CN115056760B - 城轨车辆制动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种城轨车辆制动控制系统。主风管为一个封闭的管路，作为整个制动控制系统的气源；制动管为一个封闭的管路，输出端经分配阀模块连接至制动控制单元；制动级位模块用于产生制动级位信号，主风管第一路输出连接至制动级位模块，经制动级位模块处理后，输出至制动管；制动控制单元接收车辆电信号命令，接收制动级位模块发送的硬线信号命令；主风管的第二路输出经制动控制单元，制动管输出气压至分配阀模块，经分配阀模块处理后输出至制动控制单元，制动控制单元输出端连接至制动缸。采用了模块化设计，可提高常用制动功能的可用性和可靠性，同时不影响紧急制动功能的实施，有效提高了系统安全性。

Description

城轨车辆制动控制系统

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，具体涉及一种城轨车辆制动控制系统。

背景技术

常规项目中的城轨制动系统中，常用制动功能一般仅是通过电子控制系统进行控制实现的。当某个制动控制装置的电子控制系统失效后，则对应的常用制动功能随之失效。

在现有车辆的运行中，进一步提高常用制动功能的可用性和可靠性是当前的研究难点。因此当前城轨制动系统仍需要更先进的设计方案以满足城轨车辆的运行需求。

发明内容

本发明的目的在于解决前述技术问题之一，提供一种模块化制动控制系统，改进城轨车辆制动控制系统常用制动的气路结构，提高常用制动功能的可用性和可靠性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种城轨车辆制动控制系统，包括主风管、制动管、制动级位模块、制动控制单元、分配阀模块；

主风管为一个封闭的管路，作为整个制动控制系统的气源；

制动管为一个封闭的管路，输出端经分配阀模块连接至制动控制单元；

制动级位模块用于产生制动级位信号，主风管第一路输出连接至制动级位模块，经制动级位模块处理后，输出至制动管；

制动控制单元接收车辆电信号命令，接收制动级位模块发送的硬线信号命令；主风管的第二路输出经制动控制单元，制动管输出气压至分配阀模块，经分配阀模块处理后输出至制动控制单元，制动控制单元输出端连接至制动缸。

本发明一些实施例中，所述制动级位控制模块包括减压阀、手柄、单向阀、电磁阀、中继阀和指令转换装置；

主风管包括两路输出，一路输出连接至减压阀的输入端，一路输出连接至中继阀的第一输入端；

减压阀具有两个输出端，第一输出端连接至手柄，第二输出端连接至单向阀的输入端；

单向阀的输出端连接至电磁阀A；电磁阀A的输出端连接至制动管；电磁阀A进一步接收手柄发送的电磁阀命令；

中继阀的第二输入端连接至手柄，接收手柄的控制信号，输出端连接至制动管；

手柄进一步输出信号至指令转换装置，经指令转换后输出制动级位指令至制动控制单元；

制动缓解时，手柄给电磁阀A发出得电命令；制动施加时，手柄给电磁阀A发出失电命令，输出电硬线信号给制动控制单元。

本发明一些实施例中，分配阀模块包括分配阀和电磁阀B；

分配阀输入端连接至制动管，输出端连接至电磁阀B；

电磁阀B接收制动控制单元的控制信号，输出端连接至制动控制单元；

所述分配阀输出压力随输入端压力的下降而上升；随着输入端压力的上升而下降；输入端压力稳定时输出端的压力稳定。

本发明一些实施例中，制动控制单元包括电子控制系统和气动执行单元，所述电子控制系统接收车辆电信号命令，根据车辆电信号命令计算输出电命令，控制气动执行单元和电磁阀B，气动执行单元的输出端连接至制动缸。

