一种机车及其紧急制动时制动缸压力控制系统与方法

摘要

本发明公开了一种机车及其紧急制动时制动缸压力控制系统与方法，在机车紧急制动时，至少有3条不同的压力控制通路形成制动缸压力，其中第一通路采用纯空气的第一分配阀，第一分配阀为机械分配阀，无需控制器控制，因此不受电磁干扰的影响，即使BCU故障也能正常产生压力输送至双向阀的第一端口；第二通路由BCU控制，能够对制动缸压力形成精确控制；第三通路同时由BCU和制动控制器控制，也可以由制动控制器直接控制，能够在BCU控制之外形成制动缸压力，大大提高了机车紧急制动时的可靠性和安全性。

权利要求

1.一种机车紧急制动时制动缸压力控制系统，其特征在于：包括第一分配阀、第二分配阀、第一切换阀、第二切换阀、第一电磁阀、第二电磁阀以及双向阀；

所述第一分配阀、所述第二分配阀分别与所述第一切换阀连接；所述第一切换阀分别与所述第一电磁阀、所述双向阀连接；所述第二切换阀分别与所述第二电磁阀、总风管的旁路总风、所述双向阀连接；所述双向阀与制动缸连接；

所述第二分配阀、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀均由BCU控制；所述第二电磁阀还由制动控制器控制；

所述BCU，用于在第一分配阀正常时控制第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀至双向阀的第一端口；以及用于在第一分配阀故障时控制第一电磁阀得电，第一切换阀切除第一分配阀产生的压力，第二分配阀产生的压力经第一切换阀至双向阀的第一端口；

所述制动控制器，用于控制第二电磁阀得电，总风管的旁路总风经第二切换阀至双向阀的第二端口。

2.如权利要求1所述的机车紧急制动时制动缸压力控制系统，其特征在于：所述BCU通过硬线与第二电磁阀连接，所述制动控制器通过硬线与第二电磁阀连接。

3.如权利要求1或2所述的机车紧急制动时制动缸压力控制系统，其特征在于：所述双向阀包括第一端口、第二端口和第三端口；所述第一端口与所述第一切换阀连接，所述第二端口与所述第二切换阀连接，所述第三端口与所述制动缸连接；所述第三端口在同一时间仅与所述第一端口和第二端口中的一个相连通。

4.如权利要求1或2所述的机车紧急制动时制动缸压力控制系统，其特征在于：所述第二切换阀通过调压阀与总风管的旁路总风连接。

5.一种机车紧急制动时制动缸压力控制方法，其特征在于，基于权利要求1 4中任一项~

所述的制动缸压力控制系统，所述控制方法包括：正常情况下，BCU控制第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时制动控制器和/或BCU控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸；

当仅BCU故障时，第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时制动控制器控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸；

当仅第一分配阀故障时，BCU控制第一电磁阀得电，第一切换阀切除第一分配阀产生的压力，第二分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时制动控制器和/或BCU控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸；

当仅制动控制器正常时，制动控制器控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第二端口的压力输送至制动缸；

当仅第一分配阀正常时，第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时第二电磁阀失电，第二切换阀切除总风管的旁路总风产生的压力；双向阀将第一端口的压力输送至制动缸。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括：当仅制动控制器故障时，BCU控制第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时BCU控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸。

7.如权利要求5或6所述的控制方法，其特征在于，还包括：当仅BCU正常时，BCU控制第一电磁阀得电，第一切换阀切除第一分配阀产生的压力，第二分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时BCU控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸。

8.一种机车，其特征在于：包括权利要求1 4中任一项所述的制动缸压力控制系统。

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说明书

一种机车及其紧急制动时制动缸压力控制系统与方法

技术领域

[0001] 本发明属于机车制动控制技术领域，尤其涉及一种机车及其制动系统紧急制动时制动缸压力控制系统与方法。

背景技术

[0002] 机车制动机（或机车制动系统）是机车调速和停车的关键系统，也是涉及安全的一种控制系统。为了确保机车的制动安全，制动系统紧急制动时，要确保机车制动缸产生压
力，才能实现安全停车。由于机车制动机产生制动缸压力涉及到多个部件，存在因为部件失
效而导致制动缸压力无法产生的现象。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种机车及其紧急制动时制动缸压力控制系统与方法，以解决因制动系统部件失效导致制动缸无法产生压力的问题，本发明设计一种多重冗余的控
制系统与方法，确保部分部件失效后，通过其他冗余通路能够产生制动缸压力，保证机车能
够安全停车。

