CN211417237U - 轨道车辆电子机械制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轨道车辆电子机械制动系统，包括：制动控制单元：包括制动控制器、硬线指令模块和网络通信模块，所述制动控制器经硬线指令模块连接至列车硬线，经网路通信模块连接至列车网络总线；驱动控制单元：包括驱动控制器和功率驱动模块，所述驱动控制器连接制动单元和功率驱动模块，以获取制动控制器输出的制动力信号，并经功率驱动模块输出功率驱动信号；电子机械制动夹钳：连接功率驱动模块，接收功率驱动信号并向制动盘施加夹紧力。该电子机械制动系统具有结构简单、体积小、响应速度快、控制精度高等优点。

Description

轨道车辆电子机械制动系统

技术领域

本实用新型涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种轨道车辆电子机械制动系统。

背景技术

轨道交通车辆目前采用以空气或者液压油作为介质的制动系统，经过不断地产品迭代，现有制动系统通过微机控制系统控制液压或空气元件，引导介质流动，控制制动的施加和缓解状态，同时实现制动力的实时调整和防滑功能。

轨道交通现有的空气制动、液压制动系统已发展多年，取得了成熟的发展和广泛的应用，但随着工业控制技术的革新和轨道交通整体性能要求的不断提高，对制动系统电气化的要求不断提高已成必然趋势，目前的轨道交通制动系统制动指令已经实现电气化转变，但在将制动指令转换为制动力的实现环节仍然无法摆脱对空气或液压介质的依赖，限制了制动系统在高响应、轻量化、环保性方向的进一步发展。

现有技术中，公开的电子机械制动系统主要用于汽车或飞机。例如，专利号为201710691958.3的专利公开了一种用于汽车的电子制动系统。轨道车辆制动工作指令复杂，包括常用制动、紧急制动、安全制动、保持制动、停放制动、手动缓解、载荷调整、防滑控制等制动功能，制动系统与车辆接口复杂、通信交互需求特殊。这就对电子机械制动系统的车辆接口、通信等提出了更高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中，液压制动系统、气动制动系统存在的响应速度慢、制动精度低的缺点，提供一种响应迅速，制动精度高的电驱动制动系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种轨道车辆电子机械制动系统，包括：

制动控制单元：包括制动控制器、硬线指令模块和网络通信模块，所述制动控制器经硬线指令模块连接至列车硬线，经网路通信模块连接至列车网络总线；

驱动控制单元：包括驱动控制器和功率驱动模块，所述驱动控制器连接制动单元和功率驱动模块，以获取制动控制器输出的制动力信号，并经功率驱动模块输出功率驱动信号；

电子机械制动夹钳：连接功率驱动模块，接收功率驱动信号并向制动盘施加夹紧力。

作为优选：所述驱动控制器进一步连接至列车硬线。

作为优选：所述驱动控制器进一步与网络通信模块连接。

作为优选：所述电子机械制动系统还包括远程监控端和状态输出模块，所述制动控制单元进一步经状态输出模块连接至远程监控端。

作为优选：所述制动控制单元进一步包括单元内通信总线，所述硬线指令模块、网络指令模块、状态输出模块和制动控制器均接入单元内通信总线，经单元内通信总线进行数据交换。

作为优选：所述制动控制单元进一步包括供电模块，用于为制动控制单元，包括第一电源和第二电源，所述第一电源和第二电源均连接至列车低压供电线。

作为优选：所述制动控制单元进一步包括单元内电源总线，所述第一电源和第二电源均连接至单元内电源总线，经所述电源总线为制动控制单元供电。

作为优选：所述驱动控制单元进一步包括电源模块，用于为驱动控制器供电，所述电源模块连接列车低压供电线。

作为优选：进一步包括紧急供电单元，所述紧急供电单元包括蓄电池组及与蓄电池组连接的电池管理器，所述电池管理器连接至列车低压供电线，且，连接至制动控制单元及驱动控制单元。

作为优选：进一步包括用于检测列车车轮轴速的轴速传感器和用于检测车辆载荷的载荷传感器，所述制动控制单元进一步连接轴速传感器和载荷传感器。

本实用新型提供的轨道车辆电子机械制动系统的有益效果在于：

本实用新型提供的电子机械制动系统，利用电作动器带动机构实现制动动作，完全抛弃液压泵或空压机等元件，以导线替代传统制动系统中的液压油或空气等传动介质，采用电子执行机构取代传统液压制动夹钳，将电信号通过电机、减速机构等直接转换为制动力输出，省去了整个系统中的制动管路。其具有结构简单、体积小、响应速度快、控制精度高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型轨道车辆电子机械制动系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，不用于暗指相对重要性。

