，当障碍物与列车之间的距离小于在当前运行速度下采用常规紧急制动系统制动时的制动安全距离时，通过新增的辅助紧急制动系统可以获得更大的紧急制动压力，使列车从当前运行速度到静止状态时的制动安全距离更短，避免了碰撞到障碍物，降低了交通事故发生的概率，提高了列车运行的安全性；该方法还根据障碍物与列车之间的距离判断是否启动辅助紧急制动系统以及启动辅助紧急制动系统哪一级制动压力，减少了不必要的辅助紧急制动次数和制动强度，在保障行车安全的同时减少了机械磨损和列车冲击。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通车辆制动技术领域，尤其涉及一种轨道交通车辆辅助紧急制动方法及装置。
背景技术
近些年来，我国轨道交通车辆飞速发展，速度快、服务优质、安全、准确、换乘方便等优势使高速列车、城际列车等日益成为人们外出旅行选择的主要交通工具。不断提高列车运行速度是轨道交通行业一直追寻的目标，但是如果没有性能良好的车辆制动装置，很难在提高列车运行速度的同时保障列车运行安全。列车制动是影响列车运行速度提高的重要因素之一，制动系统是轨道交通车辆的重要组成部分，随着列车速度的提高，编组的增加，列车管相应的增长，这使列车在运行过程中遇到紧急情况时，对列车实施紧急制动的安全制动距离难以控制。
在意外情况下，如山体滑坡、异物侵袭等，列车紧急制动距离越短，人和车的安全指数才会越高，因此，制动距离是检验列车制动能力和运行安全性的重要技术指标。目前，世界各国高速列车主要采用的制动方式有再生制动、踏面制动、电阻制动、盘型制动、轨道涡流制动、盘型涡流制动和磁轨制动等。常规的紧急制动系统的制动距离无法满足列车在意外情况下的短制动距离要求，从而易导致交通事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轨道交通车辆辅助紧急制动方法及装置，以解决常规紧急制动系统的制动距离无法满足列车在意外情况下的短制动距离要求而易导致交通事故的问题。
本发明独立权利要求的技术方案解决了上述发明目的中的一个或多个。
本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种轨道交通车辆辅助紧急制动方法，在常规紧急制动系统的基础上增设辅助紧急制动系统，所述辅助紧急制动系统与列车控制单元连接，所述方法包括：
获取障碍物与列车之间的距离以及列车的当前运行速度；
当所述距离≥在当前运行速度下采用常规紧急制动系统制动时的制动安全距离时，常规紧急制动系统启动紧急制动，辅助紧急制动系统不启动紧急制动；
当在当前运行速度下采用制动力为二级制动压力的辅助紧急制动系统时的制动安全距离＜所述距离≤在当前运行速度下采用常规紧急制动系统制动时的制动安全距离时，常规紧急制动系统和辅助紧急制动系统同时启动紧急制动，且辅助紧急制动系统以二级制动压力进行紧急制动；
当所述距离＜在当前运行速度下采用制动力为二级制动压力的辅助紧急制动系统时的制动安全距离时，常规紧急制动系统和辅助紧急制动系统同时启动紧急制动，且辅助紧急制动系统以最大制动压力进行紧急制动。
本发明所述辅助紧急制动方法，当障碍物与列车之间的距离小于在当前运行速度下采用常规紧急制动系统制动时的制动安全距离时，通过新增的辅助紧急制动系统可以获得更大的紧急制动压力，使列车从当前运行速度到静止状态时的制动安全距离更短，避免了碰撞到障碍物，降低了交通事故发生的概率，提高了列车运行的安全性；该方法还根据障碍物与列车之间的距离判断是否启动辅助紧急制动系统以及启动辅助紧急制动系统哪一级制动压力，减少了不必要的辅助紧急制动次数和制动强度，在保障行车安全的同时减少了机械磨损和列车冲击。
进一步地，所述二级制动压力为最大制动压力的40~60%，优选50%。
本发明还提供一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置，包括列车控制单元，以及分别与所述列车控制单元通讯连接的防碰撞系统和常规紧急制动系统；其特征是：所述装置还包括与所述列车控制单元通讯连接的辅助紧急制动系统；所述列车控制单元用于根据防碰撞系统检测到的障碍物与列车之间的距离，来控制常规紧急制动系统启动紧急制动或者常规紧急制动系统启动紧急制动的同时辅助紧急制动系统以不同制动力启动紧急制动。
