CN113120024B - 轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及控制装置，该轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法包括如下步骤：步骤S1：根据轮轨黏着特性，确定轨道车辆的行进速度区间；步骤S2：根据轨道车辆的行进速度区间，按轨道车辆的行进速度由低至高划分为多个制动压力阶段；步骤S3：按轨道车辆的行进速度由高至低的各制动压力阶段，根据轮轨黏着特性分别向轨道车辆施加由小至大的紧急制动压力，以对轨道车辆进行多阶段紧急制动。本发明解决了单阶段和二阶段纯空气紧急制动控制方法无法满足高速轨道车辆纯空气紧急制动距离要求的技术问题。

Description

轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及控制装置。

背景技术

目前，常用的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法有多种，但各种方法的工作原理均可归纳为：通过空重阀、紧急电磁阀以及压力变换阀、主调节阀和/或中继阀等流量放大部件配合实现制动压力的转换。其中，空重阀根据空簧压力将制动风缸压力调整为压力变换阀等流量放大部件的预控压力，压力变换阀等流量放大部件再根据预控压力将制动风缸压力调整为与车辆紧急制动减速度对应的纯空气紧急制动压力，从而完成对轨道车辆制动系统纯空气紧急制动。

现有方法中的缺点在于：现有方法中所采用的压力变换阀的流量放大部件均采用如图1所示的双膜板二腔室结构(只设置有一个预控压力腔室)或者采用如图2所示的双膜板三腔室结构(设置有两个预控压力腔室)，上述压力变换阀由于结构的限制，预控压力只能进入一个预控压力腔室或两个预控压力腔室，仅能调整一种或者两种紧急制动压力(Pc)，因此现有的纯空气紧急制动控制方法最多能实现二阶段纯空气紧急制动控制。但是，如图3所示，现有的轮轨黏着特性会随着速度的升高出现不同程度的下降，因此一阶段或二阶段纯空气紧急制动控制方法无法充分利用轮轨黏着特性实现轨道车辆的制动，其仅适用于低速或中高速轨道车辆；另外，随着轨道车辆的运行速度的提高，高速动车组对纯空气紧急制动距离的要求越来越高，需要在较短的时间内能让高速运行的动车组停下来，而现有的一阶段或二阶段纯空气紧急制动控制方法因受到轮轨黏着特性的限制，所产生的紧急制动减速度较小，也无法满足较短的紧急制动距离要求。

针对相关技术中纯空气紧急制动控制方法无法满足现行轨道车辆紧急制动要求的问题，目前尚未给出有效的解决方案。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及控制装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及控制装置，在制动盘热负荷允许的范围内充分利用轮轨黏着特性，使整列车辆能够实现多阶段的纯空气紧急制动，满足轨道车辆在短距离内紧急制动的要求，而且能够保证高速动车组的制动安全，提高轨道车辆的稳定性和安全性。

本发明可采用下列技术方案来实现的：

本发明提供了一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法，所述轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法包括如下步骤：

步骤S1：根据轮轨黏着特性，确定轨道车辆的行进速度区间；

步骤S2：根据所述轨道车辆的行进速度区间，按所述轨道车辆的行进速度由低至高划分为多个制动压力阶段；

步骤S3：按所述轨道车辆的行进速度由高至低的各所述制动压力阶段，根据轮轨黏着特性分别向所述轨道车辆施加由小至大的紧急制动压力，以对所述轨道车辆进行多阶段紧急制动。

在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S2中，各所述制动压力阶段下，所述轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆整体利用的黏着系数小于相同行进速度下轮轨黏着系数的阈值。

在本发明的一较佳实施方式中，所述轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆拖车部分利用的黏着系数以及所述轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆动车部分利用的黏着系数均小于相同行进速度下轮轨黏着系数的阈值，且所述轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆拖车部分利用的黏着系数大于相同行进速度下轨道车辆整体利用的黏着系数，所述轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆动车部分利用的黏着系数小于相同行进速度下轨道车辆整体利用的黏着系数。

在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S3包括：

步骤S301：将所述轨道车辆制动风缸压力通过空重阀转换为预控压力，并把预控压力引入到压力变换阀组件的不同腔室内或者多级气控阀组件的不同腔室内；

步骤S302：通过轨道车辆的所述压力变换阀组件间接调整所述预控压力或者通过所述多级气控阀组件直接调整所述预控压力，使其输出各所述制动压力阶段所对应的紧急制动压力。

