利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道列車電液制動系統(tǒng)與方法，尤其是涉及一種利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動系統(tǒng)與方法。
技術(shù)背景
[0002]制動系統(tǒng)作為軌道列車的核心部件，起到安全行車的關(guān)鍵作用。現(xiàn)有軌道列車的制動系統(tǒng)分為氣動制動系統(tǒng)、電液制動系統(tǒng)、磁軌制動系統(tǒng)、再生制動系統(tǒng)等幾種。其中氣動制動系統(tǒng)利用壓縮空氣作為工作介質(zhì)，列車因此需配備空氣壓縮機(jī)及儲氣罐，設(shè)備占用空間大，效率低?，F(xiàn)有的電液制動系統(tǒng)，利用壓力油作為工作介質(zhì)，配備電機(jī)驅(qū)動液壓栗，通過電液比例減壓閥控制進(jìn)入夾鉗的液壓油壓力輸出相應(yīng)的制動力，設(shè)備體積小，制動靈敏，但由于節(jié)流損失，效率較低。磁軌制動常作為再生制動的輔助制動設(shè)備，再生制動通過電機(jī)再生發(fā)電，將電驅(qū)動的軌道列車制動能量轉(zhuǎn)化為電能反饋回到電網(wǎng)，能效較高，但低速性能不好，通常需配備電液制動作為低速時的制動器。
[0003]現(xiàn)有制動方法，除再生制動外，均需列車專門提供能量給制動系統(tǒng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓或氣動系統(tǒng)的壓力與流量，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，隨著社會對節(jié)能減排重視程度的提高，對設(shè)備環(huán)保性能提出了更高的要求，能量回收、低能耗技術(shù)日新月異，是必然的發(fā)展趨勢。車輛由行駛工況轉(zhuǎn)為制動工況，本身具有的動能在制動中全部損耗，轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，這本身就是一種能量的浪費，再專門提供額外的能量驅(qū)動制動系統(tǒng)工作進(jìn)行制動，則效率更低。如果能夠在車輛制動時，將其本身的慣性動能利用起來供給制動系統(tǒng)并進(jìn)行儲存，無疑將提尚系統(tǒng)的能效。
[0004]隨著電液控制技術(shù)的發(fā)展，利用高速開關(guān)閥的進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)技術(shù)使系統(tǒng)功能的組合趨于多樣化，控制更加靈活，同時能夠進(jìn)行能量的回收，非常適合用于設(shè)計利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動系統(tǒng)與方法，利用列車慣性動能作為能量源驅(qū)動制動系統(tǒng)工作，通過高速開關(guān)閥構(gòu)成的進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，對制動系統(tǒng)進(jìn)行控制，無需外部能源，且能夠?qū)α熊囍苿幽芰窟M(jìn)行回收。
[0006]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一、一種利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動系統(tǒng)
本發(fā)明包括制動盤、車輛輪軸、機(jī)械傳動裝置、離合器、雙向液壓栗、兩個溢流閥、兩個蓄能器、四個高速開關(guān)閥、制動油缸、控制計算機(jī)、制動夾鉗和兩個壓力傳感器;雙向液壓栗通過離合器、機(jī)械傳動裝置連接于車輛輪軸上，雙向液壓栗的兩個油口分別安裝有第一蓄能器和第二蓄能器，第一蓄能器和第二蓄能器并聯(lián)兩個反向安裝的溢流閥，第一蓄能器分別與第二高速開關(guān)閥和第三高速開關(guān)閥的A油口連接，第二蓄能器分別與第一高速開關(guān)閥和第四高速開關(guān)閥的A油口連接，第一高速開關(guān)閥和第二高速開關(guān)閥的B油口與制動油缸的有桿腔連接，第三高速開關(guān)閥和第四高速開關(guān)閥的B油口與制動油缸的無桿腔連接，制動油缸的有桿腔和無桿腔分別安裝有第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，制動盤位于制動夾鉗內(nèi)，制動夾鉗的動摩擦片與制動油缸的活塞桿連接；四個高速開關(guān)閥、離合器和兩個壓力傳感器分別與控制計算機(jī)連接。
[0007]二、一種利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動方法
