本發(fā)明涉及軌道車(chē)輛制動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定排風(fēng)控速的列車(chē)制動(dòng)的排風(fēng)控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

軌道車(chē)輛的制動(dòng)方式主要采用空氣制動(dòng)系統(tǒng)，車(chē)輛運(yùn)行中司機(jī)操縱制動(dòng)閥將列車(chē)管內(nèi)的空氣排出，使列車(chē)管壓力下降，控制車(chē)輛剎車(chē)制動(dòng)，從而達(dá)到減速和停車(chē)的目的。

車(chē)輛編組成列車(chē)時(shí)，將每節(jié)車(chē)的列車(chē)管連通成一體，列車(chē)管內(nèi)的壓力由機(jī)車(chē)司機(jī)操控，以達(dá)到控制全列車(chē)同步制動(dòng)和緩解的目的。

列控車(chē)載設(shè)備是一種配置在機(jī)車(chē)上的車(chē)載安全設(shè)備，主要有GYK、LKJ、ATP等幾種類(lèi)型，其主要功能是對(duì)地面信號(hào)、車(chē)速、車(chē)輛工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行超速和冒進(jìn)信號(hào)的判別，一旦車(chē)輛超速或冒進(jìn)信號(hào)，將輸出制動(dòng)信號(hào)，控制列車(chē)減速或停車(chē)，以保證行車(chē)安全。

但是，由于排氣口的大小是固定的，現(xiàn)有的列控車(chē)載設(shè)備無(wú)法適應(yīng)列車(chē)編組長(zhǎng)短的變化，當(dāng)單個(gè)車(chē)時(shí)，列車(chē)管很短，存在排氣太快，制動(dòng)太快的問(wèn)題；當(dāng)長(zhǎng)大列車(chē)編組時(shí)，列車(chē)管很長(zhǎng)，存在排氣太慢，制動(dòng)反應(yīng)太慢，制動(dòng)距離太長(zhǎng)的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的列控車(chē)載設(shè)備無(wú)法穩(wěn)定排風(fēng)控速的不足，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定排風(fēng)控速的列車(chē)制動(dòng)的排風(fēng)控制裝置及方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種列車(chē)制動(dòng)的排風(fēng)控制裝置，包括設(shè)于列車(chē)上的列車(chē)管，控制器，與列車(chē)管連通的管路，設(shè)于管路上的壓力傳感器，壓力反饋控制電路，設(shè)于管路的排氣口前部的流量控制體；流量控制體包括驅(qū)動(dòng)電路、m個(gè)并聯(lián)的電控開(kāi)關(guān)閥，m≥2；壓力反饋控制電路的信號(hào)輸入端與壓力傳感器的信號(hào)輸出端電連接，壓力反饋控制電路分別與控制器和驅(qū)動(dòng)電路電連接，驅(qū)動(dòng)電路分別與各個(gè)電控開(kāi)關(guān)閥連接。

現(xiàn)有技術(shù)的列控車(chē)載設(shè)備是在列車(chē)管安裝一個(gè)開(kāi)關(guān)電磁閥，當(dāng)車(chē)載列控設(shè)備輸出制動(dòng)指令時(shí)，電磁閥得電開(kāi)啟，將列車(chē)管內(nèi)的空氣排出(排風(fēng))，使列車(chē)管壓力下降，從而達(dá)到減速和停車(chē)的目的。

現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是無(wú)法適應(yīng)列車(chē)編組長(zhǎng)短的變化，由于排氣口的大小是固定的，當(dāng)單個(gè)車(chē)時(shí)，列車(chē)管很短，存在排氣太快，制動(dòng)太快的問(wèn)題；當(dāng)長(zhǎng)列車(chē)編組時(shí)，列車(chē)管很長(zhǎng)，存在排氣太慢，制動(dòng)反應(yīng)太慢，制動(dòng)距離太長(zhǎng)的問(wèn)題。

無(wú)論列車(chē)管長(zhǎng)短，本發(fā)明始終能夠以穩(wěn)定的速度排氣，在穩(wěn)定的時(shí)間范圍內(nèi)將列車(chē)管壓力降下來(lái)，不至于過(guò)快，也不至于過(guò)慢。

作為優(yōu)選，m個(gè)并聯(lián)的電控開(kāi)關(guān)閥的通道橫截面積依次為a，2a，4a，8a，...，2^m-1a。

本發(fā)明為了使排風(fēng)降壓速度可以控制，采用了大小可以控制的排風(fēng)口。

采用2個(gè)及以上的電控開(kāi)關(guān)閥，數(shù)量越多，可調(diào)級(jí)數(shù)越大，精度越高。所有電控開(kāi)關(guān)閥以并聯(lián)的方式連接成一個(gè)流量控制體。每個(gè)開(kāi)關(guān)閥或其通路配有節(jié)流縮孔。