在本发明的一较佳实施方式中，所述制动压力阶段包括所述轨道车辆的行进速度由低至高的第一制动压力阶段、第二制动压力阶段、第三制动压力阶段和第四制动压力阶段。

本发明提供了一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，所述轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置适用于上述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法，所述轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置包括第一空重阀、第一压力变换阀、第一切换电磁阀、第二切换电磁阀和第三切换电磁阀，所述第一压力变换阀的内部形成有第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室，所述轨道车辆的制动风缸通过第一空重阀的出气口与所述第一压力变换阀的预控压力进气口连接，所述轨道车辆的制动风缸还分别通过所述第一切换电磁阀、所述第二切换电磁阀和所述第三切换电磁阀与所述第一压力变换阀的阶段切换进气口连接，所述第一切换电磁阀、所述第二切换电磁阀和所述第三切换电磁阀控制第一空重阀输出的预控压力分别进入所述第三腔室、所述第四腔室或所述第五腔室内；所述第五腔室膜板面积大于所述第三腔室膜板面积，所述第三腔室膜板面积大于所述第四腔室膜板面积。

在本发明的一较佳实施方式中，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第一制动压力阶段时，所述第一切换电磁阀、所述第二切换电磁阀和所述第三切换电磁阀均失电断开，所述轨道车辆的第一空重阀输出的预控压力分别进入所述第一压力变换阀的所述第三腔室和所述第五腔室内，制动风缸压力转换为对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

在本发明的一较佳实施方式中，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第二制动压力阶段时，所述第一切换电磁阀得电导通，所述第二切换电磁阀和所述第三切换电磁阀均失电断开，所述轨道车辆的第一空重阀输出的预控压力进入所述第五腔室内，所述轨道车辆的制动风缸压力转换为对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

在本发明的一较佳实施方式中，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第三制动压力阶段时，所述第一切换电磁阀和所述第二切换电磁阀均得电导通，所述第三切换电磁阀失电断开，所述轨道车辆的第一空重阀输出的预控压力分别进入所述第四腔室和所述第五腔室内，所述轨道车辆的制动风缸压力转换为对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

在本发明的一较佳实施方式中，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第四制动压力阶段时，所述第一切换电磁阀、所述第二切换电磁阀和所述第三切换电磁阀均得电导通，所述轨道车辆的第一空重阀输出的预控压力进入所述第四腔室内，所述轨道车辆的制动风缸压力转换为对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

本发明提供了一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，所述轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置适用于上述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法，所述轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置包括第二空重阀、第二压力变换阀、多级气控阀组件、第四切换电磁阀和第五切换电磁阀，所述轨道车辆的制动风缸通过第二空重阀的出气口与所述多级气控阀组件的预控压力进气口连接，所述轨道车辆的制动风缸还分别通过所述第四切换电磁阀和所述第五切换电磁阀与所述多级气控阀组件的阶段切换进气口连接，所述多级气控阀组件的出气口与所述第二压力变换阀的预控压力进气口连接。

在本发明的一较佳实施方式中，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第一制动压力阶段时，所述第四切换电磁阀和所述第五切换电磁阀均失电断开，所述多级气控阀组件将所述轨道车辆的第二空重阀预控压力转换为所述第一制动压力阶段对应的预控压力通过所述多级气控阀组件的出气口输出至所述第二压力变换阀内，再通过所述第二压力变换阀输出对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

在本发明的一较佳实施方式中，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第二制动压力阶段时，所述第四切换电磁阀失电断开，所述第五切换电磁阀得电导通，所述多级气控阀组件将所述轨道车辆的第二空重阀预控压力转换为所述第二制动压力阶段对应的预控压力通过所述多级气控阀组件的出气口输出至所述第二压力变换阀内，再通过所述第二压力变换阀输出对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

在本发明的一较佳实施方式中，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第三制动压力阶段时，所述第四切换电磁阀和所述第五切换电磁阀均得电导通，所述多级气控阀组件将所述轨道车辆的第二空重阀预控压力转换为所述第三制动压力阶段对应的预控压力通过所述多级气控阀组件的出气口输出至所述第二压力变换阀内，再通过所述第二压力变换阀输出对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

