一种机车及其空气后备制动系统与方法与流程

1.本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种机车及其空气后备制动系统与方法。


背景技术：

2.目前，铁路上运用的机车制动机绝大多数为微机控制的机车空气制动机，即采用电信号传递制动指令、使用微机/微控制器处理制动指令并控制电气部件从而控制制动系统各压力的空气制动机。由于微机/微控制器、电气部件存在较高的故障率，且在电源故障情况下无法使用，故大部分机车上另设有一套空气后备制动系统，用于机车制动机故障时，控制机车、列车的制动和缓解。如图1所示，现有投入运用的空气后备制动系统由后备调压阀101、后备制动阀102、后备均衡风缸压力表103、后备均衡风缸104、后备中继阀105等组成。
3.空气后备制动系统投入使用后，司机通过操作后备制动阀102给后备均衡风缸104排风或者充风，通过查看后备均衡风缸压力表103来确认后备均衡风缸104的压力，后备中继阀105根据后备均衡风缸104的压力控制列车管的压力，机车、车辆上的分配阀或空气制动阀根据列车管压力控制制动缸压力，从而实现列车的制动和缓解。
4.现有空气后备制动系统存在的问题是：由于后备均衡风缸104受后备制动阀102控制，紧急制动后，司机需手动操作后备制动阀102至制动位排后备均衡风缸104的风，后备均衡风缸104压力排空需要一段时间(约25s～60s)，在这段时间内，后备中继阀105仍根据后备均衡风缸104的压力控制列车管的压力，给列车管充风(即补风)。而紧急制动后，列车管压力已经在较短的时间(3s)内排空，若后备中继阀105仍在给列车管补风，会使得列车管压力降不到零，引起列车管压力波动，使得机车、车辆的分配阀或空气制动阀发生缓解作用，导致制动缸压力降零，造成紧急制动失效的严重后果。此外，若司机忘记在紧急制动后操作后备制动阀102至制动位或者误操作后备制动阀102至缓解位，则存在因后备均衡风缸104持续有压力，使得后备中继阀105一直在给列车管补风的情况，造成紧急制动无法施加的严重后果。
5.目前，专利申请公布号为cn105197000a公开了一种机车及其后备制动的控制方法和制动装置，在空气后备制动系统中增加电磁阀和气动阀。电磁阀在紧急制动时得电，控制气动阀动作，截断后备均衡风缸的与后备制动阀之间的通路，并排空后备均衡风缸压力，从而实现紧急制动时排空后备均衡风缸风的作用，避免紧急制动时后备制动阀未操作到制动位或误操作引起列车管充风的情况。但该方案存在的问题在于：后备均衡风缸通过气动阀排空仍需要一段时间，这段时间内后备中继阀仍然在给列车管充风；紧急制动时电磁阀的控制指令来源于外部系统，且在电路出现故障时，无法将紧急制动指令传给电磁阀。
6.因此，对于空气后备制动系统，需寻找一种在紧急制动时能够迅速切断后备中继阀给列车管补风(充风)的通路，并且可自行判断、识别出紧急制动，输出控制指令，切断列车管补风，避免因列车管补风而使得紧急制动失效的方案。


技术实现要素：

7.本发明针对现有空气后备制动存在紧急制动后，因后备均衡风缸压力降零不及时或未降零，引起列车管补风而使得紧急制动失效的技术问题，提出一种机车及其空气后备制动系统与方法。
8.第一方面，本技术实施例提供了一种空气后备制动系统，包括：后备均衡风缸、连接于所述后备均衡风缸的后备制动阀以及连接于所述后备均衡风缸与总风管的后备中继阀；其特征在于，还包括：紧急制动保护单元，所述紧急制动保护单元包括用于存储与列车管的压力相等的压缩空气的控制风缸，所述紧急制动保护单元用于根据所述控制风缸与所述列车管的压力，切断所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，将后备均衡风缸的压力排零，同时切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路；或；导通所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并切断所述后备均衡风缸与大气的通路，同时导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
9.上述空气后备制动系统，其中，所述紧急制动保护单元还包括压力比较阀与缩孔，所述控制风缸通过所述缩孔与所述列车管连通，所述压力比较阀的第一控制口连通所述列车管与所述缩孔之间的通路，所述压力比较阀的第二控制口连通所述控制风缸与所述缩孔之间的通路，所述压力比较阀根据所述第一控制口的压力与所述第二控制口的压力输出第一控制信号。
10.上述空气后备制动系统，其中，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差大于一压力设定值时，所述压力比较阀输出第一控制信号；当所述第二控制口的压力小于所述第一控制口的压力时，或，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差小于所述压力设定值时，所述压力比较阀停止输出第一控制信号。
