技术领域
[0001] 本
发明涉及一种制动系统，尤其是涉及一种用于货运列车的制动系统。
背景技术
[0002] 现有的货运列车制动控制核心难题之一就是空、重车制动率相差太大，难以均衡控制整列车制动
力(矩)，会引起空车制动力过大抱死
车轮，导致车轮擦伤。现在应用列车空重车调整装置基本结构理念是：列车制动系统制动率设计是以重车为标准的，通过空车
转向架摇枕在空、重车状态时不同
位置触发空重车调整装置、排放部分进入
制动缸的压力空气，以达到减少空车制动力的目的。因为转向架一系减震结构随空重车变化并不精确灵敏、适应性较差，对于编组长大的货物列车所排制动缸压力空气损耗也较大，也不能保证空车时制动过程车轮完全不擦伤。
[0003] 因为制动时，制动缸作用力过大和摩擦
温度升高，加剧闸瓦磨耗、以及引起车轮踏面镶嵌的问题也越严重，极大影响了列车运行安全和运营维护的成本控制。现阶段为保持巨大数量的货运车辆低成本造价，世界各地绝大部分货车转向架仍然采用这种相对简易的结构类型，列车制动控制系统和
基础制动装置也没有做全面的变化。所以迫切需要研究出，在现有制动系统上不做出大的改进，且能满足货运列车空载和重载两种工作状态下的不同制动要求的制动系统。
发明内容
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有空重车调整制动力技术存在的
缺陷而提供一种用于货运列车的制动系统。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] 一种用于货运列车的制动系统，包括由列车管、分配
阀、副
风缸、
加速缓解风缸和制动缸组成的主制动管路，所述的分配阀还连接列车管，所述的制动缸连接制动闸瓦，并用于对车轮产生主制动力矩，所述的分配阀还连接辅助制动管路，该辅助制动管路包括依次连接的供风缸、中继阀、气液转换
增压阀、油箱和液力阻尼器，用于重车时对车轴产生辅助制动力矩，所述的中继阀还连接空重车
控制阀组件，该空重车控制阀组件还与分配阀连接。
[0007] 所述的供风缸连接副风缸，在副风缸和供风缸之间还设有
单向阀；
[0008] 在列车制动缓解时，由分配阀作用，将列车管的压力空气充入副风缸和供风缸内，单向阀用于防止压力空气倒流；
[0009] 在货运列车在制动时，副风缸内的压力空气经分配阀输出，分作两部分分别进入制动缸和空重车控制阀组件，空重车控制阀组件接受货运列车的转向架的空重载状态
信号，有以下两种制动工况：
[0010] 货运列车空载时，空重车控制阀组件关闭，从而使得中继阀关闭，供风缸与气液转换增压阀之间的管路，此时，货运列车仅靠制动缸驱动制动闸瓦作用于车轮踏面施行制动；
[0011] 货运列车重载时，空重车控制阀组件开启，空重车控制阀组件开启，传输分配阀分配过来的压力空气信号给中继阀并控制中继阀打开，使供风缸内的压力空气经中继阀流量放大后进入气液转换增压阀，增压油箱内的工作油液，并使工作油液压入液力阻尼器内，此时，货运列车由制动缸推动制动闸瓦作用车轮踏面产生的主制动力矩和液力阻尼器提供的辅助制动力矩共同制动，以增大列车重载时的制动力矩。
[0012] 所述的空重车控制阀组件包括
支架、空重车控制阀、滑杆和抑制盘，所述的滑杆固定设置在抑制盘上，所述的支架设置在滑杆上，并通过接受货运列车的承重压力信号而沿滑杆移动，所述的空重车控制阀设置在支架上，空重车控制阀的两端分别连接中继阀和制动缸。
[0013] 所述的空重车控制阀包括连接支架的控制阀
阀体，该控制阀阀体内设有
工作腔，在工作腔内设有沿其移动的控制阀
活塞，并将工作腔分隔为连接制动缸的工作上腔和连接中继阀的工作下腔，所述的控制阀活塞上设有夹芯阀，所述的工作下腔内还活动设置伸出工作下腔并与阀体底部的阀盖固定连接的触杆，该触杆的顶部
接触夹芯阀；
