CN113442730B - 一种可自动降弓的受电弓气动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动降弓的受电弓气动控制系统，包括主风路、辅助气路，所述主风路的一端连接有检测支气路和切换支路；所述检测支气路远离主风路的一端与车顶受电弓相连接；本发明还公开了一种基于可自动降弓的受电弓气动控制系统的控制方法，包括升弓方法、第一工作状态降弓方法、第二工作状态降弓方法；本发明受电弓的可实现自动升弓和自动降弓功能，当受电弓故障时，还能通过压力开关自动控制受电弓降弓，降低了响应时间，增加了故障时的容错率；同时两种辅助升弓方案和三种辅助降弓方案为备用方案，确保能完成应急升、降弓。

Description

一种可自动降弓的受电弓气动控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种可自动降弓的受电弓气动控制系统及其控制方法。

背景技术

城市用城轨车辆，主要有地铁、轻轨或者有轨电车等，车辆行驶时依靠升起车顶的受电弓与接触网接触为车辆供电的方式。

受电弓的升降控制主要为手动升降控制，通过在司机台上设置受电弓升降弓开关或按钮实现。早晨列车出发前操作升降弓开关到升弓位受电弓升起，晚上列车回库后操作升降弓开关到降弓位受电弓降下，列车在运行过程中受电弓一直处于升起位，无需升降控制。有轨电车无接触网运行模式，列车进站需要升起受电弓进行充电，充电结束后需要降下受电弓出站，车辆运行过程中受电弓处于落弓位，停站期间给车载储能装置补充能量，实现站间无接触网运行，列车运行一个往返需要多次进行升降弓操作。有轨电车部分无接触网供电方案，停站时间有限，站台充电升弓时间长，有效充电时间短，不足以补充足够的能量，若要补充所需的能量，则需提高充电功率，提高上一级变电站功率，加大了变电站的投资；手动升降弓控制对司机要求高，误操作容易造成严重性后果。

且受电弓故障时，需要手动降弓，这样的方式存在降弓不及时的问题，且现有的受电弓升弓、降弓方式单一，没有备选升弓、降弓方案，若升、降弓的单一控制出现故障时就没办法实现升、降弓，需要停运进行维修，大大影响正常交通运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可自动降弓的受电弓气动控制系统及其控制方法，保证受电弓可实现自动升弓和自动降弓功能，当受电弓故障时，还能通过压力开关自动控制受电弓降弓，降低响应时间，增加故障时的容错率；同时两种辅助升弓方案和三种辅助降弓方案为备用方案，确保能完成应急升、降弓。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种可自动降弓的受电弓气动控制系统，包括主风路、辅助气路，所述主风路的一端连接有检测支气路和切换支路；

所述检测支气路远离主风路的一端与车顶受电弓相连接；

所述切换支路包括第一电磁阀，所述第一电磁阀的输入端与所述主风路的输出端相连接，所述第一电磁阀的第一输出端与车顶受电弓相连接形成升弓气路，所述第一电磁阀的第二输出端与车顶受电弓相连接形成降弓气路；升弓气路上设有第二截断塞门，所述第二截断塞门串联在第一电磁阀和车顶受电弓之间；

所述降弓气路连接有第二手动阀，所述第二手动阀与降弓气路连通，所述第二手动阀的一个接口与第一电磁阀和主风路之间的气路相连接，降弓气路正常工作时，第二手动阀与主风路断开；降弓气路上设有第三截断塞门，所述第三截断塞门串联在第二手动阀和第一电磁阀之间；

所述辅助气路的一端与脚踏泵相连接，所述辅助气路包括依次设置的第二过滤器、第三压力表和手动换向阀，所述手动换向阀的一个输出接口与升弓气路连通形成辅助升弓气路，所述手动换向阀的另一个输出接口与降弓气路连通形成辅助降弓气路。