若有m個(gè)開(kāi)關(guān)閥并聯(lián)成流量控制體，其中最小的通道截面積為a，那么其余通道的截面積分別設(shè)置為2a，4a，8a，...，2^m-1a。

由m個(gè)開(kāi)關(guān)閥并聯(lián)而成的流量控制體，可以實(shí)現(xiàn)2^m-1級(jí)流量調(diào)節(jié)。

作為優(yōu)選，壓力反饋控制電路包括第一信號(hào)放大電路、第二信號(hào)放大電路、第一控制開(kāi)關(guān)K、第三信號(hào)放大電路、減法電路、電容C和滑動(dòng)變阻器R；第一信號(hào)放大電路的輸入端與壓力傳感器的信號(hào)輸出端電連接，第一信號(hào)放大電路的輸出端分別與第一控制開(kāi)關(guān)K一端和第二信號(hào)放大電路的輸入端電連接，第一控制開(kāi)關(guān)K另一端分別與電容C一端、第三信號(hào)放大電路的輸入端、滑動(dòng)變阻器R的一個(gè)固定端和中間抽頭電連接，電容C另一端和滑動(dòng)變阻器R的另一個(gè)固定端接地，第二信號(hào)放大電路和第三信號(hào)放大電路的輸出端均與減法電路電連接，減法電路與驅(qū)動(dòng)電路電連接，第一控制開(kāi)關(guān)K與控制器電連接。

作為優(yōu)選，壓力反饋控制電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、第二控制開(kāi)關(guān)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動(dòng)電路依次電連接，壓力傳感器的信號(hào)輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端電連接，第二控制開(kāi)關(guān)兩端分別與控制器和單片機(jī)連接。

作為優(yōu)選，電控開(kāi)關(guān)閥為可調(diào)流量閥、可調(diào)口徑閥、比例閥或伺服閥。

一種列車(chē)制動(dòng)的排風(fēng)控制裝置的方法，包括如下步驟：

控制器中設(shè)有由m個(gè)并聯(lián)的電控開(kāi)關(guān)閥的通道截面積組合成的(2^m-1)個(gè)流量控制體橫截面積，(2^m-1)個(gè)流量控制體橫截面積分別為a，2a，3a，...，(2^m-1)a；每個(gè)流量控制體橫截面積均與若干個(gè)電控開(kāi)關(guān)閥的組合相對(duì)應(yīng)；

(6-1)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的中間抽頭的位置，確定滑動(dòng)變阻器R與第三信號(hào)放大器連接端的電壓V2的下降速度；

(6-2)控制器控制第一控制開(kāi)關(guān)K閉合，使第二信號(hào)放大器輸出的電壓V1與V2相等，驅(qū)動(dòng)電路控制各個(gè)電控開(kāi)關(guān)閥均關(guān)閉；

(6-3)當(dāng)排風(fēng)指令下達(dá)時(shí)，控制器控制第一控制開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)，V2隨著電容C的放電而逐步下降；

(6-4)減法電路輸出V1和V2之間的電壓差值至驅(qū)動(dòng)電路中，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，V2逐漸下降，電壓差值逐漸增大，驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)的電控開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)，使流量控制體橫截面積逐漸增大，從管路的排氣口排出的氣體量逐漸增加；

(6-5)氣體量的排出使管壓力下降，經(jīng)壓力傳感器變換后，使得V1下降，轉(zhuǎn)入步驟(6-4)，達(dá)到V1始終跟隨V2下降的目的，直至V1與V2相等；第一控制開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)的時(shí)間達(dá)到T2后，轉(zhuǎn)入步驟(6-2)。

一種列車(chē)制動(dòng)的排風(fēng)控制裝置的方法，包括如下步驟：

控制器中設(shè)有由m個(gè)并聯(lián)的電控開(kāi)關(guān)閥的通道截面積組合成的(2^m-1)個(gè)流量控制體橫截面積，(2^m-1)個(gè)流量控制體橫截面積分別為a，2a，3a，...，(2^m-1)a；每個(gè)流量控制體橫截面積均與若干個(gè)電控開(kāi)關(guān)閥的組合相對(duì)應(yīng)；

