CN114771596A - 可进行多级压力输出的中继阀及轨道车辆制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种可进行多级压力输出的中继阀及轨道车辆制动系统，该可进行多级压力输出的中继阀包括阀体、阀芯、第一膜板式活塞和第二膜板式活塞，第一膜板式活塞具有第一板面、第二板面、第三板面和第四板面，第二膜板式活塞具有第五板面和第六板面，各面板与阀体的内壁之间分别形成可输入预控压力的多个腔室；第一膜板式活塞的一端与阀芯抵接，第一膜板式活塞的另一端能与第二膜板式活塞的一端抵接，阀芯与阀体的内壁之间形成能控制通断的总风压力腔和输出腔，输出腔分别与反馈腔和制动缸连接，总风压力腔与车辆的总风压力源连接。本发明解决了轨道车辆的制动系统无法根据运行速度等级输出不同比例的制动缸压力，导致车辆制动距离延长的技术问题。

Description

可进行多级压力输出的中继阀及轨道车辆制动系统

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种可进行多级压力输出的中继阀及轨道车辆制动系统。

背景技术

现阶段，轨道车辆制动系统中的中继阀根据预控压力输出相应的制动缸压力，并进行流量放大，从而达到使制动系统的执行机构能够快速动作的目的。

现有技术中多采用三模板四腔室结构(其只有一个预控压力腔)或者双模板四腔室结构(其具有两个预控压力腔)。随着轨道车辆运行速度的提高，仅能输出一种或两种比例制动缸压力的中继阀所输出的压力需要在阀体内膜板之间建立力的平衡关系，由于此时的控制压力未达到最终稳定状态，因此会导致输出压力的稳定时间延长，无法快速建立所需的制动缸压力，从而增加轨道车辆制动系统的响应时间，最终在轨道车辆上体现为制动距离的增加。现有轨道车辆的制动系统以及中继阀已无法满足多级压力输出的需求。

针对相关技术中轨道车辆的制动系统无法根据运行速度等级输出不同比例的制动缸压力，导致车辆制动距离延长的问题，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，提出一种可进行多级压力输出的中继阀及轨道车辆制动系统，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可进行多级压力输出的中继阀及轨道车辆制动系统，可充分利用轨道车辆的轮轨黏着特性，能够根据轨道车辆运行速度等级的不同按照不同的比例输出对应的制动缸压力，有效提高轨道车辆的制动反应速度，缩短轨道车辆的制动距离，提高车辆运行的安全性。

本发明的目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种可进行多级压力输出的中继阀，包括阀体、阀芯、通过对所述阀体内的气压控制以调节在所述阀体内位置的第一膜板式活塞和第二膜板式活塞，所述阀芯、所述第一膜板式活塞和所述第二膜板式活塞均能移动地设置于所述阀体内，所述第一膜板式活塞具有第一板面、第二板面、第三板面和第四板面，所述第二膜板式活塞具有第五板面和第六板面，所述第一板面、所述第二板面、所述第三板面、所述第四板面、所述第五板面和所述第六板面与所述阀体的内壁之间分别形成可输入预控压力的反馈腔、第一压力腔、第二压力腔、第三压力腔、第四压力腔和第五压力腔，所述第一压力腔与所述第二压力腔连通；

所述第一膜板式活塞的一端与所述阀芯抵接，所述第一膜板式活塞的另一端能与所述第二膜板式活塞的一端抵接，以推动所述第二膜板式活塞移动，所述阀芯与所述阀体的内壁之间形成能控制通断的总风压力腔和输出腔，所述输出腔与所述反馈腔能通断地连接，且所述输出腔还与制动缸连接，所述总风压力腔与车辆的总风压力源连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述可进行多级压力输出的中继阀还包括同轴设置的第一阀杆和第二阀杆，所述第一膜板式活塞和所述第二膜板式活塞分别设置于所述第一阀杆和所述第二阀杆上，所述第一阀杆的一端为与所述阀芯抵接的阀座，所述第一阀杆的另一端能与所述第二阀杆的一端抵接；所述第一阀杆上靠近所述输出腔的位置以及所述第二阀杆上靠近所述第三压力腔的位置分别设置有密封圈。

在本发明的一较佳实施方式中，位于所述第二压力腔内的所述第一阀杆上套设有第一回位弹簧，所述第一回位弹簧的两端分别与所述第三板面和所述阀体的内壁抵接，以推动所述第一膜板式活塞复位。

在本发明的一较佳实施方式中，位于所述第四压力腔内的所述第二阀杆上套设有第二回位弹簧，所述第二回位弹簧的两端分别与所述第五板面和所述阀体的内壁抵接，以推动所述第二膜板式活塞复位。

