一种高速开关阀主动式轨道车辆制动系统

技术领域

本发明涉及轨道领域，尤其涉及一种高速开关阀主动式轨道车辆制动系统。

背景技术

制动系统作为轨道车辆的核心组件，是保证车辆安全运行、可靠停止的关键系统。现代轨道车辆由于越来越追求轻量化设计，逐步开始使用功率密度高、结构紧凑的液压制动系统，即采用集成化的液压制动系统，且液压系统在实现集成化特性的同时，必须具备快速响应特性和闭环控制特性。

现有的关于轨道车辆的液压制动系统一般一个制动控制模块进行一路液压压力控制，无法满足对多路制动缸的控制；还有就是当液压制动系统出现故障时，只能进行手动缓解，无法实现借助其他液压单元的自动缓解。本发明的背景就是为解决一个制动控制模块可以同时进行多路独立的液压制动压力控制，并实现当一台液压单元故障无法对其夹钳进行缓解时，可以自动通过另一台液压单元对该夹钳充液进行远程缓解。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种高速开关阀主动式轨道车辆制动系统，采用两路制动压力输出，可满足对两路制动缸的制动压力的精确控制，可实现车辆的常用制动、停放制动、紧急制动、远程缓解等功能。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种高速开关阀主动式轨道车辆制动系统，包括：液压阀块组成、蓄能器和油箱，所述液压阀块组成分别与所述蓄能器、所述油箱连通；其中，所述液压阀块组成包括液压泵、电机、单向阀、溢流阀、第一高速开关阀、第二高速开关阀、第三高速开关阀、第四高速开关阀、第一制动压力输出接口、第二制动压力输出接口、第一电磁换向阀和第二电磁换向阀；

所述电机驱动所述液压泵，所述油箱中的油液经所述液压泵向系统供油，液压泵的出油口经单向阀连接蓄能器形成第一压力回路；通过所述溢流阀并联在液压泵出口，限制所述液压泵出口压力，形成安全回路；

所述蓄能器出口连接多条压力回路，一条经所述第一高速开关阀连接所述第一制动压力输出接口，形成第一制动压力输出回路；所述第一制动压力输出回路通过所述第二高速开关阀连接所述油箱，还可经所述第一电磁换向阀连接所述油箱；

所述蓄能器出口还经第三高速开关阀连接所述第二制动压力输出接口，形成第二制动压力输出回路；所述第二制动压力输出回路通过所述第四高速开关阀连接所述油箱，还可经所述第二电磁换向阀连接所述油箱。

优选的，所述液压阀块组成还包括第三电磁换向阀、第四电磁换向阀和紧急制动压力输出接口、远程缓解压力输出接口；

所述蓄能器出口还经所述第三电磁换向阀与所述紧急制动压力输出接口连接，形成紧急制动回路；

所述蓄能器出口还经所述第四电磁换向阀与所述远程缓解压力输出接口连接，形成远程缓解回路；

蓄能器出口还连接有所述手动卸荷阀，位于所述蓄能器接口和所述单向阀之间，手动开启所述手动卸荷阀，所述油液经所述手动卸荷阀回到所述油箱，形成卸荷回路。

优选的，所述第一制动压力输出回路上还连接有第一压力传感器，位于所述第一制动压力输出接口和第一高速开关阀之间，用于根据检测到的压力值，控制所述第一高速开关阀和第二高速开关阀的得电失电状态，进而调节所述第一制动压力出口的制动压力；

所述第二制动压力输出回路上还连接有第二压力传感器，位于所述第二制动压力出口和第三高速开关阀之间，用于根据检测到的压力值，控制第三高速开关阀和第四高速开关阀的得电失电状态，进而调节所述第二制动压力出口的制动压力。

优选的，在所述第一压力回路上还连接有第三压力传感器，位于蓄能器和单向阀之间，用于实时检测蓄能器的压力，并将检测到的压力传送至控制器，所述控制器根据接收到的压力值控制所述电机的启停。

进一步优选的，所述紧急制动回路上还连接有第一压力开关，位于紧急制动压力输出接口和第三电磁换向阀之间，将紧急制动回路施加状态反馈给控制器。

优选的，在液压回路中设有四个节流口，第一节流口位于所述蓄能器与所述第四电磁换向阀之间，第二节流口位于所述第三电磁换向阀回油到所述油箱的油路上，第三节流口位于所述第二电磁换向阀回油到所述油箱的油路上，第四节流口位于所述第一电磁换向阀回油到所述油箱的油路上。

