CN116176538B - 一种制动机构液压系统和磁悬浮列车 - Google Patents

Abstract

一种制动机构液压系统和磁悬浮列车，涉及磁悬浮列车液压领域，本发明除了能够完成日常的液压驱动系统的收回与伸出（翼板的收回与展开），对于在实际情况中，由于头车在驱动开启过程中，制动翼板受到风的推力，因此开启速度过快，而尾车载驱动开启过程中制动翼板受到背风推动，因此开启速度变慢，所以为了实现头车和尾车的翼板开启速度适中且同步，头车和尾车的一般在开启过程中需要做到差异化控制，而本申请通过设置二位二通阀和节流阀实现差异化控制。

Description

一种制动机构液压系统和磁悬浮列车

技术领域

本发明涉及磁悬浮列车领域，具体而言，涉及一种制动机构液压系统和磁悬浮列车。

背景技术

磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，减少了摩擦力，行走时不同于其他列车需要接触地面，只受来自空气的阻力，高速磁悬浮列车的速度可达每小时400公里以上，中低速磁悬浮则多数在100-200公里/小时。

经发明人研究发现，目前，国内尚无投入商业运营的高速超导电动磁悬浮列车；其技术特征与传统的动车组和城市轨道交通列车完全不一致，研究尚处于起步研究阶段，研制一套适用于高速超导电动磁悬浮列车的液压系统显得尤为重要。高速超导电动磁悬浮列车的液压系统由轮盘液压制动系统、起落架液压驱动系统、导向轮液压驱动系统、制动机构液压系统四个部分组成；其中制动机构液压系统为发明人的研究方向，目的是为了提供一种能够适应高速超导电动磁悬浮列车各种工况的制动机构液压系统，其中尤其是头车和尾车的翼板在启动过程中受力不同，需要做到差异化控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制动机构液压系统和磁悬浮列车，其能够使得高速超导电动磁悬浮列车中的翼板在运行过程中适应遇到的各种工况。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种制动机构液压系统，包括：

液压动力系统；

液压驱动系统，所述液压驱动系统包括蓄能器、三位四通换向阀、双向液压锁、第一溢流阀、第二溢流阀、制动油缸、二位二通阀和节流阀；所述蓄能器连接所述液压动力系统的出油端；

所述三位四通换向阀具有四个油口，其中P油口连接所述液压动力系统的出油端，T油口连接所述液压动力系统的回油端，A油口连接所述制动油缸的无杆腔，B油口连接所述制动油缸的有杆腔；

所述双向液压锁包括第一液控单向阀和第二液控单向阀；

所述第一液控单向阀和所述第一溢流阀均设置在所述A油口与所述无杆腔的连接通路上，所述第一液控单向阀的一端连接所述A油口，另一端连接所述第一溢流阀和所述无杆腔，所述第一溢流阀的另一端连接所述液压动力系统的回油端；

所述第二液控单向阀、第二溢流阀、二位二通阀和节流阀均设置在所述B油口与所述有杆腔的连接通路上，所述二位二通阀和所述节流阀并联设置，并且所述二位二通阀的一端和所述节流阀的一端均连接所述B油口，所述二位二通阀的另一端和所述节流阀的另一端均连接所述第二液控单向阀，所述第二液控单向阀的另一端连接所述第二溢流阀和所述有杆腔，所述第二溢流阀的另一端连接液压动力系统的回油端。

在可选的实施方式中，所述液压驱动系统包括两个所述制动油缸，两个所述制动油缸并联设置。

在可选的实施方式中，所述液压驱动系统还包括集流分流阀，所述集流分流阀的集流接口连接所述第一溢流阀，所述集流分流阀的分流口分别连接两个所述制动油缸的有杆腔。

在可选的实施方式中，所述液压驱动系统还包括截断阀门，所述截断阀门设置在所述液压动力系统的出油端。

在可选的实施方式中，所述液压驱动系统还包括单向阀，所述单向阀设置在所述液压动力系统的出油端。

在可选的实施方式中，所述液压驱动系统还包括第一压力传感器和两个第二压力传感器；所述第一压力传感器设置在所述蓄能器连接所述液压动力系统的出油端的通路上，两个所述第二压力传感器分别设置在所述第一溢流阀连接所述无杆腔的通路上和所述第二溢流阀连接所述有杆腔的通路上。

