CN101193782B - 脱轨控制系统 - Google Patents

Abstract

铁路车辆的脱轨控制系统，除了对脱轨进行探测和报警，其提供控制于脱轨的一节车辆或多节车辆的制动器以及提供附加的应急制动和/或警报到驾驶室，所述系统具有主单元(1)，其上连接有：惯性传感器或探测器(8)设计用来探测脱轨，设备(9)用来指示脱轨控制系统已经被起动和用来保持系统运作，开关(10)用来解除脱轨控制，和底部测试连接点(11)用来测试使得其能经由螺纹吊环螺栓而模拟系统的触发，在台架实验和当系统安装到车辆(7)上的期间都能方便检验运作的正常性，和设置在排气口的设备(39)，当测得所述脱轨时，自动制动管(ABP)(5)能通过其排气。

Description

脱轨控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于铁路车辆的新的脱轨控制系统，其除了探测所述脱轨，还向脱轨的一节车辆或多节车辆的制动器提供控制。

尤其是，本发明的目的在于获得一种当脱轨发生时通过控制脱轨的一节车辆或多节车辆的制动器而防止对车辆和车轨产生严重损害的脱轨控制系统。

除了探测脱轨情况和控制脱轨车辆的制动器，本发明进一步的目的在于当向驾驶室通知所述脱轨时使得系统能触发附加的应急制动。

背景技术

通常铁路运输领域的脱轨问题是不幸地、相当频繁地并由于车辆和车轨的损伤造成巨大损失，且财产损失与消逝的时间成比例，直到受影响的轨道再一次向交通运输打开运行。

铁路车辆脱轨造成的严重后果使得有必要使用能快速探测车辆脱轨的具有足够可靠性并快速采取适当措施的设备。

至今为止，这类措施包括在探测到脱轨时尽快使用应急制动器、尽快制动机车以及为了将脱轨对人群、货物、车辆和基础设施造成的损害最小化而停止机车。

特别是，公知的基于惯性传感器的系统在探测到脱轨时触发传感器，快速排空自动制动管(ABP)并促使作用于所有车辆、包括脱轨车辆使用的机车应急制动器发挥作用。

然而，这些系统存在很大缺陷，情况是因一节或多节车辆脱轨而使得机车的所有车辆实施制动时，所有这些车辆的车轮被刹住，包括那些已脱轨的车辆。这阻止了它们转动，其不利之处在于当脱轨车辆滑过道渣和枕木时这些车轮被锁住，其可怕之处在于这可能造成其他车辆脱轨或者甚至翻车。

而且，在有些情况下，当脱轨发生且因此ABP打开时，司机或机械师没有注意到这些直到一段时间之后。这种情况尤其发生在较长的机车上，有时其可能超过两公里长，其ABP的压力降沿机车的车长逐渐下降，这开始于最靠近脱轨车辆的车辆并沿整个管持续。因此，如果脱轨车辆位于机车末端，在第一节车辆的ABP压力降不会发生功效直到一定时间消逝，在这个过程中机车将持续运行，因为控制站也不会发现这种情况。

因此，这意味着制动器不会在机车的所有车辆中同时发挥作用，这会造成不规则的制动和更加拉长的制动时间。

发明内容

下述系统有效解决了上述缺陷，它构成探测脱轨和控制脱轨车辆制动器的有效可靠装置，因而防止了在这种情况下通常会发生的对机车和车轨的严重损害。

尤其是，这种情况是通过一种能防止脱轨车辆实施制动、使得所述脱轨车辆的车轮滚过道渣和枕木从而防止因刹住的车轮造成严重后果的系统实现的。

该系统能用于牵引车辆(货车和客车)和自推进车辆，以及具有双轴的车辆和具有转向架的车辆，只要它们具有自动气压制动器。

本发明的脱轨控制系统包括具备不同机构的主单元，和将其固定至铁路车辆的支撑部件，其将设备自身固定并固定自动制动管(ABP)和制动缸管(C)，这一切通过提供必要安全性和密封的传统装置实现。

