機車空電混合制動控制系統的製作方法

2023-05-31 19:44:31 2

機車空電混合制動控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種機車空電混合制動控制系統，包括單獨控制閥IBU、自動控制閥ABU、制動控制單元BCU、中央處理單元CCU、機車制動裝置LBU、動力制動裝置DBU和車輛制動裝置TBU，所述單獨控制閥IBU和自動控制閥ABU的輸出端分別與制動控制單元BCU的輸入端相連，制動控制單元BCU的輸出端與中央處理單元CCU的輸入端相連，中央處理單元CCU的輸出端分別與動力制動裝置DBU和制動控制單元BCU相連，制動控制單元BCU的輸出端分別與機車制動裝置LBU和車輛制動裝置TBU相連。本發明所述機車空電混合制動控制系統安全、可靠、節能、環保；不改變司機的操作習慣，直接操縱空氣制動手柄就可實現動力制動；制動時優先激發動力制動，最大限度的減少能源損耗，實施能量回收。
【專利說明】機車空電混合制動控制系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機車空電混合制動控制系統，屬於機車制動【技術領域】。
[0002]

【背景技術】
[0003]機車制動是指人為地制止列車的運動,包括使它減速、不加速或停止運行。目前，機車的制動主要分為空氣制動和動力制動。空氣制動的大閘可控制機車和車輛，而動力制動的小閘只控制機車。
[0004]其中，空氣制動是指:當司機將空氣制動閥(包含大閘和小閘)移到制動區時，壓縮空氣進入制動缸，推動制動缸活塞移動，制動缸活塞杆作用力再通過制動槓桿機構傳到閘瓦，使閘瓦緊抱車輪而制動。
[0005]動力制動是指:在制動時將原來驅動輪對的牽引電動機變為發電機，發出的電能將被消耗掉或進行回收利用。
[0006]目前，機車制動通常採用空氣制動來實施制動控制；完全僅採用空氣制動存在如下的不足之處:
1.能量消耗，即壓縮空氣的損失；
2.噪聲大，尤其是閘瓦摩擦聲、空壓機振動、壓縮空氣排放聲；
3.環境汙染，主要是閘瓦摩擦粉末；
4.運用成本高，需要經常更換閘瓦、車輪磨損等不利因素。
[0007]若機車配置了動力制動功能，則可實施動力制動。動力制動可以有效的克服空氣制動的不利因素，並且還可進行能量回收，進一步降低能耗。但是，動力制動受機車速度、運用狀態的影響而不能時刻保持足夠的動力制動力。因此空氣制動是機車制動必不可少的配置。
[0008]鑑於動力制動的優勢，內燃機車逐步配置了動力制動功能及動力制動操作手柄，但目前即使機車配有動力制動操作手柄，司機也不習慣操作動力制動手柄實施動力制動，司機往往直接操縱空氣制動手柄實施空氣制動控制，因此動力制動的優勢很難發揮出來。
[0009]