在本发明的一较佳实施方式中，所述阀芯与所述阀体的内壁之间能形成进气阀口，移动所述阀芯能使所述输出腔与所述总风压力腔连通；所述阀芯与所述第一阀杆之间能形成出气阀口，移动所述阀芯能使所述输出腔与外部连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述反馈腔与所述第一压力腔之间以及所述第二压力腔与所述第三压力腔之间分别通过多个第一弹性密封件进行分隔，各所述第一弹性密封件的两端分别嵌入所述第一膜板式活塞的内部和所述阀体的内部；

所述第四压力腔与所述第五压力腔之间通过多个第二弹性密封件进行分隔，各所述第二弹性密封件的两端分别嵌入所述第二膜板式活塞的内部和所述阀体的内部。

在本发明的一较佳实施方式中，所述阀芯上套设有第三回位弹簧，所述第三回位弹簧的两端分别与所述阀芯上形成的凸台和所述阀体的内壁抵接，以推动所述阀芯复位。

在本发明的一较佳实施方式中，所述阀体上设置有总风进气通道和输出通道，所述总风进气通道和所述输出通道分别与所述总风压力腔和所述输出腔连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述输出腔与所述反馈腔之间设置有反馈通道，所述反馈通道的两端分别与所述输出通道和所述反馈腔连通，且所述反馈通道上设置有缩堵。

在本发明的一较佳实施方式中，所述可进行多级压力输出的中继阀还包括控制预控压力的第一比例切换控制阀、第二比例切换控制阀和第三比例切换控制阀，所述阀体上设置有预控压力通道、第一压力控制通道、第二压力控制通道和第三压力控制通道，所述预控压力通道与所述第二压力腔连通，所述第一压力控制通道通过所述第一比例切换控制阀与所述第三压力腔连通，所述第二压力控制通道通过所述第二比例切换控制阀与所述第四压力腔连通，所述第三压力控制通道通过所述第三比例切换控制阀与所述第五压力腔连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第三比例切换控制阀包括能移动地设置于所述第三比例切换控制阀内的调节活塞，所述调节活塞的两端与所述第三比例切换控制阀的内壁之间分别形成第一调压腔和第二调压腔，所述第二调压腔内设置有第四回位弹簧，所述第四回位弹簧的两端分别与所述调节活塞和所述第三比例切换控制阀的内壁抵接，所述第一调压腔与所述第三压力控制通道连通，所述调节活塞上设置有调压通道，移动所述第三比例切换控制阀中的所述调节活塞并使所述第四回位弹簧恢复原位，所述调压通道与外部大气连通；移动所述第三比例切换控制阀中的所述调节活塞并压缩所述第四回位弹簧，所述预控压力通道通过所述调压通道与所述第五压力腔连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一比例切换控制阀包括能移动地设置于所述第一比例切换控制阀内的调节活塞，所述调节活塞的两端与所述第一比例切换控制阀的内壁之间分别形成第一调压腔和第二调压腔，所述第二调压腔内设置有第四回位弹簧，所述第四回位弹簧的两端分别与所述调节活塞和所述第一比例切换控制阀的内壁抵接，所述第一调压腔与所述第一压力控制通道连通，所述调节活塞上设置有调压通道，移动所述第一比例切换控制阀中的所述调节活塞并压缩所述第四回位弹簧，所述调压通道与外部大气连通；移动所述第一比例切换控制阀中的所述调节活塞并使所述第四回位弹簧恢复原位，所述预控压力通道通过所述调压通道与所述第三压力腔连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第二比例切换控制阀包括能移动地设置于所述第二比例切换控制阀内的调节活塞，所述调节活塞的两端与所述第二比例切换控制阀的内壁之间分别形成第一调压腔和第二调压腔，所述第二调压腔内设置有第四回位弹簧，所述第四回位弹簧的两端分别与所述调节活塞和所述第二比例切换控制阀的内壁抵接，所述第一调压腔与所述第二压力控制通道连通，所述调节活塞上设置有调压通道，移动所述第二比例切换控制阀中的所述调节活塞并压缩所述第四回位弹簧，所述预控压力通道通过所述调压通道与所述第四压力腔连通；移动所述第二比例切换控制阀中的所述调节活塞并使所述第四回位弹簧恢复原位，所述调压通道与外部大气连通。

本发明提供了一种轨道车辆制动系统，所述轨道车辆制动系统中设置有上述的可进行多级压力输出的中继阀。

由上所述，本发明的可进行多级压力输出的中继阀及轨道车辆制动系统的特点及优点是：在阀体内能移动地设置有阀芯、第一膜板式活塞和第二膜板式活塞，第一膜板式活塞和第二膜板式活塞在阀体内形成有反馈腔、第一压力腔、第二压力腔、第三压力腔、第四压力腔和第五压力腔，通过对各腔室内输入预控压力的调节，可分别改变各膜板式活塞的受力，从而能够向制动缸输出六种不同比例的制动缸压力，调控轨道车辆在不同运行速度等级时的制动力，充分利用轨道车辆在不同运行速度等级下的轮轨黏着特性，有效缩短轨道车辆的制动距离，达到提高车辆运行的安全性的目的。

