CN114572270A - 轴控式制动控制系统及轨道交通车辆 - Google Patents

Abstract

本发明为一种轴控式制动控制系统及轨道交通车辆，轴控式制动控制系统包括电子制动控制单元和气动制动控制单元，气动制动控制单元包括主气路，在主气路上设有紧急制动调节模块、常用制动及防滑调节模块和远程缓解模块。紧急制动调节模块包括减压阀和第一电气比例阀，常用制动及防滑调节模块包括第二电气比例阀，远程缓解模块包括第一电磁阀和第二电磁阀。主气路的进风端用于与总风管路连接，主气路的出风端用于与基础制动单元连接。本发明可实现车辆制动力的精准化控制，控制系统中的各阀寿命更长，部件数量更少，体积更小，系统更加简化，重量更轻，制动控制的响应时间将会有很大的提高，并可使列车运行更加安全。

Description

轴控式制动控制系统及轨道交通车辆

技术领域

本发明是关于城市轨道交通、城际轨道交通等轨道交通技术领域，尤其涉及一种轴控式制动控制系统及轨道交通车辆。

背景技术

目前的地铁制动控制架构可分为两种，一种为车控控制方式(以下简称车控平台)，另一种为架控控制方式(以下简称架控平台)。车控平台由于应用较早，技术较为成熟，目前城轨中2010年以前车控占据了多数。随着以克诺尔和铁科院为代表的架控平台的制动控制系统的推出，目前在地铁的各大城市的车辆得到了广泛的应用，且逐步成为主要的车辆制动控制平台。架控平台制动系统相对于车控平台，具有控制精度高、响应速度快的优点。但是如果对以上两种制动控制系统进行仔细分析，不难发现两者仍然存在难以克服的缺点。下面以一节动车为例，对两种制动控制架构进行分析。

1、车控平台

车控平台由一个电子制动控制单元控制同一节车的2个转向架，是一种集中式的制动控制系统。如图1所示，整个控制系统由电子制动控制单元EBCU、气动制动控制单元PBCU和车轮防滑保护单元WSP组成。如果本节车厢的电子制动控制单元EBCU或气动制动控制单元PBCU出现故障，那么本节车厢将无法进行制动控制，整列车的制动力将会受到极大的影响，这势必会加长列车的制动距离，严重时甚至发生事故。

通过以上分析可知，车控平台制动系统主要存在以下缺点：

(1)制动系统的集成度低，制动控制模块BCU(即电子制动控制单元EBCU和气动制动控制单元PBCU)和防滑控制WSP是独立的模块；(2)制动控制箱体积大，不利于检修维护人员的安装和更换；(3)管路和接头繁多，泄露严重；(4)机械零件多，采用了机械式的空重阀，结构复杂，故障率会高；(5)系统功耗大，制动响应时间不够，发热大，电磁干扰强；(5)车控平台一旦系统故障造成整辆车制动力丢失，对车辆的运行影响压力大，会大大增加线路的运营中晚点的概率。

2、架控平台

架控制动控制系统在每节车设有2个制动控制单元，每个制动控制单元都安装在其控制的转向架附近的车体底架上，一个制动控制单元控制一个转向架的基础制动单元。当一个制动控制单元出现故障时，只有一个转向架上的空气制动失效，减小了对车辆产生的影响，这种制动控制系统使制动控制更加灵活，也较大地提高了制动系统的安全性和可靠性。但是一旦这种系统架构某个制动控制单元出现故障，如图2所示，则本转向架的制动控制单元(包括电子制动控制单元EBCU和气动制动控制单元PBCU)也将失去对该转向架的制动控制，相对于车控平台的架构车控平台的架构所损失的制动力有所减小，但是由于是一个转向架制动力的丢失，所以对列车制动过程产生的影响仍然不可小视，同样对运营的风险会大大增大。

另外，架控制动控制系统的气动制动控制单元PBCU中使用电磁阀来控制先导气路，通过先导气路控制气控阀的通断，从而实现车辆的制动和缓解过程。由于存在着气控阀和电磁阀的双重逻辑，不仅元件需要多，成本高，而且构成系统复杂。同时，需要减压阀来调节所需要的压力，需要节流阀来调节所需要的流量，这种传统的气动控制系统中许多元件都需要预先进行人工调节，后期需要更改的话或现场更换的难度很大。