优选的，所述液压阀块组成还包括第一过滤器和第二过滤器；

所述第一过滤器位于液压泵和所述油箱之间，所述第二过滤器位于液压泵和单向阀之间。

优选的，所述第一电磁换向阀和第二电磁换向阀为两位两通电磁阀；所述第三电磁换向阀和第四电磁换向阀为两位三通电磁阀。

优选的，所述油箱上还设有通气塞和液位镜；所述电机采用直流电机；所述液压泵采用齿轮泵。

本发明实施例提供的一种高速开关阀主动式轨道车辆制动系统，与现有技术相比的有益效果具有如下技术效果：一是现有的液压制动系统中一个液压控制模块进行一路液压压力控制，一路压力输出故障，其控制的所有液压夹钳无法工作，但本发明一个制动控制模块同时进行两路独立的液压压力控制，一路压力输出故障，另一路仍能正常工作，降低了系统故障率；二是添加了远程缓解功能，当一台液压控制模块故障无法对其夹钳进行缓解时，可以自动通过另一台液压控制模块对该夹钳充液进行远程缓解，解决了以往一旦液压控制模块故障，液压夹钳只能手动缓解，无法自动缓解的缺点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种高速开关阀主动式轨道车辆制动系统的结构示意图。

1、液压阀块组成；2、蓄能器；101、第一过滤器；102、电机；103、液压泵；104、通气塞；105、第二过滤器；106、溢流阀；107、单向阀；108、手动卸荷阀；109、第一高速开关阀；110、第三高速开关阀；111、第一压力传感器；112、第二压力传感器；113、第三压力传感器；114、蓄能器安装接口；115、第一制动压力输出接口；116、第一制动压力测压接头；117、第二制动压力输出接口；118、第二制动压力测压接头；119、远程缓解压力输出接口；120、远程缓解压力测压接头；121、紧急制动压力测压接头；122、紧急制动压力输出接口；123、第四电磁换向阀；124、第一节流口；125、第一压力开关；126、第三电磁换向阀；127、第二节流口；128、第三节流口；129、第二电磁换向阀；130、第四高速开关阀；131、第四节流口；132、第一电磁换向阀；133、第二高速开关阀；134、液位镜；135、油箱。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种高速开关阀主动式轨道车辆制动系统的结构示意图，如图1所示，制动系统包括液压阀块组成1、蓄能器2和油箱135，液压阀块组成1与蓄能器2和油箱135连通。本发明的液压阀块组成1包括供油系统、控制回路和回油系统。具体的，液压阀块组成1包括液压泵103、电机102、单向阀107、溢流阀106、第一高速开关阀109、第二高速开关阀133、第三高速开关阀110、第四高速开关阀130、第一制动压力输出接口115、第二制动压力输出接口117、第一电磁换向阀132和第二电磁换向阀129。

电机102驱动液压泵103，油箱135中的油液经液压泵103向系统供油，液压泵103的出油口经单向阀107连接蓄能器2形成第一压力回路；通过溢流阀106并联在液压泵103出口，限制液压泵103出口压力，从而形成安全回路。

本发明的蓄能器出口114连接多条压力回路，本领域技术人员可以根据需要对压力回路的数量进行设定，在本例中，蓄能器出口114经第一高速开关阀109连接第一制动压力输出接口115，从而形成第一制动压力输出回路；此回路还通过第二高速开关阀133连接油箱135，也可以经第一电磁换向阀132连接油箱135。

蓄能器出口114还经第三高速开关阀110连接第二制动压力输出接口117，从而形成第二制动压力输出回路；此回路还通过第四高速开关阀130连接油箱135，也可以经第二电磁换向阀129连接油箱135。