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：为本发明可进行多级压力输出的中继阀的结构示意图。

本发明中的附图标号为：

1、阀体； 2、第一膜板式活塞；

3、第二膜板式活塞； 4、第一回位弹簧；

5、第二回位弹簧； 6、第一弹性密封件；

7、第二弹性密封件； 8、第一板面；

9、第二板面； 10、第三板面；

11、第四板面； 12、第五板面；

13、第六板面； 14、阀座；

15、阀芯； 16、第三回位弹簧；

17、缩堵； 18、进气阀口；

19、出气阀口； 20、第一比例切换控制阀；

21、第二比例切换控制阀； 22、第三比例切换控制阀；

23、调节活塞； 24、调压通道；

25、第四回位弹簧； 26、第一调压腔；

27、第二调压腔； 28、第一阀杆；

29、第二阀杆； C1、输出腔；

C2、反馈腔； Cv1、第一压力腔；

Cv2、第二压力腔； Cv3、第三压力腔；

Cv4、第四压力腔； Cv5、第五压力腔；

R、总风压力腔； R0、总风进气通道；

C0、输出通道； Cv0、预控压力通道；

T1、第一压力控制通道； T2、第二压力控制通道；

T3、第三压力控制通道。

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。

本发明中的上、下等方向指示用词，均以附图1中的上、下方向为准，在此一并说明。

实施方式一

如图1所示，本发明提供了一种可进行多级压力输出的中继阀，该可进行多级压力输出的中继阀包括阀体1、阀芯15、第一膜板式活塞2和第二膜板式活塞3，第一膜板式活塞2和第二膜板式活塞3能够通过对阀体1内的气压控制对第一膜板式活塞2和第二膜板式活塞3在阀体1内的位置进行调节。其中，阀芯15、第一膜板式活塞2和第二膜板式活塞3均能移动地设置于阀体1内，且阀芯15、第一膜板式活塞2和第二膜板式活塞3分别与阀体1内所设置的空间相适配，第一膜板式活塞2具有第一板面8、第二板面9、第三板面10和第四板面11，第二膜板式活塞3具有第五板面12和第六板面13，第一板面8与阀体1的内壁之间形成可输入预控压力的反馈腔C2，第二板面9与阀体1的内壁之间形成可输入预控压力的第一压力腔Cv1，第三板面10与阀体1的内壁之间形成可输入预控压力的第二压力腔Cv2，第四板面11与阀体1的内壁之间形成可输入预控压力的第三压力腔Cv3，第五板面12与阀体1的内壁之间形成可输入预控压力的第四压力腔Cv4，第六板面13与阀体1的内壁之间形成可输入预控压力的第五压力腔Cv5，第一压力腔Cv1与第二压力腔Cv2相连通，其他各压力腔均相分隔；第一膜板式活塞2的一端与阀芯15抵接，第一膜板式活塞2的另一端能与第二膜板式活塞3的一端抵接，以在第一膜板式活塞2移动过程能够推动第二膜板式活塞3移动(由于第一膜板式活塞2与第二膜板式活塞3之间无固定连接关系，因此第一膜板式活塞2无法拉动第二膜板式活塞3移动)，阀芯15与阀体1的内壁之间形成能控制通断的总风压力腔R和输出腔C1，输出腔C1与反馈腔C2能通断地连接，且输出腔C1还与制动缸连接，总风压力腔R与车辆的总风压力源连接。在使用过程中，通过对各腔室(即：反馈腔C2、第一压力腔Cv1、第二压力腔Cv2、第三压力腔Cv3、第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5)内输入预控压力的调节，可分别改变各膜板式活塞的受力，从而能够向制动缸输出六种不同比例的制动缸压力，对调控轨道车辆在不同运行速度等级时的制动力进行快速控制，充分利用轨道车辆在不同运行速度等级下的轮轨黏着特性，有效缩短轨道车辆的制动距离，达到提高车辆运行的安全性的目的。

其中，各板面的作用和受力如下：第一板面8用于分隔出反馈腔C2，并承受输出压力Pc；第二板面9用于分隔出第一压力腔Cv1，第三板面10用于分隔出第二压力腔Cv2，由于第一压力腔Cv1与第二压力腔Cv2相连通，第二板面9和第三板面10均承受预控压力Pcv；第四板面11用于分隔出第三压力腔Cv3，第五板面12用于分隔出第四压力腔Cv4，第六板面13用于分隔出第五压力腔Cv5，并且第四板面1、第五板面12和第六板面13均承受预控压力Pcv。

