机车制动系统的制作方法

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种机车制动系统。

背景技术：

机车制动系统是整个机车的一个重要组成部分，其制动性能的好坏直接影响铁路运输的安全和效益，没有先进的制动技术就没有现代化的铁路运输。

随着铁路运输的不断发展，用户提出了对客货两用通用型机车的需求，为了满足用户需要，因此很有必要对原机车制动系统进行改进，使之具有客运货运选择切换功能。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机车制动系统，解决现有技术存在的一种或多种问题。

根据本发明的一个方面，提供一种机车制动系统，包括：

总风管；

列车管；

制动缸预控压力输出管路；

货运制动模块，包括货运风缸、货运分配阀、第一塞门和第二塞门，所述货运分配阀与所述总风管、列车管、制动缸预控压力输出管路、货运风缸连通；所述第一塞门连接于所述制动缸预控压力输出管路和所述货运制动模块之间，所述第二塞门连接于所述列车管和所述货运制动模块之间；

客运制动模块，包括客运风缸、客运分配阀、第三塞门和第四塞门，所述客运分配阀与所述列车管、制动缸预控压力输出管路、客运风缸连通；所述第三塞门连接于所述制动缸预控压力输出管路和所述客运制动模块之间；所述第四塞门，连接于所述列车管和所述客运制动模块之间；

其中，所述第一塞门和第二塞门的开关状态相同，所述第三塞门和第四塞门的开关状态相同，所述第一塞门、第二塞门与所述第三塞门、第四塞门的开关状态相反且互锁。

在本发明的一种示例性实施例中，所述机车制动系统包括用于与机车控制与监控系统连接的货运电气控制单元，所述货运电气控制单元包括：

第一压力开关，设于所述制动缸预控压力输出管路，用于感测所述制动缸预控压力输出管路内部压力，当所述制动缸预控压力输出管路内部压力上升到额定值时第一压力开关闭合；

第二压力开关，设于所述货运分配阀，用于感测所述货运分配阀内部压力，当所述货运分配阀内部压力上升到额定值时第二压力开关闭合；

第一继电器，与所述第一压力开关串联，且触点常闭；

第二继电器，与所述第二压力开关串联，且触点常开；其中，所述第一压力开关、第一继电器与所述第二压力开关、第二继电器并联；

第一信号显示装置，分别与所述第一压力开关、第一继电器以及所述第二压力开关、第二继电器并联。

在本发明的一种示例性实施例中，所述货运电气控制单元还包括第一开关，第一开关分别与所述第一压力开关、第二压力开关并联，且与所述信号显示装置串联。

在本发明的一种示例性实施例中，所述货运制动模块还包括：

第一压力测试装置，连接于所述第一压力开关和所述制动缸预控压力输出管路之间；

第二压力测试装置，设于所述第二压力开关和所述货运分配阀之间。

在本发明的一种示例性实施例中，所述货运风缸包括第一风缸和第二风缸，所述第一风缸与所述货运分配阀连接，所述第二风缸连接于所述货运分配阀和所述制动缸预控压力输出管路之间。

在本发明的一种示例性实施例中，所述客运制动模块包括用于与机车控制与监控系统连接的客运电气控制单元，所述客运电气控制单元包括：

第三压力开关，设于所述制动缸预控压力输出管路，当所述制动缸预控压力输出管路内部压力上升到额定值时所述第三压力开关闭合；

第三继电器，与所述第三压力开关串联，且触点常闭。

第四压力开关，设于所述客运分配阀，用于感测所述客运分配阀内部压力，当所述客运分配阀内部压力上升到额定值时所述第四压力开关闭合；

第四继电器，与所述第四压力开关串联，且触点常开。

第二信号显示装置，分别与所述第三压力开关、第三继电器以及所述第四压力开关、第四继电器并联。

在本发明的一种示例性实施例中，所述客运制动模块还包括：

第三压力测试装置，连接于所述第三压力开关和所述客运分配阀之间；

第四压力测试装置，连接于所述客运分配阀。

在本发明的一种示例性实施例中，所述客运风缸包括第三风缸和第四风缸，所述第三风缸与所述客运分配阀连接，所述第四风缸连接于所述客运分配阀和所述制动缸预控压力输出管路之间。