进一步的，本发明的液压阀块组成1还包括第三电磁换向阀126、第四电磁换向阀123和紧急制动压力输出接口122、远程缓解压力输出接口119。

蓄能器出口114还经第三电磁换向阀126与紧急制动压力输出接口122连接，形成紧急制动回路。

蓄能器出口114还经第四电磁换向阀123与远程缓解压力输出接口119连接，形成远程缓解回路。

蓄能器出口114还连接有手动卸荷阀108，位于蓄能器2接口和单向阀107之间，手动开启手动卸荷阀108，油液经手动卸荷阀108回到油箱135，形成卸荷回路。

在优选的实施例中，在第一制动压力输出回路上还连接有第一压力传感器111，位于第一制动压力输出接口115和第一高速开关阀109之间，用于根据检测到的压力值，控制第一高速开关阀109和第二高速开关阀133的得电失电状态，进而调节第一制动压力输出接口115的制动压力。在第二制动压力输出回路上还连接有第二压力传感器112，位于第二制动压力输出接口117和第三高速开关阀110之间，用于根据检测到的压力值，控制第三高速开关阀110和第四高速开关阀130的得电失电状态，进而调节第二制动压力输出接口117的制动压力。在第一压力回路上还连接有第三压力传感器113，位于蓄能器2和单向阀107之间，用于实时检测蓄能器2的压力，并将检测到的压力传送至控制器，控制器根据接收到的压力值控制电机102的启停。此外，紧急制动回路上还连接有第一压力开关125，位于紧急制动压力输出接口122和第三电磁换向阀126之间，将紧急制动回路施加状态反馈给控制器。

在更为优选的实施例中，在液压回路中设有四个节流口，第一节流口124位于蓄能器2与第四电磁换向阀123之间，第二节流口127位于第三电磁换向阀126回油到油箱135的油路上，第三节流口128位于第二电磁换向阀129回油到油箱135的油路上，第四节流口131位于第一电磁换向阀132回油到油箱135的油路上。

需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要对第一电磁换向阀132、第二电磁换向阀129、第三电磁换向阀126和第四电磁换向阀123进行选型，在本例中，第一电磁换向阀132和第二电磁换向阀129优选为两位两通电磁阀；第三电磁换向阀126和第四电磁换向阀123优选为两位三通电磁阀。

为了过滤油液中的杂质，保证系统工作过程中的稳定性，液压阀块组成1还包括第一过滤器101和第二过滤器105，用于油液的过滤，其中，第一过滤器101位于液压泵103和油箱135之间，第二过滤器105位于液压泵103和单向阀107之间。

在本发明的油箱135上还设有通气塞104和液位镜134，从而便于工作人员对油箱135的检查；此外，本发明的电机102采用直流电机102，液压泵103采用齿轮泵，需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要对电机102和液压泵103进行选型。

在对本发明实施例所提供的液压制动系统的结构了解的基础上，下面对液压制动系统的工作过程进行介绍。

本发明为采用高速开关阀调压的液压制动系统，可以两路制动压力输出，可实现车辆的常用制动、停放制动、紧急制动、远程缓解功能。

在常用制动场景下，第三压力传感器113实时检测蓄能器2的输出压力，当蓄能器2内压力低于控制器设定的压力下限值时，电机102启动，液压泵103开始向蓄能器2充液，蓄能器2压力升高；当蓄能器2内压力高于控制器设定的压力上限值时，电机102停止，上述过程可使蓄能器2内油液压力始终保持在液压制动系统需要的工作压力范围，确保液压制动系统快速建立制动压力，且避免了电机102持续工作。

当液压制动系统未接收到制动指令时，各电磁阀与开关阀的状态如下：第一电磁换向阀132、第二电磁换向阀129和第三电磁换向阀126得电，第四电磁换向阀123、第一高速开关阀109、第二高速开关阀133、第三高速开关阀110和第四高速开关阀130失电，参见图1，此时，第一制动压力输出接口115和第二制动压力输出接口117无制动压力。

当液压制动系统接收到制动指令时，各电磁阀与开关阀的状态如下：第一电磁换向阀132、第二电磁换向阀129和第三电磁换向阀126得电，第四电磁换向阀123失电，参见图1，第一制动压力输出接口115经第一高速开关阀109与蓄能器2连通，第一压力传感器111实时检测第一制动压力输出接口115的压力，快速变换第一高速开关阀109和第二高速开关阀133的得电与失电状态，调节第一制动压力输出接口115的压力，实现第一制动压力输出接口115压力的闭环控制；第二制动压力输出接口117经第三高速开关阀110与蓄能器2连通，第二压力传感器112实时检测第二制动压力输出接口117的压力，快速变换第三高速开关阀110和第四高速开关阀130的得电与失电状态，调节第二制动压力输出接口117的压力，实现第二制动压力输出接口117压力的闭环控制。

