CN112360908B - 一种水冷和风冷的高速列车盘式制动器及其制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷和风冷的高速列车盘式制动器及其制动系统，此盘式制动器包括轴流通风制动盘、制动钳单元、出水单元和冷却单元，其中，轴流通风制动盘，设置于轮毂上；制动钳单元，与轴流通风制动盘配合活动接触，其包括，钳架组件、活塞组件和制动块组件，活塞组件和制动块组件分别与钳架组件配合相连；出水单元，设置于钳架组件，且位于轴流通风制动盘的外侧，其包括，出风管、出水管和管支架，出风管和出水管通过管支架连接；以及，冷却单元，与出水单元相连，其包括风冷组件和水冷组件，风冷组件与出风管相连，而水冷组件与出水管相连；本发明通过水冷和风冷的结合进行散热，大大提高了高速列车盘式制动器的热稳定性和散热性。

Description

一种水冷和风冷的高速列车盘式制动器及其制动系统

技术领域

本发明涉及高速列车的盘式制动器技术领域，尤其涉及一种水冷和风冷的高速列车盘式制动器及其制动系统。

背景技术

在目前的高速列车上，安装了盘式制动器，为高速列车盘式制动器，其结构如图1~3所示，高速列车盘式制动器包括：制动钳架4、钳架螺栓5、活塞壳螺栓6、活塞7、活塞壳8、弹簧9、活塞盖10、活塞轴11、弹性挡圈12、杠杆13、杠杆轴14、制动块轴15、制动块底板16、铆钉17、摩擦片18、通风盘螺母19、径流通风制动盘20、通风盘螺栓21和轮毂22；径流通风制动盘20通过通风盘螺母19和通风盘螺栓21与轮毂22连接，轮毂22与车轴2焊接，车轴2的两端与高速列车的车轮1连接；活塞壳8通过活塞壳螺栓6固定在车桥3上，每个活塞壳8中的两个活塞7对称安装，每个活塞壳8中的两个活塞盖10与活塞壳8固定连接，弹簧9在活塞7与活塞盖10之间，活塞7的一端通过活塞轴11与杠杆13连接，活塞7上与活塞轴11连接的孔的直径大于活塞轴11的直径，防止活塞7与活塞轴11的运动不协调；制动钳架4通过钳架螺栓5固定在车桥3上，杠杆13的中部通过杠杆轴14与制动钳架4连接，杠杆13通过制动块轴15与制动块底板16连接，摩擦片18通过铆钉17固定在制动块底板16上，摩擦片18在径流通风制动盘20的两侧；径流通风制动盘20的中间有空气径流式叶片，径流通风制动盘20转动时，可使空气由径流通风制动盘20的中间向边缘流动；活塞轴11、杠杆轴14和制动块轴15的两端分别用弹性挡圈12限位。

高速列车盘式制动器的工作原理：高速列车盘式制动器不制动时，摩擦片与径流通风制动盘之间有间隙；高速列车盘式制动器制动时，压缩空气由活塞壳上的孔流入两个活塞之间，推动活塞，使两个活塞之间的距离增大，并压缩弹簧；活塞通过活塞轴推动杠杆，使杠杆绕杠杆轴转动，杠杆带动制动块底板、铆钉和摩擦片运动，消除摩擦片与径流通风制动盘之间的间隙后，使摩擦片压紧在径流通风制动盘上，摩擦片不随车轮转动；车轮通过轮毂、通风盘螺栓带动径流通风制动盘转动，车轮转动或有转动趋势时，在摩擦片与径流通风制动盘之间产生摩擦力，阻碍径流通风制动盘转动，使车轮制动，进一步，使高速列车制动。

高速列车盘式制动器解除制动时，通过活塞壳上的孔放掉两个活塞之间的压缩空气，被压缩的弹簧推动活塞，使两个活塞之间的距离减小后回到制动前的位置；活塞通过活塞轴拉动杠杆，使杠杆绕杠杆轴转动，杠杆带动制动块底板、铆钉和摩擦片运动，使摩擦片与径流通风制动盘之间出现间隙，在摩擦片与径流通风制动盘之间产生摩擦力，解除了高速列车盘式制动器的制动。

高速列车盘式制动器在制动过程中，摩擦片与径流通风制动盘之间由于摩擦产生的热量，通过径流通风制动盘与摩擦片没接触的表面和制动块底板的表面散发，另径流通风制动盘的中间的空气径流式叶片构成风扇，径流通风制动盘转动后，空气按图1~3中箭头方向由径流通风制动盘的中间向边缘流动，带走径流通风制动盘的中间的热量，使径流通风制动盘的热量降低。

