技术领域
[0001] 本
发明涉及铁路货车停车制动技术，具体地指一种铁路货车停车制动
控制阀。
背景技术
[0002] 在铁路货车运输过程中，当车辆正常停车或因出现故障、
脱轨，需要停驻在轨道、货场或者检修车间时，为了保证工作人员安全，必须在一定数量的车辆上实施停车制动。停车制动是铁路货车的一种辅助备用制动技术，用于在空气制动
力消除后，使车辆继续保持制动力，防止车辆在轨道上移动而引起安全事故。
[0003] 传统的铁路货车停车制动方式主要是采用手制动装置实现的，该装置通过转动手轮或摆动连接于铁路货车手制动机构上的
棘轮手柄等，将制动力施加于铁路货车的
车轮踏面上。使用时操作者必须转动手轮、摆动棘轮手柄等至少一定
角度，以保证机构能够
啮合停车制动。其优点是结构简单，具有制动、缓解和调力功能，通过增加动
滑轮或辅助杠杠，可以适应不同停车制动力的需要。但其也存在较大的
缺陷：其一，列车制动力的大小取决于操作者的力量大小，受人为因素影响难以控制，导致整列车辆的制动力不一致；其二，对操作者依赖程度高，存在操作者在车辆运行前忘记施加制动缓解或误操作的情况，导致轮瓦间没有脱开或脱开不充分，造成车辆踏面擦伤等安全隐患；其三，对于整列车辆而言，需要逐一进行制动停车或制动缓解的手动操作，费时费力，工作效率十分低下。
[0004] 近年来，随着铁路运输线路的快速发展，车辆运输时出现坡度的线路大幅增加。而坡度线路停车制动如
天窗检修、下坡道停驻等的安全性对铁路货车至关重要，下坡道的最大坡度对列车的制动限速和停车制动安全性有直接影响，由于列车
制动缸存在微量漏泄现象，在-13‰坡道停车制动时可保持35min以上，尚能够保证停车安全，但在-18‰坡道停车制动时，并不能保证绝对安全。故对列车制动缸补气，并在其制动力不足时代替列车制动缸实施制动就成为非常重要的措施，以上功能传统上是由手制动装置实现的。但基于坡度线路易造成的安全隐患、以及整列车辆停止后要逐车实施手制动，将耗费很大的人力成本和时间成本，且部分线路区域气温高达40～50℃，采用人工逐辆实施停车制动基本上是不可行的。
[0005] 为了解决上述问题，铁路科研人员一直在探寻可以替代手制动操作的停车制动装置，已经开发出了多种采用蓄能制动方式或
锁紧保持制动方式的停车制动器。停车制动器根据其蓄能部分的机械结构不同又分为独立式或集成式两类：独立式停车制动器是采用蓄能原理做成一个单独的停放制动缸并通过杠杆传递作用到
基础制动装置，典型代表有我国在早期8k型电力
机车上采用法国SAB公司研制的FSS216G型
弹簧止轮器等。集成式停车制动器是采用锁紧、蓄能等原理将停车制动机构和列车制动缸及基础制动装置有机地紧密集成在一起，用在机车、地铁、动车组和地铁等空间比较紧张的车辆上，主要代表有国内外机车及地铁车辆上普遍采用的XFD型和PEC7型踏面制动单元弹簧停车制动装置。
[0006] 由于集成式停车制动装置存在如下几方面的不足：一是原理结构复杂、产品工艺制造要求很高；二是锁紧机构发生故障时，影响列车的
风制动系统，增加了行车的不安全因素；三是要结合列车制动缸开发，难度很大。故采用蓄能原理的独立式停车制动器就成为一种可靠的选择。
[0007] 蓄能制动的作用原理是利用压力空气
压缩弹簧储蓄
能量，弹簧伸长时释放能量（如弹簧力），从而作用到
转向架基础制动装置上转化为停车制动力。弹簧的压缩和伸长采用空气控制，因此可将停车制动装置纳入列车空气制动控制系统中，大为方便操纵工作。
[0008] 随着铁路机车车辆技术的不断发展，对铁路货车也提出了更高的要求。目前，铁路货车的基础制动装置普遍采用踏面制动单元，踏面制动单元采用弹簧蓄能式停车制动器为车辆提供停车制动力，弹簧在充分供气时蓄积能量，在停止供气时应用于停车时的制动。与手制动装置相比，由于不依靠操作者的力量大小，可提供稳定持续的制动力，能有效防止车辆误操作而带来的安全隐患。
