CN114132357A - 一种单轨列车制动方法及制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种单轨列车制动方法及制动系统。根据单轨列车制动要求不同，在单轨列车停车制动、紧急制动和驻车制动时，分别采用包括：电制动、盘式制动和夹轨制动的多种复合制动方式，充分发挥不同制动方式的特点。既能够充分回收单轨列车的动能，节约能源、减少运行成本；又能够保证行车安全，提高制动系统的可靠性。

Description

一种单轨列车制动方法及制动系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种单轨列车制动方法及制动系统。

背景技术

城市交通的高峰时段普遍存在拥堵现象，采用中等运量的单轨铁路是一种解决城市交通拥堵问题的有效方案。

单轨铁路是铁路的一种，特点是使用的轨道只有一条，而非传统铁路的两条平衡路轨。和城市轨道交通系统相似，单轨铁路主要应用在城市人口密集的地方，用来运载乘客。亦有在游乐场内建筑的单轨铁路，专门运载游人。单轨铁路主要分成两类：悬挂式单轨铁路和跨座式单轨铁路。

单轨铁路按照走行模式和结构，主要分为：悬挂式单轨和跨坐式单轨。悬挂式单轨铁路（也称空中轨道列车）的列车悬挂在轨道之下。另一种较为常见的是跨座式单轨铁路，列车跨座在路轨之上，两旁盖过路轨。跨座式单轨铁路具有所占空间小；使用橡胶轮胎在混凝土或者在钢轨上行走，噪音污染小；爬坡能力强，拐弯半径小，适合复杂地形。

由于单轨列车的乘客大、所行走的线路坡度大，因此对单轨列车的制动可靠性要求高。因此有必要对单轨列车现有的制动系统及制动方法进行改进，特别是要防止停车失电的情况下溜车，必须具备安全可靠的制动装置。

经专利检索，与本发明有一定关系的专利主要有以下专利：

1、申请号为“201610839860 .3”、申请日为“2016.09.21”、公开号为“CN106809023A”、公开日为“2017.06 .09”、名称为“列车的制动回收系统和方法及列车”、申请人为“比亚迪股份有限公司”的中国发明专利，该发明专利公开了一种列车的制动回收系统和方法及列车，该系统包括：牵引网、列车和储能电站，其中，储能电站与牵引网相连，储能电站包括第二控制器，第二控制器根据牵引网的电压控制储能电站进行充电或放电，列车包括：电制动器；电池；配电器，其和电制动器相连，两者之间具有节点；双向DC/DC变换器，其一端与电池相连，其另一端与节点相连；第一控制器，其用于在列车制动时控制配电器和双向DC/DC变换器将制动电能回馈至牵引网，并根据牵引网的电压控制双向DC/DC变换器通过电池对列车的制动电能进行吸收。但该发明只是涉及制动回收系统，没有涉及制动系统的结构，与本申请采用复合式的制动的技术方案不同。

2、申请号为“201811144468.2”、申请日为“2018.09.29”、公开号为“CN109204360A”、公开日为“2019.01.15”、名称为“一种悬挂式单轨转向架”、申请人为“成都西交智众科技有限公司”的中国发明专利，该发明专利公开了一种悬挂式单轨转向架，其包括转向架框架，转向架框架上安装有制动装置；制动装置的两端设置有行走轮，行走轮安装于差速器上，差速器与电机的转轴连接，电机与受电弓电连接；转向架框架的外侧设置有导向轮；转向架框架下端设置有拉杆，拉杆上铰接有枕梁，单轨列车上盖设置于枕梁与转向架框架之间，单轨列车上盖与转向架框架之间铰接有弹簧减震器，枕梁与单轨列车上盖之间斜向设置有斜向油压减振器。但该发明采用单一的闸瓦制动，与本申请采用复合式的制动的技术方案不同。

3、申请号为“201510420131.X”、申请日为“2015.07.16”、公开号为“CN104960537A”、公开日为“2015.10.07”、名称为“跨座式单轨列车及其转向架”、申请人为“南车青岛四方机车车辆股份有限公司”的中国发明专利，该发明专利发明公开了一种跨座式单轨列车及其转向架，所述转向架，包括构架，所述构架两侧设有空气弹簧，所述空气弹簧的主气室与高度调整阀连接；还包括高度调整装置，其一端连接所述高度调整阀以控制其开闭；所述高度调整装置包括倾斜时能够打开所述高度调整阀的杠杆、纵轴，以及竖轴和摆臂，所述纵轴相对所述杠杆沿第一竖直轴线铰接，所述竖轴的一端与所述纵轴球接，另一端与所述摆臂的一端周向固定；所述摆臂的另一端与所述构架的上端面沿第二竖向轴线铰接。所述高度调整装置安装于所述构架上端面，解决了传统的高度调整装置安装方式和跨座式单轨列车构架侧面空间有限的矛盾，并且提高了所述高度调整装置的强度。但该发明只是涉及夹钳制动系统的结构，与本申请采用复合式的制动的技术方案不同。