高速列车盘式制动器存在以下不足之处：高速列车制动时，摩擦片与径流通风制动盘之间由于摩擦消耗高速列车运动的动能，并将高速列车运动的动能转变为热能，使制动块底板、铆钉、摩擦片和径流通风制动盘的温度升高，摩擦片的热量传递给通风制动盘和制动块底板；径流通风制动盘为风冷式制动盘，空气按图1~3中箭头方向流过径流通风制动盘的中间，带走径流通风制动盘中间的热量，径流通风制动盘的两个侧面与空气接触散热且为非强制散热，制动块底板与空气接触散热且为非强制散热，这些，使高速列车盘式制动器的散热能力较低，此外，径流通风制动盘的中间的空气径流式叶片所构成的风扇的散热能力受高速列车的车速影响，高速列车运动的动能很大且大部分动能在制动时转变为摩擦片和径流通风制动盘的热能，这将使制动块底板、铆钉、摩擦片和径流通风制动盘的温度很高，摩擦片和径流通风制动盘的温度能高达600℃以上，另外，高速列车下长坡连续制动时，高速列车盘式制动器持续制动，将导致板、铆钉、摩擦片和径流通风制动盘持续在高温下工作，摩擦片和径流通风制动盘持续在600℃以上工作；这使摩擦片与径流通风制动盘之间摩擦系数下降，影响高速列车盘式制动器的制动效能，也使摩擦片和径流通风制动盘表面的强度下降，加速摩擦片和径流通风制动盘表面的磨损，因此，需要提高高速列车盘式制动器的热稳定性和散热性。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有高速列车盘式制动器存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种水冷和风冷的高速列车盘式制动器，其目的在于解决高速列车在制动时，列车盘式制动器的热稳定性和散热性不高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水冷和风冷的高速列车盘式制动器，此盘式制动器包括轴流通风制动盘、制动钳单元、出水单元和冷却单元，其中，轴流通风制动盘，设置于轮毂上；制动钳单元，与所述轴流通风制动盘配合活动接触，其包括，钳架组件、活塞组件和制动块组件，所述活塞组件和制动块组件分别与所述钳架组件配合相连；出水单元，设置于所述钳架组件，且位于所述轴流通风制动盘的外侧，其包括，出风管、出水管和管支架，所述出风管和出水管通过所述管支架连接；以及，冷却单元，与所述出水单元相连，其包括风冷组件和水冷组件，所述风冷组件与出风管相连，而所述水冷组件与出水管相连。

作为本发明所述水冷和风冷的高速列车盘式制动器的一种优选方案，其中：所述轴流通风制动盘的径向侧壁中具有空气轴流式叶片，设置有多组且均匀分布。

作为本发明所述水冷和风冷的高速列车盘式制动器的一种优选方案，其中：所述钳架组件包括制动钳架、杠杆和杠杆轴，所述杠杆关于所述轴流通风制动盘对称设置，所述杠杆通过所述杠杆轴转动连接在所述制动钳架的中部侧壁上；所述活塞组件包括活塞壳、活塞、活塞盖和弹簧，所述活塞对称安装在所述活塞壳内，而所述活塞盖固定连接于所述活塞壳内，所述弹簧位于所述活塞和活塞盖之间，所述活塞的伸缩端配合连接于所述杠杆的一端；所述制动块组件包括制动块底板和摩擦片，所述摩擦片通过铆钉固定在所述制动块底板上，而所述制动块底板连接于所述杠杆远离所述活塞的一端。

作为本发明所述水冷和风冷的高速列车盘式制动器的一种优选方案，其中：所述出风管整体弯曲呈环状的C形，且包围在所述轴流通风制动盘的外侧圆周上，在其C形管体的侧壁上中开设有出气孔，两侧所述出气孔分别朝向所述轴流通风制动盘的两侧侧壁。

作为本发明所述水冷和风冷的高速列车盘式制动器的一种优选方案，其中：所述出水管整体弯曲，且两侧关于中部对称，与所述出风管配合包围在所述轴流通风制动盘的外侧圆周上，其两侧为喷水段，在所述喷水段管体上开设有出水孔。

作为本发明所述水冷和风冷的高速列车盘式制动器的一种优选方案，其中：所述出水管的喷水段管道与所述出风管的管道相垂直，且此所述出水管的喷水段位于所述出风管与轴流通风制动盘之间。

作为本发明所述水冷和风冷的高速列车盘式制动器的一种优选方案，其中：所述管支架包括左管支架、右管支架和管卡，所述左管支架通过所述管卡与所述出水管相连，所述右管支架通过所述管卡与所述出风管相连，而所述左管支架和右管支架通过管支架螺栓与所述制动钳架相连。

