CN204196923U - 机车空电混合制动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机车空电混合制动控制系统，包括单独控制阀IBU、自动控制阀ABU、制动控制单元BCU、中央处理单元CCU、机车制动装置LBU、动力制动装置DBU和车辆制动装置TBU，所述单独控制阀IBU和自动控制阀ABU的输出端分别与制动控制单元BCU的输入端相连，制动控制单元BCU的输出端与中央处理单元CCU的输入端相连，中央处理单元CCU的输出端分别与动力制动装置DBU和制动控制单元BCU相连，制动控制单元BCU的输出端分别与机车制动装置LBU和车辆制动装置TBU相连。本实用新型所述机车空电混合制动控制系统安全、可靠、节能、环保；不改变司机的操作习惯，直接操纵空气制动手柄就可实现动力制动；制动时优先激发动力制动，最大限度的减少能源损耗，实施能量回收。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机车空电混合制动控制系统，属于机车制动技术领域。
背景技术
机车制动是指人为地制止列车的运动，包括使它减速、不加速或停止运行。目前，机车的制动主要分为空气制动和动力制动。空气制动的大闸可控制机车和车辆，而动力制动的小闸只控制机车。
其中，空气制动是指：当司机将空气制动阀（包含大闸和小闸）移到制动区时，压缩空气进入制动缸，推动制动缸活塞移动，制动缸活塞杆作用力再通过制动杠杆机构传到闸瓦，使闸瓦紧抱车轮而制动。
动力制动是指：在制动时将原来驱动轮对的牵引电动机变为发电机，发出的电能将被消耗掉或进行回收利用。
目前，机车制动通常采用空气制动来实施制动控制；完全仅采用空气制动存在如下的不足之处：
1.能量消耗，即压缩空气的损失；
2.噪声大，尤其是闸瓦摩擦声、空压机振动、压缩空气排放声；
3.环境污染，主要是闸瓦摩擦粉末；
4.运用成本高，需要经常更换闸瓦、车轮磨损等不利因素。
若机车配置了动力制动功能，则可实施动力制动。动力制动可以有效的克服空气制动的不利因素，并且还可进行能量回收，进一步降低能耗。但是，动力制动受机车速度、运用状态的影响而不能时刻保持足够的动力制动力。因此空气制动是机车制动必不可少的配置。
鉴于动力制动的优势，内燃机车逐步配置了动力制动功能及动力制动操作手柄，但目前即使机车配有动力制动操作手柄，司机也不习惯操作动力制动手柄实施动力制动，司机往往直接操纵空气制动手柄实施空气制动控制，因此动力制动的优势很难发挥出来。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种机车空电混合制动控制系统，以安全制动为原则，动力制动优先为目标，考虑司机操作习惯，保留完整的空气制动阀和主司控器手柄；司机直接操作空气制动手柄就能优先激发动力制动，动力制动不足时，空气制动及时补充。
本实用新型目的通过下述技术方案来实现：一种机车空电混合制动控制系统，包括单独控制阀IBU、自动控制阀ABU、制动控制单元BCU、中央处理单元CCU、机车制动装置LBU、动力制动装置DBU和车辆制动装置TBU，所述单独控制阀IBU和自动控制阀ABU的输出端分别与制动控制单元BCU的输入端相连，制动控制单元BCU的输出端与中央处理单元CCU的输入端相连，中央处理单元CCU的输出端分别与动力制动装置DBU和制动控制单元BCU相连，制动控制单元BCU的输出端分别与机车制动装置LBU和车辆制动装置TBU相连。
作为一种优选方式，自动控制阀ABU输出信号给制动控制单元BCU；制动控制单元BCU输出闸缸压力P值给中央处理单元CCU，中央处理单元CCU解析出制动力目标值F大闸，中央处理单元CCU根据机车运行状态计算出机车所能输出的动力制动力F动，当F动≥F大闸时，中央处理单元CCU驱动电机输出动力制动力F大闸，机车实施动力制动，同时车辆实施空气制动；当F动<F大闸时，中央处理单元CCU同时进行驱动电机输出动力制动力F动，给出此时需空气制动补充的制动力F补，以及所对应的机车制动闸缸需补充的空气制动力P补；然后，中央处理单元CCU输出信号通知制动控制单元BCU使闸缸上作用P补的压力，机车实施混合制动；列车管实施正常减压，车辆实施正常的空气制动。
作为一种优选方式，当单独控制阀IBU实施制动时，制动控制单元BCU向中央处理单元CCU输出小闸手柄位置对应的闸缸压力P小，由中央处理单元CCU解析出机车能产生的对应制动力F小闸；中央处理单元CCU根据机车运行状态得出机车所能输出的动力制动力F动，若此时F动≥F小闸，则机车实施动力制动，输出动力制动力值F小闸；若F动＜F小闸，中央处理单元CCU同时进行驱动电机输出动力制动力F动，给出此时需空气制动补充的制动力F补， F补=F小闸-F动，以及对应的机车制动缸需补充的空气制动力P补；然后通知制动控制单元BCU使小闸的闸缸上作用P补的压力，机车实施混合制动。
