阅读说明：本技术 一种用于轮轨列车回收再利用制动能量的制动装置 (Braking device for recycling and reusing braking energy of wheel-rail train ) 是由 张锐岩 于 2019-08-05 设计创作，主要内容包括：一种用于轮轨列车回收再利用制动能量的制动装置,属于轮轨列车的制动领域,本装置能解决制动的地铁列车,高铁车在附近没有其他列车吸收再生电能的情况下,以及列车在低速运行的情况下,不能再生制动能量的问题,能解决内燃机车没有制动能量再生的问题。解决的方案是,列车制动时,由齿轮箱将车轮轴上扭力传递到液压泵的输入轴上,驱动液压泵工作,液压泵从油箱中吸油,将油加压,变成高压油,油通过油管进入蓄能器,留在蓄能器中,并压缩蓄能器中的气体。当列车启动时,油从蓄能器中释放出来进入液压马达,驱动马达旋转,通过齿轮传动付的传递,马达输出的扭力传递车轮轴上,驱动车轮轴旋转,从而驱动列车前进。该装置可用于地铁列车,高铁列车,火车的制动,达到节能的效果。(The utility model provides a brake equipment for wheel rail train retrieves and recycles braking energy, belongs to the braking field of wheel rail train, and this device can solve the subway train of braking, and the high-speed railway car does not have under the condition that other trains absorbed regeneration electric energy near to and the train is under the condition of low-speed operation, can not regenerate the problem of braking energy, can solve diesel locomotive and do not have the problem that braking energy regenerates. The scheme includes that when a train is braked, torque force on a wheel shaft is transmitted to an input shaft of a hydraulic pump through a gear box to drive the hydraulic pump to work, the hydraulic pump sucks oil from an oil tank to pressurize the oil to form high-pressure oil, the oil enters an energy accumulator through an oil pipe, is remained in the energy accumulator, and compresses gas in the energy accumulator. When the train is started, the oil is released from the energy accumulator and enters the hydraulic motor to drive the motor to rotate, and the torque output by the motor is transmitted to the wheel shaft through the transmission of the gear transmission pair to drive the wheel shaft to rotate, so that the train is driven to advance. The device can be used for braking of subway trains, high-speed trains and trains, and achieves the effect of energy conservation.)

一种用于轮轨列车回收再利用制动能量的制动装置

一.技术领域

本发明涉及一种轮轨列车的制动装置，属于轮轨列车的制动领域。

二.技术背景：

本文中轮轨列车的含义是指地铁列车，高铁车，火车的统称，目前地铁列车，高铁车采用的是电制动方式。当地铁列车，高铁车制动时，列车自带的驱动电机变成发电机，车轮轴上的扭力通过齿轮啮合的传递到电机轴上，带动电机一起旋转，电机发电，把列车的动能转变成电能，列车动能减少，从而使列车减速，达到制动的目的。电机发出的电被送到电网中，供其他列车使用。但是电机发出的电只能供本列车附近的其他列车使用。如果附近没有列车使用，这种电不能被利用，只能通到车载电阻中消耗，浪费掉，且产生大量的废热。当列车速度降到8公里每小时以下时，由于转速低，电制动效果不好，电制动不采用。而是采用闸瓦摩擦车轮进行列车制动，制动能量变成热量，也浪费掉了。由于上述这些原因，电制动再生率不高，制动能量的平均再生率不到50％，对于使用内燃机的火车，制动过程全部采用闸瓦摩擦车轮进行列车制动，制动能量没有任何回收利用，全部变成热量。

三.发明的内容：

本发明的目的是提供一种列车的制动装置，能够在电制动不能使用和不能再生制动能量的情况下，也就是说，进行制动的地铁列车，高铁车在附近没有其他列车吸收再生电能的情况下，以及列车在低速运行的情况下，都能实现制动能量的回收再利用，同时使内燃机车也能实现制动能量的回收再利用。实现制动能量再生的零的突破。

