一种用120阀控制整组煤炭漏斗车底门开闭的控制系统的制作方法

本发明属于铁路货车风动控制系统领域，具体涉及一种用120阀控制整组煤炭漏斗车底门开闭的控制系统。

背景技术：

既有煤炭漏斗车卸货方式主要有单辆风、手动卸货或地面触碰式卸货两种方式。其中风动卸车方式由于其风源压力来自制动主管，没有联通多辆车的信号传输，而不能实现多个连挂车辆同时卸货。触碰式卸货结构主要依靠地面机构设施与车辆上传动柄接触，并在车辆移动力的作用下才能打开底门，因此也无法实现整列同时卸车的要求。根据我国铁路货车运用条件和车辆本身设计规范的影响，若实现多个连挂车辆同时卸货的要求，就需要不改变既有车辆卸货开闭方式和传动机构的基础，利用压力空气作为风动卸车的动力源和信号源实现漏斗车底门的开闭作用。同时根据车辆运行安全可靠的原则，车辆运行时需要底门可靠关闭，卸货时要求开门迅速的条件，就需要设计一套既能传递整列开关底门信号又能推动双向风缸驱动传动机构实现底门开闭功能的控制系统；同时确保车辆卸货完毕后通过阀的作用使多个车辆底门可靠完全关闭，同时确保关门压力不损失。

技术实现要素：

本发明为了实现整列货车卸货过程中的底门开闭功能，提出了一种用120阀控制整组煤炭漏斗车底门开闭的控制系统，包括与车头空压机连接的列车主管，列车主管上设有控制与各节车辆通断连接的折角塞门，所述列车主管外接有若干底门开闭控制单元，每个底门开闭控制单元对应控制一节车辆的底门开闭，所述的底门开闭控制单元具有控制底门开闭的功能和底门关闭时的保压自锁功能，底门开闭控制单元的输入信号为列车主管提供的空气压力变化。

所述的底门开闭控制单元包括储风缸、120控制阀和双向风缸，所述双向风缸包括由鞲鞴分隔成的开门气室和关门气室，双向风缸的鞲鞴杆设于关门气室内、鞲鞴杆外置端与底门连接；120控制阀的进风端与列车主管连接，双向风缸的关门气室和储风缸与120控制阀连接，双向风缸的开门气室与列车主管连接，120控制阀控制开门气室和关门气室内的压力变化，进而驱动鞲鞴杆运动，各连接回路中分别设有控制回路通断的塞门。

所述的120控制阀包括中间体、紧急阀、半自动缓解阀和主阀，中间体上有进风口、出风口b和出风口c，进风口与列车主管连接，出风口b与双向风缸的关门气室连接，出风口c与储风缸连接；所述紧急阀和主阀与中间体的两相邻面对应连接，缓解阀与主阀连接。即进风口为列车主管连接端口，出风口b为制动缸连接端口，出风口c为储风缸连接端口。

所述进风口与列车主管连接的回路中连接有组合式集尘器。组合式集尘器可采用常规铁路运输用集尘装置，其主要起过滤系统内空气和可以手动控制空气通路关闭的功能。

各车辆的列车主管之间、列车主管与底门开闭控制单元的车厢主进风管之间分别通过法兰三通连接，方便拆装、维修、更换局部管路。

所述120控制阀具有充气及缓解位、减速充气及缓解位、常用制动位、保压位和紧急制动位五个作用位置，底门开闭控制单元利用120控制阀的充气及缓解位、常用制动位和保压位三个作用位置完成对整组漏斗车底门的开闭控制，具体控制过程如下：

打开底门：风动控制整组卸车前，首先将尾车的风动控制列车主管上的折角塞门关闭，各车厢的主进风管与列车主管接通，首车的风动控制主进风管与地面风源或机车接通，使各节车辆底门开闭控制单元的主进风管内充有压力空气；使底门开闭控制单元的各塞门、组合集尘器手把置于开通位，120控制阀处于充气缓解位，这时120控制阀将沟通列车主管和储风缸，同时双向风缸前端的关门气室通过120控制阀与大气连通，列车主管中的压力空气还有一路直接到达双向风缸后端的开门气室，推动双向风缸鞲鞴杆前移，从而驱动底门机构打开底门；

关闭底门：当卸车完毕需要关门时，将列车主管内的压力空气排出，使120控制阀处于了制动位，这时双向风缸后端的开门气室通过列车主管接通大气，120控制阀将储风缸与双向风缸前端的关门气室连通，储风缸的压力空气进入双向风缸前端的关门气室推动双向风缸鞲鞴杆后移，从而驱动底门机构关闭底门。