发明内容
[0009] 本发明的目的就是要提供一种结构简单紧凑、动作稳定可靠、所需列车风量少、可按需要调节列车制动缸和蓄能式停车制动器中气流走向的铁路货车停车制动控制阀。其可使列车制动缸和停车制动器协同作用，在不影响列车正常行车、制动和缓解功能的同时，能够自动释放、使用停车制动，且可确保整列车辆停车制动力均匀一致、大幅缩小停车制动的时间，停车制动未缓解时也容易被操作者发现，避免误操作导致的车辆踏面擦伤。
[0010] 为实现上述目的，本发明所设计的铁路货车停车制动控制阀，主要由充排气部分和双气控换向部分组合而成，其中：
[0011] 所述充排气部分包括第一
阀体，所述第一阀体内腔中并列设置有充气
活塞和排气活塞；所述充气活塞将其活塞腔分隔成充气活塞上腔室和充气活塞下腔室，所述充气活塞上腔室一侧设置有进气
接口，所述充气活塞下腔室中设置有充
气弹簧；所述排气活塞将其活塞腔分隔成排气活塞上腔室和排气活塞下腔室，所述排气活塞上腔室中设置有排气弹簧，所述排气活塞下腔室中设置有活塞挡圈，所述充气活塞上腔室通过第一阀体内部通道与排气活塞下腔室相连，所述排气活塞上腔室一侧设置有通过第一阀体内部通道与大气相连的排气孔。
[0012] 所述第一阀体内还设置有过渡腔室，所述过渡腔室通过进气通孔与充气活塞上腔室相连，所述进气通孔交汇于过渡腔室的一端设置有与其抵接配合的止回
钢球，所述止回钢球通过导向弹簧
定位，所述进气通孔交汇于充气活塞上腔室的一端可与充气活塞顶部抵接密封配合，从而控制充气活塞上腔室与过渡腔室之间的通断；所述过渡腔室通过排气通孔与排气活塞上腔室相连，所述排气通孔交汇于排气活塞上腔室的一端可与排气活塞顶部抵接密封配合，从而控制排气活塞上腔室与过渡腔室之间的通断。
[0013] 所述双气控换向部分包括与第一阀体相连的第二阀体，所述第二阀体中部设置有阀芯腔室，所述阀芯腔室中设置有阀芯；所述第二阀体两侧内腔中分别设置左活塞和右活塞，所述左活塞将其活塞腔分隔成左活塞底腔室和左活塞顶腔室，所述左活塞的
活塞杆端穿过左活塞顶腔室与阀芯的左侧相连；所述右活塞将其活塞腔分隔成右活塞底腔室和右活塞顶腔室，所述右活塞的活塞杆端穿过右活塞顶腔室与阀芯的右侧相连。
[0014] 所述第二阀体上还设置有蓄能制动器接口和列车制动缸接口，所述蓄能制动器接口与阀芯腔室的顶部通孔相连，所述列车制动缸接口同时与左活塞底腔室和阀芯腔室的左侧通孔相连，所述阀芯腔室的右侧通孔同时与右活塞底腔室和第一阀体内的过渡腔室相连，所述右活塞底腔室中设置有换向弹簧。
[0015] 所述阀芯的左侧可与阀芯腔室的左
侧壁面抵接密封配合，从而控制蓄能制动器接口与列车制动缸接口之间的通断；所述阀芯的右侧可与阀芯腔室的右侧壁面抵接密封配合，从而控制蓄能制动器接口与第一阀体内的过渡腔室之间的通断。
[0016] 进一步地，所述止回钢球与进气通孔之间、所述充气活塞顶部与进气通孔之间、以及所述排气活塞顶部与排气通孔之间均设置有密封
垫圈。这样，在充气活塞、止回钢球、排气活塞与密封垫圈抵接配合时，可以确保充气活塞上腔室与过渡腔室之间、以及排气活塞上腔室与过渡腔室之间的通断状态单一稳定。
[0017] 进一步地，所述阀芯的左、右两侧与阀芯腔室的左、右两侧壁面之间也设置有密封垫圈。这样，在阀芯的左、右侧与密封垫圈抵接配合时，可以确保蓄能制动器接口与列车制动缸接口之间、以及蓄能制动器接口与第一阀体内的过渡腔室之间的通断状态单一稳定。
[0018] 更进一步地，所述充气活塞下腔室、左活塞顶腔室、以及右活塞顶腔室均设置有呼吸口。这样，可以减少相关腔室内的
空气阻力，使相关活塞在其中滑动灵活自如，缩减制动控制阀的响应时间，提高制动控制阀的灵敏度。
[0019] 再进一步地，所述第二阀体呈剖分式结构，它包括左侧子阀体和右侧子阀体，所述左侧子阀体与右侧子阀体之间、以及右侧子阀体与第一阀体之间均通过
