一种具有单向呼吸功能的制动控制单元的制作方法

本发明涉及轨道交通车辆制动控制技术领域，尤其涉及一种具有单向呼吸功能的制动控制单元。

背景技术：

轨道交通车辆普遍配置空气制动系统，作为实现调速与停车的最基本保障。制动阀作为空气制动系统的控制机构，用于控制制动缸的充气制动和排气缓解。中继阀是一种常用的制动阀，可以输出与预控压力相同的制动缸压力并进行流量放大，当预控压力撤销时，可以实现制动缸压力的排放。制动缸作为空气制动系统的末端执行机构，用以将压缩空气压力转化为机械推力，机械推力经制动夹钳放大后，通过制动闸片与制动盘之间的相互作用，将机车车辆的动能转换为热能。

既有制动模块仅包括中继阀和制动缸，其中，制动缸一般被活塞分为制动室和平衡室，中继阀的出气口与制动室的进风口直接通过管路连通。制动缸在制动与缓解过程中，制动缸的平衡室主要通过呼吸口与外界的空气进行交换，从而实现与大气压平衡。制动时，压缩空气进入制动缸的制动室，推动制动缸内的组件向平衡室移动，平衡室内的容积减小，通过呼吸口向大气中排气；缓解时，制动缸内的压缩空气排出，制动缸内的组件向制动室方向移动，平衡室容积增大，平衡室吸气。在平衡室吸气的过程中，大气中的水汽等含水物质均有可能被吸入平衡室。当外界环境温度很低的情况下，这些吸入平衡室内的水汽等含水物质由于无法及时排出，会附着在制动缸内壁并结冰。随着冰层的累积，造成制动室与平衡室之间的密封失效，导致制动室内的高压气体进入平衡室，即制动缸无法保压，制动功能减弱甚至失效，影响行车安全。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种具有单向呼吸功能的制动控制单元，在制动缸制动时，制动缸的平衡室可以向大气中排气，在制动缸缓解时，平衡室可以吸入制动室内的残余气体，以维持制动缸内部的气压平衡，即平衡室只向大气中排气，而不能从大气中吸气的具有单向呼吸功能的制动控制单元，从而有效避免制动缸可能因进水结冰导致的风险。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有单向呼吸功能的制动控制单元，所述制动控制单元设置在制动缸与中继阀之间，制动控制单元包括：气路选择阀和单向阀；

所述气路选择阀包括第一接口、第二接口、第三接口、控制模块和阀芯管路；

所述单向阀包括进气口和排气口；

在制动指令施加时，所述控制模块控制所述阀芯管路连通所述第一接口和第二接口；所述中继阀输送的压缩气体经外管路通过所述第一接口送入所述气路选择阀，经所述阀芯管路再由所述第二接口输出，经外管路送入所述制动缸的制动室；

在缓解指令施加时，所述控制模块控制所述阀芯管路连通所述第二接口和第三接口；所述制动缸的制动室中的气体经外管路通过所述第二接口送入所述气路选择阀，经所述阀芯管路再由所述第三接口输出，部分经外管路输送至所述单向阀，经所述单向阀排入大气，部分经外管路输送至所述制动缸的平衡室。

优选的，在制动指令施加时，所述制动缸的平衡室中的气体经过外管路输送至所述单向阀，经所述单向阀排入大气。

优选的，气路选择阀为电磁阀；

在制动指令施加时，所述控制模块根据第一触发信号输出第一控制信号，控制所述阀芯管路连通所述第一接口和第二接口，并切断所述第二接口与第三接口；

在缓解指令施加时，所述控制模块根据第二触发信号输出第二控制信号，控制所述阀芯管路切断所述第一接口与第二接口，并连通所述第二接口和第三接口。

优选的，气路选择阀为气控阀；所述控制模块为弹簧，所述弹簧的一端与所述阀芯管路相接；

在制动指令施加时，且输入到所述气控阀的压缩气体的压力大于所述弹簧的预设阈值时，所述弹簧被压缩，所述阀芯管路连通所述第一接口和第二接口，并切断所述第二接口与第三接口；

在缓解指令施加时，且输入到所述气控阀的压缩气体的压力小于等于所述弹簧的预设阈值时，所述弹簧被释放，所述阀芯管路切断所述第一接口和第二接口，并连通所述第二接口和第三接口。

