CN1003989B - 改进的空载/负载刹车控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于铁路货车的空载／负载刹车控制系统包括一对负载传感器和比例阀，当感测到货车为“空载”状态时比例阀可以均衡刹车油缸的输送压力，负载传感阀串联相接用来拉制比例阀，这样，两个负载传感器必须同时感测到“空载”负荷状态才能操作比例阀。在这个意义上来说，由于在铁路货车不同的侧边安装了相对的各自的负载传感器，就可以避免因货车摆动而产生倾向于“空载”负荷状态的错误的负载指示。

Description

改进的空载/负载刹车控制系统

本发明涉及一种用于铁路货车的液压操作的空载/负载刹车控制系统的装置，特别是涉及一种支撑在短行程弹簧上的铁路货车。

由于随着负载的增加使货车弹簧被压缩，弹簧的变形程度可以用来指示货车的负载状态，即货车是处于“满载”负荷状态下，还是在“空载”的负荷状态下。一般来说，传感杆或其他类似装置被安置在货车的弹簧件与非弹簧件之间，作为检测弹簧变形程度和货车负载状态的装置。

一般，在较归式的货车上都使用短行程弹簧并且配备了归式的标准AB-75/8-12自动空载和负载货车刹车装置，如在WABCO规程手册Nc.5062-5中所讲的那样。简单地说，这种装置的特点是支撑油缸被装在车架承梁（弹簧件）的一端，并包括一个支撑活塞，该活塞有一个底脚，它对准货车车架（非弹簧件）侧边上的一个挡板并与其相接触。这个活塞由一个阻断阀致动以检测弹簧变形的程度，以便调节一个转换阀来适应仅在货车刹车管线被重新充满的时候的负载，因为当货车是从一侧检测的时候，那里已按负载或空载调节了。在这种方式下，货车的空载/负载状态是按每个负载变化来操作支撑油缸所确定的，随后，支撑油缸被阻断，以便摆脱在公路上运行时，货车的摆动和行驶的影响，从而防止负载调整对弹簧变形程度改变的影响。由于这种装置很复杂，所以价格较高，维修费用大。

目前，正在努力按照较新的标准来提高这些旧式货车的性能如：美国专利No.3，671，086中所讲的空载/负载刹车装置的SC-1标准。该专利在1972年7月20日公布了本发明的受让人。这种装置的特点是通过一个比例阀将液压从货车控制阀装置连接到刹车油缸和一个单个的负载传感阀上，该传感阀可按照货车弹簧的形变来检测货车的负载状态。在“满载”的负荷状态下，货车控制阀所产生的液体压力直接通过比例阀输入到货车刹车油缸中，但在“空载”的负荷状态下，负载传感阀将刹车油缸输送压力连接到比例阀上，从而使比例阀将输送给刹车油缸的液体压力降低一个预定的百分比。

单个的负载传感阀系安装在货车车架（非弹簧件）上部的车厢（弹簧件）的一侧，并且包括一个在刹车操作时被致动的传感臂，其作用是检测车厢与车架侧边的关系，用来作为弹簧变形的指示，以及货车负载状态的指示。因此，人们将会了解到，与旧式货车中使用的上述AB-7 5/8-12空载/负载装置相反，SC-1空载/负载装置，在刹车操作期间可以连续有效，所以其结构可简单些，设备费用较低，维修费用也较少。为了防止货车的摆动或运行对这一连续工作型的传感阀产生的影响，在传感臂与阀之间安装一个简单的无效行程装置，从而可以避免由于货车的摆动和运行而出现“满载”和“空载”之间的错误转换或变换。

这样，在具有短行程弹簧的货车上必须要采用这种成本较低的SC-1空载/负载装置，不过，由于货车的摆动和运行与普通货车承梁边上轴承间隙结合的作用，传感臂的移动有可能会增加现有的无效行程，其结果是传感器错误地指示了货车的负载状态。人们懂得，传感器的这种错误指示会由于在“满载”和“空载”的负荷之间传感阀交替变化而产生所不需要的刹车压力。在货车有负载的情况下，这种负载传感阀的交替变化是不希望的，因为当负载传感阀交替变化到“空载”负荷时，刹车效果会降低。当然，这种刹车的结果是延长了停车距离。