进一步的，如图1所示，为防止在阀体1内出现额外压力影响整个阀体的压力平衡，在第一膜板式活塞2中第三板面10与第四板面11之间以及在第二膜板式活塞3中第五板面12与第六板面13之间分别预留有容气间隙，且容气间隙均与大气相连通。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，可进行多级压力输出的中继阀还包括同轴设置的第一阀杆28和第二阀杆29，第一膜板式活塞2设置于第一阀杆28上，第二膜板式活塞3设置于第二阀杆29上，第一阀杆28的一端为与阀芯15抵接的阀座14，第一阀杆28的另一端能与第二阀杆29的一端抵接；第一阀杆28上靠近输出腔C1的位置以及第二阀杆29上靠近第三压力腔Cv3的位置分别设置有密封圈。通过第二阀杆29的移动可推动第一阀杆28移动，进而推动阀芯15移动；另外，第二阀杆29也可不动作，仅凭第一阀杆28的移动推动阀芯15移动。上述两种方式均能够控制阀芯15的移动，从而实现总风输入以及向制动缸内输出制动压力。

具体的，第一阀杆28、第一膜板式活塞2和阀芯15通过螺栓连接形成一个整体的活动部件；第二阀杆29和第二膜板式活塞3也通过螺栓连接形成一个整体的活动部件。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，位于第二压力腔Cv2内的第一阀杆28上套设有第一回位弹簧4，第一回位弹簧4的一端与第三板面10抵接，第一回位弹簧4的另一端与阀体1的内壁抵接。在阀体1内没有输入预控压力的情况下，第一回位弹簧4能够推动第一膜板式活塞2复位(即：恢复至预设位置)，以保证阀体1内的压力平衡。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，位于第四压力腔Cv4内的第二阀杆29上套设有第二回位弹簧5，第二回位弹簧5的一端与第五板面12抵接，第二回位弹簧5的另一端与阀体1的内壁抵接。在阀体1内没有输入预控压力的情况下，第二回位弹簧5能够推动第二膜板式活塞3复位(即：恢复至预设位置)，以保证阀体1内的压力平衡。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，阀芯15与阀体1的内壁之间能形成进气阀口18，移动阀芯15能使输出腔C1与总风压力腔R连通，推动阀芯15在阀体1内能实现进气阀口18的开合控制，从而实现压缩空气的输入。阀芯15与第一阀杆28之间能形成出气阀口19，移动阀芯15能使输出腔C1与外部连通，推动阀芯15在阀体1内能实现出气阀口19的开合控制，从而实现对外排气。当阀座14与阀芯15抵接并推动阀芯15移动时，出气阀口19关闭、进气阀口18打开，此时输出腔C1与外界大气隔断，同时总风压力腔R与输出腔C1连通；当压力稳定后，阀座14与阀芯15保持接触状态，此时出气阀口19和进气阀口18均关闭，总风压力腔R与输出腔C1隔断、输出腔C1与外界大气隔断；当阀座14与阀芯15分离时，出气阀口19打开、进气阀口18关闭，此时总风压力腔R与输出腔C1隔断，且输出腔C1与外界大气连通。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，为保证各压力腔之间的分隔效果，确保第一膜板式活塞2和第二膜板式活塞3能够在预控压力的作用下获得期望的移动位置以及运动状态，在反馈腔C2与第一压力腔Cv1之间以及第二压力腔Cv2与第三压力腔Cv3之间分别设置多个第一弹性密封件6进行分隔，各第一弹性密封件6的一端分别嵌入第一膜板式活塞2的内部，各第一弹性密封件6的另一端分别嵌入阀体1的内部；且在第四压力腔Cv4与第五压力腔Cv5之间设置有多个第二弹性密封件7进行分隔，各第二弹性密封件7的一端分别嵌入第二膜板式活塞3的内部，各第二弹性密封件7的另一端分别嵌入阀体1的内部。

进一步的，第一弹性密封件6和第二弹性密封件7均为具有弹性的橡胶密封件，以确保在第一膜板式活塞2和第二膜板式活塞3移动过程中不会将各橡胶密封件带出，防止由于第一膜板式活塞2和第二膜板式活塞3的移动而造成密封效果失效。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，阀芯15上套设有第三回位弹簧16，第三回位弹簧16的一端与阀芯15上形成的环形凸台抵接，第三回位弹簧16的另一端与阀体1的内壁抵接。在没有预控压力Pcv时，第三回位弹簧16能推动阀芯15复位，此时进气阀口18关闭，总风压力腔R中的总压力风不会进入至输出腔C1内。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，阀体1上设置有总风进气通道R0和输出通道C0，总风进气通道R0与总风压力腔R连通，输出通道C0与输出腔C1连通。

进一步的，如图1所示，输出腔C1与反馈腔C2之间设置有反馈通道，反馈通道的两端分别与输出通道C0和反馈腔C2连通，输出到制动缸的风压通过反馈通道进入至反馈腔C2内，作为反馈压力用于建立阀体1内最终的压力平衡。反馈通道上设置有缩堵17，通过调节缩堵17的孔径大小，可控制压缩空气由输出腔C1进入反馈腔C2的流速。

