BR112014000844B1

BR112014000844B1 - unidade de controle de freio

Info

Publication number: BR112014000844B1
Application number: BR112014000844-2A
Authority: BR
Inventors: Ross Bradley; Nigel Anstey
Original assignee: Knorr-Bremse Rail Systems (Uk) Limited
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2020-11-17
Also published as: KR20140054016A; CN103702878B; WO2013004993A1; EP2892771A1; JP6170915B2; GB2493127C; JP2014523831A; BR112014000844A2; US20140257604A1; US9434391B2; GB201111366D0; KR101960400B1; GB2493127A; GB2493127B; EP2892771B1; CN103702878A

Abstract

SISTEMA DE FRENAGEM Uma unidade de controle do freio 11 para um veículo ferroviário é dotada de um primeiro 12 e um segundo 13 núcleos. 0 primeiro núcleo 12 é responsável pelas funções de controle do freio e o segundo núcleo 13 é responsável pelas comunicações. Um comutador 16 controla as comunicações entre o segundo núcleo e um barramento de comunicações no veículo ferroviário, de tal forma a salvaguardar a função de frenagem do primeiro núcleo. 0 segundo núcleo tem acesso para escrever no barramento de comunicação apenas quando habilitado pelo primeiro núcleo, o dito primeiro núcleo determina se o sistema está em um estado seguro definido para, dessa forma, salvaguardar a função de frenagem. Isto reduz os requisitos de teste para o novo software de comunicação.

Description

[001] A invenção se refere a uma unidade de controle de frenagem para um veículo ferroviário.

[002] O projeto de comunicação padrão atual em um veículo ferroviário compreende um barramento CAN, que permite que os dados sejam comunicados ao longo do trem entre os dispositivos, incluindo as unidades de controle de frenagem.

[003] Os protocolos de comunicação CAN foram aprovados ao longo de diversas décadas de uso. Atualmente é convencional usar computadores portáteis convencionais para operar o software de diagnóstico e outros, os ditos laptopspodem ser conectados ao barramento CAN e serem usados para se comunicar com as unidades de controle de frenagem. As interfaces padrão atualmente utilizadas em Sistemas de Gerenciamento de Trem (TMS) tal como o RS-485, MVB e FIP são considerados como muito lentos pelos usuários, que querem usar os padrões mais rápidos, tal como o Ethernet.

[004] O Ethernet, neste contexto, descreve o sistema de comunicações de nível mais baixo, ou seja, a camada física e a transferência de pacotes de dados mais simples. Os usuários precisam que sejam suportados os protocolos de nível mais alto, os quais ficam no topo da cadeia da Ethernet quais, por exemplo, Profinet, CIP, TCP, UDP, servidor Web.

[005] Como os sistemas de freio são de segurança crítica, é necessário que qualquer código de software executável que seja executado na unidade de controle do freio e qualquer dos módulos associados com a unidade de controle do freio, tal como a proteção de patinamento da roda, é testado e validado no SIL2 (Nível de Integridade de Segurança 2 [SafetyIntegrity Level2\}. O problema que isto causa é que cada novo módulo montado no sistema terá que ser validado no SIL2. No entanto, isso exige um trabalho de diversos anos e é muito caro e demorado para a maioria dos projetos.

[006] A patente GB 2395241 descreve uma unidade eletrônica de controle do freio de reboque. A ECU apresenta os meios de memória de armazenamento não volátil para o armazenamento de parâmetros de controle relacionados à frenagem, em particular, para o veículo e, os meios de armazenamento discretamente programáveis para transportar os dados operacionais para uma ou mais funções auxiliares do veículo. Este é operacional para verificar uma nu mais variáveis de entraria e saída e ns alnnritmns de cnntrnle relacinnadns a uma lista predefinida, tal como para salvaguardar a função de frenagem contra os modos de erro. Esta abordagem sofre da desvantagem de que ela não atende os requisitos dos usuários para as novas APIs (Interface de Programação de Aplicação [Application Programming Interface]), para suportar os novos protocolos e placas de interface, sendo limitada a funcionalidade na unidade de controle. O documento EP1084925 revela um sistema de frenagem de trem integrando um sistema de frenagem assistido por computador e um sistema de frenagem eletropneumático assistido eletricamente pelo uso de uma única válvula de controle.

[007] Portanto, a presente invenção visa fornecer uma disposição de unidade de controle de frenagem mais flexível.

[008] De acordo com a invenção, é fornecida uma unidade de controle de frenagem para um veículo ferroviário que apresenta um primeiro e segundo núcleos, sendo que o primeiro núcleo é responsável pelas funções de controle de frenagem e o segundo núcleo é responsável pelas comunicações, o dispositivo compreendendo ainda um comutador adaptado para controlar as comunicações entre o segundo núcleo e um barramento de comunicação no veículo ferroviário, de tal forma a salvaguardar a função de frenagem do primeiro núcleo, sendo que o segundo núcleo tem acesso de escrita no barramento de comunicação apenas quando habilitado pelo primeiro núcleo, qual primeiro núcleo determina se o sistema está em um estado seguro definido para, dessa forma, proteger a função de frenagem.

[009] Na solução de acordo com a invenção, o processador principal de "Controle" fornece todo o processamento padrão do Algoritmo de Controle de Frenagem conforme anteriormente, mas as comunicações TMS são movidas para um segundo processador de "Comunicações". O processador de comunicações é compatível com o SILO, o que reduz a necessidade de testes.

[010] Em adição, todo o desempenho da CPU de comunicações é fornecido pelo processador de comunicações, permitindo mais desempenho para o processador de controle para os Algoritmos de Controle do freio.