进一步地，所述主风路包括依次设置的第一截断塞门、第一过滤器、单向阀、第一测试阀和第一压力表。

进一步地，所述检测支气路包括依次设置的第二电磁阀、减压阀、第二压力表、快排阀、压力开关和第一手动阀。

进一步地，所述第一手动阀和第二手动阀均为二位三通阀，所述手动换向阀为三位三通阀，所述第一电磁阀为三位五通阀。

一种基于可自动降弓的受电弓气动控制系统的控制方法，包括升弓方法、第一工作状态降弓方法和第二工作状态降弓方法；

所述升弓方法包括如下步骤：S10、正常工作时，主风路通气，发出升弓指令，第二截断塞门打开，第一电磁阀的升弓线圈得电，升弓气路通气，供电时长为t1；S11、第二电磁阀的通气线圈得电，检测支气路持续通气；S12、经t2时长后，其中t2>t1，压力开关的公共端1#得电，压力开关常开端3#得电；

所述第一工作状态降弓方法包括如下步骤：S20、正常工作时，主风路通气，发出降弓指令，第三截断塞门打开，第一电磁阀降弓线圈得电，第一电磁阀通过第二手动阀与降弓气路连通，降弓气路通气，供电时长为t3；S21、第二电磁阀的断气线圈得电，检测支气路切断气源；S22、压力开关的公共端1#断电；

重复步骤S10-S12，所述第二工作状态降弓方法包括如下步骤：S30、检测支气路中压力开关检测到的气压低于其启动阀值时，压力开关常开端2#得电，发出故障指令；S31、第二电磁阀断气线圈得电，检测支气路切断气源；同时第一电磁阀降弓线圈得电，第一电磁阀通过第二手动阀与降弓气路连通，降弓气路持续通气。

进一步地，还包括第一辅助升弓方法，所述第一辅助升弓方法包括如下步骤：S40、发出应急升弓指令，第二截断塞门关闭，手动换向阀转向升弓档，辅助气路与升弓气路连通，踩踏脚踏泵a次，升弓气路通气；S41、升弓后打开第二截断阀门，并使手动换向阀复位。

进一步地，还包括第二辅助升弓方法，所述第二辅助升弓方法包括如下步骤：S50、手动按下第一电磁阀的升弓线圈手动按钮，主风路通过第一电磁阀与升弓气路连通，升弓气路通气。

进一步地，还包括第一辅助降弓方法，所述第一辅助降弓方法包括如下步骤：S60、发出应急降弓指令，第三截断塞门关闭，手动换向阀转向降弓档，辅助气路与降弓气路连通，踩踏脚踏泵b次，降弓气路通气；S61、降弓后打开第三截断塞门，并使手动换向阀复位。

进一步地，还包括第二辅助降弓方法，所述第二辅助降弓方法包括如下步骤：S70、手动按下第一电磁阀的降弓线圈手动按钮，主风路通过第一电磁阀与降弓气路连通，降弓气路通气。

进一步地，还包括第三辅助降弓方法，所述第三辅助降弓方法包括如下步骤：S80、发出应急降弓指令，第三截断塞门关闭，转动第二手动阀，主风路通过第二手动阀与降弓气路连通，降弓气路通气；S81、降弓后打开第三截断塞门。

本发明的有益效果是：

1）本发明受电弓可实现自动升弓和自动降弓功能，当受电弓故障时，还能通过压力开关自动控制受电弓降弓，降低了响应时间，增加了故障时的容错率；同时两种辅助升弓方案和三种辅助降弓方案为备用方案，确保能完成应急升、降弓。

2）第二手动阀的设置可关联主风路和降弓气路，在主风路通过第一电磁阀连通降弓气路正常降弓时，第二手动阀仅起到连接的作用，不会影响降弓操作的进行。当第一电磁阀故障或第一电磁阀无法控制时，关闭第三截断塞门，第二手动阀切换至与主风路连通状态，进而将降弓气路与主风路连通，实现降弓。

附图说明

图1为本发明实施例中可自动降弓的受电弓气动控制系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中可自动降弓的受电弓气动控制系统的具体结构图。