底门关闭时，120控制阀施行常用制动减压，列车主管停止减压，120控制阀的主阀切断了列车主管与关门气室的通气回路，保证关门气室内的关门压力不损失，进而实现底门关闭时的保压自锁功能。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明实现了煤炭漏斗车整列编组卸车开关底门的要求，提高了车辆卸车效率，减少了作业人员，同时可以避免卸车粉尘对人员的伤害；

2、在列车运行过程中，底门始终处于关闭位置，且能有一部分压力空气封在双向风缸前盖内，解决了当转换为手动开关底门状态时，双向风缸活塞两侧压力空气皆为零压力状态，起到阻止底门打开的功能，进一步保证了车辆行车安全；

3、本发明将车辆风控管系连接设计成独有型式，可有效避免与车辆制动系统误接，影响车辆安全运行；

4、本发明风控系统中的零部件较少（储风缸、120控制阀和双向风缸等），降低了管路和部件的漏泄可能；

5、本发明是利用铁路制动系统的成熟核心配件120阀、组合式集尘器、法兰三通等连接组成，管系通径和各阀体通径进行校核设计就能满足车辆快速卸车和关闭底门的风量要求，确保了风控系统配件的可靠性及检修通用性，降低了新型配件的研制成本。

附图说明

图1为底门开闭控制单元的结构示意图；

图2为漏斗车底门打开时的控制单元原理图；

图3为漏斗车底门关闭时的控制单元原理图；

图4为120阀的结构示意图；

图5为图4的a向视图；

图6为图4的b向视图；

图中：1.储风缸、2.压力表、3.储风缸支管、4.120控制阀、5.车厢主进风管、6.组合式集尘器，7.管卡、9.列车主管、10.折角塞门、12.法兰弯头、13.dn32×dn25法兰三通、14.双向风缸前盖支管、15.dn32×dn15法兰三通、17.双向风缸、18.双向风缸后盖支管、19.双向风缸支管、a.关门气室、b.开门气室；

41.中间体、42.紧急阀、43.半自动缓解阀、44.主阀、45.出风口c、46-出风口b、47.进风口。

具体实施方式

结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明：

铁路货车制动系统是车辆关键系统，其使用的120控制阀为铁道车辆制动系统核心部件。在制动系统中120阀根据列车主管中空气压力的变化，来操纵本车制动装置的制动和缓解作用，它是制动机的主要控制机构。列车主管既是一根贯通全列车的压力空气输送管，向各车辆制动机供给压力空气，也是一根传递列车制动、保压或缓解指令的控制管。

120控制阀的结构如图4、5、6所示，由中间体、主阀、半自动缓解阀和紧急阀4部分组成。中间体上有进风口、出风口b和出风口c，进风口与列车主管连接，出风口b与双向风缸的关门气室连接，出风口c与储风缸连接。

120型控制阀的工作过程包括充气缓解、减速充气缓解、常用制动、制动保压和紧急制动等5个状态。

充气缓解状态：司机操纵制动机向制动管充风时，压缩空气经中间体进入主阀和紧急阀。

减速充气缓解状态：制动管增压，前部车辆增压速度较快，主活塞两侧形成较大压力差，主活塞推动滑阀、节制阀迅速下移，越过充气缓解位，压缩减速弹簧到下方极端位，形成减速充气缓解状态。

常用制动状态：司机操纵制动机，使制动管施行常用减压。

制动保压状态：制动管施行常用制动减压时，制动管停止减压。因作用部仍处于制动位，副风缸继续向制动缸充气，使副风缸压力继续下降，滑阀室的压力继续下降。当降至与主活塞上部的压力接近平衡时，在主活塞、节制阀自重及被压缩的稳定弹簧弹力作用下，主活塞带动节制阀下移（滑阀不动），节制阀盖住了滑阀背面的制动孔，切断了副风缸向制动缸充气的通路，形成了制动保压状态。

紧急制动状态：制动管紧急减压，与常用制动相仿，只是由于制动管减压速度快，第一阶段局部减压和第二阶段局部减压及制动作用的产生过程更迅速，而且两个阶段局部减压作用不明显。

机车制动装置通过列车管向储风缸(室)充气。若列车管经过了减压，列车进行了制动作用，其运行速度在逐渐降低或已停车，如需要缓解(即制动缸排气，缓解制动)，这时，上述各容器都留有一定量的压力空气，在这种情况下，列车管向这些容器充气称为“再充气”。在再充气的同时，制动缸压力空气经缓解通路排入大气，实现缓解作用。本发明用到了120阀充气及缓解位、常用制动位、保压位三个个作用位置。