在可选的实施方式中，所述液压驱动系统还包括第一延时电磁阀，所述第一延时电磁阀的两端分别连接所述液压动力系统的出油端和所述液压动力系统的回油端。

在可选的实施方式中，所述液压动力系统包括液压油箱、驱动电机、液压齿轮泵、过滤器和三通塞门，所述驱动电机和所述液压齿轮泵连接并设置在所述液压油箱内，所述液压齿轮泵连接所述过滤器的入口端，所述过滤器的出口端连接所述三通塞门，所述三通塞门另外的两个接口分别连接所述液压驱动系统的入口端和所述液压油箱。

在可选的实施方式中，所述液压动力系统还包括第二延时电磁阀和第三溢流阀，所述第二延时电磁阀和所述第三溢流阀的入口端均连接所述过滤器的出口端，所述第二延时电磁阀和所述第三溢流阀的出口端均连接所述液压油箱。

第二方面，本发明提供一种磁悬浮列车，包括前述实施方式任一项所述的一种制动机构液压系统。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供一种制动机构液压系统，包括液压动力系统和液压驱动系统，液压驱动系统包括蓄能器、三位四通换向阀、双向液压锁、第一溢流阀、第二溢流阀、制动油缸、二位二通阀和节流阀；蓄能器连接液压动力系统的出油端；三位四通换向阀具有四个油口，其中P油口连接液压动力系统的出油端，T油口连接液压动力系统的回油端，A油口连接制动油缸的无杆腔，B油口连接制动油缸的有杆腔；双向液压锁包括第一液控单向阀和第二液控单向阀。第一液控单向阀和第一溢流阀均设置在A油口与无杆腔连接的通路上，第一液控单向阀的一端连接A油口，另一端连接第一溢流阀和无杆腔，第一溢流阀的另一端连接液压动力系统的回油端；第二液控单向阀、第二溢流阀、二位二通阀和节流阀均设置在B油口与有杆腔连接的通路上，二位二通阀和节流阀并联设置，并且二位二通阀的一端和节流阀的一端均连接B油口，二位二通阀的另一端和节流阀的另一端均连接第二液控单向阀，第二液控单向阀的另一端连接第二溢流阀和有杆腔，第二溢流阀的另一端连接液压动力系统的回油端。本发明除了能够完成日常的液压驱动系统收回与伸出（翼板的收回与展开），对于在实际情况中，由于头车在驱动开启过程中，制动翼板受到风的推力，因此开启速度过快，而尾车载驱动开启过程中制动翼板受到背风推动，因此开启速度变慢，所以为了实现头车和尾车的翼板开启速度适中且同步，头车和尾车的一般在开启过程中需要做到差异化控制，而本申请通过设置二位二通阀和节流阀实现差异化控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的制动机构液压系统示意图；

图2为本发明实施例提供的三位四通换向阀示意图。

图标:

10-液压驱动系统；101-蓄能器；102-三位四通换向阀；103-第一液控单向阀；104-第二液控单向阀；105-第一溢流阀；106-第二溢流阀；107-制动油缸；108-二位二通阀；109-节流阀；110-集流分流阀；111-截断阀门；112-单向阀；113-第一压力传感器；114-第二压力传感器；115-第一延时电磁阀；20-液压动力系统；201-液压油箱；202-驱动电机；203-液压齿轮泵；204-过滤器；205-三通塞门；206-第二延时电磁阀；207-第三溢流阀；208-电子液位计；209-呼吸器；210-温度传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明提供一种制动机构液压系统，包括液压动力系统20和液压驱动系统10，液压驱动系统10包括蓄能器101、三位四通换向阀102、双向液压锁、第一溢流阀105、第二溢流阀106、制动油缸107、二位二通阀108和节流阀109；蓄能器101连接液压动力系统20的出油端；三位四通换向阀102具有四个油口，其中P油口连接液压动力系统20的出油端，T油口连接液压动力系统20的回油端，A油口连接制动油缸107的无杆腔，B油口连接制动油缸107的有杆腔；双向液压锁包括第一液控单向阀103和第二液控单向阀104；第一液控单向阀103和第一溢流阀105均设置在A油口与无杆腔连接的通路上，第一液控单向阀103的一端连接A油口，另一端连接第一溢流阀105和制动油缸107的无杆腔，第一溢流阀105的另一端连接液压动力系统20的回油端；第二液控单向阀104、第二溢流阀106、二位二通阀108和节流阀109均设置在B油口与有杆腔连接的通路上，二位二通阀108和节流阀109并联设置，并且二位二通阀108的一端和节流阀109的一端均连接B油口，二位二通阀108的另一端和节流阀109的另一端均连接第二液控单向阀104，第二液控单向阀104的另一端连接第二溢流阀106和制动油缸107的有杆腔，第二溢流阀106的另一端连接液压动力系统20的回油端。详细的，双向液压锁的工作原理为：两第一液控单向阀和第二液控单向阀取对方油路的压力作为先导油，当一方管路没有压力时，另一方同时关闭。