技术方案：列车制动时车轮上扭力通过传动副传递到液压泵上驱动液压泵工作，液压泵从油箱中吸油，把油变成高压油，再把高压油推进到蓄能器中，使油留存在蓄能器中，使蓄能器中的气体被压缩，列车的动能变成气体的压缩能。当列车启动时，打开液压开关阀，油在气压推动下，从蓄能器中流出进入马达，驱动马达旋转，马达上的扭力通过传动副的传递，传递到车轮轴上，驱动车轮轴旋转，从而驱动列车前进，实现制动能量的回收再利用。

本发明的制动方式可以和电制动方式混合使用，可以做电制动的补充制动方式，在电制动方式不能完成再生制动能量的情况下，改换使用本发明的制动方式仍可以再生制动能量，这无疑提高了制动能量的回收再利用率，降低了列车电能的消耗。对于内燃机车实现了制动能量的回收再利用，实现从无到有的突破，降低机车的燃料消耗，节能效果也显著，达到了节能减排的社会效益。

四.

具体实施方式

实施例1

图1中：1转向架，2车轮，3车轮轴，4液压泵，5液压泵支架，6轴承，7离合器，8齿轮箱壳体，9齿轮，10齿轮轴，11齿轮，12搭接爪，13马达，14油管，15油管，，16液压阀，17液压阀，18蓄能器，19油箱，20离合器，21齿轮箱壳体，22齿轮，23齿轮轴，24马达支架，25齿轮，26油管，27油管。

齿轮9和车轮轴3采用过盈配合的方式固定在一起，齿轮11和齿轮轴10通过键连接固定在一起，车轮轴3和齿轮轴10的两端都套有轴承，安装在齿轮箱壳体8的轴孔里，车轮轴3和齿轮轴10都可以在齿轮箱壳体8的轴孔里自由转动，齿轮箱壳体8一端搭在车轮轴3上，另一端的搭接爪12有条件地被约束在转向架的横梁上，齿轮箱壳体8相对于车轮轴3可轻微摆动。液压泵4由液压泵支架5安装在车轮轴上，安装支架的另一端由搭接爪有条件地约束在转向架的横梁上，液压泵支架5相对于车轮轴3可轻微摆动。在设计和安装中要保证齿轮轴10和液压泵4轴在同一轴线上。和马达连接的齿轮付的结构形式同和液压泵连接的齿轮付的结构形式完全一样，功能一样。也是由齿轮22，齿轮25，齿轮轴23，齿轮箱壳体21构成，马达13安装在马达支架24上，安装方式同液压泵的安装方式一样。

液压泵4和马达13最好都采用斜盘式轴向柱塞式泵和马达。该种类液压泵和液压马达流量可调。液压阀17最好采用液压单向止回阀，防止蓄能器18中的油回流到液压泵。液压阀16最好采用电磁液压开关阀，具有开闭功能即可，离合器7采用汽车离合器，离合器20最好采用电磁离合器或牙签式离合器，

当列车制动时，液压阀(17)打开，离合器7合上，液压泵轴随车轮轴3一起旋转，车轮轴3的转动扭力通过齿轮9和齿轮11的啮合传递到离合器7上，再传递到液压泵4的输入轴上，带动液压泵轴旋转，驱动液压泵工作。液压泵4经过油管27从油箱19中吸取液压油，经过泵的加压变成高压油，设定蓄能器18中气体的压力值低于液压泵的出口压力，差值约0.1Mpa以上。这样，从液压泵4出口出来的高压油可以通过油管26自动进入蓄能器18中，并留存在蓄能器18中，并压缩蓄能器18中的气体，从而列车上动能转变成蓄能器中气体的压缩势能，，列车的动能降低了，也就是说列车速度减小了，实现了制动的目的。同时实现了列车制动动能的回收。停车后，断开离合器7，切断液压泵4和齿轮轴10之间的连接，液压阀(17)关闭。