[0014] 当货运列车重载时，空重车控制阀随支架沿滑杆下移，并接触抑制盘，此时，触杆随阀盖固定，控制阀活塞受到制动缸传递过来的压力空气继续下移，并使得触杆顶开控制阀活塞上的夹芯阀，从而使空重车控制阀打开并接通中继阀和制动缸；
[0015] 当货运列车空载时，空重车控制阀随支架复位到滑杆中间位置，此时，控制阀活塞受到制动缸传递过来的压力空气下移的过程中，触杆同时下移，夹芯阀关闭，从而使空重车控制阀关闭并切断中继阀和制动缸。
[0016] 所述的夹芯阀与控制阀阀体内壁之间还设有使其复位关闭的夹芯阀
弹簧；
[0017] 所述的控制阀活塞与控制阀阀体内壁之间还设有用于调节控制阀活塞移动压力的调压弹簧；
[0018] 所述的触杆与与控制阀阀体内壁之间还设有用于使触杆复位的第二
复位弹簧，该第一复位弹簧组件由分别连接支架和滑杆两端的两个复位弹簧组成。
[0019] 所述的滑杆上还设有用于缓和车辆震动扰动的第一复位弹簧组件。
[0020] 所述的中继阀包括中继阀阀体，该中继阀阀体上依次设有膜板活塞室、排风室、中间室和供风室，所述的膜板活塞室内设有膜板活塞，膜板活塞的一侧通过管道接通空重车控制阀，另一侧通过
活塞杆依次连接控制排风室
开关的排风阀和控制供风室开关的供风阀，所述的排风室上还设有排气口，所述的中间室连接气液转换增压阀，所述的供风室连接供风缸，所述的中间室还通过
缩孔与膜板活塞室接有活塞杆一侧连接。
[0021] 所述的液力阻尼器和油箱上还设有
散热片。
[0022] 所述的
散热片呈蜂窝状，并采用风冷散热模式散热。
[0023] 本发明中的分配阀可以采用120型空气分配阀等。
[0024] 本发明通过在常规的适用于空载状态下的由列车管、分配阀、副风缸、加速缓解风缸和制动缸组成的主制动单元的基础上设置增压式辅助制动单元，增压式辅助制动单元由无磨耗液力阻尼器提供辅助制动力，并通过空重车控制阀和中继阀的复合作用实现运行或停止，空重车控制阀组件接受货运列车的运载情况，当空载或载重量不足以开启空重车控制阀组件时，列车制动通过制动缸驱动制动闸瓦对车轮踏面施行制动；当列车重载时，空重车控制阀组件开启，制动缸管路内的压力空气进行中继阀内并打开中继阀，使得供风缸与气液转换增压阀接通，工作油液增压并送入液力阻尼器内，从而对列车
转轴进行辅助制动。
[0025] 与
现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0026] (1)本发明的是在对于列车空载制动的基础上增设额外的无磨耗液力阻尼器提供辅助制动力，与现有的先设置重载制动力、再通过排放压力空气减小制动力来对空载列车制动的方式而言，本发明的制动方式的压力空气的损耗小，而且液力阻尼器的制
动能够大大减少制动时的制动闸瓦的磨损，延长了制动闸瓦的使用寿命，从而减少了车辆的使用和维护成本。
[0027] (2)本发明的空重车控制阀随列车的载重量的不同而在滑杆竖直方向上的位移量也不相同，当列车载重量达到一定阀值时，空重车控制阀在制动缸的压力空气的作用下，会使得空重车控制阀两端接通，从而作用于中继阀，并使液力阻尼器工作管路运行，进而对转轴实行制动。
[0028] (3)制动时，本发明通过中继阀分别连接空重载控制阀和气液转换增压阀，巧妙的将来自空重载控制阀的压力空气作为控制压力信号将供风缸内的压力空气送入气液转换增压阀，推动油箱内的液压油进入液力阻尼器，产生非磨耗制动效果。
[0029] (4)本发明在不改变货运列车原有的空气制动控制系统条件下，采用空重载控制阀，利用原有空气制动系统的分配阀，在控制闸瓦
摩擦制动同时，也提供压力空气信号来控制液力阻尼器产生制动作用，提高了货物列车的制动性能，在最大程度降低成本下，实现了应用的可能性。
[0030] (5)本发明还通过在副风缸与中继阀之间管路设置单向阀和供风缸，从而使得供风缸成为一个与副风缸之间独立的对气液转换增压阀供气的装置，从而不影响副风缸对制动缸管路的供气。
附图说明
[0031] 图1为本发明的结构示意图；
