BR112018068221B1

BR112018068221B1 - Sistema para a provisão de frenagem de emergência adaptativa em um trem

Info

Publication number: BR112018068221B1
Application number: BR112018068221-7A
Authority: BR
Inventors: John M. Reynolds; Erich Leonard; John W. Laduc; Konstantinos Vilaetis
Original assignee: New York Air Brake Llc
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2023-02-14
Also published as: CN108883753A; BR112018068221A2; US20170274918A1; ZA201805980B; CN108883753B; WO2017164877A1; US9776649B1; AU2016398444B2; AU2016398444A1; CA3018703A1; CA3018703C

Abstract

A presente invenção refere-se um sistema de controle de freio pneumático de locomotiva que responde a pedidos de frenagem de emergência provenientes dos sistemas externos aplicando uma quantidade variante de nível de freio de trem com base em parâmetros monitorados e calculados de modo a forçar uma condição definida para o trem. O sistema pode incluir uma frenagem de trem mínima aceitável, uma condição a ser atingida para impedir aplicação adicional dos freios do trem, e um nível máximo de freio de trem a ser aplicado em resposta a um pedido. De maneira alternativa, o sistema pode aplicar frenagem em níveis escalonados de acordo com os limites definidos para uma variante de comportamento do trem de interesse, tal como velocidade ou desaceleração. O sistema pode ser configurado para aplicar e liberar de forma incremental os freios do trem durante uma frenagem de emergência adaptativa e também pode ajustar o nível de frenagem de acordo com a capacidade de frenagem calculada do trem.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a sistemas de frenagem de locomotiva e, mais particularmente, a um sistema e um método para aplicar o freio de segurança "Override Braking", referido como frenagem de emergência, em resposta a um pedido proveniente de um sistema de segurança externa.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[002] Os sistemas de freio pneumático de locomotiva controlam os freios do trem modulando a pressão em um tudo de ar comprimido, chamado de "tubo de freio", o qual se estende continuamente por todo o trem. O tubo de freio precisa ser suprido com ar comprimido proveniente dos reservatórios principais da locomotiva para liberar os freios do trem, e a redução da pressão no tubo de freio causa a aplicação dos freios do trem. O sistema de freio pneumático permite ao usuário controlar o fluxo de ar comprimido dentro e fora do tubo de freio para aplicar e liberar os freios do trem. Alguns dos sistemas mais novos de controle de freio pneumático de locomotiva, equipados com Freios Pneumáticos Eletronicamente Controlados (ECP) podem controlar de modo alternado o nível de frenagem do trem por meio de comandos gerados eletronicamente que são distribuídos via comunicação de mensagem eletrônica por todo o trem. Se for usada a modulação convencional de tubo de freio ou o controle de ECP, o sistema de freio pneumático também pode ser configurado para responder a um sistema de segurança externa aplicando os freios do trem sem nenhuma ação do operador. Tal aplicação automática do freio é comumente referida como frenagem de emergência.

[003] Os atuais sistemas de frenagem de locomotiva, tanto os eletrônicos quanto os pneumáticos, geralmente simulam a função dos sistemas de freio pneumático em relação à frenagem de emergência. Nesses sistemas, o sistema de freio responde a um sinal elétrico ou pneumático proveniente do sistema de segurança externa reduzindo a pressão do tubo de freio para zero ou para um valor fixado. O sistema de freio também pode ser configurado para prover sinais para um sistema de controle de tração da locomotiva indicando que os freios de emergência foram aplicados, de modo que a energia fornecida ao sistema de tração e ao sistema dinâmico de freio possa ser inibida. Em sistemas convencionais de frenagem de locomotiva equipados com frenagem de emergência, a quantidade de frenagem acionada é estática e constitui um nível predeterminado de frenagem, o qual pode até ser a aplicação máxima de freio possível. Consequentemente, a técnica relacionada precisa de um sistema que possa aplicar uma quantidade apropriada e variante de frenagem de emergência em resposta a um sistema de segurança externa.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] A presente invenção refere-se a um sistema para a provisão de frenagem de emergência adaptativa em um trem, o qual possui um controlador que recebe um sinal a partir de um sistema de segurança externa solicitando uma frenagem de emergência e que em seguida faz o sistema de frenagem do trem aplicar os freios do trem. O controlador é programado para fazer o sistema de frenagem de trem aplicar um freio de emergência em um nível de freio do trem inicial em resposta ao recebimento do pedido de frenagem de emergência e para fazer o trem sistema de freio aumentar o nível de freio do trem em uma primeira quantidade predeterminada acima do nível de freio do trem inicial com base em uma condição comportamental do trem. Em uma modalidade, o controlador é programado para aumentar o nível de freio do trem em uma segunda quantidade predeterminada com base na condição comportamental do trem. Os aumentos do freio do trem podem ser aumentos incrementais do nível de freio do trem ou aumentos variáveis, calculados com base em uma característica do trem, tal como a capacidade atual de frenagem do trem. A condição comportamental do trem pode ser uma taxa predeterminada de desaceleração do trem, uma velocidade predeterminada do trem ou outra medida de resposta do trem ao freio de emergência. O controlador também pode ser programado para aumentar o nível do freio de emergência para níveis predeterminados com base em condições comportais correspondentes do trem, por exemplo, um primeiro comportamento resulta em um primeiro nível, um segundo comportamento resulta em um segundo nível etc. O controlador pode ser adicionalmente programado para calcular o nível de freio apropriado do trem como o maior de um primeiro nível com base em uma primeira função comportamental do trem, de maneira opcional, um segundo nível com base em uma segunda função comportamental do trem e em seguida, aumentar ou diminuir o nível de freio do trem, com base nas mudanças das primeira e segunda funções comportamentais. O controlador também é programado para não aumentar o nível de freio do trem se ele tiver atingido um nível de freio máximo predeterminado do trem e para verificar se o operador do trem suprimiu o freio de emergência antes de fazer o sistema de frenagem de trem aplicar o freio de emergência. O controlador também é programado para verificar se o sistema de segurança externa negou o pedido de frenagem de emergência.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DO(S) DESENHO(S)

