一种铁路车辆自动驻车系统及控制方法与流程

1.本发明属于铁路车辆驻车技术领域，具体地说，是涉及一种铁路车辆自动驻车系统及控制方法。


背景技术：

2.铁路车辆溜逸问题是铁路重大安全课题，铁路车辆溜逸问题是铁路管理部门重点关注和防范的安全问题之一。
3.由于铁路车辆驻车作业长期以来依靠传统的人工打铁鞋方式实现，受人为和自然条件等多因素的影响，造成诸多的安全隐患，每年都造成许多人员伤亡的恶性事故和重大财产损失。为了杜绝人工在危险、恶劣的天气环境下去打铁鞋达到驻车的目的，有必要设计一种铁路车辆自动驻车系统及控制方法。
4.现有技术的自动驻车系统中，制动或缓解不能长期保持，长期使用电能，能耗较高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种铁路车辆自动驻车系统及控制方法，主要解决现有自动驻车系统不能长期保持，能耗较高的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种铁路车辆自动驻车系统，包括多个用于实现驻车制动及缓解的驻车机构，用于采集和控制驻车机构状态的驻车系统控制主机，以及用于实现驻车系统控制主机远程控制的云端管理系统；其中，所述驻车系统控制主机还与铁路车辆本身具有的自动摘挂钩系统、机车控制系统进行实时通信，判断车辆是否在运行状态并进行车辆制动与缓解；
8.所述驻车机构包括通过减速器安装座安装于车辆转向架轮对上的连接法兰，通过连接法兰安装在所述减速器安装座上并与车辆转向架轮的连接轴相连的齿轮减速器，以及通过轴承套与齿轮减速器相连的电磁自锁制动器，其中，所述电磁自锁制动器通过安装螺钉与齿轮减速器的外壳固定连接。
9.进一步地，在本发明中，所述电磁自锁制动器包括两片通过花键套与铁路车辆的轮轴或齿轮减速器的高速轴配合的摩擦片，通过内部弹簧压力分别对应压紧一片摩擦片的两块衔铁，设置于衔铁上方的制动器定子，通过螺钉固定安装于两个制动器定子上的支撑盖板，一端连接于花键套中部另一端穿过所述支撑盖板的螺杆，一端被螺杆上端穿过并抵撑在支撑盖板上的手柄支架，安装在支撑盖板上并支撑于手柄支架另一端下方的支撑弹簧，一端转动安装于所述支撑盖板上且当其处于竖直位置时位于所述手柄支架下方的顶板，以及设置于顶板一侧用于产生电磁力吸引顶板的电磁铁；其中，制动器定子未通电时，制动器定子与衔铁之间的具有0.6～1mm的间隙。
10.进一步地，本发明中还包括连接于所述手柄支架一端的手柄杆和通过轴套安装的用于手动旋转顶板的推杆。
11.进一步地，在本发明中，所述衔铁外侧设置有衔铁防护罩。
12.进一步地，在本发明中，所述手柄杆外围设置有手柄防护罩。
13.基于上述驻车系统，本发明还提供了一种铁路车辆自动驻车控制方法，包括如下步骤：
14.s1，驻车系统控制主机采集到车辆挂钩状态后，进行是否制动和执行判断；
15.s2，当需要进行制动时，制动器的衔铁通过内部弹簧压力压紧摩擦片，从而抱死齿轮减速器，实现制动；
16.s3，解除制动时，对电磁制动器通电，制动器定子通电后产生电磁力克服制动器内部的弹簧力，使衔铁向上运动0.6～1mm的距离，从而释放摩擦片，解除制动状态；同时，衔铁向上运动时带动螺杆向上运动相同的距离，此时，手柄机构中的弹簧推动手柄支架自支撑盖板的支点处开始向上翘起约3-5mm；
17.s4，当需要设备停电后仍然保持制动器处于解除制动状态时，给电磁铁通电，产生电磁力，顶板受到电磁铁吸引逆时针旋转至虚线位置；
18.s5，顶板到位之后，给制动器定子断电，衔铁失去电磁力，开始向下运动，同时带动螺杆运动，手柄支架受到向下的压力向下压，被顶板顶住，此时制动器处于“保持解除制动的状态”；