脱轨控制系统被设计成这样，除了如情况所要求的ABP或C管的连接，其能安装在所有类型的铁路车辆上，无论新建造的还是已经使用的，无需改动安装到车辆上的其余制动元件。

为安装该设备，车辆的容易接近的区域是必要的，因为如果系统被触动——或者由于脱轨或者偶然地——它必须被检查，如果可适用的话必须重置。

概括来说，该脱轨控制系统具有中央单元，其中装有应急装置，且触发该系统后ABP在其中排气；负责探测脱轨和触发该系统的惯性传感器；触发指示器；和能隔离脱轨控制系统的旋塞阀(stop cock)。

该系统不影响常用制动，也就是司机起动的制动将一直可用，无论是否安装本发明的脱轨控制系统。

然而，如果发生因脱轨造成的剧烈冲击(sharp blow)，本设备的惯性传感器被触发并打开ABP，然后造成脱轨车辆的制动缸管的压力排放到大气中。同样，在制动管里预先不在有压力时，这种压力也不会产生。

同时，所述设备已被触发后，将造成触发指示器运动，如果该系统要再次运作就要求其手动重置，因为直到进行该动作，能重新起动脱轨控制和释放机车制动的ABP的压力才能被恢复。

另一方面，脱轨后如果其他车辆在本发明的脱轨控制系统引发的制动过程期间发生脱轨，这些车辆上的该系统将如第一节脱轨车辆一样动作；因此，如果发生制动，这些车辆的制动管内的空气将排放到大气中，并且这些车辆的制动器被释放。

因此，为了恢复ABP中的压力，任何被起动的系统都必须通过手动重置各触发指示器和系统被起动的车辆中的每一个而重建。

无论如何，如果有必要阻止脱轨控制系统运作，通过仅操作旋塞阀的杆，其阻断了制动管与本发明的系统之间的连接，就可以迅速而简单地实现。

本发明的另一个特点在于其具有一测试系统，这使得它在安装到车辆后的任何时间都能够实施功能测试，以保证其可操作性和有效。

为了这一目标，本系统的中央单元具有一直接作用于惯性传感器的底部连接点，这使得其能通过螺纹吊环螺栓模拟所述系统的触发，方便在台架实验和系统安装到车辆后期间的功能测试；对于后者，当触发本发明的脱轨控制系统后，制动的反应能被测试，通过车辆运作前制动的实施和释放。

此外，当探得脱轨时为起动机车(对整个火车)的附加应急制动，并且同时向驾驶室发送警告信号，前述的脱轨控制系统安装有一种能打开安全电路的设备，其将起动应急制动和/或驾驶室中的警报。

该安全电路是围绕整个火车的通电电路，其连接至火车的安全系统，例如，安装在车辆的应急拉杆上，这样如果通过起动这些安全系统的任一个时，该电路被断开(打开)，应急制动被施加。

在铁路车辆上通常有应急电磁阀，其结合其他设备组成为大家所知的“应急闸道”。该电磁阀连接到安全电路，因此永久通电；因此，如果电磁阀由于电路打开而失去电流供应，就触发一系列动作，包括施加应急制动。

因此，当本发明的设备起动时，前述的安全电路被打开，起动除当测得脱轨时ABP的排气造成的制动之外的制动；然而，在这种情况下，制动器马上作用，因为不像ABP的排气，其如已经描述的那样以管道排空的速度为条件，应急制动的实施产生的是在机车所有车辆的同时制动。

为了获得该电路的打开，本发明的设备结合到脱轨控制系统的主单元，这样其位于出口中的一个上方，在探得一节或多节车辆的脱轨后ABP通过这些出口排气。

本装置的机械结构简单，基本上包括由ABP释放的空气的动作而使运动的活塞或元件，在该行进的过程中它起动至少一个造成打开或闭合安全电路的微型开关。在闲置位置，微型开关允许电线中的电连续性，但是当脱轨发生时，并且由此ABP排气，活塞或可移动元件起动了所述微型开关，该开关随后其又打开了安全电路，或换言之，打开所述电线形成的电路，在整个机车产生同时制动，与此同时起动向驾驶室发送的警报信号。