[005] A presente invenção será melhor compreendida e apreciada a partir da leitura da seguinte Descrição Detalhada em conjunção com os desenhos em anexo, nos quais:

[006] figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de frenagem de emergência adaptativa de acordo com a presente invenção;

[007] figura 2 é um fluxograma de uma modalidade de um método para a provisão de frenagem de emergência adaptativa de acordo com a presente invenção;

[008] figura 3 é um fluxograma de outra modalidade de um método para a provisão de frenagem de emergência adaptativa de acordo com a presente invenção;

[009] figura 4 é um fluxograma de uma modalidade adicional de um método para a provisão de frenagem de emergência adaptativa de acordo com a presente invenção;

[0010] figura 5 é um fluxograma de mais uma modalidade de um método para a provisão de frenagem de emergência adaptativa de acordo com a presente invenção; e

[0011] figura 6 é um fluxograma de mais uma modalidade de um método para a provisão de frenagem de emergência adaptativa de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0012] Referindo-se agora aos desenhos, nos quais numerais de referência iguais denotam partes iguais ao longo de todo o relatório descritivo, é visto na figura 1 um sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 que compreende um controlador que pode aplicar níveis variantes de frenagem de trem em resposta a um pedido proveniente de um sistema de segurança externa 12 com base em parâmetros definidos, bem como em informações disponíveis para o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10. O sistema de segurança externa 12 pode ser um sistema vigilância, um sistema de controle de trem positivo (PTC), o sistema de controle de excesso de velocidade etc. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 está associado com um sistema de controle de locomotiva 14 que possui sensores de trem 16 capazes de coletar dados sobre a operação do trem e o sistema de freio pneumático eletrônico (EAB) 18 que opera o sistema de frenagem de trem 20. Na modalidade mostrada na figura 1, o sistema de controle de locomotiva 14 coleta e provê os dados do sensor para o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 e o sistema eletrônico de freio pneumático 18. No entanto, é válido observar que os sensores 16 podem avisar diretamente o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 ou sistema eletrônico de freio pneumático 18. De maneira similar, o sistema de segurança externa 12 pode avisar diretamente qualquer um ou todos sistemas, ou seja, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10, o sistema de controle de locomotiva 14 e o sistema eletrônico de freio pneumático 18. Conforme descrito aqui, é previsto que a funcionalidade e a lógica do sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 sejam implantadas por meio de sua integração direta ao sistema eletrônico de freio pneumático 18 programando-se os controladores existentes, no entanto, elas também poderiam ser implantadas programando-se o sistema 10 de um modo independente em um controlador dedicado que é acoplado ou interconectado ao sistema eletrônico de freio pneumático 18 ou ao sistema de controle de locomotiva 14. As comunicações entre os vários módulos vistos na figura 1 podem ser efetuadas por meio de uma ligação dedicada, sinais discretos digitais ou análogos, ou de estruturas de comunicação de trem existentes, o que inclui tanto sistemas com fio quanto sistemas sem fio, como é conhecido na técnica.

[0013] O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 inclui um nível mínimo de frenagem de trem aceitável que é estipulado como um parâmetro predefinido do sistema para estabilizar a quantidade inicial de frenagem de trem que o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 aplicará mediante o recebimento inicial de um pedido de frenagem de emergência a partir do sistema de segurança externa 12. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 também inclui parâmetros e lógica definidos, os quais podem ser configurados para induzir as condições comportamentais do trem que devem ser satisfeitas para que se possa impedir a aplicação de níveis mais altos de frenagem de trem por parte do sistema de frenagem de emergência adaptativa 10. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 também inclui um nível máximo de frenagem de trem aceitável que é estipulado como um parâmetro predefinido do sistema para estabilizar a quantidade máxima de frenagem de trem que será aplicada em resposta a um pedido externo de frenagem de emergência independentemente de quaisquer condições comportamentais do trem que sejam monitoradas. É válido observar que o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 não afeta a habilidade do operador do trem de aplicar de forma independente os freios em níveis mais altos do que a frenagem automaticamente forçada a qualquer momento.

