CN115675386A - 用于轨道车辆制动系统的降温控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于轨道车辆制动系统的降温控制方法及控制系统，所述制动系统包括制动盘、制动夹钳、制动闸片和冷却装置，所述控制方法包括步骤：获取轨道车辆的行驶速度和所述制动夹钳的夹紧力，并计算所述制动盘的实时制动功率；获取所述制动盘的预设制动功率；若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，则控制开启冷却装置，对所述制动盘进行降温。通过计算获取的实时制动功率与预设制动功率相比较，及时控制开启冷却装置对制动盘进行降温，提高制动盘的制动能力，避免降温不及时而引起的轨道车辆制动效能衰退、制动失灵等问题。

Description

用于轨道车辆制动系统的降温控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及轨道车辆的制动技术领域，尤其涉及一种用于轨道车辆制动系统的降温控制方法及控制系统。

背景技术

车辆的制动系统能够根据车辆的行驶状态，在必要时对车轮或制动盘施加制动力，迫使车辆强制减速或驻车，是车辆行驶安全的保障。在轨道车辆中，一般使用多个制动系统，并且制动控制单元协调所有制动系统的相互作用。在这种情况下，最重要的制动系统是摩擦制动，这种摩擦制动经由两个摩擦配对件将轨道车辆的动能转换成热。在制动过程期间，摩擦将非常高水平的功率以热的形式引入到制动盘中，并且这随后必须消散，否则可能会引起摩擦配对件过热。

目前解决这一问题的方法之一是通过在制动盘附近安装一个额外的冷却液喷洒装置，通过监测制动盘表面温度，当温度超过一定值时，启动该喷洒装置朝制动盘喷洒冷却液进行降温。但是，温度升高需要一个过程，通过监控温度的形式存在时间延迟的问题，并不能够及时对制动盘进行有效冷却，长时间积累容易导致制动效能衰退、制动失灵等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于轨道车辆制动系统的降温控制方法及控制系统，通过获取制动盘的实时制动功率，及时对制动盘喷洒冷却液进行降温，提高制动盘的制动能力，避免降温不及时而引起的轨道车辆制动效能衰退、制动失灵等问题。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种用于轨道车辆制动系统的降温控制方法，所述制动系统包括制动盘、制动夹钳、制动闸片和冷却装置，包括步骤：

获取轨道车辆的行驶速度和所述制动夹钳的夹紧力，并计算所述制动盘的实时制动功率；

获取所述制动盘的预设制动功率；

若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，则控制开启冷却装置，对所述制动盘进行降温。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述获取所述制动夹钳的夹紧力，具体包括：

获取所述制动盘的制动气体压力；

计算所述制动夹钳的夹紧力，所述夹紧力的计算公式为：

F_c＝(p*A*i_c*n_c+F_s)*i_rig*n_rig，

其中，F_c为所述夹紧力，p为所述制动气体压力，A为所述制动夹钳的制动缸面积，i_c为所述制动夹钳的制动缸传动比，n_c为所述制动夹钳的制动缸效率，F_s为所述制动夹钳的弹簧力，i_rig为所述制动夹钳的机构传动比，n_rig为所述制动夹钳的机构效率。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述制动盘的实时制动功率的计算公式为：

P＝2*b*μ*F_c*ν*r/D，

其中，P为实时制动功率，b为所述制动盘分配系数，μ为所述制动闸片和所述制动盘摩擦系数，v为所述轨道车辆的行驶速度，D为所述轨道车辆的车轮直径，r为摩擦半径。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，控制开启冷却装置，对所述制动盘进行降温，具体包括：

所述冷却装置为安装在所述制动盘两侧的冷却液喷洒装置，所述冷却液喷洒装置包括一控制阀门；

若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，控制所述控制阀门开启，朝所述制动盘喷洒冷却液。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，控制所述控制阀门开启，具体包括：

根据所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例，控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述根据所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例，控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率，具体包括：