[0004] 本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种机车紧急制动时制动缸压力控制系统，包括第一分配阀、第二分配阀、第一切换阀、第二切换阀、第一电磁阀、第
二电磁阀以及双向阀；

[0005] 所述第一分配阀、所述第二分配阀分别与所述第一切换阀连接；所述第一切换阀分别与所述第一电磁阀、所述双向阀连接；所述第二切换阀分别与所述第二电磁阀、总风
管、所述双向阀连接；所述双向阀与制动缸连接；

[0006] 所述第二分配阀、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀均由BCU控制；所述第二电磁阀还由制动控制器控制；所述BCU，用于在第一分配阀正常时控制第一电磁阀失电，第一切
换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀至双向阀的第一端
口；以及用于在第一分配阀故障时控制第一电磁阀得电，第一切换阀切除第一分配阀产生
的压力，第二分配阀产生的压力经第一切换阀至双向阀的第一端口；所述制动控制器，用于
控制第二电磁阀得电，总风管的旁路总风经第二切换阀至双向阀的第二端口。

[0007] 本发明有三条用于控制制动缸压力产生的通路，第一通路：第一分配阀‑‑>第一切换阀‑‑>双向阀‑‑>制动缸；第二通路：第二分配阀‑‑>第一切换阀‑‑>双向阀‑‑>制动缸；第
三通路：总风管‑‑>第二切换阀‑‑>双向阀‑‑>制动缸。正常情况下，机车紧急制动时这三条
通路均能产生压力，由于电磁干扰严重时BCU易发生故障（如死机），为了提高可靠性，在正
常情况下，BCU控制第一电磁阀失电，由第一通路和第三通路产生压力，再由双向阀将第一
通路和第三通路中的较大压力输送给制动缸；第一分配阀为机械分配阀，其工作不受电磁
干扰影响，保证了可靠性；当BCU发生故障（如死机），且第一分配阀能正常产生压力时，由制
动控制器控制第二电磁阀得电，第三通路能够正常产生压力，再由双向阀将第一通路和第
三通路中的较大压力输送给制动缸；当BCU发生故障（如死机），且第一分配阀不能正常产生
压力时，由制动控制器控制第二电磁阀得电，第三通路能够正常产生压力，第三通路的压力
也能输送至制动缸。本发明控制系统采用多重冗余方式保证了制动缸压力的产生，大大提
高了机车紧急制动时的可靠性和安全性；第二电磁阀由BCU和制动控制器控制，避免了BCU
故障时不能正常控制第二电磁阀的问题。

[0008] 进一步地，所述BCU通过硬线与第二电磁阀连接，所述制动控制器通过硬线与第二电磁阀连接。采用硬线的连接方式提高了通信可靠性，进一步保证了第三通路能够产生压
力的可靠性，即使第一通路和第二通路均发生故障，也能够保证制动缸压力的正常产生。

[0009] 进一步地，所述双向阀包括第一端口、第二端口和第三端口；所述第一端口与所述第一切换阀连接，所述第二端口与所述第二切换阀连接，所述第三端口与所述制动缸连接；
所述第三端口在同一时间仅与所述第一端口和第二端口中的一个相连通。

[0010] 进一步地，所述第二切换阀通过调压阀与总风管连接，经调压阀调节后的旁路总风直接形成制动缸所需压力。

[0011] 本发明还提供一种机车紧急制动时制动缸压力控制方法，基于如上所述的制动缸压力控制系统，所述控制方法包括：

[0012] 正常情况下，BCU控制第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时制动控制器和/或BCU
控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双
向阀将第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸；

[0013] 当仅BCU故障时，第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时制动控制器控制第二电磁
阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第一端
口和第二端口中的较大压力输送至制动缸；

[0014] 当仅第一分配阀故障时，BCU控制第一电磁阀得电，第一切换阀切除第一分配阀产生的压力，第二分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时制动控制
器和/或BCU控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第
二端口；双向阀将第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸；

[0015] 当仅制动控制器正常时，制动控制器控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第二端口的压力输送至制动缸；

[0016] 当仅第一分配阀正常时，第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时第二电磁阀失电，
第二切换阀切除总风管产生的压力；双向阀将第一端口的压力输送至制动缸。

[0017] 本发明所述控制方法，三种产生制动缸压力的通路中无论哪一种或两种失效，都能通过剩下的通路产生制动缸压力，大大提高了机车紧急制动时的可靠性和安全性。

[0018] 进一步地，所述控制方法还包括：

[0019] 当仅制动控制器故障时，BCU控制第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时BCU控制第
二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将
第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸。