(7-1)壓力傳感器檢測(cè)的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)中；

(7-2)當(dāng)排風(fēng)指令下達(dá)時(shí)，控制器控制第二控制開(kāi)關(guān)閉合，單片機(jī)確認(rèn)第二控制開(kāi)關(guān)閉合后，單片機(jī)開(kāi)始計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)變量V2的遞減幅度，并將壓力傳感器檢測(cè)到的壓力存入變量V1；

(7-3)單片機(jī)計(jì)算V2與V1的差值幅度，幅度逐漸增大，輸出對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)的電控開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)，使流量控制體橫截面積逐漸增大，從管路的排氣口排出的氣體量逐漸增加；

(7-4)氣體量的排出使管壓力下降，經(jīng)壓力傳感器變換后，使得變量V1下降，轉(zhuǎn)入步驟(7-3)，達(dá)到V1始終跟隨V2下降的目的；

(7-5)第二控制開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)間達(dá)到T3后，控制器控制第二控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，單片機(jī)確認(rèn)第二控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制各個(gè)電控開(kāi)關(guān)閥均閉合。

作為優(yōu)選，還包括設(shè)于壓力傳感器和第一信號(hào)放大器之間的處理器，還包括如下步驟：

在處理器中對(duì)壓力傳感器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行如下處理：

對(duì)于檢測(cè)信號(hào)中的每個(gè)時(shí)刻t，計(jì)算機(jī)計(jì)算t-T時(shí)刻至t時(shí)刻的電壓幅度均值VU(t)、電壓幅度最大值MA(t)和電壓幅度最小值MI(t)；

設(shè)定

其中，

處理器將經(jīng)過(guò)修正處的檢測(cè)信號(hào)V(t)輸送給第一信號(hào)放大器。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：可以穩(wěn)定排風(fēng)控速，排風(fēng)速度可以連續(xù)調(diào)節(jié)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的壓力反饋控制電路的一種原理框圖；

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2的壓力反饋控制電路的一種原理框圖；

圖3是本發(fā)明的流量控制體的一種原理框圖；

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1的一種流程圖。

圖中：列車(chē)管1、控制器2、管路3、壓力傳感器4、壓力反饋控制電路5、流量控制體6、第一信號(hào)放大電路51、第二信號(hào)放大電路52、第三信號(hào)放大電路53、減法電路54、模數(shù)轉(zhuǎn)換器55、單片機(jī)56、第二控制開(kāi)關(guān)57、數(shù)模轉(zhuǎn)換器58、驅(qū)動(dòng)電路61、電控開(kāi)關(guān)閥62、AD轉(zhuǎn)換器63。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

如圖1、圖3所示的實(shí)施例是一種列車(chē)制動(dòng)的排風(fēng)控制裝置，包括設(shè)于列車(chē)上的列車(chē)管1，控制器2，與列車(chē)管連通的管路3，設(shè)于管路上的壓力傳感器4，壓力反饋控制電路5，設(shè)于管路的排氣口前部的流量控制體6；流量控制體包括驅(qū)動(dòng)電路61、3個(gè)并聯(lián)的電控開(kāi)關(guān)閥62，壓力反饋控制電路的信號(hào)輸入端與壓力傳感器的信號(hào)輸出端電連接，壓力反饋控制電路分別與控制器和驅(qū)動(dòng)電路電連接，驅(qū)動(dòng)電路分別與各個(gè)電控開(kāi)關(guān)閥連接。

3個(gè)并聯(lián)的電控開(kāi)關(guān)閥的通道橫截面積依次為a，2a，4a。

圖3中，還包括AD轉(zhuǎn)換器63，數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸入口Din、模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸入口Vin。

如圖1所示，壓力反饋控制電路包括第一信號(hào)放大電路51、第二信號(hào)放大電路52、第一控制開(kāi)關(guān)K、第三信號(hào)放大電路53、減法電路54、電容C和滑動(dòng)變阻器R；第一信號(hào)放大電路的輸入端與壓力傳感器的信號(hào)輸出端電連接，第一信號(hào)放大電路的輸出端分別與第一控制開(kāi)關(guān)K一端和第二信號(hào)放大電路的輸入端電連接，第一控制開(kāi)關(guān)K另一端分別與電容C一端、第三信號(hào)放大電路的輸入端、滑動(dòng)變阻器R的一個(gè)固定端和中間抽頭電連接，電容C另一端和滑動(dòng)變阻器R的另一個(gè)固定端接地，第二信號(hào)放大電路和第三信號(hào)放大電路的輸出端均與減法電路電連接，減法電路與驅(qū)動(dòng)電路電連接，第一控制開(kāi)關(guān)K與控制器電連接。