鉴于上述情况，制动控制需要更精细的以及更紧凑小型化的控制策略的出现。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种轴控式制动控制系统及轨道交通车辆，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轴控式制动控制系统及轨道交通车辆，可实现车辆制动力的精准化控制，控制系统中的各阀寿命更长，部件数量更少，体积更小，系统更加简化，重量更轻，制动控制的响应时间将会有很大的提高，并可使列车运行更加安全。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种轴控式制动控制系统，应用于轨道交通车辆，在轨道交通车辆的每根车轮轴处均对应设有一轴控式制动控制系统，轴控式制动控制系统包括电子制动控制单元和气动制动控制单元；气动制动控制单元包括主气路，在主气路上由其进风端至出风端顺序设有紧急制动调节模块、常用制动及防滑调节模块和远程缓解模块；紧急制动调节模块包括沿气流方向顺序设置的减压阀和第一电气比例阀，常用制动及防滑调节模块包括第二电气比例阀，第一电气比例阀和第二电气比例阀均为常开阀；远程缓解模块包括第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀能使第二电气比例阀的出口端与主气路的出风端连通，或者能使主气路的出风端与外界大气连通；第二电磁阀旁接在第一电磁阀和主气路的出风端之间，并能使主气路的出风端与外界大气连通；第一电气比例阀、第二电气比例阀、第一电磁阀和第二电磁阀均与电子制动控制单元电连接；主气路的进风端用于与轨道交通车辆的总风管路连接，主气路的出风端用于与轨道交通车辆的基础制动单元连接，以通过对基础制动单元进行充风或排风实现轨道交通车辆的制动功能或缓解功能。

在本发明的一较佳实施方式中，轴控式制动控制系统还包括第一空气压力传感器；第一空气压力传感器用于与轨道交通车辆的空气弹簧连接，用于实时检测空气弹簧的内部压力；电子制动控制单元与第一空气压力传感器电连接，并能根据第一空气压力传感器检测的内部压力调控第一电气比例阀或第二电气比例阀的输出压力。

在本发明的一较佳实施方式中，轴控式制动控制系统还包括第二空气压力传感器和第三空气压力传感器；第二空气压力传感器与主气路连接并靠近第一电气比例阀的出口端设置，用于实时检测第一电气比例阀的出口端压力；第三空气压力传感器与主气路连接并靠近其出风端设置，用于实时检测主气路的出风端压力；电子制动控制单元与第二空气压力传感器和第三空气压力传感器均电连接，并能根据第二空气压力传感器检测的出口端压力和第三空气压力传感器检测的出风端压力分别调控第一电气比例阀和第二电气比例阀的输出压力。

在本发明的一较佳实施方式中，轴控式制动控制系统还包括第四空气压力传感器和第五空气压力传感器；第四空气压力传感器用于与总风管路连接，用于实时检测总风管路的进口端压力；第五空气压力传感器用于与基础制动单元中的停放制动缸连接，用于实时检测停放制动缸的制动压力；第四空气压力传感器和第五空气压力传感器均与电子制动控制单元电连接。

在本发明的一较佳实施方式中，轴控式制动控制系统还包括第一测压接口、第二测压接口、第三测压接口、第四测压接口和第五测压接口，第一测压接口用于与空气弹簧连接，第二测压接口与主气路连接并靠近第一电气比例阀的出口端设置，第三测压接口与主气路连接并靠近其出风端设置，第四测压接口用于与总风管路连接，第五测压接口用于与停放制动缸连接；第一测压接口、第二测压接口、第三测压接口、第四测压接口和第五测压接口均能用于连接相应的测压仪表。

在本发明的一较佳实施方式中，轴控式制动控制系统还包括速度传感器；速度传感器用于实时检测轨道交通车辆的车速，电子制动控制单元与速度传感器电连接，并能在轨道交通车辆的车轮出现滑动现象时调控第二电气比例阀的输出压力。

在本发明的一较佳实施方式中，第一电磁阀为两位三通阀，第一电磁阀包括第一接口、第二接口和第三接口，第一接口和第二接口串接在主气路上，且第一接口靠近第二电气比例阀设置，第三接口与外界大气连通；第二接口能与第一接口连通，或者第二接口能与第三接口连通。

在本发明的一较佳实施方式中，第二电磁阀与主气路之间连接的旁接管路上具有节流管。

在本发明的一较佳实施方式中，第二电磁阀为两位三通阀，第二电磁阀包括第四接口、第五接口和第六接口，第四接口与旁接管路连接，第五接口和第六接口均与外界大气连通；第五接口能与第六接口连通，或者第五接口能与第四接口连通。

在本发明的一较佳实施方式中，在主气路上且位于其进风端和减压阀之间还设有滤清器。

本发明还提供一种轨道交通车辆，轨道交通车辆包括列车控制和管理系统、多节车厢、总风管路、空气弹簧以及基础制动单元；每节车厢均包括车体以及位于车体底部的四组车轮组，其中两组车轮组靠近车体的第一端设置，另外两组车轮组靠近车体的第二端设置，每组车轮组包括对称设置的两个车轮，两个车轮之间通过一车轮轴连接；基础制动单元的数量与车轮的数量相同，每个基础制动单元能用于实现对应车轮的制动或缓解；轨道交通车辆还包括多个上述的轴控式制动控制系统，轴控式制动控制系统的数量与车轮轴的数量相同；列车控制和管理系统通过网络控制和管理所述电子制动控制单元，每个轴控式制动控制系统中主气路的进风端与总风管路连接，其出风端与相应车轮轴对应的两个基础制动单元均连接。

