CN207809412U - 城轨列车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种城轨列车，包括：中央控制器；至少一节车体，每节车体包括两个转向架，每个转向架配置一个制动控制单元、一个液压单元、两个机电制动控制器和两个机电单元，每个液压单元与两个制动控制单元分别电气连接，每个机电制动控制器与两个制动控制单元分别电气连接，两个机电制动控制器与两个机电单元一一对应相连，且每个转向架的两个机电制动控制器与制动控制单元均与中央控制器相连，其中在行车制动时每个制动控制单元适于通过液压单元控制转向架的两个夹钳对对应的车轮制动，在停车制动时每个机电制动控制器适于通过对应的机电单元控制对应的夹钳对对应的车轮制动。根据本实用新型的城轨列车，可以提高整个城轨列车的安全性。

Description

城轨列车

技术领域

本实用新型涉及城市轨道交通技术领域，尤其是涉及一种城轨列车。

背景技术

相关技术中，城轨列车采用的是空气制动系统进行制动。然而，空气制动系统中的供风系统包含的空气压缩机、空气干燥装置、储风缸等占据了城轨列车的下车体大量的空间。而且，用于制动的夹钳都是基于弹簧储能型被动夹钳，这种夹钳的内部结构复杂，体积大，对于编组少、地板低的小型胶轮城轨列车来说，空气制动和带弹簧储能型被动液压夹钳均存在难以布置的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种城轨列车，所述城轨列车的安全性得以提高。

根据本实用新型实施例的城轨列车，包括：中央控制器；至少一节车体，每节所述车体包括前后布置的两个转向架，每个所述转向架上设有左右间隔设置的两个车轮和用于对两个所述车轮分别制动的两个夹钳，每个所述转向架配置一个制动控制单元、一个液压单元、两个机电制动控制器和两个机电单元，每个所述液压单元与两个所述制动控制单元分别电气连接，每个所述机电制动控制器与两个所述制动控制单元分别电气连接，两个所述机电制动控制器与两个所述机电单元一一对应相连，且每个所述转向架的两个所述机电制动控制器与所述制动控制单元均与所述中央控制器相连，其中在行车制动时、每个所述制动控制单元适于通过所述液压单元控制所述转向架的两个所述夹钳对对应的所述车轮制动，在停车制动时、每个所述机电制动控制器适于通过对应的所述机电单元控制对应的所述夹钳对对应的所述车轮制动，当两个所述制动控制单元中的其中一个故障时、两个所述制动控制单元中的另一个通过与故障的所述制动控制单元对应的所述转向架的所述液压单元和所述机电制动控制器控制对应的所述夹钳对对应的所述车轮制动。

根据本实用新型实施例的城轨列车，通过给每个转向架配置一个制动控制单元、一个液压单元和两个机电制动控制器，可以提高整个城轨列车的安全性。而且，通过在行车制动时采用液压单元液压制动与停车时采用机电制动控制器机电制动相结合的方式，在满足城轨列车行车时施加液压制动提高乘车舒适性及快速响应制动指令的同时，还能满足将城轨列车永久停放在坡道上制动力不会衰减导致溜坡。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述液压单元包括常用制动油路和安全制动油路，所述常用制动油路和所述安全制动油路并联连接，所述常用制动油路和所述安全制动油路位于油箱和对应的所述转向架的两个所述夹钳之间，所述安全制动油路包括第一安全制动阀，所述常用制动油路包括依次设置的开关阀和第二安全制动阀，所述开关阀与所述制动控制单元连接，当所述城轨列车正常行驶制动时所述第一安全制动阀断开且所述第二安全制动阀导通，当所述城轨列车安全制动时所述第一安全制动阀导通且所述第二安全制动阀断开。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一安全制动阀与所述第二安全制动阀电线连接在安全制动回路中。

根据本实用新型的一些实施例，当所述城轨列车正常行驶制动时所述安全制动回路得电，当所述城轨列车安全制动时所述安全制动回路失电。

根据本实用新型的一些实施例，所述油箱与所述常用制动油路和所述安全制动油路之间设有液压泵，所述液压泵与蓄能器相连，所述蓄能器通过泄压阀与所述油箱连通。

根据本实用新型的一些实施例，所述液压单元包括制动缸，所述开关阀和所述第二安全制动阀之间设有比例阀，所述比例阀与所述制动控制单元电气连接，所述液压单元进一步包括：压力传感器，所述压力传感器与所述制动控制单元电气连接，所述压力传感器用于监测所述制动缸的压力。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述机电单元包括：电机，所述电机设在所述制动缸上；螺旋机构，所述螺旋机构设在所述制动缸内，所述螺旋机构由所述电机驱动移动，所述螺旋机构的自由端设有活塞，所述活塞与对应的所述夹钳相连。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述转向架配置轮速传感器，所述轮速传感器与对应的所述制动控制单元相连且用于检测所述转向架的两个所述车轮的转速。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述转向架配置载荷传感器，所述载荷传感器与对应的所述制动控制单元相连，所述载荷传感器用于采集对应的所述转向架上的载荷。