在本发明的一较佳实施方式中，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第四制动压力阶段时，所述第四切换电磁阀得电导通，所述第五切换电磁阀失电断开，所述多级气控阀组件将所述轨道车辆的第二空重阀预控压力转换为所述第四制动压力阶段对应的预控压力通过所述多级气控阀组件的出气口输出至所述第二压力变换阀内，再通过所述第二压力变换阀输出对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

由上所述，本发明的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及控制装置的特点及优点是：将轨道车辆的速度区间按由低速至高速划分为多个制动压力阶段，在对高速行驶的轨道车辆进行紧急制动时，对轨道车辆的行进速度由高至低的各制动压力阶段分别顺序施加由小至大的紧急制动压力，以使轨道车辆在高速行进过程中缓慢并分多阶段进行减速，避免对高速行进的轨道车辆施加过大的制动力而造成制动系统的损坏；另外，在轨道车辆降速后提高紧急制动压力，以使轨道车辆在低速行进过程中能够快速、高效进行减速制动，保证轨道车辆在较短距离内实现平稳、快速的紧急制动效果。本发明的紧急制动控制方法符合轮轨的黏着特性，在各制动压力阶段对轨道车辆施加由小至大的紧急制动压力，符合轮轨黏着特性曲线的变化趋势，在轨道车辆的制动盘热负荷允许的范围内充分利用轮轨黏着特性，使整列车辆能够实现多阶段的纯空气紧急制动，进而满足轨道车辆在短距离内紧急制动的要求，保证轨道车辆的制动安全，提高轨道车辆的稳定性和安全性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为现有技术中压力变换阀的内部结构示意图之一。

图2：为现有技术中压力变换阀的内部结构示意图之二。

图3：为现有技术中轮毂黏着特性的示意图。

图4：为本发明轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法的流程图之一。

图5：为本发明轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法的流程图之二。

图6：为本发明轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法中控制装置的结构示意图之一。

图7：为本发明轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法中控制装置的结构示意图之二。

图8：为本发明轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法中采用四阶段制动控制的减速度示意图。

图9：为本发明轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法中采用五阶段制动控制的减速度示意图。

图10：为本发明轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法中采用六阶段制动控制的减速度示意图。

图11：为本发明轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法中采用七阶段制动控制的减速度示意图。

本发明中的附图标号为：

101、第一压力变换阀； 102、第一切换电磁阀；

103、第二切换电磁阀； 104、第三切换电磁阀；

105、第一空重阀； 106、第一紧急电磁阀；

201、第二压力变换阀； 202、多级气控阀组件；

2021、第一阀体； 2022、第二阀体；

203、第四切换电磁阀； 204、第五切换电磁阀；

205、第二空重阀； 206、第二紧急电磁阀。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施方式一

如图4所示，本发明提供了一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法，该轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法包括如下步骤：

步骤S1：根据轮轨黏着特性，确定轨道车辆的行进速度区间，其中，轨道车辆的进行速度区间一般为0至(400±50)km/h；

步骤S2：根据轨道车辆的行进速度区间，按轨道车辆的行进速度由低至高划分为四个制动压力阶段；

在本发明的一个可选实施例中，如图8至图11所示，在步骤S2中，各制动压力阶段下，轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆整体利用的黏着系数小于相同行进速度下轮轨黏着系数的阈值，从而确保在各制动压力阶段均能够通过纯空气紧急制动方法对轨道车辆整体进行紧急制动。

进一步的，如图8至图11所示，轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆拖车部分利用的黏着系数以及轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆动车部分利用的黏着系数均小于相同行进速度下轮轨黏着系数的阈值，且轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆拖车部分利用的黏着系数大于相同行进速度下轨道车辆整体利用的黏着系数，轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆动车部分利用的黏着系数小于相同行进速度下轨道车辆整体利用的黏着系数。在实际工作过程中，由于轨道车辆包括提供动力的动车部分以及不提供动力的拖车部分，其中动车部分的制动盘热负荷能力与拖车部分的制动盘热负荷能力之间存在一定差异，拖车的制动盘热负荷能力较高，为达到充分利用轮轨黏着特性的目的，动车部分和拖车部分的黏着特性采用不同的利用方式(即：在动车部分的制动盘热负荷允许的范围内最大程度利用动车部分的轮轨黏着特性，而拖车部分始终保持最大程度利用拖车部分的轮轨黏着特性)，使得本发明的紧急制动控制方法符合轮轨的黏着特性，在各制动压力阶段对轨道车辆施加由小至大的紧急制动压力，符合轮轨黏着特性曲线的变化趋势，使整列车辆能够实现多阶段的纯空气紧急制动，进而满足轨道车辆在短距离内紧急制动的要求，保证轨道车辆的制动安全，提高轨道车辆的稳定性和安全性。

