《一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統》是南車株洲電力機車有限公司於2010年12月2日申請的發明專利，該專利的申請號為2010105704949，公布號為CN102009646A，公布日為2011年4月13日，發明人是傅成駿、劉豫湘、毛金虎、張彥林、方長征、劉泉、黃金虎、鄧李平，該專利屬於蓄電池電力工程車中制動系統控制領域。
《一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統》包括正常情況下啟用的電子分配閥閉環控制系統、當電子分配閥閉環控制系統失效時啟用的後備空氣分配閥控制系統和緊急情況下使用的緊急制動快速增壓控制系統。該發明對蓄電池電力工程車制動缸通過預控風缸壓力的閉環控制，能提高制動缸壓力的控制精度；採用後備空氣分配閥，可以提高制動系統的可靠性；緊急制動快速增壓通道，能確保在緊急的情況下，短時間內產生緊急制動作用，保證蓄電池電力工程車的安全性。
2014年11月6日，《一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統
- 公布號：CN102009646A
- 公布日：2011年4月13日
- 申請號：2010105704949
- 申請日：2010年12月2日
- 申請人：南車株洲電力機車有限公司
- 地址：湖南省株洲市石峰區田心高科園
- 發明人：傅成駿、劉豫湘、毛金虎、張彥林、方長征、劉泉、黃金虎、鄧李平
- 分類號：B60T13/57（2006.01）I、B61H11/06（2006.01）I
- 代理機構：長沙正奇專利事務所有限責任公司
- 類別：發明專利
- 代理人：盧宏
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著現代鐵路技術的發展，對捷運工程車制動系統的安全性和控制精度提出了更高的要求，分配閥控制方式的不同的影響著制動系統對制動缸的控制精度，從而影響蓄電池電力工程車制動系統的安全性與控制精度。2010年12月前，蓄電池電力工程車制動系統中制動與緩解的指令由空氣傳輸開環控制，導致制動系統回響慢和控制精度低；均採用單一的純空氣分配閥系統，沒有備用系統，系統可靠性差：緊急制動採用總風直接充入制動缸或預控容積，易造成制動缸壓力過大導致車輪滑行。因此需要通過新方法對分配閥進行控制，才能適應現代鐵路對蓄電池電力工程車的要求。
發明內容
專利目的
《一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統》旨在提供一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統，該裝置可對機車制動缸通過預控風缸壓力的閉環控制，可提高制動缸壓力的控制精度。
技術方案
《一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統》其結構特點是，包括正常情況下啟用的電子分配閥閉環控制系統、當電子分配閥閉環控制系統失效時啟用的後備空氣分配閥控制系統和緊急情況下啟用的緊急制動快速增壓控制系統；
所述正常情況下啟用的電子分配閥閉環控制系統包括接入分配閥均衡部的壓力感測器，由與總風輸出口連線的控制總風進氣與截止的總風塞門、調節總風壓力的總風調壓閥、進氣高速電空閥、預控風缸和分配閥、調壓閥依次串接而成的進氣支路和由排氣高速電空閥構成的排氣支路；其中進氣高速電空閥和排氣高速電空閥的信號輸入端分別與制動控制單元BCU連線，該制動控制單元BCU內部設有比例控制器；所述比例控制器的信號輸入端與壓力感測器的輸出端連線，所述司機控制器的信號輸出端與制動控制單元BCU連線；根據司機控制器的指令，比對壓力感測器與指令的差距，控制進氣高速電空閥和排氣高速電空閥得失電。
所述當電子分配閥閉環控制系統失效時啟用的後備空氣分配閥控制系統由經管道依次串接的列車管、分配閥、調壓閥、工作風缸、容積室補充風缸、由制動控制單元BCU控制的轉換電空閥組成。
