機車空電混合制動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機車空電混合制動控制系統(tǒng)，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(fā)明所述機車空電混合制動控制系統(tǒng)安全、可靠、節(jié)能、環(huán)保；不改變司機的操作習(xí)慣，直接操縱空氣制動手柄就可實現(xiàn)動力制動；制動時優(yōu)先激發(fā)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(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機車空電混合制動控制系統(tǒng)，屬于機車制動【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]

【背景技術(shù)】
[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?？諝庵苿拥拇箝l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(dāng)司機將空氣制動閥(包含大閘和小閘)移到制動區(qū)時，壓縮空氣進入制動缸，推動制動缸活塞移動，制動缸活塞桿作用力再通過制動杠桿機構(gòu)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(qū)動輪對的牽引電動機變?yōu)榘l(fā)電機，發(fā)出的電能將被消耗掉或進行回收利用。
[0006]目前，機車制動通常采用空氣制動來實施制動控制；完全僅采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(huán)境污染，主要是閘瓦摩擦粉末；
4.運用成本高，需要經(jīng)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，并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(tài)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]鑒于動力制動的優(yōu)勢，內(nèi)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(xí)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(yōu)勢很難發(fā)揮出來。
[0009]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于:提供一種機車空電混合制動控制系統(tǒng)，以安全制動為原則，動力制動優(yōu)先為目標(biāo)，考慮司機操作習(xí)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(yōu)先激發(fā)動力制動，動力制動不足時，空氣制動及時補充。
[0011]本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):一種機車空電混合制動控制系統(tǒng)，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(yōu)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(biāo)值F大|￥1，中央處理單元CCU根據(jù)機車運行狀態(tài)計算出機車所能輸出的動力制動力Fa，當(dāng)FaS
時，中央處理單元CCU驅(qū)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(dāng)F a〈F 時，中央處理單元CCU同時進行驅(qū)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(yīng)的機車制動閘缸需補充的空氣制動力P# ;然后，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(yōu)選方式，當(dāng)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(yīng)的閘缸壓力P +，由中央處理單元CCU解析出機車能產(chǎn)生的對應(yīng)制動力;中央處理單元CCU根據(jù)機車運行狀態(tài)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< F小_，中央處理單元CCU同時進行驅(qū)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，F(xiàn)tt=F/>ra-Fa,以及對應(yīng)的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然后通知制動控制單元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(yōu)選方式，當(dāng)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(yīng)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(chǎn)生的對應(yīng)制動力F±，中央處理單元CCU根據(jù)機車運行狀態(tài)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(qū)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#，F(xiàn)tt=F^-Fa,以及對應(yīng)的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然后通知制動控制單元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(yōu)選方式，機車制動裝置LBU產(chǎn)生機車空氣制動力LBF，動力制動裝置DBU產(chǎn)生機車動力制動力DBF，車輛制動裝置TBU產(chǎn)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(yōu)選方式，動力制動正常自動施加時，若機車速度低于設(shè)定值時，中央處理單元CCU向制動控制單元BCU發(fā)出空氣制動命令；當(dāng)大閘閘缸壓力值大于設(shè)定值時,制動控制單元BCU向中央處理單元CCU發(fā)出信號，中央處理單元CCU切除動力制動，機車和車輛均恢復(fù)空氣制動。
[0017]本發(fā)明的實現(xiàn)原理為:
為了適應(yīng)司機的操作習(xí)慣，有效的發(fā)揮動力制動的優(yōu)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(dāng)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(yōu)先激發(fā)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，采用空氣制動手柄實施動力制動時，空氣制動隨時處于熱備狀態(tài)，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(fù)正常的空氣制動作用；任何情況下實施緊急制動，均產(chǎn)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(tǒng)保證機車最大限度的發(fā)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(xí)慣，實現(xiàn)機車的安全運用和節(jié)能、環(huán)保的要求。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述機車空電混合制動控制系統(tǒng)安全、可靠、節(jié)能、環(huán)保；具體來說，具備如下優(yōu)點:
1.不改變司機的操作習(xí)慣，直接操縱空氣制動手柄就可實現(xiàn)動力制動；
2.制動時優(yōu)先激發(fā)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(yōu)先激發(fā)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(yōu)先激發(fā)動力制動，能夠有效減少空壓機、干燥器的工作時間，提高空壓機、干燥器使用壽命；

【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(guān)系圖。
[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(guān)系圖。
[0021]圖5是動力制動和空氣控制轉(zhuǎn)換時控制單元關(guān)系圖。