在本发明的一个可选实施例中，将轨道车辆的行进速度区间划分为四个制动压力阶段，四个制动压力阶段依次为轨道车辆的行进速度由低至高的第一制动压力阶段、第二制动压力阶段、第三制动压力阶段和第四制动压力阶段。在上述四个制动压力阶段中，可设定：第一制动压力阶段对应的轨道车辆的行进速度为0至250km/h；第二制动压力阶段对应的轨道车辆的行进速度为250km/h至(300±30)km/h；第三制动压力阶段对应的轨道车辆的行进速度为(300±30)km/h至(350±30)km/h；第四制动压力阶段对应的轨道车辆的行进速度为(350±30)km/h至(400±50)km/h。当然，各制动压力阶段对应的轨道车辆的进行速度的范围可根据实际轨道线路的不同而自行设定。

步骤S3：按轨道车辆的行进速度由高至低的各制动压力阶段，根据轮轨黏着特性分别向轨道车辆施加由小至大的紧急制动压力，以对轨道车辆进行多阶段紧急制动。

进一步的，如图5所示，步骤S3包括：

步骤S301：将轨道车辆制动风缸压力通过空重阀转换为预控压力，并把预控压力引入到压力变换阀组件的不同腔室内或者多级气控阀组件的不同腔室内；

步骤S302：通过轨道车辆的压力变换阀组件间接调整预控压力或者通过多级气控阀组件直接调整所述预控压力，使其输出各制动压力阶段所对应的紧急制动压力。

本发明将轨道车辆的行进速度由低速至高速划分为多个速度区间，各速度区间对应轨道车辆不同的制动压力阶段，在对高速行驶的轨道车辆进行紧急制动时，对轨道车辆的行进速度由高至低的各制动压力阶段分别顺序施加由小至大的紧急制动压力，以使轨道车辆在高速行进过程中缓慢并分多阶段进行减速，避免对高速行进的轨道车辆施加过大的制动力而造成制动系统的损坏；另外，在轨道车辆降速后提高紧急制动压力，以使轨道车辆在低速行进过程中能够快速、高效进行减速制动，保证轨道车辆在较短距离内实现平稳、快速的紧急制动效果。

实施方式二

如图6所示，本发明提供了一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，该轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置适用于上述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法(四个制动压力阶段，为对变换阀预控压力进行间接控制)。轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置包括第一空重阀105、第一压力变换阀101、第一切换电磁阀102、第二切换电磁阀103和第三切换电磁阀104，第一压力变换阀101的内部形成有第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室，轨道车辆的制动风缸通过第一空重阀105的出气口与第一压力变换阀101的预控压力进气口连接，轨道车辆的制动风缸还分别通过第一切换电磁阀102、第二切换电磁阀103和第三切换电磁阀104与第一压力变换阀101的阶段切换进气口连接，通过第一切换电磁阀102、第二切换电磁阀103和第三切换电磁阀104控制第一空重阀105输出的预控压力分别进入第三腔室、第四腔室或第五腔室内。其中，第五腔室膜板面积大于第三腔室膜板面积，第三腔室膜板面积大于第四腔室膜板面积。

进一步的，如图6所示，轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置还包括第一紧急电磁阀106，第一紧急电磁阀106设置于第一空重阀105与第一压力变换阀101之间，第一紧急电磁阀106为两位三通阀，第一紧急电磁阀106的一个进气口与第一空重阀105的出气口连接，第一紧急电磁阀106的另一个进气口通过常用制动控制模块(现有制动控制装置)与轨道车辆的制动风缸相连接，第一紧急电磁阀106的出气口与第一压力变换阀101的预控压力进气口连接。在紧急制动状态下，第一紧急电磁阀106失电，第一空重阀105出气口的预控压力通过第一紧急电磁阀106的出气口进入第一压力变换阀101的进气口，使得轨道车辆能够在紧急情况下完成制动。

