CN205239474U - 闭环调控列车制动压力的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种闭环调控列车制动压力的装置。包括机车制动缸，车辆制动缸，在机车制动缸的进气口与列车管之间设有机车制动电空阀，在机车制动电空阀与列车管之间设有机车制动缸调压阀，在列车管与总风管之间设有列车管调压阀；在机车制动缸的排气口上设有机车缓解电空阀；机车制动电空阀及机车缓解电空阀均连接到电空阀驱动板上；另设有司机制动控制器及车辆制动控制器，电空阀驱动板与司机制动控制器连接，司机制动控制器与车辆数控制动控制器连接；在车辆制动缸的进气口与列车管之间设有车辆制动电空阀，在车辆制动缸的排气口上设有车辆缓解电空阀；车辆制动电空阀及车辆缓解电空阀均连接到车辆数控制动控制器上，在车辆数控制动控制器上还连接有车辆制动压力传感器、列车管压力传感器及车辆转速传感器。

Description

闭环调控列车制动压力的装置

技术领域

本实用新型涉及列车自动化控制领域，特别是一种闭环调控列车制动压力的装置。

背景技术

目前，我国铁路机车车辆制动主要有自动空气数控制动机系统、电空数控制动机系统两大类型。其共同点在于，都是控制列车管空气压力变化来开环控制全列车的紧急制动、制动、保压、缓解。具有以下不足：

机械结构复杂，控制灵敏度低，受空气制动波速度限制、制动过程中具有较长空走时间，不能实现阶段缓解；容易发生过量供给，空重车调整，需要附加调整机构。在列车运行时需要增加列车尾部装置才能确保列车安全；同时不能自动检测制动压力；紧急制动时不能自动防止车轮滑行。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种闭环调控列车制动压力的装置，它结构简单，维护维修费低，且制动过程中空走时间极短，能实时、准确控制闸瓦制动压力，减少列车制动距离，以克服现有技术的不足。

本实用新型是这样实现的：闭环调控列车制动压力的装置，包括机车制动缸，车辆制动缸，在机车制动缸的进气口与列车管之间设有机车制动电空阀，在机车制动电空阀与列车管之间设有机车制动缸调压阀，在列车管与总风管之间设有列车管调压阀；在机车制动缸的排气口上设有机车缓解电空阀；机车制动电空阀及机车缓解电空阀均连接到电空阀驱动板上；另设有司机制动控制器及车辆制动控制器，电空阀驱动板与司机制动控制器连接，司机制动控制器与车辆数控制动控制器连接；在司机制动控制器上还连接有机车制动压力传感器、机车车轮转速传感器及多普勒微波测速雷达模块；在车辆制动缸的进气口与列车管之间设有车辆制动电空阀，在车辆制动缸的排气口上设有车辆缓解电空阀；车辆制动电空阀及车辆缓解电空阀均连接到车辆数控制动控制器上，在车辆数控制动控制器上还连接有车辆制动压力传感器、列车管压力传感器及车辆转速传感器。

在司机制动控制器上还有设有列车监控装置的接口。

所述的司机制动控制器的组成包括机车单片机集成电路，在机车单片机集成电路上连接有机车通信集成电路，机车光电耦合集成电路一，机车光电耦合集成电路二，机车模数转换集成电路及机车电源电路板，在机车光电耦合集成电路一上连接有司机制动控制器面板及机车车轮转速传感器接口，在机车光电耦合集成电路二上设有机车电空阀驱动电路板接口，在机车通信集成电路上设有机车通信接口，在机车模数转换集成电路上设有机车制动压力传感器接口；机车电空阀驱动电路接口与电空阀驱动板连接，机车通信接口通过连接电缆与车辆制动控制器，机车制动压力传感器接口与机车制动压力传感器连接；多普勒微波测速雷达模块与机车单片机集成电路输入口直接连接，机车车轮转速传感器与机车车轮转速传感器接口连接。