本发明除了能够完成日常的液压驱动系统10收回与伸出（翼板的收回与伸出），对于在实际情况中，由于头车在驱动开启过程中，制动翼板受到风的推力，因此开启速度过快，而尾车载驱动开启过程中制动翼板受到背风推动，因此开启速度变慢，所以为了实现头车和尾车的翼板开启速度适中且同步，头车和尾车的一般在开启过程中需要做到差异化控制，而本申请通过设置二位二通阀108和节流阀109实现头车和尾车的差异化控制；另外，本申请中设置有蓄能器101，其目的是当液压动力系统20出现故障无法工作时，蓄能器101储存的液压油可以向系统提供应急液压油源，保证液压驱动系统10能够提供至少满足实施1次紧急伸出和收回（翼板的伸出和收回）的液压油源。

详细的，制动油缸107伸出（翼板伸出）的工作原理：三位四通换向阀102的得电，使得P油口与A连通，T油口与B油口连通，蓄能器101中液压油通过三位四通换向阀102流入第一液控单向阀103中，然后流入集流分流阀110后进入制动油缸107中的无杆腔；同时有杆腔中液压油通过第二液控单向阀104流入节流阀109（或节流阀109和二位二通阀108）、三位四通换向阀102后回到液压动力系统20中，此时翼板伸出。

详细的，制动油缸107收回（翼板收回）的工作原理：三位四通换向阀102得电及二位二通电磁阀得电，此时P油口与B油口连通，T油口与A油口连通，蓄能器101中液压油通过电磁换向阀流入节流阀109和二位二通阀108，然后流入第二液控单向阀104后进入制动油缸107有杆腔；同时无杆腔中液压油通过第一液控单向阀103、三位四通换向阀102后回到液压动力系统20中，此时翼板收回。

详细的，头车和尾车差异化控制的工作原理：头车在驱动开启过程中制动翼板受到迎风推动，制动油缸107受到强大的拉力，二位二通阀108此时得电，使得制动油缸107中的有杆腔在回油过程中仅通过节流阀109以缓冲开启速度过快；尾车在驱动开启过程中制动翼板受到背风推动，制动油缸107受到强大的推力，二位二通阀108此时失电，使得制动油缸107中的有杆腔在回油过程中同时通过节流阀109和二位二通阀108，以减小开启过程中回油口的背压，加快开启速度。

进一步地，液压驱动系统10包括两个所述制动油缸107，两个制动油缸107并联设置；除此之外，液压驱动系统10还包括集流分流阀110，集流分流阀110的集流接口连接第一液控单向阀103和第一溢流阀105的进油口，集流分流阀110的分流口分别连接两个制动油缸107的无杆腔。

可以理解的是，一般来说，翼板的设置有两块，因此一个液压驱动系统10控制两块翼板，为了实现两块一般的同步性控制，在两个制动油缸107的并联处设置有集流分流阀110，通过流量的控制，保证进入制动油缸107的无杆腔的流量相通。

进一步的，本实施例提供的液压驱动系统10还包括截断阀门111，截断阀门111设置在液压动力系统20的出油端。可以理解的是，截断阀门111的作用是将液压动力系统20和液压驱动系统10隔开，当液压驱动系统10出现故障，无法正常工作时，通过关闭截断阀门111，对液压驱动系统进行手动隔离。