进一步优选的，在缓解指令施加时，且所述压缩气体的压力大于所述预设阈值时，所述制动缸的制动室中的部分气体经外管路通过所述第二接口送入所述气路选择阀，经所述阀芯管路再由所述第一接口输出，经过外管路输送至所述中继阀，经所述中继阀排入大气。

优选的，所述气路选择阀具体为二位三通阀或二位四通阀。

进一步优选的，所述气控阀的弹簧的压缩或释放通过所述中继阀输出的压缩空气控制或通过制动系统中的预控模块控制。

本发明实施例提供的具有单向呼吸功能的制动控制单元，通过在中继阀和制动缸之间设置气路选择阀和单向阀，使得制动缸制动时，经中继阀输送的压缩空气经外管路输送至气路选择阀，再经气路选择阀输送至制动缸的制动室，制动室扩张使得平衡室中的气体被压缩，平衡室中的气体通过单向阀排入大气，满足了平衡室向大气中排气的要求；在制动缸缓解时，制动室中的残余压缩气体一部分经气路选择阀流入平衡室，平衡室中的气源来源于总风管，因此气体质量得到保障，能够有效切断平衡室在制动缸缓解过程中从大气中吸收水汽的问题，从而避免了制动缸可能因进水结冰导致的风险；制动室中的残余压缩气体的另一部分气体经单向阀排入大气，使得制动室的残余气体彻底排空。此外，制动室内的残余气体通过单向阀排出，相对于现有技术的制动缸制动室内的残余气体通过总风管、中继阀排出所需时间缩短，能够起到加速制动缸缓解作用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的具有单向呼吸功能的制动控制单元的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的具有单向呼吸功能的制动控制单元的结构示意图二。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例提供的具有单向呼吸功能的制动控制单元，可用于轨道交通车辆的空气制动系统中，属于制动模块的一部分。

图1为本发明实施例提供的具有单向呼吸功能的制动控制单元的结构示意图一。如图1所示，本发明提出的具有单向呼吸功能的制动控制单元1，设置在制动缸2与中继阀3之间。

中继阀3具有供风口31、出风口32、排风口33和预控口34。其中，供风口31与制动系统的总风管(图中未示出)相连，出风口32与制动控制单元1相连，排风口33与大气相通，预控口34与预控模块(图中未示出)相连，通过预控模块可以控制总风管输入中继阀3的压缩气体的压力即预控压力。

图1中虚线部分表示的具有单向呼吸功能的制动控制单元1，包括：气路选择阀11和单向阀12。

其中，气路选择阀11是控制中继阀3和制动室21之间的气路连通和切断的主要机构。气路选择阀11可以为二位三通阀或二位四通阀，只要其满足制动缸2缓解时，平衡室22从制动室21吸收气体实现气压平衡的要求即可。在本实施例中采用的二位三通阀进行说明。

具体的，气路选择阀11可以具体如图1中所示为电磁阀，或者如图2中所示为气控阀。

气路选择阀11具体包括：第一接口111、第二接口112、第三接口113、控制模块114和阀芯管路(图中未示出)。

控制模块114主要用于控制第二接口112与第一接口111或第二接口112与第三接口113之间气路的连通。在气路选择阀11为气控阀的实施例中，控制模块114可以具体为弹簧，弹簧的一端与阀芯管路相接。

阀芯管路是气路选择阀11内气体输送的主要通道，在控制模块114的控制下，连通第二接口112与第一接口111，或者连通第二接口112与第三接口113。

第一接口111与中继阀3的出风口32通过外管路100连通；

第二接口112与制动缸2的制动室21通过外管路100连通；

第三接口113与单向阀12以及制动缸2的平衡室22分别通过外管路100连通。

单向阀12是具有单向呼吸功能的制动控制单元1进行排气的主要机构，包括进气口121和排气口122。进气口121通过外管路100分别与气路选择阀11的第三接口113和平衡室22相连，排气口122与大气相通。其中，进气口121与平衡室22的连通，使得平衡室22中的气体经进气口121进入单向阀12再经排气口122排入大气，而不能从大气中吸气，有效切断了平衡室22从大气中吸收水汽等含水物质的途径，从而避免了制动缸2可能因进水结冰导致的风险。

