一种机车及其气控后备制动控制系统的制作方法

本发明涉及机车制动技术领域，特别涉及一种机车的气控后备制动控制系统。本发明还涉及一种包括上述气控后备制动控制系统的机车。

背景技术：

随着中国轨道交通的发展，越来越多的轨道机车已得到广泛使用。

机车是牵引或推送铁路车辆运行，而本身不装载营业载荷的自推进车辆。机车是利用蒸汽机、柴油机、牵引电动机或其他动力机械产生的动力，并通过机车传动装置驱动动轮(驱动轮)，借助动轮和钢轨之间的粘着力而产生推动力，即机车牵引力。机车产生的牵引力克服列车阻力，可拖动比它自身重量大10倍或20倍以上的车列。机车或列车在轨道上运行，必须能随时减速或停止运行，所以在机车和铁路车辆上都装有制动装置。此外，还可以利用机车动力装置、传动装置或牵引电动机的逆动作所产生的阻滞作用辅助制动装置工作。

机车的负载较重，为保证制动效果，目前的机车一般设有纯空气后备制动系统，其在正常电控制动系统功能出现故障或救援、回送时启用。尤其是在故障状态下，后备制动系统启用后，可通过后备制动阀控制列车管空气压力来实现列车的制动与缓解。在进行后备制动系统启用转换时，现有设计是在列车管管路上设置转换塞门。正常无故障运行时，该转换塞门切断后备制动阀对列车管的控制，后备制动系统启用后，该转换塞门连通后备制动阀对列车管的控制。

然而，此方法存在一定的安全风险，即转换后，如果后备均衡风缸存在风压，将导致列车管风压升高，造成列车缓解，制动效果意外解除的问题。所以在转换时，必须要求司机先主动将后备制动阀处于制动位，排空均衡风缸的压力后，然后再进行转换塞门的切换，但这无疑增加了对司机的操纵要求，而且在紧急情况下，司机的反应能力也可能跟不上，同时也没有足够的时间让司机按部就班地排空均衡风缸的压力后，再进行转换塞门的操作。

因此，如何使机车在进行纯空气后备制动时保证稳定的制动效果，避免出现缓解情况，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种机车的气控后备制动控制系统，能够使机车在进行纯空气后备制动时保证稳定的制动效果，避免出现缓解情况。本发明的另一目的是提供一种包括上述气控后备制动控制系统的机车。

为解决上述技术问题，本发明提供一种机车的气控后备制动控制系统，包括后备制动阀、均衡风缸、中继阀、气控切断阀和转换塞门；

所述后备制动阀的输入与所述转换塞门的第一端连通，其输出口与所述均衡风缸的风口连通，而所述均衡风缸的风口同时与所述中继阀的预控制口和所述转换塞门的第一端连通，所述转换塞门的第二端与总风管连通；

所述中继阀的风源口与所述总风管连通，其输出口与所述气控切断阀进气口连通，所述气控切断阀的出气口与列车管连通，且其控制口与所述转换塞门的第一端连通；

所述转换塞门打开时，其第一端与第二端导通，所述转换塞门关闭时，其第一端与外界导通；

所述气控切断阀的控制口存在预设气压时，其进气口与出气口导通，反之则截止。

优选地，还包括连接于所述中继阀的预控制口与所述转换塞门的第一端之间的单向阀，用于防止所述总风管中的空气直接进入到所述中继阀的预控制口中，以及使所述均衡风缸的压力在所述转换塞门处于关闭时与外界导通并泄压。