在对轨道车辆进行紧急制动过程中，当轨道车辆的行进速度处于第一制动压力阶段(如：轨道车辆的行进速度为0至250km/h)时，此时轨道车辆为低速行进状态，控制第一切换电磁阀102、第二切换电磁阀103和第三切换电磁阀104均失电断开，轨道车辆的制动风缸压力R通过第一空重阀105输出的预控压力分别进入第一压力变换阀101的第三腔室和第五腔室内，制动风缸压力R通过第一压力变换阀101后，与进入第三腔室和第五腔室的预控压力平衡，转换为对轨道车辆进行制动的紧急制动压力C；

当轨道车辆的行进速度处于第二制动压力阶段(如：轨道车辆的行进速度为250km/h至(300±30)km/h)时，此时轨道车辆为中低速行进状态，控制第一切换电磁阀102得电导通，第二切换电磁阀103和第三切换电磁阀104均失电断开，轨道车辆的制动风缸压力R通过第一空重阀105输出的预控压力进入第五腔室内，制动风缸压力R通过第一压力变换阀101后，与进入第五腔室的预控压力平衡，转换为对轨道车辆进行制动的紧急制动压力C；

当轨道车辆的行进速度处于第三制动压力阶段(如：轨道车辆的行进速度为(300±30)km/h至(350±30)km/h)时，此时轨道车辆为中高速行进状态，控制第一切换电磁阀102和第二切换电磁阀103均得电导通，第三切换电磁阀104失电断开，轨道车辆的制动风缸压力R通过第一空重阀105输出的预控压力分别进入第一压力变换阀101的第四腔室和第五腔室内，制动风缸压力R通过第一压力变换阀101后，与进入第四腔室和第五腔室的预控压力平衡，转换为对轨道车辆进行制动的紧急制动压力C；

当轨道车辆的行进速度处于第四制动压力阶段(如：轨道车辆的行进速度为(350±30)km/h至(400±50)km/h)时，此时轨道车辆为高速行进状态，控制第一切换电磁阀102、第二切换电磁阀103和第三切换电磁阀104均得电导通，轨道车辆的制动风缸压力R通过第一空重阀105输出的预控压力进入第一压力变换阀101的第四腔室内，制动风缸压力R通过第一压力变换阀101后，与进入第四腔室的预控压力平衡，转换为对轨道车辆进行制动的紧急制动压力C。

在采用变换阀预控压力间接控制方法对轨道车辆进行紧急制动控制的过程中，第一空重阀105根据自身空簧压力将制动风缸压力R转换为预控压力Cv，控制第一紧急电磁阀106处于失电状态，在轨道车辆不同的速度阶段，通过切换第一切换电磁阀102、第二切换电磁阀103和/或第三切换电磁阀104的通断状态来控制第一压力变换阀101中各腔室内压缩空气的充、排状态，使预控压力Cv进入第一压力变换阀101的不同腔室内，与制动风缸压力R形成平衡，以达到间接调节预控压力Cv的目的，最终，第一压力变换阀101根据预控压力Cv的大小输出对应的紧急制动压力C，从而在不同的制动压力阶段对轨道车辆进行对应的制动控制。

实施方式三

如图7所示，本发明提供了一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，该轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置适用于上述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法(在四个制动压力阶段，对压力变换阀的预控压力进行直接控制)。该轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置包括第二空重阀205、第二压力变换阀201、多级气控阀组件202、第四切换电磁阀203和第五切换电磁阀204，轨道车辆的制动风缸通过第二空重阀205的出气口与多级气控阀组件202的预控压力进气口连接，轨道车辆的制动风缸还分别通过第四切换电磁阀203和第五切换电磁阀204与多级气控阀组件202的阶段切换进气口连接，多级气控阀组件202的出气口与第二压力变换阀201的预控压力进气口连接。

