1.本发明涉及电力、内燃等机车领域，特别是一种空气后备制动系统、制动方法及轨道交通车辆。


背景技术：

2.目前传统机车都配置了空气后备制动系统，该系统为电空制动故障后的一种应急操作系统，能实现对车辆列车管的控制。由于目前机车配置的后备制动模式在制动后的保压为补风状态，当牵引货物车辆时容易造成车辆缓解(货物车辆分配阀为一次性缓解分配阀),产生溜逸风险，导致后备制动模式实用性不强，影响机车运用效率。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种空气后备制动系统、制动方法及轨道交通车辆，控制中继阀前遮断阀关闭或打开，从而实现空气后备制动模式下的不补风功能，提高现有空气后备制动系统的可靠性及可用性。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种空气后备制动系统，包括制动模式转换装置，所述制动模式转换装置第一输出口通过第一切换通路连通第一切换阀第一控制口；所述制动模式转换装置第二输出口通过并联的第二切换通路、第三切换通路分别连通第二切换阀控制口和中继阀控制口；所述第一切换阀输入口、输出口分别连通中继阀总风风源和中继阀输入口；所述中继阀输出口连通所述第二切换阀输入口；所述第二切换阀输出口连通列车管；还包括第四切换通路；所述第四切换通路包括压力阀；所述压力阀输入口与所述第三切换通路输入端连通；所述压力阀输出口与所述第一切换通路连通；所述压力阀第一控制口、第二控制口均与所述第三切换通路连通；所述压力阀第二控制口与缓冲风缸连通。
5.本发明设置有压力阀，通过压力阀可以控制第四切换阀的第二控制口的通路，第一切换阀受第四切换阀控制而关闭或打开总风与中继阀进气口的通路，实现后备制动的不补风功能，中继阀输出与列车管相通，实现后备制动阀后备均衡风缸充排风，最终控制列车管压力，提高了现有空气后备制动系统的可靠性及可用性。
6.所述第一切换通路包括第三切换阀；所述第三切换阀控制口与所述制动模式转换装置第一输出口连通；所述第三切换阀输入口与所述压力阀输出口连通；所述第三切换阀输出口与第四切换阀第一控制口连通；所述第四切换阀第二控制口连通均衡风缸；所述第四切换阀输入口与总风管连通，输出口与所述第一切换阀第一控制口连通。
7.所述第三切换通路包括后备制动阀；所述后备制动阀输入口通过调压装置与所述制动模式转换装置第二输出口连通；所述后备制动阀输出口接所述中继阀控制口、均衡风缸；所述压力阀输入口通过气路接入所述调压装置与制动模式转换装置第二输出口之间；所述压力阀第一控制口、第二控制口通过气路接入所述后备制动阀输出口与所述中继阀控制口之间。
8.所述压力阀第二控制口通过限流装置接入所述后备制动阀输出口与所述中继阀控制口之间。当压力阀第一控制口减压速率超过设定的常用制动减压速率，压力阀将动作，沟通压力阀的输入口和输出口，经第三切换阀、第四切换阀至第一切换阀，切除总风，实现切除补风功能。
9.后备制动模式转换装置具有正常位、空气位补风模式、空气位不补风模式三个状态。正常位时切断总风源，沟通补风投入切换阀控制口、中继阀输出切换阀的控制口排大气的通路，这样后备中继阀输出被切断，不能控制列车管。
10.空气位不补风模式下，制动模式转换装置沟通总风与补风投入切换阀控制口、中继阀输出切换阀控制口的通路，这样补风投入切换阀(第三切换阀)沟通制动状态压力阀(即压力阀)控制后备遮断切换阀(第四切换阀)的第二控制口的通路，气控切换阀1(第一切换阀)受后备遮断切换阀控制而关闭或打开总风与中继阀进气口的通路，实现后备制动的不补风功能，中继阀输出与列车管相通，实现后备制动阀后备均衡风缸充排风，最终控制列车管压力。空气位补风模式下，制动模式转换装置沟通总风与中继阀输出切换阀控制口的通路，排空补风投入切换阀控制口的压力，气控切换阀1控制口通过后备前遮断切换阀排大气的通路，实现中继阀后备制动时的补风功能。