在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，可进行多级压力输出的中继阀还包括控制预控压力的第一比例切换控制阀20、第二比例切换控制阀21和第三比例切换控制阀22，阀体1上设置有预控压力通道Cv0、第一压力控制通道T1、第二压力控制通道T2和第三压力控制通道T3，预控压力通道Cv0与第二压力腔Cv2连通，且预控压力通道Cv0通过第一比例切换控制阀20与第三压力腔Cv3连通，预控压力通道Cv0通过第二比例切换控制阀21与第四压力腔Cv4连通，预控压力通道Cv0通过第三比例切换控制阀22与第五压力腔Cv5连通。各比例切换控制阀可在对应的控制压力(P_T1、P_T2、P_T3)的控制下，通过对应的预控压力通道向分别向各压力腔内输入预控压力，从而对制动缸的输出压力进行调控。

具体的，如图1所示，第三比例切换控制阀22包括能移动地设置于第三比例切换控制阀22内的调节活塞23，第三比例切换控制阀22内的调节活塞23的两端与第三比例切换控制阀22的内壁之间分别形成第一调压腔26和第二调压腔27，第三比例切换控制阀22的第二调压腔27内设置有第四回位弹簧25，第四回位弹簧25的一端与第三比例切换控制阀22内的调节活塞23抵接，第四回位弹簧25的另一端与第三比例切换控制阀22的内壁抵接，第三比例切换控制阀22的第一调压腔26与第三压力控制通道T3连通，第三比例切换控制阀22的调节活塞23上设置有调压通道24，上移第三比例切换控制阀22中的调节活塞23并压缩第四回位弹簧25，可控制第三比例切换控制阀22的调压通道24与外部大气连通，此时，第三比例切换控制阀22中的调压通道24与第五压力腔Cv5连通，第五压力腔Cv5内的压力排空；下移第三比例切换控制阀22中的调节活塞23并使在自身弹力作用下第四回位弹簧25恢复原位，预控压力通道Cv0通过第三比例切换控制阀22中的调压通道24与第五压力腔Cv5连通，预控压力通道Cv0向第五压力腔Cv5中充入预控压力Pcv，预控压力Pcv输入至第五压力腔Cv5内并作用于第六板面13上。

具体的，如图1所示，第一比例切换控制阀20与第三比例切换控制阀22具有相同结构。即：第一比例切换控制阀20包括能移动地设置于第一比例切换控制阀20内的调节活塞23，第一比例切换控制阀20内的调节活塞23的两端与第一比例切换控制阀20的内壁之间分别形成第一调压腔26和第二调压腔27，第一比例切换控制阀20的第二调压腔27内设置有第四回位弹簧25，第四回位弹簧25的一端与第一比例切换控制阀20内的调节活塞23抵接，第四回位弹簧25的另一端与第一比例切换控制阀20的内壁抵接，第一比例切换控制阀20的第一调压腔26与第一压力控制通道T1连通，第一比例切换控制阀20的调节活塞23上设置有调压通道24，上移第一比例切换控制阀20中的调节活塞23并压缩第四回位弹簧25，可控制第一比例切换控制阀20的调压通道24与外部大气连通，此时，第一比例切换控制阀20中的调压通道24与第三压力腔Cv3连通，第三压力腔Cv3内的压力排空；下移第一比例切换控制阀20中的调节活塞23并使在自身弹力作用下第四回位弹簧25恢复原位，预控压力通道Cv0通过第一比例切换控制阀20中的调压通道24与第三压力腔Cv3连通，预控压力通道Cv0向第三压力腔Cv3中充入预控压力Pcv，预控压力Pcv输入至第三压力腔Cv3内并作用于第四板面11上。

具体的，如图1所示，第二比例切换控制阀21与第三比例切换控制阀22具有不同的结构，第二比例切换控制阀21包括能移动地设置于第二比例切换控制阀21内的调节活塞23，第二比例切换控制阀21内的调节活塞23的两端与第二比例切换控制阀21的内壁之间分别形成第一调压腔26和第二调压腔27，第二比例切换控制阀21的第二调压腔27内设置有第四回位弹簧25，第四回位弹簧25的一端与第二比例切换控制阀21内的调节活塞23抵接，第四回位弹簧25的另一端与第二比例切换控制阀21的内壁抵接，第二比例切换控制阀21的第一调压腔26与第二压力控制通道T2连通，第二比例切换控制阀21的调节活塞23上设置有调压通道24，上移第二比例切换控制阀21中的调节活塞23并压缩第四回位弹簧25，可控制预控压力通道Cv0通过第二比例切换控制阀21中的调压通道24与第四压力腔Cv4连通，预控压力通道Cv0向第四压力腔Cv4中充入预控压力Pcv，预控压力Pcv输入至第四压力腔Cv4内并作用于第五板面12上；下移第二比例切换控制阀21中的调节活塞23并使在自身弹力作用下第四回位弹簧25恢复原位，可控制第二比例切换控制阀21的调压通道24与外部大气连通，此时，第二比例切换控制阀21中的调压通道24与第四压力腔Cv4连通，第四压力腔Cv4内的压力排空。

