CN109823329A - 用于轨道车辆的机电液控制的制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，包括：操纵机构；制动器；压力采集装置，其用于检测制动缸内的液压油的压力；制动力采集装置，其用于检测制动块与轮毂上的制动盘之间的制动力；高压蓄能器；电磁阀，其具有使高压蓄能器与制动管路连通的导通状态以及使高压蓄能器与制动管路断开的关闭状态；电子控制装置存储有预设压力以及预设制动力，电子控制装置用于获取压力采集装置所采集的实际压力以及制动力采集装置的所采集的实际制动力，并根据实际压力与预设压力的比较结果以及实际制动力与预设制动力的比较结果控制电磁阀：以当实际压力大于预设压力时，且实际制动力小于预设制动力时，电子控制单元控制电磁阀切换至关闭状态。

Description

用于轨道车辆的机电液控制的制动系统

技术领域

本发明涉及轨道装备技术领域，特别涉及一种用于为轮毂制动的机电液控制的制动系统。

背景技术

机动车辆，尤其轨道车辆，部分采用液压制动，其制动原理与其他类型车辆无太大差异。具体地，用于制动的系统通常包括：操控机构、制动器以及连接操控机构与制动器的制动管路。

操控系统通常包括踏板、制动主缸以及用于液压助力的真空泵等；制动器基包括本体、装设于本体上的制动缸以及安装于制动缸上的制动块。当驾驶者踩踏踏板时，制动主缸内的液压油增大，根据液体不可压缩原理，制动器的制动缸内的液压油的压力随着增大，进而使得制动块与轮毂上的制动盘接触并因摩擦而产生制动力。

随着踏板行程的增大，制动缸内的液压油的压力也增大，进而使制动块对制动盘的压力也增大，按照理想摩擦理论(压力与摩擦系数的积为摩擦力)，制动块与制动盘之间的摩擦也会增大，且呈线性增大。

为了防止制动块对制动盘产生过大的压力而使制动盘或制动块发生永久性变形，设计者限定液压油的最大压力以阻止制动块对制动盘产生过大压力，并按照理想摩擦理论，小于设计者限定下的液压油的压力也能够使制动块与制动盘之间产生足够的制动力(或称摩擦力)，即：最大制动力符合制动要求。

然而，制动盘与制动块之间的压力跟摩擦力之间的关系在有些不可预测的情况下(该不可预测的情况即使极少发生)并不确定(例如，制动盘与制动块的接触区域存在润滑油，这使得两者之间的摩擦系数减小；再例如，制动盘或制动块在一些高温环境下，其弹塑性性能发生了变化，如，制动盘与制动块的表面之间产生了塑性变形，进而导致摩擦系数减小。)，两者之间的关系在有些不可预测的情况发生时，可能导致：制动盘与制动块的压力达到限定压力下的最大值时，制动盘与制动块之间尚不能上升至满足要求的最大的制动力。这种结果对于移动车辆的制动是非常危险的，特别对于惯性大，且载客量多的轨道车辆。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种用于轨道车辆的机电液控制的制动系统。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：

一种用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，包括：

操纵机构，其包括踏板、制动主缸、真空泵，所述踏板施力于所述制动主缸，所述真空泵用于为所述制动主缸提供助力；

制动器，其包括制动缸以及连接在所述制动缸上的制动块；

本体，其供所述制动器固定；

压力采集装置，其用于检测所述制动缸内的液压油的压力；

制动力采集装置，其用于检测所述制动块与轮毂上的制动盘之间的制动力；

高压蓄能器，其连接在所述制动管路上；

电磁阀，其具有使所述高压蓄能器与所述制动管路连通的导通状态以及使所述高压蓄能器与所述制动管路断开的关闭状态；

电子控制装置电连接于所述压力采集装置、所述制动力采集装置以及所述电磁阀；其中：

所述电子控制装置存储有预设压力以及预设制动力，所述电子控制装置用于获取所述压力采集装置所采集的实际压力以及制动力采集装置的所采集的实际制动力，并根据所述实际压力与所述预设压力的比较结果以及所述实际制动力与所述预设制动力的比较结果控制所述电磁阀：以当所述实际压力大于预设压力时，且所述实际制动力小于所述预设制动力时，所述电子控制单元控制所述电磁阀切换至关闭状态；