进一步，在本发明的一个可选实施例中，如图7所示，多级气控阀组件202包括第一阀体2021和第二阀体2022，第一阀体2021为两位六通气控阀，第二阀体2022为两位三通阀，轨道车辆的制动风缸通过第四切换电磁阀203与第一阀体2021的进气口连接，轨道车辆的制动风缸通过第五切换电磁阀204与第二阀体2022的进气口连接，第一阀体2021的出气口与第二阀体2022的进气口连接，第二阀体2022的出气口与第二压力变换阀201的预控压力进气口连接。

进一步的，如图7所示，轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置还包括第二紧急电磁阀206，第二紧急电磁阀206设置于多级气控阀组件202与第二压力变换阀201之间，第二紧急电磁阀206为两位三通阀，第二紧急电磁阀206的一个进气口与多级气控阀组件202的出气口连接，第二紧急电磁阀206的另一个进气口通过常用制动控制模块(现有制动控制装置)与轨道车辆的制动风缸相连接，第二紧急电磁阀206的出气口与第二压力变换阀201的预控压力进气口连接。在紧急制动状态下，第二紧急电磁阀206失电，多级气控阀组件202出气口的预控压力通过第二紧急电磁阀206的出气口进入第二压力变换阀201的进气口，可通过制动控制模块直接将轨道车辆的制动风缸的风压作为制动压力对外输出，使得轨道车辆能够在紧急情况下完成制动。

在对轨道车辆进行紧急制动过程中，当轨道车辆的行进速度处于第一制动压力阶段(如：轨道车辆的行进速度为0至250km/h)时，此时轨道车辆为低速行进状态，控制第四切换电磁阀203和第五切换电磁阀204均失电断开，多级气控阀组件202将轨道车辆的第二空重阀205预控压力转换为第一制动压力阶段对应的第一预控压力Cv1，并通过多级气控阀组件202的出气口输出至第二压力变换阀201内，制动风缸压力R再通过第二压力变换阀201输出对轨道车辆进行制动的紧急制动压力C；

当轨道车辆的行进速度处于第二制动压力阶段(如：轨道车辆的行进速度为250km/h至(300±30)km/h)时，此时轨道车辆为中低速行进状态，控制第四切换电磁203阀失电断开，第五切换电磁阀204得电导通，多级气控阀组件202将轨道车辆的第二空重阀205预控压力转换为第二制动压力阶段对应的第二预控压力Cv2(第二预控压力Cv2小于第一预控压力Cv1)，并通过多级气控阀组件202的出气口输出至第二压力变换阀201内，制动风缸压力R再通过第二压力变换阀201输出对轨道车辆进行制动的紧急制动压力C；

当轨道车辆的行进速度处于第三制动压力阶段时(如：轨道车辆的行进速度为(300±30)km/h至(350±30)km/h)时，此时轨道车辆为中高速行进状态，控制第四切换电磁阀203和第五切换电磁阀204均得电导通，多级气控阀组件202将轨道车辆的第二空重阀205预控压力转换为第三制动压力阶段对应的第三预控压力Cv3(第三预控压力Cv3小于第二预控压力Cv2)，并通过多级气控阀组件202的出气口输出至第二压力变换阀201内，制动风缸压力R再通过第二压力变换阀201输出对轨道车辆进行制动的紧急制动压力C；

当轨道车辆的行进速度处于第四制动压力阶段(如：轨道车辆的行进速度为(350±30)km/h至(400±50)km/h)时，此时轨道车辆为高速行进状态，控制第四切换电磁阀203得电导通，第五切换电磁阀204失电断开，多级气控阀组件202将轨道车辆的第二空重阀205预控压力转换为第四制动压力阶段对应的第四预控压力Cv4(第四预控压力Cv4小于第三预控压力Cv3)，并通过多级气控阀组件202的出气口输出至第二压力变换阀201内，制动风缸压力R再通过第二压力变换阀201输出对轨道车辆进行制动的紧急制动压力C。

