CN101595022B - 货车车厢事件记录器 - Google Patents

Abstract

一种铁路车厢的、用于监控所述铁路车厢的制动系统的性能的可固定安装的事件记录器，其包括：(a)至少一个孔道，其用于接收来自于一个或多个制动系统元件的空气；(b)至少一个传感器，其用于确定所述接收到的来自于所述一个或多个制动系统元件的空气的压力；(c)处理器，其可运行为分析所述确定的压力以确定所述制动系统的运行状况；以及(d)指示器，其被配置为可视地传送所述制动系统的所述运行状况。所述指示器包括对应于多个预定运行状况的状态限定词的多个可激活的可视指示，所述预定运行状况的状态限定词与相应的多个运行状况的预定范围相关联。所述运行状况的预定范围被限定为在相应的所述一个或多个制动系统元件的相应的运行状况下与所述相应的所述一个或多个制动系统元件相关联的预期的压力的函数。

Description

货车车厢事件记录器

技术领域

本发明大体上涉及用于传送铁路车厢制动系统的运行状况的系统。

背景技术

列车通常包括引导机车、一个或多个远程机车和铁路车箱，其总称为车辆(rolling stock)。每节车辆具有制动设备，该制动设备包括制动管段、控制阀、制动缸、紧急风缸和副风缸等。制动管段被连接而形成延伸至车组的长度的制动管。由于制动管压力水平变化，因此控制阀将加压的空气导入和导出制动缸。为了实施列车制动，制动管的压力以特定的速率降低，其决定了所实施的制动率(例如，压力值)。

列车车组中的每节车辆的制动系统的正常运行对维持车组的安全和有效运行是重要的。列车车组中的制动设备的非正常运行可导致效率损失，例如，燃料过度消耗或者车轮和制动闸瓦的磨损增加。因此，需要定期对制动设备进行测试、诊断和维护。

在Rees的第5,808,909号美国专利、Vaughn的第6,327,894号美国专利和Dougherty的第6,837,550号美国专利等中公开了现有技术的制动测试和诊断装置。具体地，这些专利公开了需要在铁路车厢之间被运送以测试每个铁路车厢的便携式测试仪。这种便携式测试仪直接或间接地连接到铁路车厢的不同制动系统的孔道以接收来自于孔道的压力数据以用于进一步分析。然而，现有技术的测试仪提供了一种非常低效率的获得制动系统的状况的方法。

有关Rees和Vaughn的专利的测试仪尺寸巨大并且连接繁琐。例如，测试仪需要连接到位于铁路车厢的不同区域中的不同孔道。对于每个铁路车厢都需要完成将管道与孔道进行连接和再连接的繁琐操作。关于Dougherty的专利，可以观查制动系统的运行状况的唯一方式是通过使用可能容易丢失的手持式无线装置。Dougherty的专利中所公开的发明的缺点例如包括这种无线装置的增加的费用和这种无线装置在不同站(stations)的可获得性问题。此外，现有技术只能在列车及其铁路车厢静止时进行测试。

因此，希望通过提供用于有效传送铁路车厢制动系统的运行状况的系统和方法以克服以上问题和其它问题。

发明内容

本发明针对事件记录器，该事件记录器被配置为可视地传送铁路车厢上的制动系统的工作状况。大体上，事件记录器被配置为分析接收到的来自于各种制动元件的压力数据，并基于该分析来确定制动系统的工作状况。事件记录器被配置为将工作状况转换为动态的可视指示(例如，LED状态显示)，使维护人员快速地感知相应铁路车厢上的制动系统的状态。例如，绿色的LED指示“性能良好”、黄色的LED指示“性能异常”以及红色的LED指示“需要注意”。事件记录器可将数据存储一段设定的时间，从而可以下载该数据以用于进一步检查(例如，确定所检测到的具体故障)。事件记录器可由电池供电，但是还可以使用风力发电机或太阳能电池阵。

简言之，根据本发明，提供了一种事件记录器，其可固定地安装在铁路车厢上以用于监控所述铁路车厢的制动系统的性能。通常，所述事件记录器包括：至少一个孔道，其用于接收来自于一个或多个制动系统元件(例如，紧急风缸、副风缸、制动管、制动缸)的空气；至少一个传感器(例如，换能器)，其用于确定所述接收到的来自于所述一个或多个制动系统元件的空气的压力；处理器，其可运行为用于分析所述确定的压力以确定所述制动系统的运行状况；以及指示器，其被配置为可视地传送所述制动系统的所述运行状况。

所述事件记录器可包括模数转换器，其被配置为将接收到的来自于所述传感器的模拟电压转换为表示相应的所述确定的压力的数字信号。所述事件记录器可包括用于存储所述确定的压力的存储器。