[011] Um exemplo de forma de realização da invenção será descrito agora em maior detalbe com referencia aos desenhos nos quais: - a figura 1 mostra de forma esquemática uma arquitetura geral da rede do trem; e - a figura 2 mostra de forma esquemática a arquitetura de acordo com a invenção

[012] A figura 1 mostra de forma esquemática uma arquitetura geral da rede do trem mostrando um barramento CAN 1. Uma unidade de controle do freio 2 compreendendo um processador central 3 que é conectado ao barramento 1. A unidade de controle do freio 2 pode ser dotada de um ou mais módulos, tais como, por exemplo, os módulos RIO (4) e RBX (5), os módulos são dispostos em série com a unidade de controle do freio 2. A CPU central 3 da unidade de controle de frenagem 3 é validada no padrão SIL2. Os módulos RIO e RBX também devem ser validados no padrão SIL2.

[013] Um laptop6 executando o software te diagnóstico padrão também é conectado ao barramento 1 através de um dongleou hardwarede proteção de software do barramento USB-CAN 7. Esta disposição permite que o laptopse comunique de forma segura com a unidade de controle do freio 2.

[014] A figura 2 mostra de forma esquemática a arquitetura da rede do trem de acordo com a invenção mostrando um barramento CAN 10. Uma unidade de controle do freio 11, que compreende os primeiro (12) e segundo (13) núcleos, é conectada ao barramento 10. A unidade de controle do freio 11 pode ser dotada de um ou mais módulos, tais como, por exemplo, os módulos PRI (14) e RBX (15), os ditos módulos são dispostos em série com a unidade de controle do freio 11.0 barramento da CAN 10 será tipicamente um barramento CAN duplo apresentando um barramento do freio de nível 1 e um barramento do trem de nível 2.

[015] O núcleo da unidade de controle do freio 12 é responsável pela função de frenagem e é conectado ao barramento. O núcleo 13 é responsável pelas funções de comunicação e é conectado ao barramento 1 por meio de um comutador 16 da CAN, a operação de dito comutador 16 é controlada pelo núcleo da unidade de controle do freio 12. O núcleo de comunicação 13 pode receber os dados diretamente do barramento da CAN, mas não pode escrever os dados no barramento da CAN, a menos que seja autorizado pelo núcleo da unidade de controle do freio 12. O núcleo de comunicação 13 compreende um servidor de web e habilita os aplicativos baseados em web a serem instalados e executados no núcleo. O núclpn rip cnmunicacãn 13 p nuaiqnupr anlicativns nu qnftwarpq pm PYPrurãn nn núclpn 13 não precisam ser validados no SIL2. Normalmente, o núcleo de comunicação só irá escrever no barramento quando houver uma atualização ou manutenção do software para o sistema de freio, o que exigirá a comunicação ao longo da camada de freios do barramento. O núcleo de comunicação 13 pode monitorar os dados sobre o barramento de dados do freio e isto também pode ser registrado no núcleo, ou enviado de volta para o condutor ou maquinista. A separação da função de monitoração da função a partir da função de controle do freio também irá resultar em uma melhoria de desempenho no núcleo de freio 12 devido a não haver carga extra. A disposição também facilita a interação com os diferentes barramentos de nível 2.

[016] O processador SILO tem acesso à rede de nível 1 para escrever apenas quando habilitado pelo processador SIL2, que determina se o sistema está em um "estado seguro" definido, de tal forma a salvaguardar a função de frenagem.

[017] O barramento é dotado de diversos níveis de segurança, com a comunicação no nível 1 sendo o mais seguro, sendo que este é usado para dados críticos de segurança, tais como os relativos à operação dos freios do veículo ferroviário. O núcleo de comunicação 13 pode receber os dados diretamente do barramento CAN, mas não pode escrever os dados no barramento da CAN, a menos que autorizado pelo núcleo da unidade de controle do freio 12, quando o núcleo 12 tiver determinado que o sistema de freio está em um estado seguro. Normalmente, o dito estado seguro pode incluir a variável/condição de quando o veículo estiver parado, mas pode incluir outras variáveis/condições, tal como a garantia de que o freio de emergência está acionado ou assegurar de que o veículo foi parado por um período de tempo predeterminado.

Claims

1. Unidade de controle do freio (11) para um veículo ferroviário apresentando os primeiro (12) e segundo (13) núcleos, no qual o primeiro núcleo (11) é responsável pelas funções de controle do freio e o segundo núcleo (12) é responsável pelas comunicações, a disposição compreendendo ainda um comutador (16) adaptado para controlar a comunicação entre o segundo núcleo e um barramento de comunicações no veículo ferroviário, de tal forma a salvaguardar a função de frenagem do primeiro núcleo (12), caracterizada por o segundo núcleo (13) ter acesso para escrever no barramento de comunicação apenas quando habilitado pelo primeiro núcleo, qual primeiro núcleo (12) determina se o sistema está em um estado seguro definido para, dessa forma, proteger a função de frenagem.

2. Unidade de controle do freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o primeiro núcleo apresentar ao menos um nível de integridade de segurança SIL2 e o segundo núcleo apresenta um nível de integridade de segurança inferior em relação ao primeiro núcleo.

3. Unidade de controle do freio, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o segundo núcleo apresenta um nível de integridade de segurança SILO.

4. Unidade de controle do freio, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada por o primeiro núcleo determinar se o sistema está em um estado definido por meio da determinação sobre se o veículo está estacionário.

5. Unidade de controle do freio, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada por o segundo núcleo ser adaptado para monitorar os dados no barramento e tanto registrar os dados no núcleo quanto enviar os dados de volta para o trem por meio de um segundo barramento.