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

背景技術(shù)：

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

車輛編組成列車時(shí)，將每節(jié)車的列車管連通成一體，列車管內(nèi)的壓力由機(jī)車司機(jī)操控，以達(dá)到控制全列車同步制動和緩解的目的。

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

但是，由于排氣口的大小是固定的，現(xiàn)有的列控車載設(shè)備無法適應(yīng)列車編組長短的變化，當(dāng)單個(gè)車時(shí)，列車管很短，存在排氣太快，制動太快的問題；當(dāng)長大列車編組時(shí)，列車管很長，存在排氣太慢，制動反應(yīng)太慢，制動距離太長的問題。

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)中的列控車載設(shè)備無法穩(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)控速的列車制動的排風(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：

一種列車制動的排風(fēng)控制裝置，包括設(shè)于列車上的列車管，控制器，與列車管連通的管路，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)動電路、m個(gè)并聯(lián)的電控開關(guān)閥，m≥2；壓力反饋控制電路的信號輸入端與壓力傳感器的信號輸出端電連接，壓力反饋控制電路分別與控制器和驅(qū)動電路電連接，驅(qū)動電路分別與各個(gè)電控開關(guān)閥連接。

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

現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是無法適應(yīng)列車編組長短的變化，由于排氣口的大小是固定的，當(dāng)單個(gè)車時(shí)，列車管很短，存在排氣太快，制動太快的問題；當(dāng)長列車編組時(shí)，列車管很長，存在排氣太慢，制動反應(yīng)太慢，制動距離太長的問題。

無論列車管長短，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)將列車管壓力降下來，不至于過快，也不至于過慢。

作為優(yōu)選，m個(gè)并聯(lián)的電控開關(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)及以上的電控開關(guān)閥，數(shù)量越多，可調(diào)級數(shù)越大，精度越高。所有電控開關(guān)閥以并聯(lián)的方式連接成一個(gè)流量控制體。每個(gè)開關(guān)閥或其通路配有節(jié)流縮孔。

若有m個(gè)開關(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)開關(guān)閥并聯(lián)而成的流量控制體，可以實(shí)現(xiàn)2^m-1級流量調(diào)節(jié)。

作為優(yōu)選，壓力反饋控制電路包括第一信號放大電路、第二信號放大電路、第一控制開關(guān)K、第三信號放大電路、減法電路、電容C和滑動變阻器R；第一信號放大電路的輸入端與壓力傳感器的信號輸出端電連接，第一信號放大電路的輸出端分別與第一控制開關(guān)K一端和第二信號放大電路的輸入端電連接，第一控制開關(guān)K另一端分別與電容C一端、第三信號放大電路的輸入端、滑動變阻器R的一個(gè)固定端和中間抽頭電連接，電容C另一端和滑動變阻器R的另一個(gè)固定端接地，第二信號放大電路和第三信號放大電路的輸出端均與減法電路電連接，減法電路與驅(qū)動電路電連接，第一控制開關(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)動電路依次電連接，壓力傳感器的信號輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號輸入端電連接，第二控制開關(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。

一種列車制動的排風(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)電控開關(guān)閥的組合相對應(yīng)；

(6-1)調(diào)節(jié)滑動變阻器R的中間抽頭的位置，確定滑動變阻器R與第三信號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關(guān)K閉合，使第二信號放大器輸出的電壓V1與V2相等，驅(qū)動電路控制各個(gè)電控開關(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關(guān)K斷開，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)動電路中，隨著時(shí)間的延長，V2逐漸下降，電壓差值逐漸增大，驅(qū)動電路控制相應(yīng)的電控開關(guān)閥打開，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；第一控制開關(guān)K斷開的時(shí)間達(dá)到T2后，轉(zhuǎn)入步驟(6-2)。

一種列車制動的排風(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)電控開關(guān)閥的組合相對應(yīng)；

(7-1)壓力傳感器檢測的模擬信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號輸入單片機(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關(guān)閉合，單片機(jī)確認(rèn)第二控制開關(guān)閉合后，單片機(jī)開始計(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，輸出對應(yīng)的驅(qū)動信號給驅(qū)動電路控制相應(yīng)的電控開關(guān)閥打開，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)第二控制開關(guān)閉合的時(shí)間達(dá)到T3后，控制器控制第二控制開關(guān)斷開，單片機(jī)確認(rèn)第二控制開關(guān)斷開后，單片機(jī)通過驅(qū)動電路控制各個(gè)電控開關(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放大器之間的處理器，還包括如下步驟：

在處理器中對壓力傳感器的檢測信號進(jìn)行如下處理：

對于檢測信號中的每個(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)過修正處的檢測信號V(t)輸送給第一信號放大器。

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、第一信號放大電路51、第二信號放大電路52、第三信號放大電路53、減法電路54、模數(shù)轉(zhuǎn)換器55、單片機(jī)56、第二控制開關(guān)57、數(shù)模轉(zhuǎn)換器58、驅(qū)動電路61、電控開關(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)施例是一種列車制動的排風(fēng)控制裝置，包括設(shè)于列車上的列車管1，控制器2，與列車管連通的管路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)動電路61、3個(gè)并聯(lián)的電控開關(guān)閥62，壓力反饋控制電路的信號輸入端與壓力傳感器的信號輸出端電連接，壓力反饋控制電路分別與控制器和驅(qū)動電路電連接，驅(qū)動電路分別與各個(gè)電控開關(guān)閥連接。

3個(gè)并聯(lián)的電控開關(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)字信號驅(qū)動輸入口Din、模擬信號驅(qū)動輸入口Vin。

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

電控開關(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，一種列車制動的排風(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)滑動變阻器R的中間抽頭的位置，確定滑動變阻器R與第三信號放大器連接端的電壓V2的下降速度；使T2＝6秒時(shí)，電壓V2可以完成放電過程，管路完成放氣過程；

步驟200，等壓控制

控制器控制第一控制開關(guān)K閉合，使第二信號放大器輸出的電壓V1與V2相等，驅(qū)動電路控制各個(gè)電控開關(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關(guān)K斷開，減法電路輸出V1和V2之間的電壓差值至驅(qū)動電路中，隨著時(shí)間的延長，V2逐漸下降，電壓差值逐漸增大，驅(qū)動電路控制相應(yīng)的電控開關(guān)閥打開，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。

第一控制開關(guān)K斷開的時(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)動電路依次電連接，壓力傳感器的信號輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號輸入端電連接，第二控制開關(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。

一種列車制動的排風(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)壓力傳感器檢測的模擬信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號輸入單片機(jī)中；

(7-2)控制器控制第二控制開關(guān)閉合，單片機(jī)確認(rèn)第二控制開關(guān)閉合后，單片機(jī)開始計(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，輸出對應(yīng)的驅(qū)動信號給驅(qū)動電路控制相應(yīng)的電控開關(guān)閥打開，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)第二控制開關(guān)閉合的時(shí)間達(dá)到T3后，控制器控制第二控制開關(guān)斷開，單片機(jī)確認(rèn)第二控制開關(guān)斷開后，單片機(jī)通過驅(qū)動電路控制各個(gè)電控開關(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放大器之間的處理器，還包括如下步驟：

在處理器中對壓力傳感器的檢測信號進(jìn)行如下處理：

對于檢測信號中的每個(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)過修正處的檢測信號V(t)輸送給第一信號放大器。

應(yīng)理解，本實(shí)施例僅用于說明本發(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)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。