作为一种优选方式，当自动控制阀ABU和单独制动阀IBU同时实施制动时，制动控制单元BCU向中央处理单元CCU输出对应的闸缸压力P大，P大=MAX（P大闸，P小闸），由中央处理单元CCU解析出机车能产生的对应制动力F大，中央处理单元CCU根据机车运行状态得出机车所能输出的动力制动力F动，若此时F动≥F大，则机车实施动力制动，输出动力制动力值F大；若F动＜F大，中央处理单元CCU同时进行驱动电机输出动力制动力F动，给出此时需空气制动补充的制动力F补， F补=F大-F动，以及对应的机车制动缸需补充的空气制动力P补；然后通知制动控制单元BCU使大闸的闸缸上作用P补的压力，机车实施混合制动。
作为一种优选方式，机车制动装置LBU产生机车空气制动力LBF，动力制动装置DBU产生机车动力制动力DBF，车辆制动装置TBU产生车辆空气制动力TBF，机车动力制动力DBF和机车空气制动力LBF形成混合制动力。
作为一种优选方式，动力制动正常自动施加时，若机车速度低于设定值时，中央处理单元CCU向制动控制单元BCU发出空气制动命令；当大闸闸缸压力值大于设定值时，制动控制单元BCU向中央处理单元CCU发出信号，中央处理单元CCU切除动力制动，机车和车辆均恢复空气制动。
本实用新型的实现原理为：
为了适应司机的操作习惯，有效的发挥动力制动的优势，将机车空气制动手柄功能加以扩展改造，将动力制动功能也赋予了机车空气制动手柄。当司机操作空气制动手柄时，机车满足动力制动的条件时，机车优先激发动力制动，动力制动不足时，空气制动及时补充。为确保制动的安全可靠，采用空气制动手柄实施动力制动时，空气制动随时处于热备状态，一旦动力制动不足或失效时，空气制动立即投入；机车检测不到动力制动信号时，空气制动手柄恢复正常的空气制动作用；任何情况下实施紧急制动，均产生空气紧急制动，此时保留动力制动可追加的可能性。这种混合制动控制系统保证机车最大限度的发挥动力制动，减少空气制动的使用，同时不改变司机的操作习惯，实现机车的安全运用和节能、环保的要求。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型所述机车空电混合制动控制系统安全、可靠、节能、环保；具体来说，具备如下优点：
1.不改变司机的操作习惯，直接操纵空气制动手柄就可实现动力制动；
2.制动时优先激发动力制动，能最大限度的减少能源损耗，实施能量回收；
3.制动时优先激发动力制动，能够有效减少闸瓦、车轮磨耗，提高闸瓦、车轮使用寿命；
4.制动时优先激发动力制动，能够有效减少空压机、干燥器的工作时间，提高空压机、干燥器使用寿命；
附图说明
图1为机车空气制动即小闸实施制动时的原理框图；
图2为机车空气制动即小闸实施制动时的控制单元关系图。
图3为机车动力制动即大闸实施制动时的原理框图；
图4为机车动力制动即大闸实施制动时的控制单元关系图。
图5是动力制动和空气控制转换时控制单元关系图。
其中：IBU-单独控制阀， ABU-自动控制阀， BCU-制动控制单元， CCU-中央处理单元， LBU-机车制动装置， DBU-动力制动装置， TBU-车辆制动装置， DBF-机车动力制动力， TBF-车辆空气制动力， LBF-机车空气制动力。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。
实施例，如图1-5所示：
一种机车空电混合制动控制系统，其包括单独控制阀IBU、自动控制阀ABU、制动控制单元BCU、机车制动装置LBU、中央处理单元CCU、动力制动装置DBU和车辆制动装置TBU。该控制系统的电路连接关系为：所述单独控制阀IBU和自动控制阀ABU的输出端分别与制动控制单元BCU的输入端相连，制动控制单元BCU的输出端与中央处理单元CCU的输入端相连，中央处理单元CCU的输出端分别与动力制动装置DBU和制动控制单元BCU相连，制动控制单元BCU的输出端分别与机车制动装置LBU和车辆制动装置TBU相连。机车制动装置LBU产生机车空气制动力LBF，动力制动装置DBU产生机车动力制动力DBF，车辆制动装置TBU产生车辆空气制动力TBF，机车动力制动力DBF和机车空气制动力LBF形成混合制动力。
如图5所示，该机车空电混合制动控制系统的混合制动原理为：自动控制阀ABU输出信号给制动控制单元BCU；动力制动与空气制动的转换是根据设定条件来自动实施转换的，如机车速度低于某设定值、制动缸压力大于某设定值，控制系统将自动实施转换。具体制动和转换过程为：