所述的车辆制动控制器包括车辆单片机集成电路，在车辆单片机集成电路上连接有车辆通信集成电路，车辆光电耦合集成电路一，车辆光电耦合集成电路二，车辆模数转换集成电路及车辆电源电路板，在车辆光电耦合集成电路一上连接有车辆控制面板电路板及车辆车轮转速传感器接口，在车辆光电耦合集成电路二上设有车辆电空阀接口，在车辆通信集成电路上连接有车辆通信接口，在车辆模数转换集成电路上连接有列车管压力传感器接口及车辆制动压力传感器接口；车辆电空阀驱动电路接口与车辆制动电空阀及车辆缓解电空阀连接，车辆通信接口与司机制动控制器通过连接电缆连接，列车管压力传感器接口与列车管压力传感器连接，车辆制动压力传感器接口与车辆制动压力传感器连接；车辆车轮转速传感器接口与车辆车轮转速传感器连接。

由于采用了以上技术方案，本实用新型通过司机制动控制器采用数字指令直接闭环控制列车制动压力，机械结构简单，维护维修费低，压缩空气消耗量少（列车节能，）制动过程中空走时间极短，制动速度快，能实现阶段缓解，不会发生过量供给，列车制动过程中能实时准确控制制动压力，能防止车轮滑行，从而进一步增强安全可靠性能，大大降低因为车轮、钢轨轨滑行擦伤产生的生产成本。解决了列车提高速度的瓶颈—制动问题。本实用新型具有方法先进，安全可靠，改变了百多年来自动空气数控制动机采用列车管压力控制-制动阀工作状态来开环控制列车制动压力的控制方式。本实用新型不仅具有方法可靠、容易实施、并能有效防止车轮滑行，大大提高轨道车辆安全可靠性的优点，而且还具有结构简单、维护容易、制作成本低、并完全能兼容现有列车等优点。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为司机制动控制器的结构示意图；

附图3为本实用新型的实施例的机车控制面板的结构示意图；

附图4为本实用新型的车辆制动控制器的结构示意图；

附图5为本实用新型的实施例的车辆控制面板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的实施例：闭环调控列车制动压力的装置，包括机车制动缸1，车辆制动缸2，在机车制动缸1的进气口与列车管5之间设有机车制动电空阀3，在机车制动电空阀3与列车管5之间设有机车制动缸调压阀4，在列车管5与总风管之间设有列车管调压阀6；在机车制动缸1的排气口上设有机车缓解电空阀7；机车制动电空阀3及机车缓解电空阀7均连接到电空阀驱动板8上；另设有司机制动控制器9及车辆制动控制器10，电空阀驱动板8与司机制动控制器9连接，司机制动控制器9与车辆制动控制器10通过连接电缆20连接（而第一个车辆制动控制器10直接与司机制动控制器9连接，后面的车辆的车辆制动控制器10依次相互通过连接电缆20连接）；在司机制动控制器9上还连接有机车制动压力传感器11、机车车轮转速传感器12及多普勒微波测速雷达模块13；在车辆制动缸2的进气口与列车管5之间设有车辆制动电空阀14，在车辆制动缸2的排气口上设有车辆缓解电空阀15；车辆制动电空阀14及车辆缓解电空阀15均连接到车辆制动控制器10上，在车辆制动控制器10上还连接有车辆制动压力传感器18、列车管压力传感器19及车辆转速传感器16；在司机制动控制器9上还连接有列车监控装置17；所述的司机制动控制器9的组成包括机车单片机集成电路9-1，在机车单片机集成电路9-1上连接有机车通信集成电路9-2，机车光电耦合集成电路一9-3，机车光电耦合集成电路二9-4，机车模数转换集成电路9-5及机车电源电路板9-6，在机车光电耦合集成电路一9-3上连接有司机制动控制器面板9-7及机车车轮转速传感器接口9-10，在机车光电耦合集成电路二9-4上设有机车电空阀驱动电路板接口9-8，在机车通信集成电路9-2上设有机车通信接口9-9，在机车模数转换集成电路9-5上设有机车制动压力传感器接口9-11；机车电空阀驱动电路接口9-8与电空阀驱动板8连接，机车通信接口9-9通过连接电缆20与车辆制动控制器9连接，机车制动压力传感器接口9-11与机车制动压力传感器11连接；多普勒微波测速雷达模块13与机车单片机集成电路9-1输入口直接连接，机车车轮转速传感器12与机车车轮转速传感器接口9-10连接；所述的车辆制动控制器10包括车辆单片机集成电路10-1，在车辆单片机集成电路10-1上连接有车辆通信集成电路10-2，车辆光电耦合集成电路一10-3，车辆光电耦合集成电路二10-4，车辆模数转换集成电路10-5及车辆电源电路板10-6，在车辆电耦合集成电路一10-3上连接有车辆控制面板电路板10-7及车辆车轮转速传感器接口10-12，在车辆光电耦合集成电路二10-4上连接有驱动车辆电空阀电路接口10-8，在车辆通信集成电路10-2上连接有车辆通信接口10-9，在车辆模数转换集成电路10-5上连接有列车管压力传感器接口10-10及车辆制动压力传感器接口10-11；车辆电空阀驱动电路接口10-8与车辆制动电空阀14及车辆缓解电空阀15连接，车辆通信接口10-9与司机制动控制器的连接，列车管压力传感器接口10-10与列车管压力传感器19连接，车辆制动压力传感器接口10-11与车辆制动压力传感器18连接；车辆车轮转速传感器接口10-12与车辆车轮转速传感器16连接。