所述处理器可运行为将所述一个或多个制动系统元件的所述确定的压力和与相应的所述一个或多个制动系统元件相关联的预期的压力进行比较以确定所述制动系统的所述运行状况。在另一个实施方式中，所述处理器可运行为用于将算法应用于对应的所述确定的压力以确定所述制动系统的所述运行状况。所述处理器可进一步运行为用于建立表示所述制动系统的所述运行状况的信号，并且所述指示器被配置为基于表示所述制动系统的所述运行状况的信号可视地传送所述制动系统的所述运行状况。

所述指示器包括多个可激活的可视指示，所述可激活的可视指示对应于多个预定运行状况的状态限定词，所述多个预定运行状况的状态限定词与相应的多个运行状况的预定范围相关联。所述运行状况的预定范围可被限定为在相应的所述一个或多个制动系统元件的相应的运行状况下与所述相应的所述一个或多个制动系统元件相关联的预期的压力的函数。所述多个预定运行状况的状态限定词可选自包括正常运作、异常运作和需要检查的组。所述多个可激活的可视指示可包括具有一个或多个LED的发光装置。所述一个或多个LED可被配置为发出对应于相应的所述预定运行状况的状态限定词的不同颜色。

所述事件记录器还可包括通信地连接到所述处理器并且被配置为将所述确定的压力传输到所述事件记录器外部的通信端口。所述通信端口可以是有线或无线数据传输接口。所述事件记录器还可包括电源，如，电池、通过制动缸排气驱动的风力发电机或太阳能电池阵。

一种用于监控铁路车厢的制动系统的性能的方法，其包括以下步骤：接收来自于所述制动系统的紧急风缸、副风缸、制动管和制动缸的空气；此后，确定相应的所述接收到的空气的压力；然后，分析所述确定的压力以确定所述制动系统的所述运行状况。最后，通过激活(a)第一可视指示或者(b)第二可视指示而可视地传送所述制动系统的所述状况，其中，第一可视指示对应于所述制动系统的正常运行状况，其中，所述第二可视指示对应于所述制动系统的异常运行状况。可采用其它的可视指示以指示其它限定的运行状况。所述相应的空气的接收、所述压力的确定、所述确定压力的分析和所述制动系统的状况的可视传送全部在所述铁路车厢上进行。

由于事件记录器被集成在每个铁路车厢中，因而维护人员无需携带任何硬件。维护人员只要快速扫视每个车厢就能够毫不费力地确定制动系统的运行状况。此外，不仅在铁路车厢静止时，而且在列车正常运行时，也可以对铁路车厢进行测试。

在本领域技术人员结合附图阅读并理解了下面的详细描述后，本发明的其它理想特征会对他们变得显而易见，在附图中，相同的参考数字始终表示相同的元件。

附图说明

图1是具有远程访问测试装置的铁路车厢的立体图，根据本发明的事件记录器被连接到该远程访问测试装置；以及

图2是图1的事件记录器的示意图。

具体实施方式

现在参照附图对本发明进行描述。应理解，附图中所示出的以及以下详细说明中所描述的具体系统只是本发明的示例性实施方式。

参照图1，公开了用于监控铁路车厢14的制动系统12的性能和/或运行状况的事件记录器10。如在本领域中所公知的，通常的铁路车厢14可包括具有控制阀装置16的平台，并且在平台上安装有副风缸18和紧急风缸20。控制阀装置16包括管支架部22，该管支架部22具有安装在一侧的服务部23和安装在相反侧的紧急部(未示出)。管支架部22的另一侧设置有开口，制动缸24、制动管25、副风缸18和紧急风缸20经由管路连接到这些开口。如在本领域所公知的，负责为制动而移动和/或存储空气的制动元件包括紧急风缸20、副风缸18、制动管25、制动缸24和控制阀装置16。这些制动元件易于磨损和撕裂，可能产生空气泄露，从而导致制动性能下降(例如，制动卡滞、无制动)。

管道26、27、28和29将控制阀装置16连接到自动单车测试器(ASCT)接收装置305，如Scott的第5,709,436号美国专利中所讨论的ASCT接收装置。管道26、27、28和29用于将来自于紧急风缸20、副风缸18、制动管25和制动缸24的相应空气运送到ASCT接收装置30，以便测试相应的空气压力，从而确定整个制动系统12的运行状况。这种测试可包括观测压力水平随时间的变化。应理解，关于本发明可以使用任何适合的ASCT接收装置和管道布置。例如，事件记录器10可直接连接到ASCT接收装置30。尽管ASCT接收装置30是事件记录器10的理想连接点，但是要理解，也可以使用制动系统12的管道中的其它位置以获得相应的待测试的压力。

