专利名称：多功能控制式微机直通电空制动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及轨道列车制动系统，尤其是一种多功能控制式微机直通电空制动系统。
背景技术：
随着经济的发展，国内各主要城市都在建造和准备建造城市轨道交通系统，以解决日益增长的公共交通问题。由于城市交通车辆起动和制动频繁、要求停车精度高、适应自动驾驶及自动控制等诸多要求，其制动系统基本上均采用了微机直通电空制动系统。目前微机直通电空制动系统基本上分为两种控制方式，一种是车控控制方式，另一种是架控控制方式。这两种控制方式均能够对城轨车辆进行精确的制动控制，满足定点停车的需要。但 两种控制方式有各自的特点
(I)车控制动控制
车控制动控制方式发展的比较早，相对比较成熟，其可靠性及工艺性经过了长时间的检验。采用了模块化设计，极大地方便了维护和维修。在这种制动控制方式的列车的每辆车上只需安装一套制动控制模块，能降低成本。(2)架控制动控制
架控制动控制方式采用了高度集成的控制模块，在保证原有功能的前提下，简化了结构和管路布置工艺。在制动控制模块故障状态下，只损失一个转向架的制动力，而在车控制动系统时，可能会损失一辆车的制动力。从控制原理上，架控制动控制方式的空走时间略优于车控方案。从组装工艺上讲，由于架控制动控制模块的电气和机械部件混装，必须整体更换，给维修带来不便，同时检修的成本也较高。由于每辆车需安装两套制动控制模块，其成本也相应提闻。总体上讲，车控制动控制和架控制动控制有着各自的优势，在今后的发展中还将长期并存。但是，对于车辆来说，不能在两种制动控制系统之间切换，来满足不同条件下的制动功能。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供多功能控制式微机直通电空制动系统，以期实现对列车既能实现车控制动控制又能实现架控制动控制。本发明采取的技术方案是
一种多功能控制式微机直通电空制动系统，包括供风模块、制动电子控制单元、制动控制单元，所述供风模块为制动系统提供气源，所述制动电子控制单元对列车数据进行处理，所述制动控制单元接收所述制动电子控制单元的指令，所述制动控制单元对列车的两侧转向架进行制动控制，并将转向架的信号反馈给所述制动电子控制单元，其特征是，还包括辅助气路控制单元，所述制动控制单元为两套，所述辅助气路控制单元提供两套制动控制单元的供气，当所述辅助气路控制单元给其中一套制动控制单元的供气时，这一套制动控制单元同时控制列车两侧转向架的制动，实现车控制动控制模式；当所述辅助气路控制单元给两套制动控制单元的同时供气时，所述两套制动控制单元各自控制列车两侧转向架的制动，实现架控制动控制模式。进一步，所述每个制动控制单元包括一个连通气控阀，当所述连接气控阀关闭时，所述制动电子控制单元分别对同侧转向架的两轴上的制动缸压力的进行调节，实现轴控制动控制模式。进一步，所述制动电子控制单元根据制动控制单元反馈的列车速度和减速度值向制动控制单元发出指令，所述制动控制单元根据指令调整制动力的大小。进一步，所述制动控制单元包括远程缓解模块、紧急冲动限制模块、制动控制模块、连通模块和压力传感器，所述制动系统包括转向架上的制动缸，所述远程缓解模块用于缓解制动缸的过高压力；所述紧急冲动限制模块对进入制动回路的压缩空气进行限流；所述制动控制模块根据不同的制动级别产生相应的制动缸压力；所述连通模块连接两侧转向架的制动缸；所述压力传感器用于对制动缸压力、停放制动缸压力和制动缸输出压力进行米集。·进一步，所述制动控制模块为两组，其中一组为备用组。进一步,所述辅助气路控制单元包括空重车调整模块、基础制动单元、停放制动缸空气供给模块，所述空重车调整模块根据列车载荷重量将空气压力调整到制动压力。进一步，所述供风模块安装在列车的车体底架上。本发明的有益效果是
将辅助气路控制单元与任一套制动控制单元之间的阀门关闭就能实现车控制动控制模式。将辅助气路控制单元与两套制动控制单元之间的阀门全打开就能实现架控制动控制模式。将制动控制单元的连通气控阀关闭时，同一转向架两车轴上的制动缸气路将自成回路。通过制动电子控制单元分别控制一轴、二轴的排风电磁阀和保持电磁阀各自动作，可以完成各轴上制动缸压力的独立调节过程，从而实现了制动控制的轴控模式。制动电子控制单元通过控制和检测相关阀门的开合，自动调整制动控制策略，可以灵活的实现车控、架控和轴控模式的切换。在以上所述的车控、架控和轴控模式的实施和转换过程中，可以通过制动电子控制单元的软硬件设施支持，实现列车制动系统的减速度控制模式。