优选地，还包括连接于所述总风管与转换塞门的第二端之间、用于将所述总风管内的气压降低到期望气压的减压阀。

优选地，所述减压阀的期望气压值与所述气控切断阀的控制口的预设气压值相等。

优选地，还包括与所述中继阀的输出口连通、用于检测其输出气压的气压传感器，且所述气压传感器与所述后备制动阀信号连接，以使其修正对所述均衡风缸的气压控制值。

本发明还提供一种机车，包括车体和设置于所述车体内的气控后备制动控制系统，其中，所述气控后备制动控制系统具体为上述任一项所述的气控后备制动控制系统。

本发明所提供的机车的气控后备制动控制系统，主要包括后备制动阀、均衡风缸、中继阀、气控切断阀和转换塞门。其中，后备制动阀上设置有输入口和输出口，均衡风缸设置有风口(进出相同)，中继阀上设置有预控制口、风源口和输出口，气控切断阀上设置有控制口、进气口和出气口，主要用于通过控制口的状态控制进气口和出气口的通断，转换塞门具有第一端和第二端，当转换塞门打开时，该两端导通，反之则截止。而均衡风缸和中继阀的作用与现有技术相同，此处不再赘述。各个部件的连接关系为：首先，后备制动阀的输入口与转换塞门的第一端连通，其输出口与均衡风缸的风口连通，而均衡风缸的风口又同时与中继阀的预控制口和转换塞门的第一端连通，相当于后备制动阀的输出口也与中继阀的预控制口连通。然后，转换塞门的第二端与总风管连通，可用于控制总风管与第一端的连通，中继阀的风源口与总风管连通，其输出口与气控切断阀的进气口连通，而气控切断阀的出气口与列车管连通，其控制口与转换塞门的第一端连通，也就是说，气控切断阀主要用于控制中继阀的输出口与列车管的连通状态。

如此，当机车正常运动或正常制动时，转换塞门处于自然状态，即关闭状态，此时，转换塞门的第一端与外界大气连通，内部管路处于泄压状态，因此均衡风缸中的压力全部经由转换塞门的第一端卸掉，同时气控切断阀的控制口也与外界大气连通，达不到预设气压要求，其进气口与出气口截止，中继阀的输出口无法与列车管连通，相当于整个气控后备制动系统没有启动，无法参与制动。当司机判断需要气控后备制动系统参与制动时，可立即直接操作转换塞门，使得转换塞门处于打开状态，此时，其第一端与第二端连通，也就是与总风管连通。此时，后备制动阀的输入口接收到来自总风管的气压，可正常控制均衡风缸内的生成气压，同时，气控切断阀的控制口也接收到来自总风管的气压，使得其进气口与出气口导通，中继阀的输出口与列车管导通，开始介入机车制动。重要的是，由于均衡风缸在机车正常状态下处于完全泄压状态，因此当中继阀的输出口刚与列车管导通时，中继阀的预控制口的压力为零，之后在后备制动阀的控制下才逐渐上升到预设压力，因此能够避免中继阀由于预控制口的压力太大而导致中继阀运行时直接处于缓解位，防止机车在后备制动时出现意外缓解的情况，保证稳定的制动效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的模块原理图。

其中，图1中：

后备制动阀—1，均衡风缸—2，中继阀—3，气控切断阀—4，转换塞门—5，单向阀—6，减压阀—7，气压传感器—8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，机车的气控后备制动控制系统主要包括后备制动阀1、均衡风缸2、中继阀3、气控切断阀4和转换塞门5。

其中，后备制动阀1上设置有输入口(元件符号上的c)和输出口(元件符号上的a)，主要用于控制均衡风缸2产生对应压力。

均衡风缸2设置有风口，相当于进气口和出气口共用，主要用于对于中继阀3产生控制压力，使其控制列车管的气压。

中继阀3上设置有预控制口(元件符号上的cv)、风源口(元件符号上的r)和输出口(元件符号上的c)，主要用于控制列车管的气压变化，进而控制机车的制动或缓解。

气控切断阀4上设置有控制口(元件符号上的c)、进气口(元件符号上的a)和出气口(元件符号上的b)，主要用于通过控制口的状态控制进气口和出气口的通断。

转换塞门5具有第一端(元件符号上的1st)和第二端(元件符号上的2nd)，当转换塞门5打开时，该两端导通，反之则截止，主要用于控制第一端与第二端或外界大气的通断。

