一种三压力机构过充消除控制系统及控制方法与流程

本发明属于轨道交通装备制动技术领域，特别涉及一种三压力机构过充消除控制系统及控制方法。

背景技术：

目前符合uic标准的动车组配备的分配阀通常为三压力机构1，以满足阶段缓解要求。参见图1，三压力机构1的内腔与容积风缸101相连通，且三压力机构1的内腔与容积风缸101共同形成三压力机构1的容积室。列车管3与制动缸2均与三压力机构1的容积室相连通。其中，三压力机构1的三压力分别表示列车管3的压力p、容积室的压力p1、制动缸2的压力p2，当压力平衡时，p+p2＝p1。

动车组紧急制动被触发后，列车管3压力会排空至0kpa。后续缓解紧急制动时，定压500kpa的列车管3通常会过充(约至530kpa)以加快动车组紧急制动缓解速度，列车管3压力过充的同时，三压力机构1的容积室也会跟随列车管3出现过充。由于三压力机构1的容积室与列车管3之间存在缩堵，导致容积室压力无法在段时间内降至500kpa，因此，过充后，在正常有足够过充消除时间的情况下，三压力机构1的容积室会跟随列车管3压力过充消除至500kpa。但是，若在过充消除周期内，动车组再一次触发紧急制动，三压力机构1则会锁存当前容积室压力值(一般大于500kpa)，后续再次缓解紧急制动时，若当列车管3缓解压力小于容积室压力值，三压力机构1输出的制动缸2压力将大于零，即出现制动缓解不彻底的现象。

此外，在动车组司机室换端后，由于换端时间较快，列车管3过充消除程序实际并未完全完成，三压力机构1的容积室压力可能高于500kpa；司机换端操作制动手柄至缓解位时，列车管3虽达到定压500kpa，车辆制动缸2容易出现20kpa至30kpa残余压力。

为了解决上述三压力机构过充问题，现有方法是通过人工手动拉动三压力机构1底部的快速缓解拉杆，以缓解三压力机构1容积室的压力，进而完全缓解制动缸2的压力。按照该种方法消除三压力机构的过充，需要逐个车厢进行手动操作，费时费力，影响车辆线上运营效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有依靠人工手动操作来消除三压力机构过充存在的费时费力、效率低的不足，提供一种三压力机构过充消除控制系统及控制方法，在列车管过充后，能够快速自动降低三压力机构容积室的压力，解决三压力机构的过充不能及时消除问题，省时省力，避免影响车辆线上运营效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种三压力机构过充消除控制系统，其中三压力机构的内腔与容积风缸相连通，且三压力机构的内腔与容积风缸共同形成三压力机构的容积室；列车管与制动缸均与三压力机构的容积室相连通；

其特点是包括第一阀、同步风缸和第二阀，所述容积风缸通过第一阀与同步风缸的第一口相连，同步风缸的第二口与第二阀相连；其中：

第一阀：用于自动车组发出紧急制动缓解指令时刻起延时设定时长t1后导通，并自第一阀导通时刻起延时设定时长t2后截断，其中，t0≤t1≤5s，29s≤t2≤31s，t0为动车组紧急制动缓解完成所需时长；

第二阀：用于自动车组发出紧急制动指令时刻起延时设定时长t3后导通，并自第二阀导通时刻起延时设定时长t4后截断，其中，0s≤t3≤2s，9s≤t4≤11s。

借由上述结构，在动车组紧急制动缓解完成之后，第一阀导通，三压力机构的容积室与同步风缸连通(相当于利用同步风缸扩充了容积室的总容积)，从而三压力机构容积室内的空气将同步填充容积风缸并最终达到平衡，最终将三压力机构容积室的压力降至预设范围内，实现过充压力的快速自动消除。在容积室与同步风缸之间压力达到平衡后，截断第一阀，从而关断同步风缸与容积风缸之间的气路，三压力机构容积室压力值锁存，不会对当前及下一次紧急制动过程造成影响。在紧急制动指令发出后，第二阀导通，同步风缸第二口与大气连通，同步风缸内的空气快速排向大气，释放同步风缸内的压力，为下一次过充消除做准备。