電控開(kāi)關(guān)閥為可調(diào)流量閥、可調(diào)口徑閥、比例閥或伺服閥。

如圖4所示，一種列車(chē)制動(dòng)的排風(fēng)控制裝置的方法，包括如下步驟：

控制器中設(shè)有由3個(gè)并聯(lián)的電控開(kāi)關(guān)閥的通道截面積組合成的7個(gè)流量控制體橫截面積，7個(gè)流量控制體橫截面積分別為a，2a，3a，...，7a；

步驟100，預(yù)調(diào)節(jié)降壓及放氣速度

調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的中間抽頭的位置，確定滑動(dòng)變阻器R與第三信號(hào)放大器連接端的電壓V2的下降速度；使T2＝6秒時(shí)，電壓V2可以完成放電過(guò)程，管路完成放氣過(guò)程；

步驟200，等壓控制

控制器控制第一控制開(kāi)關(guān)K閉合，使第二信號(hào)放大器輸出的電壓V1與V2相等，驅(qū)動(dòng)電路控制各個(gè)電控開(kāi)關(guān)閥均關(guān)閉；

步驟300，降壓、排氣控制

當(dāng)排風(fēng)指令下達(dá)時(shí)，控制器控制第一控制開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)，減法電路輸出V1和V2之間的電壓差值至驅(qū)動(dòng)電路中，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，V2逐漸下降，電壓差值逐漸增大，驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)的電控開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)，使流量控制體橫截面積逐漸增大，從管路的排氣口排出的氣體量逐漸增加；氣體量的排出使壓力下降，經(jīng)壓力傳感器轉(zhuǎn)換后，V1下降，再次回到減法電路重復(fù)以上過(guò)程，達(dá)到V1代表的實(shí)際管壓力逐次逼近V2，由于V2的降速是穩(wěn)定的，從而達(dá)到實(shí)際管壓力穩(wěn)定下降的目的。

第一控制開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)的時(shí)間達(dá)到T2后，轉(zhuǎn)入步驟200。

實(shí)施例2

如圖2所示，壓力反饋控制電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器55、單片機(jī)56、第二控制開(kāi)關(guān)57和數(shù)模轉(zhuǎn)換器58；模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動(dòng)電路依次電連接，壓力傳感器的信號(hào)輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端電連接，第二控制開(kāi)關(guān)兩端分別與控制器和單片機(jī)連接。實(shí)施例2其它結(jié)構(gòu)部分與實(shí)施例1中相同。

一種列車(chē)制動(dòng)的排風(fēng)控制裝置的方法，包括如下步驟：

控制器中設(shè)有由3個(gè)并聯(lián)的電控開(kāi)關(guān)閥的通道截面積組合成的7個(gè)流量控制體橫截面積，7個(gè)流量控制體橫截面積分別為a，2a，3a，...，7a；

(7-1)壓力傳感器檢測(cè)的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)中；

(7-2)控制器控制第二控制開(kāi)關(guān)閉合，單片機(jī)確認(rèn)第二控制開(kāi)關(guān)閉合后，單片機(jī)開(kāi)始計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)變量V2的遞減幅度，并將壓力傳感器檢測(cè)到的壓力存入變量V1；

(7-3)單片機(jī)計(jì)算V2與V1的差值幅度，幅度逐漸增大，輸出對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)的電控開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)，使流量控制體橫截面積逐漸增大，從管路的排氣口排出的氣體量逐漸增加；

(7-4)氣體量的排出使管壓力下降，經(jīng)壓力傳感器變換后，使得變量V1下降，轉(zhuǎn)入步驟(7-3)，達(dá)到V1始終跟隨V2下降的目的；

(7-5)第二控制開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)間達(dá)到T3后，控制器控制第二控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，單片機(jī)確認(rèn)第二控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制各個(gè)電控開(kāi)關(guān)閥均閉合。

實(shí)施例3

實(shí)施例3包括實(shí)施例1中的所有結(jié)構(gòu)和方法部分，實(shí)施例3還包括設(shè)于壓力傳感器和第一信號(hào)放大器之間的處理器，還包括如下步驟：

在處理器中對(duì)壓力傳感器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行如下處理：

對(duì)于檢測(cè)信號(hào)中的每個(gè)時(shí)刻t，計(jì)算機(jī)計(jì)算t-T時(shí)刻至t時(shí)刻的電壓幅度均值VU(t)、電壓幅度最大值MA(t)和電壓幅度最小值MI(t)；

設(shè)定

其中，

處理器將經(jīng)過(guò)修正處的檢測(cè)信號(hào)V(t)輸送給第一信號(hào)放大器。

應(yīng)理解，本實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。