本发明的可进行多级压力输出的中继阀在工作过程中，各比例切换控制阀(即：第一比例切换控制阀20、第二比例切换控制阀21和第三比例切换控制阀22)的作用是根据制动系统给出的控制信号分别通过控制压力(P_T1、P_T2、P_T3)的方式对阀体1内第三压力腔Cv3、第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5的充气或者排气进行控制，以达到改变输出比例的作用。第一比例切换控制阀20的工作原理为：当制动系统给出控制压力信号时，第一比例切换控制阀20的调节活塞23在控制压力P_T1的作用下克服第一比例切换控制阀20的第四回位弹簧25的弹力向上移动，到达工作位置后使第三压力腔Cv3与外部大气连通，此时排空第三压力腔Cv3；当压力信号消失后，第一比例切换控制阀20的的调节活塞23在第四回位弹簧25的作用下向下移动至初始位置，预控压力通道Cv与第三压力腔Cv3连通，预控压力进入至第三压力腔Cv3内，此时第一膜板式活塞2的第四板面11受力并参与压力平衡。第二比例切换控制阀21的工作原理为：当制动系统给出控制压力信号时，第二比例切换控制阀21的调节活塞23在控制压力P_T2的作用下克服第二比例切换控制阀21的第四回位弹簧25的弹力向上移动，到达工作位置后使预控压力通道Cv与第四压力腔Cv4连通，预控压力进入至第四压力腔Cv4内，此时第二膜板式活塞3的第五板面12受力并参与压力平衡。第三比例切换控制阀22的工作原理与第一比例切换控制阀20的工作原理相同，即：当制动系统给出控制压力信号时，第三比例切换控制阀22的调节活塞23在控制压力P_T3的作用下克服第三比例切换控制阀22的第四回位弹簧25的弹力向上移动，到达工作位置后使第五压力腔Cv5与外部大气连通，此时排空第五压力腔Cv5；当压力信号消失后，第三比例切换控制阀22的的调节活塞23在第四回位弹簧25的作用下向下移动至初始位置，预控压力通道Cv与第五压力腔Cv5连通，预控压力进入至第五压力腔Cv5内，此时第二膜板式活塞3的第六板面13受力并参与压力平衡。

根据上述列出的六种比例输出原理和三个比例切换控制阀的动作原理，各比例切换控制阀的工作原理如下：

其中，在各压力信号(P_T1、P_T2、P_T3)的作用下，将各控制压力腔的充气状态记为1、排气状态记为0，1代表充气，0代表排气)。

第一种比例输出原理为：P_T1＝1、P_T2＝0、P_T3＝1，控制第三压力腔Cv3、第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5均排气；

第二种比例输出原理为：P_T1＝1、P_T2＝1、P_T3＝0，控制第三压力腔Cv3排气，第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5均充气；

第三种比例输出原理为：P_T1＝1、P_T2＝0、P_T3＝0，控制第三压力腔Cv3、第四压力腔Cv4排气，第五压力腔Cv5均充气；

第四种比例输出原理为：P_T1＝0、P_T2＝0、P_T3＝1，控制点压力腔Cv3充气，第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5均排气；

第五种比例输出原理为：P_T1＝0、P_T2＝1、P_T3＝0，控制第三压力腔Cv3、第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5均充气。

第六种比例输出原理为：P_T1＝0、P_T2＝0、P_T3＝0，控制第三压力腔Cv3和第五压力腔Cv5均充气，第四压力腔Cv4排气。

由上所述，在阀体1和各比例切换控制阀的共同作用下，可以实现根据制动系统控制压力信号按照六种不同的比例输出压力。

根据上述按照不同比例输出压力的原理以及本发明的中继阀的结构可知：在所有腔室均存在压力空气的情况下，压力平衡后输出压力Pc与预控压力Pcv的函数关系为：

其中：

即为输出压力与输入压力的比例系数，Sa为第二板面9的面积，Sb为第三板面10的面积，Sc为第四板面11的面积，Sd为第五板面12的面积，Se为第六板面13的面积。通过控制第三压力腔Cv3、第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5的充气、排气，可实现最多六种比例输出压力：

第一种比例输出原理为：第三压力腔Cv3、第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5均排气，在此情况下，第四板面11、第五板面12和第六板面13均不参与受力平衡，

第二种比例输出原理为：第三压力腔Cv3排气，第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5均充气，在此情况下，预控压力分别作用于第五板面12和第六板面13上，第五板面12和第六板面13参与受力平衡，

第三种比例输出原理为：第三压力腔Cv3、第四压力腔Cv4排气，第五压力腔Cv5均充气，在此情况下，预控压力作用于第六板面13上，第六板面13参与受力平衡，

第四种比例输出原理为：第三压力腔Cv3充气，第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5均排气，在此情况下，预控压力作用于第四板面11上，第四板面11参与受力平衡，

