专利名称：一种实时控制列车管容积气压的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种铁道车辆制动装置的性能检查试验的风源的控制方法，具体涉及一种实时控制列车管容积气压的装置或控制方法。
背景技术：
铁道车辆制动装置是列车行车安全的保证，制动机是产生制动原动力并进行操纵和控制的制动装置，其核心部件是制动阀，目前铁道车辆运用的主要是空气制动机。空气制动机要正常工作，就必须对符合车辆制动曲线(如图I所示)所示的列车管减压速度做出正确反应；这其中各种制动阀首先必须对符合该曲线所示的所有减压速度正确反应。
基于车辆空气制动机对列车行车安全的重要性，铁道部《车辆制动装置检修细则》规定了对空气制动机进行各级(分拆、单车和列车)试验检查的规定，由此研制并运用了各类相应的试验设备，主要有各种型号的制动阀试验台、单车试验器和列车试验器。制动阀试验台是用以对各种制动阀(120阀、103阀、104阀等)进行性能检查试验的一类装置，可以手动和自动进行试验，制动阀经试验合格后方可装车使用。单车试验器是一种可移动的试验装置，主要用于检验客、货车辆制动机的单车性能是否符合规定的技术标准，对新造车和制动辅修及以上修程的车辆及制动机发生故障的车辆均需经单车试验器进行单车性能试验，合格后方可使用。列车试验器是设于地面的固定装置，用于对到达、始发的客、货列车空气制动装置技术状态进行检查的专用设备。它们在铁路车辆的运用中为保障安全行车发挥着主要的作用。目前的各制动试验设备或方法，根据试验项目，控制列车管容积内的气压按一定速度下降或上升(如图I所示)，同时检查试验对象的状态的变化。这种控制气压以一定速度改变的方法是靠控制不同孔径的小孔充风或排风实现的，其原理是在固定容积中的气体，在内外压差的作用下，经特定孔径的小孔充风或漏泄，容积内气压发生相应速度的上升或下降，该变化速度在压差为2倍时仅决定于小孔的孔径；目前各制动试验设备均采用通过切换不同孔径的小孔充风或者排风，实现不同试验项目的减压或升压速度，因此各制动试验设备均装配有具有多个不同孔径小孔的操纵阀。该种方法产生的气压变化准确度会受到环境气压、环境温度或制动管工作容积等因素的影响，使试验结果存在较明显的不确定性；另外，这些用以充风或排风的小孔，经过一段时间的使用，其孔径会因为各种原因(例如灰尘、空气中的油污等的堵塞)发生变化而不能产生规定的减压或升压速度，为了确保行车安全，各制动试验设备运用一定时间后必须要进行机能试验校核。
发明内容
本发明提供了一种不同于上述各制动试验设备或方法的一种实时控制列车管容积气压的装置。基于本发明进行的制动装置试验，其增压与减压过程可完全控制，在气压-时间图上表现为任何预设的曲线(直线)，因而很容易实现车辆制动曲线图所示的所有情况，可对制动阀的所有情况进行直接的试验检查，如对制动阀进行缓解、制动灵敏度、安定、及紧急制动试验等项目，同时也可大大提高试验的效率。为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案一种实时控制列车管容积气压的装置，该装置包括伺服比例阀和电子控制电路，所述伺服比例阀通过充风或排风控制列车管容积气压，并实时检测列车管容积气压，所述电子控制电路对伺服比例阀给出目标压力值，并根据伺服比例阀检测到的当前列车管容积的实际压力，实时控制伺服比例阀充风或排风的流量大小，使列车管容积的压力达到目标压力值或以给定的速度连续地改变。所述伺服比例阀上设有一个进风口、一个排风口和一个出风口，所述出风口连通列车管容积，以便列车管容积内气体通过伺服比例阀完成充风和排风，从而改变其内压力；所述进风口连通总风源，用于在需要使列车管容积压力增加时从总风源充风；所述排风口用于在需要使列车管容积压力减低时排出气体。 所述进风口和排风口控制为关闭状态或开口口径大小可控的开启状态；所述出风口则有关闭和开启两个状态。