所述预设制动力为所述预设压力与摩擦系数的函数；

所述摩擦系数为所述制动块与所述制动盘之间的理论摩擦系数。

优选地，当所述实际压力小于所述预设压力时，所述电子控制单元控制所述电磁阀切换至导通状态。

优选地，当所述电磁阀处于关闭状态，且所述实际制动力处于大于所述预设制动力的状态已超过预设时间，所述电子控制装置控制所述电磁阀切换至导通状态。

优选地，所述压力采集装置为第一压力传感器。

优选地，所述制动缸的活塞的端部固定有安装块，所述安装块上开设有容置槽，所述制动块设置于所述容置槽且所述制动块的摩擦面凸出于所述安装块；其中：

所述制动力采集装置为压敏材料制成的第二压力传感器，所述第二压力传感器设置于所述容置槽中。

优选地，所述第二压力传感器与所述制动块之间还设置有弹性缓冲件。

优选地，所述弹性缓冲件的两侧设置有压板。

优选地，所述第一压力传感器设置于所述制动管路靠近所述制动缸的位置上。

与现有技术相比，本发明公开的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统的有益效果是：本发明通过实际压力与预设压力的比较结果以及实际制动力与预设制动力的比较结果跟电磁阀的通断进行关联，进而能够使实际制动力最终总能够满足制动要求。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本发明。

本发明中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所发明的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本发明的实施例所提供的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统结构示意图。

图2为制动力采集装置的安装结构示意图。

图3为本发明的实施例所提供的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统使用状态示意图(电磁阀处于导通状态)。

图4为本发明的实施例所提供的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统使用状态示意图(电磁阀处于关闭状态)。

附图标记：

10-操纵机构；11-踏板；12-制动主缸；13-真空泵；20-制动器；21-制动缸；22-制动块；23-本体；24-安装块；30-制动管路；40-电子控制装置；50-高压蓄能器；61-压力采集装置；62-制动力采集装置；621-弹性缓冲件；622-压板；70-电磁阀；100-制动盘。

具体实施方式

为了使得本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需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。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1和图2所示，本发明公开了一种用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，该制动系统包括：操纵机构10、制动器20、制动管路30、本体23、压力采集装置61以及制动力采集装置62。操纵机构10与现有技术中的制动系统的操纵机构10并无差异，具体地，该操纵机构10包括踏板11、制动主缸12、真空泵13。例如，公知地，踏板11施力于制动主缸12，真空泵13用于为制动主缸12提供助力。制动器20包括制动缸21以及连接在制动缸21上的制动块22，制动管路30连接在制动缸21与制动主缸12之间，进而使制动主缸12内部与制动缸21内部连通，进而使得制动主缸12与制动缸21之间形成联动，以当踏板11被踩踏时，液压油因具有不可压缩特性，而使得制动主缸12驱动制动缸21的活塞杆(制动块22连接在活塞杆上)，以带动制动块22对轮毂的制动盘100施加压力，并借由压力而产生制动力。本体23用于供制动器20固定。在本发明中，压力采集装置61用于检测制动缸21内的液压油的压力；制动力采集装置62用于检测制动块22与轮毂上的制动盘100之间的制动力；高压蓄能器50连接在制动管路30上；电磁阀70具有使高压蓄能器50与制动管路30连通的导通状态以及使高压蓄能器50与制动管路30断开的关闭状态；电子控制装置40电连接于压力采集装置61、制动力采集装置62以及电磁阀70；其中：电子控制装置40存储有预设压力以及预设制动力，电子控制装置40用于获取压力采集装置61所采集的实际压力以及制动力采集装置62的所采集的实际制动力，并根据实际压力与预设压力的比较结果以及实际制动力与预设制动力的比较结果控制电磁阀70：如图4所示，以当实际压力大于预设压力时，且实际制动力小于预设制动力时，电子控制单元控制电磁阀70切换至关闭状态；预设制动力为预设压力与摩擦系数的函数；摩擦系数为制动块22与制动盘100之间的理论摩擦系数。

应该说明：

1、上述的理论摩擦系数根据力学中的摩擦理论获得，即：依据材料特性以及接触面的表面特性获得，该理论摩擦系数是一个常数，因而，摩擦力与压力之间的关系确定的。

2、预设制动力可以理解为满足制动要求的制动力，基于理论摩擦系数，预设压力与预设制动力形成确定的线性关系，因而，预设压力对应于预设制动力。

3、高压蓄能器50的打开压力稍大于预设压力，例如，可以为预设压力的1.05-1.1倍。

下面介绍一下上述实施例的优势：

若实际压力大于预设压力，而实际制动力却小于预设制动力，这说明此时的制动块22与制动盘100的摩擦系数低于理论摩擦系数，由于高压蓄能器50对制动管路30的压力的限制，若使高压蓄能器50与制动管路30连通，这会导致制动管路30内压力升至最大值时，实际制动力并不能上升到满足制动要求的制动力，而本发明，在出现实际压力大于预设压力，而实际制动力却小于预设制动力的情况时，通过电磁阀70而使制动管路30断开，进而解除高压蓄能器50对制动管路30的压力的限制，进而使制动管路30内的压力持续上升，直至上升使制动力满足制动要求。