11.上述空气后备制动系统，其中，所述紧急制动保护单元还包括第一气动阀与第二气动阀，所述第一气动阀设于所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间，用于切断所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并连通所述后备均衡风缸与大气的通路，或，导通所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并切断所述后备均衡风缸与大气的通路；所述第二气动阀设于所述后备中继阀与所述总风管之间，用于切断或导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
12.上述空气后备制动系统，其中，所述第一气动阀与所述第二气动阀连接于所述压力比较阀，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差大于所述压力设定值时，所述压力比较阀输出第一控制信号至所述第一气动阀与所述第二气动阀，控制所述第一气动阀动作，切断所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，控制所述后备均衡风缸的压力排向大气；同时，控制所述第二气动阀动作，切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
13.上述空气后备制动系统，其中，当所述第二控制口的压力小于所述第一控制口的压力时，或，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差小于所述压力设定值时，所述压力比较阀停止输
出第一控制信号，所述第一气动阀复位，导通所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路；同时，所述第二气动阀复位，导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
14.上述空气后备制动系统，其中，所述紧急制动保护单元还包括双稳态气动阀，所述压力比较阀连接所述双稳态气动阀，所述双稳态气动阀连接所述第一气动阀与所述第二气动阀，当所述压力比较阀的第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差大于所述压力设定值时，所述压力比较阀输出第一控制信号至所述双稳态气动阀，所述双稳态气动阀接收到所述第一控制信号后输出第二控制信号至所述第一气动阀与所述第二气动阀，控制所述第一气动阀动作，切断所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，控制所述后备均衡风缸的压力排向大气；同时，控制所述第二气动阀动作，切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
15.上述空气后备制动系统，其中，所述紧急制动保护单元还包括连接于所述双稳态气动阀的紧急复位塞门，当进行制动缓解时，操作所述紧急复位塞门，输出第三控制信号至所述双稳态气动阀，所述双稳态气动阀接收到所述第三控制信号后停止输出第二控制信号，所述第一气动阀复位，导通所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路；同时，所述第二气动阀复位，导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
16.第二方面，本技术实施例提供了一种空气后备制动方法，应用于上述第一方面所述的空气后备制动系统，所述空气后备制动系统包括：后备均衡风缸、连接于所述后备均衡风缸的后备制动阀以及连接于所述后备均衡风缸与总风管的后备中继阀，所述空气后备制动方法包括：
17.压力差判断步骤：通过压力比较阀获取控制风缸与列车管的压力，当控制风缸的压力大于列车管的压力，判断控制风缸与列车管之间的压力差是否大于压力设定值；
18.紧急制动保护步骤：若是，则切断所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，将后备均衡风缸的压力排零，同时切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路；若否，则导通所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并切断所述后备均衡风缸与大气的通路，同时导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
19.第三方面，本技术实施例提供了一种机车，包括第一方面所述的空气后备制动系统。
20.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
21.1、在压力比较阀一侧控制口设置控制风缸和缩孔，压力比较阀一侧控制口通过缩孔连接列车管压力，压力比较阀另一侧控制口直接连接列车管压力。通过配置搭配合适的控制风缸容积和缩孔通径，在紧急制动列车管减压速率大到压力比较阀的设定值时，压力比较阀动作，输出紧急制动控制信号。而常用制动列车管减压时，列车管减压速率未达到压力比较阀的设定值，压力比较阀不动作，不会输出紧急制动控制信号。因此通过列车管减压速率，便能判断并输出紧急制动控制信号，无需外部系统提供紧急制动控制信号，避免因为外部系统故障而导致无法施加紧急制动的问题。