[0014] Por exemplo, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode receber um pedido de frenagem de emergência por excesso de velocidade a partir do sistema externo 12 quando a locomotiva exceder 75 mph. O sistema externo 12 manterá o pedido ativo até que o trem atinja 60 mph. Em resposta ao pedido, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 inicialmente aplica a 7 psi a redução do tubo de freio e o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 determina que a desaceleração do trem resultante é maior que 1 mph/s (conforme calculada pelo sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 com base nas informações disponíveis de velocidade do trem). Como um resultado disso, a redução do tubo de freio fica em 7 psi. No entanto, quando a velocidade do trem cair para 65 mph, as rodas já se aqueceram ao ponto de a desaceleração do trem medida pelo sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 ficar abaixo de um limite predeterminado, por exemplo, abaixo do valor 1 mph/s indicado acima. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode então efetuar outra redução do tubo de freio, tal como 12 psi, para que a desaceleração medida fique novamente acima do limite predeterminado (e abaixo do limite) até que a velocidade do trem caia para 60 mph. Nesse momento, o pedido de emergência é negado pelo sistema de segurança externa 12 e não se aplica mais a frenagem de trem, ou seja, a pressão do tubo de freio pode ser restabelecida ao nível apropriado, tal como alertando-se o operador para tomar medidas para reassumir o controle normal do freio.

[0015] O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 também pode ser configurado para aplicar uma quantidade definida de frenagem de emergência se o limite de velocidade estipulado for excedido, uma quantidade maior de frenagem de emergência se um limite estipulado maior de velocidade for excedido e um freio de emergência se o limite máximo de velocidade for excedido. Os limites de velocidade a serem aplicados também podem ser modificados de forma dinâmica com base no território, na condição da pista ou em outros parâmetros, e comunicados ao sistema de freio pneumático por meio de um link de comunicação ou outro sinal.

[0016] O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 também pode ser configurado tanto para aplicar quanto para liberar de forma incremental o nível de frenagem do trem quando necessário para a operação do trem dentro de uma faixa definida de parâmetros. Por exemplo, o freio do trem poderia ser gradualmente aumentado para a obtenção de um parâmetro definido de desaceleração. E se a desaceleração do trem se tornasse maior que outro parâmetro de desaceleração definido, o freio do trem poderia ser liberado de forma incremental pelo sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 de modo a manter a desaceleração dentro da faixa definida.

[0017] O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 também pode incorporar a lógica para modificar o comportamento do algoritmo de frenagem adaptativa com base no estado de prontidão calculado e/ou monitorado do sistema de freio do trem para usar os freios. Os freios pneumáticos do trem precisam de ar comprimido armazenado para aplicar a força de frenagem às rodas do carro individual. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode calcular a quantidade de ar comprimido armazenado no trem com base nas aplicações e liberações do freio que ocorreram e também com base na taxa monitorada de fluxo de ar comprimido dentro do tubo de freio do trem durante a liberação do freio. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode então usar essas informações para mudar o perfil de frenagem. Por exemplo, se o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 calcular que a quantidade de ar comprimido armazenado no trem é insuficiente para aplicar a força de frenagem desejada em resposta a um comando de freio padrão, um comando de aplicação de mais freio ou de um freio de emergência pode ser automaticamente efetuado, dependendo da quantidade de discrepância.

[0018] Por exemplo, um sistema de freio da figura 1 que está operando em um estado normal pode ser parado pela pressão do tubo de freio em 64 psi para aplicar um serviço completo de freio. O fluxo de ar é zero, indicando o vazamento mínimo do trem. O operador libera o freio do trem por meio da alavanca do freio, iniciando uma carga da pressão do tubo de freio em 90 psi. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 monitora o fluxo de ar comprimido dentro do tubo de freio e calcula o nível médio de carga de ar comprimido nos reservatórios do freio do trem, seja identificando o volume total dos reservatórios do freio do carro (com base no comprimento do trem comunicado a partir do sistema de gerenciamento de energia do trem e na multiplicação pelo tamanho médio do reservatório do freio), seja aplicando um valor médio seguro do volume total do trem. O operador começa a mover o trem quando o fluxo cai para 60 SCFM (conforme permitido pelas normas governamentais de operação ferroviária). Se, pouco tempo depois, a velocidade máxima do trem for excedida, o sistema de segurança externa 12 solicitará uma aplicação de freio de emergência por parte do sistema de frenagem de emergência adaptativa 10. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 determina que a taxa de fluxo caiu apenas para 50 SCFM e, portanto, deduz que os reservatórios do freio do trem estão carregados apenas para um valor médio para 84 psi. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode então aplicar um fator de correção apropriado aos parâmetros de frenagem, adicionando 6 psi a cada nível de frenagem definido para garantir que o tubo de freio seja reduzindo em um valor adicional de 6 psi além do valor nominal definido de modo a obter a potência de frenagem desejada da mesma maneira que ocorreria se o trem estivesse completamente carregado.