根据本实用新型的一些实施例，所述夹钳布置在所述车轮的车辋内。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的城轨列车的液压加机电制动示意图；

图2是根据本实用新型实施例的城轨列车的液压制动原理图；

图3是根据本实用新型实施例的夹钳通过液压单元制动时的工作原理示意图；

图4是图3中所示的油压的压力与制动力的关系示意图；

图5是根据本实用新型实施例的夹钳通过机电制动控制器制动时的工作原理示意图；

图6是根据本实用新型实施例的机电制动控制器的电机转速、电机电流和夹钳对车轮的夹紧力的关系示意图。

附图标记：

100：城轨列车；

1：车轮；2：夹钳；

3：制动控制单元；4：液压单元；

41：常用制动油路；411：开关阀；412：第二安全制动阀；413：比例阀；

42：安全制动油路；421：第一安全制动阀；422：减压阀；

43：油箱；44：液压泵；45：蓄能器；451：第一压力传感器；

46：泄压阀；

47：制动缸；471：压力传感器；472：第一活塞；

48：过滤器；481：止回阀；49：溢流阀；

5：机电制动控制器；

51：电机；52：螺旋机构；53：活塞；

6：轮速传感器；7：载荷传感器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例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例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图6描述根据本实用新型实施例的城轨列车100。城轨列车100可以为少编组自导向小型胶轮城轨列车。例如，1～2编组自导向小型胶轮城轨列车，此时该城轨列车100包括1～2节车体。但不限于此。

如图1-图6所示，根据本实用新型实施例的城轨列车100，包括中央控制器和至少一节车体。

具体而言，每节车体包括前后布置的两个转向架，每个转向架上设有左右间隔设置的两个车轮1和用于对两个车轮1分别制动的两个夹钳2，每个转向架配置一个制动控制单元3、一个液压单元4、两个机电制动控制器5和两个机电单元，每个液压单元4与两个转向架的制动控制单元3分别电气连接，每个机电制动控制器5与两个转向架的制动控制单元3分别电气连接，两个机电制动控制器5与两个机电单元一一对应相连，且每个转向架的两个机电制动控制器5与制动控制单元3均与中央控制器相连，其中在行车制动时、每个制动控制单元3适于通过液压单元4控制转向架的两个夹钳2对对应的车轮1制动，其中在停车制动时、每个机电制动控制器5适于通过对应的机电单元控制对应的夹钳2对对应的车轮1制动，当两个制动控制单元3中的其中一个故障时、两个制动控制单元3中的另一个通过与故障的制动控制单元3对应的转向架的液压单元4和机电制动控制器5控制对应的夹钳2对对应的车轮1制动。

此时城轨列车100的制动控制系统为架控，每个转向架主要至少由一个液压单元4和一个制动控制单元3(BCU)控制。具体地，如图1所示，每个转向架配置一个制动控制单元3(BCU)、一个液压单元4、两个机电制动控制器5(EMB-ECU)和两个机电单元，每节车体的两个液压单元4和四个机电制动控制器5均与制动控制单元3电气连接，且两个制动控制单元3和四个机电制动控制器5均与中央控制器连接。由此，整节车体的四个机电制动控制器5互相形成备份，可以避免有机电制动控制器5失效从而影响制动，例如，当四个机电制动控制器5中的其中一个失效时，中央控制器可以控制其余的机电制动控制器5中的一个控制与失效的机电制动控制器5对应的机电单元6动作以使对对应的夹钳2对对应的车轮1制动，从而提高了机电制动的安全可靠性。

通过在行车制动时采用液压单元4液压制动与停车时采用机电制动控制器5机电制动相结合的方式，行车时采用液压制动给压制动泄压缓解，停车时采用机电制动，既可满足城轨列车100行车时施加液压制动提高乘车舒适性及快速响应制动指令，又能满足将城轨列车100永久停放在坡道上制动力不会衰减导致溜坡，而且，通过采用液压制动与机电制动相结合的方式，在保证制动功能的同时，可以相对简化夹钳2的结构和体积，便于布置夹钳2。