22.2、紧急制动时，压力比较阀动作，输出紧急制动控制信号，第二气动阀可迅速切断后备中继阀的总风，确保后备中继阀不对列车管进行充风，保证紧急制动可靠的施加。
23.3、紧急制动时，压力比较阀动作，输出紧急制动控制信号，第一气动阀同时排空后备均衡风缸压力，在压力比较阀复位后，后备中继阀总风供给恢复，若后备制动阀不在缓解位，就仍能确保后备中继阀不对列车管进行充风，保证紧急制动可靠的施加。
附图说明
24.图1为现有的空气后备制动系统原理图；
25.图2为本发明提供的一种带紧急制动保护功能的空气后备制动系统原理图；
26.图3为本发明提供的另一种带紧急制动保护功能的空气后备制动系统原理图；
27.图4为本发明提供的一种空气后备制动方法的步骤示意图。
具体实施方式
28.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
29.显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
30.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
31.除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
32.下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些
实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
33.在详细阐述本发明各个实施例之前，对本发明的核心发明思想予以概述，并通过下述若干实施例予以详细阐述。
34.本发明的目的在于提供一种带紧急制动保护功能的空气后备制动系统及方法，用于空气后备制动系统紧急制动时，迅速切断后备中继阀对列车管的补风作用，且同时排空后备均衡风缸压力，保证紧急制动时列车管压力为零，紧急制动可靠的施加。
35.图2为本发明提供的一种带紧急制动保护的空气后备制动系统原理图，如图2所示，本实施例揭示了一种空气后备制动系统(以下简称“系统”)的具体实施方式。
36.上述空气后备制动系统包括：后备均衡风缸、连接于所述后备均衡风缸的后备制动阀以及连接于所述后备均衡风缸与总风管的后备中继阀；还包括：紧急制动保护单元，所述紧急制动保护单元包括用于存储与列车管的压力相等的压缩空气的控制风缸，所述紧急制动保护单元根据所述控制风缸与所述列车管的压力，切断所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，将后备均衡风缸的压力排零，同时切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路；或；导通所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并切断所述后备均衡风缸与大气的通路，同时导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
37.上述实施例中，所述紧急制动保护单元还包括压力比较阀与缩孔，所述控制风缸通过所述缩孔与所述列车管连通，所述压力比较阀的第一控制口连通所述列车管与所述缩孔之间的通路，所述压力比较阀的第二控制口连通所述控制风缸与所述缩孔之间的通路，所述压力比较阀根据所述第一控制口的压力与所述第二控制口的压力输出第一控制信号。
38.具体的，所述缩孔用于给控制风缸充风及排风，列车管通过缩孔与控制风缸连通，在列车管压力高于控制风缸的压力时，列车管通过缩孔给控制风缸充风，列车管压力低于控制风缸的压力时，控制风缸通过缩孔向列车管排风。
39.列车管压力变化时，因缩孔的节流作用，控制风缸的压力变化滞后于列车管的压力变化，缩孔的两个端口之间会形成压力差，即形成控制风缸和列车管之间的压力差。该压力差的大小与列车管减压速率、缩孔的直径以及控制风缸的容积有关。
40.进一步的，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差大于一压力设定值时，所述压力比较阀输出第一控制信号；当所述第二控制口的压力小于所述第一控制口的压力时，或，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差小于所述压力设定值时，所述压力比较阀停止输出第一控制信号。
41.具体来说，紧急制动时的列车管压力减压速率大于常用制动时的列车管压力减压速率，对应的，紧急制动时控制风缸与列车管之间的压力差大于常用制动时的压力差，系统可通过压力差的大小判断紧急制动是否施加。
42.在压力比较阀的第二控制口的压力大于压力比较阀第一控制口的压力，且第二控制口的压力与第一控制口的压力之差大于压力设定值时，压力比较阀动作并输出第一控制信号。
43.在一些实施例中，通过改变缩孔的直径和控制风缸的容积的大小，可以设置紧急
制动后第一控制信号作用时间的长短。
44.在一些实施例中，压力比较阀还带有电触点开关，紧急制动时，压力比较阀动作后，电触点开关动作，连通电路，给外部输出紧急制动电信号，便于机车控制系统识别紧急制动状态，进行切除牵引等系列操作。
45.因此，通过列车管减压速率判断并输出紧急制动控制信号，无需外部系统提供紧急制动控制信号。避免了在电路出现故障时，无法传输紧急制动指令的情况。