作为本发明所述水冷和风冷的高速列车盘式制动器的一种优选方案，其中：所述风冷组件包括进风总管、风机、中间风管和风管接头，所述进风总管、风机、中间风管和风管接头依次相连，且所述风管接头与所述出风管相连；雾冷组件包括进水总管、水泵和中间水管，所述进水总管、水泵和中间水管依次相连，且所述中间水管的出水端与所述出水管相连；所述中间水管上设置有调压电磁阀。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种水冷和风冷的高速列车盘式制动系统，其目的在于解决高速列车在制动时，列车盘式制动器的热稳定性和散热性不高的问题的系统。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水冷和风冷的高速列车盘式制动系统，此系统包括上述所水冷和风冷的高速列车盘式制动器，还包括，监测单元，包括第一湿度传感器、第二湿度传感器和温度传感器，其中，所述第一湿度传感器和第二湿度传感器用于监测所述轴流通风制动盘周围的相对湿度值，而所述温度传感器能够监测所述轴流通风制动盘上的温度；控制单元，其包括控制器和电池，所述控制器通过电线分别与所述第一湿度传感器、第二湿度传感器、温度传感器、风机、水泵和调压电磁阀电性连接，所述电池为所述控制器、第一湿度传感器、第二湿度传感器、温度传感器、风机、水泵和调压电磁阀提供电能。

作为本发明所述水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的一种优选方案，其中：采用以下控制方法：当制动时，所述温度传感器监测到所述轴流通风制动盘上的温度大于设定的温度阈值，启动所述风冷组件和水冷组件共同降温；待制动结束时，先关闭所述水冷组件，且当所述轴流通风制动盘的温度小于一定的温度阈值时，再关闭所述风冷组件。

发明的有益效果：

1．高速列车制动时，水喷到轴流通风制动盘的两个侧面和中间；风吹到轴流通风制动盘的两个侧面和中间，并吹向制动块底板和摩擦片，使轴流通风制动盘、制动块底板和摩擦片的温度降低，这种强制喷水和通风散热，尤其对轴流通风制动盘强制喷水和通风散热，比径流通风制动盘的散热能力高得多，提高了高速列车盘式制动器的热稳定性和散热性；水冷和风冷有机结合，加上使用轴流通风制动盘，更能有效地降低轴流通风制动盘的温度，进一步提高了高速列车盘式制动器的热稳定性和散热性。

2．在目前的高速列车盘式制动器的基础上，增加水冷和风冷系统及其控制电路，用轴流通风制动盘替换径流通风制动盘，构成了水冷和风冷的高速列车盘式制动系统,这有利于保留目前的高速列车盘式制动器的特性，有利于水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的设计和制造。

3．由于水冷和风冷的高速列车盘式制动系统有良好的散热性能，使摩擦片和轴流通风制动盘的工作温度降低，摩擦片和轴流通风制动盘的剪切强度提高，有利于提高摩擦片和轴流通风制动盘的耐磨性和寿命。

4．风吹到轴流通风制动盘的两个侧面和中间，能加速水的汽化，有利于轴流通风制动盘的散热。

5．由于水冷和风冷的高速列车盘式制动器的水冷和风冷的控制电路控制喷水量，使水的利用率高，用水量少，且向轴流通风制动盘喷水后，水不会成为摩擦片与轴流通风制动盘之间的润滑剂。

6．风冷系统对制动块底板、摩擦片、轴流通风制动盘的冷却，不受高速列车的车速影响，散热性好。

7．高速列车上有水箱、风机，这便于实施水冷和风冷的高速列车盘式制动系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为高速列车盘式制动器。

图2为图1的局部放大图。

图3为图1的A-A向视图。

图4为水冷和风冷的高速列车盘式制动器。

图5为图4的局部放大图。

图6为图4的C-C向视图。

图7为图6的E-E向旋转剖面图。

图8为出水管和出风管的主视图。

图9为图8的俯视图。

图10为图8的出水管和出风管的F向展开后中间截断图。

图11为图8的出水管和出风管的G向展开后中间截断图。

图12为水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的水冷和风冷系统图。

图13为水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的水冷和风冷的控制电路图。

附图中附图标记为：1车轮；2车轴；3车桥；4制动钳架；5钳架螺栓；6活塞壳螺栓；7活塞；8活塞壳；9弹簧；10活塞盖；11活塞轴；12弹性挡圈；13杠杆；14杠杆轴；15制动块轴；16制动块底板；17铆钉；18摩擦片；19通风盘螺母；20径流通风制动盘；21通风盘螺栓；22轮毂。