附图说明

为了完成已述说明和为了帮助更好理解本发明的特点，通过其优选实施例，附上一系列附图作为所述说明整体的一部分，以说明性的和非限定性的特点对以下进行说明：

图1示出了表示各车辆中本发明的装置的连接的一般示意图。

图2示出了表示本发明系统的示意图。

图3示出了当所述系统闲置时本发明系统的截面图。

图4示出了当所述系统起动时本发明系统的截面图。

具体实施方式

如图2所示，本发明的脱轨控制系统成形为具有主单元1，其通过具有两个连接装置的支撑元件2连接到车辆7上，第一个连接装置3连接到ABP5，而第二个连接装置4连接到制动缸管6。

图1示出了脱轨控制系统连接到车辆7或多节车辆的例子，其中可以追寻对所述车辆来说普遍的ABP5的路径，也可以看到制动缸管6。ABP的连接可以是串联或并联。

概括而言，下述的功能设备也连接到本发明的脱轨控制系统的前述主单元1：

-惯性传感器8或探测器：其设计用来探测发生在脱轨后的反常法向加速度(anomalous vertical accelerations)和触发传感器以及相应的应急制动。

-触发指示器9或信号：如其名所示，它用于指示脱轨控制系统的起动，也能使得应急情况起动(ABP和制动缸的排气)；因而，其在系统中的位置能使其在任何时候都完全可视。

-旋塞阀10：设计用来在发生要求其封锁或阻断的情况下适当隔离所述系统，当它阻断系统与ABP5之间的连接时，使其不工作从而使得脱轨控制不起作用。旋塞阀10位于系统主单元1的上部，能安装在四个不同位置，因而方便进入阻断动作而无论系统如何安装到车辆7上。

而且，旋塞阀10的设置消除了安装外部隔离塞阀的需要，并且提供了在各车辆7上的简单使用。

-测试连接装置：系统的惯性传感器8也具有底部连接点11，使其能通过螺纹吊环螺栓模拟该装置的起动，从而方便在台架实验和当系统安装到车辆7后的期间内简单快捷地功能测试。

该连接装置方便了测试以检查传感器在任何时间运作良好，且尤其是在车辆7运行前，这使得检查制动系统工作正常与否和本发明的脱轨控制系统运作正常成为可能。

-附加的应急制动设备39：设置于当测得脱轨时ABP5排气通过的排气出口处。

所有这些部件，除了设备39，形成了脱轨控制程序的有效作用部分，这在下面将通过本系统运作的发生顺序而说明，同时这些部件的运作和特点也将说明。

从图3示出的闲置位置开始说明，ABP5完全排空，腔室12，13，14，16，17和18也一样，这保证了0bar的压力，这期间指示器9通过弹簧38的动作而向内保持在闲置位置。

当ABP5内的压力增加，空气流入腔室12并由此慢慢通过活塞22下的管口19至腔室13，从此处空气通过管口20进入腔室14，并由此进入腔室17。下一步，其通过管口21进入指示器9的腔室18。同样，它从腔室14进入腔室16和惯性传感器8的阀27，其保持闭合状态。

当ABP在充气过程中，制动阀37继续通常动作，与上述过程独立。

如前述的图3所示，至于附加应急制动，在这种闲置位置，组成设备39的一部分的活塞40处于缩回位置，这样搁置其上的杆41就不会对用于打开安全电路43的微型开关42起作用；因此，所述电路43的电连续性就不会被打断，这意味着附加应急制动或者驾驶室的任何信号都不会被起动。

弹簧45还导致保持这一闲置位置，从而防止杆41在任何振动或不会造成脱轨的突然移动发生的情况下作用于微型开关42，因此保证没有不需要的应急制动会被触发。

进一步地，本发明的系统还设计为这样，不同腔室13，14，16，17和18的空气填充和所述腔室通过管口19，20和21的压力增加与ABP5的充气速度之间相互独立，因此保证不管机车长度和由此的所述ABP的长度如何，该系统都能正常发挥功用。