46.上述实施例中，所述紧急制动保护单元还包括第一气动阀与第二气动阀，所述第一气动阀设于所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间，用于切断所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并连通所述后备均衡风缸与大气的通路，或，导通所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并切断所述后备均衡风缸与大气的通路；所述第二气动阀设于所述后备中继阀与所述总风管之间，用于切断或导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
47.在一些实施例中，所述第一气动阀与所述第二气动阀连接于所述压力比较阀，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差大于所述压力设定值时，所述压力比较阀输出第一控制信号至所述第一气动阀与所述第二气动阀，控制所述第一气动阀动作，切断所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，控制所述后备均衡风缸的压力排向大气；同时，控制所述第二气动阀动作，切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
48.进一步的，当所述第二控制口的压力小于所述第一控制口的压力时，或，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差小于所述压力设定值时，所述压力比较阀停止输出第一控制信号，所述第一气动阀复位，导通所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路；同时，所述第二气动阀复位，导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
49.具体来说，常用制动时，由于列车管压力下降的速率较小，控制风缸与列车管之间的压力差较小，不足以使得压力比较阀动作。
50.紧急制动时，因列车管压力急剧下降，控制风缸内的压力来不及下降，使得控制风缸与列车管之间的压力差大到足以使得压力比较阀动作，即压力差大于压力设定值时，压力比较阀输出第一控制信号至第一气动阀和第二气动阀，第一气动阀和第二气动阀动作。第一气动阀动作后，切断后备均衡风缸与后备制动阀的通路，并打开后备均衡风缸与大气的通路，后备均衡风缸的压力排向大气。第二气动阀动作后，切断后备中继阀与总风的通路，使得后备中继阀没有向列车管补风的风源，紧急制动后后备中继阀无法向列车管充风；
51.在紧急制动一段时间后，控制风缸降至与列车管的压力差不足以使得压力比较阀动作时，即压力差小于压力设定值时，压力比较阀复位，压力比较阀停止输出控制信号，第一气动阀和第二气动阀复位，后备均衡风缸与后备制动阀连通，后备中继阀进气口与总风连通。此时因司机已操作后备制动阀排空后备均衡风缸的压力，只要后备制动阀未在缓解位，后备均衡风缸的压力将保持为零，后备中继阀因后备均衡风缸压力为零，会控制列车管压力保持为零，不会给列车管补风，保证紧急制动有效施加。
52.紧急制动时，通过压力比较阀动作输出紧急制动控制信号(即第一控制信号)，第
二气动阀可迅速切断后备中继阀的总风，确保后备中继阀不对列车管进行充风，第一气动阀同时排空后备均衡风缸压力，保证紧急制动可靠的施加。在压力比较阀复位后，后备中继阀总风供给恢复，若后备制动阀不在缓解位，就仍能确保后备中继阀不对列车管进行充风，保证紧急制动可靠的施加。
53.以下，请参照图2，结合具体实施例进一步详细说明本发明提出的一种带紧急制动保护功能的空气后备制动系统，空气后备制动系统包括：后备调压阀101、后备制动阀102、后备均衡风缸压力表103、后备均衡风缸104、后备中继阀105，还包括压力比较阀301、控制风缸302、缩孔303、第一气动阀202和第二气动阀304。
54.所述压力比较阀301进气口通总风，所述压力比较阀301出气口通所述第一气动阀202的控制口和所述第二气动阀304的控制口，所述压力比较阀301排气口通大气，所述压力比较阀301第一控制口通列车管，所述压力比较阀301第二控制口通所述缩孔303的第二口和所述控制风缸302；
55.所述控制风缸302与压力比较阀301的第二控制口和所述缩孔303的第二口连通；
56.所述缩孔303的第一端口通列车管和所述压力比较阀301的第一控制口，所述缩孔303的第二端口通所述压力比较阀301的第二控制口和所述控制风缸302；
57.所述第一气动阀202的进气口通后备制动阀102的出气口，所述第一气动阀202的出气口通后备均衡风缸104，所述第一气动阀202的排气口通大气，所述第一气动阀202的控制口通所述压力比较阀301的出气口；
58.所述第二气动阀304的进气口通总风，所述第二气动阀304的出气口通后备中继阀105的进气口，所述第二气动阀304的控制口通所述压力比较阀301的出气口。
59.所述第二气动阀304的进气口通总风，所述第二气动阀304的出气口通后备中继阀105的进气口，所述第二气动阀304的控制口通所述压力比较阀301的出气口。