因此本发明的目的是，在具有短行程弹簧的货车上，消除货车摆动和运行对于SC-1型空载/负载装置的负载调整的影响，特别是当货车的刹车力不足的时候。

简单地说，实现这个目的的办法是用两个负载传感阀串连地操纵一个比例阀，通过这个比例阀从AB/D型控制阀装置或类似装置来的输送压力，将连接到铁路货车的刹车油缸上，铁路货车中具有短行程弹簧货车就装在此弹簧上。传感阀安装在铁路货车的相对的两侧边上，每个传感阀的传感臂垂直地对准铁路货车车架相对应的侧边。这就要求两个传感阀同时处于开启的状态，以便将控制的液压传到比例阀上，作为一个明确的指示表明货车的负载状态是“空载”。而在一般传统的SC-1空载/负载装置中，比例阀的操作是按照这个控制压力来降低传输到刹车油缸中的液压。结果，这个或那个负载传感阀，在货车摆动和运行时总会交替地处于开启状态下，例如，串连的传感阀中已关闭的一个，也会中断控制压力与比例阀的连接。在没有控制压力的情况下，由比例阀可以把控制阀装置产生的刹车油缸的输送压力连接到货车刹车油缸上。这样，便可以避免由于货车摆动和运行时而产生偏向于“空载”负荷状态的错误的负荷状态指示;从而可以防止刹车水平的降低。在这一方面，当应用连续动作的负载传感器时，例如，在用短行程弹簧支撑的货车上使用的SC-1空载/负载刹车装置时，要保持空载/负载装置的完整性。

通过以下的详细说明，将会使得本发明的其他目的和优点变得更清楚，有关的附图如下：

图1为安装了一对负载传感阀的铁路货车的剖视图，每个阀装配在货车车厢下侧的相对的两边上，用来按照货车车厢与货车边架之间的距离来检测货车的负载状态。

图2为本发明的原理系统图，其中表示了与比例阀相连的两个相对安装的负载传感阀，比例阀控制着按照货车负载状态而输入到货车刹车油缸中的油压。

图1中表示了一个具有适当安装的车厢2的铁路货车1，而在其下侧，车厢的一边装有一个负载传感阀3，与负载传感阀3相对在车厢2的一边装有另外一个负载传感阀4。每一个传感阀3、4均包括一个传感臂5，其一端与传感件体相铰接;在其自由端装有一个可调整的底脚6。负载传感器的安装位置要使底脚6垂直地对准相应的车架7、8的左边和后边，从而能够与负载传感阀的动作相对应。在一般传统的方式中，在车架的每一侧安装的是支撑着车架承梁10的弹簧或多层弹簧9。而车厢则由车架承梁来支撑，在这一点上它可以称作是一个弹簧件。反之，支撑弹簧9的车架侧边7、8可以称作是非弹簧件，因为车架侧边是由车轮11支撑的。

下面更详细地讨论这一点，当进行刹车操作时，由于提供给刹车油缸的压力大于预定值，从而刹车油缸的压力使相对的传感阀3、4的传感臂5动作。因此，每一个传感臂5上的底脚6与相应的车架侧边7、8的顶端相接触，以便检测有弹簧的车厢1和无弹簧的车架侧边之间的相对距离，从而检测货车的负载状态。

图2所表示的空载/负载刹车控制系统使负载传感阀3和4与比例阀12相连接，这个比例阀装在货车控制阀装置14（比如一个一般的AB/D型控制阀）和一般的刹车油缸装置15之间的输送管线13a和13b上。负载传感阀3和4，以及比例阀12，在美国专利No3，671，086中已作了详细的说明，在这一专利中所使用的空载/负载系统只是安装在货车一侧的单个的负载传感阀，检测货车负载状态的目的是根据货车是负载还是空载来调正刹车力。

比例阀12具有一个与输送管线段13a连接的入口16，以及一个与输送管线段13b连接的出口17，而输送管线段13b又与刹车油缸装置15相连。差分面活塞18操作一个断流阀19，该阀与阀座19a相配合以控制在入口16和出口17之间的液压。当断流阀19处于开启位置时，由控制阀装置14发出的全压力通过输送管线段13a和13b输送到刹车油缸15中去。