本实用新型提供了一种轨道车辆电子机械制动系统，相比传统的液压、气动制动系统，采用电驱动电子机械制动装置进行制动，可提高制动速度和控制精度。

电子机械制动系统的逻辑结构如图1所示，包括制动控制单元、驱动控制单元与和电子机械制动夹钳。

(1)制动控制单元

制动控制单元：承担电子机械制动系统与车辆之间的指令接收、网络通信的功能，同时负责整个电子机械制动系统的制动计算、制动控制和状态反馈等。制动控制单元包括制动控制器、硬线指令模块和网络通信模块，制动控制器经硬线指令模块连接只列车硬线，经网路通信模块连接至列车网络总线。其中制动控制器，包括制动计算及调度模块，承担电子机械制动系统的制动力计算、制动指令下发等功能。硬线指令模块，经硬线端口连接至列车硬线，接收硬线指令，所述的硬线指令包括但不限于牵引指令、常用制动指令、制动级位或制动力需求、安全环路状态、紧急制动环路状态、保持制动指令、停车制动指令、替代制动指令等。网络通信模块，经网络端口连接至列车网络总线，列车总线可能会采用采用CAN总线、MVB总线、以太网总线等，相应的，网络通信模块包括CAN总线端口、MVB总线端口、以太网总线端口等，网络通信模块根据列车各系统间约定的通信协议，负责将列车网络总线上与电子机械制动系统工作相关的指令、状态接收并转换为单元内通信总线上的数据供其他模块使用。同时将单元内通信总线上各模块发送的信息根据列车网络通信协议处理、发送至列车网络总线，供列车其他系统使用。

更进一步的，电子机械制动系统还包括远程监控端和状态输出模块，制动控制单元进一步经状态输出模块连接至远程监控端，用于向远程监控端输出制动控制系统的状态。

更进一步的，为了实现制动控制单元内部数据互通，所述制动控制单元进一步包括单元内通信总线，硬线指令模块、网络通信模块、状态输出模块和制动控制器均接入单元内通信总线，经单元内通信总线进行数据交换。总线优选使用CANOpen通信协议，状态输出模块、硬线指令模块、网络通信模块和制动计算及调度模块均搭载在单元内通信总线上，完成内部的数据传输和指令交互。状态输出模块将其他模块发送到单元内通信总线上的电子机械制动系统的制动缓解、制动施加、系统故障、运行模式等各状态转换为列车低压供电的电平制式，并输出给列车远程监控端，以使列车网络系统准确获得电子机械制动系统实时的工作状态。

更进一步的，制动控制单元进一步包括供电模块，用于为制动控制单元，包括第一电源和第二电源，所述第一电源和第二电源均连接至列车低压供电线。采用第一电源和第二电源冗余供电的模式，可以保证制动控制单元工作的可靠性。

更进一步的，制动控制单元进一步包括单元内电源总线，所述第一电源和第二电源均连接至单元内电源总线，经所述电源总线为制动控制单元供电。具体的，状态输出模块、硬线指令模块、网络通信模块以及制动计算及调度模块均连接至电源总线，获取电能。

更进一步的，列车制动系统还包括用于检测列车车轮轴速的轴速传感器和用于检测车辆载荷的载荷传感器，所述制动控制单元进一步连接轴速传感器和载荷传感器。制动控制器进一步结合轴速信号、载荷信号计算生成制动控制指令。

(2)驱动控制单元

驱动控制单元：包括驱动控制器和功率驱动模块，所述驱动控制器连接制动单元和功率驱动模块，以获取制动控制器输出的制动力信号，计算生成驱动控制指令，功率驱动模块接收制动控制模块计算、输出的控制指令，并将控制指令放大为功率驱动指令发送给电子机械制动夹钳执行相应动作。

每个制动控制单元同时控制两个驱动控制器，即驱动控制器1#和驱动控制器2#，两个驱动控制器配合工作，控制各自连接的电子机械制动夹钳实现制动功能，制动驱动器承担根据制动控制单元或车辆硬线簇的制动指令进行制动力精确控制的功能。实际应用时，根据需要，每个制动控制单元控制1个至最多8个制动驱动器。

更进一步的，所述驱动控制器进一步连接至列车硬线以及制动控制单元的网络通信模块，驱动控制器可以获取列车硬线信号、车辆网络信号、以及制动计算及调度模块输出的信号。这种结构形成一种多信号冗余控制形式，在制动控制单元故障时，驱动控制器可以直接接收列车硬线指令实现制动控制，提高制动系统的安全系数。