本发明通过研究制动系统中120阀作用原理及其阀内通风孔径通风量和响应时间，判断120控制阀可以作为整组煤炭漏斗车开关底门用控制阀，提出了一种用120阀控制整组煤炭漏斗车底门开闭的控制系统，该系统包括与车头空压机连接的列车主管，列车主管与各节车厢的主进风管贯通并为各节车厢制动机供给压力空气，列车主管上均设有控制与各节车厢通断连接的折角塞门，所述列车主管外接有若干底门开闭控制单元，每个底门开闭控制单元对应控制一节车厢的底门开闭，所述的底门开闭控制单元具有控制底门开闭的功能和底门关闭时的保压自锁功能，底门开闭控制单元的输入信号为列车主管提供的空气压力变化。

底门开闭控制单元如图1所示，主要由储风缸、压力表、储风缸支管、120控制阀、车厢主进风管、dn25组合式集尘器、管卡、列车主管、左旋折角塞门、法兰弯头、dn32×dn25法兰三通、双向风缸前盖支管、dn32×dn15法兰三通、主风管、双向风缸、双向风缸后盖支管等组成，所述双向风缸包括由鞲鞴分隔成的开门气室和关门气室，双向风缸的鞲鞴杆设于关门气室内、鞲鞴杆外置端与底门连接；120控制阀的进风端与列车主管连接，双向风缸的关门气室和储风缸与120控制阀的出风端连接，双向风缸的开门气室与列车主管连接，各连接回路中分别设有控制回路通断的塞门。所述的120控制阀包括中间体、紧急阀、半自动缓解阀和主阀，所述紧急阀和主阀与中间体的两相邻面对应连接，缓解阀与主阀连接；中间体上有进风口、出风口b和出风口c，进风口与列车主管连接，出风口b与双向风缸的关门气室连接，出风口c与储风缸连接；所述紧急阀和主阀与中间体的两相邻面对应连接，缓解阀与主阀连接。进风口与列车主管连接的回路中连接有组合式集尘器。各车辆的列车主管之间、列车主管与底门开闭控制单元的车厢主进风管之间分别通过法兰三通连接。

该系统的具体控制过程如下：

打开底门工作原理：风动控制整组卸车前，首先将尾车厢段的风动控制列车主管上的折角塞门关闭，各车厢的主进风管与列车主管接通，首车的风动控制主进风管与地面风源或机车接通，使各车厢底门开闭控制单元的车厢主进风管内充有压力空气；使底门开闭控制单元的各塞门、组合集尘器手把置于开通位，120控制阀处于充气缓解位，这时120控制阀将沟通列车主管和储风缸，同时双向风缸前端的关门气室通过120控制阀与大气连通，列车主管中的压力空气还有一路直接到达双向风缸后端的开门气室，推动双向风缸鞲鞴杆前移，从而驱动底门机构打开底门，图2为开门时的风动控制原理图。

底门关闭工作原理：当卸车完毕需要关门时，将列车主管内的压力空气排出，使120控制阀处于了制动位，这时双向风缸后端的开门气室通过列车主管接通大气，120控制阀将储风缸与双向风缸前端的关门气室连通，储风缸的压力空气进入双向风缸前端的关门气室推动双向风缸鞲鞴杆后移，从而驱动底门机构关闭底门，图3为关门时的风动控制原理图。

底门关闭时，施行常用制动减压，列车主管停止减压，120控制阀的主阀切断了列车主管与关门气室的通气回路，保证关门气室内的关门压力不损失，进而实现底门关闭时的保压自锁功能。

根据上述设计控制系统开关底门原理图，使得连通整列车的列车主管充、排气作为整列货车开关底门的信号源和动力源，采用120阀制动、缓解功能中的气路变化实现整列卸中双向风缸动作通路变化要求，采用160升储风缸作为关闭底门的储风源，通过支管路、塞门、风表等配件实现系统的连接及压力判断。当列车端部进行充风时，压力空气首先经120阀给储风缸充风，同时直接向双向风缸的后盖充风，打开底门。当列车端部排掉列车主管压力空气时，120阀在主进风管压力下降及储风缸共同作用下，实现储风缸与双向风缸的前盖连通，关闭底门。

列车主管和各车厢主进风管支管管系采用铁路货车通用的法兰连接方式，既保证了风控系统的密封性，也满足车辆现有检修手段。

其中，120控制阀本身结构为现有技术，本发明仅仅对其基本结构和工作原理作了简单描述，本领域技术人员可结合120控制阀的现有工作原理理解并实施本发明技术方案，基于120阀原理的同等替换均属于本发明保护范围。