负载传感阀3和4包括一个带有插销21的滑柱式阀件20，其一端伸进一个致动活塞23的细长的槽22中，用来在其中间构成无效行程的连接。致动活塞23包括一个与传感臂5相连的推动杆24来影响滑柱式阀件20的运动。负载传感阀3的入口25与输送管线段13b的支线13C相连接。负载传感阀3的出口26通过管线段13d与负载传感阀4的入口25相连接，而负载传感阀4的出口26通过管线段13e与比例阀12的控制孔27相连接。回动弹簧28作用在负载传感阀3和4的活塞23上，用来保持活塞滑阀20的位置，使入口25与活塞23的一侧相连，这与回动弹簧28所作用的一侧相对，并且同时使相应的出口26与一个排气孔29相连通。另外，在连接管线13e上，还连接着一个调压罐30。

当进行刹车操作时，控制阀装置14以大家都知道的方式操作，在输送管线13a中建立起刹车油缸的压力，如图所示，作用在差分面活塞18上的压力，使得活塞18保持在其最上面的位置上。当活塞在这个位置上时，断流阀19闭锁其阀座19a，并且刹车油缸的压力通过输送管线13b段直接连通到刹车油缸装置15中，同时，这个刹车油缸在管线段13b中的输送压力的作用下经分支管线13c连接到负载传感阀3的入口25，从而作用在活塞23的面上使活塞动作，并使得传感臂5围绕着装在传感阀体上的枢轴转动，直到底脚6碰到了车架的侧边7。

假设货车1是加上负载的，因此车厢2（有弹簧部分）将会相对于车架侧边7（非弹簧部分）而向下变形，从而使传感阀3的底脚6碰上相应的车架的侧边7，此时传感臂5，仅仅使滑阀件20向右移动到一个位置使出口26与排气孔29和入口25都切断。这样，管线13C就与通向传感阀4的管线13d切断了，同时也与通向比例阀12的控制孔27的管线13e切断了。因此，比例阀12的入口27处于降低状态下，刹车油缸的全压从控制阀14经打开的止回阀19输送到刹车油缸15中。

结果，如车厢2在与承梁10连接处摆动，使装有传感阀3的货车1的左侧上升，在入口25和负载传感阀3的活塞23上有效的刹车油缸压力使传感臂5的底脚6保持与车架侧边7相接触，从而增加传感臂5的变形。由于边部轴承间隙，在短行程弹簧上的空载/负载的弹簧变形范围的百分比要大于一般弹簧，活塞23和滑阀件20之间销轴允许的无效行程不足以补偿货车的摆动。这样，传感臂5的变形足以导致活塞23向右移动滑阀20到入口25与出口26相连接的位置上。所以，有效的刹车油缸压力从管线13c通到管线13d，并且通到负载传感阀4的入口25中，从而使活塞23和传感臂5动作。假设货车的摆动使车厢2的左侧边抬高，而装有传感阀4的车厢2的右侧边趋于降低，或至少保持稳定，因此负载传感阀4将继续感测到负载货车的状态。这样，传感阀4的入口25与其出口26仍保持切断的状态，从而管线13e和比例阀12的控制孔27继续保持低压，并且通过比例阀12的打开的止回阀19，使控制阀装置14产生的刹车油缸全压力继续输入刹车油缸15中。

当车厢2向相反的方向摆动时，负载传感阀4将指示一个“空载”的负荷状态，但负载传感阀3将转而指示一个“满载”的负荷状态。因此，传感阀3的作用是切断在其入口25和出口26之间的液压通路，从而防止管线13e和比例阀12的控制孔27的增压，从而保持刹车油缸的压力全部传送到刹车油缸装置15上。

从以上的叙述可以看出，只要负载传感阀3或者4中的一个感测到“满载”的负荷状态（按照本发明的结果，当摆动时，就可能会发生这种状态），就会将比例阀的控制孔的压力切断，以防止刹车油缸的压力产生任何降低。这样，按照本发明装置的结构就可以避免由于货车的摆动，而引起的错误的“空载”负荷状态指示，使“空载”货车的刹车压力用于“满载”货车的危险，同时也就避免了过长的停车距离。