由上所述，本发明中的轴控式制动控制系统及轨道交通车辆，采取的控制策略由原来的以单个转向架为制动控制单元，精准到以一根轴为制动控制单元，将制动力的计算和分配实现到一个车轮轴，实现了车辆制动力的精准化控制；由于车辆中每个转向架会对应两个车轮轴共四个车轮，车辆行驶过程中即便有其中一个车轮轴对应的轴控式制动控制系统出现故障，对该转向架的空气制动影响较小，对列车制动过程中产生的影响较小，安全性更高。

而且，常用制动和紧急制动均采用了电气比例阀的控制代替传统的电磁阀控制先导式气控阀的方式，整个轴控式制动控制系统属于连续控制，根据车辆所需的制动力调节输入量(电流值或电压值)，输出的制动压力可随着输入电流或电压的变化而变化，可实现制动压力和速度的无极调节，规避了传统的气控阀换向的冲击现象，减轻阀的磨耗压力，同时将延长阀的使用寿命，可以延长阀的检修维护周期；与现有的控制系统相比，轴控式制动控制系统去除了大量的气控阀，部件数量减少，体积减小，系统简化，重量减轻；由于轴控式制动控制系统的简化以及与基础制动执行机构安装距离的减少，制动控制的响应时间将会有很大的提高。另外，该轴控式制动控制系统使用的功率小，发热少，噪音低，受温度的影响小。

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：为现有技术中车控平台的架构图。

图2：为现有技术中架控平台的架构图。

图3：为本发明提供的轴控式制动控制系统安装在车体上时的架构图。

图4：为本发明提供的一节车厢中四个轴控式制动控制系统的气动制动控制单元与总风管路和基础制动单元配合的气路原理图。

图5：为本发明提供的一个气动制动控制单元与基础制动单元配合的气路原理图。

图6：为本发明提供的远程缓解模块的放大图。

图7：为本发明提供的轴控式制动控制系统的控制逻辑图。

图8：为本发明提供的一节车厢中四个轴控式制动控制系统的电子制动控制单元的控制原理图。

附图标号说明：

现有技术：

EBCU、电子制动控制单元；PBCU、气动制动控制单元；WSP、车轮防滑保护单元。

本发明：

100、轴控式制动控制系统；

EBCU、电子制动控制单元；PBCU、气动制动控制单元；

1、主气路；11、滤清器；

2、紧急制动调节模块；21、减压阀；22、第一电气比例阀；23、第二空气压力传感器；231、第二测压接口；

3、常用制动及防滑调节模块；31、第二电气比例阀；

4、远程缓解模块；41、第一电磁阀；A1、第一接口；A2、第二接口；A3、第三接口；42、第二电磁阀；421、旁接管路；4211、节流管；A4、第四接口；A5、第五接口；A6、第六接口；

5、数据采集模块；51、第一空气压力传感器；511、第一测压接口；52、第三空气压力传感器；521、第三测压接口；53、第四空气压力传感器；531、第四测压接口；54、第五空气压力传感器；541、第五测压接口；

200、基础制动单元；

300、总风管路；

401、车轮轴；402、转向架；

TCMS、列车控制和管理系统；

501、以太网线；502、内网CAN线；

601、第一硬线；602、第二硬线；603、第三硬线；604、第四硬线；605、第五硬线；606、第六硬线；607、第七硬线。

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。

如图3至图8所示，本实施例提供一种轴控式制动控制系统100，应用于轨道交通车辆，在轨道交通车辆的每根车轮轴401处均对应设有一轴控式制动控制系统100，轴控式制动控制系统100包括电子制动控制单元EBCU和气动制动控制单元PBCU。

气动制动控制单元PBCU包括主气路1，在主气路1上由其进风端至出风端顺序设有紧急制动调节模块2、常用制动及防滑调节模块3和远程缓解模块4；紧急制动调节模块2包括沿气流方向顺序设置的减压阀21和第一电气比例阀22，常用制动及防滑调节模块3包括第二电气比例阀31，第一电气比例阀22和第二电气比例阀31均为常开阀；远程缓解模块4包括第一电磁阀41和第二电磁阀42，第一电磁阀41能使第二电气比例阀31的出口端与主气路1的出风端连通，或者能使主气路1的出风端与外界大气连通；第二电磁阀42旁接在第一电磁阀41和主气路1的出风端之间，并能使主气路1的出风端与外界大气连通。第一电气比例阀22、第二电气比例阀31、第一电磁阀41和第二电磁阀42均与电子制动控制单元EBCU电连接；主气路1的进风端用于与轨道交通车辆的总风管路300连接，主气路1的出风端用于与轨道交通车辆的基础制动单元200连接，以通过对基础制动单元200进行充风或排风实现轨道交通车辆的制动功能或缓解功能。

