專利名稱：軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道交通車輛，特別是涉及一種軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利
Ztd農(nóng)且ο
背景技術(shù)：
隨著能源的日趨緊張和人們環(huán)保意識(shí)的日趨增強(qiáng)，節(jié)能問題日益突出，倍受世界 各國(guó)的極大關(guān)注和重視。軌道交通車輛，特別是城市軌道車輛，如地鐵、輕軌等，因其運(yùn)行過 程需頻繁的制動(dòng)，消耗過多的能量。因此，研究軌道交通車輛的制動(dòng)能量回收再利用具有重 大的節(jié)能意義。一般軌道交通車輛制動(dòng)系統(tǒng)由電制動(dòng)及空氣制動(dòng)系統(tǒng)組成，其中，電制動(dòng)包括再 生制動(dòng)和電阻制動(dòng)。在制動(dòng)過程中，優(yōu)先使用再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)，在電制動(dòng)力不足的情況 下，同時(shí)施加空氣制動(dòng)；在低速運(yùn)行或電制動(dòng)失效或緊急制動(dòng)過程中，由空氣制動(dòng)代替電制動(dòng)。由于電阻制動(dòng)是利用電阻將制動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)掉，不回收制動(dòng)能量，不具備 節(jié)能效果。因此，目前軌道交通車輛制動(dòng)能量回收主要是再生制動(dòng)回收，主要有飛輪儲(chǔ)能 型、超級(jí)電容儲(chǔ)能型和逆變回饋型等。這三種方法主要是將軌道交通車輛的制動(dòng)能量回收 成電能或機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能，其主要缺點(diǎn)或不足為1)利用超級(jí)電容儲(chǔ)能型需要設(shè)置體 積龐大的電容器組，對(duì)電容器技術(shù)指標(biāo)要求較高，且只能用于直流電網(wǎng)；幻利用飛輪儲(chǔ)能 型需要二次能量轉(zhuǎn)換(制動(dòng)能-> 機(jī)械能-> 電能)，對(duì)抽真空及轉(zhuǎn)動(dòng)軸有較高要求，制造成 本高，且體積較大、平穩(wěn)性差等；；3)逆變回饋型易對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊和二次諧波污染。另外，軌道交通車輛的空氣制動(dòng)系統(tǒng)和所用的電控氣動(dòng)塞拉門都需要一定壓力的 氣源。一般，軌道交通車輛的氣源系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、空氣處理設(shè)備和儲(chǔ)氣罐等組成，利用 空氣壓縮機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為氣壓能。一方面，軌道交通車輛制動(dòng)時(shí)浪費(fèi)大量的能量；另一方 面，軌道交通車輛的氣源系統(tǒng)又需要額外的能量來產(chǎn)生所需的氣壓能。因此，若能將軌道交 通車輛的制動(dòng)能直接回收成氣壓能，則可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有重大的節(jié)能意義。發(fā)明目的
本發(fā)明的主要目的在于提供一種軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置，將制動(dòng) 能直接回收成氣壓能，以供車輛系統(tǒng)使用。—種軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置，其特征在于包括安裝于車輛 轉(zhuǎn)向架車軸上的凸輪、安裝于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的氣缸；上述氣缸包括氣缸缸體和氣缸活塞桿， 氣缸活塞桿端部安裝有可與凸輪接觸或分離的滾子，上述氣缸活塞桿的軸線與車輛轉(zhuǎn)向架 車軸軸線垂直；上述氣缸缸體的無桿側(cè)設(shè)有排氣口，該排氣口經(jīng)過排氣單向閥與車輛氣源 系統(tǒng)儲(chǔ)氣罐相聯(lián)；上述氣缸缸體的無桿側(cè)還設(shè)有第一進(jìn)氣口，該第一進(jìn)氣口經(jīng)過吸氣單向 閥空氣干燥器空氣過濾器與外界大氣相聯(lián)；上述氣缸缸體的無桿側(cè)還設(shè)有第二進(jìn)氣口，氣 缸缸體的有桿側(cè)還設(shè)有第三進(jìn)氣口，上述第二進(jìn)氣口和第三進(jìn)氣口分別通過電磁換向閥與 車輛氣源系統(tǒng)儲(chǔ)氣罐相聯(lián)；該制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置還包括與電磁換向閥電相連的控制器。本發(fā)明的凸輪安裝在車輛轉(zhuǎn)向架車軸上，其余安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上；凸輪、滾子和 氣缸活塞桿構(gòu)成凸輪機(jī)構(gòu)，將車軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為氣缸活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；排氣單向閥、 吸氣單向閥連接在氣缸的無桿側(cè)，在氣缸活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)排氣和吸氣功能，將機(jī) 械能轉(zhuǎn)換為氣壓能；空氣干燥器和過濾器連接在吸氣單向閥的前端，起著過濾和干燥空氣； 控制器根據(jù)制動(dòng)信號(hào)和車輛氣源系統(tǒng)壓力值控制著電磁換向閥的通斷；氣缸活塞桿在電磁 換向閥的控制下實(shí)現(xiàn)與凸輪的接觸和脫離。