图中，1、主风路；2、辅助气路；3、PLC控制器；4、检测支气路；5、切换支路；6、车顶受电弓；7、第一电磁阀；8、第二截断塞门；9、第二手动阀；10、第三截断塞门；11、脚踏泵；12、第二过滤器；13、第三压力表；14、手动换向阀；15、第一截断塞门；16、第一过滤器；17、单向阀；18、第一测试阀；19、第一压力表；20、第二电磁阀；21、减压阀；22、第二压力表；23、快排阀；24、压力开关；25、第一手动阀。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明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，本领域技术人员在没有付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。

参阅图1-图2，本发明提供一种技术方案：

实施例1：

如图1和图2所示，一种可自动降弓的受电弓气动控制系统，包括主风路1、辅助气路2和PLC控制器3，所述主风路1的一端连接有检测支气路4和切换支路5；

所述检测支气路4远离主风路1的一端与车顶受电弓6相连接；

所述切换支路5包括第一电磁阀7，所述第一电磁阀7的输入端与所述主风路1的输出端相连接，所述第一电磁阀7的第一输出端与车顶受电弓6相连接形成升弓气路，所述第一电磁阀7的第二输出端与车顶受电弓6相连接形成降弓气路；升弓气路上设有第二截断塞门8，所述第二截断塞门8串联在第一电磁阀7和车顶受电弓6之间；

所述降弓气路连接有第二手动阀9，所述第二手动阀9与降弓气路连通，所述第二手动阀9的一个接口与第一电磁阀7和主风路1之间的气路相连接，降弓气路正常工作时，第二手动阀与主风路断开；降弓气路上设有第三截断塞门10，所述第三截断塞门10串联在第二手动阀9和第一电磁阀7之间；

所述辅助气路2的一端与所述脚踏泵11相连接，所述辅助气路2包括依次设置的第二过滤器12、第三压力表13和手动换向阀14，所述手动换向阀14的一个输出接口与升弓气路连通形成辅助升弓气路，所述手动换向阀14的另一个输出接口与降弓气路连通形成辅助降弓气路；

所述PLC控制器分别与第一电磁阀7、第二截断塞门8、第三截断塞门10电性连接。

所述主风路1包括依次设置的第一截断塞门15、第一过滤器16、单向阀17、第一测试阀18和第一压力表19，所述第一截断塞门15与所述PLC控制器电性连接。

所述检测支气路包括依次设置的第二电磁阀20、减压阀21、第二压力表22、快排阀23、压力开关24和第一手动阀25，所述第二电磁阀20与所述PLC控制器电性连接。

所述第一手动阀25和第二手动阀9均为二位三通阀，所述手动换向阀14为三位三通阀，所述第一电磁阀7为三位五通阀。

主风路1的气压大于N3kPa。主风路1与检测支气路4形成用于检测升弓、降弓时升弓气路和降弓气路的气压。第一电磁阀7的通气线圈得电时，与主风路1形成升弓气路，升弓气路通气时控制车顶受电弓6升弓动作。第一电磁阀7的断气线圈得电时，与主风路1形成降弓气路，降弓气路通气时控制车顶手电弓降弓动作。

设置的手动换向阀14、第一电磁阀7和第二手动阀9可保证有两种应急升弓方式和三种应急降弓方式。

其中电源为DC110V电源。PLC控制器3可以是但不局限于西门子公司的S7-200系列224XP或三菱PLC控制器-FX3U-64MT。

其中压力开关24为常开（1#、3#端得电），启动阀值为N1kPa，当气路出现漏气，故障时，气压减小，如减小到N2kPa时，其中N2小于N1，常开压力开关24的1#、2#得电变为常闭压力开关24。压力开关24的2#端与第一电磁阀7电性连接，当压力开关24的2#端得电时，电磁阀的线圈2得电，进而连通降弓气路，使降弓气路一直通气实现故障时降弓。