[0019] Com referência à figura 2, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode implantar um método 30 no qual uma aplicação de freio de emergência pode ser suprimida pelo EAB 18. De maneira mais específica, um sistema de segurança externa primeiro solicita uma ação de freio de emergência 32 a partir do EAB 18. Uma verificação 34 é então efetuada para determinar se as condições de supressão de emergência estão ativas conforme descrito mais detalhadamente abaixo. Se as condições de supressão estiverem ativas, uma verificação 36 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Em caso negativo, o controle retorna para a verificação 34. Em caso afirmativo, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 permite que o trem assuma a operação normal 38. Se as condições de supressão não estiverem ativas na verificação 34, o EAB 18 aplica o freio de emergência no nível inicial/mínimo predeterminado 40. Uma verificação 42 é em seguida efetuada para determinar se as condições comportamentais do trem foram satisfeitas. Em caso negativo, o EAB 18 aplica a frenagem de trem adicional incremental 44. Uma verificação 46 é feita para determinar se a frenagem do trem atingiu um nível máximo. Em caso negativo, o controle retorna para a verificação 42. Em caso afirmativo ou se a verificação 42 determinar que as condições comportamentais do trem foram satisfeitas, uma verificação 48 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Em caso negativo, a verificação 48 é repetida até que a verificação 48 determine que o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Quando isso ocorre, o EAB 18 força uma reinicialização de emergência e os freios são liberados 50. O trem passa a operar normalmente 38 até que o sistema de segurança externo solicite uma ação do freio de emergência a partir do EAB 18.

[0020] Na figura 2, o EAB 18 permanece em frenagem de "operação normal" baseada nos comandos da alavanca do freio efetuados pelo operador até o sistema de segurança externa 12 detectar uma condição que justifica a frenagem do trem e solicita que o freio pneumático eletrônico aplique uma ação de freio de emergência. O pedido de emergência pode ser um sinal elétrico discreto, um sinal pneumático, ou uma comunicação eletrônica como conhecido na técnica. Ao receber o pedido de frenagem de emergência, o sistema eletrônico de freio pneumático avalia se o freio de emergência deve ser suprimido (impedido) com base na lógica interna definida. Tal lógica interna pode incluir a posição da alavanca, o nível de pressão do cilindro ou outro parâmetro referente à técnica anterior. Quando o pedido de emergência é verdadeiro/ativo e as condições de supressão são falsas/inativas, o freio pneumático eletrônico entra no estado aplicado de emergência. Na modalidade da figura 2, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 irá, ao entrar pela primeira vez no estado aplicado de emergência, aplicar um nível de frenagem definido como o nível inicial/mínimo. Esse primeiro nível de frenagem é um parâmetro do sistema, o qual pode ser projetado dentro do sistema como uma constante, ou pode ser um parâmetro persistente ou dinâmico implantado na memória e definido durante a compilação de software ou definido em operação via comunicação ou outro meio. O nível inicial/mínimo de frenagem de trem pode ser aplicado reduzindo-se a pressão do tubo de freio em uma quantidade definida para um trem convencional, ou aplicando-se uma porcentagem definida de esforço do freio do trem em um trem pneumático controlado eletronicamente (ECP). Depois que o nível inicial/mínimo de frenagem de trem é aplicado, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 monitora a condição comportamental do trem para verificar se o nível mínimo desejado foi atingido. Toda vez que o nível mínimo desejado do comportamento do trem é atingido, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 suspende a aplicação incremental adicional de freio do trem. E toda vez que o comportamento do trem desejado não é atingido, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 reinicia aplicando de forma incremental mais freio até que a frenagem máxima definida para o trem seja atingida e depois disso, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 não aplica mais nenhuma frenagem adicional. Assim como em um sistema convencional, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 continuará atendendo aos pedidos do operador por freio adicional através da alavanca de freio independentemente do máximo definido para a frenagem de emergência adaptativa. Toda vez que a aplicação incremental de frenagem adicional for suspensa, seja devido ao atingimento do nível máximo definido, seja devido à obtenção da condição comportamental desejada do trem, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 irá verificar se o sistema de segurança externa removeu o pedido de emergência. Quando o pedido de emergência for removido, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 induzirá ações normais para sair do estado de emergência e retornar para a operação normal.