23出风管；24出水管；25轴流通风制动盘；26左管支架；27出水孔；28管支架螺栓；29管卡；30右管支架；31第一湿度传感器；32第二湿度传感器；33出气孔；34温度传感器；35调压电磁阀；36风管接头；37中间风管；38风机；39进风总管；40进水总管；41水泵；42中间水管；43控制器；44电线；45电池。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图4~13，为本发明第一个实施例，提供了一种雾冷和风冷的汽车盘式制动器，此盘式制动器包括轴流通风制动盘25、制动钳单元、出水单元和冷却单元，其中，轴流通风制动盘25，设置于轮毂22上；制动钳单元，与轴流通风制动盘25配合活动接触，其包括，钳架组件、活塞组件和制动块组件，活塞组件和制动块组件分别与钳架组件配合相连；出水单元，设置于钳架组件，且位于轴流通风制动盘25的外侧，其包括，出风管23、出水管24和管支架，出风管23和出水管24通过管支架连接；以及，冷却单元，与出水单元相连，其包括风冷组件和水冷组件，风冷组件与出风管23相连，而水冷组件与出水管24相连。

轴流通风制动盘25的轴向侧壁中具有空气轴流式叶片，设置有多组且均匀分布。

其中，本方案中的列车盘式制动器，是用轴流通风制动盘25替换现有的径流通风制动盘20；具体的，轴流通风制动盘25相较于传统的径流通风制动盘20，改变了其通风的流向，在其轴向侧壁中设置有多组空气轴流式叶片，用于帮助制动盘加速散热；制动钳单元配合设置于轴流通风制动盘25的盘体外侧，能够与轴流通风制动盘25的盘体接触，实现车轮1的制动减速；而出水单元则为产生冷却气或水汽的结构，设置在轴流通风制动盘25的外侧，配合冷却单元使用，将冷却单元产生的用于冷却制动盘的气或水吹向轴流通风制动盘25。

钳架组件包括制动钳架4、杠杆13和杠杆轴14，杠杆13关于轴流通风制动盘25对称设置，杠杆13通过杠杆轴14转动连接在制动钳架4的中部侧壁上；活塞组件包括活塞壳8、活塞7、活塞盖10和弹簧9，活塞7对称安装在活塞壳8内，而活塞盖10固定连接于活塞壳8内，弹簧9位于活塞7和活塞盖10之间，活塞7的伸缩端配合连接于杠杆13的一端；制动块组件包括制动块底板16和摩擦片18，摩擦片18通过铆钉17固定在制动块底板16上，而制动块底板16连接于杠杆13远离活塞7的一端。

进一步的，钳架组件将制动块组件安装在车桥3上，而活塞组件通过驱动钳架组件控制制动块组件的运动，具体的，制动钳架4通过钳架螺栓5固定在车桥3上，杠杆13的中部通过杠杆轴14与制动钳架4连接，杠杆13通过制动块轴15与制动块底板16连接，摩擦片18通过铆钉17固定在制动块底板16上，摩擦片18在轴流通风制动盘25的两侧。

活塞壳8通过活塞壳螺栓6固定在车桥3上，每个活塞壳8中的两个活塞7对称安装，每个活塞壳8中的两个活塞盖10与活塞壳8固定连接，弹簧9在活塞7与活塞盖10之间，活塞7的一端通过活塞轴11与杠杆13连接，活塞7上与活塞轴11连接的孔的直径大于活塞轴11的直径，防止活塞7与活塞轴11的运动不协调。

出风管23整体弯曲呈环状的C形，且包围在轴流通风制动盘25的外侧圆周上，在其C形管体的侧壁上中开设有出气孔33，两侧出气孔33分别朝向轴流通风制动盘25的两侧侧壁。

出水管24整体弯曲，且两侧关于中部对称，与出风管23配合包围在轴流通风制动盘25的外侧圆周上，其两侧为喷水段，在喷水段管体上开设有出水孔27。

出水管24的喷水段管道与出风管23的管道相垂直，且此出水管24的喷水段位于出风管23与轴流通风制动盘25之间。

管支架包括左管支架26、右管支架30和管卡29，左管支架26通过管卡29与出水管24相连，右管支架30通过管卡29与出风管23相连，而左管支架26和右管支架30通过管支架螺栓28与制动钳架4相连。

更进一步的，结合附图8~11中所示，出风管23为整体弯曲呈C形的连续管道，其C形开口的大小应能保证出风管23弹性弯形后通过车轴2，使出风管23形成C字形的环形包围轴流通风制动盘25和车轴2；在其管体侧壁上具有出气孔33，本实施例优选开设4组，且均匀分布，而出气孔33朝向轴流通风制动盘25的侧壁上，用于将出风管23内的增压气吹向轴流通风制动盘25，加速轴流通风制动盘25的散热。两排出气孔33分别面向轴流通风制动盘25的两个侧面，使出风管23经出气孔33吹出的风吹到轴流通风制动盘25的两个侧面，中间的两排出气孔33面向轴流通风制动盘25的中间，使出风管23经出气孔33吹出的风吹到轴流通风制动盘25的中间，中间的一排出水孔27在中间的两排出气孔33之间。