本发明基于上述装置提供一种实时控制列车管容积气压的方法，该方法包括如下步骤(I)电子控制电路根据不同的试验任务给出目标压力值；(2)伺服比例阀实时读取列车管实际压力值，并计算得到目标压力值与实际压力值的差值；(3)电子控制电路根据该差值实时调整伺服比例阀排风口和进风口的流量，当实际压力值高于目标压力值时，打开或增加排风口的流量；当实际压力值低于目标压力值时，打开或增加进风口的流量；使得列车管容积内的实际压力值与目标压力值保持一致。所述步骤(3)中当目标压力值以一定的速度改变时，所述电子控制电路控制调整伺服比例阀排风口和进风口的流量，使得列车管容积的压力就以同样的方式连续地改变，从而实现列车管压力以要求的速度平滑地排风充风。本发明提供的装置控制列车管容积减压的过程不是靠固定孔径的小孔排风，而是在实时地调整充、排风流量以控制减压的速度，因而检验固定孔径小孔的机能试验也不是必要的了，这大大提高了试验的效率；这种采用闭环反馈控制容积内气压的装置，从原理上使其不受容积、环境温度和工作环境气压等参数改变的影响，因而其试验结果的可靠性高。本发明采用闭环反馈控制的装置以及相应的控制方法，无论是控制列车管容积内气压上升还是下降，其过程都可以在气压-时间图上控制为任何预设的曲线(直线)，可实现车辆制动曲线图的所有情况，如图I所示，因而可以作为对制动阀及车辆制动机的制动特性做直接的、完整分析的理想工具。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本发明。图I为空气制动阀制动曲线图。图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明的控制器总成框图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。本发明根据制动阀的制动曲线图(如图I)规定的制动阀及车辆制动机对列车管减压速度的反应特性，提供一种控制列车管容积气压变化的装置，该装置仅装配有一个充风孔和一个排风孔，通过控制两个孔的即时流量，最终决定列车管的充风排风动作及速度；列车管容积气压的控制过程是利用闭环控制的原理，实时读取和控制列车管容积内的气压值，根据其与预定气压值的差值，实时控制充风和排风两孔的流量大小，使列车管容积内气压动态地保持在给定压力值上。当给定压力值上升或下降时，如图I所示，容积内压力随之而改变，由此实现列车管容积的气压值按预定的方式或速度变化。
基于上述原理，本发明提供的实时控制列车管容积气压的装置主要是由电子控制电路100和伺服比例阀200等组成一个闭环控制系统(如图2所示)。伺服比例阀200通过充风或排风控制列车管容积气压，并实时检测列车管容积气压。伺服比例阀200上有一个进风口 201、一个排风口 202和一个出风口 203。出风口 203用于连通列车管容积300，使得列车管容积内气体可通过伺服比例阀完成充风和排风，从而改变其内压力。进风口 201连接总风源400，用于在需要使列车管容积压力增加时从总风源充风。在具体实施时，可通过集尘器500连接总风源400，以便形成稳压的气源。排风口 202用于在需要使列车管容积压力减低时排出气体。电子控制电路100对伺服比例阀200给出目标压力值，并根据伺服比例阀200检测到的当前列车管容积的实际压力，实时控制伺服比例阀200上的进风口 201、排风口 202和出风口 203，以控制充风或排风的流量大小，使列车管容积的压力达到目标压力值或以给定的速度连续地改变。伺服比例阀200上进风口 201和排风口 202可控制为关闭状态或开口口径大小可控的开启状态；出风口 203则有关闭和开启两个状态。上述实时控制列车管容积气压的装置的具体控制过程如下(I)由电子控制电路100根据不同的试验任务给出目标压力值；(2)伺服比例阀200实时读取列车管实际压力值，并计算得到目标压力值与实际压力值的差值；(3)电子控制电路100根据该差值实时控制伺服比例阀200上进风口 201、排风口202和出风口 203，以控制充风或排风的流量大小；(4)伺服比例阀200根据电子控制电路100的控制，调整排风口 202和进风口 201的流量当实际压力值高于目标压力值时，打开或增加排风口的流量；当实际压力值低于目标压力值时，打开或增加进风口的流量；使得列车管容积内的实际压力值与目标压力值