[0032] 图2为本发明的中继阀的结构示意图；
[0033] 图3为本发明的空重载控制阀组件的结构示意图；
[0035] 图5为本发明的液力阻尼器在列车上的装配结构示意图；
[0036] 图中，1-列车管，2-支管，3-副风缸，4-加速缓解风缸，5-分配阀，6-制动缸，7-空重车控制阀，8-中继阀，9-供风缸，10-气液转换增压阀，11-液力阻尼器，12-油箱，13-散热片，14-开关阀，15-单向阀，16-三通
管接头，71-支架，72-第一复位弹簧组件，73-抑制盘，74-控制阀阀体，75-阀盖，76-触杆，77-中继阀连接端，78-第二复位弹簧，79-调压弹簧，710-控制阀活塞，711-夹芯阀，712-制动缸连接端，713-夹芯阀弹簧，81-膜板活塞，82-排气口，83-排风阀，84-供风阀，85-膜板活塞室，86-排风室，87-缩孔，88-中间室，89-活塞杆，810-供风室。
具体实施方式
[0037] 下面结合附图和具体
实施例对本发明进行详细说明。
[0038] 实施例1
[0039] 一种用于货运列车的制动系统，如图1所示，包括由列车管1、副风缸3、分配阀5、加速缓解风缸4和制动缸6组成的主制动管路，制动缸6通过拉杆杠杆连接货车基础制动装置及制动闸瓦，并用于对车轮产生主制动力矩，制动系统还包括与分配阀5连接的辅助制动管路，该辅助制动管路包括依次连接的空重车控制阀组件7、中继阀8、气液转换增压阀10、油箱12和液力阻尼器11，中继阀8还连接提供压力空气的供风缸9，空重车控制阀组件7还连接三通管接头16，三通管接头16的另两端分别连接制动缸6和分配阀5，供风缸9还与副风缸3连接，在副风缸3与供风缸9之间还依次设有开关阀14和单向阀15；
[0040] 空重车控制阀组件7，如图3所示，包括支架71、空重车控制阀、滑杆和抑制盘73，滑杆固定设置在抑制盘73上，支架71设置在滑杆上，并通过接受货运列车的承重压力信号而沿滑杆移动，滑杆上还设有用于缓和车辆震动扰动的第一复位弹簧组件72，第一复位弹簧组件72由分别连接支架71和滑杆两端的两个复位弹簧组成，空重车控制阀设置在支架71上，空重车控制阀的两端分别连接中继阀8和制动缸6，空重车控制阀包括连接支架71的控制阀阀体74，该控制阀阀体74内设有工作腔，在工作腔内设有沿其移动的控制阀活塞710，并将工作腔分隔为通过制动缸连接端712连接制动缸6的工作上腔和通过中继阀连接端77连接中继阀8的工作下腔，控制阀活塞710与控制阀阀体74内壁之间还设有用于调节控制阀活塞710移动压力的调压弹簧79，控制阀活塞710上还设有夹芯阀711，夹芯阀711与控制阀阀体74内壁之间还设有使其复位关闭的夹芯阀弹簧713，工作下腔内还活动设置伸出工作下腔并与阀体底部的阀盖75固定连接的触杆76，该触杆76的顶部接触夹芯阀711，触杆76与与控制阀阀体74内壁之间还设有用于使触杆76复位的第二复位弹簧78。
[0041] 中继阀8，如图2所示，包括中继阀8阀体，该中继阀8阀体上依次设有膜板活塞室85、排风室86、中间室88和供风室810，膜板活塞室85内设有膜板活塞81，膜板活塞81的一侧通过管道接通空重车控制阀，另一侧通过活塞杆89依次连接控制排风室86开关的排风阀83和控制供风室810开关的供风阀84，排风室86上还设有排气口82，中间室88连接气液转换增压阀10，供风室810连接供风缸9，中间室88还通过缩孔87与膜板活塞室85接有活塞杆89一侧连接。
[0042] 液力阻尼器11和油箱12上还设有散热片13，散热片13呈蜂窝状，并采用风冷散热模式散热。
[0043] 在列车制动缓解时，由分配阀5作用，将列车管的压力空气充入副风缸3供风缸9内，单向阀15用于防止压力空气倒流；
[0044] 在货运列车在制动时，副风缸3内的压力空气经分配阀5输出，分作两部分分别进入制动缸6和空重车控制阀组件7，空重车控制阀组件7接受货运列车的转向架的空重载状态信号，有以下两种制动工况：