【發明內容】

[0010]本發明的目的在於:提供一種機車空電混合制動控制系統，以安全制動為原則，動力制動優先為目標，考慮司機操作習慣，保留完整的空氣制動閥和主司控器手柄；司機直接操作空氣制動手柄就能優先激發動力制動，動力制動不足時，空氣制動及時補充。
[0011]本發明目的通過下述技術方案來實現:一種機車空電混合制動控制系統，包括單獨控制閥IBU、自動控制閥ABU、制動控制單元BCU、中央處理單元CCU、機車制動裝置LBU、動力制動裝置DBU和車輛制動裝置TBU，所述單獨控制閥IBU和自動控制閥ABU的輸出端分別與制動控制單元BCU的輸入端相連，制動控制單元BCU的輸出端與中央處理單元CCU的輸入端相連，中央處理單元CXU的輸出端分別與動力制動裝置DBU和制動控制單元B⑶相連，制動控制單元B⑶的輸出端分別與機車制動裝置LBU和車輛制動裝置TBU相連。
[0012]作為一種優選方式，自動控制閥ABU輸出彳目號給制動控制單兀BCU ;制動控制單兀B⑶輸出閘缸壓力P值給中央處理單元(XU，中央處理單元CXU解析出制動力目標值F大|￥1，中央處理單元CCU根據機車運行狀態計算出機車所能輸出的動力制動力Fa，當FaS
時，中央處理單元CCU驅動電機輸出動力制動力，機車實施動力制動，同時車輛實施空氣制動；當F a〈F 時，中央處理單元CCU同時進行驅動電機輸出動力制動力F a，給出此時需空氣制動補充的制動力F補，以及所對應的機車制動閘缸需補充的空氣制動力P# ;然後，中央處理單元CCU輸出信號通知制動控制單元BCU使閘缸上作用P#的壓力，機車實施混合制動；列車管實施正常減壓，車輛實施正常的空氣制動。
[0013]作為一種優選方式，當單獨控制閥IBU實施制動時，制動控制單元BCU向中央處理單元CCU輸出小閘手柄位置對應的閘缸壓力P +，由中央處理單元CCU解析出機車能產生的對應制動力;中央處理單元CCU根據機車運行狀態得出機車所能輸出的動力制動力F動，若此時FaS F小_，則機車實施動力制動，輸出動力制動力值;若？動ra-Fa,以及對應的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然後通知制動控制單元B⑶使小閘的閘缸上作用P #的壓力，機車實施混合制動。
[0014]作為一種優選方式，當自動控制閥ABU和單獨制動閥IBU同時實施制動時，制動控制單元B⑶向中央處理單元CXU輸出對應的閘缸壓力P大，P大=MAX (P大閘，P小閘)，由中央處理單元CCU解析出機車能產生的對應制動力F±，中央處理單元CCU根據機車運行狀態得出機車所能輸出的動力制動力F動，若此時F動SF大，則機車實施動力制動，輸出動力制動力值F± ；^Fa< F±，中央處理單元CXU同時進行驅動電機輸出動力制動力Fa，給出此時需空氣制動補充的制動力F#，Ftt=F^-Fa,以及對應的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然後通知制動控制單元BCU使大閘的閘缸上作用P #的壓力，機車實施混合制動。
[0015]作為一種優選方式，機車制動裝置LBU產生機車空氣制動力LBF，動力制動裝置DBU產生機車動力制動力DBF，車輛制動裝置TBU產生車輛空氣制動力TBF，機車動力制動力DBF和機車空氣制動力LBF形成混合制動力。
[0016]作為一種優選方式，動力制動正常自動施加時，若機車速度低於設定值時，中央處理單元CCU向制動控制單元BCU發出空氣制動命令；當大閘閘缸壓力值大於設定值時,制動控制單元BCU向中央處理單元CCU發出信號，中央處理單元CCU切除動力制動，機車和車輛均恢復空氣制動。
[0017]本發明的實現原理為:
為了適應司機的操作習慣，有效的發揮動力制動的優勢，將機車空氣制動手柄功能加以擴展改造，將動力制動功能也賦予了機車空氣制動手柄。當司機操作空氣制動手柄時，機車滿足動力制動的條件時，機車優先激發動力制動，動力制動不足時，空氣制動及時補充。為確保制動的安全可靠，採用空氣制動手柄實施動力制動時，空氣制動隨時處於熱備狀態，一旦動力制動不足或失效時，空氣制動立即投入；機車檢測不到動力制動信號時，空氣制動手柄恢復正常的空氣制動作用；任何情況下實施緊急制動，均產生空氣緊急制動，此時保留動力制動可追加的可能性。這種混合制動控制系統保證機車最大限度的發揮動力制動，減少空氣制動的使用，同時不改變司機的操作習慣，實現機車的安全運用和節能、環保的要求。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果:本發明所述機車空電混合制動控制系統安全、可靠、節能、環保；具體來說，具備如下優點:
1.不改變司機的操作習慣，直接操縱空氣制動手柄就可實現動力制動；
2.制動時優先激發動力制動，能最大限度的減少能源損耗，實施能量回收；
3.制動時優先激發動力制動，能夠有效減少閘瓦、車輪磨耗,提高閘瓦、車輪使用壽命;
4.制動時優先激發動力制動，能夠有效減少空壓機、乾燥器的工作時間，提高空壓機、乾燥器使用壽命；

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為機車空氣制動即小閘實施制動時的原理框圖；
圖2為機車空氣制動即小閘實施制動時的控制單元關係圖。
[0020]圖3為機車動力制動即大閘實施制動時的原理框圖；
圖4為機車動力制動即大閘實施制動時的控制單元關係圖。
[0021]圖5是動力制動和空氣控制轉換時控制單元關係圖。
[0022]其中:IBU-單獨控制閥，ABU-自動控制閥，B⑶-制動控制單元，CXU-中央處理單元，LBU-機車制動裝置，DBU-動力制動裝置，TBU-車輛制動裝置，DBF-機車動力制動力，TBF-車輛空氣制動力，LBF-機車空氣制動力。
[0023]