[0021] A "condição comportamental do trem" mencionada na figura 2 e ao longo deste relatório descritivo é um parâmetro do sistema que pode ser projetado dentro do sistema como uma constante, ou pode ser um parâmetro persistente ou dinâmico implantado na memória e definido durante uma compilação de software ou via comunicações ou outro meio. O parâmetro pode ser diretamente monitorado pelo sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 via sensores acoplados, ou calculado pelo sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 com base nos sensores acoplados, ou monitorado ou calculado com base em dados comunicados ao sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 por meio de sistemas interligados, tais como computadores da locomotiva ou sistemas de gerenciamento de energia como o sistema de controle de trem LEADER® disponibilizado pela empresa New York Air Brake, LLC de Watertown, NY. Um exemplo de um parâmetro monitorado seria a velocidade do trem, a qual poderia ser monitorada diretamente por meio de um subsistema de prevenção de derrapagem roda do sistema de freio da locomotiva ou comunicada ao sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 a partir do computador da locomotiva. Um exemplo de um parâmetro calculado é a desaceleração do trem, a qual pode ser calculada com base no monitoramento contínuo da velocidade do trem. É válido observar que vários parâmetros monitorados ou calculados podem ser usados como a condição comportamental do trem na qual a aplicação do freio de emergência pelo sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 é baseada.

[0022] Com referência à figura 3, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode implantar um método 60 no qual a supressão de uma aplicação de freio de emergência é avaliada toda vez que a aplicação do freio é pausada. Primeiramente, um sistema de segurança externa solicita uma ação de freio de emergência 62 a partir do EAB 18. Uma verificação 64 é em seguida efetuada para determinar se as condições de supressão de emergência estão ativas, por exemplo, se o operador suprimiu manualmente ou cancelou a frenagem de emergência. Se as condições de supressão estiverem ativas, uma verificação 66 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Em caso negativo, o controle retorna para a verificação 64. Em caso afirmativo, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 permite que o trem assuma a operação normal 68. Se as condições de supressão não estiverem ativas na verificação 64, o EAB aplica o freio de emergência no nível inicial/mínimo predeterminado 70. Uma segunda verificação 72 é em seguida efetuada para determinar se as condições de supressão de emergência estão ativas e, em caso afirmativo, uma verificação 74 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Se a verificação 72 revelar que as condições de supressão de emergência não estão ativas, uma verificação 76 é efetuada para determinar se as condições comportamentais do trem foram satisfeitas. Em caso afirmativo, o controle passa para a verificação 74. Em caso negativo, a verificação 78 é efetuada para determinar se a frenagem de trem está em um nível máximo predeterminado e, em caso negativo, o EAB 18 aplica frenagem incremental adicional no trem e o controle retorna para a verificação 72. Se a verificação 78 determinar que a frenagem de trem atingiu um nível máximo predeterminado, o controle passa para a verificação 74. Se a verificação 74 determinar que o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado, o EAB 18 força uma reinicialização de emergência e os freios são liberados 82, de forma automática ou o operador ganha permissão para liberar os freios do modo convencional. O trem passa a operar normalmente 68 até o sistema de segurança externa solicitar uma ação de freio de emergência a partir do EAB 18.

[0023] O método visto na figura 3 é similar à figura 2, exceto pela diferença de metodologia de supressão de emergência. Enquanto o método 30 visto na figura 2 avalia as condições de supressão apenas ao entrar no estado de emergência, no método 60 visto na figura 3, o estado de emergência pode ser impedido de operar sempre que o sistema de freio não estiver mudando de forma incremental o nível de frenagem. No método 60, assim que a condição ou as condições comportamentais do trem forem satisfeitas e, portanto, a decisão fora avaliada como verdadeira, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 irá verificar se as condições de supressão também se tornaram verdadeiras. Em caso afirmativo, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 não aplicará mais freio incremental no trem e forçará o nível de frenagem de trem atingido ao ponto de o pedido de emergência ser removido pelo sistema de segurança externa. Depois disso, a reinicialização de emergência e o retorno para operação normal ocorrem assim como no sistema na figura 2.

[0024] Com referência à figura 4, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode implantar um método 90 no qual uma aplicação adaptativa escalonada do freio de emergência é feita pelo EAB 18 com base nos limites definidos de uma variante do comportamento do trem. Primeiramente, um sistema de segurança externa solicita uma ação de freio de emergência 92 a partir do EAB 18. Uma verificação 94 é em seguida efetuada para determinar se as condições de supressão de emergência estão ativas. Se as condições de supressão estiverem ativas, uma verificação 96 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Em caso negativo, o controle retorna para a verificação 94. Em caso afirmativo, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 permite que o trem assuma a operação normal 98. Se as condições de supressão não estiverem ativas na verificação 94, o EAB 18 aplica o freio de emergência no nível inicial/mínimo predeterminado 100. Em seguida, uma verificação 102 é efetuada para determinar se um primeiro limite comportamental do trem foi excedido. Em caso negativo, uma verificação 104 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Se o limite for excedido na verificação 102, o EAB 18 aplica frenagem de trem adicional em um nível que foi previamente associado com o primeiro limite comportamental do trem 106. Outra verificação 108 é em seguida efetuada para determinar se um segundo limite comportamental do trem foi excedido. Em caso negativo, uma verificação 110 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado e, em caso negativo, o controle retorna para a verificação 108. Se a verificação 108 revelar que o segundo limite foi excedido, o EAB 18 aplica frenagem de trem adicional em um nível previamente associado com o segundo limite comportamental do trem 112. Uma terceira verificação 114 é em seguida efetuada para determinar se um terceiro limite foi excedido. Em caso negativo, uma verificação 116 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Se a verificação 114 revelar que o terceiro limite foi excedido, o EAB 18 aplica frenagem de trem adicional em um nível previamente associado com o terceiro limite comportamental do trem 118. Uma verificação 120 é em seguida efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Em caso negativo, a verificação 120 é repetida até que o pedido de emergência do sistema externo seja negado. Se a verificação 104, a verificação 110, a verificação 116 ou a verificação 120 revelar que o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado, o EAB 18 força uma reinicialização de emergência e os freios são liberados 122, de forma automática ou o operador ganha permissão para liberar os freios do modo convencional. O trem passa a operar normalmente 98 até o sistema de segurança externa solicitar uma ação de freio de emergência.