而出水管24整体弯曲，两侧关于中部对称，中部为不喷水段，两端为喷水段，喷水段的管体侧壁上具有出水孔27，本实施例优选为3排，需要说明的是，出水管24的喷水段的管道与出风管23的管道垂直，且出水管24的喷水段与出风管23焊接，用于提高出水管24和出风管23结合的结构整体性；而出水管24的喷水段位于出风管23与轴流通风制动盘25之间，有利于出水管24喷出的水雾化，提高水喷到轴流通风制动盘25的两个侧面和中间的效果；3排的出水孔27分别面向轴流通风制动盘25的两个侧面和中间，使出水管24经出水孔27喷出的水喷到轴流通风制动盘25的两个侧面和中间，且不会对摩擦片18、第一湿度传感器31和第二湿度传感器32产生影响。出水管24的喷水段在出风管23与轴流通风制动盘25之间。

风冷组件包括进风总管39、风机38、中间风管37和风管接头36，进风总管39、风机38、中间风管37和风管接头36依次相连，且风管接头36与出风管23相连；雾冷组件包括进水总管40、水泵41和中间水管42，进水总管40、水泵41和中间水管42依次相连，且中间水管42的出水端与出水管24相连；中间水管42上设置有调压电磁阀35。

进一步的，风冷组件中进风总管39从外接空气抽取空气，经风机38增压后进入中间风管37，流入中间风管37的空气分为多路，此路数与轴流通风制动盘25的个数相同，且各路均通过风管接头36与出风管23相连通，将增压后的空气导入出风管23内，并从出气孔33吹向轴流通风制动盘25。

水冷组件中的水泵41将从进水管40中导入的水增压后，导入中间水管42中，中间水管42分为多路，此路数与轴流通风制动盘25的个数相同。每路中均通过调压电磁阀35与出水管24相连，水再从出水孔27中喷出，喷向轴流通风制动盘25的外侧壁；设置调压电磁阀35的目的在于调节出水管24中的水压，进而改变喷水量。

实施例2

参照图12~13，为本发明第二个实施例，提供了一种水冷和风冷的高速列车盘式制动系统，此系统包括上述所水冷和风冷的高速列车盘式制动器，还包括，监测单元，包括第一湿度传感器、第二湿度传感器32和温度传感器34，其中，第一湿度传感器和第二湿度传感器32用于监测轴流通风制动盘25周围的相对湿度值，而温度传感器34能够监测轴流通风制动盘25上的温度。

控制单元，其包括控制器43和电池45，控制器43通过电线44分别与第一湿度传感器、第二湿度传感器32、温度传感器34、风机38、水泵41和调压电磁阀35电性连接，电池45为控制器43、第一湿度传感器、第二湿度传感器32、温度传感器34、风机38、水泵41和调压电磁阀35提供电能。

具体的，每个轴流通风制动盘25对应一个第一湿度传感器31、一个第二湿度传感器32和一个温度传感器34，第一湿度传感器31、第二湿度传感器32和温度传感器34分别固定在右管支架30上，第一湿度传感器31和第二湿度传感器32位于轴流通风制动盘25的一侧，温度传感器34位于轴流通风制动盘25的另一侧。

进一步的，第一湿度传感器31和温度传感器34安装在轴流通风制动盘25转入摩擦片18的入口处并不与摩擦片18接触，第一湿度传感器31在摩擦片18和第二湿度传感器32之间，第一湿度传感器31与摩擦片18之间的间隙所对的圆心角θ为2.5～5º，第一湿度传感器31与第二湿度传感器32所对的圆心角α为15～25º，在轴流通风制动盘25转入摩擦片18的入口处的出水孔27与第二湿度传感器32之间的间隙所对的圆心角β为3～8º；第一湿度传感器31、第二湿度传感器32和温度传感器34均不与轴流通风制动盘25接触，有1～7mm的间距。

控制单元中，控制器43处理各传感器采集的信号并加以处理，并产生输出信号用以控制风机38、水泵41和调压电磁阀35，从而对轴流通风制动盘25产生最佳的降温效果。

本制动系统可采用以下控制方法：当制动时，温度传感器34监测到轴流通风制动盘25上的温度大于设定的温度阈值，启动风冷组件和水冷组件共同降温；待制动结束时，先关闭水冷组件，且当轴流通风制动盘25的温度小于一定的温度阈值时，再关闭风冷组件。

