一种轨道交通车辆磁轨制动装置及其控制方法与流程

本发明涉及轨道列车制动技术领域，更进一步地涉及一种轨道交通车辆磁轨制动装置及其控制方法。

背景技术：

轨道交通车辆紧急制动减速度要求高，为满足高制动加速度要求，一般设有电制动系统和盘式摩擦制动系统，这两种制动方式均为粘着制动，依靠与车轮的摩擦制动，在粘着需求高于实际的轮轨粘着时无法提供需要的制动减速度，存在安全隐患。为避免轮轨粘着不足，现代轻轨车辆一般还加设磁轨制动装置，由磁轨制动装置提供额外的摩擦力。磁轨制动装置与轨道接触，制动力由电磁吸力和磨耗板的摩擦系数确定，现有的磁轨制动装置只能提供恒定的电磁力，而磨耗板的动摩擦系数受速度影响变化很大，速度越低，摩擦系数越大；在车速已经降到较低的速度时产生很大的摩擦力，造成制动冲动，影响乘坐的舒适性，并可能伤害乘客。

因此，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种制动力能够变化的制动装置，在不同车速下提供不同的制动力，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种轨道交通车辆磁轨制动装置，能够在不同车速下提供不同的制动力。具体方案如下：

一种轨道交通车辆磁轨制动装置，包括磁轨制动器和供电装置，所述磁轨制动器内至少设置用于通电产生磁力的第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组共同对磨耗板施加压力；所述第一绕组由第一控制器控制通电，所述第二绕组由第二控制器控制通电；所述第二控制器通过电流调节装置调节所述第二绕组的电流，以改变所述磨耗板与铁轨的压力。

可选地，所述第二控制器连接速度监控处理装置，所述第二控制器根据所述速度监控处理装置检测列车的运行速度实时调节所述第二绕组的电流值。

可选地，所述第二控制器调节所述第二绕组的电流值与所述速度监控处理装置检测列车的运行速度值的关系为：

I＝cv²

其中，I为电流值，c为系数，v为运行速度值。

可选地，所述第一控制器控制所述第一绕组通入恒定电流。

可选地，所述第一绕组中通入的恒定电流使所述磁轨制动器产生的磁力与支撑弹力的弹力相等。

可选地，所述第一绕组由充电机和蓄电池供电；所述第二绕组由所述充电机供电。

此外，本发明还提供一种轨道交通车辆磁轨制动装置控制方法，包括：

启动第一控制器使第一绕组通电，使磁轨制动器中的磨耗板产生与支撑弹力的弹力相等的磁力；

启动第二控制器，根据速度监控处理装置检测列车的运行速度调节第二绕组的电流，使所述磨耗板与铁轨摩擦制动，所述磨耗板与铁轨的摩擦力随车速的变化而变化。

本发明提供了一种轨道交通车辆磁轨制动装置，通过供电装置供电，由磁轨制动器与铁轨摩擦产生制动力。在磁轨制动器内至少设置第一绕组和第二绕组两个线圈绕组，两个线圈绕组通电后产生磁力，第一绕组和第二绕组共同对磨耗板施加压力，控制与铁轨接触的摩擦力大小。第一绕组由第一控制器控制通电，第二绕组由第二控制器控制通电，第二控制器通过电流调节装置调节第二绕组的电流。在需要制动时，开启第一控制器使第一绕组通电，产生抵抗列车上支撑弹簧弹力的电磁力，开启第二控制器时，控制第二绕组产生叠加的电磁力，通过控制电流大小使第二绕组产生大小可控的电磁力，达到精确控制摩擦力的目的，从而可以根据列车行驶的速度改变制动力的大小，避免出现顿挫的现象。

本发明还提供一种轨道交通车辆磁轨制动装置控制方法，启动第一控制器使第一绕组通电，使磁轨制动器产生与支撑弹力的弹力相等的磁力；启动第二控制器，根据速度监控处理装置检测列车的运行速度调节第二绕组的电流，使磁轨制动器的磨耗板与铁轨摩擦制动，磨耗板与铁轨的摩擦力随车速的变化而变化，摩擦力与车速匹配，在保证足够制动力的情况下，可以减少车辆制动时的顿挫情况。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的轨道交通车辆磁轨制动装置的模拟框图。

