[发明专利]一种电磁式磁轨制动器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁式磁轨制动器及其行车制动和停车驻车的控制方法，属于轨道车辆行车制动和停车驻车技术领域。

背景技术

磁轨制动技术是近年为适应轨道车辆普及与高速化发展起来的一种新型制动方式，它主要是依靠磁铁与轨道吸合产生滑动摩擦力进而使轨道车辆减速。磁轨制动技术主要有永磁式和电磁式两种制动方式。永磁式磁轨制动器由于使用永磁铁，因而在制动时除操纵外不需要消耗能量。与永磁式磁轨制动器相比，电磁式磁轨制动器具有制动力大、维护简单、操作方便等特点。

对于磁轨制动器来说，在轨道车辆转向架两车轮之间的有限空间内要取得尽可能大的制动力，必须尽可能增大磁铁与轨道间气隙的磁感应强度与作用面积。在相同工况下，与永磁铁相比，电磁铁可以通过增大励磁安匝数来获得更大的磁感应强度。

现有电磁式磁轨制动装置的相关技术主要有克诺尔—布里姆斯轨道车辆系统有限公司提供的电磁式磁轨制动装置，该装置使用至少一个具有马蹄形磁芯的电磁铁与轨道相互作用产生吸力，电磁铁下部的极靴与轨道在吸力的作用下产生使轨道车辆减速或停车的滑动摩擦制动力。上述电磁式磁轨制动器工作时，具有马蹄形磁芯的电磁铁的两个磁极沿轨道的横向布置。电磁铁与轨道及其两者间的气隙组成闭合工作磁路，该闭合工作磁路的轴线与轨道的纵向方向一致。在上述技术方案的基础上，克诺尔—布里姆斯轨道车辆系统有限公司的专利申请“带有非对称励磁线圈和/或多件式线圈的磁轨制动装置”（申请号为00880009381.2），具有在马蹄形磁芯上支承至少一个励磁线圈的电磁铁，其缺陷是：由于励磁线圈在马蹄形磁芯缠绕，导致多个线圈布置困难、维护难度大、电磁铁体积过大及重量增加。此外，该马蹄形电磁铁的两磁极间有隔磁中间板条，导致电磁铁与轨道相互作用最易产生吸力和制动力的部分（即轨道横向上端面的中部）未被利用，制动效果较差。

目前，电磁式磁轨制动器的供电方式有两种，一是直接由接触网供电，另一种是由车载蓄电池供电。依靠接触网直接供电的电磁式磁轨制动器具有制动力大的优点，但其不足之处是：一旦发生如供电电网大面积停电、遭受雷击等意外事故，便会造成接触网失电，进而会导致电磁式磁轨制动器不能工作。依靠蓄电池供电的电磁式磁轨制动器虽然具有可靠性高的优点，但其不足之处是：由于轨道车辆车载蓄电池的供电电压一般为24伏特，属于低电压范围，而电磁铁的励磁电流密度通常是受限的，例如：长期工作制励磁线圈的容许电流密度为2~4安培/平方毫米；反复短时工作时励磁线圈的容许电流密度为5~12安培/平方毫米；短时工作时励磁线圈的容许电流密度为13~30安培/平方毫米；为了保证电磁铁励磁线圈的安全，推荐使用长期工作制励磁线圈的容许电流密度；因此，在此小容许电流密度和低励磁电压下，单根导线励磁的电磁铁必然会出现励磁安匝数过小的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有电磁式磁轨制动器的不足，提供一种结构简单、可靠性高、制动力大、紧急制动与停车驻车都可使用的电磁式磁轨制动器；本发明的另一目的是针对目前电磁式磁轨制动器的供电方式的不足，提供一种电磁式磁轨制动器的控制方法，采用接触网和蓄电池两套供电电路控制，确保制动器的可靠性。

为实现上述目的，本发明电磁式磁轨制动器采用的技术方案是：包括一根位于轨道正上部、与轨道平行且沿轨道纵向布置的纵梁，在轨道与纵梁之间设置沿轨道的纵向等间距分布的2n 个电磁铁，n≥2（下同)，每个电磁铁均由一个磁芯和至少两组沿所述一个磁芯轴向布置的、绕制方式相同的励磁线圈组成；每个磁芯轴向均垂直于轨道和纵梁、上端均连接纵梁、下端延伸部分均是极靴；相邻两个电磁铁依次两两组成一对，由每对电磁铁、纵梁、轨道、每对电磁铁与轨道间的气隙组成一个闭合工作磁路，所有闭合工作磁路的回路方向依次反向间隔布置且闭合工作磁路的轴线均与轨道的纵向垂直，同一个闭合工作磁路中的所有励磁线圈均连接同一个励磁模块，所有励磁模块均与电子控制单元ECU相接。