在采用变换阀预控压力直接控制方法对轨道车辆进行紧急制动控制的过程中，第二空重阀205根据自身空簧压力将制动风缸压力R转换为预控压力Cv，多级气控阀组件202将预控压力Cv调整为与不同的速度阶段对应的第一预控压力Cv1、第二预控压力Cv2、第三预控压力Cv3以及第四预控压力Cv4，然后根据各制动压力阶段对紧急制动压力的要求，控制第二紧急电磁阀206处于失电状态，在轨道车辆不同的速度阶段，通过控制第四切换电磁阀203和/或第五切换电磁阀204的通断状态来控制多级气控阀组件输出各制动压力阶段对应的第一预控压力Cv1、第二预控压力Cv2、第三预控压力Cv3和第四预控压力Cv4，制动风缸压力R再输出对应的紧急制动压力C，从而在不同的制动压力阶段对轨道车辆进行对应的制动控制。

如图8至图11所示，本发明不仅可将轨道车辆的行进速度划分为四个制动压力阶段(其中，A为黏着特性限制线段；B为车辆整体黏着特性线段；C为拖车部分粘着特性线段；D为动车部分黏着特性线段)，还可将轨道车辆的行进速度划分为五个制动压力阶段、六个制动压力阶段以及七个制动压力阶段，甚至更多的制动压力阶段，在每个制动压力阶段分别施加对应的紧急制动压力C。其中，划分的制动压力阶段数量越多，轨道车辆在各阶段所受紧急制动力的趋势与轨道车辆的轮轨黏着特性曲线拟合度越大，从而对轮轨黏着特性的利用率越充分，对轨道车辆的制动效果越好。

本发明的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及控制装置的特点及优点是：

一、该轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及装置，将轨道车辆的行进速度划分为多个制动压力阶段，在不同的制动压力阶段对轨道车辆施加不同的紧急制动力，从而使轨道车辆由高速至低速过程中施加的各紧急制动力大小与轨道车辆的轮轨黏着特性相匹配，进而可提高轨道车辆(如：高速动车组)制动控制系统对轮轨的黏着利用率，大幅度缩短轨道车辆纯空气紧急制动的距离。

二、该轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及装置，可通过多种气动连接结构(如：压力变换阀预控压力间接控制方法对应的气动连接结构和压力变换阀预控压力直接控制方法对应的气动连接结构)来实现，便于优化和升级，稳定性和可靠性高。

三、该轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法及装置，符合纯空气紧急制动控制方法的故障导向安全原则，在轨道车辆出现单阀或者多阀故障时，能输出最大的纯空气紧急制动压力，保证轨道车辆的制动安全。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (13)

1.一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法，其特征在于，所述轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法包括如下步骤：

步骤S1：根据轮轨黏着特性，确定轨道车辆的行进速度区间；

步骤S2：根据所述轨道车辆的行进速度区间，按所述轨道车辆的行进速度由低至高划分为多个制动压力阶段；

步骤S3：按所述轨道车辆的行进速度由高至低的各所述制动压力阶段，根据轮轨黏着特性分别向所述轨道车辆施加由小至大的紧急制动压力，以对所述轨道车辆进行多阶段紧急制动；

所述步骤S2中，各所述制动压力阶段下，所述轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆拖车部分利用的黏着系数以及所述轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆动车部分利用的黏着系数均小于相同行进速度下轮轨黏着系数的阈值，且所述轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆拖车部分利用的黏着系数大于相同行进速度下轨道车辆整体利用的黏着系数，所述轨道车辆的行进速度所对应的轨道车辆动车部分利用的黏着系数小于相同行进速度下轨道车辆整体利用的黏着系数。

2.如权利要求1所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S301：将所述轨道车辆制动风缸压力通过空重阀转换为预控压力，并把预控压力引入到压力变换阀组件的不同腔室内或者多级气控阀组件的不同腔室内；

步骤S302：通过轨道车辆的所述压力变换阀组件间接调整所述预控压力或者通过所述多级气控阀组件直接调整所述预控压力，使其输出各所述制动压力阶段所对应的紧急制动压力。

3.如权利要求2所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法，其特征在于，所述制动压力阶段包括所述轨道车辆的行进速度由低至高的第一制动压力阶段、第二制动压力阶段、第三制动压力阶段和第四制动压力阶段。