根据所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例，控制所述控制阀门的开启比例。

本发明还提供一种用于轨道车辆制动系统的降温控制系统，所述制动系统包括制动盘、制动夹钳、制动闸片和冷却装置，所述控制系统包括：

获取模块，用于监控获取轨道车辆的行驶速度和所述制动夹钳的夹紧力，以及获取所述制动盘的预设制动功率；

计算模块，用于计算所述制动盘的实时制动功率，以及比较所述实时制动功率是否大于所述预设制动功率；

控制模块，用于当所述实时制动功率大于所述预设制动功率时，控制开启冷却装置，对所述制动盘进行降温。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述获取模块还用于获取所述制动盘的制动气体压力，所述计算模块还用于计算所述制动夹钳的夹紧力，所述夹紧力的计算公式为：

F_c＝(p*A*i_c*n_c+F_s)*i_rig*n_rig，

其中，F_c为所述夹紧力，p为所述制动气体压力，A为所述制动夹钳的制动缸面积，i_c为所述制动夹钳的制动缸传动比，n_c为所述制动夹钳的制动缸效率，F_s为所述制动夹钳的弹簧力，i_rig为所述制动夹钳的机构传动比，n_rig为所述制动夹钳的机构效率；

所述实时制动功率的计算公式为：

P＝2*b*μ*F_c*ν*r/D，

其中，P为实时制动功率，b为所述制动盘分配系数，μ为所述制动闸片和所述制动盘摩擦系数，v为所述轨道车辆的行驶速度，D为所述轨道车辆的车轮直径，r为摩擦半径。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述冷却装置为安装在所述制动盘两侧的冷却液喷洒装置，所述冷却液喷洒装置包括一控制阀门，所述控制模块用于当所述实时制动功率大于所述预设制动功率时，控制所述控制阀门开启，朝所述制动盘喷洒冷却液。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述计算模块还用于计算所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例；

所述控制模块具体用于：

根据所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例，控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率；

根据所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例，控制所述控制阀门的开启比例。

本发明的有益效果在于：通过实时监控和获取轨道车辆的行驶速度和制动夹钳的夹紧力，计算获取制动盘的实时制动功率，与预设制动功率相比较，当计算获取到的实时制动功率大于预设制动功率时，则控制开启冷却装置，及时对制动盘进行降温、冷却，提高制动盘的制动能力，避免降温不及时而引起的轨道车辆制动效能衰退、制动失灵等问题。

附图说明

图1为本发明一实施方式中的用于轨道车辆制动系统的降温控制方法的流程示意图。

图2为本发明一实施方式中的用于轨道车辆制动系统的降温控制系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。

如图1所示，本实施方式提供一种用于轨道车辆制动系统的降温控制方法，所述制动系统包括制动盘、制动夹钳、制动闸片和冷却装置。

一般的，基础的制动装置主要包括制动夹钳、制动盘和制动闸片，所述制动闸片安装在所述制动夹钳上，所述制动盘相对于轨道车辆的车轮轴不可相对转动地安装在车轮上，所述制动夹钳能够使制动闸片与所述制动盘相互接触，以便进行车辆的制动。具体的，所述制动夹钳主要由制动缸、吊架、制动杆、闸片托等部件组成，通常采用三点吊挂的方式安装在转向架上，所述制动夹钳的作用是把空气压力/弹簧力(带停放制动的产品)转换为制动缸内活塞的轴向推力，然后通过一系列杠杆、拉杆等传动部件增大若干倍，将活塞推力平均地传给制动闸片，使之压紧所述制动盘，以对所述轨道车辆产生制动作用。而随着轨道车辆行驶时间增加，其制动闸片与制动盘摩擦产生高温，温度升高会造成摩擦材料的摩擦系数减小，导致制动系统的制动效能下降，产生热衰退现象，所以，本发明在制动盘附近还安装有一冷却装置，能够对制动盘实施降温措施。

在本发明具体实施方式中，所述用于轨道车辆制动系统的降温控制方法，包括步骤：

S1：获取轨道车辆的行驶速度和所述制动夹钳的夹紧力，并计算所述制动盘的实时制动功率。

S2：获取所述制动盘的预设制动功率。

S3：若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，则控制开启冷却装置，对所述制动盘进行降温。

在步骤S1中，所述获取所述制动夹钳的夹紧力，具体包括：

S11：获取所述制动夹钳的制动气体压力。

S12：计算所述制动夹钳的夹紧力。

一般的，所述制动夹钳的夹紧力无法直接获取，其是通过调节所述制动夹钳的制动气体压力来实现对所述制动夹钳夹紧力的控制。在本发明具体实施方式中，所述制动夹钳为典型的气动夹钳，其制动夹紧力的计算公式为：