另外，由于每节车体具有两个转向架，从而一节车体上共有两个制动控制单元3、两个液压控制单元、四个机电制动控制器5，其中每节车内两个转向架上的两个制动控制单元3互为冗余，每个液压单元4均与两个制动控制单元3电气连接，每个机电制动控制器5也均与两个制动控制单元3电气连接，当一个制动控制单元3故障时，可以通过另一个制动控制单元3控制故障转向架的液压制动和机电制动，从而提高了城轨列车100整车的安全性。

根据本实用新型实施例的城轨列车100，通过给每个转向架配置一个制动控制单元3、一个液压单元4和两个机电制动控制器5，可以提高整个城轨列车100的安全性。而且，通过在行车制动时采用液压单元4液压制动与停车时采用机电制动控制器5机电制动相结合的方式，在满足城轨列车100行车时施加液压制动提高乘车舒适性及快速响应制动指令的同时，还能满足将城轨列车100永久停放在坡道上制动力不会衰减导致溜坡。

根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，每个液压单元4包括常用制动油路41和安全制动油路42，常用制动油路41和安全制动油路42并联连接，常用制动油路41和安全制动油路42位于油箱5和对应的转向架的两个夹钳2之间，安全制动油路42包括第一安全制动阀421，常用制动油路41包括依次设置的开关阀411和第二安全制动阀412，开关阀411与制动控制单元3连接，当城轨列车100正常行驶制动时第一安全制动阀421断开且第二安全制动阀412导通，当城轨列车100安全制动时第一安全制动阀421导通且第二安全制动阀412断开。其中，需要说明的是，“正常行驶制动”可以理解为城轨列车100正常行驶时需要制动的情况，“安全制动”可以理解为城轨列车100遇到危及行车安全(如列车间脱钩、车辆超出安全车速、电源失电等需触发安全制动油路42等)的情况。由此，在正常行车制动时，常用制动油路41接通，安全制动油路42断开，城轨列车100通过常用制动油路41正常制动；安全制动(例如，当城轨列车100遇到危及行车安全的情况，如列车间脱钩、车辆超出安全车速、电源失电等需触发安全制动油路42时)，安全制动油路42接通，此时城轨列车100通过安全制动油路42制动。

进一步地，第一安全制动阀421与第二安全制动阀412电线连接在安全制动回路中。由此，通过采用电线连接的方式，可以有效避免在制动控制单元3故障时不能及时制动，进一步提高了城轨列车100的安全性。

根据本实用新型的一些可选实施例，当城轨列车100正常行驶制动时安全制动回路得电，当城轨列车100安全制动时安全制动回路失电。具体地，正常行车制动时，安全制动回路得电，第一安全制动阀421得电断开，第二安全制动阀412得电导通，制动控制单元3控制开关阀411导通，使常用制动油路41接通。安全制动时，安全制动回路失电，第一安全制动阀421失电导通，第二安全制动阀412失电断开，使安全制动油路42接通。

进一步地，如图2所示，第一安全制动阀421的下游设有减压阀422。需要说明的是，“安全制动回路”为一个电回路，该电回路有通电和断电两种状态。例如，在正常城轨列车100正常行驶制动时，安全制动回路处于通电状态，此时安全制动回路得电，第一安全制动阀421得电断开，第二安全制动阀412得电导通；在安全制动(如城轨列车100遇到危险情况时制动)下，触发安全制动回路断电，此时安全制动回路失电，第一安全制动阀421失电导通，第二安全制动阀412失电断开。可以理解的是，“安全制动回路”已为本领域技术人员所熟知，在此不再详细描述。

当城轨列车100遇到危及行车安全的情况，如列车间脱钩、车辆超出安全车速、电源失电等需触发安全制动，此时安全制动回路失电，第一安全制动阀421失电导通，第二安全制动阀412失电断开，使安全制动油路42接通。可以理解的是，可以根据城轨列车100的安全制动来定义安全制动的减速度，从而对减压阀422的限值进行初始设定。安全制动不需要制动控制单元3的控制，信号直接给到液压单元4直接以减压阀422预先设定的压力值进行减速停车，享有最高的制动优先级。