19.s6，当制动器再次通电时，制动器重复步骤s3的动作，并且顶板收到机构内部的弹簧力自动复位到右侧位置，设备正常工作。
20.进一步地，在本发明中，当工作环境彻底断电后需要手动解除释放状态时，通过人为扳动手柄杆，使手柄支架向上翘起，同时，人手按推杆，使顶板旋转至虚线位置，之后再解除对手柄杆的向上的拉力，仍然可以手动使制动器处于解除制动的状态。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本发明的驻车系统的制动或缓解能保持，而且不长期使用电能，具有节能功能；同时，如果在无外供电情况下，可以使用手柄人工缓解或制动，不影响车辆运行和制动。
附图说明
23.图1为本发明的整体结构原理框图。
24.图2为本发明中驻车机构的安装示意图。
25.图3为本发明中驻车机构与连接轴配合的局部示意图。
26.图4为本发明中电磁自锁制动器剖面结构示意图。
27.图5为本发明中电磁自锁制动器的另一剖面结构示意图。
28.其中，附图标记对应的名称为：
29.1-减速器安装座，2-连接法兰，3-连接轴，4-齿轮减速器，5-轴承套，6-电磁自锁制动器，7-花键套，8-摩擦片，9-衔铁，10-制动器定子，11-支撑盖板，12-螺杆，13-手柄支架，14-支撑弹簧，15-顶板，16-电磁铁，17-手柄杆，18-推杆，19-衔铁防护罩，20-手柄防护罩，21-安装螺钉。
具体实施方式
30.下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限
于以下实施例。
31.实施例
32.如图1～5所示，本发明公开的一种铁路车辆自动驻车系统，包括多个用于实现驻车制动及缓解的驻车机构，用于采集和控制驻车机构状态的驻车系统控制主机，以及用于实现驻车系统控制主机远程控制的云端管理系统；其中，所述驻车系统控制主机还与铁路车辆本身具有的自动摘挂钩系统、机车控制系统进行实时通信，判断车辆是否在运行状态并进行车辆制动与缓解。
33.所述驻车机构包括通过减速器安装座1安装于车辆转向架轮对上的连接法兰2，通过连接法兰2安装在所述减速器安装座1上并与车辆转向架轮的连接轴3相连的齿轮减速器4，以及通过轴承套5与齿轮减速器4相连的电磁自锁制动器6，所述电磁自锁制动器6通过安装螺钉21与齿轮减速器的外壳固定连接。
34.在本实施例中，所述电磁自锁制动器6包括两片通过花键套7与铁路车辆的轮轴或齿轮减速器4的高速轴配合的摩擦片8，通过内部弹簧压力分别对应压紧一片摩擦片8的两块衔铁9，设置于衔铁9上方的制动器定子10，通过螺钉固定安装于两个制动器定子10上的支撑盖板11，一端连接于花键套7中部另一端穿过所述支撑盖板11的螺杆12，一端被螺杆12上端穿过并抵撑在支撑盖板11上的手柄支架13，安装在支撑盖板11上并支撑于手柄支架13另一端下方的支撑弹簧14，一端转动安装于所述支撑盖板11上且当其处于竖直位置时位于所述手柄支架13下方的顶板15，以及设置于顶板15一侧用于产生电磁力吸引顶板的电磁铁16；其中，制动器定子10未通电时，制动器定子10与衔铁9之间的具有0.6～1mm的间隙。
35.本发明中还包括连接于所述手柄支架13一端的手柄杆17和通过轴套安装的用于手动旋转顶板15的推杆18。当工作环境彻底断电后需要手动解除释放状态时，通过人为扳动手柄杆，使手柄支架向上翘起，同时，人手按推杆，使顶板旋转至虚线位置，之后再解除对手柄杆的向上的拉力，仍然可以手动使制动器处于解除制动的状态。