[0025] O método 90 da figura 4 representa uma modalidade com etapas de frenagem definidas, em vez das abordagens continuamente incrementais das figuras 2 e 3. O método 90 da figura 4 atinge o estado de emergência do mesmo modo, ou seja, inicialmente aplicando a frenagem do trem no nível inicial/mínimo. No entanto, o método 90 possui uma variedade qualquer de níveis de frenagem adicionais (de "1" a "n") que são mapeados nos níveis correspondentes de comportamento do trem. Os níveis/limites de comportamento do trem e os níveis de frenagem escalonados ilustrados na figura 4 podem ser estabelecidos como parâmetros do sistema, os quais são projetados dentro do sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 como constantes. De maneira alternativa, os níveis escalonados podem ser parâmetros persistentes ou dinâmicos implantados na memória e definidos durante a compilação de software, ou definidos durante a operação do sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 via comunicações externas ou outro meio. Depois de aplicar um nível inicial/mínimo de frenagem de trem, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 em seguida monitora ou calcula o comportamento do trem definido e aplica o nível de frenagem de trem que corresponde ao limite monitorado/calculado. Conforme ilustrado na figura 4, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 continuará avaliando o nível de frenagem do trem em comparação com o comportamento do trem e aplicará o próximo nível de frenagem mais elevada toda vez que um limite incremental for excedido até que o pedido de emergência seja negado pelo sistema de segurança externa. Quando o pedido de emergência é removido, o EAB 18 força a reinicialização de emergência e retorna para a operação normal por meio da lógica usual.

[0026] Com referência à figura 5, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode implantar um método 130 no qual a frenagem de emergência adaptativa de acordo com a presente invenção baseia-se em uma ou mais curvas contínuas de desempenho do trem. Primeiramente, um sistema de segurança externa solicita uma ação de freio de emergência 132 a partir do EAB 18. Uma verificação 134 é em seguida efetuada para determinar se as condições de supressão de emergência estão ativas. Se as condições de supressão estiverem ativas, uma verificação 136 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Em caso negativo, o controle retorna para a verificação 134. Em caso afirmativo, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 permite que o trem assuma a operação normal 138. Se as condições de supressão não estiverem ativas na verificação 134, o EAB 18 aplica o freio de emergência no nível inicial/mínimo predeterminado 140. Em seguida, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 calcula qualquer frenagem adicional desejada com base na função de comportamento do trem A 142, ilustrada na figura 5 como milhas por hora (mph) versus o percentual do serviço completo de frenagem (% de FS). O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 calcula em seguida qualquer frenagem adicional desejada com base na função de comportamento do trem B 144, ilustrada na figura 5 como milhas por hora sobre segundos (mph/s) versus o percentual do serviço completo de frenagem (% de FS). O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 aplica em seguida os freios 146 com base na maior magnitude de cálculo de freio da etapa 142 e da etapa 144 para que o esforço do freio aplicado seja o máximo possível com base nas duas funções. É válido observar que podem ser usadas mais de duas funções. Uma verificação 148 é em seguida efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Em caso afirmativo, o EAB 18 força uma reinicialização de emergência e os freios são liberados 150, de forma automática ou o operador ganha permissão para liberar os freios do modo convencional. O trem passa a operar normalmente 138 até o sistema de segurança externa solicitar outra ação de freio de emergência a partir do EAB 18 na etapa 132. Se a verificação 148 determinar que o pedido de emergência do sistema de segurança externo não foi negado, uma verificação 152 é feita para determinar se é preciso ou não efetuar uma liberação gradual dos freios (se o sistema 10 está ou não configurado de outro modo para permitir uma liberação gradual dos freios). Em caso negativo, o EAB 18 define o nível atual do freio como o novo nível inicial/mínimo 154 e o controle retorna para a etapa 142. Em caso afirmativo, o controle passa para a etapa 140.