【具體實施方式】
[0024]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0025]本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特質和/或步驟以外，均可以以任何方式組合，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換，即，除非特別敘述，每個特徵之一系列等效或類似特徵中的一個實施例而已。
[0026]實施例，如圖1-5所示:
一種機車空電混合制動控制系統，其包括單獨控制閥IBU、自動控制閥ABU、制動控制單元B⑶、機車制動裝置LBU、中央處理單元(XU、動力制動裝置DBU和車輛制動裝置TBU。該控制系統的電路連接關係為:所述單獨控制閥IBU和自動控制閥ABU的輸出端分別與制動控制單元B⑶的輸入端相連，制動控制單元B⑶的輸出端與中央處理單元CXU的輸入端相連，中央處理單元CXU的輸出端分別與動力制動裝置DBU和制動控制單元B⑶相連，制動控制單元B⑶的輸出端分別與機車制動裝置LBU和車輛制動裝置TBU相連。機車制動裝置LBU產生機車空氣制動力LBF，動力制動裝置DBU產生機車動力制動力DBF，車輛制動裝置TBU產生車輛空氣制動力TBF，機車動力制動力DBF和機車空氣制動力LBF形成混合制動力。
[0027]如圖5所示，該機車空電混合制動控制系統的混合制動原理為:自動控制閥ABU輸出信號給制動控制單元BCU ;動力制動與空氣制動的轉換是根據設定條件來自動實施轉換的，如機車速度低於某設定值、制動缸壓力大於某設定值，控制系統將自動實施轉換。具體制動和轉換過程為:
制動控制單元BCU輸出閘缸壓力P值給中央處理單元CCU，中央處理單元CCU解析出制動力目標值Fra，中央處理單元CCU根據機車運行狀態計算出機車所能輸出的動力制動力F動，當F動> 時，中央處理單元CCU驅動電機輸出動力制動力Fffl，機車實施動力制動，同時車輛實施空氣制動；當Fa〈Fffl時，中央處理單元CCU同時進行驅動電機輸出動力制動力Fa，給出此時需空氣制動補充的制動力F補，以及所對應的機車制動閘缸需補充的空氣制動力P# ;然後，中央處理單元CXU輸出信號通知制動控制單元B⑶使閘缸上作用P#的壓力，機車實施混合制動；列車管實施正常減壓，車輛實施正常的空氣制動。動力制動正常自動施加時，若機車速度低於設定值時，中央處理單元CCU向制動控制單元BCU發出空氣制動命令；當小閘閘缸壓力值大於設定值時，制動控制單元BCU向中央處理單元CCU發出信號，中央處理單元CCU切除動力制動，機車和車輛均恢復空氣制動。
[0028]如圖1-2所示，當單獨控制閥IBU實施制動時，制動控制單元BCU向中央處理單元CXU輸出小閘手柄位置對應的閘缸壓力P +，由中央處理單元CXU解析出機車能產生的對應制動力F小_ ;中央處理單元CCU根據機車運行狀態得出機車所能輸出的動力制動力F動』若此時FzaS ，則機車實施動力制動，輸出動力制動力值;若？動< F小_，中央處理單元CCU同時進行驅動電機輸出動力制動力F動，給出此時需空氣制動補充的制動力F補，Ftt=F
以及對應的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然後通知制動控制單元B⑶使小閘的閘缸上作用P#的壓力，機車實施混合制動。此過程實施動態維持；司機利用單獨制動閥追加制動時，重複上述過程。
[0029]當小閘在制動區內逐漸緩解時，首先中央處理單元C⑶根據小閘所處制動區的位置確定所需制動力，優先釋放空氣制動空氣制動力P#，然後逐步減少動力制動，直至運轉位時空氣制動、動力制動均全部緩解。
[0030]如圖3-4所示，當自動控制閥ABU實施制動時,制動控制單元BCU向中央處理單元CXU輸出大閘手柄位置對應的閘缸壓力P±，由中央處理單元CXU解析出機車能產生的對應制動力F大_，中央處理單元CCU根據機車運行狀態得出機車所能輸出的動力制動力F動』若此時FaS ，則機車實施動力制動，輸出動力制動力值列車管實施正常減壓，車輛實施正常的空氣制動，大閘追加制動時，列車管追加減壓量，車輛制動力增加；gFa<
?，中央處理單元CCU同時進行驅動電機輸出動力制動力Fa，給出此時需空氣制動補充的制動力F#，Ftt =F以及對應的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然後通知制動控制單元BCU使大閘的閘缸上作用P#的壓力，機車實施混合制動，列車管實施正常減壓，車輛實施正常的空氣制動。