具体使用过程中，列车制动时，司机制动控制器9检测到的机车制动压力大于司机制动控制器9发出的制动压力的指令值，开通机车制动缸1上的机车缓解电空阀7，关闭机车制动电空阀3；减少机车制动缸1的工作腔压缩空气压力，减少机车制动压力；而当检测到的机车制动压力小于司机制动控制器9发出的制动压力的指令值，开通机车制动缸1的上机车制动电空阀3，关闭机车缓解电空阀7。增加机车制动缸1的工作腔压缩空气压力，使检测到的机车制动压力等于司机制动控制器9发出的制动压力的指令值；数控司机制动控制器用数字信号以电路传输光电耦合方式将车辆制动指令传输到车辆的每一个车辆制动控制器10中，车辆制动控制器10根据控制指令，开通车辆制动缸2上的车辆制动电空阀14，关闭车辆缓解电空阀15，增加车辆制动缸2的工作腔压缩空气压力；当检测制动压力，检测到的车辆制动压力大于司机制动控制器9发出的制动压力的指令值，开通车辆制动缸2上的车辆缓解电空阀15，关闭车辆制动电空阀14，减少车辆制动缸2的工作腔压缩空气压力，减少车辆制动压力；当检测到的车辆制动压力等于司机制动控制器9发出的制动压力的指令值时，则关闭车辆制动电空阀14及车辆缓解电空阀15，使车辆制动压力维持等于司机制动控制器9发出的制动压力的指令值的状态；实现了机车车辆制动压力的闭环调控。

上述实施例中，其中机车电源电路板9-6及车辆电源电路板10-6的工作原理是，采用220v交流电经过，将220v的电压转变为9v，再经过整流滤波、二次稳压后产生5v直流电，供给单片机及其他电路；机车模数转换集成电路9-5及车辆模数转换集成电路10-5均可采用市场的常规产品，例如TM7711或ADC0804；机车单片机集成电路9-1及车辆单片机集成电路10-1可采用8位单片机或者32位单片机，例如ATMTL89C51系列或STM32系列均可；机车通信接口9-9及车辆通信接口10-9连接均可采用485集成电路，例如MAX485；机车转速传感器12与车辆转速传感器16安装在机车与车辆两端的第一轮对的齿轮箱上，检测单位时间内转过的轮对齿轮齿数，可采用市售各种具体同类功能的产品，多普勒微波测速雷达(DopplerRadar)模块及其余组成控制电路板的各集成电路、传感器等均可采用现有的市售产品，其组合与连接关系均为本领域技术人员的公知手段，此处就不再赘述。