在本发明的一种示例性实施例中，所述机车制动系统还包括故障提示装置，所述故障提示装置连接于所述货运电气控制单元和客运电气控制单元。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一塞门、第二塞门、第三塞门、第四塞门均具有反馈触点；所述机车制动系统还包括机车制动控制系统，所述反馈触点用于与所述机车制动控制系统、所述机车控制与监控系统连接。

本发明的机车制动系统采用四个塞门用于对货运制动模块和客运制动模块进行切换，以使机车在货运模式和客运模式下都能够采用对应的制动模块进行制动，实现了客运和货运两用不同类型制动系统切换，提升了机车产品的应用范围和市场竞争力，且制动系统性能稳定，故障率低，安全可靠，高度集成化设计，便于维护保养。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请机车制动系统的结构示意图；

图2为货运制动模块的气路结构示意图；

图3为货运制动模块的电气控制单元的示意图；

图4为客运制动模块的气路结构示意图；

图5为客运制动模块的电气控制单元的示意图。

图中：1、总风管；2、列车管；3、制动缸预控压力输出管路；100、货运制动模块；200、客运制动模块；101、第一塞门；102、第二塞门；104、货运分配阀；105、第一压力开关；106、第二压力开关；107、第一信号显示装置；108、第一开关；109、第二压力测试装置；110、第一压力测试装置；111、第一风缸；112、第二风缸；201、第三塞门；202、第四塞门；204、客运分配阀；205、第三压力开关；206、第四压力开关；207、第二信号显示装置；208、第二开关；209、第三压力测试装置；210、第四压力测试装置；211、第三风缸；212、第四风缸。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

如图1所示，本发明实施方式的机车制动系统包括总风管1、列车管2、制动缸预控压力输出管路3、货运制动模块100和客运制动模块200。其中，货运制动模块100包括货运风缸、货运分配阀104、第一塞门101和第二塞门102，货运分配阀104与总风管1、列车管2、制动缸预控压力输出管路3、货运风缸连通；第一塞门101连接于制动缸预控压力输出管路3和货运制动模块100之间，第二塞门102连接于列车管2和货运制动模块100之间。客运制动模块200包括客运风缸、客运分配阀204、第三塞门201和第四塞门202，客运分配阀204与列车管2、制动缸预控压力输出管路3、客运风缸连通；第三塞门201连接于制动缸预控压力输出管路3和客运制动模块200之间；第四塞门202连接于列车管2和客运制动模块200之间。第一塞门101和第二塞门102的开关状态相同，第三塞门201和第四塞门202的开关状态相同，第一塞门101、第二塞门102与第三塞门201、第四塞门202的开关状态相反且互锁。

总风管1用于将总风缸内的压缩空气输送至制动系统，列车管2纵贯列车用于制动，制动缸预控压力输出管路3用于传递分配阀根据制动指令产生的制动缸预控压力，以控制机车制动缸的充风、排风。货运制动模块100在机车处于货运模式下对机车和车辆进行制动，客运制动模块200在机车处于客运模式下对机车和车辆进行制动。

在货运模式下进行制动的原理是：总风管1将总风缸内的压缩空气输送至货运分配阀104，货运分配阀104根据列车管2内的压力变化来控制制动缸预控压力输出管路3输出的气体压力，以便使制动缸按照货运制动要求减压，从而实现机车和车辆的制动。

在客运模式下进行制动的原理是：总风管1将总风缸内的压缩空气输送至客运分配阀204，客运分配阀204根据列车管2内的压力变化来控制制动缸预控压力输出管路3输出的气体压力，以便使制动缸按照客运制动要求减压，从而实现机车和车辆的制动。

四个塞门分别用于对货运模式和客运模式进行切换。当机车处于货运模式下需要制动时，第一塞门101和第二塞门102开启，制动缸预控压力输出管路3、列车管2和货运分配阀104连通，货运制动模块100工作，机车按照货运制动要求制动，此时第三塞门201和第四塞门202关闭，客运制动模块200不工作。当机车处于客运模式下需要制动时，第三塞门201和第四塞门202开启，制动缸预控压力输出管路3、列车管2和客运分配阀204连通，客运制动模块200工作，机车按照客运制动要求制动，此时第一塞门101和第二塞门102关闭，货运制动模块100不工作。两个制动模块共同存在，实现了客货两用机车在各自的模式下的准确制动，提高了制动安全性，保障了机车制动系统的可靠性和寿命。另外，由于第一塞门101、第二塞门102与第三塞门201、第四塞门202的开关状态始终相反且互锁，因此机车只能采用一种制动模式制动，避免机车制动出现异常。