然后，在正常运作期间，施加和释放车辆7的制动器，即，由ABP5控制和司机起动的常用制动可以使用，并且该制动实施在其起作用的所有车辆。然而，本发明的脱轨控制系统因为在阀25、26和27保持闭合并且腔室13至18的气压在该过程中没有改变而对这一动作不起作用，在该过程中腔室12随ABP一起被排空和被充气。

同样，当由于一些其他类型的补充制动的实施而发生快速制动时，例如应急制动，其造成ABP5中的突然压降，本发明的控制系统将再一次不对制动过程产生效果或作用。

相反地，当一节或多节车辆7脱轨时，本发明的控制系统将如下动作：

如果发生脱轨造成的疾风，该系统惯性传感器8中的活塞24主体向下运动，随着这一动作腔室16通过阀27连接到腔室28，后一腔室通过排气口33连接到大气，这造成所述腔室16和腔室14，17和18中的突然压降，造成腔室14和腔室13之间的突然压力变化；这使得活塞22向上运动，克服弹簧29的力并使得阀25和26打开。

阀25和26的打开对本发明的目的来说是基本的，这将使得制动管6排气，从而使得脱轨车辆的车轮滚动。

为了使得制动缸6排气，在可能的众多实施例中，决定在活塞22的一侧设置阀26的位置，并在另一侧设置阀25的位置，这样，造成ABP通过排气口31排气的阀26的打开要求阀25的打开，从而造成制动缸管6通过排气口32和36的排气。

然而，如果人们希望阻止本发明的脱轨控制系统动作，即，如果不希望脱轨车辆的制动缸6释放，制住所述制动缸管6不与腔室15的入口连接是足够的，因此就能消除本系统的效果。

关于附加应急制动，事实是，如前所述，阀26的打开造成ABP5中的快速压降，因为其压力通过排气口31释放到大气中，随后又造成设置在所述排气口31的出口处的活塞40移动。

接下来，活塞40移动，克服弹簧45的抵抗力，在倾斜部分44的帮助下使得杆41往上移动。因此，杆41作用于微型开关42，打开安全电路43，如图4所示，因而中断前述电路的电连续性，这触发了附加应急制动和/或驾驶室的信号。

继续脱轨控制系统的工作过程，腔室16中的空气然后通过阀27流动并流动至惯性传感器8的位于腔室28中的活塞24顶部。如图4所示，只要阀27一打开，腔室16中的压力便朝向腔室28而快速降落，且从所述腔室28空气通过出口33释放到大气中。

因上所述，阀27在脱轨或惯性传感器8动作后打开，造成腔室16，14和17中的突然压降。腔室17中的这一突然压降使得腔室17和18之间出现压力差，使得指示器9的活塞35向上运动，从而由这一移动的效果，所述腔室18经由出口34连接至大气。

指示器9的活塞35的这一向外位置持续直至活塞被重置。换言之，指示器9的活塞35必须手动重置以回归所述指示器至其初始位置，这意味着技师或者其他合格人员必须在原处实施检查和验证。

因此，只要活塞35被向上推动，腔室14，16，17和18将通过出口34连接到大气。

在这一位置，如果ABP5因任一原因而充满，即使阀26因弹簧29的动作而处于闭合，在短时间后阀26将打开，腔室13的压力通过管口19而增加以及腔室14中压力的缺乏将造成活塞22的下与上表面间的压力差，这使得所述阀26打开和ABP5的再次压降。

因此，如前所述，任何触发过的脱轨控制系统都必须重置，这样ABP中的压力才能回复；为了这一目的，指示器9的活塞35必须向内移动，因而闭合出口34。

进一步地，检测到脱轨后，如果阀27因弹簧30的动作而将要闭合，这将使得设备重置，活塞22上不会产生压力，因为腔室14通过腔室17和18连接至大气，而相反，腔室13中的压力将增加，这将使得阀25和26打开，从而防止制动管6和ABP5中的压力形成，和随之的制动器重置。

本发明的脱轨控制系统的典型配置意味着如果其他车辆在一节车辆7脱轨后起动制动步骤的过程中也将发生脱轨，这些车辆的控制系统将像第一节脱轨车辆7的系统一样运作；因此，如果发生制动，这些车辆的制动管中的空气将排入大气，释放这些车辆的制动器，从而防止对车轨和车辆自身的损害。

