CN205916130U - 一种轨道车辆及其制动系统控制阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轨道车辆制动系统控制阀，包括：阀体(1)，设有进气口(7)和排气口(8)；阀芯(2)，设有导通孔(13)、第一节流孔(14)、第二节流孔(15)及保压机构；并具有三种工作状态：在直接排风状态，所述导通孔(13)连通所述进气口(7)和排气口(8)；在限制排风状态，所述第一节流孔(14)连通所述进气口(7)和排气口(8)；在保压限制排风状态，所述第二节流孔(15)连通所述进气口(7)和排气口(8)，且所述保压机构位于其连通的通路上。该控制阀具有直接排风、限制排风和压力保持三种功能，能够改善轨道车辆在长大坡道路段的制动、缓解性能，确保车辆始终能够安全运行。

Description

一种轨道车辆及其制动系统控制阀

技术领域

本实用新型涉及轨道交通设备技术领域，特别是轨道车辆制动系统所使用的控制阀。本实用新型还涉及设有所述控制阀的轨道车辆。

背景技术

制动对于铁路车辆的安全运行有着至关重要的作用，通常情况下，列车司机操纵机车“大闸”实施制动，列车管开始减压，车辆上的分配阀动作沟通储风缸与制动缸通路，储风缸里的压力空气流向制动缸，制动缸活塞推出带动基础制动装置运动，推动闸瓦靠近、接触车轮踏面，靠闸瓦和车轮踏面间的摩擦力作用使列车减速或停止。

制动作用完成后，司机操纵机车“大闸”实施缓解，列车管升压，车辆上的分配阀动作沟通列车管与储风缸相连的通路以及制动缸与大气相连的通路，列车管向储风缸补风，储风缸压力逐步上升，同时，制动缸向大气排风，主动缸压力逐渐下降，基础制动装置在杠杆回弹力及重力作用下带动闸瓦脱离车轮完成缓解作用。

列车每次制动都需要消耗一部分储风缸里面的压力空气，缓解时机车空压机通过列车管对储风缸补充这部分消耗的压力空气，通常情况，储风缸的补风时间和制动缸的缓解时间都是固定的。

对于长大坡道的重载列车来说，没有外力干预的情况下，下坡时列车速度会越来越快，为防止车速失控，需要不断地对列车进行制动、缓解循环操作以控制车速。当循环操作的间隔时间过长时则不能提供充分的制动时间，不能有效控制车速；当循环操作的间隔时间过短时就会造成储风缸得不到充分补风，压力不断降低，进而导致列车制动力不断衰减，严重时可能造成车毁人亡的安全事故。

现有技术之一是采用一把闸操纵，即列车在长大坡道运行时，仅进行一次制动操作，操作完不缓解，一直带闸运行，直到列车完全通过长大坡道再缓 解。

这种操纵方式的缺点是整个坡道都处在同一制动状态下，制动力不变化，坡道坡度发生变化时，制动力不能满足路况的需要，坡度变大时会造成制动力不足可能导致车速失控，坡道变缓时制动力过大会造成列车不断减速直至停车。

另外，车辆一直带闸运行，闸瓦和车轮踏面始终保持接触，不断摩擦生热，温度升高，当热量超出闸瓦和车轮的承受极限时，会造成闸瓦接触面热融，车轮热裂，严重影响行车安全。

现有技术之二是采用机车再生制动或电阻制动的方式辅助列车制动，即机车上增加电阻制动或再生制动设备，把机车的一部分动能转化为电阻热或转化为电能反馈到电网，增大机车的制动作用，带动整个列车减速防止列车速度失控。

这种制动方式的缺点是机车再生制动或电阻制动设备复杂、成本高昂，制动力受列车速度限制较大（通常只有在高速时才更有效），另外，机车分担更多的制动力增加了列车间的纵向冲动，容易造成车钩断裂、列车分解事故。

因此，如何改善轨道车辆在长大坡道路段的制动性能，确保车辆安全运行，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种轨道车辆制动系统控制阀。该控制阀能够改变制动系统中制动缸排气通路状态，使其具有直接排风、限制排风和压力保持三种功能，从而改善轨道车辆在长大坡道路段的制动、缓解性能，确保车辆始终能够安全运行。