在紧急制动场景下，需施加制动力确保车辆快速停止。当液压制动系统接收到紧急制动指令时，高速开关阀负责进行充排液，使制动油缸压力达到预设值。当液压制动系统接收到紧急制动指令时，各电磁阀与开关阀的状态如下：第一电磁换向阀132、第二电磁换向阀129和第三电磁换向阀126得电，第四电磁换向阀123失电，参见图1，第一制动压力输出接口115经第一高速开关阀109与蓄能器2连通，第一压力传感器111实时检测第一制动压力输出接口115的压力，快速变换第一高速开关阀109和第二高速开关阀133的得电与失电状态，调节第一制动压力输出接口115的压力，实现第一制动压力输出接口115压力的闭环控制；第二制动压力输出接口117经第三高速开关阀110与蓄能器2连通，第二压力传感器112实时检测第二制动压力输出接口117的压力，快速变换第三高速开关阀110和第四高速开关阀130的得电与失电状态，调节第二制动压力输出接口117的压力，实现第二制动压力输出接口117压力的闭环控制；远程缓解压力输出接口119经第四换向阀下侧与油箱135直接连通，远程缓解压力输出接口119无缓解压力，紧急制动压力输出接口122经第三换向阀上侧与蓄能器2连通，紧急制动压力输出接口122输出制动压力，不断变换高速开关阀的得失电状态对制动缸进行充排液，使制动油缸压力达到紧急制动压力预设值。

在停放制动场景下，停放制动用于车辆停放状态，当车辆停放时，需施加一定的制动力保持车辆静止，停放制动时，该液压制动系统各电磁阀与开关阀全部处于失电状态，即第一电磁换向阀132、第二电磁换向阀129、第三电磁换向阀126、第四电磁换向阀123、第一高速开关阀109、第二高速开关阀133、第三高速开关阀110和第四高速开关阀130失电，参见图1，第一制动压力输出接口115经第一电磁换向阀132的左侧形成通路后与油箱135直接连通，第一制动压力输出接口115无制动压力，第二制动压力输出接口117经第二电磁换向阀129的左侧形成通路后与油箱135直接连通，第二制动压力输出接口117无制动压力，远程缓解压力输出接口119经第四换向阀下侧与油箱135直接连通，远程缓解压力输出接口119无缓解压力，制动压力输出接口122经第三电磁换向阀126下侧与油箱135直接连通，制动压力输出接口122无压力输出，制动夹钳将最大碟簧压力施加于制动盘，实现车辆停放制动。

在远程缓解场景下，当一台液压单元故障，无法对本节车夹钳进行缓解时，向邻车电液控制模块发出故障信号，通过邻车电液控制模块对该节车夹钳充液进行远程缓解，使列车继续运行。当液压制动系统接收到临车液压单元故障信号时，各电磁阀与开关阀的状态如下：第一电磁换向阀132、第二电磁换向阀129和第三电磁换向阀126失电，第四电磁换向阀123得电，参见图1，远程缓解压力输出接口119经第四电磁换向阀123上侧与蓄能器2直接连通，远程缓解压力输出接口119压力输出到临车制动夹钳，从而对临车施加远程缓解。

本发明实施例提供的一种高速开关阀主动式轨道车辆制动系统，与现有技术相比的有益效果具有如下技术效果：一是现有的液压制动系统中一个液压控制模块进行一路液压压力控制，一路压力输出故障，其控制的所有液压夹钳无法工作，但本发明一个制动控制模块同时进行两路独立的液压压力控制，一路压力输出故障，另一路仍能正常工作，降低了系统故障率；二是添加了远程缓解功能，当一台液压控制模块故障无法对其夹钳进行缓解时，可以自动通过另一台液压控制模块对该夹钳充液进行远程缓解，解决了以往一旦液压控制模块故障，液压夹钳只能手动缓解，无法自动缓解的缺点。

在本发明中，术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书中的描述中，术语“一个具体的实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表达不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。