4.一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，其特征在于，所述轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置适用于权利要求1至3中任意一项所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法，所述轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置包括第一空重阀、第一压力变换阀、第一切换电磁阀、第二切换电磁阀和第三切换电磁阀，所述第一压力变换阀的内部形成有第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室，所述轨道车辆的制动风缸通过第一空重阀的出气口与所述第一压力变换阀的预控压力进气口连接，所述轨道车辆的制动风缸还分别通过所述第一切换电磁阀、所述第二切换电磁阀和所述第三切换电磁阀与所述第一压力变换阀的阶段切换进气口连接，所述第一切换电磁阀、所述第二切换电磁阀和所述第三切换电磁阀控制第一空重阀输出的预控压力分别进入所述第三腔室、所述第四腔室或所述第五腔室内；所述第五腔室膜板面积大于所述第三腔室膜板面积，所述第三腔室膜板面积大于所述第四腔室膜板面积。

5.如权利要求4所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，其特征在于，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第一制动压力阶段时，所述第一切换电磁阀、所述第二切换电磁阀和所述第三切换电磁阀均失电断开，所述轨道车辆的第一空重阀输出的预控压力分别进入所述第一压力变换阀的所述第三腔室和所述第五腔室内，制动风缸压力转换为对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

6.如权利要求4所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，其特征在于，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第二制动压力阶段时，所述第一切换电磁阀得电导通，所述第二切换电磁阀和所述第三切换电磁阀均失电断开，所述轨道车辆的第一空重阀输出的预控压力进入所述第五腔室内，所述轨道车辆的制动风缸压力转换为对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

7.如权利要求4所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，其特征在于，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第三制动压力阶段时，所述第一切换电磁阀和所述第二切换电磁阀均得电导通，所述第三切换电磁阀失电断开，所述轨道车辆的第一空重阀输出的预控压力分别进入所述第四腔室和所述第五腔室内，所述轨道车辆的制动风缸压力转换为对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

8.如权利要求4所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，其特征在于，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第四制动压力阶段时，所述第一切换电磁阀、所述第二切换电磁阀和所述第三切换电磁阀均得电导通，所述轨道车辆的第一空重阀输出的预控压力进入所述第四腔室内，所述轨道车辆的制动风缸压力转换为对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

9.一种轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，其特征在于，所述轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置适用于权利要求1至3中任意一项所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制方法，所述轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置包括第二空重阀、第二压力变换阀、多级气控阀组件、第四切换电磁阀和第五切换电磁阀，所述轨道车辆的制动风缸通过第二空重阀的出气口与所述多级气控阀组件的预控压力进气口连接，所述轨道车辆的制动风缸还分别通过所述第四切换电磁阀和所述第五切换电磁阀与所述多级气控阀组件的阶段切换进气口连接，所述多级气控阀组件的出气口与所述第二压力变换阀的预控压力进气口连接。

10.如权利要求9所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，其特征在于，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第一制动压力阶段时，所述第四切换电磁阀和所述第五切换电磁阀均失电断开，所述多级气控阀组件将所述轨道车辆的第二空重阀预控压力转换为所述第一制动压力阶段对应的预控压力通过所述多级气控阀组件的出气口输出至所述第二压力变换阀内，再通过所述第二压力变换阀输出对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

11.如权利要求9所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，其特征在于，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第二制动压力阶段时，所述第四切换电磁阀失电断开，所述第五切换电磁阀得电导通，所述多级气控阀组件将所述轨道车辆的第二空重阀预控压力转换为所述第二制动压力阶段对应的预控压力通过所述多级气控阀组件的出气口输出至所述第二压力变换阀内，再通过所述第二压力变换阀输出对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

12.如权利要求9所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，其特征在于，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第三制动压力阶段时，所述第四切换电磁阀和所述第五切换电磁阀均得电导通，所述多级气控阀组件将所述轨道车辆的第二空重阀预控压力转换为所述第三制动压力阶段对应的预控压力通过所述多级气控阀组件的出气口输出至所述第二压力变换阀内，再通过所述第二压力变换阀输出对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

13.如权利要求9所述的轨道车辆制动系统纯空气紧急制动控制装置，其特征在于，当所述轨道车辆的行进速度处于所述第四制动压力阶段时，所述第四切换电磁阀得电导通，所述第五切换电磁阀失电断开，所述多级气控阀组件将所述轨道车辆的第二空重阀预控压力转换为所述第四制动压力阶段对应的预控压力通过所述多级气控阀组件的出气口输出至所述第二压力变换阀内，再通过所述第二压力变换阀输出对所述轨道车辆进行制动的紧急制动压力。

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