一种空气制动单元空电联锁控制系统及控制方法与流程

本发明属于机车制动控制技术领域，特别涉及一种空气制动单元空电联锁控制系统及控制方法。

背景技术

制动系统作为机车最重要的系统之一，其性能的稳定性直接关系到机车是否能够安全运行。空电联锁指得是空气制动和电制动不能同时施加，当施加空气制动时，自动切除电制动；当施加电制动时自动切除空气制动。

如图1所示是现有的一种空气制动单元空电联锁控制系统，包括一个三通电磁阀和机械切换阀，其中三通电磁阀的第一口与切换阀的预控口相连，三通电磁阀的第二口与大气相通，三通电磁阀的第三口与总风缸相连，三通电磁阀的控制端与制动控制单元电连接；切换阀的进气口与制动缸管相连，切换阀的出气口与制动缸相连，切换阀的排气口与大气相通；制动缸管与分配阀相连。

图1中所示空气制动单元空电联锁控制系统的工作过程如下：

当制动控制单元切断空气制动单元的空电联锁信号时，制动控制单元控制三通电磁阀失电，三通电磁阀的第一口与第三口关断，三通电磁阀的第一口与第二口导通，切换阀的预控口依次通过三通电磁阀的第一口、三通电磁阀的第二口与大气相通，切换阀的预控口空气排向大气。当切换阀预控口压力降至导通阈值以下时，切换阀的进气口与出气口导通，分配阀控制制动缸管内的压缩空气通过切换阀进入制动缸，空气制动单元施加空气制动。此时机车处于制动状态。

当制动控制单元向空气制动单元发出空电联锁信号时，制动控制单元控制三通电磁阀得电，三通电磁阀的第一口与第三口导通，三通电磁阀的第一口与第二口关断，总风缸依次通过三通电磁阀的第三口、三通电磁阀的第一口与切换阀的预控口相通，总风缸内的压缩空气进入切换阀预控口，切换阀预控口的压力上升。当切换阀预控口压力上升至超过导通阈值时，切换阀的进气口与出气口之间截断，制动缸管内的压缩空气无法通过切换阀进入制动缸。同时制动缸、切换阀的出气口、切换阀的排气口依次与大气相通，制动缸内的压缩空气通过切换阀排向大气，空气制动单元处于制动缓解状态。此时机车处于缓解或者电制动状态。

空电联锁功能机车制动系统最重要的功能之一，其性能的稳定性直接整个制动系统的安全性。

由于空气中水蒸气、油以及微小颗粒的长期影响，三通电磁阀的使用寿命有限。由于现有空气制动单元空电联锁功能的实现主要依靠三通电磁阀和切换阀实现，因而当三通电磁阀出现故障时，就会出现制动缸无法正常充气或排气的现象，从而出现制动缸不上闸或者上闸后不缓解的问题，给机车的安全运行带来一定的隐患。因此现有的空气制动单元空电联锁控制系统可靠性和稳定性较低，在三通电磁阀出现故障的情况下，无法保证机车安全停车。

技术实现要素：

现有的空气制动单元空电联锁控制系统可靠性和稳定性较低，在三通电磁阀出现故障的情况下，无法保证机车安全停车。本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种空气制动单元空电联锁控制系统及控制方法，结构简单，在一定程度上提高了空气制动单元空电联锁功能的可靠性和稳定性，在电磁阀出现故障情况下，机车安全停车概率高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种空气制动单元空电联锁控制系统，包括三通电磁阀和切换阀，其中三通电磁阀的第一口与切换阀的预控口相连，三通电磁阀的第二口与大气相通，三通电磁阀的第三口与总风缸相连，三通电磁阀的控制端与制动控制单元电连接；切换阀的进气口与制动缸管相连，切换阀的出气口与制动缸相连，切换阀的排气口与大气相通；制动缸管与分配阀相连；其中，

制动控制单元：用于根据是否向空气制动单元发出空电联锁信号而控制三通电磁阀得电或失电；

三通电磁阀：在得电时，第一口与第三口导通，第一口与第二口关断；在失电时，第一口与第三口关断，第一口与第二口导通；

切换阀：当预控口压力大于导通阈值时，进气口与出气口截断；当预控口压力小于导通阈值时，进气口与出气口导通；

其特点是还包括二通电磁阀，二通电磁阀的第一口与切换阀的预控口相连，二通电磁阀的第二口与大气相通，二通电磁阀的控制端与制动控制单元电连接；二通电磁阀第一口与切换阀预控口之间的气路通径大于三通电磁阀第一口与切换阀预控口之间的气路通径；