本发明一些实施例中，所述气动执行单元包括充气阀A、排气阀A、双向阀、减压阀、充气阀B、排气阀B、紧急阀、第二中继阀、防滑阀；

主风管包括两路输出，第一输出端连接至减压阀的输入端，第二输出端连接至第二中继阀的输入端；

减压阀包括两路输出支路，第一输出支路与双向阀的第1输入端相连，第二输出支路与紧急阀的第2输入端相连；

双向阀的第2输入端与分配阀模块连接，具体与电磁阀B的输出端相连；双向阀的输出端与紧急阀的第1输入端相连，紧急阀的输出端与第二中继阀的控制输入端相连；

第二中继阀的输出端与防滑阀的输入端相连，防滑阀的输出端与制动缸相连；

紧急阀接收自车辆电信号命令发送的得电命令和失电命令，得电时1口和3口导通，失电时2口和3口导通。

本发明一些实施例中，第一输出支路包括充气阀A和排气阀A，充气阀A输入端连接至减压阀的第一输出端，输出端气压经过排气阀A后与双向阀的第1输入端相连；

第二输出支路包括充气阀B和排气阀B，充气阀B输入端连接至减压阀的第二输出端，输出端气压经过排气阀B后与紧急阀的第2输入端相连。

本发明一些实施例中，气动执行单元进一步包括：

第一压力传感器：设置在双向阀的输出端；

第二压力传感器：设置在排气阀的输出端；

第三压力传感器：设置在紧急阀的输出端；

电子控制系统接收第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器的压力检测信号。

本发明一些实施例中，所述制动控制系统被配置为：

常用制动模式下,控制紧急阀得电，紧急阀1口和3口导通；

控制电磁阀A、电磁阀B得电；

手柄输出制动等级指令，控制调节制动管及分配阀模块的输出压力；

双向阀选择分配阀模块输出压力及第一支路输出压力二者中的较大压力值，输出至紧急阀，进一步经中继阀输出至制动缸。

本发明一些实施例中，所述制动控制系统被配置为：

常用制动模式下缓解制动时，手柄控制制动管7中的压力增加；

分配阀模块输出的双向阀压力减少；

电子控制系统控制气动执行单元第一支路压力减少，第二中继阀输出到制动缸压力减少。

本发明一些实施例中，所述制动控制系统被配置为：

紧急制动时,给紧急阀发出失电命令，紧急阀的2口和3口导通；

给电磁阀A发出失电命令,给电磁阀B42发出失电命令；

第二支路输出压力成为第二中继阀的控制压力,输出至制动缸。

较现有技术相比，本发明的技术优势在于：

(1)为常规的城轨架控制动系统设计了一种新的技术方案，实现了常用制动功能和紧急制动功能等功能。采用模块化设计思想，将新增功能通过独立模块实现，在兼容现有常规系统的基础上只需稍作改动即可实现，增加了系统稳定性，降低了系统研发成本。

(2)本发明在紧急阀的气路上游增加双向阀，实现对常用制动功能的电子控制和纯空气控制的冗余施加，提高了常用制动功能的可用性和可靠性，同时不影响紧急制动功能的实施，有效提高了系统安全性。

(3)取消机械式的空重车阀，改用电磁阀实现对紧急制动气路支路的精确调压，实现了低延迟和随载荷实时调整的紧急制动压力输出，进一步提高安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为城轨车辆制动控制系统结构示意图；

图2为制动级位模块结构示意图；

图3为分配阀模块结构示意图；

图4为制动控制单元模块结构示意图；

以上个图中：

1-车辆电信号命令；

2-制动级位模块，21-减压阀，23-手柄，24-单向阀，25电磁阀A，26-第一中继阀，27-指令转换装置；

3-制动控制单元，31-电子控制系统，32-气动执行单元，321-充气阀A，322-排气阀A，323-双向阀，324-减压阀，325-充气阀B，326-排气阀B，327-紧急阀、328-第二中继阀，329-防滑阀、32a-第一压力传感器，32b-第二压力传感器，32c-第三压力传感器；

4-分配阀模块，41-分配阀，42-电磁阀B；

5-制动缸；

6-主风管；

7-制动管。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种城轨车辆制动控制系统，结构参考图1，包括主风管6、制动管7、制动级位模块2、制动控制单元3、分配阀模块4。

主风管6：为一个封闭的管路，内含足够的压力，作为整个制动控制系统的气源。

制动管7：为一个封闭的管路，输出端经分配阀模块4连接至制动控制单元3。

制动级位模块2：用于产生制动级位信号，不同制动级位信号对应的输出气压不同，以产生不同的制动力。主风管6第一路输出连接至制动级位模块2，经制动级位模块2处理后，输出至制动管7。

制动控制单元3接收车辆电信号命令1，车辆电信号命令1用于指示是否进行制动；制动控制单元3同时还接收制动级位模块2发送的硬线信号命令，制动级位模块2用于指示制动施加的等级，输出制动缸压力给制动缸5，制动缸的数量根据车型会有所不同，至少一个。