为了便于理解，申请人提供了一种示例操作方案，并提供了一种具体的按键结构（即相当于司机制动控制器面板9-7与车辆控制面板电路板10-7，但根据实际需要，本领域的技术人员可以自行设计的按键设计方案）：操作时通过数码管1-2显示列车制动级位相当于自动空气制动机的列车管减压量；当机车闸瓦压力达到给定值、机车制动缸保压，液晶屏1-1中显示列车实际单位闸瓦压力，闭环控制；

1）列车缓解控制：司机点触“运”1-6按键，或者接受列车监制装置的缓解信号。向车辆制动缸控制器10发出运转指令。同时打开机车缓解电空阀7、关闭机车制动电空阀3，机车车辆同时缓解运行，数码管1-2显示00；

2）列车制动控制：司机点触“制”1-3按键，或者接受列车控制装置的制动信号。向车辆发出制动指令。同时关闭机车缓解电空阀7、打开机车制动电空阀3，机车制动运行，数码管1-2显示01；通过连接电缆20发送制动信号至车辆制动缸控制器10，车辆制动；液晶屏1-1中显示车辆实际单位闸瓦压力，

3）增加列车制动力控制：点触数控司机制动控制器1中的“+”键1-4一次，或者接受列车控制装置的制动信号向车辆发出增加制动力指令，关闭机车缓解电空阀7、打开机车制动电空阀3，机车制动运行，数码管1-2显示数字依次增加；通过连接电缆20发送制动信号至车辆制动缸控制器10，车辆制动；液晶屏1-1中显示车辆实际单位闸瓦压力，机车闸瓦压力；

4）减少列车制动力控制，司机点触“制”1-5按键一次，或者接受列车控制装置的制动信号。向车辆发出减少制动力指令一次；打开机车缓解电空阀7、关闭机车制动电空阀3，机车缓解运行，数码管1-2显示数字依次减少；通过连接电缆20发送制动信号至车辆制动缸控制器10，车辆闸瓦压力减少；液晶屏1-1中显示车辆实际单位闸瓦压力，机车闸瓦压力；

5）紧急自动控制：司机按下紧急制动按钮，或者接收到车辆控制器及列车控制装置的紧急制动信号。车辆制动缸控制器10执行紧急制动指令，机车打开机车制动电空阀3、关闭机车缓解电空阀7，列车紧急制动。

机车无论在任何情况下，均可以单独控制机车制动力，通过数码管1-7显示机车制动级位相当于自动空气制动机的机车制动缸压力表；当机车闸瓦压力力达到给定值、机车制动缸保压，液晶屏1-1中显示机车实际闸瓦压力；也是闭环控制：

6）点触数控司机制动控制器1中的“运”键1-11，机车快速缓解。接通机车缓解电空阀7、机车制动电空阀3，机车运行，数码管1-7显示00；液晶屏1-1中显示机车闸瓦压力0KN

7）点触数控司机制动控制器1中的“制”键1-8、接通机车制动电空阀3、关闭机车缓解电空阀7，机车初制动；数码管1-7显示01，

8)点触数控司机制动控制器1中的“+”键1-10一次，接通一次机车制动电空阀3，数码管1-7显示依次增加，直到机车最大制动级位，

9)点触数控司机制动控制器1中的键“—”键1-9一次，接通一次机车缓解电空阀7，关闭机车制动电空阀3，数码管1-7显示依次减少，直到机车缓解00位。

列车正常运行时，当列车速度达到每小时10km时，自动校准机车计算速度，检测机车车轮直径，车辆的车轮直径，自动校准车辆速度，检测车辆的车轮直径。

本实施例的车辆控制面板电路板10-7仅需设置数码管及参数设置按钮即可。

Claims (3)

