專利名稱：一種用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于城軌車輛工藝裝備，主要用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸時對制動機 的控制。
背景技術(shù)：
城軌車輛的運輸一般采用公路平板車運輸或鐵路整列編掛運輸。以往車輛運輸裝置的 控制原理如圖l所示城軌車輛整列編掛鐵路運輸是由運輸裝置采集列車管壓力變化，并
將壓力變化轉(zhuǎn)化為模擬電信號傳遞給車輛控制單元(vcu)， vcu根據(jù)列車管壓力變化判定
鐵路列車的制動狀態(tài)，并給出城軌車輛相應的制動或緩解指令。該模式中運輸裝置相當于 車輛司控器的作用。
由于以往車輛的運輸裝置僅傳遞列車管壓力信號，對于鐵路列車制動狀態(tài)的判定及對
制動機發(fā)送制動指令的工作全部由vcu來完成，所以運輸過程中所需專門的運輸軟件也必
須由牽引系統(tǒng)供應商來編制完成。我國當前牽引系統(tǒng)供應商主要為國外企業(yè)，由這些企業(yè) 編制運輸軟件就存在周期長，費用高及靈活性差等問題。所以很有必要研制一種單獨的控 制裝置，使之可以不受其它系統(tǒng)的制約，直接控制城軌車輛的制動系統(tǒng)來完成鐵路運輸。

實用新型內(nèi)容
針對原有運輸裝置存在不能直接控制制動電子控制單元(BECU)的不足，本實用新型 旨在提供一種用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置，使之能夠除了傳遞壓力信號 以外，還能通過內(nèi)部處理直接輸出傳遞速度信號和制動狀態(tài)信號，實現(xiàn)對制動電子控制單 元BECU的控制，不受其他系統(tǒng)的制約，便于使用，有利于節(jié)約成本。
本實用新型采取的技術(shù)方案是， 一種用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置， 包括制動控制盒、聯(lián)接管路和電氣線路，其中制動控制盒包括微機控制單元，與微機控制 單元的信號輸入端連接的壓力傳感器、與微機控制單元的信號輸出端連接的緊急排風裝 置、壓力開關(guān)和風缸。該微機控制單元通過電纜輸出控制指令控制車輛制動電子控制單元 (BECU)，以實現(xiàn)對城軌車輛的控制作用。所述聯(lián)接管路包括連接兩個過渡車間列車管的軟管總成、連接過渡車列車管和總風管 的軟管連接器總成、連接軟管之間的過渡接頭。
作為優(yōu)選方案，上述制動控制盒共有兩個，互為備份。 所述壓力傳感器共有兩個，其中一個壓力傳感器用于冗余設計。 所述制動控制盒還包括兩個按鈕強迫緩解按鈕和緊急制動按鈕。
所述制動控制盒內(nèi)包括兩個指示燈，分別顯示地鐵列車和貨物列車緩解狀態(tài)。微機控 制單元的信號輸出端接入顯示裝置。
所述緊急排風裝置包括開式電磁閥和DK-1制動機的電動防風閥，其通徑為DN32。 其中微機控制單元的型號為STC12C5412AD。 本實用新型的工作原理詳細描述如下
首先通過壓力傳感器將貨物列車的列車管壓力信號轉(zhuǎn)換為4 20raA的電流信號提供給 微機控制單元， 一般是0 1000kPa空氣壓力線性對應4 20mA的電流信號。壓力傳感器 檢測列車管瞬時壓力后，送給微機控制單元。微機控制單元通過計算算出列車管的減壓速 率，輸出地鐵車輛能識別的P麗指令及制動邏輯指令，控制地鐵列車的制動和緩解等?？?制指令主要包括停車制動指令、停放制動指令、制動狀態(tài)指令、電制動狀態(tài)指令、編組 狀態(tài)指令、車型信號指令和制動指令等等。
上述列車管的減壓速率是根據(jù)列車管瞬時壓力值和參考壓力來計算。當檢測到列車管 減壓速率^10kPa/s時，控制單元應該記錄列車管達到該減壓速率時的起始瞬時壓力，并 以此壓力作為參考壓力值，除非列車發(fā)出緩解指令，否則該參考壓力值應固定不變。如果 瞬時壓力值與參考壓力的差值(減壓量)小于40kPa，則地鐵車輛制動減速度為零。在列 車管減壓量達到140 kPa時對應常用制動最大減速度為0.6 m/s2 (對應PWM波的占空比 為28. 74%)。