本發(fā)明在列車進(jìn)入制動工況時，車輛動能通過制動盤、車輛輪軸、機(jī)械傳動裝置、離合器傳遞至雙向液壓栗轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動雙向液壓栗工作，四個高速開關(guān)閥構(gòu)成進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，壓力油通過四個高速開關(guān)閥的控制，調(diào)節(jié)制動油缸兩腔內(nèi)的壓力值，實現(xiàn)制動力比例控制，輸出相應(yīng)的制動力，通過動摩擦片進(jìn)行制動。
[0008]所述四個高速開關(guān)閥構(gòu)成進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，壓力油通過四個高速開關(guān)閥的控制，調(diào)節(jié)制動油缸有桿腔和無桿腔內(nèi)的壓力，實現(xiàn)制動力制動比例控制，輸出相應(yīng)的制動力。
[0009]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明的利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動系統(tǒng)與方法，利用雙向液壓栗，將車輛慣性動能轉(zhuǎn)化為液壓能，通過高速開關(guān)閥對制動油缸兩腔壓力進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)，輸出與控制信號成比例的制動力，且能進(jìn)行能量回收，顯著提高能效，其結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡單，使用、維護(hù)方便，具有廣泛的實用性與先進(jìn)性。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖中:1、制動盤，2、車輛輪軸，3、機(jī)械傳動裝置，4、離合器，5、雙向液壓栗，6、溢流閥，7、蓄能器，8、高速開關(guān)閥，9、制動油缸，10、控制計算機(jī)，11、制動夾鉗，12、壓力傳感器，13、液壓連接，14、電氣連接。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明包括制動盤1、車輛輪軸2、機(jī)械傳動裝置3、離合器4、雙向液壓栗5、兩個溢流閥6、兩個蓄能器7、四個高速開關(guān)閥8、制動油缸9、控制計算機(jī)10、制動夾鉗11和兩個壓力傳感器12。
[0014]雙向液壓栗5通過離合器4、機(jī)械傳動裝置3連接于車輛輪軸2上，雙向液壓栗5的兩個油口分別安裝有第一蓄能器7和第二蓄能器7，第一蓄能器和第二蓄能器并聯(lián)兩個反向安裝的溢流閥6，防止系統(tǒng)超壓，第一蓄能器7分別與第二高速開關(guān)閥8和第三高速開關(guān)閥8的A油口連接，第二蓄能器7分別與第一高速開關(guān)閥8和第四高速開關(guān)閥8的A油口連接，第一高速開關(guān)閥8和第二高速開關(guān)閥8的B油口與制動油缸9的有桿腔連接，第三高速開關(guān)閥8和第四高速開關(guān)閥8的B油口與制動油缸9的無桿腔連接，制動油缸9的有桿腔和無桿腔分別安裝有第一壓力傳感器12和第二壓力傳感器12，制動盤I位于制動夾鉗11內(nèi)，制動夾鉗11的動摩擦片與制動油缸9的活塞桿連接;四個高速開關(guān)閥8、離合器4和兩個壓力傳感器12分別與控制計算機(jī)10連接。
[0015]本發(fā)明的制動方法: 列車進(jìn)入制動工況時，車輛動能通過制動盤、車輛輪軸、機(jī)械傳動裝置、離合器傳遞至雙向液壓栗轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動雙向液壓栗工作，四個高速開關(guān)閥構(gòu)成進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，壓力油通過四個高速開關(guān)閥的控制，調(diào)節(jié)制動油缸兩腔內(nèi)的壓力值，實現(xiàn)制動力比例控制，輸出相應(yīng)的制動力，通過動摩擦片進(jìn)行制動。
[0016]系統(tǒng)中采用兩個蓄能器7，一方面可補(bǔ)充制動油缸9活塞兩側(cè)面積不相等造成的流量差異，另一方可進(jìn)行能量的回收，將車輛動能中的一部分轉(zhuǎn)換為液壓能儲存在蓄能器7中，這些儲存的能量可用于列車啟動助力或進(jìn)行制動。
[0017]系統(tǒng)中采用雙向液壓栗5，無論列車正向行駛或反向行駛，均可工作，且由于高速開關(guān)閥8組成的進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，大大拓展了設(shè)備的功能，減小了閥口節(jié)流造成的能量損失，提高了整個系統(tǒng)的能量利用效率。
[0018]系統(tǒng)中采用所述的控制計算機(jī)10作為控制器，通過所述的壓力傳感器12將系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)反饋至控制計算機(jī)10，通過控制計算機(jī)10輸出控制信號，控制高速開關(guān)閥8的動作，實現(xiàn)對制動油缸9運(yùn)動的閉環(huán)控制。