[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(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特質(zhì)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征加以替換，即，除非特別敘述，每個特征之一系列等效或類似特征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(tǒng)，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(tǒng)的電路連接關(guān)系為: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(chǎn)生機車空氣制動力LBF，動力制動裝置DBU產(chǎn)生機車動力制動力DBF，車輛制動裝置TBU產(chǎn)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(tǒng)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(zhuǎn)換是根據(jù)設(shè)定條件來自動實施轉(zhuǎn)換的，如機車速度低于某設(shè)定值、制動缸壓力大于某設(shè)定值，控制系統(tǒng)將自動實施轉(zhuǎn)換。具體制動和轉(zhuǎn)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(biāo)值Fra，中央處理單元CCU根據(jù)機車運行狀態(tài)計算出機車所能輸出的動力制動力F動，當(dāng)F動> 時，中央處理單元CCU驅(qū)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(dāng)Fa〈Fffl時，中央處理單元CCU同時進行驅(qū)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(yīng)的機車制動閘缸需補充的空氣制動力P# ;然后，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，若機車速度低于設(shè)定值時，中央處理單元CCU向制動控制單元BCU發(fā)出空氣制動命令；當(dāng)小閘閘缸壓力值大于設(shè)定值時，制動控制單元BCU向中央處理單元CCU發(fā)出信號，中央處理單元CCU切除動力制動，機車和車輛均恢復(fù)空氣制動。
[0028]如圖1-2所示，當(dāng)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(yīng)的閘缸壓力P +，由中央處理單元CXU解析出機車能產(chǎn)生的對應(yīng)制動力F小_ ;中央處理單元CCU根據(jù)機車運行狀態(tài)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(qū)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(xiàn)tt=F
以及對應(yīng)的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然后通知制動控制單元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(tài)維持；司機利用單獨制動閥追加制動時，重復(fù)上述過程。
[0029]當(dāng)小閘在制動區(qū)內(nèi)逐漸緩解時，首先中央處理單元C⑶根據(jù)小閘所處制動區(qū)的位置確定所需制動力，優(yōu)先釋放空氣制動空氣制動力P#，然后逐步減少動力制動，直至運轉(zhuǎn)位時空氣制動、動力制動均全部緩解。
[0030]如圖3-4所示，當(dāng)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(yīng)的閘缸壓力P±，由中央處理單元CXU解析出機車能產(chǎn)生的對應(yīng)制動力F大_，中央處理單元CCU根據(jù)機車運行狀態(tài)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(qū)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#，F(xiàn)tt =F以及對應(yīng)的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然后通知制動控制單元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(dāng)大閘在制動區(qū)內(nèi)逐漸緩解時，動力制動力與列車管減壓量均不變，至運轉(zhuǎn)位時動力制動緩解、列車管壓力恢復(fù)定壓。
[0032]另外，任何情況下實施緊急制動，機車與列車均產(chǎn)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(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種機車空電混合制動控制系統(tǒng)，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，其特征在于: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(quán)利要求1所述的機車空電混合制動控制系統(tǒng)，其特征在于: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(biāo)值F±ra，中央處理單元CCU根據(jù)機車運行狀態(tài)計算出機車所能輸出的動力制動力F動，當(dāng)FaS 時，中央處理單元CCU驅(qū)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(dāng)時，中央處理單元CCU同時進行驅(qū)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(yīng)的機車制動閘缸需補充的空氣制動力P# ;然后，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(quán)利要求2所述的機車空電混合制動控制系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)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(yīng)的閘缸壓力P+，由中央處理單元CCU解析出機車能產(chǎn)生的對應(yīng)制動力;中央處理單元CCU根據(jù)機車運行狀態(tài)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< F小_，中央處理單元CCU同時進行驅(qū)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#，F(xiàn)tt=F/>|￥1-Fa,以及對應(yīng)的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然后通知制動控制單元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(quán)利要求2所述的機車空電混合制動控制系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)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(yīng)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(chǎn)生的對應(yīng)制動力F±，中央處理單元CCU根據(jù)機車運行狀態(tài)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(qū)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(xiàn)補=F大-F動，以及對應(yīng)的機車制動缸需補充的空氣制動力P# ;然后通知制動控制單元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(quán)利要求1所述的機車空電混合制動控制系統(tǒng)，其特征在于:機車制動裝置LBU產(chǎn)生機車空氣制動力LBF，動力制動裝置DBU產(chǎn)生機車動力制動力DBF，車輛制動裝置TBU產(chǎn)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(quán)利要求1所述的機車空電混合制動控制系統(tǒng)，其特征在于:動力制動正常自動施加時，若機車速度低于設(shè)定值時，中央處理單元CCU向制動控制單元BCU發(fā)出空氣制動命令；當(dāng)大閘閘缸壓力值大于設(shè)定值時，制動控制單元BCU向中央處理單元CCU發(fā)出信號，中央處理單元CCU切除動力制動，機車和車輛均恢復(fù)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(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】付國瓊, 張斌, 王平華, 劉順國, 何國福, 孟玉發(fā), 葉頂康 申請人:南車資陽機車有限公司