此制动分为前进制动及后退或驻车制动，本实施例中设定温度阈值为120度，具体的，结合附图1~13，控制过程具有以下情况：

高速列车前进制动时，水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的控制方法：温度传感器34测得轴流通风制动盘25的温度高于120℃时，风机38和水泵41开始工作，水从进水总管40沿图12中的箭头方向流入水泵41，经水泵41增压后，再沿图12、图4~7中的箭头方向经中间水管42、调压电磁阀35、出水管24、出水孔27，喷到轴流通风制动盘25的两个侧面和中间；空气从进风总管39沿图12中的箭头方向流入风机38，经风机38增压后，再沿图12、图4~7中的箭头方向经中间风管37、风管接头36、出风管23、出气孔33吹到轴流通风制动盘25的两个侧面和中间，并吹向制动块底板16和摩擦片18；当第二湿度传感器32测得空气的湿度高于设定的第二湿度传感器32的相对湿度值时，通过调压电磁阀35和水泵41减小水的压力，减小喷水量，反之，通过调压电磁阀35和水泵41增大水的压力，增大喷水量；当第一湿度传感器31测得空气的湿度高于设定的第一湿度传感器31的相对湿度值时，减小设定的第二湿度传感器32的相对湿度值，反之，增大设定的第二湿度传感器32的相对湿度值；高速列车停止制动时，水泵41停止工作，温度传感器34测得轴流通风制动盘25的温度低于120℃后，风机38停止工作。

高速列车后退或驻车制动时，水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的控制方法：水泵41不工作，温度传感器34测得轴流通风制动盘25的温度高于120℃时，风机38开始工作，空气从进风总管39沿图12中的箭头方向流入风机38，经风机38增压后，再沿图12、图4~7中的箭头方向经中间风管37、风管接头36、出风管23、出气孔33吹到轴流通风制动盘25的两个侧面和中间，并吹向制动块底板16和摩擦片18；高速列车停止制动时，温度传感器34测得轴流通风制动盘25的温度低于120℃后，风机38停止工作。

高速列车前进制动时，水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的工作原理：轴流通风制动盘25的温度高于120℃后，水从出水孔27喷出，沿图4~6中的箭头方向喷到轴流通风制动盘25转出摩擦片18的出口处的两个侧面和中间，水接触高温的轴流通风制动盘25后，产生汽化，形成水汽，强制水汽散热，使轴流通风制动盘25的温度降低，并形成水冷的高速列车盘式制动系统，水来自高速列车的水箱；风从出气孔33吹出，沿图4~7中的箭头方向吹过轴流通风制动盘25的两个侧面和中间，吹过制动块底板16和摩擦片18，并吹走水汽，强制通风散热，使轴流通风制动盘25制动块底板16和摩擦片18的温度降低，并形成风冷的高速列车盘式制动系统，在夏天，空气的温度高，风冷的空气可来自高速列车的有空调的客车车箱，在春、秋、冬天，空气的温度低，风冷的空气可直接来自大气；水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的有机结合，形成水冷和风冷的高速列车盘式制动系统，加强了水汽流出轴流通风制动盘25的两个侧面和中间，此外，轴流通风制动盘25的中间的空气轴流式叶片，使空气沿图4~7中的箭头方向由轴流通风制动盘25的边缘向中间流动，强制水汽和通风散热，提高了单独水冷或风冷轴流通风制动盘25的效果，更能有效地降低轴流通风制动盘25的温度，有利于水冷和风冷的高速列车盘式制动器的热稳定性。

高速列车后退制动时，水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的工作原理：为防止有水膜轴流通风制动盘25的侧面转入摩擦片18与轴流通风制动盘25之间，水泵41不工作，靠风冷系统，给制动块底板16、摩擦片18和轴流通风制动盘25降温，使水冷和风冷的高速列车盘式制动器热稳定性。

高速列车驻车制动时，水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的工作原理：靠风冷系统，能快速给制动块底板16、摩擦片18和轴流通风制动盘25降温。