使用时，轴控式制动控制系统100安装在轨道交通车辆的车体底架上，且其数量与车轮轴401的数量相同。车辆需要进行常用制动时，电子制动控制单元EBCU调控第一电气比例阀22和第二电气比例阀31的输出压力，对基础制动单元200进行充风实现常用制动；车辆需要进行紧急制动时，第二电气比例阀31失电处于全开状态，电子制动控制单元EBCU调控第一电气比例阀22的输出压力，对基础制动单元200进行充风实现紧急制动；车辆需要进行常用缓解时，第一电磁阀41使主气路1的出风端与外界大气连通，切断上游气路，对基础制动单元200进行排风实现常用缓解；当第一电磁阀41出现排风故障或其他原因引起故障造成车辆无法正常缓解时，需要利用第二电磁阀42使主气路1的出风端与外界大气连通，对基础制动单元200进行排风实现紧急缓解。当车辆的车轮出现滑动现象时，还可以通过调控第二电气比例阀31的输出压力，实现防滑功能。

由此，本实施例中的轴控式制动控制系统100，采取的控制策略由原来的以单个转向架402为制动控制单元，精准到以一根轴为制动控制单元，将制动力的计算和分配实现到一个车轮轴401，实现了车辆制动力的精准化控制；由于车辆中每个转向架402会对应两个车轮轴401共四个车轮，车辆行驶过程中即便有其中一个车轮轴401对应的轴控式制动控制系统100出现故障，对该转向架402的空气制动影响较小，对列车制动过程中产生的影响较小，安全性更高。

而且，常用制动和紧急制动均采用了电气比例阀的控制代替传统的电磁阀控制先导式气控阀的方式，整个轴控式制动控制系统100属于连续控制，根据车辆所需的制动力调节输入量(电流值或电压值)，输出的制动压力可随着输入电流或电压的变化而变化，可实现制动压力和速度的无极调节，规避了传统的气控阀换向的冲击现象，减轻阀的磨耗压力，同时将延长阀的使用寿命，可以延长阀的检修维护周期；与现有的控制系统相比，轴控式制动控制系统100去除了大量的气控阀，部件数量减少，体积减小，系统简化，重量减轻；由于轴控式制动控制系统100的简化以及与基础制动执行机构(即基础制动单元200)安装距离的减少，制动控制的响应时间将会有很大的提高。另外，该轴控式制动控制系统100使用的功率小，发热少，噪音低，受温度的影响小。

在具体实现方式中，轴控式制动控制系统100还包括第一空气压力传感器51；第一空气压力传感器51用于与轨道交通车辆的空气弹簧连接，用于实时检测空气弹簧的内部压力；电子制动控制单元EBCU与第一空气压力传感器51电连接，并能根据第一空气压力传感器51检测的内部压力调控第一电气比例阀22或第二电气比例阀31的输出压力。

在车辆需要进行常用制动或紧急制动时，电子制动控制单元EBCU根据第一空气压力传感器51检测的空簧的内部压力，可以精准调控第一电气比例阀22或第二电气比例阀31的输出压力，使得主气路1的出风端输出的制动压力满足当前制动要求。

优选地，轴控式制动控制系统100还包括第二空气压力传感器23和第三空气压力传感器52；第二空气压力传感器23与主气路1连接并靠近第一电气比例阀22的出口端设置，用于实时检测第一电气比例阀22的出口端压力；第三空气压力传感器52与主气路1连接并靠近其出风端设置，用于实时检测主气路1的出风端压力；电子制动控制单元EBCU与第二空气压力传感器23和第三空气压力传感器52均电连接，并能根据第二空气压力传感器23检测的出口端压力和第三空气压力传感器52检测的出风端压力分别调控第一电气比例阀22和第二电气比例阀31的输出压力。

这样，比例控制构成闭环控制，制动压力的输出有反馈系统，第一电气比例阀22的输出压力通过第二空气压力传感器23反馈至电子制动控制单元EBCU，第二电气比例阀31的输出压力通过第三空气压力传感器52反馈至电子制动控制单元EBCU，并与系统要求设定的目标值进行快速比较修正，直至第一电气比例阀22的输出压力和第二电气比例阀31的输出压力与各自设定信号压力吻合为止，实现输出的制动压力能精准地控制在要求的偏差范围之内。可以理解，在车辆进行常用制动时，因两个电气比例阀均工作，此时这两个电气比例阀的输出压力均会不断修正；在车辆进行紧急制动时，因第二电气比例阀31常开只有第一电气比例阀22工作，此时仅对第一电气比例阀22的输出压力进行修正。

一般轴控式制动控制系统100还包括第四空气压力传感器53和第五空气压力传感器54；第四空气压力传感器53用于与总风管路300连接，用于实时检测总风管路300的进口端压力；第五空气压力传感器54用于与基础制动单元200中的停放制动缸连接，用于实时检测停放制动缸的制动压力；第四空气压力传感器53和第五空气压力传感器54均与电子制动控制单元EBCU电连接。