第五种比例输出原理为：第三压力腔Cv3、第四压力腔Cv4和第五压力腔Cv5均充气，在此情况下，预控压力分别作用于第四板面11、第五板面12和第六板面13上，第四板面11、第五板面12和第六板面13均参与受力平衡，

第六种比例输出原理为：第三压力腔Cv3和第五压力腔Cv5充气，第四压力腔Cv4排气，在此情况下，预控压力分别作用于第四板面11和第六板面13上，第四板面11和第六板面13参与受力平衡，

举例说明：假设制动系统仅需要在四种不同的速度等级下输出四种压力比例，可以选择

四种比例(可根据实际速度等级在六种输出比例中任选四种)，并通过第一膜板式活塞2和第二膜板式活塞3上各板面的面积计算得到各比例，满足制动系统不同的压力输入的需求。

本发明的可进行多级压力输出的中继阀的特点及优点是：

一、该可进行多级压力输出的中继阀，通过阀体1和各比例切换控制阀的共同作用，通过输入的三种不同控制压力信号(即：P_T1、P_T2、P_T3)，最多可实现六种不同比例输出制动缸压力，能够充分利用各轨道车辆运行速度等级下的轮轨黏着特性，以达到缩短制动距离、提高车辆运行安全性的目的。

二、该可进行多级压力输出的中继阀，通过调节不同板面的面积，可以根据上述比例系数公式计算出不同输出比例(四种)，以满足不同的轨道车辆制动系统需求。

三、该可进行多级压力输出的中继阀，通过预控压力Pcv对阀体1内各压力腔的压力进行控制，由于预控压力Pcv控制精确，灵敏度高，使用预控压力Pcv作为阀体1内的平衡压力，可以使阀体1内更快的建立压力平衡，降低系统复杂度，提高制动系统响应时间，进而缩短制动距离，提高安全性。

四、该可进行多级压力输出的中继阀，第一膜板式活塞2与第二膜板式活塞3之间为分离式结构，两者之间通过第一阀杆28与第二阀杆29传递推力，且不传递拉力，既解决了采用整根长阀杆高同轴度加工难度大的问题，同时仍可通过改变第一膜板式活塞2与第二膜板式活塞3中各板面的面积来获得需要的比例系数，从而满足制动系统的不同需求，具有更好的适用性。

实施方式二

本发明提供了一种轨道车辆制动系统，该轨道车辆制动系统中设置有上述的可进行多级压力输出的中继阀。

本发明的轨道车辆制动系统的特点及优点是：

该轨道车辆制动系统通过可进行多级压力输出的中继阀的设置，可充分利用轨道车辆的轮轨黏着特性，能够根据轨道车辆运行速度等级的不同按照不同的比例输出对应的制动缸压力，有效提高轨道车辆的制动反应速度，缩短轨道车辆的制动距离，提高车辆运行的安全性。

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 (14)

1.一种可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，包括阀体、阀芯、通过对所述阀体内的气压控制以调节在所述阀体内位置的第一膜板式活塞和第二膜板式活塞，所述阀芯、所述第一膜板式活塞和所述第二膜板式活塞均能移动地设置于所述阀体内，所述第一膜板式活塞具有第一板面、第二板面、第三板面和第四板面，所述第二膜板式活塞具有第五板面和第六板面，所述第一板面、所述第二板面、所述第三板面、所述第四板面、所述第五板面和所述第六板面与所述阀体的内壁之间分别形成可输入预控压力的反馈腔、第一压力腔、第二压力腔、第三压力腔、第四压力腔和第五压力腔，所述第一压力腔与所述第二压力腔连通；

所述第一膜板式活塞的一端与所述阀芯抵接，所述第一膜板式活塞的另一端能与所述第二膜板式活塞的一端抵接，以推动所述第二膜板式活塞移动，所述阀芯与所述阀体的内壁之间形成能控制通断的总风压力腔和输出腔，所述输出腔与所述反馈腔能通断地连接，且所述输出腔还与制动缸连接，所述总风压力腔与车辆的总风压力源连接。

2.如权利要求1所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，所述可进行多级压力输出的中继阀还包括同轴设置的第一阀杆和第二阀杆，所述第一膜板式活塞和所述第二膜板式活塞分别设置于所述第一阀杆和所述第二阀杆上，所述第一阀杆的一端为与所述阀芯抵接的阀座，所述第一阀杆的另一端能与所述第二阀杆的一端抵接；所述第一阀杆上靠近所述输出腔的位置以及所述第二阀杆上靠近所述第三压力腔的位置分别设置有密封圈。

3.如权利要求2所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，位于所述第二压力腔内的所述第一阀杆上套设有第一回位弹簧，所述第一回位弹簧的两端分别与所述第三板面和所述阀体的内壁抵接，以推动所述第一膜板式活塞复位。