其中，

制动控制单元：还用于根据是否向空气制动单元发出空电联锁信号而控制二通电磁阀得电或失电；

二通电磁阀：在得电时，第一口与第二口关断；在失电时，第一口与第二口导通。

作为一种优选方式，二通电磁阀第一口与切换阀预控口之间的气路通径为4.5mm~5.5mm，三通电磁阀第一口与切换阀预控口之间的气路通径为0.5mm~1.5mm。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种利用所述空气制动单元空电联锁控制系统进行空电联锁控制的方法，包括：

当制动控制单元切断空气制动单元的空电联锁信号时，制动控制单元控制三通电磁阀失电，切换阀预控口的空气依次通过三通电磁阀的第一口、三通电磁阀的第二口排向大气；

在切换阀预控口向大气排气的同时，切换阀预控口的压力持续下降，当切换阀预控口压力降至导通阈值以下时，切换阀的进气口与出气口导通，分配阀控制制动缸管内的压缩空气通过切换阀进入制动缸，空气制动单元施加空气制动；

其特点是当制动控制单元切断空气制动单元的空电联锁信号时，制动控制单元还控制二通电磁阀失电，切换阀预控口的空气依次通过二通电磁阀的第一口、二通电磁阀的第二口排向大气。

进一步地，当制动控制单元向空气制动单元发出空电联锁信号时，制动控制单元控制三通电磁阀和二通电磁阀得电，总风缸内的压缩空气依次通过三通电磁阀的第三口、三通电磁阀的第一口进入切换阀预控口，切换阀预控口的压力持续上升；当切换阀预控口压力上升至超过导通阈值时，切换阀的进气口与出气口之间截断，同时制动缸、切换阀的出气口、切换阀的排气口依次与大气相通，制动缸内的压缩空气通过切换阀排向大气，空气制动单元处于制动缓解状态。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、在三通电磁阀和二通电磁阀均无故障卡滞情况下，空气制动单元能够正常实现空电联锁功能。

2、若仅有二通电磁阀出现故障而卡滞，空气制动单元制动：

当制动控制单元切断空气制动单元的空电联锁信号时，则切换阀预控口压缩空气无法通过二通电磁阀排向大气，由于切换阀预控口压缩空气能够通过三通电磁阀排向大气，因而空气制动单元能够正常制动。

当制动控制单元向空气制动单元发出空电联锁信号时，则切换阀预控口压缩空气通过二通电磁阀排向大气，同时总风缸通过三通电磁阀向切换阀预控口充气，由于二通电磁阀第一口与切换阀预控口之间的气路通径大于三通电磁阀第一口与切换阀预控口之间的气路通径，因而预控口排气速率大于充气速率，切换阀预控口无法建立压力，切换阀进气口与出气口导通，分配阀控制制动缸管内的压缩空气通过切换阀进入制动缸，空气制动单元施加空气制动。

3、若仅有三通电磁阀出现故障而卡滞，空气制动单元制动：

当制动控制单元切断空气制动单元的空电联锁信号时，则总风缸通过三通电磁阀向切换阀预控口充气，此时由于切换阀预控口压缩空气通过二通电磁阀排向大气，且二通电磁阀第一口与切换阀预控口之间的气路通径大于三通电磁阀第一口与切换阀预控口之间的气路通径，因而即使三通电磁阀对切换阀充气，通过二通电磁阀的排气作用能够将切换阀预控口的压力迅速降低，从而空气制动单元能够正常制动。

当制动控制单元向空气制动单元发出空电联锁信号时，则切换阀预控口的压力通过三通电磁阀排向大气，切换阀进气口与出气口导通，分配阀控制制动缸管内的压缩空气通过切换阀进入制动缸，空气制动单元施加空气制动。

4、若三通电磁阀和二通电磁阀同时出现故障而卡滞：

当制动控制单元切断空气制动单元的空电联锁信号时，则总风缸通过三通电磁阀向切换阀预控口充气，此时由于切换阀预控口压缩空气无法通过二通电磁阀排向大气，因而切换阀进气口与出气口之间截断，制动缸管无法通过切换阀向制动缸充气，空气制动单元无法制动。

当制动控制单元向空气制动单元发出空电联锁信号时，则切换阀预控口的压力通过三通电磁阀和二通电磁阀排向大气，切换阀预控口压力迅速降低，切换阀进气口与出气口导通，分配阀控制制动缸管内的压缩空气通过切换阀进入制动缸，空气制动单元施加空气制动。