根据本实用新型的一些具体实施例，参照图2，油箱5与常用制动油路41和安全制动油路42之间设有液压泵44，液压泵44与蓄能器45相连，蓄能器45通过泄压阀46与油箱5连通。例如，液压泵44可以由泵电机51驱动，通过端口为外部的蓄能器45提供足够的压力储存起来，蓄能器45可以用于失电时自动施加制动，还能提高泵电机51的寿命。

可选地，泄压阀46为手动泄压阀46。城轨列车100需要维护时，若需要泄压，手动调节泄压阀46将蓄能器45与油箱5连通，蓄能器45内的油可以直接回到油箱5。

进一步地，如图2所示，液压泵44的出口处设有过滤器48，过滤器48用于过滤掉流经其的油中的杂质等，以延长整个液压单元4的使用寿命。其中，如果供给过滤器48过负荷以至于其上下游产生的压差超过特定的限值，过滤器48内置的止回阀481将会打开，来保护蓄能器45压力不会过大。

参照图2，液压泵44与过滤器48之间设有溢流阀49，溢流阀49用于防止液压单元4过压。

进一步地，如图2所示，液压单元4还包括：第一压力传感器451，第一压力传感器451用于监测蓄能器45的压力，利用其信号来控制泵电机51的启停，当蓄能器45内的压力降到定义的泵电机51启动值时，泵电机51启动，直到蓄能器45中的压力达到定义的电机51关停值。

根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，液压单元4包括制动缸47，开关阀411和第二安全制动阀412之间设有比例阀413，比例阀413与制动控制单元3电气连接，液压单元4进一步包括：压力传感器471，压力传感器471与制动控制单元3电气连接，压力传感器471用于监测制动缸47的压力。压力传感器471将检测到的压力信号流发送给制动控制单元3，根据压力传感器471的信号和即时的制动指令信号，制动控制单元3控制比例阀413的开度来相应的增加或减少制动缸47的压力，来使得制动缸47压力达到目标值。

参照图3并结合图4，制动缸47内设有可移动的第一活塞472，夹钳2与第一活塞472相连。当采用液压单元4控制夹钳2制动时，液压油进入到制动缸47内，从而推动第一活塞472向左移动，进而带动夹钳2将对应的车轮1制动。

如图5所示，每个机电制动控制器5包括：电机51和螺旋机构52，电机51设在制动缸47上，螺旋机构52设在制动缸47内，螺旋机构52由电机51驱动移动，螺旋机构52的自由端(例如，图5中的右端)设有活塞53，活塞53与对应的夹钳2相连。由此，当采用机电制动控制器5控制夹钳2制动时，电机51可以驱动螺旋机构52向右移动，从而通过活塞53带动夹钳2将对应的车轮1制动。其中，机电制动控制器5可以布置在制动缸47上，具体地，例如，电机51安装在制动缸47外，螺旋机构52和活塞53位于制动缸47内且浸泡在油液中。

可选地，电机51为伺服电机。但不限于此。

根据本实用新型的进一步实施例，每个转向架配置轮速传感器6，轮速传感器6与对应的制动控制单元3相连，且轮速传感器6用于检测转向架的两个车轮1的转速。例如，如图1所示，每个转向架可以配置两个轮速传感器6，两个轮速传感器6与对应的制动控制单元3相连，且两个轮速传感器6分别用于检测转向架的两个车轮1的转速。每个车轮1处的速度通过轮速传感器6进行采集，制动控制单元3可通过轮速传感器6进行制动相关的控制逻辑判断以及进行防滑控制。其中，可以通过检测夹钳2内电机51的转速与电流来监测夹钳2的制动状态，电机51转速、电机51电流和夹钳2对车轮1的夹紧力的关系如图6所示。

根据本实用新型的进一步实施例，每个转向架配置载荷传感器7，载荷传感器7与对应的制动控制单元3相连，载荷传感器7用于采集对应的转向架上的载荷。两个制动控制单元3通过分别采集两个转向架上的载荷可以得出整车载荷，从而可以根据整车实时载荷和制动指令来调整制动力的大小。

可选地，夹钳2布置在车轮1的车辋内。由于夹钳2高度集成，占据体积小，易于实现像汽车一样的轮辋布置，从而使得整个城轨列车100冗余度高，更加安全可靠，且城轨列车100更加简洁、维护保养更加简单。