进一步地，每个转向架对应一个所述辅助紧急制动系统，每个所述辅助紧急制动系统均包括辅助紧急制动控制器、以及分别与所述辅助紧急制动控制器电连接的第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件，所述辅助紧急制动控制器与所述列车控制单元通讯连接；所述第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件分别设于转向架构架的两侧。
转向架构架两侧分别设置一个辅助紧急制动组件，在采用辅助紧急制动系统制动时，第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件同时加载，保证了两侧制动力的平衡。
进一步地，所述第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件均包括制动气缸、制动杆、制动靴、第一储气包以及第一电磁气阀；所述制动气缸的缸体设于转向架构架上，制动气缸的活塞杆与制动靴滑动连接；所述制动杆的第一端通过第一转动副与制动靴转动连接，制动杆的第二端通过第二转动副与所述转向架构架转动连接；所述制动气缸的缸体通过第一电磁气阀与第一储气包连通，所述辅助紧急制动控制器与第一电磁气阀的控制端电连接。
当辅助紧急制动控制器接收到列车控制单元发出的制动指令时，辅助紧急制动控制器根据制动指令控制第一电磁气阀的进气口和出气口连通，由第一储气包为制动气缸施加相应等级的制动压力，在制动压力作用下，活塞杆向下移动，从而带动制动杆、第一转动副以及制动靴向下移动，直到制动靴与钢轨接触并发生机械摩擦而产生紧急制动力，将动能有效转换成热能，并通过钢轨传热消散在大气中，大大缩短了列车紧急制动距离，提高了列车运行的安全性；当辅助紧急制动控制器接收到列车控制单元发出的紧急制动解除指令时，第一电磁气阀的进气口与出气口截断，气体从制动气缸内排出，活塞杆复位，从而带动制动杆、第一转动副以及制动靴复位，列车恢复正常行驶。
进一步地，所述第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件均还包括与所述辅助紧急制动控制器电连接的锁紧机构，所述锁紧机构设于所述转向架构架上，在未紧急制动时，锁紧机构将制动靴锁住，在紧急制动时，锁紧机构将制动靴松开。
在未紧急制动时，锁紧机构锁住制动靴，使制动靴远离钢轨，避免了制动靴掉落，保证了列车的正常行驶。
进一步地，所述锁紧机构包括连接杆、第二储气包、第二电磁气阀、锁紧气缸以及锁紧块；所述连接杆的一端设于转向架构架上，所述锁紧气缸的缸体设于连接杆的另一端；在所述锁紧气缸的活塞杆上设有锁紧块，所述锁紧气缸的缸体通过第二电磁气阀与第二储气包连通；所述第二电磁气阀的控制端与所述辅助紧急制动控制器电连接。
在未紧急制动时，第二电磁气阀的进气口与出气口连通，第二储气包为锁紧气缸提供压力，使锁紧气缸的活塞杆向制动靴移动，通过锁紧块将制动靴锁紧，在紧急制动时，第二电磁气阀的进气口与出气口截断，锁紧气缸内的气体排出，锁紧气缸的活塞杆向远离制动靴的方向移动，使锁紧块脱离制动靴，松开制动靴。
进一步地，在所述制动靴的下表面设有摩擦副，所述下表面为制动靴与钢轨的接触面。
摩擦副增大了紧急制动时制动靴与钢轨之间的摩擦系数，从而增大了紧急制动阻力，并且减小了制动靴和钢轨的机械磨损。
进一步地，所述摩擦副是由耐磨涂层或复合材料制成。
耐磨涂层或复合材料为摩擦系数大的耐磨材料，在增加紧急制动阻力的同时减小了摩擦副的磨损。
进一步地，在所述制动气缸的活塞杆上设有滑块，在所述制动靴的上表面设有滑槽，所述滑块位于滑槽内，所述制动气缸的活塞杆通过滑块和滑槽与所述制动靴滑动连接。
有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种轨道交通车辆辅助紧急制动方法及装置，当障碍物与列车之间的距离小于在当前运行速度下采用常规紧急制动系统制动时的制动安全距离时，通过新增的辅助紧急制动系统可以获得更大的紧急制动压力，使列车从当前运行速度到静止状态时的制动安全距离更短，避免了碰撞到障碍物，降低了交通事故发生的概率，提高了列车运行的安全性；该方法还根据障碍物与列车之间的距离判断是否启动辅助紧急制动系统以及启动辅助紧急制动系统哪一级制动压力（分级制动），减少了不必要的辅助紧急制动次数和制动强度，在保障行车安全的同时减少了机械磨损和列车冲击。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是本发明实施例中一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中装有辅助紧急制动系统的转向架结构示意图；