[0031]當大閘在制動區內逐漸緩解時，動力制動力與列車管減壓量均不變，至運轉位時動力制動緩解、列車管壓力恢復定壓。
[0032]另外，任何情況下實施緊急制動，機車與列車均產生空氣緊急制動，此時保留動力制動可追加的可能性。
[0033]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種機車空電混合制動控制系統，包括單獨控制閥IBU、自動控制閥ABU、制動控制單元B⑶、機車制動裝置LBU、動力制動裝置DBU和車輛制動裝置TBU，其特徵在於:還包括中央處理單元CCU，所述單獨控制閥IBU和自動控制閥ABU的輸出端分別與制動控制單元B⑶的輸入端相連，制動控制單元B⑶的輸出端與中央處理單元CXU的輸入端相連，中央處理單元CXU的輸出端分別與動力制動裝置DBU和制動控制單元B⑶相連，制動控制單元B⑶的輸出端分別與機車制動裝置LBU和車輛制動裝置TBU相連。
2.如權利要求1所述的機車空電混合制動控制系統，其特徵在於:自動控制閥ABU輸出信號給制動控制單元BCU ;制動控制單元BCU輸出閘缸壓力P值給中央處理單元CCU，中央處理單元CCU解析出制動力目標值F±ra，中央處理單元CCU根據機車運行狀態計算出機車所能輸出的動力制動力F動，當FaS 時，中央處理單元CCU驅動電機輸出動力制動力，機車實施動力制動，同時車輛實施空氣制動；當時，中央處理單元CCU同時進行驅動電機輸出動力制動力Fa，給出此時需空氣制動補充的制動力F補，以及所對應的機車制動閘缸需補充的空氣制動力P# ;然後，中央處理單元CCU輸出信號通知制動控制單元BCU使閘缸上作用P#的壓力，機車實施混合制動；列車管實施正常減壓，車輛實施正常的空氣制動。
3.如權利要求2所述的機車空電混合制動控制系統，其特徵在於:當單獨控制閥IBU實施制動時，制動控制單元BCU向中央處理單元CCU輸出小閘手柄位置對應的閘缸壓力P+，由中央處理單元CCU解析出機車能產生的對應制動力;中央處理單元CCU根據機車運行狀態得出機車所能輸出的動力制動力Fa，若此時FaS ，則機車實施動力制動，輸出動力制動力值F# ;若Fa|￥1-Fa,以及對應的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然後通知制動控制單元BCU使小閘的閘缸上作用P#的壓力，機車實施混合制動。
4.如權利要求2所述的機車空電混合制動控制系統，其特徵在於:當自動控制閥ABU和單獨制動閥IBU同時實施制動時，制動控制單元BCU向中央處理單元CCU輸出對應的閘缸壓力P大，P大=MAX (P大|￥?，P/>|￥1),由中央處理單元CXU解析出機車能產生的對應制動力F±，中央處理單元CCU根據機車運行狀態得出機車所能輸出的動力制動力Fa，若此時FaS F大，則機車實施動力制動，輸出動力制動力值F± ;若F動< F大，中央處理單元CCU同時進行驅動電機輸出動力制動力F動，給出此時需空氣制動補充的制動力F補，F補=F大-F動，以及對應的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然後通知制動控制單元BCU使大閘的閘缸上作用P#的壓力，機車實施混合制動。
5.如權利要求1所述的機車空電混合制動控制系統，其特徵在於:機車制動裝置LBU產生機車空氣制動力LBF，動力制動裝置DBU產生機車動力制動力DBF，車輛制動裝置TBU產生車輛空氣制動力TBF，機車動力制動力DBF和機車空氣制動力LBF形成混合制動力。
6.如權利要求1所述的機車空電混合制動控制系統，其特徵在於:動力制動正常自動施加時，若機車速度低於設定值時，中央處理單元CCU向制動控制單元BCU發出空氣制動命令；當大閘閘缸壓力值大於設定值時，制動控制單元BCU向中央處理單元CCU發出信號，中央處理單元CCU切除動力制動，機車和車輛均恢復空氣制動。
【文檔編號】B61H11/14GK104401352SQ201410664135
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】付國瓊, 張斌, 王平華, 劉順國, 何國福, 孟玉發, 葉頂康 申請人:南車資陽機車有限公司