除此之外，本实施例提供的液压驱动系统10还包括单向阀112，单向阀112设置在液压动力系统20的出油端。可以理解的是，单向阀112的设置是为了不让液压驱动系统10的液压油回流至液压动力系统20中。

具体的，液压驱动系统10还包括第一压力传感器113，第一压力传感器113设置在所述蓄能器101连接液压动力系统20的出油端的通路上，进一步地，液压驱动系统10还包括两个第二压力传感器114，两个第二压力传感器114分别设置在第一溢流阀105连接无杆腔的通路上和第二溢流阀106连接有杆腔的通路上。可以理解的是，第一压力传感器113的作用是检测蓄能器101内的压力值，当第一压力传感器113检测到蓄能器101内的压力值小于设定值时，第一压力传感器113发出信号，使得液压动力系统20开始工作，增加蓄能器101内的压力，而两个第二压力传感器114的作用分别是检测制动油缸107内的无杆腔和有杆腔内的压力，当第一压力传感器113检测无杆腔内的压力过大时，通入无杆腔内的液压油通过第一溢流阀105流回液压动力系统20，保证无杆腔内的压力处于设正常范围，第二压力传感器114检测有杆腔内的压力过大时，流入或流出的液压油通过第二溢流阀106流回液压动力系统20。

具体的，液压驱动系统10还包括第一延时电磁阀115，第一延时电磁阀115的两端分别连接液压动力系统20的出油端和液压动力系统20的回油端。可以理解的是，当列车对整车断电时，第一延时电磁延115时90 s后得电，对蓄能器101中的液压油进行泄荷释放，既能延长液压零部件的使用寿命，又能保证检修安全。当液压驱动系统10需要检修时，通过第一压力传感器113检测蓄能器101内的液压油是否释放完毕，如果仍存在残余液压油，可以通过手动开启第一延时电磁阀115，将蓄能器101中的液压油释放回液压油箱201，以确保维修的安全性。

本实施例提供的液压动力系统20包括液压油箱201、驱动电机202、液压齿轮泵203、过滤器204和三通塞门205，驱动电机202和液压齿轮泵203连接并设置在液压油箱201内，液压齿轮泵203连接过滤器204的入口端，过滤器204的出口端连接三通塞门205，三通塞门205另外的两个接口分别连接起落架驱动系统的入口端和液压油箱201。

可以理解的是，三通塞门205可对系统进行隔离，当液压齿轮泵203发生故障需要对液压齿轮泵203进行独立检修维护时，手动开启三通塞门205，使得液压齿轮泵203输送的液压油通过三通塞门205后直接回到液压油箱201，阻断对系统的影响；另一方面，过滤器204具有报警维护功能，当过滤器204达到堵塞阈值时会向系统报警，提示需要对过滤器204进行维护，若报警后仍然不能得到维护，过滤器204滤芯阻力大于旁通阀开启压力，将会开启旁通阀，向系统输送液压油，避免发生滤芯压溃事故。

进一步地，液压动力系统20还包括第二延时电磁阀206和第三溢流阀207，第二延时电磁阀206和第三溢流阀207的入口端均连接所述过滤器204的出口端，所述第二延时电磁阀206和所述第三溢流阀207的出口端均连接所述液压油箱201。

详细的，当驱动电机202驱动液压齿轮泵203向液压驱动系统输送液压油时，第二延时电磁阀206延时得电，使得驱动电机202在启动阶段处于低负载工况，以保护电机使用寿命。

进一步地，本实施例提供的液压动力系统20还包括设置在所述液压油箱201内的电子液位计208、呼吸器209和温度传感器210。可以理解的是，液压油箱201的设计是充分考虑到液压系统运行工况，具备足够的散热能力，以使得液压系统达到热平衡状态时油温控制在合理的范围内，同时温度传感器210能够实时监测油温，当油温出现异常时，向系统报警，提示对系统进行维护；此外，电子液位计208能够实施监测油位，当油位异常时发出报警信号，呼吸器209能够平衡液压油箱201内外压力并保证进入油箱的空气足够的清洁。