本发明中，自动车组发出紧急制动缓解指令时刻起延时设定时长t1后控制第一阀导通，设定时长t1的最小值为动车组紧急制动缓解完成所需时长t0，保证第一阀在紧急制动缓解完成之后再导通。自第一阀导通时刻起延时设定时长t2后控制第一阀截断，设定时长t2需保证三压力机构容积室与容积风缸达到气压平衡。自动车组发出紧急制动指令时刻起延时设定时长t3后控制第二阀导通，设定时长t3为设定的保护时延时长。自第二阀导通时刻起延时设定时长t4后控制第二阀截断，设定时长t4需保证同步风缸内空气排空至大气并能满足下次过充消除的容积扩充要求。

进一步地，所述第一阀与同步风缸的第一口之间还设有缩堵。

缩堵能够保证气路中的气压在容积风缸与同步风缸的压力平衡过程中波动平缓，不会导致额外制动。

作为一种优选方式，所述第一阀和第二阀为电磁阀。

作为一种优选方式，还包括第一开关和第二开关，第一开关和第一阀串接在电源正负极之间，第二开关和第二阀串接在电源正负极之间；第一开关和第二开关的控制端均与控制单元电连接。

借由上述机构，同步风缸的充风、排风均由控制单元驱动第一阀和第二阀的通断来控制。常用制动施加条件下，所述的同步电磁阀与控制电磁阀处于非激活的，确保常用制动功能不受影响。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种所述三压力机构过充消除控制系统的控制方法，其特点是包括：

自动车组发出紧急制动缓解指令起延时设定时长t1后，控制第一阀导通；自第一阀导通时刻起延时设定时长t2后，控制第一阀截断；

自动车组发出紧急制动指令时刻起延时设定时长t3后，控制第二阀导通；自第二阀导通时刻起延时设定时长t4后控制第二阀截断。

作为一种优选方式，动车组安全回路复位且制动手柄置于缓解位时，动车组发出紧急制动缓解指令。

作为一种优选方式，动车组安全回路失电时，动车组发出紧急制动指令。

与现有技术相比，本发明能够在列车管过充后，快速自动降低三压力机构容积室的压力，解决三压力机构的过充消除不及时问题，省时省力，避免影响车辆线上运营效率。

附图说明

图1为三压力机构结构示意图。

图2为本发明三压力机构过充消除控制系统结构示意图。

图3为图2中同步气路一种联通状态示意图。

图4为图2中同步气路另一种联通状态示意图。

图5为图2中电磁阀的电气连接示意图。

图6为第一阀控制时序图。

图7为第二阀控制时序图。

其中，1为三压力机构，101为容积风缸，2为制动缸，3为列车管，4为第一阀，5为缩堵，6为同步风缸，7为第二阀，8为控制单元，s1为第一开关，s2为第二开关。

具体实施方式

如图2所示，本发明所述的三压力机构过充消除控制系统中，三压力机构1的内腔与容积风缸101相连通，且三压力机构1的内腔与容积风缸101共同形成三压力机构1的容积室；列车管3与制动缸2均与三压力机构1的容积室相连通。三压力机构1具有根据容积室压力与列车管3压力间的差值产生制动缸2压力的功能。当列车管3泄压，三压力机构1产生制动缸2压力；当列车管3压力上升时，制动缸2压力逐步缓解。其中，容积风缸101具有一定的容积，能够缓解三压力机构1的容积室压力，防止三压力机构1因压力波动而产生误操作。

三压力机构过充消除控制系统还包括第一阀4、同步风缸6和第二阀7，所述容积风缸101通过第一阀4与同步风缸6的第一口相连，同步风缸6的第二口与第二阀7相连；其中：

第一阀4：用于自动车组发出紧急制动缓解指令时刻起延时设定时长t1后导通，并自第一阀4导通时刻起延时设定时长t2后截断，其中，t0≤t1≤5s，29s≤t2≤31s，t0为动车组紧急制动缓解完成所需时长；