主风管6的第二路输出经制动控制单元3，制动管7输出气压至分配阀模块4，经分配阀模块4处理后输出至制动控制单元3，制动控制单元3输出端连接至制动缸5。

以下，详述制动级位模块2的结构。

参考图2。本发明一些实施例中，制动级位控制模块2包括减压阀21、手柄23、单向阀24、电磁阀A 25、第一中继阀26和指令转换装置27。

主风管6包括两路输出，一路输出连接至减压阀21的输入端，一路输出连接至第一中继阀26的第一输入端；

减压阀21具有两个输出端，第一输出端连接至手柄23，第二输出端连接至单向阀24的输入端；

单向阀24的输出端连接至电磁阀A 25；电磁阀A 25的输出端连接至制动管7；电磁阀A25进一步接收手柄发送的电磁阀命令；

第一中继阀的第二输入端连接至手柄23，接收手柄23的控制信号，输出端连接至制动管7；

手柄23进一步输出信号至指令转换装置27，经指令转换后输出制动级位指令至制动控制单元3。

制动级位模块的工作原理如下。

减压阀21的作用是将来自主风管6中较大的压力缩小到一个合理的压力输出；手柄23通过人为的操控，可以实现将输入端固定的压力调节出不同的输出压力，并经过指令转换装置27的转换后，输出对应的电硬线信号表示的制动级位给制动控制单元3；单向阀24的作用是实现风压从减压阀21的输出端到电磁阀A 25输入端的单向流动；电磁阀A 25的作用是接收手柄23发送的得电命令和失电命令，得电时导通，失电时截止；第一中继阀可以根据来自手柄23输出的控制压力调整来自主风管6的压力，经过流量调整后，输出压力到制动管7。

当整个系统进入常用制动模式，需要进行制动缓解时，手柄23给电磁阀A25发出得电命令，主风管6直接通过单向阀24向制动管7供风；需要进行制动施加时，手柄23给电磁阀A 25发出失电命令，主风管6不能通过单向阀24直接向制动管7供风，通过操纵制动手柄23可实现制动管7中的压力增加和减少，同时输出电硬线信号(表示常用制动模式)给制动控制单元3。

以下，详述分配阀模块4的结构。

参考图3。在本发明一些实施例中，分配阀模块4包括分配阀41和电磁阀B 42。

分配阀41输入端连接至制动管7，输出端连接至电磁阀B 42；

电磁阀B 42接收制动控制单元3的控制信号，输出端连接至制动控制单元3。

分配阀模块4的作用原理如下。

分配阀41的输入端和制动管7相连，分配阀41的输出端和电磁阀B 42的输入端相连，电磁阀B42的输出端和制动控制单元3相连。制动控制单元3输出电制动命令给电磁阀B42。

分配阀41的作用是随着输入端压力的下降，输出端压力以一定比例上升；随着输入端压力的上升，输出端压力以一定比例下降；输入端压力稳定时输出端的压力也随之稳定。电磁B42的作用是接收制动控制单元3发送的得电命令和失电命令，得电时导通，失电时截止。

当整个系统需要进入常用制动模式时，制动控制单元3发送得电命令给电磁阀B42，导通来自分配阀模块4的供风。分配阀41输出的压力可以进入制动控制单元3，进而控制制动缸压力的增加和缩小，实现制动施加和缓解。

以下，详述制动控制单元3的结构。

制动控制单元3包括电子控制系统31和气动执行单元32。电子控制系统31接收车辆电信号命令1发送的电命令，经过计算后输出电命令控制气动执行单元32和电磁阀B 42。气动执行单元的输出端连接至制动缸。

本发明一些实施例中，气动执行单元32包括充气阀A 321、排气阀A 322、双向阀323、减压阀324、充气阀B 325、排气阀B 326、紧急阀327、第二中继阀328、防滑阀329。

主风管6包括两路输出，第一输出端连接至减压阀324的输入端，第二输出端连接至第二中继阀328的输入端；

减压阀324的作用是将来自主风管6中较大的压力缩小到一个合理的压力输出；减压阀324包括两路输出，分别连接至充气阀A 321输入端和充气阀B 325输入端；充气阀A321的输出端气压经过排气阀A 323后与双向阀323的第1输入端相连，充气阀B 325的输出端气压经过排气阀B 326后与紧急阀327的第2输入端相连，双向阀323的第2输入端与分配阀模块连接，具体与电磁阀B 42的输出端相连；双向阀323的输出端与紧急阀327的第1输入端相连，紧急阀327的输出端与第二中继阀328的控制输入端相连；紧急阀327的作用是根据来自车辆电信号命令1发送的得电命令和失电命令，得电时1口和3口导通，失电时2口和3口导通；