11.本发明还提供了一种轨道交通车辆，其采用上述空气后备制动系统。
12.作为一个发明构思，本发明还提供了一种利用上述空气后备制动系统实现空气后备制动的方法，其包括：
13.当制动模式转换装置工作于正常位时，第一切换通路和第四切换通路切断，第二切换通路、第三切换通路接通；
14.当制动模式转换装置工作于空气位不补风模式时，第一～第四切换通路均接通，均衡风缸充风，均衡压力上升，中继阀持续补风；当均衡风缸充分完成后开始减压，当达到常用制动减压速率设定值时，切除中继阀补风；
15.当制动模式转换装置工作于空气位补风模式时，第一切换通路切断，第一切换阀第一控制口压力通过第四切换阀排空，实现补风。
16.作为一个发明构思，本发明还提供了一种利用上述空气后备制动系统实现空气后备制动模式下不补风的方法，其包括：当制动模式转换装置工作于空气位不补风模式时，第一～第四切换通路均接通，均衡风缸充风，均衡压力上升，中继阀持续补风；当均衡风缸充分完成后开始减压，当达到减压速率设定值时，切除中继阀补风。
17.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明可根据后备实际模式选择使用空气后备制动的补风、或不补风模式，不补风模式时，可根据后备制动阀控制的均衡风缸压力变化控制中继阀前遮断阀关闭或打开，从而实现空气后备制动模式下的不补风功能，提高了现有空气后备制动系统的可靠性及可用性。
附图说明
18.图1为本发明实施例控制系统结构图。
具体实施方式
19.本发明提供一种空气后备制动模式下不补风控制系统及方法，包括具有三种工况
的后备制动模式转换装置、后备调压装置、后备制动阀、制动状态压力阀及控制气路、后备前遮断切换阀及控制气路、补风投入切换阀及控制气路、后备均衡风缸、用于控制中继阀总风开通与关闭的气控切换阀1、控制机车车辆列车管压力的中继阀、控制中继阀输出口关闭与打开的气控切换阀2等组成。
20.后备制动模式转换装置具有正常位、空气位补风模式、空气位不补风模式三个状态。其中a1口与总风管相连，a2口与补风投入切换阀105控制口相连，a3口与后备调压装置102输入口以及气控切换阀2 110的c1口相连，正常位时后备制动模式转换装置a1口切断，切断总风源，后备制动模式转换装置a2口、a3口与a4口沟通，沟通补风投入切换阀控制口、中继阀输出切换阀的控制口经a4口排大气的通路，这样后备中继阀输出被切断，不能控制列车管。空气位不补风模式下，转换装置沟通总风与补风投入切换阀控制口、中继阀输出切换阀控制口的通路，这样补风投入切换阀沟通制动状态压力阀控制后备遮断切换阀的第二控制口的通路，气控切换阀1受后备遮断切换阀控制而关闭或打开总风与中继阀进气口的通路，实现后备制动的不补风功能，中继阀输出与列车管相通，实现后备制动阀后备均衡风缸充排风，最终控制列车管压力。空气位补风模式下，转换装置沟通总风与中继阀输出切换阀控制口的通路，排空补风投入切换阀控制口的压力，气控切换阀1控制口通过后备前遮断切换阀排大气的通路，实现中继阀后备制动时的补风功能。
21.后备制动阀具有缓解位、中立位、制动位三个状态，缓解位时，沟通经调压后的总风与均衡风缸的通路，控制均衡风缸上升至定压，中继阀根据均衡风缸压力变化输出列车管压力；中立位时，所有气路被切断，均衡风缸、总风被保压；制动位时，沟通均衡风缸压力与大气的排气通路，实现常用制动功能。