本发明的机车制动系统实现了客运和货运两用不同类型制动系统切换，提升了机车产品的应用范围和市场竞争力，且制动系统性能稳定，故障率低，安全可靠，高度集成化设计，便于维护保养。

下面对本发明实施方式的机车制动系统进行详细说明：

本领域技术人员可以理解的是，对本发明实施方式的上述装置属于机车制动系统中的制动装置，机车制动系统进一步还包括机车制动控制系统，机车制动控制系统是指运用控制理论与方法对制动装置进行控制，以便达到控制目的的系统。举例而言，机车制动控制系统能够控制货运制动模块100和客运制动模块200中的分配阀按照预设的参数进行制动操作。

为了对机车制动过程进行系统性的监控和控制，会采用机车控制与监控系统(traincontrolandmanagementsystem，简称tcms系统)，该系统为机车和车辆的神经系统，具有机车和车辆运行、监控、调度等功能，还能对各个子系统的设备状态与故障数据通过主控制单元传输到司机室的显示屏并记录下来，让司机了解及掌握机车和车辆的运行状况，以及供维护人员分析维修。

在一种示例性实施方式中，机车制动系统还包括货运电气控制单元，货运电气控制单元能够将货运模式下的制动请求发送至tcms系统，以便tcms系统同时能够封锁机车牵引力输出。

如图2和图3所示，货运电气控制单元包括第一压力开关105和第二压力开关106，第一压力开关105设于制动缸预控压力输出管路3，用于感测制动缸预控压力输出管路3内部压力，当制动缸预控压力输出管路3内部上升到额定值时第一压力开关105闭合；第二压力开关106设于货运分配阀104，用于感测货运分配阀104内部压力，当货运分配阀104内部压力上升到额定值时第二压力开关106闭合。第一继电器k1与第一压力开关105串联，且触点常闭，第二继电器k2与第二压力开关106串联，且触点常开；其中，第一压力开关105、第一继电器k1与第二压力开关106、第二继电器k2并联。一种具体电路结构设计可参考图3，第一继电器k1包括第一线圈和第一触点，第二继电器k2包括第二线圈和第二触点，第一压力开关105和第一线圈整体与第二压力开关106和第二线圈整体并联，第一触点和第二触点二者串联，且第一触点和第二触点二者整体与第一压力开关105和第一线圈整体并联，也与第二压力开关106和第二线圈整体并联。为了提示司机机车制动状态，货运电气控制单元还包括第一信号显示装置107，第一信号显示装置107可以为指示灯等装置，设置在司机室内。第一信号显示装置107分别与第一压力开关105、第二压力开关106并联，如图3所示，第一信号显示装置107串联于第一触点、第二触点之间，第一信号显示装置107设置为高电平下点亮，低电平下熄灭。由此，当第二继电器k2的第一触点闭合时，第一信号显示装置107点亮，提示司机机车正在制动。当第一继电器k1的第二触点打开时，第一信号显示装置107熄灭，提示司机机车解除牵引封锁，允许牵引。送入tcms系统的硬线信号与第一触点和第一信号显示装置107整体并联，第一触点和第一信号显示装置107、送入tcms系统的硬线信号整体与第二触点、第一开关108串联。

货运电气控制单元的工作原理为，当机车在货运模式下正常制动时，司机操纵制动控制器控制列车管2减压，第二压力开关106检测到货运分配阀104压力上升到额定值时闭合，第二继电器k2的线圈吸合，常开辅助触点闭合，第一压力开关105检测到制动缸预控压力上升至额定值，第一压力开关105触点闭合，常闭触点打开，第一信号显示装置107电路未导通，第一信号显示装置107无故障显示。同时硬线高电平信号送入tcms系统，由tcms系统控制封锁机车牵引力。

当机车在货运模式下正常缓解时，司机操纵制动控制器控制列车管2缓解，第二压力开关106检测到货运分配阀104压力下降到额定值时断开，第二继电器k2的线圈断开，常开辅助触点保持断开，第一压力开关105检测到制动缸预控压力下降至额定值，第一压力开关105触点断开，常闭触点保持闭合，第一信号显示装置107电路未导通，第一信号显示装置107无故障显示。同时硬线低电平信号送入tcms系统，由tcms系统控制恢复机车牵引力。