[0020] 进一步地，所述控制方法还包括：

[0021] 当仅BCU正常时，BCU控制第一电磁阀得电，第一切换阀切除第一分配阀产生的压力，第二分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时BCU控制第二电磁
阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第一端
口和第二端口中的较大压力输送至制动缸。

[0022] 本发明还提供一种机车，包括如上所述的制动缸压力控制系统。

[0023] 有益效果

[0024] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0025] 1、在机车紧急制动时，至少有3条不同的压力控制通路形成制动缸压力，其中第一通路采用纯空气的第一分配阀，第一分配阀为机械分配阀，无需控制器控制，因此不受电磁
干扰的影响，即使BCU故障也能正常产生压力输送至双向阀的第一端口；第二通路由BCU控
制，能够对制动缸压力形成精确控制；第三通路同时由BCU和制动控制器控制，也可以由制
动控制器直接控制，能够在BCU控制之外形成制动缸压力，大大提高了机车紧急制动时的可
靠性和安全性。

[0026] 2、第二电磁阀通过硬线与制动控制器连接，提高了通信可靠性，进一步提高了第三通路制动缸压力控制的可靠性，进一步提高了制动可靠性和安全性。

附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普
通技术人员来说，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。

[0028] 图1是本发明实施例中紧急制动时制动缸压力多重冗余控制原理图。

具体实施方式

[0029] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的
实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，
都属于本发明保护的范围。

[0030] 如图1所示，本实施例所提供的一种机车紧急制动时制动缸压力控制系统，包括第一分配阀、第二分配阀、第一切换阀、第二切换阀、第一电磁阀、第二电磁阀以及双向阀；第
一分配阀、第二分配阀分别与第一切换阀连接；第一切换阀分别与第一电磁阀、双向阀连
接；第二切换阀分别与第二电磁阀、总风管、双向阀连接；双向阀与制动缸连接；第二分配
阀、第一电磁阀、第二电磁阀均由BCU控制；第二电磁阀还由制动控制器控制；BCU，用于在第
一分配阀正常时控制第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配
阀产生的压力经第一切换阀至双向阀的第一端口；以及用于在第一分配阀故障时控制第一
电磁阀得电，第一切换阀切除第一分配阀产生的压力，第二分配阀产生的压力经第一切换
阀至双向阀的第一端口；制动控制器，用于控制第二电磁阀得电，总风管的旁路总风经第二
切换阀至双向阀的第二端口。

[0031] 如图1所示，本实施例制动缸压力控制系统有三条控制制动缸压力产生的通路。第一通路由第一分配阀、第一切换阀、双向阀以及制动缸依次连接构成；第一分配阀为机械分
配阀，不受电磁干扰的影响，因此即使BCU受电磁干扰影响出现故障（例如死机），也不会对
第一通路产生影响，通过第一通路仍然能产生制动缸所需压力。

[0032] 第二通路由第二分配阀、第一切换阀、双向阀以及制动缸依次连接构成，第一切换阀由第一电磁阀控制，第一电磁阀由BCU控制；当由第二通路产生制动缸所需压力时，BCU控
制第一电磁阀得电，第一切换阀切除第一分配阀，第二分配阀产生的压力通过第一切换阀
输送至双向阀的第一端口（即左侧端口），通过BCU能够对制动缸所需压力形成精确控制。

[0033] 第三通路由总风管、第二切换阀、、双向阀以及制动缸依次连接构成，第二切换阀由第二电磁阀控制，第二电磁阀由BCU和制动控制器控制；即使BCU出现故障，也能够通过制
动控制器对第二电磁阀的直接控制产生制动缸所需压力，能够独立于BCU产生制动缸所需
压力。BCU和制动控制器均通过硬线与第二电磁阀的线圈连接，提高了通信可靠性，进而提
高了第三通路产生制动缸所需压力的可靠性。

[0034] 双向阀包括第一端口、第二端口和第三端口；第一端口与第一切换阀连接，第二端口与第二切换阀连接，第三端口与制动缸连接；第三端口在同一时间仅与第一端口和第二
端口中的一个相连通。例如，当BCU故障或正常情况下，第一分配阀将压力输送至双向阀的
第一端口，总风管将压力输送至双向阀的第二端口，双向阀比较第一端口和第二端口的压
力哪个大，将连通压力大所对应的端口与第三端口，假设第二端口的压力大于第一端口的
压力，则将连通第二端口与第三端口，将由第三通路产生的压力输送给制动缸。