在水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的控制中，有两个要求，第一个要求：第二湿度传感器32的相对湿度的设定值要合适，使出水孔27的喷水量合适，且能防止转入摩擦片18的轴流通风制动盘25的侧面有水汽膜；在高速列车前进制动中，出水孔27的喷水量多，轴流通风制动盘25的散热好，但会使转入摩擦片18的轴流通风制动盘25的侧面有水汽膜，如果转入摩擦片18的轴流通风制动盘25的侧面有水汽膜（由水汽化形成的一层膜），会降低轴流通风制动盘25与摩擦片18之间的摩擦系数，影响水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的制动效能，此外，会有水从轴流通风制动盘25的边缘甩出，降低水的利用率，还有，水会喷到通风盘螺母19、通风盘螺栓21和轮毂22上，喷出的水多时，喷到通风盘螺母19、通风盘螺栓21和轮毂22上的水在离心力的作用下，沿轴流通风制动盘25的侧面向轴流通风制动盘25的边缘运动，在轴流通风制动盘25的侧面形成水汽膜流（水流汽化形成的水汽膜的流线）；如果出水孔27的喷水量少，可使转入摩擦片18的轴流通风制动盘25的侧面没有水汽膜，但不能有效地发挥水冷系统的散热作用，影响水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的散热效果；控制出水孔27的喷水量及防止转入摩擦片18的轴流通风制动盘25的侧面有水汽膜是相互关联的，要控制出水孔27的喷水量，使出水孔27的喷水量尽可能大，又要防止转入摩擦片18的轴流通风制动盘25的侧面有水汽膜；控制器43是根据第二湿度传感器32检测得到的相对湿度及第二湿度传感器32的相对湿度的设定值控制出水孔27的喷水量，因此，第二湿度传感器32的相对湿度的设定值要合适。

在水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的控制中，第二个要求：能控制第二湿度传感器32的相对湿度的设定值；高速列车前进制动时，其车速是变化的，轴流通风制动盘25的转速随之变化，又由于制动中水冷和风冷的高速列车盘式制动器的散热，轴流通风制动盘25的温度是变化的；如果取第二湿度传感器32的相对湿度的设定值大了，轴流通风制动盘25在转出第二湿度传感器32到转出第一湿度传感器31过程中，喷到通风盘螺母19、通风盘螺栓21和轮毂22上的水在离心力的作用下，在转入第一湿度传感器31的轴流通风制动盘25的侧面形成较多的水汽膜流；如果取第二湿度传感器32的相对湿度的设定值小了，轴流通风制动盘25在转出第二湿度传感器32到转出第一湿度传感器31过程中，喷到通风盘螺母19、通风盘螺栓21和轮毂22上的水少，虽在转入第一湿度传感器31的轴流通风制动盘25的侧面不会形成水汽膜流，但不能有效地发挥水冷系统的散热作用，影响水冷和风冷的高速列车盘式制动系统的散热效果；因此，要求第二湿度传感器32的相对湿度的设定值是变化的，要能控制第二湿度传感器32的相对湿度的设定值。

控制第二湿度传感器32的相对湿度的设定值的方法：在相对湿度65～80%RH之间，取一个相对湿度作为第二湿度传感器32的相对湿度的设定值；在相对湿度30～65%RH之间，取一个相对湿度作为第一湿度传感器31的相对湿度的设定值，第一湿度传感器31的相对湿度的设定值小于第二湿度传感器32的相对湿度的设定值；用第二湿度传感器32的相对湿度的设定值控制出水孔27的喷水量，用第一湿度传感器31的相对湿度的设定值控制第二湿度传感器32的相对湿度的设定值；当第一湿度传感器31测得空气的相对湿度高于第一湿度传感器31相对湿度的设定值时，控制器43减小第二湿度传感器32的相对湿度的设定值，反之，控制器43增大第二湿度传感器32的相对湿度的设定值，使出水孔27有合适的喷水量。

控制第二湿度传感器32的相对湿度的设定值的原理：水从出水孔27喷到轴流通风制动盘25的侧面，水接触高温的轴流通风制动盘25后，产生汽化，形成沿图4~7中的箭头方向流动的水汽，并在雾冷制动盘31的外圆柱体的侧面形成水汽膜，由于在轴流通风制动盘25转入摩擦片18的入口处的出水孔27与第二湿度传感器32之间的间隙所对的圆心角β为3～8º，使转入第二湿度传感器32的轴流通风制动盘25的侧面仍有水汽膜且影响第二湿度传感器32的相对湿度，转入第二湿度传感器32的轴流通风制动盘25的侧面的水汽膜厚度大，相对湿度大，反之，转入第二湿度传感器32的轴流通风制动盘25的侧面的水汽膜厚度小，相对湿度小，这样，用第二湿度传感器32检测得到的相对湿度能间接反映出水孔27的喷水量的大小，控制器43根据第二湿度传感器32检测得到的相对湿度及第二湿度传感器32的相对湿度的设定值能控制出水孔27的喷水量；第一湿度传感器31与第二湿度传感器32所对的圆心角α为15～25º，喷到通风盘螺母19、通风盘螺栓21和轮毂22上的水在离心力的作用下，在第一湿度传感器31与第二湿度传感器32所对的圆心角α的范转内，转入第一湿度传感器31的轴流通风制动盘25的侧面形成水汽膜流，并影响第一湿度传感器31的相对湿度值，这样，控制器可以用第一湿度传感器31的相对湿度值控制第二湿度传感器32的相对湿度的设定值，进一步，控制出水孔27的喷水量并有合适的喷水量。