[0019]系統(tǒng)中回路簡單，液壓元件少，方便集成，可設(shè)計為機(jī)電液一體化結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊。
[0020]本發(fā)明利用列車慣性動能作為能量源對列車進(jìn)行制動，利用列車慣性動能作為能量源驅(qū)動制動系統(tǒng)工作，通過高速開關(guān)閥構(gòu)成的進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，對制動系統(tǒng)進(jìn)行控制，無需外部能源，且能夠?qū)α熊囍苿幽芰窟M(jìn)行回收。
【主權(quán)項】
1.一種利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動系統(tǒng)，其特征在于:包括制動盤(I)、車輛輪軸(2)、機(jī)械傳動裝置(3)、離合器(4)、雙向液壓栗(5)、兩個溢流閥、兩個蓄能器、四個高速開關(guān)閥、制動油缸(9)、控制計算機(jī)(10)、制動夾鉗(11)和兩個壓力傳感器;雙向液壓栗(5)通過離合器(4)、機(jī)械傳動裝置(3)連接于車輛輪軸(2)上，雙向液壓栗(5)的兩個油口分別安裝有第一蓄能器和第二蓄能器，第一蓄能器和第二蓄能器并聯(lián)兩個反向安裝的溢流閥，第一蓄能器分別與第二高速開關(guān)閥和第三高速開關(guān)閥的A油口連接，第二蓄能器分別與第一高速開關(guān)閥和第四高速開關(guān)閥的A油口連接，第一高速開關(guān)閥和第二高速開關(guān)閥的B油口與制動油缸(9)的有桿腔連接，第三高速開關(guān)閥和第四高速開關(guān)閥的B油口與制動油缸(9)的無桿腔連接，制動油缸(9)的有桿腔和無桿腔分別安裝有第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，制動盤(I)位于制動夾鉗(11)內(nèi)，制動夾鉗(11)的動摩擦片與制動油缸(9)的活塞桿連接;四個高速開關(guān)閥、離合器(4)和兩個壓力傳感器分別與控制計算機(jī)(10)連接。2.用于權(quán)利要求1所述的一種利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動方法，其特征在于:列車進(jìn)入制動工況時，車輛動能通過制動盤、車輛輪軸、機(jī)械傳動裝置、離合器傳遞至雙向液壓栗轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動雙向液壓栗工作，四個高速開關(guān)閥構(gòu)成進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，壓力油通過四個高速開關(guān)閥的控制，調(diào)節(jié)制動油缸兩腔內(nèi)的壓力值，實現(xiàn)制動力比例控制，輸出相應(yīng)的制動力，通過動摩擦片進(jìn)行制動。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動方法，其特征在于:所述四個高速開關(guān)閥構(gòu)成進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，壓力油通過四個高速開關(guān)閥的控制，調(diào)節(jié)制動油缸有桿腔和無桿腔內(nèi)的壓力，實現(xiàn)制動力制動比例控制，輸出相應(yīng)的制動力。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種利用車輛慣性供能的軌道列車電液制動系統(tǒng)與方法。包括制動盤、車輛輪軸、機(jī)械傳動裝置、離合器、雙向液壓泵、兩個溢流閥、兩個蓄能器、四個高速開關(guān)閥、制動油缸、控制計算機(jī)、制動夾鉗和兩個壓力傳感器。列車制動工況時，車輛動能通過制動盤、車輛輪軸、機(jī)械傳動裝置、離合器傳遞至雙向液壓泵轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動雙向液壓泵工作，四個高速開關(guān)閥構(gòu)成進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，壓力油通過四個高速開關(guān)閥的控制，調(diào)節(jié)制動油缸兩腔內(nèi)的壓力值，實現(xiàn)制動力比例控制，通過動摩擦片進(jìn)行制動。本發(fā)明利用雙向液壓泵，將車輛慣性動能轉(zhuǎn)化為液壓能，通過高速開關(guān)閥對制動油缸兩腔壓力進(jìn)出口獨立調(diào)節(jié)，輸出與控制信號成比例的制動力，且能進(jìn)行能量回收。
【IPC分類】B60T1/10, B60T13/68
【公開號】CN105438140
【申請?zhí)枴緾N201510969136
【發(fā)明人】龔國芳, 張亞坤, 劉建, 孫辰晨, 楊華勇
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月22日