[0035] 第一分配阀、第二分配阀以及总风管的风来源于总风风源，如果第一分配阀、第二分配阀以及总风管产生的压力不满足制动缸压力，则可以根据需要增加调压阀，经过调整
后再输入各种通路中。

[0036] 本实施例还提供一种机车紧急制动时制动缸压力控制方法，基于如上实施例所述的制动缸压力控制系统，具体包括以下几种情况时的控制方法：

[0037] 1、正常情况下，BCU控制第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时制动控制器和/或
BCU控制第二电磁阀得电，第二切换阀导通，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双
向阀的第二端口；双向阀将第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸。

[0038] 第一分配阀采用机械分配阀，第二分配阀采用电子分配阀，且由BCU控制，在电磁干扰下，BCU受电磁干扰作用易发生死机等故障，为了提高可靠性，优先投入第一分配阀，因
此在正常情况下，BCU控制第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀，第一分配阀产生
的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口。

[0039] 在正常情况下，第一通路、第二通路以及第三通路均能产生制动缸所需压力，第一通路和第三通路产生的压力能输送至双向阀，再由双向阀将较大压力输送至制动缸。

[0040] 2、当仅BCU故障时，第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时制动控制器控制第二电
磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第一
端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸。

[0041] 即使BCU故障，第一分配阀产生的压力也能通过第一切换阀输送至双向阀的第一端口，第二电磁阀由BCU和制动控制器控制，在BCU故障时，由制动控制器直接控制第二电磁
阀，第三通路产生的压力输送至双向阀的第二端口。

[0042] 当仅BCU故障时，第一通路以及第三通路均能产生制动缸所需压力，第一通路和第三通路产生的压力能输送至双向阀，再由双向阀将较大压力输送至制动缸。

[0043] 3、当仅第一分配阀故障时，BCU控制第一电磁阀得电，第一切换阀切除第一分配阀产生的压力，第二分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时制动控
制器和/或BCU控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的
第二端口；双向阀将第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸。

[0044] 当仅第一分配阀故障时，第二通路以及第三通路均能产生制动缸所需压力，第二通路和第三通路产生的压力能输送至双向阀，再由双向阀将较大压力输送至制动缸。

[0045] 4、当仅制动控制器故障时，BCU控制第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时BCU控制
第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀
将第一端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸。

[0046] 当仅制动控制器故障时，第一通路、第二通路以及第三通路均能产生制动缸所需压力，第一通路和第三通路产生的压力能输送至双向阀，再由双向阀将较大压力输送至制
动缸。

[0047] 5、当仅制动控制器正常时，制动控制器控制第二电磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第二端口的压力输送至制动缸。

[0048] 即使第一分配阀和BCU均故障，第三通路也能产生压力输送至双向阀的第二端口，第一端口无压力输送，第二端口的压力明显大于第一端口的压力，因此，将第三通路的压力
输送至制动缸。

[0049] 当仅制动控制器正常时，第三通路能产生制动缸所需压力，第三通路产生的压力能输送至双向阀，再由双向阀输送至制动缸。

[0050] 6、当仅第一分配阀正常时，第一电磁阀失电，第一切换阀切除第二分配阀产生的压力，第一分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时第二电磁阀失
电，第二切换阀切除总风管产生的压力；双向阀将第一端口的压力输送至制动缸。

[0051] 即使制动控制器和BCU均故障，第一通路也能产生压力输送至双向阀的第一端口，第二端口无压力输送，第一端口的压力明显大于第二端口的压力，因此，将第一通路的压力
输送至制动缸。

[0052] 当仅第一分配阀正常时，第一通路能产生制动缸所需压力，第一通路产生的压力能输送至双向阀，再由双向阀输送至制动缸。

[0053] 7、当仅BCU正常时，BCU控制第一电磁阀得电，第一切换阀切除第一分配阀产生的压力，第二分配阀产生的压力经第一切换阀输送至双向阀的第一端口；同时BCU控制第二电
磁阀得电，来自总风管的旁路总风经第二切换阀输送至双向阀的第二端口；双向阀将第一
端口和第二端口中的较大压力输送至制动缸。

[0054] 当仅BCU正常时，第二通路以及第三通路均能产生制动缸所需压力，第二通路和第三通路产生的压力能输送至双向阀，再由双向阀将较大压力输送至制动缸。

[0055] 以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都
应涵盖在本发明的保护范围之内。