当列车启动时，离合器20合上，打开液压阀16，液压油从蓄能器18中流出经过油管14进入马达13中，驱动马达13工作，油从马达出来，经过油管15回到油箱19，马达的输出扭矩，先传递到离合器20上，再通过齿轮22和齿轮25的啮合的传递，传递到车轮轴上，带动车轮轴旋转，从而驱动列车前进，实现了制动能量的再利用。当蓄能器18中的液压油快释放干净时，断开离合器20，关闭液压阀16，蓄能器停止放油，马达停止工作。

地铁高铁列车的拖车的每个转向架都可以安装一套该装置，液压泵采用的功率应在130-180kw之间，列车的一半车厢安装本装置，制动动能就能全部回收。

本装置中的蓄能器是一种密闭的压力容器，同液压系统中使用的蓄能器相比较，在结构和功能方面是一样的。蓄能器储存有一定压力的气体和油液，气体始终留在容器中，油液和外界交换，有时油进入容器，有时流出容器。一节车厢所用油箱体积应在0.5立方米，蓄能器容积应在2立方米，由于本蓄能器容积较大，为了便于蓄能器的固定和安装，不占用列车有效空间，蓄能器可以分成若干个小压力容器，比如做成一排长圆筒状压力容器，蓄能器的详细结构如图3所示，压力容器41直径在200-300毫米之间，长度4-6米，个数4-10个，横卧放置在车厢的底部，位于2个转向架之间。或放置在座位底下。每个容器41之间用油管42连接，油从油入口43，进入或流出容器，油进入的容器41采用活塞式或气囊式

实施例2：

图2中：1转向架，2车轮，3车轮轴，4液压泵，13马达，14油管，15油管，16液压阀，17液压阀，18蓄能器，19油箱，20离合器，26油管，27油管，28链轮，29液压泵支架，30链条，31链轮，32马达支架，33链轮支架，34链轮，35轴承，36轴，37链条，38链轮，39油管，40液压阀

如图2所示：链轮31固定在车轮轴3上，固定方式可以采用过盈配合的方式，链轮28和液压泵4轴可以用花键的方式连接。液压阀17最好采用液压单向止回阀，液压阀16和液压阀40只需具备关闭和开通管路功能。液压泵4最好采用斜盘式轴向柱塞式泵，泵流量可调，本实施例中，在列车正常行驶状态下，液压泵轴也随车轮轴3一起转动，为减少液压泵耗功，把斜盘式轴向柱塞式泵的斜盘倾角调到零，泵空转，常规液压泵是指齿轮泵，叶片泵，柱塞泵的统称。如果采用常规液压泵，增加油管39连接液压泵4出口和油箱19入口，电磁液压阀40开通，此时形成油路短路，液压泵旋转时消耗列车动能较少。当要制动时，电磁液压阀17打开，液压泵4到蓄能器18之间的油管26开通，泵斜盘倾角逐渐调大，车轮轴3上旋转的扭力通过链轮，链条的传动，传递到液压泵4的输入轴上。带动液压泵4工作，液压泵从油箱19中，经过油管27吸油入泵，使油变成高压油从出口流出，油压最好在20Mpa以上，蓄能器18中气体压力设置要低于液压泵的出口压力，差值在0.1Mpa以上，，从液压泵4出口流出的油经过油管26进入蓄能器18中，储存在蓄能器18中，并压缩蓄能器中的气体。当列车停下来时，，液压泵4流量调到零，液压阀17关闭，使油路切断。当列车启动时，合上离合器20，最好是电磁离合器或牙签式离合器，打开电磁液压阀16，油从蓄能器18流出，经过油管14进入液压马达13中，驱动马达旋转，油从马达出来，经过油管15回到油箱19，马达13输出轴上的旋转扭力先传递到离合器20上，再通过链轮34，，链条37，链轮38传递到车轮轴3上，从而带动车轮轴旋转，使列车前进。实现了回收能量的再利用。

也可以使用带传动代替链传动，本文把齿轮传动，链传动，带传动统称为传动副。