同時，微機控制單元除能夠向BECU發(fā)送制動控制指令外，還可以根據(jù)列車管的壓力 變化來控制壓力開關(guān)實現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)換，通過顯示裝置對鐵路列車的制動狀態(tài)、控制裝置自 身狀態(tài)等進行監(jiān)控， 一旦發(fā)現(xiàn)故障，運輸控制裝置可以及時發(fā)出報警，以便人工采取相應 的措施。
當運輸裝置某些裝置損壞時，制動控制盒內(nèi)的強迫緩解按鈕能用來強迫緩解地鐵列車 制動機的常用制動；緊急情況時，制動控制盒內(nèi)的緊急制動按鈕能實施整列車(包括SHL1R 列車)緊急制動的。并且，制動控制盒內(nèi)的指示燈設有兩個，分別用來顯示地鐵列車和貨 物列車緩解狀態(tài)，當指示點亮時，表示相應地鐵列車或貨物列車緩解。。
與本實用新型不同的是原有控制裝置完全只是在檢測，將檢測結(jié)果送給車輛控制裝置 進行計算和控制。而在無法實現(xiàn)車輛計算和控制的條件下，本裝置可以集信號的采集、數(shù) 據(jù)處理、控制計算和控制輸出于一體，而車輛處于完全被控狀態(tài)。本裝置還可以對人為的 控制信號加入判斷，并對影響列車運行安全的速度、緊急制動回路閉合狀態(tài)進行監(jiān)控。
綜上所述，本實用新型首先接收列車管壓力信號、速度信號及其它數(shù)字量控制信號(如 緊急制動信號、強迫緩解信號等)，經(jīng)過運輸控制裝置的內(nèi)部處理后，輸出制動電子控制 單元(BECU)能夠識別的制動力指令信號及其它控制、顯示信號，其輸出的制動力大小符 合鐵路列車制動機制動力建立的要求，從而保證城軌車輛和鐵路車輛制動過程保持一致， 減小制動沖擊。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)框圖2是實施例所述控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖3是實施例所述控制裝置實現(xiàn)的控制原理框圖4是圖3中列車管減壓速率的判斷曲線圖。
在附圖4中，
A _不發(fā)生制動作用區(qū)；B _常用制動作用區(qū)；C _緊急制動作用區(qū)； 1- 40kPa/min; 2- 10kPa/s; 3- 40kPa/s; 4- 70kPa/s;
具體實施方式
本實施例提供的用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置，安放在靠近司機室的 過道中間，裝置的風管與機車的風管相連，電路通過導線連接器連接到列車的端子排和繼 電器上。對比現(xiàn)有技術(shù)中均是利用列車本身的列車管，與列車上的其它器件有一定聯(lián)系， 存在一定的風險；本裝置用的是獨立的風管，直接連接機車和控制裝置，壓縮空氣不通過 列車本身。
上述控制裝置由制動控制盒、聯(lián)接管路、電氣線路等組成。其中制動控制盒原理圖見 圖2，由微機控制單元、壓力傳感器、緊急排風裝置、壓力開關(guān)、指示燈、按鈕、風缸等
5組成。其主要部件的功能分別描述如下
*軟管連接器總成一一用于與過渡車列車管及總風管的連接，符合標準
TB/T2842-1997。 *軟管總成一_用于兩個過渡車間列車管的連接； *過渡接頭_一用于軟管間連接轉(zhuǎn)換；
*制動控制盒一一運輸裝置的關(guān)鍵部件，由微機控制單元、壓力傳感器、緊急排風
裝置、壓力開關(guān)、指示燈、按鈕、風缸等組成。設有兩個制動控制盒，互為備份，
當一臺故障時可以切換到另一臺工作。 *壓力傳感器------將貨物列車的列車管壓力信號轉(zhuǎn)換為壓力傳感器轉(zhuǎn)化為4
20mA的電流信號提供給微機控制單元。本裝置釆用兩個壓力傳感器，其中一個壓
力傳感器用于冗余設計。 *微機控制單元STC12C5412AD—一用于列車管壓力信號采集、處理及制動命令的輸
出。接受列車管壓力信號并進行判斷后輸出地鐵車輛能識別的PWM指令及制動邏
輯指令，控制地鐵列車的制動和緩解等，同時，地鐵運輸裝置還具有簡單的制動
狀態(tài)檢測和故障判斷功能。 *緊急排風裝置——能控制列車管以緊急速率排風，緊急排風裝置采用失電緊急，
并可實現(xiàn)斷鉤保護。該部件由開式電磁閥和DK-l制動機的電動防風閥組成，通徑
DN32.