其中，第四空气压力传感器53主要用来检测总风管路300的进口端压力，并将采集的压力信号发送给电子制动控制单元EBCU，以便于判断总风管路300的输入压力是否在正常压力范围内，根据需要电子制动控制单元EBCU会再将该压力信号反馈至列车控制和管理系统TCMS。一般若总风管路300的输入压力过大，会影响使用安全，电子制动控制单元EBCU会再将该压力信号反馈至给列车控制和管理系统TCMS，进行相应的报错等；若总风管路300的输入压力过小，也会影响使用安全，可以启动紧急制动功能。

第五空气压力传感器54主要用来检测停放制动缸的制动压力，并将采集的压力信号发送给电子制动控制单元EBCU，以便于判断车辆目前是否处于停放功能状态；根据需要电子制动控制单元EBCU会再将该压力信号反馈至列车控制和管理系统TCMS。

作为冗余设计，轴控式制动控制系统100还包括第一测压接口511、第二测压接口231、第三测压接口521、第四测压接口531和第五测压接口541，第一测压接口511用于与空气弹簧连接，第二测压接口231与主气路1连接并靠近第一电气比例阀22的出口端设置，第三测压接口521与主气路1连接并靠近其出风端设置，第四测压接口531用于与总风管路300连接，第五测压接口541用于与停放制动缸连接；第一测压接口511、第二测压接口231、第三测压接口521、第四测压接口531和第五测压接口541均能用于连接相应的测压仪表。

利用五个测压接口可以提供相应的压力测点，可以用于校准；或者在相应的空气压力传感器出现故障损坏时，在相应的测压接口处连接相应的测压仪表(如压力传感器或压力表等)也可以正常检测相应位置的压力，使用更加安全。

进一步地，轴控式制动控制系统100还包括速度传感器；速度传感器用于实时检测轨道交通车辆的车速(具体是该速度传感器用于检测该轴控式制动控制系统100所对应的车轮轴401的速度)，电子制动控制单元EBCU与速度传感器电连接，并能在轨道交通车辆的车轮出现滑动现象时调控第二电气比例阀31的输出压力，实现车辆的防滑功能。

参照图6，第一电磁阀41可以采用两位三通阀，第一电磁阀41包括第一接口A1、第二接口A2和第三接口A3，第一接口A1和第二接口A2串接在主气路1上，且第一接口A1靠近第二电气比例阀31设置，第三接口A3与外界大气连通；第二接口A2能与第一接口A1连通，或者第二接口A2能与第三接口A3连通。

在车辆进行常用制动或紧急制动的状态下，第一电磁阀41中的第一接口A1与第二接口A2连通；在车辆进行常用缓解或远程缓解的状态下，第一电磁阀41中的第二接口A2与第三接口A3连通，以对基础制动单元200进行排风。

由于第二电磁阀42主要在紧急缓解的情况下将主气路1的出风端与外界大气连通，为了在紧急缓解时减慢基础制动单元200的排风速度，以留出足够的防溜车的安全时间，第二电磁阀42与主气路1之间连接的旁接管路421上具有节流管4211，该节流管4211可以通过使旁接管路421的部分管路直径缩小来实现节流作用，使得紧急缓解时更加安全。

参照图6，第二电磁阀42可以采用两位三通阀，第二电磁阀42包括第四接口A4、第五接口A5和第六接口A6，第四接口A4与旁接管路421连接，第五接口A5和第六接口A6均与外界大气连通；第五接口A5能与第六接口A6连通，或者第五接口A5能与第四接口A4连通。

在车辆进行常用制动或紧急制动的状态以及常用缓解的状态下，第二电磁阀42中的第五接口A5与第六接口A6连通；在车辆进行远程缓解的状态下，第二电磁阀42中的第五接口A5与第四接口A4连通，以对基础制动单元200进行排风。

进一步地，在主气路1上且位于其进风端和减压阀21之间还设有滤清器11，以起到过滤灰尘和水等杂质以及清洁的作用。

更详细地，轴控式制动控制系统100的工作原理如下：

整个轴控式制动控制系统100包括电子制动控制单元EBCU和气动制动控制单元PBCU，气动制动控制单元PBCU主要由紧急制动调节模块2、常用制动及防滑调节模块3、远程缓解模块4和数据采集模块5这四大主要部分组成。