22.制动状态压力阀在均衡风缸充风过程中，会一直处在缓解位置，可通过补风投入切换阀将后备前遮断切换阀第2控制口排空，使得后备前遮断切换阀排空气控切换阀1控制口压力；在均衡风缸排风过程中，由状态压力阀第1控制口与第2控制口存在的压力差使该阀动作至制动位，即沟通调压装置出口经补风投入切换阀到后备前遮断切换阀控制口，使后备前遮断切换阀动作，沟通总风与气控切换阀控制口的通路，此时气控切换阀关闭总风与中继阀进口的通路，实现不补风功能；当均衡风缸制动后保压，由于减压完成后两边压力平衡，该阀将继续保持在制动位，继续切断总风与中继阀进口的通路。
23.后备前遮断切换阀第2控制口通入调压装置出口的压力时，无论第1控制口压力多少，该阀将始终沟通总风与气控切换阀1控制口的通路，关闭总风与中继阀的通路；当其第2控制口压力排空时，只要第1控制口有压力，该阀将沟通气控切换阀1控制口与大气的通路，气控切换阀1根据其进口压力变化可自动打开阀口，沟通总风与中继阀进口的通路，给中继阀供风。
24.后备制动模式转换装置不补风状态下，在均衡风缸排风过程中和排风后的保压时，一直通过气路切换，沟通总风经后备前遮断切换阀进入气控切换阀1进气口的通路，关闭气控切换阀1进气口与出气口，实现不补风功能。
25.制动状态压力阀包括第1控制口和第2控制口控制阀的动作，其中第2控制口与缩孔、缓冲风缸相连，在充风过程中，第1控制口压力高于第2控制口压力，两端形成压差推动压力阀移动到缓解位，当两端压力平衡后，该阀将继续保持在缓解位；在制动过程中，由于均衡风缸排风，第2控制口压力由于缩孔影响在排风过程中会大于第1控制口，两端形成压
差推动压力阀移动到制动位，当均衡风缸制动后保压时，由于该阀两端压力平衡，该阀将继续保持制动位。
26.本发明转换方法包括均采用纯气路进行转换，避免电路实现后给后备制动操作带来的影响。
27.当空气后备制动转换装置处于正常位时，通过排空气控切换阀2控制口压力，关闭后备中继阀与列车管的联系，避免正常情况下列车管通过后备中继阀充风和排风，影响机车正常运用。
28.考虑到空气后备制动为机车特殊工况下的应急处理操作，该系统的转换采用纯气路控制，这样设计防止机车控制电路故障而无法操作空气后备制动系统。
29.本发明在后备制动模式下具有补风和不补风两种模式选择，用户可根据机车牵引客车车辆或货车车辆选择补风或不补风模式。当空气后备制动转换装置处于正常位时，将通过气路切换关闭后备中继阀与列车管的联系，避免正常情况下列车管通过后备中继阀充风和排风，影响机车正常运用，在后备制动模式下，通过气路切换，将一直沟通中继阀与列车管，使得后备制动模式下中继阀能正常控制列车管压力。
30.本发明实施例制动系统结构见图1。
31.后备制动模式转换装置101；后备调压装置102；后备制动阀103；制动状态压力阀104；后备前遮断切换阀106(第四切换阀)；补风投入切换阀105(第三切换阀)；后备均衡风缸107；气控切换阀1 108(第一切换阀)；后备中继阀109；气控切换阀2 110(第二切换阀)；缓冲风缸111；限流装置t1。
32.后备制动模式转换装置具有正常位、空气位补风模式、空气位不补风模式三个状态。正常位时切断总风源，沟通补风投入切换阀控制口105、中继阀输出切换阀的控制口排大气的通路。空气位不补风模式下，转换装置沟通总风与补风投入切换阀控制口、中继阀输出气控切换阀控制口的通路。空气位补风模式下，转换装置沟通总风与中继阀输出切换阀控制口的通路，排空补风投入切换阀控制口的压力。
33.后备调压阀102为压力调整阀，为空气后备制动控制时，控制均衡风缸的定压。
34.后备制动阀具有缓解位、中立位、制动位三个状态，缓解位时，沟通经调压后的总风与均衡风缸的通路，控制均衡风缸上升至定压，中继阀根据均衡风缸压力变化输出列车管压力；中立位时，所有气路被切断，均衡风缸、总风被保压；制动位时，沟通均衡风缸压力与大气的排气通路。