60.所述缩孔303用于给控制风缸302充风及排风，列车管通过缩孔303与控制风缸302连通，在列车管压力高于控制风缸302时，列车管通过缩孔303给控制风缸302充风，列车管压力低于控制风缸302时，控制风缸302通过缩孔303向列车管排风。所述控制风缸302用于存储与列车管压力相等的压缩空气。
61.常用制动时，列车管压力减压速率为a1，对应的控制风缸302和列车管之间压力差为δp1；紧急制动时，列车管压力减压速率为a2(大于常用制动列车管减压速率a1)，对应的控制风缸302和列车管之间压力差为δp2；δp2大于δp1；系统可通过δp的大小判断紧急制动是否施加。
62.所述压力比较阀301用于紧急制动时输出控制信号(即第一控制信号)，控制第一气动阀202和第二气动阀304动作。
63.所述压力比较阀301设有压力设定值p0，在压力比较阀301第二控制口压力大于压力比较阀301第一控制口压力，且压力比较阀301第二控制口压力与压力比较阀301第一控制口压力之差大于p0时，压力比较阀301动作。系统设置压力比较阀301的压力设定值p0为紧急制动的压力差δp2，从而实现系统判断出紧急制动后，压力比较阀301动作并输出控制信号。
64.在列车管减压实施制动时，列车管压力下降，控制风缸302内的压力通过缩孔303向列车管排风，因缩孔303限制了控制风缸302排风的流量，控制风缸302内的压力下降比列
车管下降得慢，使得控制风缸302的压力高于列车管的压力，压力比较阀301第二控制口的压力高于压力比较阀301第一控制口的压力。
65.常用制动时，由于列车管压力下降的速率较小，控制风缸302内的压力通过缩孔303向列车管排风，控制风缸302的压力高于列车管的压力，压力比较阀301第二控制口的压力高于压力比较阀301第一控制口的压力，但控制风缸302与列车管之间的压力差较小，不足以使得压力比较阀301动作。
66.紧急制动时，因列车管压力急剧下降，控制风缸302内的压力来不及下降，使得控制风缸302与列车管之间的压力差大到足以使得压力比较阀301动作，压力比较阀301输出压力信号给第一气动阀202的控制口和第二气动阀304的控制口，第一气动阀202和第二气动阀304动作。第一气动阀202动作后，切断后备均衡风缸104与后备制动阀102出气口的通路，并打开后备均衡风缸104与大气的通路，后备均衡风缸104的压力排向大气。第二气动阀304动作后，切断后备中继阀105进气口与总风的通路，使得后备中继阀105没有向列车管补风的风源，紧急制动后后备中继阀105无法向列车管充风。
67.在紧急制动一段时间后，控制风缸302降至与列车管的压力差不足以使得压力比较阀301动作时，压力比较阀301复位，压力比较阀301不输出控制信号，第一气动阀202和第二气动阀304复位，后备均衡风缸104与后备制动阀105的出气口连通，后备中继阀105进气口与总风的连通。此时因司机已操作后备制动阀102排空后备均衡风缸104的压力，只要后备制动阀102未在缓解位，后备均衡风缸104的压力将保持为零，后备中继阀105因后备均衡风缸104压力为零，会控制列车管压力保持为零，不会给列车管补风，保证紧急制动有效施加。
68.其中，通过改变缩孔303直径d和控制风缸302容积v的大小，可以设置紧急制动后第一控制信号作用时间t的长短，在第一控制信号作用的时间t内，系统切断后备中继阀的总风，同时在这段时间内切断后备中继阀的总风，同时排空后备均衡风缸压力。
69.另外，所述压力比较阀301带有电触点开关s1，在紧急制动压力比较阀301动作后，电触点开关s1动作，连通电路，给外部输出紧急制动电信号，便于机车控制系统识别紧急制动状态，进行切除牵引等系列操作。
70.在一些实施例中，所述紧急制动保护单元还包括双稳态气动阀，所述压力比较阀连接所述双稳态气动阀，所述双稳态气动阀连接所述第一气动阀与所述第二气动阀，当所述压力比较阀的第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差大于所述压力设定值时，所述压力比较阀输出第一控制信号至所述双稳态气动阀，所述双稳态气动阀接收到所述第一控制信号后输出第二控制信号至所述第一气动阀与所述第二气动阀，控制所述第一气动阀动作，切断所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，控制所述后备均衡风缸的压力排向大气；同时，控制所述第二气动阀动作，切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
71.上述实施例中，所述紧急制动保护单元还包括连接于所述双稳态气动阀的紧急复位塞门，当进行制动缓解时，操作所述紧急复位塞门，输出第三控制信号至所述双稳态气动阀，所述双稳态气动阀接收到所述第三控制信号后停止输出第二控制信号，所述第一气动阀复位，导通所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路；同时，所述第二气动阀复
位，导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
72.以下，请参照图3，进一步详细说明本发明提出的一种带紧急制动保护功能的空气后备制动系统的另一实施方式，图3在图2中的原理基础上，增加紧急复位塞门401、双稳态气动阀402。
73.所述紧急复位塞门401的进气口通总风，所述紧急复位塞门401的出气口通所述双稳态气动阀402的第二控制口，所述紧急复位塞门401的排气口通大气；