4、申请号为“201810650537.0”、申请日为“2018.06.22”、 公开号为“CN108639088A”、公开日为“2018.10.12”、名称为“跨座式单轨列车及跨座式单轨列车转向架”、申请人为“中车株洲电力机车有限公司”的中国发明专利，该发明专利公开了一种跨座式单轨列车转向架，包括构架，构架为由横梁和两个侧梁构成的H型构架，横梁包括横梁主体和两个走行轮轴，两个侧梁分别固定于横梁主体的两端，两个走行轮轴分别固定设于横梁主体在纵向上的两侧，走行轮轴上连接有用于与轨道顶面相配合的走行轮。该跨座式单轨列车转向架中，构架为H型构架，对于走行轮形成开式结构，方便走行轮的维修。同时，由于在横梁主体的前后两侧各设有一个走行轮轴，则该转向架构成双轴驱动的形式，相比于现有技术中的单轴构架，该申请中的转向架行走的平稳性更高。但该发明并没有涉及制动系统的结构，与本申请采用复合式的制动的技术方案不同。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种单轨列车制动方法及制动系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种单轨列车制动方法。根据单轨列车制动要求不同，采用不同的制动方式。充分发挥不同制动方式的特点，采用最佳的制动方式。

进一步地，所述单轨列车制动要求，可分为：停车制动、紧急制动和驻车制动。

进一步地，所述停车制动是为了控制车速或正常停车而采取的制动，停车制动是通过电制动的方式实现的，所述电制动是利用电动机的可逆性原理，将牵引电动机转变为发电机，进行能量回馈，使列车减速或停车；停车制动是由司机按换档按钮或停车按钮触发。停车制动采用电制动，能够充分回收单轨列车的动能，节约能源、减少运行成本。

进一步地，所述紧急制动是：在紧急情况下，使单轨列车快速减速，直到停车；紧急制动是通过：电制动+盘式制动+夹轨制动的复合制动方式实现的。这种复合制动方式能够增大制动力、缩短制动距离、保证行车安全；即使其中一种制动方式失灵，还有另外的制动方式保证实现制动，提高了制动系统的可靠性。

进一步地，所述驻车制动是：使单轨列车保持停车状态的制动，驻车制动是通过：盘式制动+夹轨制动的复合制动方式实现的。这种复合制动方式提高了制动系统的可靠性，防止出现溜车事故。

进一步地，所述盘式制动和夹轨制动采用液压驱动。

进一步地，采用蓄能器为液压油提供压力，以保证在失电情况下仍能持续提供制动力。确保单轨列车安全运行。

一种实现上述单轨列车制动方法的制动系统，包括：电制动装置、盘式制动装置和夹轨制动装置。采用复合制动系统，提高制动系统的可靠性，确保单轨列车安全运行，防止出现溜车事故。

进一步地，所述盘式制动装置包括：制动盘和制动钳，制动盘可拆卸连接在减速器输出轴端面，制动钳可拆卸连接在转向架上，制动钳的钳脚分别处在制动盘的两侧，钳脚在液压油或弹簧的作用下，夹紧制动盘产生摩擦力，实现制动。

进一步地，夹轨制动装置包括：轨面、转向架、驱动缸、杠杆及摩擦片；杠杆的中部铰接在在转向架上，杠杆的一端与驱动缸的一端铰接，杠杆的另一端与摩擦片连接；驱动缸的另一端铰接在转向架上，驱动缸通过杠杆带动摩擦片，压在轨面下侧，摩擦片与转向架一起夹持轨面，产生摩擦力进行制动。

本发明的有益效果为：根据单轨列车制动要求不同，在单轨列车停车制动、紧急制动和驻车制动时，分别采用包括：电制动、盘式制动和夹轨制动的多种复合制动方式，充分发挥不同制动方式的特点。既能够充分回收单轨列车的动能，节约能源、减少运行成本；又能够保证行车安全，提高制动系统的可靠性。

