专利名称：用于轨道车辆的制动控制设备和制动电子控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及轨道车辆制动系统技术领域，尤其涉及一种用于轨道车辆的制动控制设备和一种制动电子控制装置。
背景技术：
轨道车辆制动系统的电空制动方式是由电气信号控制气压操作的机械摩擦制动方式，制动时的压力空气通过制动缸转换为闸片与制动盘之间(盘式制动)，或闸瓦与车轮踏面之间(踏面制动)的压力，使闸片与制动盘之间或闸瓦与车轮踏面之间产生摩擦力，从而产生使列车减速或停车的制动力。微机控制直通电空制动系统已成为目前世界上最为新型的轨道车辆制动系统，其包括司机控制台、制动控制设备及基础制动装置，制动控制设备用于控制空气制动压力，其控制功能由制动电子控制装置和气路制动控制装置协调完成。当司机控制台上的空电转换开关处于带电位时，制动电子控制装置和气路制动控制装置相互配合，通过基础制动装置实现电空制动。制动电子控制装置根据结构可分为模块化的电路板插件机箱结构和非模块化的组合电路板结构两种类型。德国Knorr公司生产的KBGM-P系统制动电子控制装置是目前国内外应用较普遍的制动电子控制装置，其采用模块化的电路板插件机箱结构类型设计，并且比较适合于高速动车组等较为复杂的制动系统。由于该制动电子控制装置的许多模块设计时间较早， 而且其主板功能由于考虑了过多的通用性，造成结构和电路都比较复杂，需要多个电路板拼接，影响制动电子控制装置的可靠性并且成本较高。另外，该制动电子控制装置采用 3U(3x44. 5mm)高度标准插件，插件机箱多采用19英寸宽度标准机箱，虽然该系统曾在国外地铁项目广泛使用，但19英寸宽机箱存在不便于车下设备布置的问题。近年来，Knorr公司推出一种非模块化的组合电路板结构类型的用于轨道车辆的制动控制设备，该设备中的电子控制装置与气动部件的是紧密结合在一起的，使整个控制设备的体积大大减小。但由于整机按无维护设计的，因此即使一个电气触点出现故障也需要整机返厂检修，加大了用户的维修成本和维修周期。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种制动电子控制装置以及便于将其安装在内的用于轨道车辆的制动控制设备，使得可以提高制动控制设备的可靠性和降低成本。为实现上述目的，本实用新型提供一种制动电子控制装置，其可从用于轨道车辆的制动控制设备中单独拆除，该制动电子控制装置包括用于控制制动压力的制动控制板， 其设置有压力传感器信号输入接口和电空转换电磁阀控制输出接口。作为一种实施方式，制动电子控制装置还包括防滑控制板，其设置有速度传感器信号输入接口和防滑排风阀控制输出接口。[0010]作为一种实施方式，制动电子控制装置还包括输入输出信号扩展板，其设置有用于前述制动控制设备的开关量输入接口和开关量输出接口 ；以及通信显示板，其设置有连接到车辆总线的车辆总线接口和所述制动控制设备的测试接口，并用于制动信息的显示、 存储。作为一种实施方式，制动电子控制装置的制动控制板、防滑控制板、输入输出信号扩展板和通信显示板上分别设置有微控制器。作为一种实施方式，制动控制板和防滑控制板为独立监控微控制器的双微控制器安全控制电路设计。作为一种实施方式，各微控制器上设有CAN总线接口，CAN总线通过CAN总线接口将制动控制板、防滑控制板、输入输出信号扩展板和通信显示板连接起来。作为一种实施方式，每个微控制器都包括两个以上CAN控制器，CAN总线采用双路冗余设计。作为一种实施方式，所述制动电子控制装置还包括电源板，电源板与所述制动控制板、防滑控制板、输入输出信号扩展板或通信显示板的连接为双路工作电源连接。作为一种实施方式，所述制动控制板和防滑控制板为独立监控微控制器的双微控制器安全控制电路设计。作为一种实施方式，所述制动控制板、防滑控制板、输入输出信号扩展板、通信显示板和电源板为6U高度电路插件板，制动电子控制装置中的输入信号和输出信号以信号类型分组，同一组信号的接口使用一个连接器，相邻的连接器以公母子交叉方式使用。本实用新型还提供了一种用于轨道车辆的制动控制设备，包括气路制动控制装置和制动电子控制装置，所述气路制动控制装置和所述制动电子控制装置相连并都可单独拆除，该制动电子控制装置包括用于控制制动压力的制动控制板，其设置有压力传感器信号输入接口和电空转换电磁阀控制输出接口。本实用新型中，制动电子控制装置由于采用模块化的电路板插件机箱结构类型设计使其便于安装在用于轨道车辆制动的制动控制设备中，并且由于按功能设计模块使得可根据不同需求灵活配置制动电子控制装置中的模块，而且当单个功能模块故障时并不会影响其他功能模块的工作，因此可以提高制动控制设备的可靠性和降低成本。
图1是本实用新型的制动电子控制装置的一实施方式的结构示意图。图2是本实用新型的用于轨道车辆的制动控制设备的一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式