本实用新型的另一目的是提供一种设有所述控制阀的轨道车辆。

为实现上述目的，本实用新型提供一种轨道车辆制动系统控制阀，包括：

阀体，设有进气口和排气口；

阀芯，设于所述阀体内部，其设有导通孔、第一节流孔、第二节流孔及保压机构；所述阀芯能够相对于所述阀体动作，并具有三种工作状态：

在直接排风状态，所述导通孔连通所述阀体的进气口和排气口；在限制 排风状态，所述第一节流孔连通所述阀体的进气口和排气口；在保压限制排风状态，所述第二节流孔连通所述阀体的进气口和排气口，且所述保压机构位于其连通的通路上。

优选地，所述排气口位于所述阀体的侧壁上；所述阀芯为内腔与所述阀体的进气口相通的阀套，所述导通孔、第一节流孔、第二节流孔位于所述阀芯的侧壁上；所述阀芯与阀体转动连接，并通过相对于所述阀体的转动处于各工作状态。

优选地，所述保压机构位于所述阀套的内腔中，将所述阀套的内腔隔离成前腔和后腔；所述导通孔和第一节流孔为位于所述阀套前腔侧壁上的径向通孔，两者在所述阀套转动至直接排风状态和限制排风状态时分别与所述排气口连通；所述第二节流孔为位于所述阀套后腔侧壁上的径向通孔，其在所述阀套转动至保压限制排风状态时通过联络通道与所述排气口连通。

优选地，所述联络通道为所述阀套外表面上一端连通所述第二节流孔，另一端向前腔方向延伸至所述排气口对应周向范围内的联络槽。

优选地，所述导通孔、第一节流孔和第二节流孔在所述阀套的侧壁上分别处于不同的径向方向。

优选地，所述保压机构为能够在设定压力下开启的内置阀门。

优选地，所述内置阀门包括将所述阀套内腔隔离成前腔和后腔的阀口、用于从后腔一侧密封所述阀口的内阀芯以及位于后腔中支撑所述内阀芯密封所述阀口的弹簧。

优选地，所述阀套的一端设有操纵手柄，所述操纵手柄与阀套为一体或分体连接式结构。

优选地，所述阀套内腔的进气端设有滤尘网，所述阀体的排气口处设有防尘罩。

为实现上述另一目的，本实用新型提供一种轨道车辆，设有制动系统，所述制动系统制动缸的排气通路上设有上述任一项所述的轨道车辆制动系统控制阀。

本实用新型所提供的控制阀利用阀芯相对于阀体的动作，沟通阀芯与阀体间的不同通路，形成具有不同压力-流量-时间特性的通路，具有直接排风、限 制排风和压力保持三种功能：在直接排风状态下，排气速度快，能够适应列车在平直坡道运行时的缓解时间要求；在限制排风状态下，限制了制动缸的排气速度，致使缓解后很长时间制动缸内仍有压力空气，制动作用仍存在，能够适应列车在长大坡道运行时循环制动的操作需求；在压力保持状态下，当制动缸压力超过预定值时，保压机构开启，可以进行缓解，当制动缸压力降低到预定值时，保压机构关闭，通路被截断，制动缸仍保留一定的压力空气，对于列车在长大坡道运行时制动的安全性具有重要意义。可见，本实用新型解决了列车在长大坡道运行时，原有制动、缓解时间不满足循环制动的操作需要，容易出现制动力不足或制动力衰竭的问题，不仅能够适应列车在平直坡道的缓解要求，还能满足列车在长大坡道运行时对制动、缓解的特殊需求，提高列车在长大坡道运行时的安全性。

本实用新型所提供的轨道车辆设有上述轨道车辆制动系统控制阀，由于所述轨道车辆制动系统控制阀具有以上技术效果，设有该轨道车辆制动系统控制阀的轨道车辆也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型所提供轨道车辆制动系统控制阀的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中阀套及操纵手柄的结构示意图；

图3为图1所示控制阀处于直接排风状态时的气路走向示意图；

图4为图1所示控制阀处于限制排风状态时的气路走向示意图；

图5为图1所示控制阀处于保压限制排风状态时的气路走向示意图；

图6为设有本实用新型所提供轨道车辆制动系统控制阀的制动系统示意图。

图中：

1.阀体 2.阀芯 3.操纵手柄 31.球面凹孔 32.定位销 4.滤尘网 5.安装座 6.防尘罩 7.进气口 8.排气口 9.密封垫 10.阀口 11.内阀芯 12.弹簧 13.导通孔 14.第一节流孔 15.第二节流孔 16.联络槽 17.列车管 18.分配阀 19.储风缸 20.制动缸 21.控制阀