由此可见，本发明在一定程度上提高了空气制动单元空电联锁功能的可靠性和稳定性，仅有在三通电磁阀和二通电磁阀均出现故障卡滞的情况下，空气制动单元才无法制动，机车安全停车概率高。

附图说明

图1为现有技术中空气制动单元空电联锁控制系统结构示意图。

图2为本发明空气制动单元空电联锁控制系统结构示意图。

其中，1为三通电磁阀，2为切换阀，3为总风缸，4为制动控制单元，5为制动缸管，6为制动缸，7为分配阀，8为二通电磁阀。

具体实施方式

如图2所示，本发明空气制动单元空电联锁控制系统包括三通电磁阀和切换阀2，其中三通电磁阀1的第一口与切换阀2的预控口相连，三通电磁阀1的第二口与大气相通，三通电磁阀1的第三口与总风缸3相连，三通电磁阀1的控制端与制动控制单元4电连接；切换阀2的进气口与制动缸管5相连，切换阀2的出气口与制动缸6相连，切换阀2的排气口与大气相通；制动缸管5与分配阀7相连；其中，

制动控制单元4：用于根据是否向空气制动单元发出空电联锁信号而控制三通电磁阀1得电或失电；

三通电磁阀1：在得电时，第一口与第三口导通，第一口与第二口关断；在失电时，第一口与第三口关断，第一口与第二口导通；

切换阀2：当预控口压力大于导通阈值时，进气口与出气口截断；当预控口压力小于导通阈值时，进气口与出气口导通；

空气制动单元空电联锁控制系统还包括二通电磁阀8，二通电磁阀8的第一口与切换阀2的预控口相连，二通电磁阀8的第二口与大气相通，二通电磁阀8的控制端与制动控制单元4电连接；二通电磁阀8第一口与切换阀2预控口之间的气路通径大于三通电磁阀1第一口与切换阀2预控口之间的气路通径；

制动控制单元4：还用于根据是否向空气制动单元发出空电联锁信号而控制二通电磁阀8得电或失电；

二通电磁阀8：在得电时，第一口与第二口关断；在失电时，第一口与第二口导通。

二通电磁阀8第一口与切换阀2预控口之间的气路通径为5mm，三通电磁阀1第一口与切换阀2预控口之间的气路通径为1mm。

利用本发明所述空气制动单元空电联锁控制系统进行空电联锁控制的方法，包括：

当制动控制单元4切断空气制动单元的空电联锁信号时，制动控制单元4控制三通电磁阀1失电，三通电磁阀1的第一口与第三口关断，三通电磁阀1的第一口与第二口导通，切换阀2的预控口依次通过三通电磁阀1的第一口、三通电磁阀1的第二口与大气相通，切换阀2预控口的空气依次通过三通电磁阀1的第一口、三通电磁阀1的第二口排向大气；

在切换阀2预控口向大气排气的同时，切换阀2预控口的压力持续下降，当切换阀2预控口压力降至导通阈值以下时，切换阀2的进气口与出气口导通，分配阀7控制制动缸管5内的压缩空气通过切换阀2进入制动缸6，空气制动单元施加空气制动。此时机车处于制动状态。

当制动控制单元4切断空气制动单元的空电联锁信号时，制动控制单元4还控制二通电磁阀8失电，二通电磁阀8的第一口与第二口导通，切换阀2的预控口依次通过二通电磁阀8的第一口、二通电磁阀8的第二口与大气相通，切换阀2预控口的空气依次通过二通电磁阀8的第一口、二通电磁阀8的第二口排向大气。

当制动控制单元4向空气制动单元发出空电联锁信号时，制动控制单元4控制三通电磁阀1和二通电磁阀8同时得电，二通电磁阀8的第一口与第二口关断，切断切换阀2预控口通过二通电磁阀8排风的通路。三通电磁阀1的第一口与第三口导通，三通电磁阀1的第一口与第二口关断，总风缸3依次通过三通电磁阀1的第三口、三通电磁阀1的第一口与切换阀2的预控口相通，总风缸3内的压缩空气依次通过三通电磁阀1的第三口、三通电磁阀1的第一口进入切换阀2预控口，切换阀2预控口的压力持续上升；当切换阀2预控口压力上升至超过导通阈值时，切换阀2的进气口与出气口之间截断，制动缸管5内的压缩空气无法通过切换阀2进入制动缸6。同时制动缸6、切换阀2的出气口、切换阀2的排气口依次与大气相通，制动缸6内的压缩空气通过切换阀2排向大气，空气制动单元处于制动缓解状态。此时机车处于缓解或者电制动状态。