第二阀7：用于自动车组发出紧急制动指令时刻起延时设定时长t3后导通，并自第二阀7导通时刻起延时设定时长t4后截断，其中，0s≤t3≤2s，9s≤t4≤11s。

同步风缸6容积需与容积风缸101相适应，以保证二者之间达到气压平衡后，容积室压力降低在合理的范围内，如容积室压力能够达到480kpa～500kpa。

优选地，所述第一阀4与同步风缸6的第一口之间还设有缩堵5。缩堵5能够保证气路中的气压在容积风缸101与同步风缸6的压力平衡过程中波动平缓，不会导致额外制动。

第一阀4、缩堵5、同步风缸6、第二阀7依次串接形成同步气路。

本发明的过充消除过程如下所述：

1、如图3所示，在动车组紧急制动缓解完成之后，第一阀4导通(此时第二阀7截断)，三压力机构1的容积室与同步风缸6连通(相当于利用同步风缸6扩充了容积室的总容积)，从而三压力机构1容积室内的空气将同步填充容积风缸101并最终达到平衡，最终将三压力机构1容积室的压力降至预设范围内，实现过充压力的快速自动消除。

2、在容积室与同步风缸6之间压力达到平衡后，截断第一阀4，从而关断同步风缸6与容积风缸101之间的气路，三压力机构1容积室压力值锁存，不会对当前及下一次紧急制动过程造成影响。

3、如图4所示，在紧急制动指令发出后，第二阀7导通(此时第一阀4截断)，同步风缸6第二口与大气连通，同步风缸6内的高压气体快速排向大气，释放同步风缸6内的压力，为下一次过充消除做准备。

4、同步风缸6恢复同步前气压状态后，截断第二阀7。

本发明中，自动车组发出紧急制动缓解指令时刻起延时设定时长t1后控制第一阀4导通，设定时长t1的最小值为动车组紧急制动缓解完成所需时长t0，保证第一阀4在紧急制动缓解完成之后再导通。自第一阀4导通时刻起延时设定时长t2后控制第一阀4截断，设定时长t2需保证三压力机构1容积室与容积风缸101达到气压平衡。自动车组发出紧急制动指令时刻起延时设定时长t3后控制第二阀7导通，设定时长t3为设定的保护时延时长。自第二阀7导通时刻起延时设定时长t4后控制第二阀7截断，设定时长t4需保证同步风缸6内空气排空至大气并能满足下次过充消除的容积扩充要求。

优选地，所述第一阀4和第二阀7为电磁阀。本实施例中，第一阀4和第二阀7均为得电导通，失电截断。

如图5所示，三压力机构过充消除控制系统还包括第一开关s1和第二开关s2，第一开关s1和第一阀4串接在电源正负极之间，第二开关s2和第二阀7串接在电源正负极之间；第一开关s1和第二开关s2的控制端均与控制单元8电连接。同步风缸6的充风、排风均由控制单元8驱动第一阀4和第二阀7的通断来控制。常用制动施加条件下，所述的同步电磁阀与控制电磁阀处于非激活的，确保常用制动功能不受影响。控制单元8可以为硬件电路，或者为制动控制单元bcu、列车控制与管理系统tcms等。优选地，所述的控制单元8采用短时脉冲方式驱动，减少电磁阀的通电时间，进而增加第一阀4与第二阀7的使用寿命。

基于上述三压力机构过充消除控制系统，本发明还提供了一种三压力机构过充消除控制方法，包括：

自动车组发出紧急制动缓解指令起延时设定时长t1(5秒)后，控制第一阀4导通；自第一阀4导通时刻起延时设定时长t2(30秒)后，控制第一阀4截断；

自动车组发出紧急制动指令时刻起延时设定时长t3(2秒)后，控制第二阀7导通；自第二阀7导通时刻起延时设定时长t4(10秒)后控制第二阀7截断。

本实施例中，动车组安全回路复位且制动手柄置于缓解位时，视为动车组发出紧急制动缓解指令。动车组安全回路失电时，视为动车组发出紧急制动指令。

如图6所示，在控制单元8识别到动车组安全回路复位且制动手柄置于缓解位时，控制单元8延时5秒后驱动第一开关s1闭合，从而第一阀4得电导通。第一阀4得电持续30秒之后，控制单元8再通过断开第一开关s1实现断开第一阀4的供电。

如图7所示，在控制单元8识别到动车组安全回路失电后，控制单元8延时2秒后驱动第二开关s2闭合，从而第二阀7得电导通。第二阀7得电持续10秒之后，控制单元8再通过断开第二开关s2实现断开第二阀7的供电。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

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