一种受电弓的气动控制系统及控制方法与流程

本发明涉及一种受电弓控制技术，尤其涉及一种受电弓的气动控制系统及控制方法，该受电弓用于供应于铁路、地铁等固定接触电缆供电的轨道交通车辆。

背景技术：

受电弓的基本技术参数(例如质量分布、运动学与弓头几何结构)是受电弓设计的基础。随着速度的提高，传统的仅改变基本技术参数的做法在技术上很难实现，而且也很难到达在高速条件下维持良好的受流，双向运行条件下稳定的空气动力学特性，以及降低弓网噪声的现实需求。这样就需要加装主动控制系统。

采用主动控制系统，可以对多种复杂的情况进行综合考虑，包括：

列车速度；线路信息(明线或者隧道)；受电弓信息(受电弓类型，额定静态接触压力值等)；受电弓位置信息(单弓或者双弓，前弓或者后弓)；接触网信息(接触网类型，张力，跨距等)；气候信息(外界风速，温度，湿度等)；列车运行方向信息(受电弓开口或者闭口运行)。

通过采用主动控制系统，提高了弓网接触压力的动态稳定性，实现了弓网关系的良好匹配，保证了高速运行时的受流稳定性，降低了磨耗。

现有技术中的主动控制系统，安全性和可靠性差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种受电弓的气动控制系统及控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的受电弓的气动控制系统，包括气路、控制单元，所述气路通过受控制的电子压力调节装置来给充气装置充气，所述电子压力调节装置对输出气压进行调整；

所述电子压力调节装置包括压力感应器件反馈电路，电子压力调节装置通过接收电流、电压信号换算成气压值作为气路输出值；

所述控制单元接受置于所述电子压力调节装置出气口和充气装置之间的压力传感器提供的压力信号和所述压力感应器件反馈电路的反馈信号，发出控制压力感应器件的电流、电压信号。

本发明的上述的受电弓的气动控制系统实现受电弓的气路控制方法，包括：

电子压力调节装置可以根据控制单元给定气压值，再通过压力感应器件反馈电路反馈，对输出气压进行调整；

压力感应器件反馈电路检测电子压力调节装置出气口和充气装置之间的压力信号；

所述给定气压值通过控制单元采集的列车信号得到。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的受电弓的气动控制系统及控制方法，可以通过控制单元可采集到的影响受电弓与接触网的各种直接或间接因数，得出需给定的对应气压的电压、电流信号，传输给电子压力调节装置，输出给充气装置。从而达到保障机车安全、可靠、高速运行目的。

附图说明

图1为本发明实施例提供的受电弓的气动控制系统的原理框图；

图2为本发明实施例提供的受电弓控制系统的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的受电弓的气动控制系统，其较佳的具体实施方式是：

包括气路、控制单元，所述气路通过受控制的电子压力调节装置来给充气装置充气，所述电子压力调节装置对输出气压进行调整；

所述电子压力调节装置包括压力感应器件反馈电路，电子压力调节装置通过接收电流、电压信号换算成气压值作为气路输出值；

所述控制单元接受置于所述电子压力调节装置出气口和充气装置之间的压力传感器提供的压力信号和所述压力感应器件反馈电路的反馈信号，发出控制压力感应器件的电流、电压信号。

还包括压力开关，所述压力开关将受电弓升弓信号、降弓信号传输给所述控制单元。

所述控制单元能与车辆信号交互，包括：io信号、mvb通讯、以太网。

该受电弓的气动控制系统控制多个受电弓。

本发明的述的受电弓的气动控制系统实现受电弓的气路控制方法，其较佳的具体实施方式是：

包括：

电子压力调节装置可以根据控制单元给定气压值，再通过压力感应器件反馈电路反馈，对输出气压进行调整；

压力感应器件反馈电路检测电子压力调节装置出气口和充气装置之间的压力信号；

所述给定气压值通过控制单元采集的列车信号得到。

通过压力传感器检测电子压力调节装置出气口和充气装置之间的压力信号，用于判断电子压力调节装置是否异常。

本发明的受电弓主动控制气囊或气缸等充气装置的气动控制系统及方法，使用的电子压力调节装置，可根据自有压力电路反馈，自动调节输出气压，通过气囊或气缸等充气装置驱动的受电弓主动控制阀板。

控制单元可采集信号包括：

-压力信号，受电弓因承受接触网压力变化；受电弓因冻雾天气结冰引起的受电弓自重压力变化，

-速度信号，由车辆速度传感器直接采集，经过控制单元整定信号；由车辆通过mvb通讯得到速度信号，

-接触网类型信号，

-受电弓位置、受电弓开口方向等状况信号，

-车辆运行方向、运行线路等信号，

-温度、天气状况、海拔等地质气候信号。

以上信号都可通过io端口或mvb通讯获得。

本发明实施例提供的受电弓气动控制系统及方法，可以通过控制单元可采集到的影响受电弓与接触网的各种直接或间接因数，得出需给定的对应气压的电压、电流信号，传输给电子压力调节装置，输出给充气装置。从而达到保障机车安全、可靠、高速运行目的。