第二中继阀328的输出端与防滑阀329的输入端相连，防滑阀329的输出端与制动缸5相连。

第二中继阀328可以根据来自紧急阀327输出的控制压力调整来自主风管6的压力，经过流量调整后，输出压力到中继阀328；防滑阀329实现防滑控制后输出制动缸压力到制动缸5。

本发明一些实施例中，气动执行单元32进一步包括第一压力传感器32a、第二压力传感器32b、第三压力传感器32c；

第一压力传感器32a设置在双向阀323的输出端，第二压力传感器32b设置在排气阀B 326的输出端，第三压力传感器32c设置在紧急阀327的输出端；

电子控制系统31接收第一压力传感器32a、第二压力传感器32b、第三压力传感器32c的压力检测信号。

第一压力传感器32a处的气压值对应为第一预控压力PC1，第二压力传感器32b处的气压值对应为第二预控压力PC2，分配阀模块4输出端的压力对应为第三预控压力PC3，紧急阀327输出端的压力影响制动压力。

气动执行单元32基于安全导向设计，当电子控制系统31或充气阀A 321或排气阀A322异常掉电时，第一预控压力PC1为0kPa，导向制动缓解，保证常用制动时个别故障不会引起制动不缓解；当电子控制系统31或充气阀B 325或排气阀B 326异常掉电时，第二预控压力PC2与减压阀324输出的压力相同，此压力等同于最大紧急制动压力，保证紧急制动时导向制动施加。

本发明提供的制动控制系统的工作原理如下。

具体如下。

当整个系统需要进入常用制动模式,车辆电信号命令1给紧急阀327发出得电命令，紧急阀327的1口和3口导通，手柄23给电磁阀A 25发出得电命令,制动控制单元3发送得电命令给电磁阀B 42，通过操纵手柄23输出制动等级指令，不同的制动等级对应不同的制动管7压力，可实现制动管7中的压力增加和减少，从而控制分配阀模块4输出的双向阀323第2输入压力PC3实现相应的减少和增加；

手柄23输出通过指令转换装置27转换后的电硬线信号给制动控制单元3控制实现第一预控压力PC1的输出，双向阀323取第三预控压力PC3和第一预控压力PC1较大的压力输出，通过紧急阀327成为中继阀328的控制压力,经过流量调整后，输出压力到中继阀328。

在常用制动模式下施加制动时，通过操纵手柄23可实现制动管7中的压力减少，进一步分配阀模块4输出的双向阀323第2输入压力PC3增加，同时电子控制系统31控制气动执行单元32实现第1预控压力PC1的增加，进一步中继阀328的控制压力增加，最后中继阀328输出到制动缸压力增加。

在常用制动模式下缓解制动时，通过操纵手柄23可实现制动管7中的压力增加，进一步分配阀模块4输出的双向阀323第2输入压力PC3减少，同时电子控制系统31控制气动执行单元32实现第1预控压力PC1的减少，再进一步中继阀328的控制压力减少，最后第二中继阀328输出到制动缸压力减少。

系统正常工作时第三预控压力PC3和第一预控压力PC1的压力相同，可正常控制第二中继阀328实现常用制动的施加和缓解。当电子控制系统31工作异常时，PC1不能正常输出控制压力且导向缓解后，第三预控压力PC3仍能正常工作，经双向阀323后，仍能保证系统的常用制动功能正常工作。

当整个系统需要进入紧急制动模式,车辆电信号命令1给紧急阀327发出失电命令，紧急阀327的2口和3口导通，手柄23给电磁阀A 25发出失电命令,制动控制单元3发送失电命令给电磁阀B 42，将双向阀323的第2输入压力PC3设置为0kPa；第二预控压力PC2成为第二中继阀328的控制压力,经过流量调整后，输出压力到第二中继阀328。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种城轨车辆制动控制系统，其特征在于，包括主风管、制动管、制动级位模块、制动控制单元、分配阀模块；

主风管为一个封闭的管路，作为整个制动控制系统的气源；

制动管为一个封闭的管路，输出端经分配阀模块连接至制动控制单元；

制动级位模块用于产生制动级位信号，主风管第一路输出连接至制动级位模块，经制动级位模块处理后，输出至制动管；

制动控制单元接收车辆电信号命令，接收制动级位模块发送的硬线信号命令；主风管的第二路输出经制动控制单元，制动管输出气压至分配阀模块，经分配阀模块处理后输出至制动控制单元，制动控制单元输出端连接至制动缸；