附图说明

图1为单轨列车编组示意图，

图2为单轨列车在轨道上时的俯视示意图，

图3为单轨列车在轨道上时的侧视示意图，

图4为单轨列车的转向架立体结构示意图，

图5为单轨列车的盘式制动装置剖视示意图，

图6为单轨列车的夹轨制动装置正视示意图，

图7为MC车厢的液压系统原理图，

图8为TC车厢液的压系统原理图。

图中：1—轨面、101—轨面上侧、102—轨面下侧、2—转向架、21—输出轴、3—盘式制动装置、31—制动盘、32—制动钳、321—钳脚、4—夹轨制动装置、41—销轴一、42—驱动缸、43—销轴二、44—销轴三、45—杠杆、46—连杆、47—销轴四、48—摩擦片、5—蓄能器、6—液压管道、7—增压泵、8—夹轨制动控制阀、9—盘式制动控制阀。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的描述：

单轨列车编组方式如图1所示：采用TC+MC+MC+MC+MC+TC的编组方式。TC为动车，采用4个碟簧盘式制动装置3和4个夹轨制动装置4配合使用。MC为拖车，采用4个液压盘式制动装置3和4个夹轨制动装置4配合使用。每节车厢设置有相互独立的液压站（油泵），所有制动均为失电制动。整列车能在泵站失效的情况下实现不少于3次紧急制动。

根据单轨列车制动要求，可分为：停车制动、紧急制动和驻车制动。

所述停车制动为了控制车速或正常停车而采取的制动，停车制动是通过电制动的方式实现的，所述电制动是利用电动机的可逆性原理，将牵引电动机转变为发电机，进行能量回馈，使列车减速或停车；由司机按换档按钮或停车按钮触发。停车制动采用电制动，能够充分回收单轨列车的动能，节约能源、减少运行成本。

所述紧急制动是：在紧急情况下，使单轨列车快速减速，直到停车；紧急制动是通过：电制动+盘式制动+夹轨制动的复合制动方式实现的。这种复合制动方式能够增大制动力、缩短制动距离、保证行车安全；即使其中一种制动方式失灵，还有另外的制动方式保证实现制动，提高了制动系统的可靠性。

所述驻车制动是：使单轨列车保持停车状态的制动，驻车制动是通过：盘式制动+夹轨制动的复合制动方式实现的。这种复合制动方式提高了制动系统的可靠性，防止出现溜车事故。

每个车厢的制动系统如图2至4所示，在转向架2上设置有蓄能器5，通过增压泵7向蓄能器5内压入液压油，使蓄能器5内的液压油处于不超过14Mpa的状态。蓄能器5通过液压管道6连通盘式制动装置3和夹轨制动装置4，为盘式制动装置3和夹轨制动装置4提供高压液压油。以保证在失电情况下，盘式制动装置3和夹轨制动装置4仍能持续提供制动力。保证失电的情况下能够实现不少于3次紧急制动的要求，确保单轨列车安全运行。

如图5所示，所述盘式制动装置3包括：制动盘31和制动钳32，制动盘31通过螺丝可拆卸连接在减速箱输出轴的后端，制动钳32通过螺栓可拆卸连接在转向架2上，制动钳32的钳脚321分别处在制动盘31的两侧，钳脚321在液压油或弹簧的作用下，夹紧制动盘31产生摩擦力，实现制动。

盘式制动装置3可分为：碟簧盘式制动装置和液压盘式制动装置。碟簧盘式制动装置的内部碟簧推动制动缸的活塞运动，活塞推动钳脚321的摩擦片夹紧旋转中的制动盘32；液压盘式制动装置通过液压制动系统给制动钳31制动缸注入压力不大于10MPa的液压油，推动制动缸内的活塞运动，活塞推动钳脚321的摩擦片夹紧旋转中的制动盘32。

如图6所示，夹轨制动装置4分别安装于转向架2构架的两个大梁上，利用摩擦片由下向上顶向轨道面板1两侧翼板，产生非轮轨粘着制动力，以弥补车辆轮轨粘着力的不足，其次两侧对称布置保证转向架2受力均匀。夹轨制动装置4包括：销轴一41、驱动缸42、销轴二43、销轴三44、杠杆45、连杆46、销轴四47及摩擦片48，摩擦片48采用石棉＋钢的复合结构。驱动缸4的伸缩杆通过销轴一41与转向架2铰接，驱动缸42通过销轴二43与杠杆45的一端铰接；杠杆45的中间通过销轴三44转向架2铰接，杠杆45的另一端通过销轴四47与摩擦片48铰接；另外摩擦片48与杠杆45还分别通过连杆46铰接，摩擦片48与杠杆45形成平行四边形结构，使得摩擦片48在移动过程中始终与轨面下侧102平行。