上述的减压阀21、第一电气比例阀22、第二空气压力传感器23和第二测压接口231构成紧急制动调节模块2，主要用于实现车辆所需的紧急制动的制动缸压力的调节和输出；这里的减压阀21为纯机械式阀门，一方面可以将总风压力降到所需压力，起到一级减压的作用，另一方面在主气路1上的两个电气比例阀均没电时，可以将总风压力降低至设定的减压值，以供下游使用；上述的第二电气比例阀31构成常用制动及防滑调节模块3，主要用于实现常用制动所需的制动缸压力的调节和输出；上述的第一电磁阀41和第二电磁阀42构成远程缓解模块4，用于实现车辆远程制动和缓解的操作；上述的第一空气压力传感器51、第三空气压力传感器52、第四空气压力传感器53和第五空气压力传感器54以及第一测压接口511、第三测压接口521、第四测压接口531和第四测压接口531构成数据采集模块5，用于实现对空簧的内部压力、主气路1的出风端压力(即制动输出压力)、总风管路300的进口端压力(即总风输入压力)以及停放制动缸的制动压力(即停放制动压力)的采集，便于电子制动控制单元EBCU的控制和运算。

电子制动控制单元EBCU具有数据采集和接收列车控制和管理系统TCMS制动指令的功能，数据采集主要采集的信号有：通过速度传感器采集车辆的速度，通过第一空气压力传感器51、第二空气压力传感器23、第三空气压力传感器52、第四空气压力传感器53和第五空气压力传感器54分别采集的空簧的内部压力、第一电气比例阀22的出口端压力、制动输出压力、总风输入压力和停放制动压力。电子制动控制单元EBCU接收到相应指令后，通过气动制动控制单元PBCU转化成制动缸压力输出给下游的基础制动单元200。具体作用原理如下：

(1)常用制动功能：车辆需要进行常用制动时，电子制动控制单元EBCU接收到来自列车控制和管理系统TCMS的指令，依据第一空气压力传感器51采集的空簧的内部压力，即当前车辆载重电压或电流，该载荷电压或电流发送给电子制动控制单元EBCU，电子制动控制单元EBCU计算出该车轮轴401所需要的最大常用制动缸压力值并调控第一电气比例阀22和第二电气比例阀31的输入量，同时将主气路1的出风端输出的制动压力传给基础制动单元200，对于基础制动单元200进行充风实现常用制动。

在制动的过程中，电子制动控制单元EBCU会根据速度传感器采集的速度信号进行判断，如果发现有车轮滑动现象时，电子制动控制单元EBCU会激活防滑功能，进行载重电流或电压信号的调节，使得通过调控第二电气比例阀31的输入量对基础制动单元200进行排风或充风的操作，实现车辆的防滑功能。

(2)紧急制动功能：车辆需要进行紧急制动操作时，电子制动控制单元EBCU接收到来自列车控制和管理系统TCMS的指令或是车辆紧急安全回路(属于车辆的，正常情况下该回路为通电状态，在存在故障时该回路断电并向电子制动控制单元EBCU发送信号)，第二电气比例阀31失电处于全开状态，依据第一空气压力传感器51采集的空簧的内部压力，即当前车辆载重电压或电流，该载荷电压或电流发送给电子制动控制单元EBCU，电子制动控制单元EBCU计算出该车轮轴401所需要的紧急制动缸压力值并调控第一电气比例阀22的输入量，同时将主气路1的出风端输出的制动压力传给基础制动单元200，对基础制动单元200进行充风实现紧急制动。

(3)常用缓解功能：车辆需要进行常用缓解操作时，电子制动控制单元EBCU接收到来自列车控制和管理系统TCMS的指令，控制第一电磁阀41使其第二接口A2与第三接口A3连通，切断上游气路，通过第一电磁阀41对基础制动单元200进行排风，从而实现制动的常用缓解操作。

(4)远程缓解功能(也即紧急缓解功能)：当某一轴控式制动控制系统100在制动后发生制动不缓解故障时，包括第一电磁阀41出现排风故障时或其他原因引起故障时，列车控制和管理系统TCMS会发出远程缓解指令，这时，车辆中的所有电子制动控制单元EBCU均会收到该指令，利用第一电磁阀41切断上游气路，通过控制第二电磁阀42使其第五接口A5与第四接口A4连通，对基础制动单元200进行排风，从而实现制动的远程缓解操作。

其中，在使用过程中，电子制动控制单元EBCU不仅会通过以太网或MVB网络接收来自列车控制和管理系统TCMS的制动指令，还同时接收来自车辆电气的硬线信号。在网络正常的情况下，电子制动控制单元EBCU接收到来自列车控制和管理系统TCMS的相应指令后，进行常用制动、紧急制动、常用缓解或远程缓解功能。车辆电气的硬线信号作为备用，当网络出现故障时，电子制动控制单元EBCU会接收车辆硬线发出的相应信号，以进行相应的功能。

具体地，参照图8，车辆中会设有多个轴控式制动控制系统100；在网络正常的情况下，列车控制和管理系统TCMS通过以太网(具体是通过以太网线501)或MVB网络向其中一个轴控式制动控制系统100中的电子制动控制单元EBCU发送相应的指令，该电子制动控制单元EBCU接收到相应指令后，会通过内网(具体是通过内网CAN线502)将该指令发送给其余的电子制动控制单元EBCU，使得各轴控式制动控制系统100均执行相应的功能。