防止转入摩擦片18的轴流通风制动盘25的侧面有水汽膜的方法和原理：利用第一湿度传感器31、第二湿度传感器32的相对湿度值，控制转入第一湿度传感器31下方的轴流通风制动盘25的侧面的水汽膜的厚度；再利用轴流通风制动盘25由第一湿度传感器31下方转入制动块摩擦片12的下方转过的角度θ，及利用轴流通风制动盘25的温度高于120℃，蒸发轴流通风制动盘25的侧面的水汽膜，同时，利用出气孔33吹到轴流通风制动盘25的侧面的风，吹走轴流通风制动盘25的侧面的水汽膜，使转入摩擦片18的轴流通风制动盘25的侧面没有水汽膜。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种水冷和风冷的高速列车盘式制动器，其特征在于：包括，

轴流通风制动盘，设置于轮毂上；

制动钳单元，与所述轴流通风制动盘配合活动接触，其包括，钳架组件、活塞组件和制动块组件，所述活塞组件和制动块组件分别与所述钳架组件配合相连；

出水单元，设置于所述钳架组件，且位于所述轴流通风制动盘的外侧，其包括，出风管、出水管和管支架，所述出风管和出水管通过所述管支架连接；以及，

冷却单元，与所述出水单元相连，其包括风冷组件和水冷组件，所述风冷组件与出风管相连，而所述水冷组件与出水管相连；

所述轴流通风制动盘的径向侧壁中具有空气轴流式叶片，设置有多组且均匀分布；

所述钳架组件包括制动钳架、杠杆和杠杆轴，所述杠杆关于所述轴流通风制动盘对称设置，所述杠杆通过所述杠杆轴转动连接在所述制动钳架的中部侧壁上；

所述活塞组件包括活塞壳、活塞、活塞盖和弹簧，所述活塞对称安装在所述活塞壳内，而所述活塞盖固定连接于所述活塞壳内，所述弹簧位于所述活塞和活塞盖之间，所述活塞的伸缩端配合连接于所述杠杆的一端；

所述制动块组件包括制动块底板和摩擦片，所述摩擦片通过铆钉固定在所述制动块底板上，而所述制动块底板连接于所述杠杆远离所述活塞的一端；

所述出风管整体弯曲呈环状的C形，且包围在所述轴流通风制动盘的外侧圆周上，在其C形管体的侧壁上中开设有出气孔，两侧所述出气孔分别朝向所述轴流通风制动盘的两侧侧壁；

所述出水管整体弯曲，且两侧关于中部对称，与所述出风管配合包围在所述轴流通风制动盘的外侧圆周上，其两侧为喷水段，在所述喷水段管体上开设有出水孔；

所述出水管的喷水段管道与所述出风管的管道相垂直，且所述出水管的喷水段位于所述出风管与轴流通风制动盘之间;

所述管支架包括左管支架、右管支架和管卡，所述左管支架通过所述管卡与所述出水管相连，所述右管支架通过所述管卡与所述出风管相连，而所述左管支架和右管支架通过管支架螺栓与所述制动钳架相连。

2.如权利要求1所述的水冷和风冷的高速列车盘式制动器，其特征在于：所述风冷组件包括进风总管、风机、中间风管和风管接头，所述进风总管、风机、中间风管和风管接头依次相连，且所述风管接头与所述出风管相连；

水冷组件包括进水总管、水泵和中间水管，所述进水总管、水泵和中间水管依次相连，且所述中间水管的出水端与所述出水管相连；

所述中间水管上设置有调压电磁阀。

3.一种水冷和风冷的高速列车盘式制动系统，其特征在于：包括上述权利要求2所述水冷和风冷的高速列车盘式制动器，还包括，

监测单元，包括第一湿度传感器、第二湿度传感器和温度传感器，其中，所述第一湿度传感器和第二湿度传感器用于监测所述轴流通风制动盘周围的湿度值，而所述温度传感器能够监测所述轴流通风制动盘上的温度；

控制单元，其包括控制器和电池，所述控制器通过电线分别与所述第一湿度传感器、第二湿度传感器、温度传感器、风机、水泵和调压电磁阀电性连接，所述电池为所述控制器、第一湿度传感器、第二湿度传感器、温度传感器、风机、水泵和调压电磁阀提供电能。

4.如权利要求3述的水冷和风冷的高速列车盘式制动系统，其特征在于：采用以下控制方法：

当制动时，所述温度传感器监测到所述轴流通风制动盘上的温度大于设定的温度阈值，启动所述风冷组件和水冷组件共同降温；

待制动结束时，先关闭所述水冷组件，且当所述轴流通风制动盘的温度小于设定的温度阈值时，再关闭所述风冷组件。

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