事件记录器10优选地被安装到框架(例如，主体的侧面、底架等)或者被直接安装到铁路车厢14的控制阀设备16，并且事件记录器10如图1所示直接地或者经由附加的管道间接地连接到ASCT接收装置30。事件记录器10固定地安装到铁路车厢14，成为铁路车厢上的相对永久的固定设备。换言之，事件记录器10不是每当在制动系统12进行测试时就要附接和重新附接的便携式测试设备。除非需要更换事件记录器10，否则事件记录器10可能在铁路车厢14的使用寿命期在同一铁路车厢14上一直使用。事件记录器10包括防止受到如天气和接触应力等外力影响的外壳。因此，外壳可由如金属或塑料等的刚性材料制成。

继续参照图1，图2示意性地图示了事件记录器10。在优选的实施方式中，事件记录器10包括孔道31、32、33和34，这些孔道适于分别流体地连接到管道26、27、28和29，以用于接收来自制动系统12的紧急风缸20、副风缸18、制动管25和制动缸24的空气流。每个孔道31、32、33和34包括用于确定接收到的来自于相应的制动系统元件的空气的压力的传感器。用于将物理能量转换为如电压的可测量的信号的通常的传感器是换能器。在图2中示出的优选的实施方式中，压力换能器36、37、38和39位于每个相应的孔道31、32、33和34的下游。换能器36、37、38和39被配置为将感应到的空气压力转换为相应的代表确定的压力的模拟电信号。要理解，可以使用其它合适的传感器或机制。在可替换的实施方式中，事件记录器10可包括少于四个传感器。例如，事件记录器10可包括被控的阀装置以选择地控制来自于四个管道26、27、28和29的哪一个空气流将流到传感器。在优选的实施方式中，事件记录器10包括连接到换能器36、37、38和39中的每一个的模数转换器40。模数转换器40被配置为将相应的模拟信号转换为代表确定的压力的数字信号或数据。要理解，传感器可被配置为在不使用任何中间转换机制的情况下输出数字信号或数据。

事件记录器10包括连接到模数转换器40的处理器42。事件记录器10还包括在处理器42和事件记录器10的其它元件上运行的软件。该软件可作为固件而驻留在处理器42上或者其它合适的硬件中，例如，存储介质44。示例性的存储介质包括但不局限于挥发性/非挥发性RAM、闪存、硬盘驱动器、光驱或其它合适的存储介质。处理器42可被配置为在存储介质44上永久地或在预定时间内存储各种确定的压力数据。

处理器42通过合适的软件可运行为用于分析压力数据以确定制动系统12的运行状况。软件可包括与制动系统12的每个元件的正确的或希望的功能相关联的预定压力数据。例如，紧急风缸20、副风缸18、制动管25和制动缸24中的每一个具有与其相关联的空气压力值，所述空气压力值对于任何一个元件的运行或者制动系统12整体的运行是必须的。该预定压力值可用作建立各种运行状况的各种预定范围和/或限度的基础。例如，某个元件的空气压力降低可能与该元件的效率降低相关，但是可能仍然允许整个制动系统12的全部功能。相反地，某个元件的空气压力降低可能与该元件失效相关，而该失效导致整个制动系统12失效。运行状况的预定范围和/或限度在软件中被限定为作为在相应的制动系统元件的相应运行状况下与相应的制动系统元件相关联的预期的压力的函数。因此，可存在与制动系统12的正常运行以及制动系统12的异常运行相关联的预定运行范围。还可以通过预定范围或限度量化运行状况的任何其它程度。预期的压力可基于隔离的或相互关联的各别制动元件的压力值。因此，预定的范围和/或限度可考虑制动系统12中的空气压力的比例。

处理器42可运行为用于将确定的压力与制动系统12的各别元件、各别元件的组合(例如，累加、比例等)或者制动系统12整体的的预期压力或预定范围/限度进行比较。基于这种比较，可确立制动系统12的运行状况和性能。或者，处理器42可运行为用于将算法、计算或其本领域技术人员熟知的其它合适的压力比较方法应用于相应的确定压力，以便确定制动系统12的运行状况。在AAR S-461和AAR S-486中公开了压力比较方法，两种方法都是由美国铁路协会(theAssociation of American Railroads)出版的规范出版物。要理解，可以在考虑其它变量的情况下，对压力数据进行额外的计算。处理器42可运行为建立代表制动系统12的运行状况的模拟或数字信号。

事件记录器10被配置为将信号传输给指示器46，该指示器46被设计为基于信号可视地传送制动系统12的运行性能。指示器46是对应于一个或多个预定运行状况的状态限定词(qualifiers)的一个或多个可激活的可视指示，所述一个或多个预定运行状况的状态限定词与相应的一个或多个运行状况的预定范围相关联。