36.为防止风沙、粉尘进入电磁自锁制动器，电磁自锁制动器上装有衔铁防护罩19和缓解手柄防护罩20。日常维护时，可掀开衔铁防护罩，检查制动器的气隙和制动盘的磨损状态，检查后复位。
37.基于上述驻车系统，本发明还提供了一种铁路车辆自动驻车控制方法，包括如下步骤：
38.s1，驻车系统控制主机采集到车辆挂钩状态后，进行是否制动和执行判断；
39.s2，当需要进行制动时，制动器的衔铁通过内部弹簧压力压紧摩擦片，从而抱死齿轮减速器，实现制动；
40.s3，解除制动时，对电磁制动器通电，制动器定子通电后产生电磁力克服制动器内部的弹簧力，使衔铁向上运动0.6～1mm的距离，从而释放摩擦片，解除制动状态；同时，衔铁向上运动时带动螺杆向上运动相同的距离，此时，手柄机构中的弹簧推动手柄支架自支撑盖板的支点处开始向上翘起约3-5mm；
41.s4，当需要设备停电后仍然保持制动器处于解除制动状态时，给电磁铁通电，产生电磁力，顶板受到电磁铁吸引逆时针旋转至虚线位置；
42.s5，顶板到位之后，给制动器定子断电，衔铁失去电磁力，开始向下运动，同时带动螺杆运动，手柄支架受到向下的压力向下压，被顶板顶住，此时制动器处于“保持解除制动
的状态”；
43.s6，当制动器再次通电时，制动器重复步骤s3的动作，并且顶板收到机构内部的弹簧力自动复位到右侧位置，设备正常工作。
44.在本发明的控制中，当工作环境彻底断电后需要手动解除释放状态时，通过人为扳动手柄杆，使手柄支架向上翘起，同时，人手按推杆，使顶板旋转至虚线位置，之后再解除对手柄杆的向上的拉力，仍然可以手动使制动器处于解除制动的状态。
45.以420吨铁水运输车为例，进行驻车制动计算：
46.基本参数：
47.满载重量420t
48.满载轴重35t
49.车轮直径760mm
50.停放坡道3
‰
51.齿轮减速器速比14.45
52.齿轮减速器许用扭矩2.6kn.m
53.电磁制动器许用扭矩0.12kn.m
54.电磁制动器额定电压24v
55.制动轴数2
56.制动器数量4
57.车轮与钢轨摩擦系数0.15
58.计算得到安全系数：
59.滑动安全系数
60.滚动安全系数
61.通过上述设计，本发明根据现场的不同工况环境要求，多次进行产品改进、测试，成功完成了自动驻车系统的设计改进、完善生产工艺和试验方法，实现了完全取代传统的人工作业方式，该系统结合5g、人工智能、物联网等先进技术，实现了无人化智能作业。提高列车和车辆的防溜能力，保证列车在有坡度的线路上无动力停放，消除人工防溜措施对列车运行所带来的安全隐患，增加列车的运行安全，并有效减少车辆防溜作业环节和机车车辆周转时间，提高运输效率，该系统安全、可靠、节能、降本增效。
62.上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种铁路车辆自动驻车系统，其特征在于，包括多个用于实现驻车制动及缓解的驻车机构，用于采集和控制驻车机构状态的驻车系统控制主机，以及用于实现驻车系统控制主机远程控制的云端管理系统；其中，所述驻车系统控制主机还与铁路车辆本身具有的自动摘挂钩系统、机车控制系统进行实时通信，判断车辆是否在运行状态并进行车辆制动与缓解；所述驻车机构包括通过减速器安装座(1)安装于车辆转向架轮对上的连接法兰(2)，通过连接法兰(2)安装在所述减速器安装座(1)上并与车辆转向架轮的连接轴(3)相连的齿轮减速器(4)，以及通过轴承套(5)与齿轮减速器(4)相连的电磁自锁制动器(6)，所述电磁自锁制动器(6)通过安装螺钉(21)与齿轮减速器的外壳固定连接。2.