所述緊急情況下啟用的緊急制動快速增壓控制系統由經管道依次串接的總風塞門、總風調壓閥、塞門、大通徑電空閥、預控風缸和分配閥均衡部組成；所述大通徑電空閥連線到緊急制動環路上，該緊急制動環路上串聯有司機控制器-緊急位、緊急制動按鈕、總風壓力過低保護等；所述緊急制動按鈕的另一信號輸出端與制動控制單元BCU連線，當該緊急制動環路上的任一環節斷開時，大通徑電空閥失電，啟動所述緊急制動快速增壓控制系統。
在該發明中，通過調整調壓閥或總風調壓閥的整定值，所述預控風缸內壓力在所述正常情況下啟用電子分配閥閉環控制系統工作時不高於總風調壓閥所設整定值。所述預控風缸內壓力在所述當電子分配閥閉環控制系統失效啟用的後備空氣分配閥控制系統工作時不高於調壓閥所設整定值，從而使得分配閥限定製動缸最大壓力不高於整定值。
所述分配閥均衡部風缸上設定壓力檢測口，通過該壓力檢測口，利用其他的標準壓力檢測儀器，如高精度數字式壓力表，來測試分配閥均衡部實際調節的壓力是否準確，從而可以進一步提高壓力控制系統的準確性和實用性。所述比例控制器為脈衝寬度調製（PWM）比例控制器。
下面結合附圖對該發明作進一步的說明。
如圖1所示，該發明所述的用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統，包括正常情況下啟用的電子分配閥閉環控制系統、當電子分配閥閉環控制系統失效時啟用的後備空氣分配閥控制系統和緊急情況下啟用的緊急制動快速增壓控制系統。
所述正常情況下啟用的電子分配閥閉環控制系統包括接入分配閥15均衡部的壓力感測器7，由與總風輸出口連線的控制總風進氣與截止的總風塞門1、調節總風壓力的總風調壓閥2、進氣高速電空閥3、預控風缸12和分配閥15、調壓閥9依次串接而成的進氣支路和由排氣高速電空閥4構成的排氣支路；其中進氣高速電空閥3和排氣高速電空閥4的信號輸入端分別與制動控制單元BCU17連線，該制動控制單元BCU17內部設有PWM比例控制器5；所述比例控制器5的信號輸入端與壓力感測器7的輸出端連線；所述司機控制器18的信號輸出端與制動控制單元BCU17連線；根據司機控制器18的指令，比對壓力感測器7與指令的差距，進而控制進氣高速電空閥3和排氣高速電空閥4得失電。
所述當電子分配閥閉環控制系統失效時啟用的後備空氣分配閥控制系統由經管道依次串接的列車管、分配閥15、調壓閥9、工作風缸14、容積室補充風缸13、轉換電空閥6組成；所述轉換電空閥6受制動控制單元BCU17控制。
所述緊急情況下啟用的緊急制動快速增壓控制系統由經管道依次串接的總風塞門1、總風調壓閥2、塞門10、大通徑電空閥11、預控風缸12和分配閥15均衡部組成。如圖3所示，所述大通徑電空閥11連線到緊急制動環路上，該緊急制動環路上串聯有司機控制器18-緊急位、緊急制動按鈕19、總風壓力過低保護等；所述緊急制動按鈕19的另一信號輸出端與制動控制單元BCU17連線，當該緊急制動環路上的任一環節斷開時，如司機控制器18轉向緊急位或按動緊急制動按鈕19，大通徑電空閥11失電，啟動所述緊急制動快速增壓控制系統。
所述用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統包括三種模式：正常情況下採用電子分配閥閉環控制系統；如果電子分配閥閉環控制系統失效則自動啟動後備空氣分配閥控制系統；緊急制動時候時，啟動所述緊急制動快速增壓控制系統。
正常情況下，分配閥15均衡部的制動缸預控風缸12的壓力採用電子分配閥閉環控制系統，傳送脈衝寬度調製（PWM）信號的制動控制單元BCU17通過計算列車管壓力得到預控風缸壓力的目標值，比較該目標值與壓力感測器7反饋的分配閥15均衡部的實時壓力值，內部的比例控制器5對進氣高速電空閥3和排氣高速電空閥4進行控制，達到精確調控預控風缸12的壓力，即分配閥15均衡部的制動缸預控壓力的目的，從而精確控制制動缸壓力。