制动控制单元BCU输出闸缸压力P值给中央处理单元CCU，中央处理单元CCU解析出制动力目标值F闸，中央处理单元CCU根据机车运行状态计算出机车所能输出的动力制动力F动，当F动≥F闸时，中央处理单元CCU驱动电机输出动力制动力F闸，机车实施动力制动，同时车辆实施空气制动；当F动<F闸时，中央处理单元CCU同时进行驱动电机输出动力制动力F动，给出此时需空气制动补充的制动力F补，以及所对应的机车制动闸缸需补充的空气制动力P补；然后，中央处理单元CCU输出信号通知制动控制单元BCU使闸缸上作用P补的压力，机车实施混合制动；列车管实施正常减压，车辆实施正常的空气制动。动力制动正常自动施加时，若机车速度低于设定值时，中央处理单元CCU向制动控制单元BCU发出空气制动命令；当小闸闸缸压力值大于设定值时，制动控制单元BCU向中央处理单元CCU发出信号，中央处理单元CCU切除动力制动，机车和车辆均恢复空气制动。
如图1-2所示，当单独控制阀IBU实施制动时，制动控制单元BCU向中央处理单元CCU输出小闸手柄位置对应的闸缸压力P小，由中央处理单元CCU解析出机车能产生的对应制动力F小闸；中央处理单元CCU根据机车运行状态得出机车所能输出的动力制动力F动，若此时F动≥F小闸，则机车实施动力制动，输出动力制动力值F小闸；若F动＜F小闸，中央处理单元CCU同时进行驱动电机输出动力制动力F动，给出此时需空气制动补充的制动力F补， F补=F小闸-F动，以及对应的机车制动缸需补充的空气制动力P补；然后通知制动控制单元BCU使小闸的闸缸上作用P补的压力，机车实施混合制动。此过程实施动态维持；司机利用单独制动阀追加制动时，重复上述过程。
当小闸在制动区内逐渐缓解时，首先中央处理单元CCU根据小闸所处制动区的位置确定所需制动力，优先释放空气制动空气制动力P补，然后逐步减少动力制动，直至运转位时空气制动、动力制动均全部缓解。
如图3-4所示，当自动控制阀ABU实施制动时，制动控制单元BCU向中央处理单元CCU输出大闸手柄位置对应的闸缸压力P大，由中央处理单元CCU解析出机车能产生的对应制动力F大闸，中央处理单元CCU根据机车运行状态得出机车所能输出的动力制动力F动，若此时F动≥F大闸，则机车实施动力制动，输出动力制动力值F大闸，列车管实施正常减压，车辆实施正常的空气制动，大闸追加制动时，列车管追加减压量，车辆制动力增加；若F动＜F大闸，中央处理单元CCU同时进行驱动电机输出动力制动力F动，给出此时需空气制动补充的制动力F补， F补=F大闸-F动，以及对应的机车制动缸需补充的空气制动力P补；然后通知制动控制单元BCU使大闸的闸缸上作用P补的压力，机车实施混合制动，列车管实施正常减压，车辆实施正常的空气制动。
当大闸在制动区内逐渐缓解时，动力制动力与列车管减压量均不变，至运转位时动力制动缓解、列车管压力恢复定压。
另外，任何情况下实施紧急制动，机车与列车均产生空气紧急制动，此时保留动力制动可追加的可能性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种机车空电混合制动控制系统，包括单独控制阀IBU、自动控制阀ABU、制动控制单元BCU、机车制动装置LBU、动力制动装置DBU和车辆制动装置TBU，其特征在于：还包括中央处理单元CCU，所述单独控制阀IBU和自动控制阀ABU的输出端分别与制动控制单元BCU的输入端相连，制动控制单元BCU的输出端与中央处理单元CCU的输入端相连，中央处理单元CCU的输出端分别与动力制动装置DBU和制动控制单元BCU相连，制动控制单元BCU的输出端分别与机车制动装置LBU和车辆制动装置TBU相连。
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Cited By (1)
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| CN104401352A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-11 | 南车资阳机车有限公司 | 机车空电混合制动控制系统 |
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2014
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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Granted publication date: 20150311 Effective date of abandoning: 20170104 |
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| AV01 | Patent right actively abandoned |