后备制动阀1的控制口与转换塞门5的第一端连通，其输出口与均衡风缸2的风口连通，而均衡风缸2的风口又同时与中继阀3的预控制口和转换塞门5的第一端连通，相当于后备制动阀1的输出口也与中继阀3的预控制口连通。然后，转换塞门5的第二端与总风管连通，可用于控制总风管与第一端的连通，中继阀3的风源口与总风管连通，其输出口与气控切断阀4的进气口连通，而气控切断阀4的出气口与列车管连通，其控制口与转换塞门5的第一端连通，也就是说，气控切断阀4主要用于控制中继阀3的输出口与列车管的连通状态。

如此，当机车正常运动或正常制动时，转换塞门5处于自然状态，即关闭状态，此时，转换塞门5的第一端与外界大气连通，内部管路处于泄压状态，因此均衡风缸2中的压力全部经由转换塞门5的第一端卸掉，同时气控切断阀4的控制口也与外界大气连通，达不到预设气压要求，其进气口与出气口截止，中继阀3的输出口无法与列车管连通，相当于整个气控后备制动系统没有启动，无法参与制动。当司机判断需要气控后备制动系统参与制动时，可立即直接操作转换塞门5，使得转换塞门5处于打开状态，此时，其第一端与第二端连通，也就是与总风管连通。此时，后备制动阀1的控制口接收到来自总风管的气压，可正常控制均衡风缸2内的生成气压，同时，气控切断阀4的控制口也接收到来自总风管的气压，使得其进气口与出气口导通，中继阀3的输出口与列车管导通，开始介入机车制动。重要的是，由于均衡风缸2在机车正常状态下处于完全泄压状态，因此当中继阀3的输出口刚与列车管导通时，中继阀3的预控制口的压力为零，之后在后备制动阀1的控制下才逐渐上升到预设压力，因此能够避免中继阀3由于预控制口的压力太大而导致中继阀3运行时直接处于缓解位，防止机车在后备制动时出现意外缓解的情况，保证稳定的制动效果。

此外，由于均衡风缸2的风口同时与转换塞门5的第一端和中继阀3的预控制口连通，为避免转换塞门5的第一端与第二端、总风管连通时，总风管内的高压气体直接反灌到中继阀3的预控制口处造成干扰，本实施例在中继阀3的预控制口与转换塞门5的第一端之间设置了单向阀6。如此，该单向阀6仅能允许均衡风缸2中的压缩气压从自身经过后经由转换塞门5排向打气，而不允许总风管内的高压气体直接进入中继阀3的预控制口。

另外，考虑到后备制动阀1的控制口处的工作压力不宜太大，只需触发其运行即可，因此，本实施例在总风管与转换塞门5之间设置了减压阀7。如此，该减压阀7即可将总风管中的高压气压降低到较低的期望气压，从而触发后备制动阀1的运行状态，同时也触发气控切断阀4的控制口产生对应指令。

进一步的，该减压阀7将总风管内的气压降低到期望气压值，可与气控切断阀4的控制口的预设气压值相等。当然，减压阀7的期望气压值也可以大于气控切断阀4的预设气压值，比如差距在10％以内等。

不仅如此，为提高机车在进行后备制动时的制动效果，本实施例在中继阀3的输出口后连接了气压传感器8，该气压传感器8主要用于检测中继阀3的输出气压，并且该气压传感器8与后备制动阀1信号连接，可将其检测值实时反馈给后备制动阀1。如此，由于后备制动阀1控制着中继阀3的输出气压，而中继阀3的输出气压关系到列车管的管内气压，进而影响机车的制动或缓解状态，因此，经过气压传感器8的检测反馈之后，后备制动阀1可以按照预设条件调整均衡风缸2的状态，修正对均衡风缸2的气压控制值，以使列车管内的气压始终处于预设范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。