F_c＝(p*A*i_c*n_c+F_s)*i_rig*n_rig (1)

在公式(1)中，F_c为所述夹紧力，p为所述制动气体压力，A为所述制动夹钳的制动缸面积，i_c为所述制动夹钳的制动缸传动比，n_c为所述制动夹钳的制动缸效率，F_s为所述制动夹钳的弹簧力，i_rig为所述制动夹钳的机构传动比，n_rig为所述制动夹钳的机构效率。

需要说明的是，所述制动缸面积A、所述制动缸传动比i_c、所述制动缸效率n_c、所述弹簧力F_s、所述机构传动比i_rig、所述机构效率n_rig均为所述制动夹钳的固有参数，对于同一制动夹钳，以上参数为固定数值。

进一步的，在步骤S1中，所述制动盘的实时制动功率的计算公式为：

P＝2*b*μ*F_c*ν*r/D (2)

在公式(2)中，P为实时制动功率，b为所述制动盘分配系数，μ为所述制动闸片和所述制动盘摩擦系数，v为所述轨道车辆的行驶速度，D为所述轨道车辆的车轮直径，r为摩擦半径。

需要说明的是，所述制动盘分配系数b为轨道车辆在制动时产生的热量分配到所述制动盘上的比例，该参数和制动盘及制动闸片的结构及材料相关，在产品设计完成后，制动盘分配系数b为固有参数；所述摩擦系数μ与所述制动闸片和所述制动盘相关，在产品设计完成后，摩擦系数μ为固有参数；摩擦半径r与制动闸片结构、以及制动闸片相对于制动盘的安装位置相关，在产品设计完成后，摩擦半径r为固有参数。

在步骤S2中，获取所述制动盘的预设制动功率P_u，该参数与所述制动盘的尺寸、结构相关，在所述制动盘设计完成后为固有参数。本发明对所述预设制动功率P_u的具体数值不作限制，可根据产品的结构设计和实际需求进行调整。

在步骤S3中，所述若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，控制开启冷却装置，对所述制动盘进行降温，具体包括：

在本发明具体实施方式中，所述冷却装置为安装在所述制动盘两侧的冷却液喷洒装置，所述冷却液喷洒装置包括一控制阀门。当所述控制阀门开启时，所述冷却液喷洒装置朝向所述制动盘表面喷洒冷却液，可通过调整所述控制阀门的开启比例来控制冷却液的喷洒效率。

具体的，若所述实时制动功率P大于所述预设制动功率P_u，控制所述控制阀门开启，朝所述制动盘喷洒冷却液。

更具体的，根据所述实时制动功率P与所述预设制动功率P_u之间的比例，控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率。

通过获取的实时制动功率P，当所述实时制动功率P大于所述预设制动功率P_u时，计算两者之间的占比或者计算实时制动功率P超出所述预设制动功率P_u的部分与所述预设制动功率P_u之间的占比，控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率。当所述实时制动功率P与所述预设制动功率P_u之间的比例值越大，则控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率越高。

当然，由于冷却液的喷洒效率可根据所述控制阀门的开启比例来进行控制调整，所以可根据所述实时制动功率P与所述预设制动功率P_u之间的比例，控制所述控制阀门的开启比例。

如图2所示，本实施方式还提供一种用于轨道车辆制动系统的降温控制系统，所述制动系统包括制动盘、制动夹钳、制动闸片和冷却装置400，所述控制系统包括：

获取模块100，用于监控获取轨道车辆的行驶速度和所述制动夹钳的夹紧力，以及获取所述制动盘的预设制动功率。

计算模块200，用于计算所述制动盘的实时制动功率，以及比较所述实时制动功率是否大于所述预设制动功率。

控制模块300，用于当所述实时制动功率大于所述预设制动功率时，控制开启冷却装置400，对所述制动盘进行降温。

进一步的，所述获取模块100还用于获取所述制动夹钳的制动气体压力，所述计算模块200还用于计算所述制动夹钳的夹紧力，所述夹紧力的计算公式为：

F_c＝(p*A*i_c*n_c+F_s)*i_rig*n_rig (1)

