CN112406844A - 一种列车风源系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能够实现多重保护的列车风源系统及控制方法。通过在首尾车厢上设置端部车机组模块，以及能够根据电车实际编组情况进行增减的中间车机组模块，能够灵活适应各节车厢用气设备的供风需求。此外，首尾车厢和尾车厢上均设有空气压缩机组，当一套空气压缩机组出现故障时，另一套空气压缩机组能够完成全车正常运行时的供气工作。空气压缩机组启停机的控制方法包括通过空气干燥器来输出启停机信号的常规控制模式，以及在常规控制模式失效时通过压力开关来输出启停机信号的保护控制模式。且即使出现风源故障需要救援车辆提供外部气源时，也能够通过首尾车厢上的外充快速接头实现快速救援。

Description

一种列车风源系统及控制方法
技术领域
本发明涉及车辆供风技术领域，具体为一种列车风源系统及其控制方法，尤其适用于具有多节车厢的车辆。
背景技术
列车内部配置有空气制动系统、空气悬架系统、空气作动受电弓、空簧司机座椅等大量用气系统及设备，其中最关键的是空气制动系统，如果制动系统存在隐患，则会对车辆的运行安全构成严重威胁。空气制动系统的实施主要依赖压缩空气完成，所需压缩空气由风源系统提供，因此为整车提供一个功能齐全、性能稳定、安全可靠的风源系统至关重要。
风源系统的核心部件是空气压缩机，为了将供风保持在一个稳定的范围从而保障车辆运行安全，需要对空气压缩机的启停机进行有效控制。现有技术中，空气压缩机启停机的控制方法往往比较单一，没有应急保护模式，如果常规控制模式失效则会导致车辆供风不足等风源故障。而一旦产生风源故障需要救援车辆提供外部气源时，由于列车的车体较长，且专有道路通常只能容纳一列车单向行驶，因此救援车辆往往难以快速进入故障现场，从而可能导致交通瘫痪。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提出了一种具有应急保护模式的列车风源系统及控制方法，能够实现多重保护，且即使出现故障，也能够实现快速救援。
本发明第一方面提出了一种列车风源系统，用于具有至少两个车厢的列车，
a)当所述列车具有两个车厢时，所述系统包括端部车机组模块、辅助电源系统以及整车控制器，其中：
所述端部车机组模块设有2个，分别设置于所述列车的首车厢和尾车厢，每个所述端部车机组模块包括通过管路依次连接的空气压缩机组、冷凝器、空气干燥器、四回路保护阀和储能风缸；所述空气干燥器和所述四回路保护阀之间设有压力开关；其中，所述空气干燥器设置成向所述辅助电源系统发送高低电平信号作为所述空气压缩机组的启停机信号；所述压力开关设置成向所述整车控制器发送开关信号作为所述空气压缩机组的启停机信号；
所述端部车机组模块之间通过主风管路连接；
所述辅助电源系统和所述整车控制器用于控制所述空气压缩机组启停机；
b)当所述列车具有多于两个车厢时，所述系统除上述a)以外还包括中间车机组模块，其中，所述中间车机组模块分别设置于所述列车除所述首车厢和所述尾车厢以外的中间车厢，每个所述中间车机组模块包括通过管路依次连接的四回路保护阀和储能风缸，所述端部车机组模块和所述中间车机组模块通过主风管路连接。
优选地，所述空气干燥器为内置有压力采集和控制装置的电控干燥器，设有回关压力值P1和切断压力值P2；所述空气干燥器通过判断其出气口的压力值与所述回关压力值P1或所述切断压力值P2的大小关系来输出相应的高电平信号或低电平信号给所述辅助电源系统。
优选地，所述首车厢上的压力开关具有触发压力值P3，且所述触发压力值P3小于所述空气干燥器的回关压力值P1；所述尾车厢上的压力开关具有触发压力值P4，且所述触发压力值P4大于所述空气干燥器的切断压力值P2；所述压力开关设置成在触发后将开关信号发送给所述整车控制器。
优选地，所述端部车机组模块还设有外充快速接头。
优选地，所述中间车机组模块还设有外充快速接头。
优选地，每个所述端部车机组模块还具有卸压电磁阀，所述卸压电磁阀设置在所述空气压缩机组和所述空气干燥器之间。