4.如权利要求2所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，位于所述第四压力腔内的所述第二阀杆上套设有第二回位弹簧，所述第二回位弹簧的两端分别与所述第五板面和所述阀体的内壁抵接，以推动所述第二膜板式活塞复位。

5.如权利要求2所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，所述阀芯与所述阀体的内壁之间能形成进气阀口，移动所述阀芯能使所述输出腔与所述总风压力腔连通；所述阀芯与所述第一阀杆之间能形成出气阀口，移动所述阀芯能使所述输出腔与外部连通。

6.如权利要求1所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，所述反馈腔与所述第一压力腔之间以及所述第二压力腔与所述第三压力腔之间分别通过多个第一弹性密封件进行分隔，各所述第一弹性密封件的两端分别嵌入所述第一膜板式活塞的内部和所述阀体的内部；

所述第四压力腔与所述第五压力腔之间通过多个第二弹性密封件进行分隔，各所述第二弹性密封件的两端分别嵌入所述第二膜板式活塞的内部和所述阀体的内部。

7.如权利要求1所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，所述阀芯上套设有第三回位弹簧，所述第三回位弹簧的两端分别与所述阀芯上形成的凸台和所述阀体的内壁抵接，以推动所述阀芯复位。

8.如权利要求1所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，所述阀体上设置有总风进气通道和输出通道，所述总风进气通道和所述输出通道分别与所述总风压力腔和所述输出腔连通。

9.如权利要求8所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，所述输出腔与所述反馈腔之间设置有反馈通道，所述反馈通道的两端分别与所述输出通道和所述反馈腔连通，且所述反馈通道上设置有缩堵。

10.如权利要求1所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，所述可进行多级压力输出的中继阀还包括控制预控压力的第一比例切换控制阀、第二比例切换控制阀和第三比例切换控制阀，所述阀体上设置有预控压力通道、第一压力控制通道、第二压力控制通道和第三压力控制通道，所述预控压力通道与所述第二压力腔连通，所述第一压力控制通道通过所述第一比例切换控制阀与所述第三压力腔连通，所述第二压力控制通道通过所述第二比例切换控制阀与所述第四压力腔连通，所述第三压力控制通道通过所述第三比例切换控制阀与所述第五压力腔连通。

11.如权利要求10所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，所述第三比例切换控制阀包括能移动地设置于所述第三比例切换控制阀内的调节活塞，所述调节活塞的两端与所述第三比例切换控制阀的内壁之间分别形成第一调压腔和第二调压腔，所述第二调压腔内设置有第四回位弹簧，所述第四回位弹簧的两端分别与所述调节活塞和所述第三比例切换控制阀的内壁抵接，所述第一调压腔与所述第三压力控制通道连通，所述调节活塞上设置有调压通道，移动所述第三比例切换控制阀中的所述调节活塞并压缩所述第四回位弹簧，所述调压通道与外部大气连通；移动所述第三比例切换控制阀中的所述调节活塞并使所述第四回位弹簧恢复原位，所述预控压力通道通过所述调压通道与所述第五压力腔连通。

12.如权利要求10所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，所述第一比例切换控制阀包括能移动地设置于所述第一比例切换控制阀内的调节活塞，所述调节活塞的两端与所述第一比例切换控制阀的内壁之间分别形成第一调压腔和第二调压腔，所述第二调压腔内设置有第四回位弹簧，所述第四回位弹簧的两端分别与所述调节活塞和所述第一比例切换控制阀的内壁抵接，所述第一调压腔与所述第一压力控制通道连通，所述调节活塞上设置有调压通道，移动所述第一比例切换控制阀中的所述调节活塞并压缩所述第四回位弹簧，所述调压通道与外部大气连通；移动所述第一比例切换控制阀中的所述调节活塞并使所述第四回位弹簧恢复原位，所述预控压力通道通过所述调压通道与所述第三压力腔连通。

13.如权利要求10所述的可进行多级压力输出的中继阀，其特征在于，所述第二比例切换控制阀包括能移动地设置于所述第二比例切换控制阀内的调节活塞，所述调节活塞的两端与所述第二比例切换控制阀的内壁之间分别形成第一调压腔和第二调压腔，所述第二调压腔内设置有第四回位弹簧，所述第四回位弹簧的两端分别与所述调节活塞和所述第二比例切换控制阀的内壁抵接，所述第一调压腔与所述第二压力控制通道连通，所述调节活塞上设置有调压通道，移动所述第二比例切换控制阀中的所述调节活塞并压缩所述第四回位弹簧，所述预控压力通道通过所述调压通道与所述第四压力腔连通；移动所述第二比例切换控制阀中的所述调节活塞并使所述第四回位弹簧恢复原位，所述调压通道与外部大气连通。

14.一种轨道车辆制动系统，其特征在于，所述轨道车辆制动系统中设置有权利要求1至13中任意一项所述的可进行多级压力输出的中继阀。

Images