更进一步的，驱动控制单元进一步包括电源模块，用于为驱动控制器供电，所述电源模块连接列车低压供电线。

(3)电子机械制动夹钳

电子机械制动夹钳：与现有技术不同，电子机械制动系统采用的不是液压制动器或气动制动器，而是电子制动器，主要包括作动器、制动盘、闸片及其他支撑结构。电子机械制动夹钳连接功率驱动模块，接收功率驱动信号并向制动盘施加制动力。

(4)紧急供电单元

紧急供电单元用于列车低压供电线路故障情况下的紧急供电。紧急供电单元包括蓄电池组及与蓄电池组连接的电池管理器，所述电池管理器连接至列车低压供电线，且，连接至制动控制单元及驱动控制单元。

具体的说，电池管理器的输出连接至制动控制单元的第一电源、第二电源，以及制动驱动单元的电源模块，负责整个制动控制系统的电能管理。

进行制动控制时，制动控制器根据制动模式、制动力需求以及驱动控制器的实时制动力进行制动力指令的动态调整和调度。在检测到单个制动驱动器异常时，能够改变另一个制动驱动器控制指令进行制动力补偿，保证总体制动力不变。通过轴速传感器信号监控车轮和轨道的接触状态，在发生车轮滑移时迅速减小制动力指令实现防滑保护功能。通过载荷传感器信号根据车辆实时载重动态调整制动力指令，保证不同载重条件下的制动性能一致。

电子机械制动夹钳接收驱动控制器发送的驱动指令，驱动指令带动电子机械制动夹钳的作动器推动制动盘，实现制动力的施加，作动器是电子机械制动夹钳的最核心部件。根据轨道交通制动系统的功能要求，作动器需要实现制动施加、制动缓解、无电制动力保持、手动强迫缓解等功能。

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 (10)

1.一种轨道车辆电子机械制动系统，其特征在于，包括：

制动控制单元：包括制动控制器、硬线指令模块和网络通信模块，所述制动控制器经硬线指令模块连接至列车硬线，经网路通信模块连接至列车网络总线；

驱动控制单元：包括驱动控制器和功率驱动模块，所述驱动控制器连接制动单元和功率驱动模块，以获取制动控制器输出的制动力信号，并经功率驱动模块输出功率驱动信号；

电子机械制动夹钳：连接功率驱动模块，接收功率驱动信号并向制动盘施加夹紧力。

2.如权利要求1所述的轨道车辆电子机械制动系统，其特征在于：所述驱动控制器进一步连接至列车硬线。

3.如权利要求1所述的轨道车辆电子机械制动系统，其特征在于：所述驱动控制器进一步与网络通信模块连接。

4.如权利要求1所述的轨道车辆电子机械制动系统，其特征在于：所述电子机械制动系统还包括远程监控端和状态输出模块，所述制动控制单元进一步经状态输出模块连接至远程监控端。

5.如权利要求4所述的轨道车辆电子机械制动系统，其特征在于：所述制动控制单元进一步包括单元内通信总线，所述硬线指令模块、网络指令模块、状态输出模块和制动控制器均接入单元内通信总线，经单元内通信总线进行数据交换。

6.如权利要求1所述的轨道车辆电子机械制动系统，其特征在于：所述制动控制单元进一步包括供电模块，用于为制动控制单元，包括第一电源和第二电源，所述第一电源和第二电源均连接至列车低压供电线。

7.如权利要求6所述的轨道车辆电子机械制动系统，其特征在于：所述制动控制单元进一步包括单元内电源总线，所述第一电源和第二电源均连接至单元内电源总线，经所述电源总线为制动控制单元供电。

8.如权利要求1所述的轨道车辆电子机械制动系统，其特征在于：所述驱动控制单元进一步包括电源模块，用于为驱动控制器供电，所述电源模块连接列车低压供电线。

9.如权利要求1或6或8所述的轨道车辆电子机械制动系统，其特征在于：进一步包括紧急供电单元，所述紧急供电单元包括蓄电池组及与蓄电池组连接的电池管理器，所述电池管理器连接至列车低压供电线，且连接至制动控制单元及驱动控制单元。

10.如权利要求1所述的轨道车辆电子机械制动系统，其特征在于：进一步包括用于检测列车车轮轴速的轴速传感器和用于检测车辆载荷的载荷传感器，所述制动控制单元进一步连接轴速传感器和载荷传感器。

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