如果第二压力开关106检测到货运分配阀104压力上升到额定值时闭合，而第一压力开关105检测到制动缸预控压力小于额定值，即为非正常模式，此时第一压力开关105触点未动作，常闭触点保持不变，第一信号显示装置107电路导通，第一信号显示装置107持续保持故障显示。

需要说明的是，第一压力开关105的额定值根据列车管2货运制动所需的制动缸预控压力进行设置，第二压力开关106的额定值根据列车管2制动时分配阀需要达到的压力进行设置。举例而言，第一压力开关105的额定值设定为60kpa，第二压力开关106的额定值设定为90kpa，货运分配阀104内部压力上升至90kpa时，此时制动缸预控压力输出管路3中压力应上升至60kpa,如果此时制动缸预控压力输出管路3中压力小于60kpa，则表示机车列车管2减压制动而制动缸压力未建立，则为非正常模式，具体数值可根据机车情况进行设定。

根据上述原理，当列车管2减压时，第二压力开关106检测到分配阀内部压力上升到额定值时闭合，第二继电器k2的第二线圈吸合，同时第二触点闭合，此时硬线高电平信号送入tcms系统，tcms系统控制切除牵引。然而如果此时制动缸压力不能建立，将无法顺利制动。为了提示司机，本示例性实施方式机车制动系统还设置有故障提示装置，故障提示装置设置在司机室，与货运电气控制单元连接，用于在tcms系统控制切除牵引但制动缸压力不能建立的情况下发出提示信息。故障提示装置可以是发声装置、发光装置、微机显示屏等。

为了解决无法顺利制动的问题，本示例性实施方式的货运电气控制单元设置了第一开关108，第一开关108分别与第一压力开关105、第二压力开关106并联，且与第一信号显示装置107串联，具体参考图3，第一开关108、第一继电器k1的第一触点、第二继电器k2的第二触点、第一信号显示装置107整体与第一压力开关105、第一线圈并联。第一开关108由司机进行操作，当司机经过判断后认为确实存在列车管2减压后制动缸压力不建立的情况，则采取紧急制动措施，以使机车成功制动。如果司机经过判断后认为列车管2不存在减压情况，是故障提示装置误报，那么可以主动打开第一开关108，此时硬线低电平信号送入tcms系统，第一信号显示装置107熄灭，由tcms系统控制解除牵引封锁，允许牵引。

参考图2，货运制动模块100还可以包括第一压力测试装置110和第二压力测试装置109，第二压力测试装置109连接于第二压力开关106和货运分配阀104之间，第一压力测试装置110连接于第一压力开关105和制动缸预控压力输出管路3之间，两个压力测试装置用于测试相应位置处的气压值。货运风缸可以包括第一风缸111和第二风缸112，第一风缸111与货运分配阀104连接，用于保障进入分配阀的风压的稳定，第二风缸112连接于货运分配阀104和制动缸预控压力输出管路3之间，用于保障分配阀输出制动缸预控压力的稳定。

为了提高货运制动适用范围，货运分配阀104还可以包括操纵杆，例如可以包括两个操纵杆，其中一个操纵杆设置三个选择位置，分别为空载模式、半载模式及重载模式，另一个操纵杆设置两个选择位置，分别为平原模式、山地模式。司机操纵不同的操纵杆可以实现机车平原模式或山地模式下空载、半载、重载功能的切换。其中空载、半载及重载模式控制列车管2同等减压量时的制动缸压力，平原、山地模式控制列车管2的减压速率。空载模式时，制动缸的最高压力可达到160±20kpa；半载模式时，制动缸的最高压力可达到320±20kpa；重载模式时，制动缸的最高压力可达到430±20kpa。通过控制分配阀充气排气、各压力开关的开启和关闭、制动缸预控压力，可以使得该机车在不同货运模式下都可以制动。

在一种示例性实施方式中，机车制动系统还包括客运电气控制单元，客运电气控制单元能够将客运模式下的制动请求发送至tcms系统，以便tcms系统同时能够封锁机车牵引力输出。