附图I是本发明制动系统的原理示意图(由于图面比较小，特附上图I的电子档文件作为附件，电子档可以放大);
附图2是本发明中供风模块的气路原理 附图3是本发明中制动控制单元的气路原理 附图4是本发明中辅助气路控制单元的气路原理 附图5是本发明中减速度控制的原理图。附图中的标号分别为I.供风模块；2.制动电子控制单元；
3.制动控制单兀；4.制动控制单兀；
5.辅助气路控制单元；6.转向架；
7.转向架；8.空气悬挂模块；
9.空气悬挂模块；10.阀；
II.阀；Al.空气压缩机；
A2.软管；A3.止回阀；
A4.安全阀；A5.过滤器；
A6.塞门；A7.锁紧嘴；
A8.空气干燥器；A9.止回阀；
A10.安全阀；All.测试接头；
A12.塞门；A13 压力开关；
A14.测试接头；A15.塞门；
A16.压力开关；BI.远程缓解电磁阀；
B2.紧急冲动限制电磁阀；B3. —轴排风电磁阀；
B4. —轴保持电磁阀；B5. 二轴保持电磁阀；
B6. 二轴排风电磁阀；B7.连通电磁阀；
B8.远程缓解保压气控阀；B9.紧急冲动限制气控阀；
B10. 一轴排风气控阀；Bll. —轴充风保压气控阀；
B12. 二轴充风保压气控阀；B13. 二轴排风气控阀；
B14.连通气控阀；B15.远程缓解排风气控阀；
Pl.压力传感器；P2.压力传感器；
P3.压力传感器；Cl.过滤器；
B16.空重车调整模块；B1601.主调节阀；
B1602.压力传感器；B1603.称重控制电磁阀；
B1604.称重控制电磁阀；B1605.副调节阀；
B17.单向阀；B18.塞门；
B19.测试接头；B20.压力开关；
B21.脉冲电磁阀；B22.双向阀；
B23.测试接头；B24.压力开关；
LI.塞门；L2.板式过滤器；
L3.限压阀；L4.调压阀。
具体实施例方式下面结合附图对本发明多功能控制式微机直通电空制动系统的具体实施方式
作详细说明。参见附图I，微机控制直通电全制动系统王要由制动电子控制单兀(BE⑶)2、制动控制单元(BCU) 3和制动控制单元4、辅助气路控制单元(PCU) 5、供风模块I等组成。制动电子控制单元(BECU)用于空气制动控制与防滑控制。制动控制单元接受制动电子控制单元的指令，把电信号转换为空气压力信号使制动系统执行相应的制动与缓解，并向制动电子控制单元反馈信号。制动电子控制单元2通过其单元里面的微处理器(DSP)进行空气制动控制与防滑控制。它除了能够采集、接收、处理、传输、反馈相关的信号外，且具有自诊断功能及储存故障信息功能。能够通过相应软件和接口与列车上其他微机控制系统进行数据交换、用于调试、测试及读出存储器内的信息等。参见附图5，制动电子控制单元2直接以制动减速度作为反馈值，根据减速度目标值与制动减速度的差别来调整制动力大小，这种方法称为减速度控制模式。实施减速度控制制动模式的制动系统为一闭环控制系统，其中速度和减速度都为反馈信号。这种控制模式能弥补制动力控制和速度粘着控制的缺点，使精确停车成为可能。减速度控制中制动力的控制避开了摩擦制动力计算时摩擦系数的影响，从而使制动力的控制更为准确。减速度控制是严格按照设计的速度粘着曲线进行制动力控制，这样使得滑行几率大大减少。
继续参见附图1，每辆车配置两套制动控制单元3、4，根据制动控制方式的不同，可灵活选择其中的一套或者两套工作，实现架控制动和车控制动。当采用架控时，制动控制单元3根据列车控制数据和转向架6载荷量为转向架6产生单独的、与载荷信号相关的空气制动力指令。制动控制单元3采集转向架6的载重压力信号并反馈给制动电子控制单元。经制动电子控制单元2计算后向制动控制单元3发出相应的电信号指令。制动控制单元3接受制动电子控制单元的指令，把电信号转换为空气压力信号使基础制动装置执行相应的制动与缓解，并向制动电子控制单元2反馈信号；同时，制动控制单元4根据列车控制数据和转向架7载荷量为转向架7产生单独的、与载荷信号相关的空气制动力指令。制动控制单元4采集转向架7的载重压力信号并反馈给制动电子控制单元。