2023年11月30日发(作者：)

第49卷第5期

Vol.49No.5

铁道技术监督

RAILWAYQUALITYCONTROLMEASUREMENTWORK

计量工作

电磁阀动作响应时间测试方法探讨

王勇，尹青，赵东生，李小强

1213

（1.中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所，北京100081；2.中国铁道科学研究院集团有限公司

通信信号研究所，北京100081；3.常州恒鼎轨道科技有限公司，江苏常州213025）

摘要：为满足测试电磁阀动作响应时间对准确度的需求，依据TB/T1392—2015《机车车辆电磁阀》

中关于电磁阀动作响应时间的描述，细化电磁阀动作响应时间定义，设计一种借助压力传感器测量电磁阀

动作响应时间的测试装置。阐述测试装置的组成及量值溯源，将测试装置应用于二位三通电磁阀动作响应

时间的测试试验中，通过与其他实验室测试结果比较发现，该测试装置能够满足电磁阀动作响应时间测试

的准确度要求。

关键词：电空制动；电磁阀；动作响应时间；测试装置；量值溯源

中图分类号：U260.352-34文献标识码：B文章编号：1006-9178（2021）05-0019-03

Abstract：Inordertomeettherequirementsoftheaccuracyoftheactionresponsetimeofthesolenoidvalve,based

ondescriptionoftheactionresponsetimeofthesolenoidvalveinTB/T1392—2015Electromagneticvalveforlocomo⁃

tiveandvehicle,itrefinesthedefinition,designsatestdevicetomeasureitwiththehelpofpressuresensor.Itex⁃

plainsthecompositionandquantitytraceabilityofthetestdevice,andappliesthetestdevicetothetestofthere⁃

sponsetimeofthetwo-position&three-waysolenoidvalve.Comparedwiththetestresultsofotherlaboratories,itis

foundthatthetestdevicecanmeettheaccuracyrequirementsofsolenoidvalveresponsetimetest.

Keywords：ElectricPneumaticBraking;SolenoidValve;ActionResponseTime;TestDevice;Traceability