如图4和图5所示，客运电气控制单元包括第三压力开关205和第四压力开关206，第三压力开关205设于制动缸预控压力输出管路3，用于感测制动缸预控压力输出管路3内部压力，当制动缸预控压力输出管路3内部上升到额定值时第三压力开关205闭合；第四压力开关206设于客运分配阀204，用于感测客运分配阀204内部压力，当客运分配阀204内部压力上升到额定值时第四压力开关206闭合。第三继电器k3与第三压力开关205串联，且触点常闭，第四继电器k4与第四压力开关206串联，且触点常开；其中，第三压力开关205、第三继电器k3与第四压力开关206、第四继电器k4并联。一种具体电路结构设计可参考图5，第三继电器k3包括第三线圈和第三触点，第四继电器k4包括第四线圈和第四触点，第三压力开关205和第三线圈整体与第四压力开关206和第四线圈整体并联，第三触点和第四触点二者串联，且第三触点和第四触点二者整体与第三压力开关205和第三线圈整体并联，也与第四压力开关206和第四线圈整体并联。为了提示司机机车制动状态，客运电气控制单元还包括第二信号显示装置207，第二信号显示装置207与第一信号显示装置107相似，可以为指示灯等装置，设置在司机室内。第二信号显示装置207分别与第三压力开关205、第三继电器k3以及第四压力开关206、第四继电器k4并联。送入tcms系统的硬线信号与第三触点和第二信号显示装置207整体并联，第三触点和第二信号显示装置207、送入tcms系统的硬线信号整体与第四触点、第二开关208串联。

客运电气控制单元的工作原理为，当机车在客运模式下正常制动时，司机操纵制动控制器控制列车管2减压，第四压力开关206检测到客运分配阀204压力上升到额定值时闭合，第四继电器k4的线圈吸合，第四常开辅助触点闭合，第三压力开关205检测到制动缸预控压力上升至额定值，第三压力开关205触点闭合，常闭触点打开，第三信号显示装置电路未导通，第三信号显示装置无故障显示。同时硬线高电平信号送入tcms系统，由tcms系统控制，封锁机车牵引力。

当机车在客运模式下正常缓解时，司机操纵制动控制器控制列车管2缓解，第四压力开关206检测到客运分配阀204压力下降到额定值时断开，第四继电器k4的线圈断开，第四常开辅助触点保持断开，第三压力开关205检测到制动缸预控压力下降至额定值，第三压力开关205触点断开，常闭触点保持闭合，第二信号显示装置207电路未导通，第二信号显示装置207无故障显示。同时硬线低电平信号送入tcms系统，由tcms系统控制，恢复机车牵引力。

如果第四压力开关206检测到客运分配阀204压力上升到额定值时闭合，而第三压力开关205检测到制动缸预控压力小于额定值，即为非正常模式，此时第三压力开关205触点未动作，常闭触点保持不变，第二信号显示装置207电路导通，第二信号显示装置207持续保持故障显示。

需要说明的是，第三压力开关205的额定值根据列车管2客运制动所需的制动缸预控压力进行设置，第四压力开关206的额定值根据列车管2客运制动时分配阀需要达到的压力进行设置。

为了解决无法顺利制动的问题，本示例性实施方式的客运电气控制单元设置了第二开关208，第二开关208分别与第三压力开关205、第四压力开关206并联，且与第二信号显示装置207串联。为了提示司机，本示例性实施方式还包括与客运电气控制单元连接的故障提示装置，第二开关208、故障提示装置的具体原理参照货运电气控制单元设置。

参考图4，客运制动模块200还可以包括第三压力测试装置209，第三压力测试装置209连接于第三压力开关205和客运分配阀204之间，用于测试此处的风压。客运制动模块200还可以包括第四压力测试装置210，第四压力测试装置210安装于客运分配阀204上，用于测试此处的气压。

客运风缸可以包括第三风缸211和第四风缸212，第三风缸211与客运分配阀204连接，用于保障进入分配阀的风压的稳定，第四风缸212连接于客运分配阀204和制动缸预控压力输出管路3之间，用于保障分配阀输出制动缸预控压力的稳定。

作为优化，货运制动模块100的第一塞门101、第二塞门102和客运制动模块200的第三塞门201、第四塞门202均具有反馈触点，反馈触点与tcms系统连接，可由此可以将塞门状态反馈给tcms系统，以便司机可以观察到塞门的开关状态是否正常。反馈触点还与机车制动控制系统连接，可以将塞门状态反馈给机车制动控制系统，以便机车制动控制系统根据塞门状态对各制动装置进行控制。

本说明书中使用“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

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