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1、图2，图1为本实用新型所提供轨道车辆制动系统控制阀的一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1中阀套及操纵手柄的结构示意图。

在一种具体实施例中，本实用新型所提供的轨道车辆制动系统控制阀在结构上主要由阀体1、阀芯2、操纵手柄3、滤尘网4、安装座5、防尘罩6、保压机构等部件构成。

阀体1内部设有左右贯通的阀芯孔，以容纳阀芯2，阀体1左端连接安装座5，通过安装座5可以将整个控制阀安装在所应用的管路上，安装座5上开设有与阀体1的阀芯孔相对应的通孔，形成控制阀的进气口7，此通孔为阶梯孔，其孔径先是一段直径较小的部分，然后逐渐过渡到直径较大的部分。

阀体1的侧壁上在大体位于中间的位置设有径向通孔，形成控制阀的排气口8，阀体1的外表面上设有一圈围绕排气口的环形凸台，其可以直接连通大气，或者，作为接口连接通往大气的管路，为防止大气中的灰尘沿排气口8反向进入控制阀内部，在环形凸台中安装有锥角朝向外侧的锥形防尘罩6。

阀芯2设计成阀套的形式，其内部为中空的内腔，一端为敞口，另一端连接有与之呈一体式结构的操纵手柄3，阀芯2从阀体1阀芯孔的右端插入阀体，阀芯2外表面和阀体1内表面接触，通过操纵手柄3可带动阀芯2相对阀体1转动，两者间在左右两端分别设有密封圈，防止压力空气通过阀芯2和阀体1之间的接触面漏泄，其中右端的密封圈由阀芯孔右端和阀芯2根部相对的凸台压紧密封，阀芯孔的左端为具有三级台阶的台阶孔，左端的密封圈装入最内侧的第一级台阶后，由带有凸起的垫圈压紧密封，垫圈采用卡簧固定在第二级台阶处，一环形密封垫9安装在第三级台阶处，由安装座5压紧密封，以防止气体从安装座5与阀体1的接触面泄漏，同时，阀芯2左 端的开口处安装有向内凹进的滤尘网4，以防止压力空气中的灰尘进入控制阀内部。

操纵手柄3的头部带有凸缘，其与阀体1右端端面相贴合的一面开设有三个沿圆弧排列的球面凹孔31，阀体1右端端面上设有一盲孔，并在盲孔中设有由弹簧支撑的定位销32，定位销32的头部呈球面状，能够与球面凹孔31相吻合，在操纵手柄3旋转过程中，当其球面凹孔31经过定位销32所在的位置时，在弹簧力的作用下，定位销32头部会自动卡入球面凹孔31，从而将阀芯2准确的固定在不同的位置，并在定位时为操作人员提供卡入的声音和手感提示，需要改变阀芯位置时，只需施加一定外力克服弹簧力，使定位销32头部退出球面凹孔31，即可继续旋转阀芯2至下一位置。

当然，此定位机构也可以设于阀体1与阀芯2之间，也就是将弹簧和定位销安装在阀体1的内壁上，将球面凹孔31分布在阀芯2的外表面上。这样，在旋转阀芯2时，同样能够对阀芯2的位置进行固定，除此之外，还可以采用其他定位机构对阀芯2在不同状态下的位置进行固定。

阀芯2的内腔为台阶式结构，左段为直径较大的部分，右段为直径较小的部分，保压机构为能够在设定压力下开启的内置阀门，作用是当进入的压力大于预定值时阀口打开允许空气流过，小于预定值时阀口关闭，截断通路，其主要由阀口10、内阀芯11和弹簧12构成，阀口10支撑在阀芯2内腔的台阶处，与阀芯2内壁之间设有密封圈，由卡簧进行固定，将阀芯2内腔隔离成前腔和后腔，内阀芯11为夹心阀垫，从后腔一侧密封阀口10，弹簧12位于后腔中，其右端支撑在阀芯2内腔末端的凹位中，左端支撑内阀芯11压紧阀口10，对阀口10进行密封，组装时可以按照弹簧12→内阀芯11→阀口10（带密封圈）→卡簧的方式依次装入阀芯2内部。

内置阀门的阀口10可以是直接形成在阀芯2内壁上的结构，与阀芯2一体成形，若采用这种结构，则阀芯2的右端可以向外豁通，待从右侧装入阀芯11和弹簧12后，再采用封堵件进行密封。