驱动缸42可以采用液压缸、气缸或电动缸，在本实施例中采用液压缸。液压缸内设置有弹簧；制动时，液压油的压力通过活塞压缩弹簧，使伸缩杆伸出；解除制动时，弹簧使伸缩杆缩回。

在紧急制动和驻车制动时，液压油进入液压缸，压缩弹簧使伸缩杆伸出。液压缸将杠杆45的一端向下顶，杠杆45的另一端带动摩擦片48由下向上顶向轨面下侧102，摩擦片48与转向架2一起夹持轨面1。在摩擦片48与轨面下侧102的接触面产生摩擦力，能够形成很大的制动力，确保单轨列车能够紧急制动。在单轨列车停车后，还能够始终保持制动力，确保驻车安全。

MC车厢制动方案的原理图如图7所示：MC车厢采用4套液压盘式制动装置3和4套夹轨制动装置4的复合制动方式。蓄能器5通过液压管道6与4套液压盘式制动装置3和4套夹轨制动器4连接，采用蓄能器5提供液压油。增压泵7仅在蓄能器5压力下降时启动，为蓄能器5补充液压油。蓄能器5配有压力传感器，用于监测蓄能器5压力，当蓄能器5压力低于设定低压值时，增压泵7启动，为蓄能器5充压，当蓄能器5达到设定高压值时，停止充压。出于安全考虑，蓄能器5需配有手动泄压阀，以便维修时释放压力。系统还配有高压过滤器，保护各液压元件，为避免管路中油液排空，在回油管路中配有单向阀。油箱配有温度和液位的检测装置，便于主机控制系统实时检测液压系统是否可正常工作。液压系统配有手动泵的吸油口和压力油口，故障紧急制动停车后可以用手动方式将盘式制动器松开，解除制动状态。

电机启动，带动增压泵7输出压力油，经过过滤器和单向阀，进入蓄能器5。蓄能器5负责为盘式制动装置3的制动钳31和夹轨制动装置4的驱动缸42提供动力，靠电磁阀8和电磁阀9的换向来控制制动和缓解。球阀的功能是手动卸荷蓄能器5中的高压。溢流阀的功能是限定系统最大工作压力。压力继电器的功能是当电机启动后，系统压力达到继电器调定压力时控制电机停止，当压力值降低到下位控制点时，启动增压泵7向蓄能器5充能。

液压盘式制动装置为被动方式：制动钳31泄压时，解除制动；制动钳31通压力油时，实现制动。正常行车时，电磁阀8都处于得电状态，在液压盘式制动装置中的弹簧作用下，液压油经电磁阀8卸荷，液压盘式制动装置缓解。回油单向阀的功能是防止管路中油液排空，防冲击，保证回油不受减压阀的影响。系统故障或按下紧急制动按钮时，电磁阀8的电磁铁失电，蓄能器5中压力油经过电磁阀8流入液压盘式制动装置的制动缸，液压盘式制动装置在压力液压油的作用下制动，列车实现紧急制动。

夹轨制动装置4为主动方式，驱动缸42通压力油时，实现制动，驱动缸42泄压时，解除制动。正常行车时，电磁阀9处于得电后的卸荷位置，夹轨制动装置4中的液压油经电磁阀9和回油单向阀流回油箱。夹轨制动装置4的驱动缸42在弹簧的作用下缩回，此时摩擦片48处于松开状态，压力传感器实时检测夹轨制动器中的压力。紧急制动时电磁阀9的电磁铁失电，压力油通过电磁阀9进入驱动缸42，使活塞杆伸出，带动摩擦片48由下向上顶向轨面下侧102，摩擦片48与转向架2一起夹持轨面1。在摩擦片48与轨面下侧102的接触面产生摩擦力，能够形成很大的制动力，确保单轨列车能够紧急制动。在单轨列车停车后，还能够始终保持制动力，确保驻车安全。

TC车厢制动方案的原理图如图8所示：TC车厢采用4套碟簧盘式制动装置3和4套夹轨制动装置4的复合制动方式。蓄能器5通过液压管道6与4套碟簧盘式制动装置3和4套夹轨制动器4连接，采用蓄能器5提供液压油。

电机启动，带动增压泵7输出压力油，经过过滤器11和单向阀12，进入蓄能器5。蓄能器5负责为碟簧盘式制动装置3和夹轨制动装置4提供动力，靠电磁阀8和电磁阀9的换向来控制制动和缓解。球阀的功能是手动卸荷蓄能器5中的高压。溢流阀的功能是限定系统最大工作压力。压力继电器的功能是当电机启动后，系统压力达到继电器调定压力时控制电机停止，当压力值降低到下位控制点时，启动电机充能。