1概述

电磁阀通常由电磁线圈和阀体2部分组成。在

续表1

分类方式种类

通孔及作用原理

二位多通

二位两通

电空制动系统中，电磁阀利用电磁线圈通电激磁，

产生电磁力，驱动阀芯开启或关闭，达到控制空气

管路通、断的功能。电磁阀动作响应时间是衡量电

磁阀的重要性能指标之一。电磁阀的分类见表1。

表1电磁阀的分类

分类方式种类

动作方式

直动式

先导式

直流

交流

单电控

双电控

2电磁阀动作响应时间

电磁阀动作响应主要受到以下因素影响：电磁

阀尺寸（通径大小）、结构形式（直动式、先导

式、截止式、滑柱式）、电压、功率、交流、直

流、摩擦力、弹簧力等。一般情况，尺寸小的电磁

阀比尺寸大的电磁阀动作响应速度快；直动式电磁

阀比先导式电磁阀动作响应速度快；交流电磁阀比

直流电磁阀动作响应速度快。

TB/T1392—2015《机车车辆电磁阀》没有对

线圈种类

控制方式

动作响应时间的截止时间作明确定义，标准中仅提

收稿日期：2020-07-08

作者简介：王勇，工程师；尹青，助理研究员；

赵东生，工程师；李小强，工程师

到从线圈通电到动作到位的时间。对于“到位”，

不同人会有不同理解。传统的机械式毫秒计已经不

能满足测试电磁阀动作响应时间对准确度的需求。

·19·

2021年5月（总第415期）

计量工作电磁阀动作响应时间测试方法探讨

为此，在测试过程中，作如下约定：根据电磁阀工阀通电时刻线圈激磁产生电磁吸力到出气口气压上

作口建立气压的不同，将动作响应时间分为通电响升至进气口压力90%时为止的时间，断电响应时

应时间、充气时间、断电响应时间和排气时间。其间是电磁线圈断电时刻依靠复位弹簧力瞬间复位到

中，通电响应时间定义为电磁线圈从通电到出气口出气口压力下降至原来压力10%时为止的时间。

气压上升至进气口压力90%时为止的时间；充气根据实际测试经验，直动式气动电磁阀响应速

时间定义为电磁线圈从通电到出气口气压上升至进度快，一般只需几毫秒到十几毫秒；先导式气动电

气口压力10%时为止的时间；断电响应时间定义磁阀切换速度相对较慢，一般需要几十毫秒；高频

为电磁线圈从断电到出气口气压下降至原来压力电磁阀的动作响应时间只需要几毫秒。

10%时为止的响应时间；排气时间定义为电磁线

圈从断电到出气口气压下降至原来压力90%时为

止的时间。

从阀芯弹簧工作过程看，通电响应时间是电磁测试装置组成如图1所示。

3测试装置

3.1组成

示波器

电脑

压力表

进气口

过滤器

减压阀

试样

截止阀1截止阀2

储气罐

压力传感器

出气口

图1测试装置组成

在图1中，气源经进气口通过气源二联件（过接，压力传感器用来检测出气口压力，将出气口压

滤器、减压阀）调节至测试需要的压力。截止阀1力信号转换为电压信号。示波器用来采集线圈得失

负责整个测试系统供气的开关。截止阀2打开后通电动作信号和压力传感器的电压信号，最终通过示

过储气罐（气容）实现稳压，减少气压和流量波波器分析通电、断电响应时间。

动带来的测试误差，使流入被测电磁阀的气压保持测试装置中的核心部件是压力传感器，试验中

稳定。被测电磁阀试样的出气口与压力传感器相连选用的压力传感器主要技术指标见表2。

表2压力传感器主要技术指标

量程/kPa精度/%补偿温度/℃温度漂移（/%FS/℃）安全过载能力/%极限过载能力/%工作温度/℃

0～1000±0.5-10～700.02150200-20～120

3.2量值溯源

作为测量装置的核心部件压力传感器，测试前应信号通过电压探头输入到示波器，同时将压力传

阀与测试装置连接好，电磁阀的通电、断电控制

感器的输出电压信号经过电压探头输入到示波器；先开展校准工作。中国航空工业集团有限公司北京长

将进气口压力调整为800kPa，打开截止阀1、截城计量测试技术研究所对压力传感器完成校准，并出

止阀2，电磁阀线圈通电，出气口压力上升至入口具校准证书。其中，压力测试范围为0～1000kPa，

压力值的90%时，认为动铁芯完全响应。电磁阀对常用的0，200kPa，400kPa，600kPa，800kPa

通电信号和动铁芯完全动作时的时间差为电磁阀和1000kPa压力值校准，并分析测量准确度和不确

开启阶段的响应时间。关闭控制信号，动铁芯在定度，保障测量装置的准确度在要求的误差范围内。

复位弹簧力的作用下立即复位，电磁线圈从断电

到出气口气压下降到原来压力的10%时，认为动

铁芯响应关闭。控制信号断开时和动铁芯复位时以二位三通电磁阀为例，开始测试。将电磁

4测试应用案例

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铁道技术监督第49卷第5期

的时间差为电磁阀关闭阶段的响应时间。为了保尺寸小于电磁阀2。电磁阀1通电、断电响应时间

障测量的可靠性，选用2件样品开展测试。电磁如图2所示，电磁阀2通电、断电响应时间如图3

阀1和电磁阀2均为先导式电磁阀，其中电磁阀1所示。

（a）通电响应时间（b）断电响应时间

图2电磁阀1通电、断电响应时间

（a）通电响应时间（b）断电响应时间

图3电磁阀2通电、断电响应时间

33.0ms、断电响应时间为54.8ms；由图3可以看

出，电磁阀2的通电响应时间为47.4ms，断电响工作。

应时间为69.0ms。在测试过程中，仍然存在多种因素影响测量结

由图2可以看出，电磁阀1的通电响应时间为试工作，总结电磁阀动作响应时间的科学测试方

法，形成了检验作出指导书，规范了实验室检测

果，如测试环境温度的高低、电磁阀出气口与传感开展实验室比对，其他实验室的测试结果为：

器连接管的长短、气管的管径粗细等。这些影响因电磁阀1通电、断电响应时间分别为32.8ms，

素对测量误差的影响还有待进一步具体分析。

参考文献

［1］江澎，雷晓峰，李彦卿，等．一种提高电磁阀响应时间的改

进设计［J］．电气开关，2015（2）：42-45．

［2］董垠峰．电磁阀的解析与使用［J］．盐科学与化工，2020（3）：

45-46．

［3］谢海龙，陈国顺，谢海勇，等．浅谈工业过程控制系统用电

磁阀的分类与选型［J］．仪器仪表用户，2020，27（5）：

106-108．

［4］机车车辆电磁阀：TB/T1392—2015［S］．

55.0ms；电磁阀2通电、断电响应时间分别为

47.6ms，69.5ms。误差均在1%以内。

5结语

根据对电磁阀动作响应时间概念的分析，明确

约定测试过程中的通电响应时间、充气时间、断电

响应时间和排气时间，设计电磁阀动作响应时间测

试装置，通过实验室之间的数据比对，证明所设计

测试装置满足准确度要求。结合长期的实验室测

（编辑冯姗姗）

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