根据权利要求1所述的一种铁路车辆自动驻车系统，其特征在于，所述电磁自锁制动器(6)包括两片通过花键套(7)与铁路车辆的轮轴或齿轮减速器(4)的高速轴配合的摩擦片(8)，通过内部弹簧压力分别对应压紧一片摩擦片(8)的两块衔铁(9)，设置于衔铁(9)上方的制动器定子(10)，通过螺钉固定安装于两个制动器定子(10)上的支撑盖板(11)，一端连接于花键套(7)中部另一端穿过所述支撑盖板(11)的螺杆(12)，一端被螺杆(12)上端穿过并抵撑在支撑盖板(11)上的手柄支架(13)，安装在支撑盖板(11)上并支撑于手柄支架(13)另一端下方的支撑弹簧(14)，一端转动安装于所述支撑盖板(11)上且当其处于竖直位置时位于所述手柄支架(13)下方的顶板(15)，以及设置于顶板(15)一侧用于产生电磁力吸引顶板的电磁铁(16)；其中，制动器定子(10)未通电时，制动器定子(10)与衔铁(9)之间的具有0.6～1mm的间隙。3.根据权利要求2所述的一种铁路车辆自动驻车系统，其特征在于，还包括连接于所述手柄支架(13)一端的手柄杆(17)和通过轴套安装的用于手动旋转顶板(15)的推杆(18)。4.根据权利要求3所述的一种铁路车辆自动驻车系统，其特征在于，所述衔铁(9)外侧设置有衔铁防护罩(19)。5.根据权利要求4所述的一种铁路车辆自动驻车系统，其特征在于，所述手柄杆(17)外围设置有手柄防护罩(20)。6.一种铁路车辆自动驻车控制方法，其特征在于，采用了如权利要求5所述的驻车系统，包括如下步骤：s1，驻车系统控制主机采集到车辆挂钩状态后，进行是否制动和执行判断；s2，当需要进行制动时，制动器的衔铁通过内部弹簧压力压紧摩擦片，从而抱死齿轮减速器，实现制动；s3，解除制动时，对电磁制动器通电，制动器定子通电后产生电磁力克服制动器内部的弹簧力，使衔铁向上运动0.6～1mm的距离，从而释放摩擦片，解除制动状态；同时，衔铁向上运动时带动螺杆向上运动相同的距离，此时，手柄机构中的弹簧推动手柄支架自支撑盖板的支点处开始向上翘起约3-5mm；s4，当需要设备停电后仍然保持制动器处于解除制动状态时，给电磁铁通电，产生电磁力，顶板受到电磁铁吸引逆时针旋转至虚线位置；s5，顶板到位之后，给制动器定子断电，衔铁失去电磁力，开始向下运动，同时带动螺杆运动，手柄支架受到向下的压力向下压，被顶板顶住，此时制动器处于“保持解除制动的状态”；
s6，当制动器再次通电时，制动器重复步骤s3的动作，并且顶板收到机构内部的弹簧力自动复位到右侧位置，设备正常工作。7.根据权利要求6所述的一种铁路车辆自动驻车控制方法，其特征在于，当工作环境彻底断电后需要手动解除释放状态时，通过人为扳动手柄杆，使手柄支架向上翘起，同时，人手按推杆，使顶板旋转至虚线位置，之后再解除对手柄杆的向上的拉力，仍然可以手动使制动器处于解除制动的状态。

技术总结
本发明公开了一种铁路车辆自动驻车系统及控制方法，主要解决现有自动驻车系统不能长期保持，能耗较高的问题。该系统包括多个用于实现驻车制动及缓解的驻车机构，用于采集和控制驻车机构状态的驻车系统控制主机，以及用于实现驻车系统控制主机远程控制的云端管理系统；其中，所述驻车系统控制主机还与铁路车辆本身具有的自动摘挂钩系统、机车控制系统进行实时通信，判断车辆是否在运行状态并进行车辆制动与缓解；本发明的驻车系统的制动或缓解能保持，而且不长期使用电能，具有节能功能；同时，如果在无外供电情况下，可以使用手柄人工缓解或制动，不影响车辆运行和制动。不影响车辆运行和制动。不影响车辆运行和制动。


技术研发人员：刘贵宏 王选民 任时国 翟言忠 张雪刚 刘昱佐
受保护的技术使用者：资阳市铁通机电技术研究所
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/9