74.所述双稳态气动阀402的进气口通总风，所述双稳态气动阀402的出气口通所述第一气动阀202的控制口和所述第二气动阀304的控制口，所述双稳态气动阀402的第一控制口通压力比较阀301的出气口，所述双稳态气动阀402的第二控制口通所述紧急复位塞门401的出气口；
75.在紧急制动时，压力比较阀301输出控制信号至双稳态气动阀402的第一控制口，双稳态气动阀402动作后，输出控制信号至第一气动阀202的控制口和第二气动阀304的控制口，第一气动阀202和第二气动阀304动作，排空后备均衡风缸104的压力，并立即切断后备中继阀105的供风。在一段时间后，压力比较阀301复位，不输出控制信号，此时，双稳态气动阀402的第一控制口虽然无控制压力，但双稳态气动阀402仍保持在原来的工作位，持续输出控制压力至第一气动阀202的控制口和第二气动阀304的控制口，确保后备均衡风缸104的压力为零，同时仍切断后备中继阀105的供风。此时，双稳态气动阀402保证了压力比较阀301复位后，即使后备制动阀102有压力输出，后备均衡风缸104仍无法充风，保证了紧急制动后，列车管不会发生补风。
76.在需要进行缓解操作时，手动操作紧急复位塞门401，紧急复位塞门401输出控制信号至双稳态气动阀402的第二控制口，双稳态气动阀402动作，不输出控制信号，第一气动阀202和第二气动阀304复位，可操作后备制动阀102给后备均衡风缸104充风，后备中继阀105有总风供给，可输出列车管压力。
77.结合上述实施例所揭示的一种空气后备制动系统，本实施例揭示了一种空气后备制动方法(以下简称“方法”)的具体实施示例。
78.参照图4所示，所述方法包括：
79.步骤s1：通过压力比较阀获取控制风缸与列车管的压力，当控制风缸的压力大于列车管的压力，判断控制风缸与列车管之间的压力差是否大于压力设定值；
80.步骤s2：若是，则切断所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，将后备均衡风缸的压力排零，同时切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路；若否，则导通所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并切断所述后备均衡风缸与大气的通路，同时导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。
81.本实施例所揭示的一种空气后备制动方法与上述实施例所揭示的一种空气后备制动系统中其余相同部分的技术方案，请参考上述实施例所述，在此不再赘述。
82.此外，本发明所提供的机车包括上述各个具体实施例所描述的空气后备制动系统；机车的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
83.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
84.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种空气后备制动系统，包括：后备均衡风缸、连接于所述后备均衡风缸的后备制动阀以及连接于所述后备均衡风缸与总风管的后备中继阀；其特征在于，还包括：紧急制动保护单元，所述紧急制动保护单元包括用于存储与列车管的压力相等的压缩空气的控制风缸，所述紧急制动保护单元用于根据所述控制风缸与所述列车管的压力，切断所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，将后备均衡风缸的压力排零，同时切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路；或；导通所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并切断所述后备均衡风缸与大气的通路，同时导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。2.根据权利要求1所述的空气后备制动系统，其特征在于，所述紧急制动保护单元还包括压力比较阀与缩孔，所述控制风缸通过所述缩孔与所述列车管连通，所述压力比较阀的第一控制口连通所述列车管与所述缩孔之间的通路，所述压力比较阀的第二控制口连通所述控制风缸与所述缩孔之间的通路，所述压力比较阀根据所述第一控制口的压力与所述第二控制口的压力输出第一控制信号。3.根据权利要求2所述的空气后备制动系统，其特征在于，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差大于一压力设定值时，所述压力比较阀输出第一控制信号；当所述第二控制口的压力小于所述第一控制口的压力时，或，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差小于所述压力设定值时，所述压力比较阀停止输出第一控制信号。4.