本发明第二方面提出了一种用于上述列车风源系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1：设定所述空气干燥器的回关压力值为P1、切断压力值为P2；设定所述首车厢内压力开关的触发压力值为P3，且P3小于P1；设定所述尾车厢内压力开关的触发压力值为P4，且P4大于P2；
S2：比较所述空气干燥器出气口的压力值P与P1～P4的大小关系；
S301：若所述出气口压力值P降低到回关压力值P1，但未降低到触发压力值P3，则所述空气干燥器输出高电平信号；
S401：所述辅助电源系统采集到所述高电平信号后，控制所述空气压缩机组开始打气，并返回到步骤S2；
S302：若所述出气口压力值P升高到切断压力值P2，但未升高到触发压力值P4，则所述空气干燥器输出低电平信号；
S402：所述辅助电源系统采集到所述低电平信号后，控制所述空气压缩机组停止打气，并返回到步骤S2；
S303：若所述出气口压力值P降低到触发压力值P3，则所述首车厢内压力开关被触发，并输出开关信号；
S403：所述整车控制器采集到所述首车厢内压力开关的开关信号后，控制所述空气压缩机组开始打气，并进行故障提示；
S304：若所述出气口压力值P升高到触发压力值P4，则所述尾车厢内压力开关被触发，并输出开关信号；
S404：所述整车控制器采集到所述尾车厢内压力开关的开关信号后，控制所述空气压缩机组停止打气，并进行故障提示。
优选地，所述步骤S401进一步包括：所述辅助电源系统采集到所述首车厢内空气干燥器输出的高电平信号以及所述尾车厢内空气干燥器输出的高电平信号后，控制所述首车厢和尾车厢内的空气压缩机组同时开始打气。
优选地，所述步骤S402进一步包括：所述辅助电源系统采集到所述首车厢内空气干燥器输出的低电平信号后，控制所述首车厢内的空气压缩机组停止打气；所述辅助电源系统采集到所述尾车厢内空气干燥器输出的低电平信号后，控制所述尾车厢内的空气压缩机组停止打气。
优选地，在所述空气干燥器的所述出气口压力值P达到所述切断压力值P2时，所述整车控制器还控制所述空气干燥器出气口的排气进行回流，使空气逆向通过所述空气干燥器的干燥筒，以实现再生功能。
优选地，每个所述端部车机组模块还具有卸压电磁阀，所述控制方法还包括：
在所述空气压缩机组停止打气后，所述整车控制器控制所述卸压电磁阀处于开通状态，以保证所述空气压缩机组的出气口管路卸压，而在所述空气压缩机组再次启机前，所述整车控制器控制所述卸压电磁阀处于关闭状态，以保证所述空气压缩机组的出气口管路保压。
本发明提出了一种列车风源系统及控制方法，其优点在于：
(1)控制方法包括常规控制模式和保护控制模式，当常规控制模式失效时，能够通过压力开关和整车控制器对空气压缩机组的启停机进行保护控制；
(2)首车厢和尾车厢上均设有空气压缩机组，当一套空气压缩机组出现故障时，另一套空气压缩机组能够完成全车正常运行时的供气工作，提高了系统可靠性；
(3)端部车机组模块上安装有外充快速接头，解决了列车被救援时难以快速响应的问题；
(4)通过设置端部车机组模块，以及能够根据电车实际编组情况进行增减的中间车机组模块，能够灵活适应各节车厢用气设备的供风需求。
附图说明
本发明的以上内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1为本发明实施例提供的一种列车风源系统的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的一种列车风源系统的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的一种列车风源系统控制方法的流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种列车风源系统，包括分别设置于列车首车厢上的端部车机组模块1、设置于尾车厢上的端部车机组模块2、设置于每一节中间车厢上的中间车机组模块3，以及用于控制空气压缩机启停机的辅助电源系统和整车控制器。上述首车厢上的端部车机组模块1、中间车厢上的中间车机组模块3以及尾车厢上的端部车机组模块2依次通过主风管路4连接。若列车为两节编组，也即没有中间车厢，则如图2所示，首车厢上的端部车机组模块1和尾车厢上的端部车机组模块2通过主风管路4相连。