如圖2所示，當脈衝寬度調製（PWM）信號的比例控制器5失效，或制動控制單元BCU17出現硬體故障導致當機，制動控制單元BCU17其通過自身診斷程式控制所有的輸出為零，即轉換電空閥6失電，電子分配閥閉環控制系統自動轉入後備空氣分配閥系統；如果構成電子分配閥的部件如進氣高速電空閥3、排氣高速電空閥4或壓力感測器7等出現故障，則需人工手動切除制動控制單元BCU17的輸出，使轉換電空閥6失電進入後備空氣分配閥控制系統。此時，由於轉換電空閥6失電，溝通了預控風缸12和容積室補充風缸13，分配閥15受列車管壓力和工作風缸14的控制，預控風缸12和容積室補充風缸13的壓力通過分配閥15均衡部的放大控制制動缸壓力。
當司機發現有緊急情況需要緊急制動時候時，通過操縱司機室內的緊急制動按鈕19或轉動司機控制器18手柄到緊急位時，緊急制動環路破壞，大通徑電空閥11失電，緊急制動設備啟動所述緊急制動快速增壓控制系統，此時，總風通過總風調壓閥2和大通徑電空閥11快速向預控風缸12中充風，從而讓制動缸壓力迅速達到最大值，機車制動缸產生緊急制動作用。
所述預控風缸12內壓力在所述正常情況下啟用電子分配閥閉環控制系統工作時不高於總風調壓閥2所設整定值。所述預控風缸12內壓力在所述當電子分配閥閉環控制系統失效啟用的後備空氣分配閥控制系統工作時不高於調壓閥9所設整定值。
有益效果
《一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統》提高了制動缸壓力的控制精度，增加了制動系統的可靠性，縮短了緊急制動的回響時間，增強了蓄電池電力工程車的安全性。在正常情況下，預控風缸的壓力實施閉環控制，通過分配閥均衡部的放大得到機車制動缸的壓力，能提高分配閥對制動缸壓力的控制精度；而後備空氣分配閥作為備用，提高了制動系統的可靠性。在緊急制動時，全部採用硬導線控制，且預控風缸的壓力並聯了一路大通徑的總風通路，有效地縮短了緊急制動的回響時間，增強蓄電池電力工程車的可靠性、安全性。另外蓄電池電力工程車制動缸的最高壓力是通過調壓閥的整定值實現的，可提高壓力的控制精度。
附圖說明
圖1是該發明一種實施例的氣路原理圖；
圖2是該發明一種實施例的電路控制原理圖；
圖3是該發明所述緊急制動環的控制原理圖。
在附圖中：1、總風塞門；2、總風調壓閥；3、進氣高速電空閥；4、排氣高速電空閥；5、比例控制器；6、轉換電空閥；7、壓力感測器；8、壓力檢測口；9、調壓閥；10、塞門；11、大通徑電空閥；12、預控風缸；13、容積室補充風缸；14、工作風缸；15、分配閥；16、塞門；17、制動控制單元BCU；18、司機控制器；19、緊急制動按鈕。
權利要求
1.《一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統》其特徵是，包括正常情況下啟用的電子分配閥閉環控制系統、當電子分配閥閉環控制系統失效時啟用的後備空氣分配閥控制系統和緊急情況下啟用的緊急制動快速增壓控制系統；所述正常情況下啟用的電子分配閥閉環控制系統包括接入分配閥（15）均衡部的壓力感測器（7），由與總風輸出口連線的控制總風進氣與截止的總風塞門（1）、調節總風壓力的總風調壓閥（2）、進氣高速電空閥（3）、預控風缸（12）、分配閥（15）和調壓閥（9）依次串接而成的進氣支路和由排氣高速電空閥（4）構成的排氣支路；其中進氣高速電空閥（3）和排氣高速電空閥（4）的信號輸入端分別與制動控制單元BCU（17）連線，該制動控制單元BCU（17）內部設有比例控制器（5）；所述比例控制器（5）的信號輸入端與壓力感測器（7）的輸出端連線，所述司機控制器（18）的信號輸出端與制動控制單元BCU（17）連線；根據司機控制器（18）的指令，比對壓力感測器（7）與指令的差距，控制進氣高速電空閥（3）和排氣高速電空閥（4）得失電；所述當電子分配閥閉環控制系統失效時啟用的後備空氣分配閥控制系統由經管道依次串接的列車管、分配閥（15）、調壓閥（9）、工作風缸（14）、容積室補充風缸（13）、由制動控制單元BCU（17）控制的轉換電空閥（6）組成；所述緊急情況下啟用的緊急制動快速增壓控制系統由經管道依次串接的總風塞門（1）、總風調壓閥（2）、塞門（10）、大通徑電空閥（11）、預控風缸（12）和分配閥（15）均衡部組成；所述大通徑電空閥（11）連線到一緊急制動環路上，該緊急制動環路上串聯有司機控制器（18）-緊急位、緊急制動按鈕（19）、總風壓力過低保護；所述緊急制動按鈕（19）的另一信號輸出端與制動控制單元BCU（17）連線，當該緊急制動環路上的任一環節斷開時，該大通徑電空閥（11）失電，啟動所述緊急制動快速增壓控制系統。