图3是本发明实施例中第一辅助紧急制动组件或第二辅助紧急制动组件的结构示意图；
图4是本发明实施例中制动靴的侧面图；
其中，1-转向架构架，2-轮对，3-钢轨，4-制动气缸，41-制动气缸的缸体，42-制动气缸的活塞杆，5-制动靴，6-制动杆，7-第一转动副，8-第二转动副，9-滑块，10-锁紧机构，101-连接杆，102-锁紧块，103-锁紧气缸的活塞杆，104-锁紧气缸的缸体，11-摩擦副。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例所提供的一种轨道交通车辆辅助紧急制动方法，在常规紧急制动系统的基础上增设辅助紧急制动系统，辅助紧急制动系统与列车控制单元连接，所述方法包括：
1、获取障碍物与列车之间的距离以及列车的当前运行速度。
由防碰撞系统采集障碍物与列车之间的距离，防碰撞系统设于列车的前端，防碰撞系统包括激光雷达、视频监测以及红外监测等探测装置。当前运行速度由速度传感器来采集，当前运行速度的采集为现有技术。
2、根据障碍物与列车之间的距离判断启动常规紧急制动系统或者启动常规紧急制动系统和辅助紧急制动系统。
当该距离≥在当前运行速度下采用常规紧急制动系统制动时的制动安全距离时，列车控制单元向常规紧急制动系统发出制动指令，常规紧急制动系统根据接收到的制动指令启动紧急制动，辅助紧急制动系统因未收到制动指令而不启动紧急制动，无需启动辅助紧急制动系统也能保证列车从当前运行速度状态紧急制动到静止状态。
制动安全距离是指在制动系统作用下列车从当前运行速度状态到静止状态，且不碰撞到障碍物时所行驶的路程。制动安全距离的计算为现有技术，例如，列车当前运行速度为60km/h，制动减速度为1.1m/s2，则可以计算出制动安全距离为126m。
当在当前运行速度下采用制动力为二级制动压力的辅助紧急制动系统时的制动安全距离＜该距离≤在当前运行速度下采用常规紧急制动系统制动时的制动安全距离时，列车控制单元向常规紧急制动系统和辅助紧急制动系统发出制动指令，常规紧急制动系统根据接收到的制动指令启动紧急制动，同时辅助紧急制动系统根据接收到的制动指令以二级制动压力启动紧急制动，即制动气缸施加二级制动压力，使制动靴与钢轨进行机械摩擦，产生紧急制动阻力。
本实施例中，辅助紧急制动系统的二级制动压力为辅助紧急制动系统最大制动压力的50%，在二级制动压力下，辅助紧急制动组件对钢轨的机械损害程度和对列车的冲击力较最大制动压力时小，在保障行车安全的同时降低了制动强度，减少了钢轨的机械磨损和列车冲击。
当该距离＜在当前运行速度下采用制动力为二级制动压力的辅助紧急制动系统时的制动安全距离时，列车控制单元向常规紧急制动系统和辅助紧急制动系统发出制动指令，常规紧急制动系统根据接收到的制动指令启动紧急制动，同时辅助紧急制动系统根据接收到的制动指令以最大制动压力启动紧急制动，即制动气缸施加最大制动压力，使制动靴与钢轨进行机械摩擦，产生紧急制动阻力。
本实施例中，当障碍物与列车之间的距离小于在当前运行速度下采用常规紧急制动系统制动时的制动安全距离时，通过新增的辅助紧急制动系统可以获得更大的紧急制动压力，使列车从当前运行速度到静止状态时的制动安全距离更短，避免了碰撞到障碍物，降低了交通事故发生的概率，提高了列车运行的安全性；该方法还根据障碍物与列车之间的距离判断是否启动辅助紧急制动系统以及启动辅助紧急制动系统哪一级制动压力（即分级制动），减少了不必要的辅助紧急制动次数和制动强度，在保障行车安全的同时减少了机械磨损和列车冲击。该方法根据障碍物的远近由列车控制单元向常规紧急制动系统或常规紧急制动系统和辅助紧急制动系统发出不同等级的制动指令，实现不同等级的制动。相比于单独的常规紧急制动系统，辅助紧急制动系统的增加使列车的制动安全距离缩短了二分之一以上。
如图1所示，本实施例还提供一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置，包括列车控制单元，分别与列车控制单元通讯连接的防碰撞系统和常规紧急制动系统，以及与列车控制单元通讯连接的辅助紧急制动系统；列车控制单元用于根据防碰撞系统检测到的障碍物与列车之间的距离，来控制常规紧急制动系统启动紧急制动或者常规紧急制动系统启动紧急制动的同时辅助紧急制动系统以不同制动力启动紧急制动，具体控制方法见上述一种轨道交通车辆辅助紧急制动方法。