根据权利要求3所述的空气后备制动系统，其特征在于，所述紧急制动保护单元还包括第一气动阀与第二气动阀，所述第一气动阀设于所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间，用于切断所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并连通所述后备均衡风缸与大气的通路，或，导通所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并切断所述后备均衡风缸与大气的通路；所述第二气动阀设于所述后备中继阀与所述总风管之间，用于切断或导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。5.根据权利要求4所述的空气后备制动系统，其特征在于，所述第一气动阀与所述第二气动阀连接于所述压力比较阀，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差大于所述压力设定值时，所述压力比较阀输出第一控制信号至所述第一气动阀与所述第二气动阀，控制所述第一气动阀动作，切断所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，控制所述后备均衡风缸的压力排向大气；同时，控制所述第二气动阀动作，切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。6.根据权利要求5所述的空气后备制动系统，其特征在于，当所述第二控制口的压力小于所述第一控制口的压力时，或，当所述第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差小于所述压力设定值时，所述压力比较阀停止输出第一控制信号，所述第一气动阀复位，导通所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路；同时，所述第二气动阀复位，导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。7.根据权利要求4所述的空气后备制动系统，其特征在于，所述紧急制动保护单元还包
括双稳态气动阀，所述压力比较阀连接所述双稳态气动阀，所述双稳态气动阀连接所述第一气动阀与所述第二气动阀，当所述压力比较阀的第二控制口的压力大于所述第一控制口的压力，且所述第二控制口的压力与所述第一控制口的压力之间的压力差大于所述压力设定值时，所述压力比较阀输出第一控制信号至所述双稳态气动阀，所述双稳态气动阀接收到所述第一控制信号后输出第二控制信号至所述第一气动阀与所述第二气动阀，控制所述第一气动阀动作，切断所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，控制所述后备均衡风缸的压力排向大气；同时，控制所述第二气动阀动作，切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。8.根据权利要求7所述的空气后备制动系统，其特征在于，所述紧急制动保护单元还包括连接于所述双稳态气动阀的紧急复位塞门，当进行制动缓解时，操作所述紧急复位塞门，输出第三控制信号至所述双稳态气动阀，所述双稳态气动阀接收到所述第三控制信号后停止输出第二控制信号，所述第一气动阀复位，导通所述后备制动阀与所述后备均衡风缸之间的通路；同时，所述第二气动阀复位，导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。9.一种空气后备制动方法，应用于上述权利要求1-8中任一项所述的空气后备制动系统，所述空气后备制动系统包括：后备均衡风缸、连接于所述后备均衡风缸的后备制动阀以及连接于所述后备均衡风缸与总风管的后备中继阀，其特征在于，所述空气后备制动方法包括：压力差判断步骤：通过压力比较阀获取控制风缸与列车管的压力，当控制风缸的压力大于列车管的压力，判断控制风缸与列车管之间的压力差是否大于压力设定值；紧急制动保护步骤：若是，则切断所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并导通所述后备均衡风缸与大气的通路，将后备均衡风缸的压力排零，同时切断所述后备中继阀与所述总风管之间的通路；若否，则导通所述后备均衡风缸与所述后备制动阀之间的通路，并切断所述后备均衡风缸与大气的通路，同时导通所述后备中继阀与所述总风管之间的通路。10.一种机车，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的空气后备制动系统。

技术总结
本发明公开了一种机车及其空气后备制动系统与方法，上述系统包括：后备均衡风缸、连接于后备均衡风缸的后备制动阀以及连接于后备均衡风缸与总风管的后备中继阀；还包括：紧急制动保护单元，紧急制动保护单元包括用于存储与列车管的压力相等的压缩空气的控制风缸，紧急制动保护单元用于根据控制风缸与列车管的压力，切断后备均衡风缸与后备制动阀之间的通路，并导通后备均衡风缸与大气的通路，将后备均衡风缸的压力排零，同时切断后备中继阀与总风管之间的通路；或；导通后备均衡风缸与后备制动阀之间的通路，并切断后备均衡风缸与大气的通路，同时导通后备中继阀与总风管之间的通路。路。路。


技术研发人员：谢启明 毛金虎 刘杰 李开晔 谢军威 魏传均 刘爱明
受保护的技术使用者：中车制动系统有限公司
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/4/17