第一辅助升弓方式：PLC控制器发出应急升弓指令，第二截断塞门8关闭，手动换向阀14转向升弓档，此时辅助气路2与升弓气路连通，进而可控制车顶受电弓6的升弓动作。升弓气路连通时，脚踩脚踏泵升弓气路通气即可实现升弓动作，升弓后打开第二截断阀门并使手动换向阀14复位。

第二辅助升弓方式：手动按下第一电磁阀7的升弓手动按钮并持续一定时间，此时第一电磁阀7的通气线圈得电，主风路1通过第一电磁阀7与升弓气路连通，升弓气路通气，进而实现应急升弓。此时升弓时赢保证主风路1气压大于N3kPa。其中N3大于N1。

第一辅助降弓方式：关闭第三截断塞门10，手动换向阀14转向降弓档，辅助气路与降弓气路连通，踩踏脚踏泵11降弓气路通气，此时降弓。降弓后打开第三截断塞门10并使手动换向阀14复位。

第二辅助降弓方式：手动按下第一电磁阀7降弓线圈手动按钮（持续一定时间）主风路1通过第一电磁阀7与降弓气路连通，降弓气路通气即可降弓。采用该方式应急降弓时应确保风缸/主风路1气压大于N3kPa。

第三辅助降弓方式：关闭第三截断塞门10，转动第二手动阀9（持续一定时间）主风路1通过第二手动阀9与降弓气路连通，降弓气路通气即可降弓，降弓后打开第三截断塞门10。采用该方式应急降弓时应确保风缸/主风路1气压大于N3kPa。

第二工作状态降弓方式（故障时）：压力开关24为常开（1#、3#端得电），启动阀值为N1kPa，当气路出现漏气，故障时，气压减小，如减小到N2kPa时，其中N2小于N1，第二电磁阀断气线圈得电，检测支气路气源被切断，常开压力开关24的1#、2#得电变为常闭压力开关24。压力开关2#端与第一电磁阀7电性连接，当压力开关24的2#端得电时，第一电磁阀的线圈2得电，进而连通降弓气路，使降弓气路一直通气实现故障时降弓。

故障恢复：关闭第一手动阀25，发出升弓指令，完成故障恢复。

第二手动阀的设置可关联主风路和降弓气路，在主风路通过第一电磁阀连通降弓气路正常降弓时，第二手动阀仅起到连接的作用，不会影响降弓操作的进行。当第一电磁阀故障或第一电磁阀无法控制时，关闭第三截断塞门，第二手动阀切换至与主风路连通状态，进而将降弓气路与主风路连通，实现降弓。

其中，PLC控制器3可以但不局限于更换为执行按钮，执行按钮的具体连接关系为本领域公知常识，此处不作赘述，具体为：在司机室设置升弓按钮，通过升弓按钮发出升弓指令，连通升弓气路，完成升弓；设置降弓按钮，通过降弓按钮发出降弓指令，连通降弓气路，完成降弓。

本发明受电弓的升弓和降弓均由PLC控制器控制实现自动升弓和自动降弓功能，当受电弓故障时，还能通过压力开关24自动控制受电弓降弓，降低了响应时间，增加了故障时的容错率；同时两种辅助升弓方案和三种辅助降弓方案为备用方案，确保能完成应急升、降弓。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，如图1和图2所示，一种基于可自动降弓的受电弓气动控制系统的控制方法，包括升弓方法、第一工作状态降弓方法和第二工作状态降弓方法；

所述升弓方法包括如下步骤：S10、正常工作时，主风路1通气，PLC控制器3发出升弓指令，第二截断塞门8打开，第一电磁阀7的升弓线圈得电，升弓气路通气，供电时长为t1s；S11、第二电磁阀20的通气线圈得电，检测支气路4持续通气；S12、经t2s时长后，其中t2>t1，压力开关24的公共端1#得电，压力开关24常开端3#得电；

所述第一工作状态降弓方法包括如下步骤：S20、正常工作时，主风路1通气，PLC控制器发出降弓指令，第三截断塞门10打开，第一电磁阀7降弓线圈得电，第一电磁阀7通过第二手动阀9与降弓气路连通，降弓气路通气，供电时长为t3s，其中t3大于t2；S21、第二电磁阀20的断气线圈得电，检测支气路4切断气源；S22、压力开关24的公共端1#断电；