本發(fā)明具有節(jié)能的效果；本發(fā)明是由若干個(gè)零 件和元器件組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；同時(shí)，本發(fā)明只需要在原軌道交通車輛上安裝本裝置 即可，不改變?cè)瓉碥囕v的結(jié)構(gòu)，安裝、使用方便，可大規(guī)模推行。另外，本發(fā)明能為軌道交通 車輛制動(dòng)系統(tǒng)提供一種新型的輔助制動(dòng)方式，提高車輛制動(dòng)效果，縮短制動(dòng)時(shí)間。最后，本 發(fā)明還能為軌道交通車輛氣源系統(tǒng)提供一種新的輔助氣源來源，提高車輛氣源系統(tǒng)的可靠 性。在緊急情況下，如車輛空氣壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，無法提供所需的氣源壓力時(shí)，在無需制動(dòng) 時(shí)，通過本發(fā)明可及時(shí)產(chǎn)生所需的氣源壓力，保證車輛氣源系統(tǒng)的正常使用。上述的軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置，其特征在于該制動(dòng)能量氣 動(dòng)回收再利用裝置為對(duì)稱結(jié)構(gòu)方式，即有成對(duì)安裝于車輛轉(zhuǎn)向架車軸兩邊的氣缸。該方式 能夠相互抵消凸輪對(duì)車軸所產(chǎn)生的徑向力。上述的軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置，其特征在于上述安裝于第 二進(jìn)氣口、第三進(jìn)氣口與車輛氣源系統(tǒng)儲(chǔ)氣罐之間的電磁換向閥為一個(gè)兩位兩通電磁換向 閥和一個(gè)兩位四通電磁換向閥；上述車輛氣源系統(tǒng)儲(chǔ)氣罐通過該兩位兩通電磁換向閥直接 與第二、第三進(jìn)氣口中一個(gè)進(jìn)氣口直接聯(lián)通，該兩位兩通電磁換向閥再經(jīng)過兩位兩通電磁 換向閥與另一進(jìn)氣口聯(lián)通。電磁換向閥型號(hào)、個(gè)數(shù)及管路布置方式，只需要滿足第二進(jìn)氣 口、第三進(jìn)氣口進(jìn)氣或關(guān)閉的獨(dú)立性即可。而采用一個(gè)兩位兩通電磁換向閥和一個(gè)兩位兩 通電磁換向閥配合方式可以起到所需元件少，便于控制，節(jié)約成本。


圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置的系統(tǒng)原 理圖中標(biāo)號(hào)名稱1、凸輪，2、氣缸活塞桿，3、氣缸缸體，4、排氣單向閥，5、吸氣單向閥，6、 空氣干燥器，7、空氣過濾器，8、兩位兩通電磁換向閥，9、兩位四通電磁換向閥，10、控制器， 11滾子，12、車軸，13、車輛氣源。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明提出的具體裝置的細(xì)節(jié)及工作情況。本發(fā)明的軌道交通車輛氣動(dòng)回收再利用裝置如圖1所示，由凸輪1，氣缸活塞桿2， 氣缸缸體3，排氣單向閥4，吸氣單向閥5，空氣干燥器6，空氣過濾器7，兩位兩通電磁換向閥 8，兩位四通電磁換向閥9，控制器10，滾子11，以及連接各元器件的管接頭和氣管組成。其 中凸輪1安裝在車輛轉(zhuǎn)向架車軸12上，其余安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上；氣缸活塞桿2，氣缸缸體 3構(gòu)成氣缸；凸輪1，滾子11和氣缸活塞桿2構(gòu)成凸輪機(jī)構(gòu)，將車軸12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為氣 缸活塞桿2的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；排氣單向閥4以及吸氣單向閥5連接在氣缸的無桿側(cè)，在氣缸活塞桿2的往復(fù)運(yùn)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)排氣和吸氣功能，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣壓能；空氣干燥器6和空氣過 濾器7連接在吸氣單向閥5的前端，起著過濾和干燥空氣；控制器10根據(jù)制動(dòng)信號(hào)和車輛 氣源系統(tǒng)壓力值控制著兩位兩通電磁換向閥8、兩位四通電磁換向閥9的通斷；氣缸活塞桿 2在電磁換向閥的控制下實(shí)現(xiàn)與凸輪1的接觸和脫離；為了相互抵消凸輪對(duì)車軸12所產(chǎn)生 的徑向力，采用對(duì)稱安裝的結(jié)構(gòu)方式。其工作過程為當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，所述的控制器10根據(jù)制動(dòng)信號(hào)和車輛氣源系統(tǒng)壓 力值輸出相應(yīng)的高低電平，所述的兩位四通電磁換向閥9斷電，所述的兩位兩通電磁換向 閥8得電，所述氣缸活塞桿2在氣壓力的作用下，向所述的凸輪1靠近，直接接觸，之后所述 的兩位兩通電磁換向閥8、兩位四通電磁換向閥9全部斷電，所述凸輪1在車軸12的旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)下，推動(dòng)所述氣缸活塞桿2往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將空氣由所述的空氣過濾器7空氣干燥器6吸氣單 向閥5吸入到氣缸缸體3內(nèi)，經(jīng)壓縮后由所述的排氣單向閥4送至車輛氣源系統(tǒng)的儲(chǔ)氣罐。 