[0027] O método 130 da figura 5 representa uma modalidade de sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 com uma ou mais funções de transferência que calculam o nível desejado de frenagem do trem com base em uma variante de comportamento do trem. A figura 5 ilustra duas funções das condições do trem, as quais são representadas como gráficos das funções de transferência. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 entra no estado de emergência do mesmo modo conforme discutido acima, porém, sem aplicar um nível mínimo de frenagem e sem verificar novamente o comportamento do trem. Em vez disso, o método 130 primeiramente calcula o nível mínimo de frenagem e em seguida seleciona o maior entre um nível de freio com base na função de transferência "A" e um nível de freio do trem com base na função de transferência "B." As funções das condições do trem são funções de transferência das variantes definidas do comportamento do trem versus o nível de freio do trem, as quais podem ser projetadas dentro do sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 como constantes. De maneira alternativa, as funções das condições do trem podem ser parâmetros persistentes ou dinâmicos implantados na memória e definidos durante a compilação de software, ou definidos durante a operação do sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 via comunicações externas ou outro meio. Depois de aplicar o máximo dos níveis calculados de frenagem de trem, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 então verifica se ainda existe um pedido ativo de frenagem de emergência. Se o pedido for negado, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 força a reinicialização do freio de emergência do modo usual. Se o pedido não for negado, o sistema volta para o recálculo. Se o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 estiver munido de liberação gradual, o sistema retorna para o ponto de cálculo inicial, permitindo que o próximo cálculo de freio aumente ou diminua ainda mais com base nas mudanças nas variantes do comportamento do trem usadas nas funções das condições do trem. Se o sistema não estiver munido de liberação gradual, então o freio atualmente atingido do trem é estipulado como o novo mínimo antes de o algoritmo calcular o novo nível de frenagem com base nas funções das condições do trem, não permitindo desse modo que o nível de freio do trem diminua até que o pedido de emergência seja negado e o freio de emergência, reiniciado. Quando o pedido de emergência é removido, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 força a reinicialização de emergência e retorna para a operação normal por meio da lógica usual.

[0028] Com referência à figura 6, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode implantar um método 160 no qual o freio de emergência pode ser tanto aplicado quanto liberado de forma incremental para manter uma variante do comportamento do trem dentro de um valor mínimo e um valor máximo definidos. Primeiramente, um sistema de segurança externa solicita uma ação de freio de emergência 162 a partir do EAB 18. Uma verificação 164 é em seguida efetuada para determinar se as condições de supressão de emergência estão ativas. Se as condições de supressão estiverem ativas, uma verificação 166 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Em caso negativo, o controle retorna para a verificação 164. Em caso afirmativo, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 permite que o trem assuma a operação normal 168. Se as condições de supressão não estiverem ativas na verificação 164, o EAB 18 aplica o freio de emergência no nível inicial/mínimo predeterminado 170. Em seguida, uma verificação 172 é efetuada para determinar se as condições mínimas de comportamento do trem foram satisfeitas. Em caso negativo, o EAB 18 aplica adições incrementais ao freio do trem 174. Uma verificação 176 é em seguida efetuada para determinar se a frenagem de trem atingiu um nível máximo predeterminado. Em caso negativo, o controle retorna para a verificação 172. Em caso afirmativo, ou se a verificação 172 determinar que as condições mínimas de comportamento do trem foram satisfeitas, uma verificação 178 é efetuada para determinar se as condições máximas de comportamento do trem foram excedidas. Em caso afirmativo, o EAB 18 efetua uma liberação incremental do freio do trem 180. Uma verificação 182 é em seguida efetuada para determinar se a frenagem de trem está em um nível inicial/mínimo predeterminado. Em caso negativo, o controle retorna para a verificação 172. Em caso afirmativo, ou se a verificação 178 determinar que as condições máximas de comportamento do trem não foram excedidas, uma verificação 184 é efetuada para determinar se o pedido de emergência do sistema de segurança externo foi negado. Em caso negativo, o controle passa para a verificação 172. Em caso afirmativo, o EAB 18 força uma reinicialização de emergência e os freios são liberados 186, de forma automática ou o operador ganha permissão para liberar os freios do modo convencional. O trem passa a operar normalmente 168 até que o sistema de segurança externa solicite outra ação de freio de emergência a partir do EAB 18.

[0029] O método 160 da figura 6 envolve uma modalidade de liberação gradual. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 tanto irá aplicar quanto liberar o freio do trem para manter o comportamento do trem dentro de uma série de valores mínimos e máximos. Essa modalidade é similar àquela vista na figura 2, exceto pelo fato de que o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 também pode liberar de forma incremental o freio do trem sem que um operador precise reiniciar o freio de emergência por meio da verificação 178 da figura 6. Quando é avaliado como "verdadeiro", o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 libera de forma incremental o freio do trem em um nível inferior até que o comportamento do trem esteja novamente entre os valores mínimo e máximo de comportamento.