进行具体说明。本实用新型的制动电子控制装置是根据用于轨道车辆的制动控制设备的整机需求而开发的，其采用模块化的电路板插件机箱结构，对于不同的需求，基本架构可保持不变，只需提供各功能模块的插件板即可解决。本实用新型的制动电子控制装置可从用于轨道车辆的制动控制设备中单独拆除， 所述制动电子控制装置可包括用于控制制动压力的制动控制板，其设置有压力传感器信号输入接口和电空转换电磁阀控制输出接口。图1是本实用新型的制动电子控制装置的一实施方式的结构示意图。如图1所示， 制动电子控制装置包括制动控制板10、防滑控制板20、输入输出信号扩展板30、通信显示板40以及电源板50。制动控制板10用于控制制动压力，其设置有压力传感器信号输入接口和电空转换电磁阀控制输出接口。制动控制板上还设置有脉冲信号输入接口、脉冲信号输出接口。防滑控制板20，其设置有速度传感器信号输入接口和防滑排风阀控制输出接口。 防滑控制板20的主要功能用于防止轨面粘着条件不良时制动力过大造成的轮对擦伤。输入输出信号扩展板30，其设置有用于所述制动控制设备的开关量输入接口和开关量输出接口。具体地，输入输出信号扩展板30用于制动控制设备的DCllOV(直流110V) 开关量输入接口和开关量输出接口，主要由DCllOV数字信号输入电路、DCllOV数字信号输出电路和继电器输出电路等组成。通信显示板40，其设置有连接到车辆总线的车辆总线接口和所述制动控制设备的测试接口，并用于制动信息的显示、存储。电源板50用于将DCllOV电源转换为前述各电路板上使用的DC5V和DC24V电源， 电源板50主要由电源模块和滤波器件组成。电源板50与制动控制板10、防滑控制板20、 输入输出信号扩展板30或通信显示板40的连接为双路工作电源连接，当其中一路断电或一个电压变换模块故障时，系统仍可正常工作。制动电子控制装置可以是单微机控制或多微机控制，采用单微机控制时，需要采用高性能微控制器以完成制动控制、防滑控制、车辆总线接口等多个任务，一般还要通过外部并行总线来扩展接口功能，外部接口电路比较复杂。本实用新型的一种实施方式是采用多微机控制方式，每个微控制器完成特定的任务，因此，制动控制板10、防滑控制板20、输入输出信号扩展板30和通信显示板40上分别设有微控制器，各电路板之间通过多端口 RAM(随机存储器)或串行总线(如CAN总线)来交互信息，这样制动控制设备的信号接口可以更多更丰富，但外部接口电路却可以大为减化。由于前述四个电路板是按功能模块划分的，因此当单个模块故障时并不会影响其他模块的功能，从而对整机功能影响范围有所减小。如当防滑控制板20故障时制动电子控制装置还可以具有制动控制功能，当制动控制板10故障时制动电子控制装置还可以有防滑功能等。另外，由于各模块都有确定的功能， 不需要考虑过多的通用性，因此单个模块的电路和结构相对简单，有利于提高制动控制设备的可靠性和降低成本。作为一种实施方式，制动控制板10和/或防滑控制板20为独立监控微控制器的双微控制器安全控制电路设计，当监控微控制器检测到主控微控制器不能正常工作时，可以强制动断开控制输出电源，使模块输出偏向安全的控制状态。如图1所示，本实用新型的制动电子控制装置中，各电路板的微控制器上设有CAN 总线接口，各电路板通过CAN总线连接起来。可选地，每个微控制器上都设有两个以上的 CAN控制器，这样将原来只在车辆总线上才使用冗余CAN总线设计应用到了机箱内的CAN总线上，机箱背板上的CAN总线采用是双路冗余设计，当其中一路CAN总线故障时，制动电子控制装置仍可正常工作。本实用新型中，制动控制板、防滑控制板、输入输出信号扩展板、通信显示板和电源板为6U (6x44. 5mm)高度插件板，制动电子控制装置还包括6U高度插件箱，与Knorr公司使用的3U插件板不同，6U机箱面板上可以有更多的空间布置多个D-Sub连接器和运行指示 LED，有利于屏蔽线的布线和提高电磁兼容性能。进一步地，制动电子控制装置中的输入信号和输出信号以信号类型分组，同一组信号的接口使用一个连接器(例如插座)，这样可避免采用3U插件板时主控板为了引出信号线只能使用一个高密度的矩形连接器，造成不同类型的信号混用一个连接器，对布线和电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility, EMC)设计造成困难，没有空间布置指示 LED，不便于测试和维修的问题。可选地，相邻的连接器以公母子交叉方式使用，以防止连接器连接错误。图2是本实用新型的用于轨道车辆的制动控制设备的一实施方式的结构示意图。 如图2所示，用于轨道车辆的制动控制设备包括制动电子控制装置和与其相连的气路制动控制装置，制动电子控制装置、气路制动控制装置可单独拆除。制动电子控制装置通过输入 /输出接口和通信接口接收控制指令，向气路制动控制装置输出制动控制设备状态和控制信息。