因此，正如可从上述描述推定的一样，任一车辆7上的脱轨控制系统必须重置以恢复ABP5的压力，在此车辆上所述系统被触发起动；为此目的，指示器9必须通过手动向内移动活塞35而重置，因此闭合出口34并使得系统重置。

同样，在设备39中，一旦紧急情况过去，活塞40经工人手动重置的介入而回到其初始位置；因此，杆41向下移动并不再作用于微型开关42，这将再一次闭合安全电路43，使得本发明的设备39准备好再次运作。

Claims (13)

1.一种用于具有探测脱轨的惯性传感器(8)的铁路车辆的脱轨控制系统，其在脱轨造成剧烈冲击的情况下作用于自动制动管(ABP)(5)，起动机车应急制动的实施，其特征在于，其具有装置，该装置能使得所述脱轨的一节车辆(7)或多节车辆上的制动缸管(6)排空成为可能，从而释放它们的制动器并因此使得所述脱轨的一节车辆(7)或多节车辆的车轮能够滚动，所述能使脱轨车辆(7)上的制动缸管(6)排空成为可能的装置除包括第一阀(26)外还配备有第二阀(25)的活塞(22)，通过它来实施ABP的排气，这样当发生脱轨和所述活塞(22)克服弹簧(29)的力而向上移动时，第一阀(26)打开还使得第二阀(25)打开，从而制动管(6)通过某些排气口(32)和(36)排气。

2.根据权利要求1所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，其具有指示器(9)，指示器的活塞(35)在惯性传感器(8)动作后向外移动。

3.根据权利要求2所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，当活塞(35)向外移动时，腔室(14，16，17和18)将通过出口(34)连接至大气，且因此，ABP(5)的压力不能恢复直至活塞(35)被重置。

4.根据权利要求2或3所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，指示器(9)的活塞(35)必须手动重置以将所述指示器回归至其初始位置，这将闭合出口(34)。

5.根据权利要求1所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，其在每节车辆(7)上具有容易达到的旋塞阀(10)，其在被运行时隔绝所述系统从而阻断所述系统与ABP(5)的连接，并因此使得脱轨控制不起作用且无效，这也消除了安装外部隔离塞门的需要，并在每个车辆提供方便的通道。

6.根据权利要求5所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，旋塞阀(10)可安装在四个不同位置，因此方便进入阻断动作而不管系统是如何安装到车辆(7)上的。

7.根据权利要求1所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，惯性传感器(8)具有底部连接点(11)，这使得其可通过螺纹吊环螺栓而模拟触发惯性传感器(8)，从而在台架实验期间和当系统安装到车辆(7)上方便功效测试，该测试使得能检验本发明的制动系统和脱轨控制系统的正常工作。

8.根据权利要求1所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，其包括设置在排气口(31)处的设备(39)，在探测到脱轨时，ABP(5)通过所述排气口排气，这提供了附加、同时的制动于整个机车和/或警告信号到驾驶室。

9.根据权利要求8所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，设备(39)包括活塞(40)，活塞(40)从ABP经由排气口(31)的释放的空气的作用而移动，该活塞在其行进的过程中使得造成安全电路(43)打开和闭合的微型开关(42)闭合或打开。

10.根据权利要求9所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，活塞(40)通过杆(41)而作用在微型开关(42)上，而杆(41)安置在所述活塞(40)上。

11.根据权利要求10所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，活塞(40)具有能使杆(41)升起并作用于微型开关(42)上的倾斜部分(44)。

12.根据权利要求10所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，杆(41)具有弹簧(45)，该弹簧用于在任何突然的移动或不涉及脱轨情况的振动发生时，防止所述杆作用于在闲置位置的微型开关(42)。

13.根据上述权利要求所述的铁路车辆的脱轨控制系统，其特征在于，如果人们希望阻止所述系统作用，即如果脱轨的一节车辆(7)或多节车辆的制动缸(6)的释放是不希望的，阻止所述制动缸管(6)连接到腔室(15)的入口就足够。

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