本发明的工作逻辑如下：

1、在三通电磁阀1和二通电磁阀8均无故障卡滞情况下，空气制动单元按照本发明所述方法正常实现空电联锁功能。

2、若仅有二通电磁阀8出现故障而卡滞，空气制动单元制动：

当制动控制单元4切断空气制动单元的空电联锁信号时，此时二通电磁阀8和三通电磁阀1同时失电，但因为二通电磁阀8由于故障卡滞，因而三通电磁阀1处于正常失电状态、二通电磁阀8相当于处于得电状态。此时，切换阀2预控口压缩空气无法通过二通电磁阀8排向大气，但切换阀2预控口压缩空气能够通过三通电磁阀1排向大气，最终切换阀2的进气口与出气口导通，空气制动单元能够正常制动。

当制动控制单元4向空气制动单元发出空电联锁信号时，此时二通电磁阀8和三通电磁阀1同时得电，但因为二通电磁阀8由于故障卡滞，因而三通电磁阀1处于正常得电状态、二通电磁阀8相当于处于失电状态。此时，切换阀2预控口压缩空气通过二通电磁阀8排向大气，同时总风缸3通过三通电磁阀1向切换阀2预控口充气，由于二通电磁阀8第一口与切换阀2预控口之间的气路通径大于三通电磁阀1第一口与切换阀2预控口之间的气路通径，因而预控口排气速率大于充气速率，切换阀2预控口无法建立压力，切换阀2进气口与出气口导通，分配阀7控制制动缸管5内的压缩空气通过切换阀2进入制动缸6，空气制动单元施加空气制动。

3、若仅有三通电磁阀1出现故障而卡滞，空气制动单元制动：

当制动控制单元4切断空气制动单元的空电联锁信号时，此时二通电磁阀8和三通电磁阀1同时失电，但因为三通电磁阀1由于故障卡滞，因而二通电磁阀8处于正常失电状态、三通电磁阀1相当于处于得电状态。此时，总风缸3通过三通电磁阀1向切换阀2预控口充气，由于切换阀2预控口压缩空气同时通过二通电磁阀8排向大气，且二通电磁阀8第一口与切换阀2预控口之间的气路通径大于三通电磁阀1第一口与切换阀2预控口之间的气路通径，因而即使三通电磁阀1对切换阀2充气，通过二通电磁阀8的排气作用能够将切换阀2预控口的压力迅速降低，从而切换阀2进气口与出气口导通，确保空气制动单元能够正常制动。

当制动控制单元4向空气制动单元发出空电联锁信号时，此时二通电磁阀8和三通电磁阀1同时得电，但因为三通电磁阀1由于故障卡滞，因而二通电磁阀8处于正常得电状态、三通电磁阀1相当于处于失电状态。此时，切换阀2预控口的压力通过三通电磁阀1排向大气，最终切换阀2进气口与出气口导通，分配阀7控制制动缸管5内的压缩空气通过切换阀2进入制动缸6，空气制动单元施加空气制动。

4、若三通电磁阀1和二通电磁阀8同时出现故障而卡滞：

当制动控制单元4切断空气制动单元的空电联锁信号时，此时二通电磁阀8和三通电磁阀1同时失电，但因为三通电磁阀1和二通电磁阀8均故障卡滞，因而二通电磁阀8和三通电磁阀1均相当于处于得电状态。此时，总风缸3通过三通电磁阀1向切换阀2预控口充气，此时由于切换阀2预控口压缩空气无法通过二通电磁阀8排向大气，因而切换阀2进气口与出气口之间截断，制动缸管5无法通过切换阀2向制动缸6充气，同时制动缸6压力通过切换阀2排向大气，制动缸6被切除，空气制动单元无法制动。

当制动控制单元4向空气制动单元发出空电联锁信号时，此时二通电磁阀8和三通电磁阀1同时得电，但因为三通电磁阀1和二通电磁阀8均故障卡滞，因而二通电磁阀8和三通电磁阀1均相当于处于失电状态。此时，切换阀2预控口的压力通过三通电磁阀1和二通电磁阀8排向大气，切换阀2预控口压力迅速降低，切换阀2进气口与出气口导通，分配阀7控制制动缸管5内的压缩空气通过切换阀2进入制动缸6，空气制动单元施加空气制动。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。