正常行车时，电磁阀8的电磁铁都处于得电状态，压力油经电磁阀8进入碟簧盘式制动装置。压力传感器实时检测碟簧盘式制动装置压力。此时碟簧盘式制动装置压力等于减压阀设定压力。当蓄能器5压力下降到下位控制点时，启动增压泵7给蓄能器5补充油液，压力上升到继电器设定值时停止。系统故障或按下紧急制动按钮时，电磁阀8的电磁铁失电，碟簧盘式制动装置中的压力油通过电磁阀8卸荷，液压油流回油箱，碟簧盘式制动装置在内部碟簧的作用下伸出制动，列车实现紧急制动。回油单向阀的功能是防止管路中油液排空，防冲击，保证回油不受减压阀的影响。

正常行车时，电磁阀9处于得电后的卸荷位置，夹轨制动装置4的油缸中液压油经电磁阀9和回油单向阀流回油箱。驱动缸42在弹簧的作用下缩回，此时摩擦片48处于松开状态，压力传感器实时检测夹轨制动器中的压力。紧急制动时电磁阀9的电磁铁失电，压力油通过电磁阀9进入驱动缸42，使活塞杆伸出，带动摩擦片48由下向上顶向轨面下侧102，摩擦片48与转向架2一起夹持轨面1。在摩擦片48与轨面下侧102的接触面产生摩擦力，能够形成很大的制动力，确保单轨列车能够紧急制动。在单轨列车停车后，还能够始终保持制动力，确保驻车安全。

综上所述：本发明的有益效果为：根据单轨列车制动要求不同，在单轨列车停车制动、紧急制动和驻车制动时，分别采用包括：电制动、盘式制动和夹轨制动的多种复合制动方式，充分发挥不同制动方式的特点。既能够充分回收单轨列车的动能，节约能源、减少运行成本；又能够保证行车安全，提高制动系统的可靠性。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种单轨列车制动方法，其特征在于：根据单轨列车制动要求不同，采用不同的制动方式。

2.根据权利要求1所述的单轨列车制动方法，其特征在于：所述单轨列车制动要求，可分为：停车制动、紧急制动和驻车制动。

3.根据权利要求2所述的单轨列车制动方法，其特征在于：所述停车制动是为了控制车速或正常停车而采取的制动，停车制动是通过电制动的方式实现的，所述电制动是利用电动机的可逆性原理，将牵引电动机转变为发电机，进行能量回馈，使列车减速或停车；停车制动是由司机按换档按钮或停车按钮触发。

4.根据权利要求2所述的单轨列车制动方法，其特征在于：所述紧急制动是：在紧急情况下，使单轨列车快速减速，直到停车；紧急制动是通过：电制动+盘式制动+夹轨制动的复合制动方式实现的。

5.根据权利要求2所述的单轨列车制动方法，其特征在于：所述驻车制动是：使单轨列车保持停车状态的制动，驻车制动是通过：盘式制动+夹轨制动的复合制动方式实现的。

6.根据权利要求4或5所述的单轨列车制动方法，其特征在于：所述盘式制动和夹轨制动采用液压驱动。

7.根据权利要求6所述的单轨列车制动方法，其特征在于：采用蓄能器为液压油提供压力，以保证在失电情况下仍能持续提供制动力。

8.一种实现权利要求1至7任意一项所述的单轨列车制动方法的制动系统，其特征在于：单轨列车的制动系统包括：电制动装置、盘式制动装置（3）和夹轨制动装置（4）。

9.根据权利要求8所述的单轨列车制动方法的制动系统，其特征在于：所述盘式制动装置（3）包括：制动盘（31）和制动钳（32），制动盘（31）可拆卸连接在减速器输出轴（21）端面，制动钳（32）可拆卸连接在转向架（2）上，制动钳（32）的钳脚（321）分别处在制动盘（31）的两侧，钳脚（321）在液压油或弹簧的作用下，夹紧制动盘（31）产生摩擦力，实现制动。

10.根据权利要求9所述的单轨列车制动方法的制动系统，其特征在于：夹轨制动装置（4）包括：轨面（1）、转向架（2）、驱动缸（42）、杠杆（45）及摩擦片（48）；杠杆（45）的中部铰接在在转向架（2）上，杠杆（45）的一端与驱动缸（42）的一端铰接，杠杆（45）的另一端与摩擦片（48）连接；驱动缸（42）的另一端铰接在转向架（2）上，驱动缸（42）通过杠杆（45）带动摩擦片（48），压在轨面下侧（102），摩擦片（48）与转向架（2）一起夹持轨面（1），产生摩擦力进行制动。

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