具体实施例：

如图1、图2所示，本发明实施提供的受电弓控制系统，主要用于控制将来自机车车辆等风源的空气的大小，最终来实现受电弓升降弓策略、运行过程中调整静态接触力等功能。其主要元件是一个大流量电子压力调节器，以该电子压力调解器为基础增加了控制电路，包括气动单元及电子单元，组成整个受电弓控制系统。

图1所示为受电弓控制系统的原理示意图。受电弓5通过气路驱动，该气路的控制主要由大流量电子压力调节器3来完成。所述压力调节器置于上游流量调解器2和下游流量调解器4之间。其保证在受电弓的充气装置以一个恒定压力下上下调解。车辆气源通过元件1过滤，到上游流量调解器2，该流量调节器保证将气压调整到电子压力调节器3所需的气体压力。

所述下游流量调解器4为气压节流功能，可以改变气压流速，当压力平衡时，气压大小不会改变。其作用为可以通过调节下游流量调解器4改变受电弓升弓时间。

所述大流量电子压力调节装置3，其主要由气路压力调节模块3-a、压力检测模块3-b和电子控制模块3-c组成。压力检测模块3-b检测来自经过下游流量调解器4调节气体，并换算成电子控制模块3-c可识别的电压、电流信号，该信号与气压成正比，该大流量电子压力调节装置3本身具备压力反馈闭环控制，由控制单元8向电子压力调节装置3发出给定信号，该信号为电子控制模块3-c可识别的电压、电流信号，该信号与气压成正比。电子控制模块3-c通过给定信号，通过气路压力调节模块3-a输出到下游流量调解器4，同时根据压力检测模块3-b检测到的气压反馈，动态调解气路压力调节模块3-a，直到达到输出控制单元8所需气压。如果受电弓移动致使充气装置内气压变化，压力检测模块3-b也会检测到该变化，反馈到电子控制模块3-c，引起电子控制模块3-c压力补偿。

所述压力传感器5，其安装于电子压力调节装置3出气口处，主要检测电子压力调节装置3出口处气压，并将压力转换成电压、电流等电子信号，并传输给控制单元8，并与压力检测3-b共同作为系统控制输入，其互为冗余。

所述压力开关6，其安装于受电弓add回路口，主要检测受电弓回路出气口气压，其为常开或常闭的开关信号，开关信号触发点可调节，作用为判断受电弓升降弓状态。

所述测试阀11，其安装于受电弓11与压力开关6之间，其为电控阀，通过io端子10接受到来自车辆控制输入，该输入同时连接到控制单元8。当收到信号，则测试阀11导通，并将受电弓内气压排向大气，可使受电弓快速降弓，同时受电弓11控制电子压力调节装置3执行降弓操作。

所述控制单元8，其为受电弓控制系统电路控制部分，与所有电控气动元件电气连接。控制单元8通过io端子10对其供电，控制单元8通过io端子10接受到来自车辆的升弓信号，则控制单元8赋予电子压力调节装置3初始给定值。初始给定值对应受电弓静态接触力。在充气装置内气压达到压力开关6动作气压时，控制单元8通过io端子10向车辆发送升弓信号，车辆可判断升弓到位时间。受电弓故障引起需车辆处理故障信号时，控制单元8通过io端子10向车辆发送故障信号。

所述控制单元8可通过io端子10接收到来自车辆的接触网类型信号，受电弓位置、受电弓开口方向等状况信号，车辆运行方向、线路等信号，温度、天气状况、海拔等地质气候信号。

所述控制单元8可通过车辆通讯网络9接收到来自车辆的接触网类型信号，受电弓位置、受电弓开口方向等状况信号，车辆运行方向、线路等信号，温度、天气状况、海拔等地质气候信号。控制单元8可通过车辆通讯网络9发送到车辆实时故障信号、受电弓状态信号等。

所述控制单元8赋予电子压力调节装置3给定值，是通过io端子10和车辆通讯网络9接收到来自车辆的信号共同判断得到的，该判断方法预先记录在控制单元8中，用于计算给定值信号。

实施例一：

如图2，包括滤清器1、减压阀2、电子压力调节器3、升弓节流阀4、压力传感器5、压力开关6、受电弓7、控制单元8、测试阀11、组成整个控制系统，系统通过io端子10与车辆实现供电及io信号连接，与车辆通讯网络9实现车辆通讯连接。

所述电子压力调节器3供电电源为dc24v，给定信号为4-20ma对应电子压力调节器3可控最大气压0-6bar，电子压力调节器3的压力反馈信号为0-10v对应电子压力调节器3出口处最大气压0-6bar。

所述电流检测压力传感器5供电电源为dc24v，检测转换信号为电流信号，4-20ma对应电子压力调节器3出口处最大气压0-6bar。

所述压力开关6为常开触点，当受电弓7出口气压压力从零升到3bar时，触点闭合，同时给通过o端子10给车辆信号预升弓信号，该信号同时发给控制单元8，用以故障诊断；当受电弓7出口气压压力从高于2.6bar降到2.6bar时，触点断开，同时给通过o端子10给车辆信号降弓信号，该信号同时发给控制单元8，用以故障诊断。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。