本发明通过实际压力与预设压力的比较结果以及实际制动力与预设制动力的比较结果跟电磁阀70的通断进行关联，进而能够使实际制动力最终总能够满足制动要求。

在本发明的一个优选实施例中，如图3所示，当实际压力小于预设压力时，电子控制单元控制电磁阀70切换至导通状态。在本实施例中，在实际压力小于预设压力时，说明实际压力尚有较大的上升空间，在该压力环境下，并不能确定当实际压力升至预设压力时，实际制动力是否能够大于预设制动力。若实际压力升至大于预设压力时，实际制动压力小于预设制动力，通过使关闭电磁阀70而使实际制动力持续以最终满足制动的要求，若实际压力升至预设压力时，实际制动力达到大于或等于预设制动力时，说明实际压力尚未达到最大压力时便可以使制动力升至满足制动要求的程度，因而，打开电磁阀70，以对制动管路30进行限压，以避免实际压力过大。

在本发明的一个优选实施例中，当电磁阀70处于关闭状态，且实际制动力处于大于预设制动力的状态已超过预设时间，电子控制装置40控制电磁阀70切换至导通状态。一般地，预设时间为毫秒级。本实施例的优势在于：避免实际压力持续的维持在较高程度，进而避免损坏制动管路30等液压器件以及避免制动块22与制动盘100因压力过大而导致损坏。

在本发明的一个优选实施例中，压力采集装置61为第一压力传感器。制动缸21的活塞的端部固定有安装块24，安装块24上开设有容置槽，制动块22设置于容置槽且制动块22的摩擦面凸出于安装块24；其中：制动力采集装置62为压敏材料制成的第二压力传感器，第二压力传感器设置于容置槽中。优选地，第二压力传感器与制动块22之间还设置有弹性缓冲件621。在本实施例中，实际制动力通过制动块22在实际制动过程中对第二压力传感器的压力而测得。优选地，弹性缓冲件621的两侧设置有压板622。优选地，第一压力传感器设置于制动管路30靠近制动缸21的位置上。

此外，尽管已经在本发明中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本发明的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，其特征在于，包括：

操纵机构，其包括踏板、制动主缸、真空泵，所述踏板施力于所述制动主缸，所述真空泵用于为所述制动主缸提供助力；

制动器，其包括制动缸以及连接在所述制动缸上的制动块；

制动管路，其连接所述制动主缸与制动缸之间；

本体，其供所述制动器固定；

压力采集装置，其用于检测所述制动缸内的液压油的压力；

制动力采集装置，其用于检测所述制动块与轮毂上的制动盘之间的制动力；

高压蓄能器，其连接在所述制动管路上；

电磁阀，其具有使所述高压蓄能器与所述制动管路连通的导通状态以及使所述高压蓄能器与所述制动管路断开的关闭状态；

电子控制装置电连接于所述压力采集装置、所述制动力采集装置以及所述电磁阀；其中：

所述电子控制装置存储有预设压力以及预设制动力，所述电子控制装置用于获取所述压力采集装置所采集的实际压力以及制动力采集装置的所采集的实际制动力，并根据所述实际压力与所述预设压力的比较结果以及所述实际制动力与所述预设制动力的比较结果控制所述电磁阀：以当所述实际压力大于预设压力时，且所述实际制动力小于所述预设制动力时，所述电子控制单元控制所述电磁阀切换至关闭状态；

所述预设制动力为所述预设压力与摩擦系数的函数；

所述摩擦系数为所述制动块与所述制动盘之间的理论摩擦系数。

2.根据权利要求2所述的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，其特征在于，当所述实际压力小于所述预设压力时，所述电子控制单元控制所述电磁阀切换至导通状态。

3.根据权利要求3所述的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，其特征在于，当所述电磁阀处于关闭状态，且所述实际制动力处于大于所述预设制动力的状态已超过预设时间，所述电子控制装置控制所述电磁阀切换至导通状态。

4.根据权利要求1所述的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，其特征在于，所述压力采集装置为第一压力传感器。

5.根据权利要求1所述的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，其特征在于，所述制动缸的活塞的端部固定有安装块，所述安装块上开设有容置槽，所述制动块设置于所述容置槽且所述制动块的摩擦面凸出于所述安装块；其中：

所述制动力采集装置为压敏材料制成的第二压力传感器，所述第二压力传感器设置于所述容置槽中。

6.根据权利要求5所述的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，其特征在于，所述第二压力传感器与所述制动块之间还设置有弹性缓冲件。

7.根据权利要求6所述的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，其特征在于，所述弹性缓冲件的两侧设置有压板。

8.根据权利要求4所述的用于轨道车辆的机电液控制的制动系统，其特征在于，所述第一压力传感器设置于所述制动管路靠近所述制动缸的位置上。