保持一致。当目标压力值以一定的速度改变时，电子控制电路100控制调整伺服比例阀200排风口 202和进风口 201的流量，使得列车管容积的压力就以同样的方式连续地改变，从而实现列车管压力以要求的速度均匀地排风充风。由于上述方案可知，本发明能够在控制列车管容积增减压的过程中，以一定的速度连续地改变其给定值，并通过读取列车管容积的压力反馈值，实时地调整充、排风流量，从而控制列车管容积的压力以给定的速度连续地改变。基于上述方案形成的装置，其具体运行过程如图3所示系统的控制目标是列车管容积的气压(即图中负载)，图中虚线框内的部分表示执行充风或排风动作的伺服比例阀，目标气压值由电子控制电路给定，通过反馈Fl (S)，伺服比例阀实时调节负载气压值(由气源补气或排风)到给定值；如果电子控制电路的给定目标气压值随时间上升或下降，则负载容积的气压也表现为同样的变化；籍此装置，车辆制动曲线图上的气压减压曲线很容易在列车管容积内实现，慢充风和快充风过程也很容易实现。
由上可知，本发明无论是控制列车管容积内气压上升还是下降，其过程的控制都可以实现在气压-时间图上画出任何预设的曲线(直线)，可实现车辆制动曲线图的所有情况。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种实时控制列车管容积气压的装置，其特征在于，所述装置包括伺服比例阀和电子控制电路，所述伺服比例阀通过充风或排风控制列车管容积气压，并实时检测列车管容积气压，所述电子控制电路对伺服比例阀给出目标压力值，并根据伺服比例阀检测到的当前列车管容积的实际压力，实时控制伺服比例阀充风或排风的流量大小，使列车管容积的压力达到目标压力值或以给定的速度连续地改变。
2.根据权利要求I所述的一种实时控制列车管容积气压的装置，其特征在于，所述伺服比例阀上设有一个进风口、一个排风口和一个出风口，所述出风口连通列车管容积，以便列车管容积内气体通过伺服比例阀完成充风和排风，从而改变其内压力；所述进风口连通总风源，用于在需要使列车管容积压力增加时从总风源充风；所述排风口用于在需要使列车管容积压力减低时排出气体。
3.根据权利要求2述的一种实时控制列车管容积气压的装置，其特征在于，所述进风口和排风口控制为关闭状态或开口口径大小连续可控的开启状态；所述出风口则有关闭和开启两个状态。
4.一种实时控制列车管容积气压的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (1)电子控制电路根据不同的试验任务给出目标压力值； (2)伺服比例阀实时读取列车管实际压力值，并计算得到目标压力值与实际压力值的差值; (3)电子控制电路根据该差值实时调整伺服比例阀排风口和进风口的流量，当实际压力值高于目标压力值时，打开或增加排风口的流量；当实际压力值低于目标压力值时，打开或增加进风口的流量；使得列车管容积内的实际压力值与目标压力值保持一致。
5.根据权利要求4所述的一种实时控制列车管容积气压的方法，其特征在于，所述步骤(3)中当目标压力值以一定的速度改变时，所述电子控制电路控制调整伺服比例阀排风口和进风口的流量，使得列车管容积的压力就以同样的方式连续地改变，从而实现列车管压力以要求的速度均匀地排风充风。
全文摘要
本发明公开了一种实时控制列车管容积气压的装置和方法，该装置主要由电子控制电路和伺服比例阀等组成一个闭环控制系统；其方法基于装置实施，根据目标压力值与实际压力值的差值实时控制列车管容积内的气压及其变化过程或变化速度，使其在气压-时间图上完全按预设的曲线(直线)变化，因而很容易实现车辆制动曲线图所示的所有情况，可对制动阀及车辆制动机的所有情况进行直接的试验检查，如对制动阀进行缓解、制动灵敏度、安定、及紧急制动试验等项目，同时使试验检查的效率大大提高。
文档编号G05D16/20GK102681561SQ20111006452
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者左德建, 李君 , 涂继荣, 王水明, 邹文潇 申请人:上海全路通铁道科技发展有限公司