制动控制单元包括气动执行单元，气动执行单元的输出端连接至制动缸，所述气动执行单元包括双向阀、减压阀、紧急阀、第二中继阀、防滑阀；

主风管包括两路输出，第一输出端连接至减压阀的输入端，第二输出端连接至第二中继阀的输入端；

减压阀包括两路输出支路，第一输出支路与双向阀的第1输入端相连，第二输出支路与紧急阀的第2输入端相连；

双向阀的第2输入端与分配阀模块连接，具体与电磁阀B的输出端相连；双向阀的输出端与紧急阀的第1输入端相连，紧急阀的输出端与第二中继阀的控制输入端相连；

第二中继阀的输出端与防滑阀的输入端相连，防滑阀的输出端与制动缸相连；

紧急阀接收自车辆电信号命令发送的得电命令和失电命令，得电时1口和3口导通，失电时2口和3口导通。

2.如权利要求1所述的城轨车辆制动控制系统，其特征在于，所述制动级位控制模块包括减压阀、手柄、单向阀、电磁阀、中继阀和指令转换装置；

主风管包括两路输出，一路输出连接至减压阀的输入端，一路输出连接至中继阀的第一输入端；

减压阀具有两个输出端，第一输出端连接至手柄，第二输出端连接至单向阀的输入端；

单向阀的输出端连接至电磁阀A；电磁阀A的输出端连接至制动管；电磁阀A进一步接收手柄发送的电磁阀命令；

中继阀的第二输入端连接至手柄，接收手柄的控制信号，输出端连接至制动管；

手柄进一步输出信号至指令转换装置，经指令转换后输出制动级位指令至制动控制单元；

制动缓解时，手柄给电磁阀A发出得电命令；制动施加时，手柄给电磁阀A发出失电命令，输出电硬线信号给制动控制单元。

3.如权利要求2所述的城轨车辆制动控制系统，其特征在于，分配阀模块包括分配阀和电磁阀B；

分配阀输入端连接至制动管，输出端连接至电磁阀B；

电磁阀接收制动控制单元的控制信号，输出端连接至制动控制单元；

所述分配阀输出压力随输入端压力的下降而上升；随着输入端压力的上升而下降；输入端压力稳定时输出端的压力稳定。

4.如权利要求3所述的城轨车辆制动控制系统，其特征在于，制动控制单元包括电子控制系统，所述电子控制系统接收车辆电信号命令，根据车辆电信号命令计算输出电命令，控制气动执行单元和电磁阀B。

5.如权利要求1所述的城轨车辆制动控制系统，其特征在于：

第一输出支路包括充气阀A和排气阀A，充气阀A输入端连接至减压阀的第一输出端，输出端气压经过排气阀A后与双向阀的第1输入端相连；

第二输出支路包括充气阀B和排气阀B，充气阀B输入端连接至减压阀的第二输出端，输出端气压经过排气阀B后与紧急阀的第2输入端相连。

6.如权利要求1所述的城轨车辆制动控制系统，其特征在于，气动执行单元进一步包括：

第一压力传感器：设置在双向阀的输出端；

第二压力传感器：设置在排气阀的输出端；

第三压力传感器：设置在紧急阀的输出端；

电子控制系统接收第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器的压力检测信号。

7.如权利要求1或5或6所述的城轨车辆制动控制系统，其特征在于，所述制动控制系统被配置为：

常用制动模式下,控制紧急阀得电，紧急阀1口和3口导通；

控制电磁阀A、电磁阀B得电；

手柄输出制动等级指令，控制调节制动管及分配阀模块的输出压力；

双向阀选择分配阀模块输出压力及第一支路输出压力二者中的较大压力值，输出至紧急阀，进一步经中继阀输出至制动缸。

8.如权利要求1或5或6所述的城轨车辆制动控制系统，其特征在于，所述制动控制系统被配置为：

常用制动模式下缓解制动时，手柄控制制动管7中的压力增加；

分配阀模块输出的双向阀压力减少；

电子控制系统控制气动执行单元第一支路压力减少，第二中继阀输出到制动缸压力减少。

9.如权利要求1或5或6所述的城轨车辆制动控制系统，其特征在于，所述制动控制系统被配置为：

紧急制动时,给紧急阀发出失电命令，紧急阀的2口和3口导通；

给电磁阀A发出失电命令,给电磁阀B42发出失电命令；

第二支路输出压力成为第二中继阀的控制压力,输出至制动缸。