车辆硬线所包含的硬线数量以及所实现的功能也根据实际需要而定，例如本实施例中，车辆硬线包括第一硬线601、第二硬线602、第三硬线603、第四硬线604、第五硬线605、第六硬线606和第七硬线607；在网络出现故障后，根据具体工况，第一硬线601能向电子制动控制单元EBCU发送紧急制动的信号，以实现紧急制动功能；第二硬线602能向电子制动控制单元EBCU发送强迫缓解的信号，以实现远程缓解功能；第三硬线603能向电子制动控制单元EBCU发送制动指令的信号，以实现常用制动功能；在车辆已经彻底坏了，需要另一车辆将该车辆拉回时，第四硬线604能向该车辆的电子制动控制单元EBCU发送回送模式的信号，使得该车辆的电子制动控制单元EBCU响应另一个车辆，并对该车辆实现相应的常用制动功能和常用缓解功能；当车辆还可以动但存在很大的安全问题时，需要将该车辆拖回到车库，此时第五硬线605能向该车辆的电子制动控制单元EBCU发送紧急牵引的信号，使得该车辆进入紧急牵引模式，该模式下，会对车辆实现相应的常用制动、紧急制动、常用缓解或远程缓解四种功能；当车辆出现制动不缓解时，第六硬线606能向该车辆的电子制动控制单元EBCU发送制动不缓解的信号，电子制动控制单元EBCU发送将该信号反馈给列车控制和管理系统TCMS，以进行排查和下一步动作；第七硬线607为电源线，与各电子制动控制单元EBCU均连接并向其供电。

进一步地，本实施例还提供一种轨道交通车辆，包括列车控制和管理系统TCMS、多节车厢、总风管路300、空气弹簧以及基础制动单元200；每节车厢均包括车体以及位于车体底部的四组车轮组，其中两组车轮组靠近车体的第一端设置，另外两组车轮组靠近车体的第二端设置，每组车轮组包括对称设置的两个车轮，两个车轮之间通过一车轮轴401连接；基础制动单元200的数量与车轮的数量相同，每个基础制动单元200能用于实现对应车轮的制动或缓解。轨道交通车辆还包括多个上述的轴控式制动控制系统100，轴控式制动控制系统100的数量与车轮轴401的数量相同；列车控制和管理系统TCMS通过网络控制和管理电子制动控制单元EBCU，每个轴控式制动控制系统100中主气路1的进风端与总风管路300连接，其出风端与相应车轮轴401对应的两个基础制动单元200均连接。

具体地，轨道交通车辆包括控制层级和车辆层级，控制层级包括列车控制和管理系统TCMS、制动控制系统、网络控制系统等，车辆层级包括的多节车厢、总风管路300、气动制动控制单元PBCU、空气弹簧和基础制动单元200等；列车控制和管理系统TCMS控制和管理制动控制系统和网络控制系统，制动控制系统的核心在于电子制动控制单元EBCU，基础制动单元200为制动控制系统的执行机构，网络控制系统包括上述的以太网线501和内网CAN线502。每节车厢的前部均具有两个车轮轴401和四个车轮，并对应一个转向架402；每节车厢的后部均具有两个车轮轴401和四个车轮，并对应一个转向架402；每节车厢的车底共设有八个基础制动单元200；因而，每节车厢均对应配设有四个轴控式制动控制系统100。上述的基础制动单元200为具体的执行结构，其包括常用制动缸和停放制动缸，通过对其充风或排风可以实现制动或缓解动作。

具体轴控式制动控制系统100的结构和工作原理在前述已经详细介绍过，整个轨道交通车辆具备该轴控式制动控制系统100所具备的优点，在此不再赘述。

以上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 (11)

1.一种轴控式制动控制系统，应用于轨道交通车辆，其特征在于，在所述轨道交通车辆的每根车轮轴处均对应设有一所述轴控式制动控制系统，所述轴控式制动控制系统包括电子制动控制单元和气动制动控制单元；

所述气动制动控制单元包括主气路，在所述主气路上由其进风端至出风端顺序设有紧急制动调节模块、常用制动及防滑调节模块和远程缓解模块；所述紧急制动调节模块包括沿气流方向顺序设置的减压阀和第一电气比例阀，所述常用制动及防滑调节模块包括第二电气比例阀，所述第一电气比例阀和所述第二电气比例阀均为常开阀；所述远程缓解模块包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀能使所述第二电气比例阀的出口端与所述主气路的出风端连通，或者能使所述主气路的出风端与外界大气连通；所述第二电磁阀旁接在所述第一电磁阀和所述主气路的出风端之间，并能使所述主气路的出风端与外界大气连通；

所述第一电气比例阀、所述第二电气比例阀、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述电子制动控制单元电连接；所述主气路的进风端用于与所述轨道交通车辆的总风管路连接，所述主气路的出风端用于与所述轨道交通车辆的基础制动单元连接，以通过对所述基础制动单元进行充风或排风实现所述轨道交通车辆的制动功能或缓解功能。