如图1所示，端部车机组模块(1，2)和中间车机组模块3均包括四回路保护阀(104，204，304)和储能风缸(105，205，305)，其中该四回路保护阀(104，204，304)的进气口与主风管路4相连，出气口与储能风缸(105，205，305)相连。在该实施例中，端部车机组模块和中间车机组模块的储能风缸的数量均为2个，但也可以是其他合适的数量。端部车机组模块(1，2)进一步包括通过管路依次连接的空气压缩机组(101，201)、冷凝器(102，202)和空气干燥器(103，203)，其中空气干燥器(103，203)通过主风管路4连接到四回路保护阀(104，204)，空气干燥器(103，203)出气口下游的主风管路4上设有压力开关(107，207)；空气压缩机组(101，201)和空气干燥器(103，203)之间还设有卸压电磁阀(106，206)，该卸压电磁阀(106，206)可以配置在空气压缩机组(101，201)和冷凝器(102，202)之间的管路上，也可以配置在冷凝器(102，202)和空气干燥器(103，203)之间的管路上。
其中，首车厢上的空气压缩机组101与尾车厢上的空气压缩机组201同时工作，两套空气压缩机组压缩后的气体汇集到主风管路4后再供给每一节车厢的用气设备。当一套空气压缩机组出现故障时，另一套空气压缩机组能够完成全车正常运行时的供气工作，从而实现冗余控制。
空气压缩机组(101，201)下游的冷凝器用于降低风管中的空气温度和排除冷凝水；空气干燥器(103，203)除了用于降低风管中的空气湿度以及吸附风管中的空气颗粒物外，还用于常规控制模式下的空气压缩机组(101，201)启停机。具体而言，空气干燥器(103，203)可以为一种内置压力采集和控制装置的电控干燥器，设有回关压力值P1和切断压力值P2，P2的取值例如为900±20kPa。当空气干燥器(103，203)出气口的压力值P降到回关压力值P1时，空气干燥器(103，203)能够输出高电平信号给辅助电源系统，辅助电源系统进而控制空气压缩机组(101，201)启机；当空气干燥器(103，203)出气口的压力值P升到切断压力值P2时，空气干燥器(103，203)能够输出低电平信号给辅助电源系统，辅助电源系统进而控制空气压缩机组(101，201)停机。
当上述常规控制模式失效时，本发明风源系统能够通过压力开关(107，207)和整车控制器对空气压缩机组(101，201)的启停机进行应急保护控制，即保护控制模式。具体而言，首车厢上的压力开关107具有触发压力值P3(P3＜P1)，尾车厢上的压力开关207具有触发压力值P4(P4＞P2)。压力开关(107，207)在触发后，能够输出相应的开关信号给整车控制器。整车控制器接收到首车厢上压力开关107的开关信号后，控制空气压缩机组(101，201)启机，接收到尾车厢上压力开关207的开关信号后，控制空气压缩机组(101，201)停机。
此外，空气压缩机组(101，201)和空气干燥器(103，203)之间的管路还安装有卸压电磁阀(106，206)，该卸压电磁阀(106，206)的进气口与空气压缩机组(101，201)的出气口相连，该卸压电磁阀(106，206)的出气口与大气相连，用于空气压缩机组(101，201)出气口管路的保压和卸压，从而进一步保证了系统的供风安全。
进一步地，如图1所示，所述端部车机组模块(1，2)还包括外充快速接头(108，208)，所述外充快速接头(108，208)设置于空气干燥器(103，203)和四回路保护阀(104，204)之间的主风管路4。当列车出现风源故障需要救援车辆提供外部气源时，外部救援车辆可以通过任一外充快速接头向整车供气。
进一步地，所述中间车机组模块3的主风管路上也可设置外充快速接头，使得每节车辆都可连接外部救援车辆的气源。
如图3所示，本发明实施例提供一种列车风源系统的控制方法，应用于上述图1或图2所示的列车风源系统。该控制方法包括通过空气干燥器(103，203)来输出启停机信号的常规控制模式，以及在常规控制模式失效时通过压力开关(107，207)来输出启停机信号的保护控制模式，具体包括以下步骤：