[0045] 当货运列车空载时，空重车控制阀随支架71复位到滑杆中间位置，控制阀活塞710受到制动缸6传递过来的压力空气下移的过程中，触杆76同时下移，夹芯阀711关闭，从而使空重车控制阀关闭并切断辅助制动管路，此时，货运列车仅靠制动缸6驱动制动闸瓦作用于车轮踏面施行制动；
[0046] 当货运列车重载时，空重车控制阀随支架71沿滑杆下移，并接触抑制盘73，此时，触杆76随阀盖75固定，控制阀活塞710受到制动缸6传递过来的压力空气继续下移，并使得触杆76顶开控制阀活塞710上的夹芯阀711，从而使空重车控制阀打开并接通中继阀8和制动缸6，压力空气从空重车控制阀组件7进入中继阀8内，传输压力空气信号给中继阀8并使中继阀8打开，控制供风缸9内的压力空气经中继阀8流量放大后进入气液转换增压阀10的空气管路，将空气压力增压转换为油液压力，使得油箱12内增压后的工作油液压入液力阻尼器11内，此时，货运列车由制动缸6推动制动闸瓦作用车轮踏面产生的主制动力矩和液力阻尼器11提供的辅助制动力矩共同制动，以增大列车重载时的制动力矩。
[0047] 本发明的中继阀8的工作原理具体如下：制动时，由空重车控制阀分流过来的压力空气进入膜板活塞室85左侧，推动膜板活塞81右移，活塞杆89顶开供风阀84，供风缸9的高压空气经过供风阀84口进入气液转换增压阀10，并由缩孔87进到膜板活塞81右侧。随着气液转换增压阀10压强的增大，与之连通的膜板活塞室85右侧的压强同步增大，膜板活塞81两侧的压强差不断减小，推动膜板活塞81逐渐回到原来的中间位置，供风阀84口关闭，供风缸9停止增压。在此情况下，制动缸6压强与气液转换增压阀10压强实现同步等值增加。如果气液转换增压阀10因泄露而稍有减压，则膜板活塞81在两侧压强差的推动下将稍稍右移，使供风阀84口打开一点风，供风缸9可以给气液转换增压阀10稍补一点风，直至气液转换增压阀10气室恢复原有压强。当制动缸6缓解排风减压时，膜板活塞81将左移，拉开排风阀83，此时，气液转换增压阀10气室的高压空气经过排风阀83、排气口82排往大气。随着气液转换增压阀10气室压强的降低，膜板活塞81也要逐渐回到中间保压位，关闭排气口82，使气压转换增压阀气室停止减压。此时，气液转换增压阀10气室如有泄露，供风缸9也一样能给它补风，使它恢复原有的压力。
[0048] 本发明的空重载控制阀的工作原理具体如下：当列车空载或没有重载(没有达到顶开空重载控制阀的接通阀值)时，支架71在第一复位弹簧组件72的作用下保持在稳
定位置，此时，抑制盘73与触杆76保持一定距离，列车管1减压制动，副风缸3的压力空气经分配阀5向制动缸6充气，随着制动缸6压力空气的增加，推动控制阀活塞710下移，并与夹芯阀弹簧713、第二复位弹簧78、调压弹簧79等的共同作用，同时带动触杆76下移，此时夹芯阀711保持关闭状态，液力阻尼器11因管路切断而无法工作；
[0049] 当列车重载(达到顶开空重载控制阀的接通阀值)时，空重载控制阀随支架71下移，当触杆76与抑制盘73接触后，触杆76保持高度位置不变，此时，当列车管1减压制动，副风缸3的压力空气经分配阀5向制动缸6充气，随着制动缸6压力空气的增加，控制阀活塞710在制动缸6压力空气作用下向下移动，压缩第二复位弹簧78和调压弹簧79，此时在压力空气的作用下，触杆76顶开控制阀活塞710内的夹芯阀711，工作上腔的由制动缸6传送进来的压力空气经开启的阀口流向中继阀8，控制液力阻尼器11等组成的辅助制动单元工作。当控制阀活塞710上下压力作用达到平衡后，控制阀活塞710内的夹芯阀711在夹芯阀弹簧713的作用下自动将阀口重新关闭，维持制动缸6和气液转换增压阀10的空气压力不变。当列车管1充气缓解时，制动缸6的压力空气经分配阀5排向大气，工作下腔内的压力空气顶开夹芯阀711，随之中继阀8开启气液转换增压阀10与大气的通路，实现增压式重车调整装置的