密封垫片相连。这样，将制动控制阀的阀体剖分成三部分，既便于加工制造，也便于组合装配，还便于维护维修。
[0020] 本发明的铁路货车停车制动控制阀使用时，其进气接口经由
过滤器和
截止阀与列车主风管相连，由列车主风管为其提供控制风源；其蓄能制动器接口与蓄能式停车制动器的充排气
法兰接头相连，用以控制蓄能式停车制动器的拉杆头动作，蓄能式停车制动器的拉杆头则直接或者通过杠杆与列车基础制动装置中的手制动杠杆相连；其列车制动缸接口通过
球阀与列车制动缸的进出气法兰接头相连，用以调节列车制动缸内的压力状态。其工作原理是这样的：
[0021] 车辆在正常运行时，列车主风管通过制动控制阀向蓄能式停车制动器充气，带动该停车制动器的拉杆头伸出，此时拉杆头与列车基础制动装置中的手制动杠杆处于松配合状态，对列车基础制动装置不生产作用，列车基础制动装置处于缓解状态。
[0022] 当车辆需要停车时，列车主风管开始排风减压，副风缸中的压缩空气通过列车制动缸的进出气法兰接头充入其内，通过列车制动缸驱使列车基础制动装置的制动杠杆产生动作，实现车辆制动停车。与此同时，列车主风管向制动控制阀提供减压动作
信号，控制蓄能式停车制动器中的气体向列车制动缸补充或向大气排放。这样，一方面可以弥补列车制动缸因漏泄等原因导致制动力减小的不足，另一方面当列车制动缸气体压力逐步减小，其制动力逐步减小以至消失时，蓄能式停车制动器逐步排出压力空气，其拉杆头缩回，带动列车基础制动装置使闸瓦贴靠车轮，实现全列车的停车制动，并保持停车制动力恒定。车辆制动期间，需要移动车辆时，可通过手动操作蓄能式停车制动器，实现车辆制动缓解。列车充气缓解时，也可实现自动复位。
[0023] 本发明的优点主要体现在如下几方面：
[0024] 其一，结构简单、组合方便、原理可靠，借助少量列车用风即可控制列车制动缸和蓄能式停车制动缸相互配合、协同作用，自动实现停车制动及缓解功能。
[0025] 其二，不影响列车正常行车、制动和缓解功能，全列车停车制动力力由制动控制阀机械调节，可保持高度一致。即使列车制动缸存在少量
泄漏，仍能保持停车制动力恒定。
[0026] 其三，无须依赖操作者的记忆，能有效防止车辆误操作，避免因车辆未缓解而行车造成的车轮踏面擦伤。
[0027] 其四，编组列车长时间停车可不依赖手制动，大幅缩短停车制动的时间，节省人力成本，提高停车制动的安全性。
附图说明
[0028] 图1为本发明铁路货车停车制动控制阀的工作原理示意图。
[0029] 图2为本发明铁路货车制动控制阀的剖视结构示意图。
[0030] 图3为图2所示制动控制阀中充排气部分的剖视结构示意图。
[0031] 图4为图2所示制动控制阀中双气控换向部分的剖视结构示意图。
具体实施方式
[0032] 以下结合附图和具体
实施例对本发明铁路货车制动控制阀作进一步的详细描述。
[0033] 如图1所示，本发明的制动控制阀4在列车主风管7提供风源的情况下，可与常规的列车制动缸2和蓄能式停车制动器1组成铁路货车停车制动力保持系统。该制动控制阀4上设置有进气接口I、蓄能制动器接口P和列车制动缸接口S。其中，进气接口I通过过滤器5和截止阀6与列车主风管7相连，蓄能制动器接口P与蓄能式停车制动器1的充排气法兰接头相连，蓄能式停车制动器1的拉杆头直接或者通过杠杆与列车基础制动装置中的手制动杠杆相连，列车制动缸接口S则通过球阀3与列车制动缸2的进出气法兰接头相连。
[0034] 如图2～4所示，该制动控制阀4主要由充排气部分和双气控换向部分组合而成。其中：