35.制动状态压力阀在均衡风缸充风过程中，该阀会一直动作缓解位置，可通过补风投入切换阀将后备前遮断切换阀第2控制口排空，使得后备前遮断切换阀排空气控切换阀第1控制口压力；在均衡风缸排风过程中，制动状态压力阀第1控制口与第2控制口存在的压力差使该阀动作至制动位，即沟通调压装置出口经补风投入切换阀到后备前遮断切换阀控制口，使后备前遮断切换阀动作，沟通总风与气控切换阀控制口的通路，此时气控切换阀关闭总风与中继阀进口的通路，实现不补风功能；当均衡风缸制动后保压，由于减压完成后两边压力平衡，制动状态压力阀将继续保持在制动位，继续切断总风与中继阀进口的通路。
36.后备前遮断切换阀有两个控制口，当其第2控制口通入调压装置出口的压力时，无论第1控制口压力多少，该阀将始终沟通总风与气控切换阀1控制口的通路，关闭总风与中继阀的通路；当其第2控制口压力排空时，只要第1控制口有压力，该阀将沟通气控切换阀1
控制口与大气的通路。
37.气控切换阀1有进气口、出气口和控制口，当控制口无风时，只有进气口压力大于一定压力，气控切换阀将自动沟通进气口与出气口压力；当控制口有总风时，气控切换阀1将切断进气口与出气口通路。
38.气控切换阀2有进气口、出气口和控制口，当控制口无风时，气控切换阀1将切断进气口与出气口通路，当控制口有总风风压时，气控切换阀将沟通进气口与出气口压力。
39.补风投入切换阀有两个工种状态，当其控制口无风时，切断a1与a2通路，沟通a2与a3排气口通路，当控制口有风压时，切断a3排气口通路，沟通a1与a2口通路。
40.当机车电空制动系统故障或其它情况需要启用后备制动系统时，可通过转换后备转换装置实现空气后备制动补风与不补风模式的选择，实现空气后备制动控制列车管的功能。
41.正常位时，后备制动模式转换装置切断总风与105、110阀控制口的风源，105阀处于关闭位，a1与a2口断开，同时110阀切断了其a1与a2口通路，此时无论后备制动阀在哪个位置，都将无法控制列车管压力。
42.空气位不补风模式时，首先空气后备转换装置101沟通了总风与105、111阀控制口的通路，105阀a1口与a2口沟通，110阀a1口与a2口沟通，102阀输出调整后的均衡风缸定压，操作后备制动阀103至缓解位，给均衡风缸107充风，均衡压力上升，104阀根据均衡风缸上升沟通a2与a3口压力，排空106阀c2口压力，使得106阀排空108阀控制口压力，108阀处于补风状态，可以给中继阀持续补风；当均衡风缸充风后减压，104阀首先根据减压速率，沟通a2与a3口，导通102阀出口经105阀a1、a2口至106阀c2口的压力，106阀进而沟通a1口与a2口，导通总风进入108阀c1口，108阀切断a1与a2口通路，切除中继阀补风，使得此时空气后备制动操作具有不补风功能。制动后的保压位(即制动后均衡风缸的保持状态)将继续保持制动时的状态，运转位(缓解位，即均衡风缸充风的过程或者充至定压后的状态)后的保压将继续保持运转位时的状态。
43.当均衡风缸充风完成后开始减压，当达到制动状态的减压速率设定值时，切除中继阀补风，该设定值通过对c1口限流(利用限流装置t1实现，t1可以是调压阀等器件)以及调整均衡风缸111的容积配合实现，当压力阀第一控制口(c1口)减压速率超过设定的常用制动减压速率，c1口与c2口(第二控制口)将会产生压差，c2口压力大于c1口压力，104将动作，沟通a1、a2口，经105、106至108，切除总风，实现切除补风功能。
44.空气位补风模式时，空气后备转换装置101排空105阀控制口压力，断开a1与a2口，104阀无法通过105阀控制106阀，继而106阀无法沟通a1与a2口，控制108阀，由于108阀将通过106阀把控制口压力排空，因此此时108阀只要其进口有压力，将会沟通a1与a2口，实现补风功能。制动时的状态与运转位状态一致。
45.本发明还可以根据实际情况将104、105、106等阀进行整合和集成，最终实现空气后备制动不补风控制。