以氣缸剛體3和氣缸活塞桿2組成的氣缸為例說明當(dāng)車軸12向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，無桿側(cè)的一腔 體積增大，腔內(nèi)壓力下降，當(dāng)下降到負(fù)壓的時(shí)候(即部分真空，小于空氣壓力)，則腔外的大 氣壓力打開吸氣單向閥5，吸到腔內(nèi)。此時(shí)排氣單向閥4是關(guān)閉的。而當(dāng)車軸12向右運(yùn)動(dòng) 時(shí)，無桿側(cè)的一腔體積減小，腔內(nèi)壓力增大，打開排氣單向閥4，排向儲(chǔ)氣罐。此時(shí)吸氣單向 閥5是關(guān)閉的。因此通過車軸12的反復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)吸氣和排氣功能。當(dāng)制動(dòng)結(jié)束時(shí)，所述 的兩位兩通電磁換向閥8和兩位四通電磁換向閥9全部得電，氣缸活塞桿2在氣壓力的作 用下，脫離凸輪1，并保持在原始位置，直至下一次制動(dòng)開始。在車輛正常運(yùn)行過程中，若車輛空氣壓縮機(jī)發(fā)生故障，無法產(chǎn)生足夠的氣壓力時(shí)， 在無需制動(dòng)時(shí)，可通過控制器10使得本裝置投入使用，將車輛的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)為壓力能，以 滿足車輛系統(tǒng)的正常使用。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
不局限圖1所示的形式，凡依本發(fā)明的創(chuàng)造精神及特征、 模式和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明功能的都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置，其特征在于包括安裝于車輛轉(zhuǎn)向架車軸上的凸輪(1)、安裝于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的氣缸；上述氣缸包括氣缸缸體(3)和氣缸活塞桿(2)，氣缸活塞桿(2)端部安裝有可與凸輪 (1)接觸或分離的滾子(11)，上述氣缸活塞桿(2)的軸線與車輛轉(zhuǎn)向架車軸(12)軸線垂直;上述氣缸缸體(3)的無桿側(cè)設(shè)有排氣口，該排氣口經(jīng)過排氣單向閥(4)與車輛氣源系 統(tǒng)儲(chǔ)氣罐相聯(lián)；上述氣缸缸體(3)的無桿側(cè)還設(shè)有第一進(jìn)氣口，該第一進(jìn)氣口經(jīng)過吸氣單 向閥(5)空氣干燥器(6)空氣過濾器(7)與外界大氣相聯(lián)；上述氣缸缸體(3)的無桿側(cè)還設(shè)有第二進(jìn)氣口，氣缸缸體(3)的有桿側(cè)還設(shè)有第三進(jìn) 氣口，上述第二進(jìn)氣口和第三進(jìn)氣口分別通過電磁換向閥與車輛氣源系統(tǒng)儲(chǔ)氣罐相聯(lián)；該制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置還包括與電磁換向閥電相連的控制器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置，其特征在于 該制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置為對(duì)稱結(jié)構(gòu)方式，即有成對(duì)安裝于車輛轉(zhuǎn)向架車軸兩邊的 氣缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置，其特征在于 上述安裝于第二進(jìn)氣口、第三進(jìn)氣口與車輛氣源系統(tǒng)儲(chǔ)氣罐之間的電磁換向閥為一個(gè)兩位 兩通電磁換向閥(8 )和一個(gè)兩位四通電磁換向閥(9 )；上述車輛氣源系統(tǒng)儲(chǔ)氣罐通過該兩位 兩通電磁換向閥(8 )直接與第二、第三進(jìn)氣口中一個(gè)進(jìn)氣口直接聯(lián)通，該兩位兩通電磁換向 閥(8 )再經(jīng)過兩位兩通電磁換向閥(8 )與另一進(jìn)氣口聯(lián)通。
全文摘要
一種軌道交通車輛制動(dòng)能量氣動(dòng)回收再利用裝置，屬于軌道交通車輛技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明由安裝在車輛轉(zhuǎn)向架車軸上的凸輪，安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的其余部件組成。其中凸輪、滾子和氣缸活塞桿構(gòu)成凸輪機(jī)構(gòu)，將車軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為氣缸活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；排氣單向閥、吸氣單向閥連接在氣缸的無桿側(cè)，在氣缸活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)排氣和吸氣功能，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣壓能。該裝置能夠?qū)⒅苿?dòng)能直接回收成氣壓能，以供車輛系統(tǒng)使用。
文檔編號(hào)B60T13/26GK102120449SQ20111004599
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者丁文政, 劉娣, 朱松青, 許有熊, 郝飛, 陳茹雯 申請(qǐng)人:南京工程學(xué)院