在公式(1)中，F_c为所述夹紧力，p为所述制动气体压力，A为所述制动夹钳的制动缸面积，i_c为所述制动夹钳的制动缸传动比，n_c为所述制动夹钳的制动缸效率，F_s为所述制动夹钳的弹簧力，i_rig为所述制动夹钳的机构传动比，n_rig为所述制动夹钳的机构效率。

需要说明的是，所述制动缸面积A、所述制动缸传动比i_c、所述制动缸效率n_c、所述弹簧力F_s、所述机构传动比i_rig、所述机构效率n_rig均为所述制动夹钳的固有参数，对于同一制动夹钳，以上参数为固定数值。

更进一步的，所述实时制动功率的计算公式为：

P＝2*b*μ*F_c*ν*r/D (2)

在公式(2)中，P为实时制动功率，b为所述制动盘分配系数，μ为所述制动闸片和所述制动盘摩擦系数，v为所述轨道车辆的行驶速度，D为所述轨道车辆的车轮直径，r为摩擦半径。

需要说明的是，所述制动盘分配系数b为轨道车辆在制动时产生的热量分配到所述制动盘上的比例，该参数和制动盘及制动闸片的结构及材料相关，在产品设计完成后，制动盘分配系数b为固有参数；所述摩擦系数μ与所述制动闸片和所述制动盘相关，在产品设计完成后，摩擦系数μ为固有参数；摩擦半径r与制动闸片结构、以及制动闸片相对于制动盘的安装位置相关，在产品设计完成后，摩擦半径r为固有参数。

在本发明具体实施方式中，所述冷却装置400为安装在所述制动盘两侧的冷却液喷洒装置，所述冷却液喷洒装置包括一控制阀门。

所述控制模块300用于当所述实时制动功率P大于所述预设制动功率P_u时，控制所述控制阀门开启，朝所述制动盘喷洒冷却液。

进一步的，所述计算模块200还用于计算所述实时制动功率P与所述预设制动功率P_u之间的比例。通过获取的实时制动功率P，当所述实时制动功率P大于所述预设制动功率P_u时，计算两者之间的占比或者计算实时制动功率P超出所述预设制动功率P_u的部分与所述预设制动功率P_u之间的占比，控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率。当所述实时制动功率P与所述预设制动功率P_u之间的比例值越大，则控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率越高。

具体的，所述控制模块300用于根据所述实时制动功率P与所述预设制动功率P_u之间的比例，控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率。

当然，由于冷却液的喷洒效率可根据所述控制阀门的开启比例来进行控制调整，所以更具体的，所述控制模块300用于根据所述实时制动功率P与所述预设制动功率P_u之间的比例，控制所述控制阀门的开启比例。

综上所述，本发明通过实时监控和获取轨道车辆的行驶速度和制动夹钳的夹紧力，计算获取制动盘的实时制动功率，与预设制动功率相比较，当计算获取到的实时制动功率大于预设制动功率时，则控制开启冷却装置，及时对制动盘进行降温、冷却，以及可根据获取的实时制动功率与预设制动功率之间的比例大小来随时调整冷却液喷洒效率，提高制动盘的制动能力，避免降温不及时而引起的轨道车辆制动效能衰退、制动失灵等问题。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于轨道车辆制动系统的降温控制方法，所述制动系统包括制动盘、制动夹钳、制动闸片和冷却装置，其特征在于，包括步骤：