切除。
[0050] 本发明的制动系统用于货运列车制动时，具体的控制过程如图4所示，可知：
[0051] 在步骤401中，制动系统进行初始化，制动缸6及供风缸9充气，各阀
门复位，各风缸进行初充气，空重车调整阀处于空载位置，然后进入步骤402。
[0052] 在步骤402中，制动指令发送。司机室下达制动指令，
机车制动阀排风，列车管1减压，制动信号通过制动压力波传导至分配阀。
[0053] 司机操纵自动制动阀使制动管施行常用制动减压时，分配阀5动作，副风缸3通过分配阀5向制动缸管路充气，执行制动缸-闸瓦摩擦制动。制动缸6通过机械杠杆结构带动闸瓦贴近车轮进行摩擦制动。同时制动缸6压力空气通过其气路支路进入空重车控制阀。
[0054] 在制动缸6气压升高过程中，同时执行步骤406，进行空重车工况判定。若判定为空车，则直接执行步骤411，制动阶段结束，进入制动缸6保压阶段，制动缸6压力维持不变。若判定为重车，则空重车控制阀开启，连通中继阀8与制动缸6。
[0055] 气路连接后，执行步骤407，当制动缸6空气压力上升时，压力空气通过空重车控制阀进入膜板活塞室85左侧，推动中继阀8膜板活塞81，执行步骤408。
[0056] 在步骤408中，当制动缸6压力上升时，膜板活塞81右移，活塞杆89顶开供风阀84，然后进入步骤409。
[0057] 在步骤409中，随着供风阀84的开启，供风缸9的高压空气经过供风阀84口进入气液转换增压阀10，并由缩孔87进到膜板活塞81右侧。随着气液转换增压阀10压强的增大，膜板活塞81两侧压强差逐渐减小，逐渐回到原来的中间位置，供风阀84口关闭，供风缸9停止增压。随着高压空气不断进入气液转换增压阀10，执行步骤410。
[0058] 在步骤410中，高压气体进入气液转换增压阀10截面面积大的一侧气室，推动增压阀阀芯，使得增压阀阀芯另一侧的油箱12获得符合液力阻尼器11制动性能要求的高压。随着增压阀阀芯的移动，阀芯带来的高压推动油箱12中的工作介质向液力阻尼器11供油，液力阻尼器11内部充液率不断增加，制动力矩不断增大，逐步进入制动模式。
[0059] 在步骤411中，制动缸6的气压达到最大，液力阻尼器11内部充液率接近100％，此时列车总体制动力达到最大，进入列车下一步保压阶段。
[0060] 当司机室发出保压指令后，制动缸6气压保持不变，压力信号不变，膜板活塞81回到平衡状态，供风缸9与气液转换增压阀10之间气路切断，无磨耗液力阻尼器11内部工作液压油量维持不变，无磨耗液力阻尼器11持续制动。
[0061] 当司机室发出缓解指令后，列车管1气压上升，分配阀5作用下制动缸6排气，导致与其气路相连的膜板活塞室85的左侧气压降低，膜板活塞81左移，断开供风缸9的气路，气液转换增加阀的压力空气通过排气口82通大气，气液转换增压阀10阀芯由于压力差复位，油箱12工作油液压力降低，液力
缓速器内的油液在
离心力及重力的双重作用下回流至油箱12。
[0062] 液力阻尼器11在货运列车上的安装方式如图5所示：
[0063] 在货物列车转向架上安装有4个液力阻尼器11，转向架的每个车轴上各安装2个
叶片倾斜方向相反的液力阻尼器11，4个液力阻尼器11形成矩形状对称布置，矩形状对
角线上的两个液力阻尼器11的叶片倾斜方向相同，保证转向架两侧的
质量及制动力的平衡，液力阻尼器11的
定子和
外壳通过铰接拉杆与货物列车
转向架摇枕连接，使液力阻尼器11的定子和外壳相对货物列车转向架位置稳定，并且适应摇枕振动。与车轴垂直的一条直线上的两个液力阻尼器11通过油管连接一个油箱12，油箱12安装在货物列车转向架摇枕下方。
[0064] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种
修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