[0030] O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode modificar qualquer um dos parâmetros usados nas figuras de 2 a 6 com base na lógica interna que calcula a frenagem capacidade do trem. Por exemplo, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 pode modificar os parâmetros para aumentar o nível de frenagem do trem se o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 determinar que a capacidade de frenagem do trem não está 100% carregada. Tal abordagem é particularmente importante para trens que são freados reduzindo-se a pressão do tubo de freio do trem para fazer o ar fluir a partir dos reservatórios de armazenagem de ar comprimido para dentro dos cilindros de freio dos vagões. O sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 também pode monitorar pressão do tubo de freio, bem como a taxa de fluxo do ar comprimido a partir do reservatório principal localizado dentro do tubo de freio para calcular o nível de carga dos reservatórios de armazenagem de ar comprimido dos vagões. Quando está disponível, o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 também pode usar parâmetros adicionais para refinar ainda mais a precisão desse cálculo, tal como o comprimento do trem (o qual pode ser comunicado ao sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 a partir do sistema de gerenciamento de energia do trem). Quando o sistema de frenagem de emergência adaptativa 10 identifica que os reservatórios dos vagões traseiros não estão completamente carregados, ele pode modificar o nível "mínimo/inicial" de frenagem do trem e todos os outros parâmetros para obter uma redução maior do tubo de freio do que o valor nominal não modificado de modo a garantir que uma frenagem eficaz seja aplicada em resposta ao pedido de frenagem de emergência.

[0031] Conforme descrito acima, a presente invenção pode ser um sistema, um método e/ou um produto do tipo programa de computador e é descrita aqui com referência a fluxogramas e diagramas em bloco de métodos e aparelho (sistemas). O fluxograma e os diagramas em bloco ilustram a arquitetura, funcionalidade e operação de implantações possíveis de sistemas, métodos e produtos do tipo programa de computador da presente invenção. É válido compreender que cada bloco dos fluxogramas e dos diagramas em bloco pode ser implantado por instruções de programa legíveis por computador em software, firmware ou em circuitos análogos ou digitais dedicados. Essas instruções de programa legíveis por computador podem ser implantadas no processador de um computador de propósito geral, um computador de propósito especial, ou em outro aparelho programável de processamento de dados para produzir uma máquina que implanta uma parte de (ou a totalidade) um ou mais dos blocos ilustrados nos fluxogramas e diagramas em bloco. Cada bloco no fluxograma ou diagramas em bloco pode representar um módulo, segmento ou porção de instruções, a qual compreende uma ou mais instruções executáveis para implantar as funções lógicas especificadas. Também é válido observar que cada bloco nas ilustrações de diagramas em bloco e fluxograma, ou combinações de blocos nos diagramas em bloco e fluxogramas, pode ser implantado por sistemas baseados em hardware de propósito especial que executam as funções ou atos especificados, ou combinações de hardware de propósito especial e instruções de computador.

Claims

1. Sistema (10) para a provisão de frenagem de emergência adaptativa em um trem, caracterizado por compreender: um controlador (18) que possui uma interface para recebimento de um sinal a partir de um sistema de segurança externa (12) que solicita um freio de emergência e uma interface para enviar um comando de freio de emergência para um sistema de frenagem de trem (20) que possui uma série de freios do trem que fará o sistema de frenagem de trem aplicar os freios do trem; no qual o controlador (18) é programado para fazer o sistema de frenagem de trem (20) para aplicar um freio de emergência em um nível de freio de trem inicial (40) em resposta ao recebimento do pedido de frenagem de emergência (32) e para induzir um aumento no nível de freio do trem inicial do freio de emergência (44) com base em uma condição comportamental do trem.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aumento é um aumento incremental predeterminado e o controlador (18) é programado para repetir o aumento incremental se o freio de emergência não tiver satisfeito à condição comportamental do trem.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador (18) é programado para induzir um aumento adicional no freio de emergência (80) com base na condição comportamental do trem.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o aumento é um aumento variável que depende de uma característica do trem (146).

5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a característica do trem compreende a prontidão do sistema de frenagem de trem.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador (18) é programado para não induzir um aumento no freio de emergência se o nível de freio máximo predeterminado foi atingido (46).

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aumento no freio de emergência para um primeiro nível de freio do trem baseia-se em uma primeira condição comportamental predeterminada do trem (102).

8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o aumento no freio de emergência é para um segundo nível de freio do trem com base em uma segunda condição comportamental predeterminada do trem (136).

9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o aumento no freio de emergência é para um terceiro nível de freio do trem com base uma terceira condição comportamental predeterminada do trem (114).

10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aumento no freio de emergência é determinado como o maior de um primeiro nível com base em uma primeira função comportamental do trem e um segundo nível com base em uma segunda função comportamental do trem (146).

11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (18) é programado para diminuir o nível de freio do trem (150) com base na condição comportamental do trem.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (18) é programado para verificar se o freio de emergência deve ser suprimido (64) antes de comandar a aplicação do freio de emergência (70) e antes de induzir um aumento no nível de freio do trem do freio de emergência (80).

13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o controlador (18) é programado para verificar se o sistema de segurança externa negou o pedido de frenagem de emergência (66) e, em caso afirmativo, para fazer o cancelamento do freio de emergência.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a condição comportamental do trem (42) compreende uma taxa predeterminada de desaceleração do trem.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a condição comportamental do trem (42) compreende uma velocidade predeterminada do trem.