如图2所示，每个转向架对应一个辅助紧急制动系统，每个辅助紧急制动系统均包括辅助紧急制动控制器、以及分别与辅助紧急制动控制器电连接的第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件，辅助紧急制动控制器与列车控制单元通讯连接；第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件分别设于转向架构架1的两侧，在采用辅助紧急制动系统制动时，第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件同时加载，保证了转向架两侧制动力的平衡。
如图3所示，第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件均包括制动气缸4、制动杆6、制动靴5、第一储气包、第一电磁气阀以及锁紧机构10；制动气缸的缸体41设于转向架构架1上，制动气缸的活塞杆42与制动靴5滑动连接，制动靴5位于转向架构架1的下方；制动杆6的第一端通过第一转动副7与制动靴5的一侧转动连接，制动杆6的第二端通过第二转动副8与转向架构架1转动连接；制动气缸的缸体41通过第一电磁气阀与第一储气包连通，辅助紧急制动控制器与第一电磁气阀的控制端电连接；锁紧机构10与辅助紧急制动控制器电连接，锁紧机构10设于转向架构架1上，在未紧急制动时，锁紧机构10将制动靴5锁住（即锁紧机构10与制动靴5另一侧连接），在紧急制动时，锁紧机构10将制动靴5松开（即锁紧机构10与制动靴5另一侧断开）。
当辅助紧急制动控制器接收到列车控制单元发出的制动指令时，辅助紧急制动控制器控制锁紧机构10将制动靴5松开，并根据制动指令控制第一电磁气阀的进气口和出气口连通，由第一储气包为制动气缸4施加相应等级的制动压力，在制动压力作用下，活塞杆42向下移动，从而带动制动杆6、第一转动副7以及制动靴5向下移动，直到制动靴5与钢轨3接触并发生机械摩擦而产生紧急制动力，将动能有效转换成热能，并通过钢轨3传热消散在大气中，大大缩短了列车紧急制动距离，提高了列车运行的安全性；当辅助紧急制动控制器接收到列车控制单元发出的紧急制动解除指令时，第一电磁气阀的进气口与出气口截断，无杆腔排出的气体从缸体41的进气口出来，使活塞杆42复位（回到原位），从而带动制动杆6、第一转动副7以及制动靴5复位，锁紧机构10将制动靴5锁住，列车恢复正常行驶。
如图4所示，在制动靴5的下表面设有摩擦副11，下表面为制动靴5与钢轨3的接触面。摩擦副11是由耐磨涂层或复合材料制成。
摩擦副增大了紧急制动时制动靴5与钢轨3之间的摩擦系数，从而增大了紧急制动阻力，并且减小了制动靴5和钢轨3的机械磨损。耐磨涂层或复合材料为摩擦系数大的耐磨材料，在增加紧急制动阻力的同时减小了摩擦副的磨损。
在制动气缸的活塞杆42上设有滑块9，在制动靴5的上表面设有滑槽，滑块9位于滑槽内，制动气缸的活塞杆42通过滑块9和滑槽与制动靴5滑动连接，如图3所示。
如图4所示，锁紧机构10包括连接杆101、第二储气包、第二电磁气阀、锁紧气缸以及锁紧块102；连接杆101的一端设于转向架构架1上，锁紧气缸的缸体104设于连接杆101的另一端；在锁紧气缸的活塞杆103上设有锁紧块102，锁紧气缸的缸体104通过第二电磁气阀与第二储气包连通；第二电磁气阀的控制端与辅助紧急制动控制器电连接。
在未紧急制动时，第二电磁气阀的进气口与出气口连通，第二储气包为锁紧气缸提供压力，使锁紧气缸的活塞杆103向制动靴5移动，通过锁紧块102将制动靴5锁住，在紧急制动时，第二电磁气阀的进气口与出气口截断，锁紧气缸的缸体104内的气体排出，锁紧气缸的活塞杆103向远离制动靴5的方向移动，使锁紧块102脱离制动靴5，松开制动靴5。锁紧气缸的工作原理与制动气缸的工作原理类似。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轨道交通车辆辅助紧急制动方法，其特征在于：在常规紧急制动系统的基础上增设辅助紧急制动系统，所述辅助紧急制动系统与列车控制单元连接，所述方法包括：
获取障碍物与列车之间的距离以及列车的当前运行速度；
当所述距离≥在当前运行速度下采用常规紧急制动系统制动时的制动安全距离时，常规紧急制动系统启动紧急制动，辅助紧急制动系统不启动紧急制动；
当在当前运行速度下采用制动力为二级制动压力的辅助紧急制动系统时的制动安全距离＜所述距离≤在当前运行速度下采用常规紧急制动系统制动时的制动安全距离时，常规紧急制动系统和辅助紧急制动系统同时启动紧急制动，且辅助紧急制动系统以二级制动压力进行紧急制动；