2.根據權利要求1所述的用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統，其特徵是，所述預控風缸（12）內壓力在所述正常情況下啟用電子分配閥閉環控制系統工作時不高於總風調壓閥（2）所設整定值。
3.根據權利要求1所述的用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統，其特徵是，所述預控風缸（12）內壓力在所述當電子分配閥閉環控制系統失效啟用的後備空氣分配閥控制系統工作時不高於調壓閥（9）所設整定值。
4.根據權利要求1、2或3所述的用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統，其特徵是，所述分配閥（15）均衡部的風缸上設定壓力檢測口（8）。
5.根據權利要求1、2或3所述的用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統，其特徵是，所述比例控制器（5）為脈衝寬度調製比例控制器。
實施方式
如圖1所示，《一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統》包括電子分配閥閉環控制系統，後備空氣分配閥控制系統和緊急制動快速增壓控制系統。
所述正常情況下使用情況下啟用的電子分配閥閉環控制系統包括接入分配閥15均衡部的壓力感測器7，由與總風輸出口連線的控制總風進氣與截止的總風塞門1、調節總風壓力的總風調壓閥2、進氣高速電空閥3、預控風缸12和分配閥15、調壓閥9依次串接而成的進氣支路和由排氣高速電空閥4構成的排氣支路；如圖2所示，其中進氣高速電空閥3和排氣高速電空閥4的信號輸入端分別與制動控制單元BCU17連線，該制動控制單元BCU17內部設有PWM比例控制器5；所述比例控制器5的信號輸入端與壓力感測器7的輸出端連線，所述司機控制器18的信號輸出端與制動控制單元BCU17連線；根據司機控制器18的指令，比對壓力感測器7與指令的差距，進而控制進氣高速電空閥3和排氣高速電空閥4得失電。
所述當電子分配閥閉環控制系統失效時啟用的後備空氣分配閥控制系統由經管道依次串接的列車管、分配閥15、調壓閥9、工作風缸14、容積室補充風缸13、轉換電空閥6組成；所述轉換電空閥6受制動控制單元BCU17控制。
所述緊急情況下使用情況下啟用的緊急制動快速增壓控制系統由經管道依次串接的總風塞門1、總風調壓閥2、塞門10、大通徑電空閥11、預控風缸12和分配閥15均衡部組成。所述大通徑電空閥11連線到緊急制動環路上，如圖3所示，該緊急制動環路上串聯有司機控制器18-緊急位、緊急制動按鈕19、總風壓力過低保護等；所述緊急制動按鈕19的另一信號輸出端與制動控制單元BCU17連線，當該緊急制動環路上的任一環節斷開時如司機控制器18轉向緊急位或按動緊急制動按鈕19，大通徑電空閥11失電，啟動所述緊急制動快速增壓控制系統。
通過調整調壓閥9或總風調壓閥12的整定值，所述預控風缸12內壓力在所述正常情況下啟用電子分配閥閉環控制系統工作時不高於總風調壓閥2所設整定值。所述預控風缸12內壓力在所述當電子分配閥閉環控制系統失效啟用的後備空氣分配閥控制系統工作時不高於調壓閥9所設整定值。從而使得分配閥限定製動缸最大壓力不高於整定值。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種用於蓄電池電力工程車制動系統分配閥的控制系統》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