经制动电子控制单元2计算后向制动控制单元4发出相应的电信号指令。制动控制单元4接受制动电子控制单元的指令，把电信号转换为空气压力信号使基础制动装置执行相应的制动与缓解，并向制动电子控制单元2反馈信号；当采用车控时，关闭阀10，切断从辅助气路控制单元5到制动控制单元3的之间的供气通道，制动控制单元4工作，制动控制单元4同时给转向架6和转向架7传送空气制动指令。也可关闭阀11，切断从辅助气路控制单元5到制动控制单元4的之间的供气通道，制动控制单元3工作，制动控制单元3同时给转向架6和转向架7传送空气制动指令。阀10和阀11不可同时关闭。参见附图2，供风模块I主要由空气压缩机Al、金属软管A2、安全阀A4、安全阀AlO、过滤器A5、空气干燥器A8、止回阀A3、止回阀A9、塞门A6、塞门A12、塞门A15、锁紧嘴A7、测试接头AU、测试接头A14、压力开关A13、压力开关A16等组成。整个供风模块I采用集成化设计，集成在一个整体框架后安装到车体底架上，其中空气压缩机Al通过减振器弹性安装到框架上，并通过在两根连接到车体底架上的钢丝绳来防止空气压缩机Al的脱落。参见附图3，制动控制单元3主要由远程缓解模块、紧急冲动限制模块、制动控制模块、连通模块和压力传感器组成。远程缓解模块由远程缓解电磁阀BI、远程缓解保压气控阀B8和远程缓解排风气控阀B15组成，进行远程缓解时，远程缓解电磁阀BI得电，远程缓解保压气控阀B8和远程缓解排风气控阀B15动作，在切断中继阀输出压力的同时，排出制动缸的压力空气。紧急冲动限制模块由紧急冲动限制电磁阀B2和紧急冲动限制气控阀B9组成，常用制动时，紧急冲动限制电磁阀B2得电，紧急冲动限制气控阀B9打开，使压缩空气不受限制的进入制动控制回路，从而保证制动用风；紧急制动时，紧急冲动限制电磁阀B2失电，紧急冲动限制气控阀B9关闭，使压缩空气经限流后进入制动控制回路，从而具有冲动限制功倉泛。制动控制模块(BCP)有相同的两组，分别为一轴排风电磁阀B3、一轴保持电磁阀B4、一轴排风气控阀B10、一轴充风保压气控阀Bll和二轴排风电磁阀B5、二轴保持电磁阀B6、二轴充风保压气控阀B12、二轴排风气控阀B13。这两组阀功能相同，都是根据不同的制动级别产生相应的制动缸压力。正常情况下，交替使用其中的一组阀，另一组备用。在充风时，一轴排风电磁阀B3和一轴保持电磁阀B4失电,一轴排风气控阀BlO关闭，一轴充风保压气控阀Bll打开，向制动缸充风；排风时，一轴排风电磁阀B3和一轴保持电磁阀B4得电，一轴排风气控阀BlO打开，一轴充风保压气控阀Bll关闭，制动缸的风经一轴排风气控阀BlO排出；保压时,一轴保持电磁阀B4得电,一轴排风电磁阀B3失电,一轴排风气控阀BlO和一轴充风保压气控阀Bll关闭，制动缸处于保压状态。连通模块包括连通电磁阀B7和连通气控阀B14。正常状态下，连通电磁阀B7失电，连通气控阀B14处于连通状态，制动时，制动控制模块产生的制动缸压力同时进入同一·转向架的两根轴，即在正常状态下，制动方式采用架控方式。当产生滑行时，连通电磁阀B7得电，连通气控阀B14关闭，以左侧转向架6为例，这一侧转向架6的两车轴上的制动缸气路将自成回路，通过制动电子控制单元2分别控制.一轴排风气控阀B10、一轴充风保压气控阀BI I、二轴充风保压气控阀B12、二轴排风气控阀B13各自动作，可以完成各轴上制动缸压力的独立调节过程，两组制动控制模块分别对每根轴进行控制。压力传感器PU P2、P3用于对制动风缸压力、停放制动缸压力和制动缸输出压力进行米集。参见附图4，辅助气路控制单元5主要由空重车调整模块B16、空气悬挂风缸空气供给模块、基础制动单元停放制动缸空气供给模块等组成。空重车调整模块B16主要包括主调节阀B1601、压力传感器B1602、称重控制电磁阀B1603、称重控制电磁阀B1604以及副调节阀B1605。其中主调节阀B1601负责将单元供风压力调节到与载荷重量紧急制动压力相当的压力水平，保证最小输出的空车紧急制动缸压力。称重控制电磁阀B1603、称重控制电磁阀B1604和压力传感器B1602的作用是输出实际车重的紧急制动缸压力。副调节阀B1605可根据车重调整为重车的最大紧急制动缸压力。空气悬挂风缸空气供给模块主要由塞门LI、板式过滤器L2、限压阀L3和调压阀L4组成，对空气悬挂模块8、9供气。