*壓力開關(guān)------根據(jù)列車管的壓力變化進行電路的轉(zhuǎn)換。
*按鈕—_設有兩個按鈕， 一個強迫緩解按鈕，當運輸裝置某些裝置損壞時，用來 強迫緩解地鐵列車制動機的常用制動； 一個緊急制動按鈕，用于緊急時，實施整 列車(包括SHL1R列車)緊急制動的。 *指示燈一一設有兩個指示燈，分別用來顯示地鐵列車和貨物列車緩解狀態(tài)，當指
示點亮時，表示地鐵列車和貨物列車緩解。 同時，本裝置所述地鐵運輸裝置還可以根據(jù)需求，將輸出信號采用反饋檢測方式，實 現(xiàn)制動狀態(tài)檢測和故障判斷功能。
參照圖3，首先通過壓力傳感器將貨物列車的列車管壓力信號轉(zhuǎn)換為4 20mA的電流 信號提供給微機控制單元， 一般是0 1000kPa空氣壓力線性對應4 20mA的電流信號。 壓力傳感器檢測列車管瞬時壓力后，送給微機控制單元。微機控制單元通過計算算出列車 管的減壓速率，輸出地鐵車輛能識別的P麗指令及制動邏輯指令，控制地鐵列車的制動和緩解等?？刂浦噶钪饕ㄍ＼囍苿又噶?、停放制動指令、制動狀態(tài)指令、電制動狀態(tài) 指令、編組狀態(tài)指令、車型信號指令和制動指令等等。
參見圖4，減壓速率在40kPa/min以下，為不發(fā)生制動作用區(qū)A;減壓速率10kPa/s 到40kPa/s區(qū)間為常用制動作用區(qū)B;減壓速率大于70kPa/s時，為緊急制動作用區(qū)C。
如果列車管減壓速率大于或等于10kPa/s，且小于40kPa/s時，微機控制單元輸出對 應占空比的P麵波。本實施例中11%-45%的P麗波占空比線性對應于0-1. 15m/s'的地鐵車 輛減速度要求，而當？^1波占空比>50%或〈3%時則認為控制單元故障，此時應該給出報警。
制動減速度根據(jù)列車管瞬時壓力值和參考壓力來設定。當檢測到列車管減壓速率》 10kPa/s時，控制單元應該記錄列車管達到該減壓速率時的起始瞬時壓力，并以此壓力作 為參考壓力值，除非列車發(fā)出緩解指令，否則該參考壓力值應固定不變。如果瞬時壓力值 與參考壓力的差值(減壓量)小于40kPa，則地鐵車輛制動減速度為零。在列車管減壓量 達到140 kPa時對應常用制動最大減速度為0. 6 m/s2 (對應PWM波的占空比為28. 7490 。
同時，微機控制單元除能夠向BECU發(fā)送制動控制指令外，還可以根據(jù)列車管的壓力 變化來控制壓力開關(guān)實現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)換，通過顯示裝置對鐵路列車的制動狀態(tài)、控制裝置自 身狀態(tài)等進行監(jiān)控， 一旦發(fā)現(xiàn)故障，運輸控制裝置可以及時發(fā)出報警，以便人工采取相應 的措施。
當運輸裝置某些裝置損壞時，制動控制盒內(nèi)的強迫緩解按鈕能用來強迫緩解地鐵列車 制動機的常用制動；緊急情況時，制動控制盒內(nèi)的緊急制動按鈕能實施整列車(包括SHL1R 列車)緊急制動的。并且，制動控制盒內(nèi)的指示燈設有兩個，分別用來顯示地鐵列車和貨 物列車緩解狀態(tài)，當指示點亮時，表示相應地鐵列車或貨物列車緩解。
微機控制單元輸出端連接的緊急排風裝置能控制列車管以緊急速率排風，并且可采用 失電緊急，并可實現(xiàn)斷鉤保護。所述緊急排風裝置包括開式電磁閥和DK-1制動機的電動 防風閥，其通徑為DN32。
權(quán)利要求1、一種用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置，其特征是包括制動控制盒、聯(lián)接管路和電氣線路，其中制動控制盒包括微機控制單元，與微機控制單元的信號輸入端連接的壓力傳感器、與微機控制單元的信號輸出端連接的緊急排風裝置、壓力開關(guān)和風缸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置，其特征是所 述聯(lián)接管路包括連接兩個過渡車間列車管的軟管總成、連接過渡車列車管和總風管的軟管 連接器總成、連接軟管之間的過渡接頭。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置，其特征是所 述制動控制盒共有兩個，互為備份。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置，其特征是所 述壓力傳感器共有兩個，其中一個壓力傳感器用于冗余設計。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置，其特征是所 述制動控制盒還包括兩個按鈕強迫緩解按鈕和緊急制動按鈕。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置，其特征是所 述制動控制盒內(nèi)包括兩個指示燈，分別顯示地鐵列車和貨物列車緩解狀態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置，其特 征是所述緊急排風裝置包括開式電磁閥和DK-1制動機的電動防風閥，其通徑為DN32;所 述微機控制單元的型號為STC12C5412AD。
專利摘要本實用新型公開了一種用于城軌車輛整列編掛鐵路運輸用的控制裝置，包括制動控制盒、聯(lián)接管路和電氣線路，其中制動控制盒包括微機控制單元，與微機控制單元的信號輸入端連接的壓力傳感器、與微機控制單元的信號輸出端連接的緊急排風裝置、壓力開關(guān)和風缸。本實用新型能夠直接控制列車制動系統(tǒng)，且獨立于列車的其他系統(tǒng)，保證城軌車輛和鐵路車輛制動過程保持一致，減小制動沖擊，便于維護與升級。
文檔編號G05B11/01GK201291855SQ20082015900
公開日2009年8月19日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者劉健平, 彭海清, 潁 楊, 段繼超, 胡躍文, 高春宏, 龍華煒 申請人:南車株洲電力機車有限公司