重复步骤S10-S12，所述第二工作状态降弓方法包括如下步骤：S30、检测支气路中压力开关24检测到的气压低于其启动阀值时，压力开关24常开端2#得电，发出故障指令；S31、第二电磁阀20断气线圈得电，检测支气路4切断气源；同时第一电磁阀7降弓线圈得电，第一电磁阀7通过第二手动阀9与降弓气路连通，降弓气路持续通气。

进一步地，还包括第一辅助升弓方法，所述第一辅助升弓方法包括如下步骤：S40、PLC控制器发出应急升弓指令，第二截断塞门8关闭，手动换向阀14转向升弓档，辅助气路2与升弓气路连通，踩踏脚踏泵a次，升弓气路通气；S41、升弓后打开第二截断阀门，并使手动换向阀14复位。

进一步地，还包括第一辅助降弓方法，所述第一辅助降弓方法包括如下步骤：S60、PLC控制器发出应急降弓指令，第三截断塞门10关闭，手动换向阀14转向降弓档，辅助气路2与降弓气路连通，踩踏脚踏泵b次，降弓气路通气；S61、降弓后打开第三截断塞门10，并使手动换向阀14复位。

实施例3：

本实施例与实施例2的区别在于，如图1和图2所示，还包括第二辅助升弓方法，所述第二辅助升弓方法包括如下步骤：S50、手动按下第一电磁阀的升弓线圈手动按钮，主风路通过第一电磁阀与升弓气路连通，升弓气路通气。

本实施例的辅助升弓方法为手动操作第一电磁阀7一步实现应急升弓，升弓更快捷，响应时间更短。

实施例4：

本实施例与实施例2的区别在于，如图1和图2所示，还包括第二辅助降弓方法，所述第二辅助降弓方法包括如下步骤：S70、手动按下第一电磁阀的降弓线圈手动按钮（持续一定时间），主风路通过第一电磁阀与降弓气路连通，降弓气路通气。

本实施例的辅助降弓方法为手动操作第一电磁阀7一步实现辅助降弓，降弓更快捷，响应时间更短。

实施例5：

本实施例与实施例2的区别在于，如图1和图2所示，还包括第三辅助降弓方法，所述第三辅助降弓方法包括如下步骤：S80、PLC控制器发出应急降弓指令，第三截断塞门关闭，转动第二手动阀，主风路通过第二手动阀与降弓气路连通，降弓气路通气（保持一定时间）；S81、降弓后打开第三截断塞门。

本实施例的应急降弓方法通过手动操作第二手动阀及第三截断塞门实现。通过三种不同的应急降弓方法保证需要应急降弓时有多个备选方案，确保能完成应急降弓。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可自动降弓的受电弓气动控制系统，包括主风路、辅助气路，其特征在于：所述主风路的一端连接有检测支气路和切换支路；

所述检测支气路远离主风路的一端与车顶受电弓相连接；

所述切换支路包括第一电磁阀，所述第一电磁阀的输入端与所述主风路的输出端相连接，所述第一电磁阀的第一输出端与车顶受电弓相连接形成升弓气路，所述第一电磁阀的第二输出端与车顶受电弓相连接形成降弓气路；升弓气路上设有第二截断塞门，所述第二截断塞门串联在第一电磁阀和车顶受电弓之间；

所述降弓气路连接有第二手动阀，所述第二手动阀与降弓气路连通，所述第二手动阀的一个接口与第一电磁阀和主风路之间的气路相连接，降弓气路正常工作时，第二手动阀与主风路断开；降弓气路上设有第三截断塞门，所述第三截断塞门串联在第二手动阀和第一电磁阀之间；

所述辅助气路的一端与脚踏泵相连接，所述辅助气路包括依次设置的第二过滤器、第三压力表和手动换向阀，所述手动换向阀的一个输出接口与升弓气路连通形成辅助升弓气路，所述手动换向阀的另一个输出接口与降弓气路连通形成辅助降弓气路；