阀芯2的侧壁上开设有导通孔13、第一节流孔14和第二节流孔15，导通孔13的孔径小于阀体1的排气口8大于第一节流孔14和第二节流孔15，第一节流孔14和第二节流孔15都为孔径小至能够起到节流作用的小孔，其 孔径远小于导通孔13，三者均为径向通孔，并分别处于不同的径向方向上，其中，导通孔13和第一节流孔14位于阀芯2前腔的侧壁上，第二节流孔15位于阀芯2后腔的侧壁上，阀芯2外表面上设有一道轴向的联络槽16，其一端连通第二节流孔15，另一端向前腔方向延伸至排气口8所对应的周向范围内，以便第二节流孔15与排气口8连通。

联络槽16既可以开设在阀芯2的外表面上，也可以开设在阀体1的内表面上，而且，除了联络槽之外，还可以是联络孔，只要在保压限制排风状态下能够连通第二节流孔15和排气口8即可。

上述控制阀在使用时，通过转动阀芯2使其导通孔13、第一节流孔14或第二节流孔15与阀体1的排气口8连通，可构成具有不同排气特性的气路，实现直接排风、限制排风和保压限制排风的功能，下面分别对各功能作进一步介绍。

请参考图3，图3为图1所示控制阀处于直接排风状态时的气路走向示意图。

当控制阀的操纵手柄3置于“直接排风”位时，阀芯2、阀体1相对位置截面如图所示，此时，阀芯2上的导通孔13与阀体1上的排气口8连通，第一节流孔14和第二节流孔15处于与阀体1排气口8相互错位的位置，不与排气口8连通，从制动缸输出的压力空气从阀芯2和阀体1间形成的大通径气路通过控制阀（如箭头所示），最终排向大气，此状态下，控制阀排气速度快，能够很好的适应列车在平直坡道运行时的缓解时间要求。

请参考图4，图4为图1所示控制阀处于限制排风状态时的气路走向示意图。

当控制阀的操纵手柄3置于“限制排风”位时，阀芯2、阀体1相对位置截面如图所示，阀芯2上的第一节流孔14与阀体1的排气口8连通，构成排气通道，从制动缸输出的压力空气从阀体1和阀芯2间形成的小通径气路通过控制阀（如箭头所示），由于小孔径的节流作用，限制了制动缸的排气速度，致使缓解后很长时间制动缸内仍有压力空气，制动作用仍存在，能够适应列车在长大坡道运行时循环制动的操作需求。

请参考图5，图5为图1所示控制阀处于保压限制排风状态时的气路走 向示意图。

当控制阀的操纵手柄3置于“保压限制排风”位时，阀芯2、阀体1相对位置截面如图所示，阀芯2上的导通孔13、第一节流孔14均不能与阀体1的排气口8连通。当保压机构阀口10处空气压力大于内阀芯2处的弹簧弹力时，弹簧12受到压缩，阀口10打开，压力空气可以通过保压机构进入阀芯2的后腔，再通过阀芯2和阀体1间形成的联络槽气路连通排气口8，排往大气，当缓解一定时间，制动缸压力降低到预定值时，内阀芯11处弹簧弹力大于空气压力，阀口10关闭，通路被截断，制动缸侧仍保留一定的压力空气，对于列车在长大坡道运行时制动的安全性具有重要意义。

可见，本实用新型所提供的控制阀可以手动设置直接排风、限制排风及保压限制排风三种状态，改变列车缓解时制动缸的排气形态，满足列车在平直坡道及长大坡道运行时的制动需要。

这里需要说明的是，除了相对转动的方式，本实用新型提供的控制阀还可以设计成阀芯2相对于阀体1轴向移动的方式，同样可以设置上述三种状态。若设计成轴向移动的方式，则阀芯2上的导通孔13、第一节流孔14和第二节流孔15可在轴向上依次分布，在阀芯2轴向移动至不同位置时，分别与阀体1的排气口8连通。

上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。如操纵手柄3与阀芯2为分体连接式结构，或者，通过动力机构来驱动阀芯2转动等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

请参考图6，图6为设有本实用新型所提供轨道车辆制动系统控制阀的制动系统示意图。

除了上述控制阀，本实用新型还提供一种轨道车辆，其制动系统设有列车管17、分配阀18、储风缸19及制动缸20等，其中，制动缸20的排气通路上设有上文所述的控制阀21，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