可选地，转向架为单轴转向架。当然，转向架还可以为双轴转向架等。

根据本实用新型实施例的城轨列车100，采用液压制动与机电制动结合的方式，整车采用架控，每节车体的两个制动控制单元3互为冗余，每个机电制动部分具有独立的控制器。基础制动装置采用液压与机电集成为一体的夹钳2，行车采用液压制动给压制动卸压缓解，且失电能主动施加制动，保证车辆安全停车，停放制动采用电机51与螺旋机构52组成的机电制动。夹钳2高度集成，占据体积小，易于实现像汽车一样的轮辋布置，整个系统冗余度高，更加安全可靠，且与现有的城轨列车相比，更加简洁、维护保养更加简单。

根据本实用新型实施例的城轨列车100，采用微机控制直通式电液制动控制系统，基于数字化、智能化、安全原则的控制方式，可满足列车无人驾驶要求。

根据本实用新型实施例的城轨列车100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种城轨列车，其特征在于，包括：

中央控制器；

至少一节车体，每节所述车体包括前后布置的两个转向架，每个所述转向架上设有左右间隔设置的两个车轮和用于对两个所述车轮分别制动的两个夹钳，每个所述转向架配置一个制动控制单元、一个液压单元、两个机电制动控制器和两个机电单元，每个所述液压单元与两个所述制动控制单元分别电气连接，每个所述机电制动控制器与两个所述制动控制单元分别电气连接，两个所述机电制动控制器与两个所述机电单元一一对应相连，且每个所述转向架的两个所述机电制动控制器与所述制动控制单元均与所述中央控制器相连，其中在行车制动时、每个所述制动控制单元适于通过所述液压单元控制所述转向架的两个所述夹钳对对应的所述车轮制动，在停车制动时、每个所述机电制动控制器适于通过对应的所述机电单元控制对应的所述夹钳对对应的所述车轮制动，当两个所述制动控制单元中的其中一个故障时、两个所述制动控制单元中的另一个通过与故障的所述制动控制单元对应的所述转向架的所述液压单元和所述机电制动控制器控制对应的所述夹钳对对应的所述车轮制动。

2.根据权利要求1所述的城轨列车，其特征在于，每个所述液压单元包括常用制动油路和安全制动油路，所述常用制动油路和所述安全制动油路并联连接，所述常用制动油路和所述安全制动油路位于油箱和对应的所述转向架的两个所述夹钳之间，

所述安全制动油路包括第一安全制动阀，所述常用制动油路包括依次设置的开关阀和第二安全制动阀，所述开关阀与所述制动控制单元连接，当所述城轨列车正常行驶制动时所述第一安全制动阀断开且所述第二安全制动阀导通，当所述城轨列车安全制动时所述第一安全制动阀导通且所述第二安全制动阀断开。

3.根据权利要求2所述的城轨列车，其特征在于，所述第一安全制动阀与所述第二安全制动阀电线连接在安全制动回路中。

4.根据权利要求3所述的城轨列车，其特征在于，当所述城轨列车正常行驶制动时所述安全制动回路得电，当所述城轨列车安全制动时所述安全制动回路失电。

5.根据权利要求2所述的城轨列车，其特征在于，所述油箱与所述常用制动油路和所述安全制动油路之间设有液压泵，所述液压泵与蓄能器相连，所述蓄能器通过泄压阀与所述油箱连通。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的城轨列车，其特征在于，所述液压单元包括制动缸，

所述开关阀和所述第二安全制动阀之间设有比例阀，所述比例阀与所述制动控制单元电气连接，

所述液压单元进一步包括：

压力传感器，所述压力传感器与所述制动控制单元电气连接，所述压力传感器用于监测所述制动缸的压力。

7.根据权利要求6所述的城轨列车，其特征在于，每个所述机电单元包括：

电机，所述电机设在所述制动缸上；

螺旋机构，所述螺旋机构设在所述制动缸内，所述螺旋机构由所述电机驱动移动，所述螺旋机构的自由端设有活塞，所述活塞与对应的所述夹钳相连。

8.根据权利要求1所述的城轨列车，其特征在于，每个所述转向架配置轮速传感器，所述轮速传感器与对应的所述制动控制单元相连且用于检测所述转向架的两个所述车轮的转速。

9.根据权利要求1所述的城轨列车，其特征在于，每个所述转向架配置载荷传感器，所述载荷传感器与对应的所述制动控制单元相连，所述载荷传感器用于采集对应的所述转向架上的载荷。

10.根据权利要求1所述的城轨列车，其特征在于，所述夹钳布置在所述车轮的车辋内。