[0035] 充排气部分具有第一阀体22，第一阀体22上、下两端通过密封垫片27与上、下端盖21密封连接。在第一阀体22内腔中并列设置有充气活塞25和排气活塞29。充气活塞25将其活塞腔分隔成充气活塞上腔室A和充气活塞下腔室G，充气活塞上腔室A一侧设置有进气接口I，列车主风管7中的压缩空气从此处输入；充气活塞下腔室G中设置有充气弹簧26，可将充气活塞25向上顶，充气活塞下腔室G底部还设置有呼吸口H。排气活塞29将其活塞腔分隔成排气活塞上腔室D和排气活塞下腔室B，排气活塞上腔室D中设置有排气弹簧30，可将排气活塞29向下推；排气活塞下腔室B中设置有活塞挡圈28，可限制排气活塞
29下行，使排气弹簧30始终处于压缩状态。充气活塞上腔室A通过第一阀体22内部通道与排气活塞下腔室B相连，排气活塞上腔室D一侧设置有通过第一阀体22内部通道与大气相连的排气孔V。
[0036] 在第一阀体22内腔上部还设置有过渡腔室C，过渡腔室C通过进气通孔J与充气活塞上腔室A相连，进气通孔J交汇于过渡腔室C的一端设置有与其抵接配合的止回钢球24，止回钢球24通过其上部的导向弹簧23定位；进气通孔J交汇于充气活塞上腔室A的一端可与充气活塞25顶部抵接密封配合，从而控制充气活塞上腔室A与过渡腔室C之间的通断。过渡腔室C还通过排气通孔K与排气活塞上腔室D相连，排气通孔K交汇于排气活塞上腔室D的一端可与排气活塞29顶部抵接密封配合，从而控制排气活塞上腔室D与过渡腔室C之间的通断。具体实施中，在止回钢球24与进气通孔J之间、充气活塞25顶部与进气通孔J之间、以及排气活塞29顶部与排气通孔K之间均嵌置有密封垫圈35，以确保两
接触部件在此处抵接时密封可靠。
[0037] 双气控换向部分具有第二阀体33，第二阀体33呈剖分式结构，它由左侧子阀体33a和右侧子阀体33b组合而成。左侧子阀体33a的左端面与端盖37之间、左侧子阀体33a与右侧子阀体33b之间、以及右侧子阀体33b与第一阀体22之间均通过密封垫片27连接。
在第二阀体33中部内腔中设置有阀芯腔室X，阀芯腔室X中设置有阀芯34。在第二阀体33两侧内腔中分别设置左活塞36和右活塞32。左活塞36将其活塞腔分隔成左活塞底腔室F和左活塞顶腔室N，左活塞顶腔室N侧壁上设置有呼吸口H，左活塞36的活塞杆端穿过左活塞顶腔室N与阀芯34的左侧相连。右活塞32将其活塞腔分隔成右活塞底腔室E和右活塞顶腔室M，右活塞顶腔室M侧壁上也设置有呼吸口H，右活塞32的活塞杆端穿过右活塞顶腔室M与阀芯34的右侧相连。
[0038] 在第二阀体33上还设置有蓄能制动器接口P和列车制动缸接口S，蓄能制动器接口P与阀芯腔室X的顶部通孔相连，列车制动缸接口S同时与左活塞底腔室F和阀芯腔室X的左侧通孔相连，阀芯腔室X的右侧通孔同时与右活塞底腔室E和第一阀体22内的过渡腔室C相连，右活塞底腔室E中设置有换向弹簧31，左活塞36和右活塞32在压缩空气和换向弹簧31的共同作用下，可以推动阀芯34左右移动。
[0039] 阀芯34的左侧可与阀芯腔室X的左侧壁面抵接密封配合，从而控制蓄能制动器接口P与列车制动缸接口S之间的通断；阀芯34的右侧可与阀芯腔室X的右侧壁面抵接密封配合，从而控制蓄能制动器接口P与第一阀体22内的过渡腔室C之间的通断。具体实施中，在阀芯34的左、右两侧与阀芯腔室X的左、右两侧壁面之间也嵌置有密封垫圈35，以确保阀芯34抵接时密封可靠。
[0040] 本发明的铁路货车停车制动控制阀在工作过程中的动作原理如下：
[0041] a、初始状态时，蓄能式停车制动器1内的空气压力为0kPa，此时其拉杆头向内缩回，给列车基础制动装置中的手制动杠杆施加一个拉力，再通过杆系传递到
刹车闸瓦上，对车轮踏面施加停车制动力。