当所述距离＜在当前运行速度下采用制动力为二级制动压力的辅助紧急制动系统时的制动安全距离时，常规紧急制动系统和辅助紧急制动系统同时启动紧急制动，且辅助紧急制动系统以最大制动压力进行紧急制动。
2.如权利要求1所述的轨道交通车辆辅助紧急制动方法，其特征在于：所述二级制动压力为最大制动压力的40~60%。
3.一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置，包括列车控制单元，以及分别与所述列车控制单元通讯连接的防碰撞系统和常规紧急制动系统；其特征在于：
所述装置还包括与所述列车控制单元通讯连接的辅助紧急制动系统；所述列车控制单元用于根据防碰撞系统检测到的障碍物与列车之间的距离，来控制常规紧急制动系统启动紧急制动或者常规紧急制动系统启动紧急制动的同时辅助紧急制动系统以不同制动力启动紧急制动。
4.如权利要求3所述的一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置，其特征在于：每个转向架对应一个所述辅助紧急制动系统，每个所述辅助紧急制动系统均包括辅助紧急制动控制器、以及分别与所述辅助紧急制动控制器电连接的第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件，所述辅助紧急制动控制器与所述列车控制单元通讯连接；所述第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件分别设于转向架构架的两侧。
5.如权利要求4所述的一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置，其特征在于：所述第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件均包括制动气缸、制动杆、制动靴、第一储气包以及第一电磁气阀；所述制动气缸的缸体设于转向架构架上，制动气缸的活塞杆与制动靴滑动连接；所述制动杆的第一端通过第一转动副与制动靴转动连接，制动杆的第二端通过第二转动副与所述转向架构架转动连接；所述制动气缸的缸体通过第一电磁气阀与第一储气包连通，所述辅助紧急制动控制器与第一电磁气阀的控制端电连接。
6.如权利要求5所述的一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置，其特征在于：所述第一辅助紧急制动组件和第二辅助紧急制动组件均还包括与所述辅助紧急制动控制器电连接的锁紧机构，所述锁紧机构设于所述转向架构架上，在未紧急制动时，锁紧机构将制动靴锁住，在紧急制动时，锁紧机构将制动靴松开。
7.如权利要求6所述的一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置，其特征在于：所述锁紧机构包括连接杆、第二储气包、第二电磁气阀、锁紧气缸以及锁紧块；所述连接杆的一端设于转向架构架上，所述锁紧气缸的缸体设于连接杆的另一端；在所述锁紧气缸的活塞杆上设有锁紧块，所述锁紧气缸的缸体通过第二电磁气阀与第二储气包连通；所述第二电磁气阀的控制端与所述辅助紧急制动控制器电连接。
8.如权利要求5~7中任一项所述的一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置，其特征在于：在所述制动靴的下表面设有摩擦副，所述下表面为制动靴与钢轨的接触面。
9.如权利要求8所述的一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置，其特征在于：所述摩擦副是由耐磨涂层或复合材料制成。
10.如权利要求5~7中任一项所述的一种轨道交通车辆辅助紧急制动装置，其特征在于：在所述制动气缸的活塞杆上设有滑块，在所述制动靴的上表面设有滑槽，所述滑块位于滑槽内，所述制动气缸的活塞杆通过滑块和滑槽与所述制动靴滑动连接。
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| CN (1) | CN112109680A (zh) |
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- 2020-09-16 CN CN202010972058.8A patent/CN112109680A/zh active Pending
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