获取轨道车辆的行驶速度和所述制动夹钳的夹紧力，并计算所述制动盘的实时制动功率；

获取所述制动盘的预设制动功率；

若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，则控制开启冷却装置，对所述制动盘进行降温。

2.根据权利要求1所述的用于轨道车辆制动系统的降温控制方法，其特征在于，所述获取所述制动夹钳的夹紧力，具体包括：

获取所述制动夹钳的制动气体压力；

计算所述制动夹钳的夹紧力，所述夹紧力的计算公式为：

F_c＝(p*A*i_c*n_c+F_s)*i_rig*n_rig，

其中，F_c为所述夹紧力，p为所述制动气体压力，A为所述制动夹钳的制动缸面积，i_c为所述制动夹钳的制动缸传动比，n_c为所述制动夹钳的制动缸效率，F_s为所述制动夹钳的弹簧力，i_rig为所述制动夹钳的机构传动比，n_rig为所述制动夹钳的机构效率。

3.根据权利要求2所述的用于轨道车辆制动系统的降温控制方法，其特征在于，所述制动盘的实时制动功率的计算公式为：

P＝2*b*μ*F_c*ν*r/D，

其中，P为实时制动功率，b为所述制动盘分配系数，μ为所述制动闸片和所述制动盘摩擦系数，v为所述轨道车辆的行驶速度，D为所述轨道车辆的车轮直径，r为摩擦半径。

4.根据权利要求3所述的用于轨道车辆制动系统的降温控制方法，其特征在于，所述若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，控制开启冷却装置，对所述制动盘进行降温，具体包括：

所述冷却装置为安装在所述制动盘两侧的冷却液喷洒装置，所述冷却液喷洒装置包括一控制阀门；

若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，控制所述控制阀门开启，朝所述制动盘喷洒冷却液。

5.根据权利要求4所述的用于轨道车辆制动系统的降温控制方法，其特征在于，所述若所述实时制动功率大于所述预设制动功率，控制所述控制阀门开启，具体包括：

根据所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例，控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率。

6.根据权利要求5所述的用于轨道车辆制动系统的降温控制方法，其特征在于，所述根据所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例，控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率，具体包括：

根据所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例，控制所述控制阀门的开启比例。

7.一种用于轨道车辆制动系统的降温控制系统，所述制动系统包括制动盘、制动夹钳、制动闸片和冷却装置，其特征在于，所述控制系统包括：

获取模块，用于监控获取轨道车辆的行驶速度和所述制动夹钳的夹紧力，以及获取所述制动盘的预设制动功率；

计算模块，用于计算所述制动盘的实时制动功率，以及比较所述实时制动功率是否大于所述预设制动功率；

控制模块，用于当所述实时制动功率大于所述预设制动功率时，控制开启冷却装置，对所述制动盘进行降温。

8.根据权利要求7所述的用于轨道车辆制动系统的降温控制系统，其特征在于，所述获取模块还用于获取所述制动夹钳的制动气体压力，所述计算模块还用于计算所述制动夹钳的夹紧力，所述夹紧力的计算公式为：

F_c＝(p*A*i_c*n_c+F_s)*i_rig*n_rig，

其中，F_c为所述夹紧力，p为所述制动气体压力，A为所述制动夹钳的制动缸面积，i_c为所述制动夹钳的制动缸传动比，n_c为所述制动夹钳的制动缸效率，F_s为所述制动夹钳的弹簧力，i_rig为所述制动夹钳的机构传动比，n_rig为所述制动夹钳的机构效率；

所述实时制动功率的计算公式为：

P＝2*b*μ*F_c*ν*r/D，

其中，P为实时制动功率，b为所述制动盘分配系数，μ为所述制动闸片和所述制动盘摩擦系数，v为所述轨道车辆的行驶速度，D为所述轨道车辆的车轮直径，r为摩擦半径。

9.根据权利要求8所述的用于轨道车辆制动系统的降温控制系统，其特征在于，所述冷却装置为安装在所述制动盘两侧的冷却液喷洒装置，所述冷却液喷洒装置包括一控制阀门，所述控制模块用于当所述实时制动功率大于所述预设制动功率时，控制所述控制阀门开启，朝所述制动盘喷洒冷却液。

10.根据权利要求9所述的用于轨道车辆制动系统的降温控制系统，其特征在于，所述计算模块还用于计算所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例；

所述控制模块具体用于：

根据所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例，控制所述冷却液喷洒装置朝所述制动盘喷洒冷却液的喷洒效率；

根据所述实时制动功率与所述预设制动功率之间的比例，控制所述控制阀门的开启比例。

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