制动时，列车司机操纵机车“大闸”实施制动，列车管17开始减压，车辆上的分配阀18动作沟通储风缸19与制动缸20通路，储风缸19里的压力空气流向制动缸20，制动缸20的活塞推出带动基础制动装置运动，推动闸瓦靠近、接触车 轮踏面，靠闸瓦和车轮踏面间的摩擦力作用使列车减速或停止。

制动作用完成后，司机操纵机车“大闸”实施缓解，列车管17升压，车辆上的分配阀18动作沟通列车管17与储风缸19相连的通路以及制动缸20与大气相连的通路，列车管17向储风缸19补风，储风缸19压力逐步上升，同时，制动缸20通过控制阀21向大气排风，主动缸压力逐渐下降，基础制动装置在杠杆回弹力及重力作用下带动闸瓦脱离车轮完成缓解作用

通过在制动系统制动缸20的排气通路上增加上述控制阀21，使得列车制动系统缓解时在不改变列车管向储风缸补风作用的前提下具备如下功能：（a）保持原有的制动缸排气时间，适应平直道路的制动、缓解操作。（b）延长制动缸排气时间，适应长大坡道的循环制动操作需要。（c）保留一定的制动缸压力空气，提高长大坡道制动安全性。

以上对本实用新型所提供的轨道车辆及其制动系统控制阀进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆制动系统控制阀，其特征在于，包括：

阀体(1)，设有进气口(7)和排气口(8)；

阀芯(2)，设于所述阀体(1)内部，其设有导通孔(13)、第一节流孔(14)、第二节流孔(15)及保压机构；所述阀芯(2)能够相对于所述阀体(1)动作，并具有三种工作状态：

在直接排风状态，所述导通孔(13)连通所述进气口(7)和排气口(8)；在限制排风状态，所述第一节流孔(14)连通所述进气口(7)和排气口(8)；在保压限制排风状态，所述第二节流孔(15)连通所述进气口(7)和排气口(8)，且所述保压机构位于其连通的通路上。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆制动系统控制阀，其特征在于，所述排气口(8)位于所述阀体(1)的侧壁上；所述阀芯(2)为内腔与所述进气口(7)相通的阀套，所述导通孔(13)、第一节流孔(14)、第二节流孔(15)位于所述阀芯(2)的侧壁上；所述阀芯(2)与阀体(1)转动连接，并通过相对于所述阀体(1)的转动处于各工作状态。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆制动系统控制阀，其特征在于，所述保压机构位于所述阀套的内腔中，将所述阀套的内腔隔离成前腔和后腔；所述导通孔(13)和第一节流孔(14)为位于所述前腔侧壁上的径向通孔，两者在所述阀套转动至直接排风状态和限制排风状态时分别与所述排气口(8)连通；所述第二节流孔(15)为位于所述后腔侧壁上的径向通孔，其在所述阀套转动至保压限制排风状态时通过联络通道与所述排气口(8)连通。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆制动系统控制阀，其特征在于，所述联络通道为所述阀套外表面上一端连通所述第二节流孔(15)，另一端向前腔方向延伸至所述排气口(8)对应周向范围内的联络槽(16)。

5.根据权利要求3所述的轨道车辆制动系统控制阀，其特征在于，所述导通孔(13)、第一节流孔(14)和第二节流孔(15)在所述阀套的侧壁上分别处于不同的径向方向。

6.根据权利要求3所述的轨道车辆制动系统控制阀，其特征在于，所述保压机构为能够在设定压力下开启的内置阀门。

7.根据权利要求6所述的轨道车辆制动系统控制阀，其特征在于，所述内置阀门包括将所述阀芯(2)内腔隔离成前腔和后腔的阀口(10)、用于从后腔一侧密封所述阀口(10)的内阀芯(11)以及位于后腔中支撑所述内阀芯(11)密封所述阀口(10)的弹簧(12)。

8.根据权利要求2至7任一项所述的轨道车辆制动系统控制阀，其特征在于，所述阀套的一端设有操纵手柄(3)，所述操纵手柄(3)与阀套为一体或分体连接式结构。

9.根据权利要求2至7任一项所述的轨道车辆制动系统控制阀，其特征在于，所述阀套的进气端设有滤尘网(4)，所述阀体(1)的排气口(8)处设有防尘罩(6)。

10.一种轨道车辆，设有制动系统，其特征在于，所述制动系统制动缸的排气通路上设有上述权利要求1至9任一项所述的轨道车辆制动系统控制阀(21)。