基础制动单元停放制动缸空气供给模块主要由脉冲电磁阀B21、双向阀B22、测试接头B23及压力开关B24组成。由于车辆停车时要达到一定的坡道停放要求，所以本制动系统采用了带停放的基础制动单元。由脉冲电磁阀B21控制基础制动单元中停放制动缸内空气压力的缓解与供给，为防止脉冲电磁阀B21失效，P⑶模块上还布有一个双向阀B22，它可将制动缸压力或脉冲电磁阀B21输出压力(高压优先)通向基础制动单元停放制动缸，保证了带停放的基础制动单元中停放室与制动室充气/缓解实施的同步性，避免了空气制动与停放制动对轮对同时进行施加。测试接头B23及压力开关B24的设置是为了监视停放制动的施加或缓解状态，并将停放制动的状态信号传给BECU，同时防止在停放制动施加的状态下启动列车。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种多功能控制式微机直通电空制动系统，包括供风模块、制动电子控制单元、制动控制单元，所述供风模块为制动系统提供气源，所述制动电子控制单元对列车数据进行处理，所述制动控制单元接收所述制动电子控制单元的指令，所述制动控制单元对列车的两侧转向架进行制动控制，并将转向架的信号反馈给所述制动电子控制单元，其特征在于还包括辅助气路控制单元，所述制动控制单元为两套，所述辅助气路控制单元提供两套制动控制单元的供气，当所述辅助气路控制单元给其中一套制动控制单元的供气时，这一套制动控制单元同时控制列车两侧转向架的制动，实现车控制动控制模式；当所述辅助气路控制单元给两套制动控制单元的同时供气时，所述两套制动控制单元各自控制列车两侧转向架的制动，实现架控制动控制模式。
2.根据权利要求I所述的多功能控制式微机直通电空制动系统，其特征在于所述每个制动控制单元包括一个连通气控阀，当所述连接气控阀关闭时，所述制动电子控制单元分别对同侧转向架的两轴上的制动缸压力进行调节，实现轴控制动控制模式。
3.根据权利要求I或2所述的多功能控制式微机直通电空制动系统，其特征在于所述制动电子控制单元根据制动控制单元反馈的列车速度和减速度值向制动控制单元发出指令，所述制动控制单元根据指令调整制动力的大小。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的多功能控制式微机直通电空制动系统，其特征在于所述制动控制单元包括远程缓解模块、紧急冲动限制模块、制动控制模块、连通模块和压力传感器，所述制动系统包括转向架上的制动缸，所述远程缓解模块用于缓解制动缸的过高压力；所述紧急冲动限制模块对进入制动回路的压缩空气进行限流；所述制动控制模块根据不同的制动级别产生相应的制动缸压力；所述连通模块连接两侧转向架的制动缸；所述压力传感器用于对制动缸压力、停放制动缸压力和制动缸输出压力进行采集。
5.根据权利要求4所述的多功能控制式微机直通电空制动系统，其特征在于所述制动控制模块为两组，其中一组为备用组。
6.根据权利要求I至3中任一项所述的多功能控制式微机直通电空制动系统，其特征在于所述辅助气路控制单元包括空重车调整模块、基础制动单元、停放制动缸空气供给模块，所述空重车调整模块根据列车载荷重量将空气压力调整到制动压力。
7.根据权利要求I至3中任一项所述的多功能控制式微机直通电空制动系统，其特征在于所述供风模块安装在列车的车体底架上。
全文摘要
本发明涉及一种多功能控制式微机直通电空制动系统，其制动电子控制单元对列车数据进行处理，制动控制单元接收制动电子控制单元的指令，制动控制单元对列车的两侧转向架进行制动控制，并将转向架的信号反馈给制动电子控制单元，制动控制单元为两套，将辅助气路控制单元与任一套制动控制单元之间的阀门关闭或两个阀门全开，实现车控和架控制动控制模式，将连通气控阀关闭时，同一转向架两车轴上的制动缸气路将自成回路。通过制动电子控制单元分别控制转向架的两根轴，可以完成各轴上制动缸压力的独立调节过程，从而实现了制动控制的轴控模式。本发明实现了在列车上进行架控、车控和轴控的自由切换。
文档编号B60T13/66GK102700539SQ20121017197
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者吴萌岭, 曾宪华, 裴玉春, 费巍巍 申请人:上海庞丰交通设备科技有限公司