其中包括：

磁轨制动器1、第一绕组11、第二绕组12、第一控制器2、第二控制器3、速度监控处理装置4、供电装置5。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种轨道交通车辆磁轨制动装置，能够在不同车速下提供不同的制动力。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式对本申请的轨道交通车辆磁轨制动装置进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本发明中轨道交通车辆磁轨制动装置的原理框图。该装置包括磁轨制动器1和供电装置5，整个装置由供电装置5提供电源，磁轨制动器1包含有用于与铁轨摩擦接触的磨耗板。磁轨制动器1内至少设置两个线圈绕组，至少包括第一绕组11和第二绕组12，线圈绕组用于通电产生磁力，第一绕组11和第二绕组12能够共同对磨耗板施加压力，控制磨耗板与铁轨接触的摩擦力。可以想到的是，可以在本发明的基础上，设置三个或更多的线圈绕组，线圈绕组可以缠绕在一个铁棒上，也可以分别缠绕，但只要能够控制同一个磨耗板即可，这些相应的改进也应当包含在本发明的保护范围之内。

第一绕组11由第一控制器2控制通电，第二绕组12由第二控制器3控制通电；第二控制器3通过电流调节装置调节第二绕组12的励磁电流。第二绕组12中的电流大小不同，所提供的压力与不同，电流越大，产生的电磁力也越大，能产生更大的电磁吸附力使磨耗板紧贴的铁轨上，从而列车的制动力也就越大。

因此在列车减速的过程中，先对第二绕组12施加最大的电流以产生强大的制动力，更快地降低车速。当车速降低后减小第二绕组12的电流值，以施加更小的制动力，与当前的车速相匹配。通过电流的改变达到控制制动力的作用，在保证足够的制动力的情况下，减少制动时产生的顿挫现象。

在此基础上，第二控制器3连接速度监控处理装置4，第二控制器3根据速度监控处理装置4检测列车的运行速度实时调节第二绕组12的电流值。当然，根据速度调节电流的方式有很多，可以间断地调节，也可以连续地调节。连续调节时，电流大小近似为速度信号的一元二次方程。

本发明在此提供一种具体的调节方式，第二控制器3调节第二绕组12的电流值与速度监控处理装置4检测列车的运行速度值的关系为：

I＝cv²

其中，I为电流值，c为系数，v为运行速度值。系数c的具体数值要依据实际的情况来设定，不同车辆上采用不同的设定值。

此方式为连续调节，时刻根据车速调节电流大小，保证制动力与当前车速相匹配，使制动过程保持稳定的状态。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，第一控制器2控制第一绕组11通入恒定电流，使第一绕组11通对磨耗板施加恒定的压力，第二绕组12施加额外的压力。总之，第一绕组11对磨耗板施加的压力要小于或等于列车底部弹簧的弹力。

更具体地说，第一绕组11中通入的恒定电流使磁轨制动器1产生的磁力与支撑弹力的弹力相等。磨耗板由列车底部设置的弹簧支撑，由弹簧提供向上的弹力使磨耗板与铁轨分离，若第一绕组11使磨耗板产生与此弹力相等的弹力，若仅有第一绕组11作用则使磨耗板保持受力平衡，再由第二绕组12施加额外的压力就可很容易将磨耗板与铁轨压合，以使控制的力度更为精确。

优选地，第一绕组11由充电机和蓄电池供电；第二绕组12由充电机供电，也即供电装置5包括充电机和蓄电池。

本发明在此还提供了一种轨道交通车辆磁轨制动装置控制方法，操纵上述装置时可以按以下步骤进行，可以精确地根据车速调节磨耗板的压力，当列车发出磁轨制动指令后：

启动第一控制器2使第一绕组11通电，使磁轨制动器1中的磨耗板产生与支撑弹力的弹力相等的磁力；

启动第二控制器3，根据速度监控处理装置4检测列车的运行速度调节第二绕组12的电流，使磨耗板与铁轨摩擦制动，磨耗板与铁轨的摩擦力随车速的变化而变化。

操作时，可同时启动第一控制器2和第二控制器3使其工作，也可先启动第一控制器2，再启动第二控制器3，要先把恒定力施加在磨耗板上。具体地，电流大小可按公式I＝cv²计算，其中，I为电流值，c为系数，v为运行速度值。

通过分组控制电磁力以改变磨耗板与铁轨的摩擦力，使列车的制动力随车速改变。

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。