2.如权利要求1所述的轴控式制动控制系统，其特征在于，所述轴控式制动控制系统还包括第一空气压力传感器；

所述第一空气压力传感器用于与所述轨道交通车辆的空气弹簧连接，用于实时检测所述空气弹簧的内部压力；所述电子制动控制单元与所述第一空气压力传感器电连接，并能根据所述第一空气压力传感器检测的内部压力调控所述第一电气比例阀或所述第二电气比例阀的输出压力。

3.如权利要求2所述的轴控式制动控制系统，其特征在于，所述轴控式制动控制系统还包括第二空气压力传感器和第三空气压力传感器；

所述第二空气压力传感器与所述主气路连接并靠近所述第一电气比例阀的出口端设置，用于实时检测所述第一电气比例阀的出口端压力；所述第三空气压力传感器与所述主气路连接并靠近其出风端设置，用于实时检测所述主气路的出风端压力；所述电子制动控制单元与所述第二空气压力传感器和所述第三空气压力传感器均电连接，并能根据所述第二空气压力传感器检测的出口端压力和所述第三空气压力传感器检测的出风端压力分别调控所述第一电气比例阀和所述第二电气比例阀的输出压力。

4.如权利要求3所述的轴控式制动控制系统，其特征在于，所述轴控式制动控制系统还包括第四空气压力传感器和第五空气压力传感器；

所述第四空气压力传感器用于与所述总风管路连接，用于实时检测所述总风管路的进口端压力；所述第五空气压力传感器用于与所述基础制动单元中的停放制动缸连接，用于实时检测所述停放制动缸的制动压力；所述第四空气压力传感器和所述第五空气压力传感器均与所述电子制动控制单元电连接。

5.如权利要求4所述的轴控式制动控制系统，其特征在于，

所述轴控式制动控制系统还包括第一测压接口、第二测压接口、第三测压接口、第四测压接口和第五测压接口，所述第一测压接口用于与所述空气弹簧连接，所述第二测压接口与所述主气路连接并靠近所述第一电气比例阀的出口端设置，所述第三测压接口与所述主气路连接并靠近其出风端设置，所述第四测压接口用于与所述总风管路连接，所述第五测压接口用于与所述停放制动缸连接；所述第一测压接口、所述第二测压接口、所述第三测压接口、所述第四测压接口和所述第五测压接口均能用于连接相应的测压仪表。

6.如权利要求1所述的轴控式制动控制系统，其特征在于，所述轴控式制动控制系统还包括速度传感器；

所述速度传感器用于实时检测所述轨道交通车辆的车速，所述电子制动控制单元与所述速度传感器电连接，并能在所述轨道交通车辆的车轮出现滑动现象时调控所述第二电气比例阀的输出压力。

7.如权利要求1所述的轴控式制动控制系统，其特征在于，

所述第一电磁阀为两位三通阀，所述第一电磁阀包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口和所述第二接口串接在所述主气路上，且所述第一接口靠近所述第二电气比例阀设置，所述第三接口与外界大气连通；所述第二接口能与所述第一接口连通，或者所述第二接口能与所述第三接口连通。

8.如权利要求1所述的轴控式制动控制系统，其特征在于，

所述第二电磁阀与所述主气路之间连接的旁接管路上具有节流管。

9.如权利要求8所述的轴控式制动控制系统，其特征在于，

所述第二电磁阀为两位三通阀，所述第二电磁阀包括第四接口、第五接口和第六接口，所述第四接口与所述旁接管路连接，所述第五接口和所述第六接口均与外界大气连通；所述第五接口能与所述第六接口连通，或者所述第五接口能与所述第四接口连通。

10.如权利要求1所述的轴控式制动控制系统，其特征在于，

在所述主气路上且位于其进风端和所述减压阀之间还设有滤清器。

11.一种轨道交通车辆，轨道交通车辆包括列车控制和管理系统、多节车厢、总风管路、空气弹簧以及基础制动单元；每节所述车厢均包括车体以及位于所述车体底部的四组车轮组，其中两组所述车轮组靠近所述车体的第一端设置，另外两组所述车轮组靠近所述车体的第二端设置，每组所述车轮组包括对称设置的两个车轮，两个车轮之间通过一车轮轴连接；所述基础制动单元的数量与所述车轮的数量相同，每个所述基础制动单元能用于实现对应所述车轮的制动或缓解；其特征在于，

所述轨道交通车辆还包括多个如权利要求1-10任一项所述的轴控式制动控制系统，所述轴控式制动控制系统的数量与所述车轮轴的数量相同；所述列车控制和管理系统通过网络控制和管理所述电子制动控制单元，每个所述轴控式制动控制系统中所述主气路的进风端与所述总风管路连接，其出风端与相应所述车轮轴对应的两个所述基础制动单元均连接。

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