S1：设定空气干燥器(103，203)的回关压力值为P1、切断压力值为P2；设定首车厢内压力开关107的触发压力值为P3，且P3<P1；设定尾车厢内压力开关207的触发压力值为P4，且P4>P2；
S2：比较空气干燥器(103，203)出气口的压力值P与P1～P4的关系；
S301：若所述出气口压力值P降低到回关压力值P1，但未降低到触发压力值P3，则空气干燥器(103，203)输出高电平信号；
S401：辅助电源系统采集到所述高电平信号后，控制空气压缩机组(101，201)开始打气，并返回到步骤S2；
S302：若所述出气口压力值P升高到切断压力值P2，但未升高到触发压力值P4，则空气干燥器(103，203)输出低电平信号；
S402：辅助电源系统采集到所述低电平信号后，控制空气压缩机组(101，201)停止打气，并返回到步骤S2；
S303：若所述出气口压力值P降低到触发压力值P3，则首车厢内压力开关107被触发，并输出开关信号；
S403：整车控制器采集到首车厢内压力开关107的开关信号后，控制空气压缩机组(101，201)开始打气，并进行故障提示；
S304：若所述出气口压力值P升高到触发压力值P4，则尾车厢内压力开关207被触发，并输出开关信号；
S404：整车控制器采集到尾车厢内压力开关207的开关信号后，控制空气压缩机组(101，201)停止打气，并进行故障提示。
进一步地，所述辅助电源系统对采集到的空气干燥器(103，203)信号进行逻辑处理。上述步骤S401进一步包括：辅助电源系统收到首车厢空气干燥器103输出的高电平信号以及尾车厢空气干燥器203输出的以及高电平信号后，控制首车厢内空气压缩机组101和尾车厢内空气压缩机组201同时开始打气。上述步骤S401进一步包括：辅助电源系统收到首车厢内空气干燥器103输出的低电平信号后，控制首车厢内的空气压缩机组101停止打气；辅助电源系统收到尾车厢内空气干燥器203输出的低电平信号后，控制尾车厢内的空气压缩机组201停止打气。
进一步地，在空气压缩机组(101，201)停机后，整车控制器控制卸压电磁阀(106，206)处于开通状态，保证空气压缩机组(101，201)的出气口管路卸压，使得出气口管路不带载荷，从而避免空气压缩机组(101，201)带载启动发生过流故障；在空气压缩机组(101，201)启机前，整车控制器控制卸压电磁阀(106，206)处于关闭状态，保证空气压缩机组(101，201)的出气口管路保压。所述卸压电磁阀(106，206)还可设置额定的安全气压值，当管路中气压过载达到该安全气压值时，卸压电磁阀(106，206)进行卸荷降压，从而进一步保证了系统的供风安全。
进一步地，空气干燥器(103，203)出气口的压力值P达到切断压力值P2的同时，其排气阀口打开以进行排水和排气，同时进行回流，回流时空气逆向通过干燥筒，将干燥筒内干燥颗粒表面附带的水分冲走，起到再生功能，从而提高干燥筒的使用寿命。
这里基于的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (11)

1.一种列车风源系统，用于具有至少两个车厢的列车，其特征在于，
a)当所述列车具有两个车厢时，所述系统包括端部车机组模块、辅助电源系统以及整车控制器，其中：
所述端部车机组模块设有2个，分别设置于所述列车的首车厢和尾车厢，每个所述端部车机组模块包括通过管路依次连接的空气压缩机组、冷凝器、空气干燥器、四回路保护阀和储能风缸；所述空气干燥器和所述四回路保护阀之间设有压力开关；其中，所述空气干燥器设置成向所述辅助电源系统发送高低电平信号作为所述空气压缩机组的启停机信号；所述压力开关设置成向所述整车控制器发送开关信号作为所述空气压缩机组的启停机信号；
所述端部车机组模块之间通过主风管路连接；
所述辅助电源系统和所述整车控制器用于控制所述空气压缩机组启停机；
b)当所述列车具有多于两个车厢时，所述系统除上述a)以外还包括中间车机组模块，其中，所述中间车机组模块分别设置于所述列车除所述首车厢和所述尾车厢以外的中间车厢，每个所述中间车机组模块包括通过管路依次连接的四回路保护阀和储能风缸，所述端部车机组模块和所述中间车机组模块通过主风管路连接。