以上对具有单向呼吸功能的制动控制单元的各个主要组成部件及其连接关系进行了说明，下面介绍该制动控制单元的工作原理。

需要说明的是，在制动缸2施加制动时，使得制动缸2的活塞动作的压缩气体的最小压力称为预设阈值。因此，中继阀3的预控压力必须大于预设阈值，才能使得制动缸2的活塞被压缩气体推动。在一个具体的例子中，预设阈值为40kpa。在气路选择阀11为电磁阀的实施例中，电磁阀的得失电，与中继阀3的预控压力的产生与排放是同时进行的；在气路选择阀11为气控阀的实施例中，弹簧的压缩或释放通过所述中继阀3输出的与预控压力相同的压缩空气控制或通过制动系统中的预控单元控制。在本实施例中，弹簧的压缩与释放是通过中继阀3的出风口32输出的压缩空气控制的，将弹簧的预控弹簧力调整至与预设阈值气压产生的压力相等即可。

在制动指令施加时，控制模块114控制阀芯管路连通第一接口111和第二接口112；总风管中的压缩气体经供风口31输送至中继阀3，再由出风口32经外管路100通过第一接口111送入气路选择阀11，经阀芯管路由第二接口112输出，再经外管路100送入制动室21，制动缸2施加制动；制动室21体积的扩张使得平衡室22中的气体被压缩，平衡室22中的气体经过外管路100输送至单向阀12的进气口121，经单向阀12的排气口122排入大气。

其中，具体在气路选择阀11为电磁阀的实施例中，在制动指令施加时，电磁阀得电，控制模块114根据第一触发信号输出第一控制信号，控制阀芯管路连通第一接口111和第二接口112，并切断第二接口112和第三接口113；

具体在气路选择阀11为气控阀的实施例中，在制动指令施加时，且输入到气控阀的压缩气体的压力大于预设阈值时，弹簧被压缩，控制阀芯管路连通第一接口111和第二接口112，并切断第二接口112与第三接口113。

在缓解指令施加时，控制模块114控制阀芯管路连通第二接口112和第三接口113；制动室21中的气体经外管路100通过第二接口112送入气路选择阀11，经阀芯管路再由第三接口113输出，部分气体经外管路100输送至单向阀12的进气口121，经单向阀12的排气口122排入大气，部分气体经外管路100输送至制动缸2的平衡室22。

其中，具体在气路选择阀11为电磁阀的实施例中，在缓解指令施加时，电磁阀失电，控制模块114根据第二触发信号输出第二控制信号，控制阀芯管路切断第一接口111和第二接口112，并连通第二接口112和第三接口113。

具体在气路选择阀11为气控阀的实施例中，在缓解指令施加时，起先输入到气控阀的压缩气体的压力还是大于预设阈值，制动缸2的制动室21中的部分气体经外管路100通过第二接口112送入气路选择阀11，经阀芯管路再由第一接口111输出，经过外管路100输送至中继阀3，经中继阀3排入大气。

输入到气控阀的压缩气体的压力继续下降到小于等于预设阈值时，弹簧被释放，控制阀芯管路连通第二接口112和第三接口113。采用气控阀可以保持既有空气制动系统的布置状态，不增加额外管路、电缆布置。

本发明实施例提供的具有单向呼吸功能的制动控制单元，通过在中继阀和制动缸之间设置气路选择阀和单向阀，使得制动缸制动时，经中继阀输送的压缩空气经外管路输送至气路选择阀，再经气路选择阀输送至制动缸的制动室，制动室扩张使得平衡室中的气体被压缩，平衡室中的气体通过单向阀排入大气，满足了平衡室向大气中排气的要求；在制动缸缓解时，制动室中的残余压缩气体一部分经气路选择阀流入平衡室，平衡室中的气源来源于总风管，因此气体质量得到保障，能够有效切断平衡室在制动缸缓解过程中从大气中吸收水汽的问题，从而避免了制动缸可能因进水结冰导致的风险；制动室中的残余压缩气体的另一部分气体经单向阀排入大气，使得制动室的残余气体彻底排空。此外，制动室内的残余气体通过单向阀排出，相对于现有技术的制动缸制动室内的残余气体通过总风管、中继阀排出所需时间缩短，能够起到加速制动缸缓解作用。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。