当货车处于“空载”的负荷状态时，两个负载传感阀3和4都将同时出现以下的情况：即车厢2相对于车架侧边而升高，因此相应的传感臂使两个滑阀20移动到其最右侧的位置上，在这里每个传感阀上入口25与出口26相连接。

当进行刹车操作时，刹车油缸压力通过比例阀12的打开的止回阀19的路线与比例阀12的控制口27相连，通过管线13c，传感阀3、管线13d、传感阀4和管线13e和管线13b同时引入刹车油缸15中。结果，当差分面活塞18上作用的刹车油缸压力达到输送压力的预定百分比时，这一压力是由控制阀装置14和在活塞18的作用下得到的;这时，上述比例阀12的差分面活塞18对关闭的止回阀19有效。

当货车处于“空载”的负荷状态下车厢2摆动时，这个或另一个负载传感阀将指示“满载”的负荷状态，而另外一个将感测到“空载”的负荷状态。如上所述，传感阀的这种指示“满载”的结果，将使比例阀12的控制孔27的压力被切断。而这将影响“空载”货车刹车，影响的程度是“满载”状态下刹车压力所产生的结果，这种偏向于满载刹车的错误指示是允许的，因为这只会使火车停车的距离缩短，而不是使停车距离加长。

Claims (18)

1、一种空载/负载刹车控制系统，可用于弹簧支承和非弹簧支承的铁路车辆，它包括：

（a）一个液压致动的刹车油缸装置;

（b）一个刹车油缸压力控制阀装置;

（c）一个在上述控制阀装置和上述刹车油缸之间的比例阀装置，用来在上述控制阀装置到上述刹车油缸装置之间转换上述刹车油缸的输送压力;

（d）一个用来检测车辆负载状态的传感器装置;

其特征在于，

上述传感装置使转换刹车油缸的输送压力连通到与上述车辆第一种负载状态中的上述刹车油缸装置并联的上述比例阀，同时切断上述转换刹车油缸的输送压力与上述车辆第二种负载状态中的上述比例阀的连接;

上述控制系统还包括：

（e）上述比例阀装置可以按照与其相连的转换刹车油缸的输送压力在上述第一种负载状态下进行操作，以便建立起比上述第二种负载状态低些的刹车油缸压力;

（f）上述传感器装置包括以串联形式相连接的第一和第二负载传感阀，只有当上述第一和第二两个负载传感阀同时都感测到上述第一种负载状态时，上述转换的刹车油缸的输送压力才连接到上述比例阀上。

2、按照权利要求1所述的空载/负载刹车控制系统，其特征在于，其中两个上述第一和第二传感阀分别安装在上述弹簧件和非弹簧件的一侧，并且还装有一个传感臂，可以移动地与上述弹簧件和非弹簧件的另一侧相接触，并按照上述弹簧件和非弹簧件的相对位置与上述刹车油缸的输送压力相对应，以产生上述第一种和第二种负载状态。

3、按照权利要求2所述的空载/负载刹车控制系统，其特征在于，其中上述第一和第二传感阀被安装在上述铁路车辆车轴的上述弹簧件和非弹簧件的侧边相对的两边上。

4、按照权利要求3所述的空载/负载刹车控制系统，其特征在于，其中上述第一和第二负载传感阀被安装在上述车轴的上述弹簧件和非弹簧件的侧边直接相对的对边上。

5、按照权利要求4项中所述的空载/负载刹车控制系统，其特征在于，

（a）上述比例阀包括一个连接到上述控制阀装置上的入口，一个连接到上述刹车油缸装置上的出口，以及一个控制孔：以及

（b）上述每一个传感阀还包括：一个入口和一个出口，上述第一传感阀的入口被连接到上述比例阀和上述刹车油缸装置之间，而上述第一传感阀的出口被连接到上述第二传感阀的入口，上述第二传感阀的出口被连接到上述比例阀的控制孔上。

6、按照权利要求5所述的空载/负载刹车控制系统，其特征在于，其中在上述第一种负载状态下，上述第一和第二传感阀在上述入口和上述出口之间建立一个液压通路，而在上述第二种负载状态下，则切断上述入口和上述出口之间的上述液压通路。

7、按照权利要求6所述的空载/负载刹车控制系统，其特征在于，第一种负载状态是空载负载状态，而上述第二种负载状态是满载负荷状态。

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