压力开关为常开，公共端1#、常开端3#得电，当气路出现漏气，故障时，气压减小，常开的压力开关的公共端1#、常开端2#得电变为常闭的压力开关，压力开关的常开端2#与第一电磁阀电性连接，当压力开关的常开端2#得电时，第一电磁阀的线圈得电，连通降弓气路，使降弓气路一直通气实现故障时降弓；

所述主风路包括依次设置的第一截断塞门、第一过滤器、单向阀、第一测试阀和第一压力表；

所述检测支气路包括依次设置的第二电磁阀、减压阀、第二压力表、快排阀、压力开关和第一手动阀；

所述第一手动阀和第二手动阀均为二位三通阀，所述手动换向阀为三位三通阀，所述第一电磁阀为三位五通阀。

2.一种基于权利要求1所述的可自动降弓的受电弓气动控制系统的控制方法，其特征在于：包括升弓方法、第一工作状态降弓方法和第二工作状态降弓方法；

所述升弓方法包括如下步骤：S10、正常工作时，主风路通气，发出升弓指令，第二截断塞门打开，第一电磁阀的升弓线圈得电，升弓气路通气，供电时长为t1；S11、第二电磁阀的通气线圈得电，检测支气路持续通气；S12、经t2时长后，其中t2>t1，压力开关的公共端1#得电，压力开关常开端3#得电；

所述第一工作状态降弓方法包括如下步骤：S20、正常工作时，主风路通气，发出降弓指令，第三截断塞门打开，第一电磁阀降弓线圈得电，第一电磁阀通过第二手动阀与降弓气路连通，降弓气路通气，供电时长为t3；S21、第二电磁阀的断气线圈得电，检测支气路切断气源；S22、压力开关的公共端1#断电；

重复步骤S10-S12，所述第二工作状态降弓方法包括如下步骤：S30、检测支气路中压力开关检测到的气压低于其启动阀值时，压力开关常开端2#得电，发出故障指令；S31、第二电磁阀断气线圈得电，检测支气路切断气源；同时第一电磁阀降弓线圈得电，第一电磁阀通过第二手动阀与降弓气路连通，降弓气路持续通气。

3.根据权利要求2所述控制方法，其特征在于：还包括第一辅助升弓方法，所述第一辅助升弓方法包括如下步骤：S40、发出应急升弓指令，第二截断塞门关闭，手动换向阀转向升弓档，辅助气路与升弓气路连通，踩踏脚踏泵a次，升弓气路通气；S41、升弓后打开第二截断阀门，并使手动换向阀复位。

4.根据权利要求2所述控制方法，其特征在于：还包括第二辅助升弓方法，所述第二辅助升弓方法包括如下步骤：S50、手动按下第一电磁阀的升弓线圈手动按钮，主风路通过第一电磁阀与升弓气路连通，升弓气路通气。

5.根据权利要求2所述控制方法，其特征在于：还包括第一辅助降弓方法，所述第一辅助降弓方法包括如下步骤：S60、发出应急降弓指令，第三截断塞门关闭，手动换向阀转向降弓档，辅助气路与降弓气路连通，踩踏脚踏泵b次，降弓气路通气；S61、降弓后打开第三截断塞门，并使手动换向阀复位。

6.根据权利要求2所述控制方法，其特征在于：还包括第二辅助降弓方法，所述第二辅助降弓方法包括如下步骤：S70、手动按下第一电磁阀的降弓线圈手动按钮，主风路通过第一电磁阀与降弓气路连通，降弓气路通气。

7.根据权利要求2所述控制方法，其特征在于：还包括第三辅助降弓方法，所述第三辅助降弓方法包括如下步骤：S80、发出应急降弓指令，第三截断塞门关闭，转动第二手动阀，主风路通过第二手动阀与降弓气路连通，降弓气路通气；S81、降弓后打开第三截断塞门。

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