本实施例提供的一种制动机构液压系统具有以下优点：

本实施例除了能够完成日常的液压驱动系统10收回与伸出（翼板的收回与展开），对于在实际情况中，由于头车在驱动开启过程中，制动翼板受到风的推力，因此开启速度过快，而尾车载驱动开启过程中制动翼板受到背风推动，因此开启速度变慢，所以为了实现头车和尾车的翼板开启速度适中且同步，头车和尾车的一般在开启过程中需要做到差异化控制，而本申请通过设置二位二通阀108和节流阀109实现差异化控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制动机构液压系统，其特征在于，包括：

液压动力系统；

液压驱动系统，所述液压驱动系统包括蓄能器、三位四通换向阀、双向液压锁、第一溢流阀、第二溢流阀、制动油缸、二位二通阀和节流阀；所述蓄能器连接所述液压动力系统的出油端；

所述三位四通换向阀具有四个油口，其中P油口连接所述液压动力系统的出油端，T油口连接所述液压动力系统的回油端，A油口连接所述制动油缸的无杆腔，B油口连接所述制动油缸的有杆腔；

所述双向液压锁包括第一液控单向阀和第二液控单向阀；

所述第一液控单向阀和所述第一溢流阀均设置在所述A油口与所述无杆腔的连接通路上，所述第一液控单向阀的一端连接所述A油口，另一端连接所述第一溢流阀和所述无杆腔，所述第一溢流阀的另一端连接所述液压动力系统的回油端；

所述第二液控单向阀、第二溢流阀、二位二通阀和节流阀均设置在所述B油口与所述有杆腔的连接通路上，所述二位二通阀和所述节流阀并联设置，并且所述二位二通阀的一端和所述节流阀的一端均连接所述B油口，所述二位二通阀的另一端和所述节流阀的另一端均连接所述第二液控单向阀，所述第二液控单向阀的另一端连接所述第二溢流阀和所述有杆腔，所述第二溢流阀的另一端连接液压动力系统的回油端；

当所述制动油缸受到推力时，所述二位二通阀失电，所述制动油缸中的所述有杆腔在回油过程中同时通过所述节流阀和所述二位二通阀流回所述液压动力系统；当所述制动油缸受到拉力时，所述二位二通阀得电，所述制动油缸中的所述有杆腔在回油过程中仅通过所述节流阀流回所述液压动力系统。

2.根据权利要求1所述的一种制动机构液压系统，其特征在于，所述液压驱动系统包括两个所述制动油缸，两个所述制动油缸并联设置。

3.根据权利要求2所述的一种制动机构液压系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括集流分流阀，所述集流分流阀的集流接口连接所述第一溢流阀，所述集流分流阀的分流口分别连接两个所述制动油缸的有杆腔。

4.根据权利要求1所述的一种制动机构液压系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括截断阀门，所述截断阀门设置在所述液压动力系统的出油端。

5.根据权利要求1所述的一种制动机构液压系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括单向阀，所述单向阀设置在所述液压动力系统的出油端。

6.根据权利要求1所述的一种制动机构液压系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括第一压力传感器和两个第二压力传感器；所述第一压力传感器设置在所述蓄能器连接所述液压动力系统的出油端的通路上，两个所述第二压力传感器分别设置在所述第一溢流阀连接所述无杆腔的通路上和所述第二溢流阀连接所述有杆腔的通路上。

7.根据权利要求1所述的一种制动机构液压系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括第一延时电磁阀，所述第一延时电磁阀的两端分别连接所述液压动力系统的出油端和所述液压动力系统的回油端。

8.根据权利要求1所述的一种制动机构液压系统，其特征在于，所述液压动力系统包括液压油箱、驱动电机、液压齿轮泵、过滤器和三通塞门，所述驱动电机和所述液压齿轮泵连接并设置在所述液压油箱内，所述液压齿轮泵连接所述过滤器的入口端，所述过滤器的出口端连接所述三通塞门，所述三通塞门另外的两个接口分别连接所述液压驱动系统的入口端和所述液压油箱。

9.根据权利要求8所述的一种制动机构液压系统，其特征在于，所述液压动力系统还包括第二延时电磁阀和第三溢流阀，所述第二延时电磁阀和所述第三溢流阀的入口端均连接所述过滤器的出口端，所述第二延时电磁阀和所述第三溢流阀的出口端均连接所述液压油箱。

10.一种磁悬浮列车，其特征在于，包括权利要求1~9任一项所述的一种制动机构液压系统。

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