[0042] b、列车主风管7开始升压充风时，压力空气通过截止阀6、过滤器5进入制动控制阀4。压力空气从进气接口I进入充气活塞上腔室A，然后通过第一阀体22内部通道进入排气活塞下腔室B。当列车主风管7内压力从0kPa升高至第一设计值（例如大于200kPa）时，导致排气活塞下腔室B的压力升高，使作用在排气活塞29下端面上的压力开始大于其上端面上排气弹簧30的压力，排气活塞29开始上移，最终关闭过渡腔室C到排气活塞上腔室D排气通路。列车主风管7内压力继续升高至第二设计值（例如400kPa）时，充气活塞上腔室A的压力随之升高，作用在充气活塞25上端面上的压力开始大于其下端面上充气弹簧26的压力，充气活塞25开始下移，充气活塞上腔室A与进气通孔J连通，压力空气通过进气通孔J顶开止回钢球24，充气活塞上腔室A至过渡腔室C的充气通路完全打开。
[0043] 这样，压力空气从充气活塞上腔室A输出，依次由过渡腔室C、阀芯腔室X的右侧通孔、阀芯腔室X的顶部通孔进入蓄能制动器接口P，再从蓄能式停车制动器1的充排气法兰接头进入其内腔，带动其拉杆头41向外伸出，连接到列车基础制动装置的手制动杠杆上的
拉链松弛，缓解了停车制动力。当列车主风管7内压力达到最大、且蓄能式停车制动器1内压力与列车主风管7内的压力达到平衡后，制动控制阀4内的止回钢球24下落，关闭充气活塞上腔室A到过渡腔室C的通路，蓄能式停车制动器1处于保压状态。
[0044] c、当机车与列车相连且正常运行时，列车主风管7最大减压量不超过200kPa，列车主风管7内的压力，即制动控制阀4的排气活塞下腔室B内的压力始终不小于300kPa，作用在排气活塞29下端面的压力始终大于排气弹簧30的压力，所以过渡腔室C到排气活塞上腔室D的通路始终处于关闭状态。此时蓄能式停车制动器1内的压力为定压，始终大于列车制动缸2内的压力，制动控制阀4的双气控换向部分不会有换向动作。
[0045] d、当列车停车后，机车断开或因其他操作导致列车主风管7内的压力降低到200kPa时，制动控制阀4的充排气部腔室B内的压力空气作用在排气活塞29下端面上的压力开始小于其上端面上排气弹簧30的弹力，排气活塞29开始下移，过渡腔室C至排气活塞上腔室D的排气通路打开，蓄能式停车制动器1开始由蓄能制动器接口P依次通过阀芯腔室X的顶部通孔、阀芯腔室X的右侧通孔、排气活塞上腔室D一侧的排气孔V向大气排气，其压力开始逐渐降低。
[0046] 此时，由于制动控制阀4的右活塞底腔室E同时与蓄能制动器接口P和排气孔V相通，左活塞底腔室F与列车制动缸接口S相通，因此右活塞32始终受右活塞底腔室E内的压力空气和换向弹簧31向左的推力作用，左活塞36始终受左活塞底腔室F内的压力空气向右的推力作用。随着蓄能式停车制动器1的排风，右活塞底腔室E内的空气压力逐渐降低，右活塞32受向左的推力也逐渐减小，直至蓄能式停车制动器1内的空气压力降低到略小于列车制动缸2内的空气压力时，作用在左活塞36上向右的推力大于作用在右活塞32上向左的推力，阀芯34开始向右移动，打开蓄能制动器接口P与列车制动缸接口S的通路，完成列车制动缸2与蓄能式停车制动器1的压力互通，从而避免了列车制动缸2的刹车制动力与蓄能式停车制动器1的停车制动力
叠加。同时，阀芯34右移还切断了蓄能制动器接口P到右活塞底腔室E的通路，此时右活塞底腔室E只与排气口V相通，其内的压力迅速下降，使制动控制阀4的换向动作更加稳定。
[0047] 在列车制动缸2因某些不希望的因素发生漏泄而导致缓解时，因蓄能式停车制动器1与之相通，所以蓄能式停车制动器1也会随之排风而发生制动，以弥补列车制动缸2缓解而损失的刹车制动力。
[0048] e、当列车制动缸2内还有压缩空气时，列车主风管7再次对其充风时，其过程与上述步骤b基本一致，只是此时蓄能式停车制动器1和列车制动缸2内均有压力空气，同时阀芯34处于右端，在充气活塞上腔室A至过渡腔室C之间的通路打开时，过渡腔室C内的压力空气不低于设定的400kPa。又因为右活塞底腔室E与过渡腔室C始终相通，此时作用在右活塞32上向左的推力大于作用在左活塞36上向右的推力，所以阀芯34向左移动，打开列车主风管7到蓄能制动器接口的充气通路，蓄能式停车制动器1开始充风缓解。