1.一种闭环调控列车制动压力的装置，包括机车制动缸（1），车辆制动缸（2），其特征在于：在机车制动缸（1）的进气口与列车管（5）之间设有机车制动电空阀（3），在机车制动电空阀（3）与列车管（5）之间设有机车制动缸调压阀（4），在列车管（5）与总风管之间设有列车管调压阀（6）；在机车制动缸（1）的排气口上设有机车缓解电空阀（7）；在机车制动缸（1）的进气口上设有机车制动电空阀（3）；机车制动电空阀（3）及机车缓解电空阀（7）均连接到电空阀驱动板（8）上；另设有司机制动控制器（9）及车辆制动控制器（10），电空阀驱动板（8）与司机制动控制器（9）连接，司机制动控制器（9）与车辆制动控制器（10）通过连接电缆（20）连接；在司机制动控制器（9）上还连接有机车制动压力传感器（11）、机车车轮转速传感器（12）及多普勒微波测速雷达模块（13）；在车辆制动缸（2）的进气口与列车管（5）之间设有车辆制动电空阀（14），在车辆制动缸（2）的排气口上设有车辆缓解电空阀（15）；车辆制动电空阀（14）及车辆缓解电空阀（15）均连接到车辆制动控制器（10）上，在车辆制动控制器（10）上还连接有车辆制动压力传感器（18）、列车管压力传感器（19）及车辆转速传感器（16）；在司机制动控制器（9）上还通过接口电路连接列车监控装置（17）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的司机制动控制器（9）的组成包括机车单片机集成电路（9-1），在机车单片机集成电路（9-1）上连接有机车通信集成电路（9-2），机车光电耦合集成电路一（9-3），机车光电耦合集成电路二（9-4），机车模数转换集成电路（9-5）及机车电源电路板（9-6），在机车光电耦合集成电路一（9-3）上连接有司机制动控制器面板（9-7）及机车车轮转速传感器接口（9-10），在机车光电耦合集成电路二（9-4）上设有机车电空阀驱动电路板接口（9-8），在机车通信集成电路（9-2）上设有机车通信接口（9-9），在机车模数转换集成电路（9-5）上设有机车制动压力传感器接口（9-11）；机车电空阀驱动电路接口（9-8）与电空阀驱动板（8）连接，机车通信接口（9-9）通过连接电缆（20）与车辆制动控制器（9），机车制动压力传感器接口（9-11）与机车制动压力传感器（11）连接；多普勒微波测速雷达模块（13）与机车单片机集成电路（9-1）输入口直接连接，机车车轮转速传感器（12）与机车车轮转速传感器接口（9-10）连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的车辆制动控制器（10）包括车辆单片机集成电路（10-1），在车辆单片机集成电路（10-1）上连接有车辆通信集成电路（10-2），车辆光电耦合集成电路一（10-3），车辆光电耦合集成电路二（10-4），车辆模数转换集成电路（10-5）及车辆电源电路板（10-6），在车辆光电耦合集成电路一（10-3）上连接有车辆控制面板电路板（10-7）及车辆车轮转速传感器接口（10-12），在车辆光电耦合集成电路二（10-4）上设有车辆电空阀驱动电路板接口（10-8），在车辆通信集成电路（10-2）上连接有车辆通信接口（10-9），在车辆模数转换集成电路（10-5）上连接有列车管压力传感器接口（10-10）及车辆制动压力传感器接口（10-11）；车辆电空阀接口（10-8）与车辆制动电空阀（14）及车辆缓解电空阀（15）连接，车辆通信接口（10-9）与司机制动控制器通过连接电缆（20）连接，列车管压力传感器接口（10-10）与列车管压力传感器（19）连接，车辆制动压力传感器接口（10-11）与车辆制动压力传感器（18）连接；车辆车轮转速传感器接口（10-12）与车辆车轮转速传感器（16）连接。