制动电子控制装置的制动控制板通过控制电磁阀的动作来控制制动压力，根据压力传感器检测实际压力，可以实现对制动压力的闭环控制。防滑控制板使用安装在轴端的速度传感器检测四个轴的速度，当检测到有滑行时控制防滑排风阀来减小滑行轴的制动力。图2中，制动电子控制装置对气路制动控制装置的紧急阀输出的是一个简单的开关控制、紧急阀主要是由轨道车辆制动系统的DCllOV紧急制动电源线控制，紧急电磁阀无电时就会施加紧急制动，紧急制动的压力不需要制动电子控制装置的控制，紧急制动通常也没有制动电子控制装置的干预，只有在常用制动系统不施加有效制动时，制动电子控制装置才通过内部的开关断开紧急制动线来施加本车的紧急制动。制动电子控制单装置对施加制动阀、缓解制动阀输出脉宽调制信号(Pulse Width Modulation,PWM)或快速通断控制的24V的电压，通过施加制动阀、缓解制动阀的快速间断充排风动作或阀门开度的快速调整，实现输出制动压力的实时控制。本实用新型的用于轨道车辆的制动控制设备采用模块化的电路板插件机箱结构， 对不同项目的特殊需求只需采用不同的插件板即可解决，而系统的基本架构仍可保持不变，并且该制动控制设备的结构紧凑、维护方便、配置灵活，可靠性能也较好，可以满足轨道交通车辆对制动控制性能的要求。本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实施方式
中所公开的具体实施例，而是只要满足本实用新型权利要求中技术特征的组合就落入了本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种制动电子控制装置，其可从用于轨道车辆的制动控制设备中单独拆除，所述制动电子控制装置包括用于控制制动压力的制动控制板，其设置有压力传感器信号输入接口和电空转换电磁阀控制输出接口。
2.根据权利要求1所述的制动电子控制装置，其特征在于，所述制动电子控制装置还包括防滑控制板，其设置有速度传感器信号输入接口和防滑排风阀控制输出接口。
3.根据权利要求2所述的制动电子控制装置，其特征在于，所述制动电子控制装置还包括输入输出信号扩展板，其设置有用于所述制动控制设备的开关量输入接口和开关量输出接口 ；和通信显示板，其设置有连接到车辆总线的车辆总线接口和所述制动控制设备的测试接口，并用于制动信息的显示、存储。
4.根据权利要求3所述的制动电子控制装置，其特征在于，所述制动控制板、防滑控制板、输入输出信号扩展板和通信显示板上分别设有微控制器。
5.根据权利要求4所述的制动电子控制装置，其特征在于，各微控制器上设有CAN总线接口，CAN总线通过CAN总线接口将制动控制板、防滑控制板、输入输出信号扩展板和通信显示板连接起来。
6.根据权利要求5所述的制动电子控制装置，其特征在于，微控制器中包括两个以上 CAN控制器，所述CAN总线采用双路冗余设计。
7.根据权利要求4所述的制动电子控制装置，其特征在于，所述制动电子控制装置还包括电源板，所述电源板与所述制动控制板、防滑控制板、输入输出信号扩展板或通信显示板的连接为双路工作电源连接。
8.根据权利要求4所述的制动电子控制装置，其特征在于，所述制动控制板和/或防滑控制板为独立监控微控制器的双微控制器安全控制电路设计。
9.根据权利要求7所述的制动电子控制装置，其特征在于，所述制动控制板、防滑控制板、输入输出信号扩展板、通信显示板和电源板为6U高度电路插件板，所述制动电子控制装置中的输入信号和输出信号以信号类型分组，同一组信号的接口使用一个连接器，相邻的连接器以公母子交叉方式使用。
10.一种用于轨道车辆的制动控制设备，包括气路制动控制装置和权利要求1至9任一项所述的制动电子控制装置，所述制动电子控制装置和所述气动控制装置相连并都可单独拆除。
专利摘要本实用新型涉及一种制动电子控制装置，其可从用于轨道车辆的制动控制设备中单独拆除，所述制动电子控制装置选择性地可包括用于控制制动压力的制动控制板，其设置有压力传感器信号输入接口和电空转换电磁阀控制输出接口；防滑控制板，其设置有速度传感器信号输入接口和防滑排风阀控制输出接口；输入输出信号扩展板，其设置有用于所述制动控制设备的开关量输入接口和开关量输出接口；和通信显示板，其设置有连接到车辆总线的车辆总线接口和所述制动控制设备的测试接口，并用于制动信息的显示、存储。本实用新型还涉及一种用于轨道车辆的制动控制设备。采用本实用新型，能够提高制动控制设备的可靠性和降低成本，且易于维护和检修。
文档编号B60T8/17GK201961299SQ20112003758
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月14日 优先权日2011年2月14日
发明者曹宏发, 林荣文, 樊贵新, 王新海 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所