2.根据权利要求1所述的列车风源系统，其特征在于，所述空气干燥器为内置有压力采集和控制装置的电控干燥器，设有回关压力值P1和切断压力值P2；所述空气干燥器通过判断其出气口的压力值与所述回关压力值P1或所述切断压力值P2的大小关系来输出相应的高电平信号或低电平信号给所述辅助电源系统。
3.根据权利要求2所述的列车风源系统，其特征在于，所述首车厢上的压力开关具有触发压力值P3，且所述触发压力值P3小于所述空气干燥器的回关压力值P1；所述尾车厢上的压力开关具有触发压力值P4，且所述触发压力值P4大于所述空气干燥器的切断压力值P2；所述压力开关设置成在触发后将开关信号发送给所述整车控制器。
4.根据权利要求1所述的列车风源系统，其特征在于，所述端部车机组模块还设有外充快速接头。
5.根据权利要求4所述的列车风源系统，其特征在于，所述中间车机组模块还设有外充快速接头。
6.根据权利要求1所述的列车风源系统，其特征在于，每个所述端部车机组模块还具有卸压电磁阀，所述卸压电磁阀设置在所述空气压缩机组和所述空气干燥器之间。
7.一种用于权利要求1所述的列车风源系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1：设定所述空气干燥器的回关压力值为P1、切断压力值为P2；设定所述首车厢内压力开关的触发压力值为P3，且P3小于P1；设定所述尾车厢内压力开关的触发压力值为P4，且P4大于P2；
S2：比较所述空气干燥器出气口的压力值P与P1～P4的大小关系；
S301：若所述出气口压力值P降低到回关压力值P1，但未降低到触发压力值P3，则所述空气干燥器输出高电平信号；
S401：所述辅助电源系统采集到所述高电平信号后，控制所述空气压缩机组开始打气，并返回到步骤S2；
S302：若所述出气口压力值P升高到切断压力值P2，但未升高到触发压力值P4，则所述空气干燥器输出低电平信号；
S402：所述辅助电源系统采集到所述低电平信号后，控制所述空气压缩机组停止打气，并返回到步骤S2；
S303：若所述出气口压力值P降低到触发压力值P3，则所述首车厢内压力开关被触发，并输出开关信号；
S403：所述整车控制器采集到所述首车厢内压力开关的开关信号后，控制所述空气压缩机组开始打气，并进行故障提示；
S304：若所述出气口压力值P升高到触发压力值P4，则所述尾车厢内压力开关被触发，并输出开关信号；
S404：所述整车控制器采集到所述尾车厢内压力开关的开关信号后，控制所述空气压缩机组停止打气，并进行故障提示。
8.一种根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S401进一步包括：所述辅助电源系统采集到所述首车厢内空气干燥器输出的高电平信号以及所述尾车厢内空气干燥器输出的高电平信号后，控制所述首车厢和尾车厢内的空气压缩机组同时开始打气。
9.一种根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S402进一步包括：所述辅助电源系统采集到所述首车厢内空气干燥器输出的低电平信号后，控制所述首车厢内的空气压缩机组停止打气；所述辅助电源系统采集到所述尾车厢内空气干燥器输出的低电平信号后，控制所述尾车厢内的空气压缩机组停止打气。
10.一种根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在所述空气干燥器的所述出气口压力值P达到所述切断压力值P2时，所述整车控制器还控制所述空气干燥器出气口的排气进行回流，使空气逆向通过所述空气干燥器的干燥筒，以实现再生功能。
11.一种根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，每个所述端部车机组模块还具有卸压电磁阀，所述控制方法还包括：
在所述空气压缩机组停止打气后，所述整车控制器控制所述卸压电磁阀处于开通状态，以保证所述空气压缩机组的出气口管路卸压，而在所述空气压缩机组再次启机前，所述整车控制器控制所述卸压电磁阀处于关闭状态，以保证所述空气压缩机组的出气口管路保压。
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