可视指示优选地出现在事件记录器10的外表面上，并且因此可由查看事件记录器10的人员看到。可视指示可在接收来自于处理器42的信号时被激活。例如，可视指示可以是发光装置，其被微处理器控制，从而根据发光装置接收到的信号的类型而激活发光装置的某些部分。示例性的发光装置包括LED，例如，LED 48a、48b和48c。每个LED 48a、48b和48c可被配置为呈现一个或多个状态。例如，每个LED 48a、48b和48c可以是开启或关闭的。开启的LED可以是静态或闪烁的。每个LED 48a、48b和48c的颜色可以相同或不同。或者，可使用被设计为发出不同颜色的单个LED。在优选的实施方式中，每个LED 48a、48b和48c的状态可由传输到发光装置的信号的类型控制。

预定的运行状况的状态限定词是与制动系统12的运行状况的状态有关的名称。这些名称包括但不局限于“正常运行”；“异常运行”或“设备故障”；以及“需要检查”或“要求服务”。指示器46的可视指示对应于不同运行状况的状态限定词或名称。LED 48a、48b和48c被配置为发出对应于各自的预定运行状况的状态限定词的不同颜色。例如，由LED 48a提供的绿色光可指示“正常运行”，由LED 48b提供的黄色光可指示“要求服务”，而由LED 48c提供的红色光可指示“异常运行”。在运行过程中，例如，如果预定的压力落入对应于代表制动系统12正常运行的运行状况的预定范围和/或限度内，那么处理器42被配置为将信号传输给指示器46以使LED 48a激活。因此，人员将注意到，事件记录器10正在显示绿色光，其指示与事件记录器10相关联的铁路车厢14上的制动系统12正常运行。除了制动系统12的运行状况和由处理器42传输的相应信号以外，按照类似于以上结合LED 48a所讨论的操作对其它LED 48b和48c进行激活。应理解，可以使用任何其它合适的可视指示或其它发光装置。类似地，可以命名其它合适的运行状况的状态限定词，并可将其包含在事件记录器10的可视指示显示方案中。

事件记录器10还可包括通信地连接到处理器42的通信端口50。通信端口50被配置为将存储在存储介质44上的确定的压力数据传输到外部设备。通信端口50可以是有线或无线数据传输接口。例如，可经由例如USB电缆的硬线连接或经由如蓝牙的无线连接实现数据、压力等的传递。其它无线技术可包括但不局限于红外、光学和微波。可通过人工或自动的方式启动数据的传递。例如，人员可使用手持式个人数字助理(例如，Palm

等)建立与事件记录器10的局域通信链接。或者，事件记录器10可被配置为以预定的频次将包含制动系统12的状态的数据传输给远程计算机。这可通过使用无线网络、蜂窝电话网络或卫星通信完成。可经由因特网通过web服务器提供制动系统数据。因此，可远程地实时或近似实时查看该数据。例如，可以基于该数据制定与制动系统12的状态有关的警报，并且如果需要立即注意特定制动系统12，那么可以将该警报发送到蜂窝电话或其它无线设备。

事件记录器10包括用于给事件记录器10的各种元件提供电能的电源52。电源52可在事件记录器10的内部或外部。电源52可包括但不局限于电池、通过制动缸排气驱动的风力发电机或太阳能电池阵。应理解，可以使用超过一个电源52来给事件记录器10的运行提供必要的能量。

在本发明的可替换实施方式中，事件记录器10可被配置为监控空重装置(empty and load device)下游的制动缸压力以确定如SC-I或其它ELX空重设备的运行状况。除了下游制动缸压力以外，还可以监控和记录如车厢重量等的其它车辆参数。例如，可通过合适的传感机制感应货车弹簧变形来对车厢重量进行监控。所得出的数据使对空重设备的评估得到了改进。可以使用单独的传感器来检测止回阀的位置，从而不会将有意滞留的空气误认为是控制阀失效。可以向手动制动添加另一传感器以检测设定手动制动的时间以及当铁路车厢移动时手动制动所处的状态。

已经参照优选的实施方式对本发明进行了描述。其他人在阅读并理解前面的详细描述之后可以进行修改和改变。只要所有这些修改和改变落入所附的权利书或等价物的范围，那么可将本发明理解为包括所有这些修改和改变。

Claims (20)

1.一种铁路车厢的、用于监控所述铁路车厢的制动系统的性能的可固定安装的事件记录器，所述事件记录器包括：

至少一个孔道，其用于接收来自于一个或多个制动系统元件的空气；

至少一个传感器，其用于确定所述接收到的来自于所述一个或多个制动系统元件的空气的压力；

处理器，其可运行为用于分析所述确定的压力以确定所述制动系统的运行状况；以及

指示器，其被配置为可视地传送所述制动系统的所述运行状况。

2.如权利要求1所述的事件记录器，其中，所述指示器包括对应于多个预定运行状况的状态限定词的多个可激活的可视指示，所述多个预定运行状况的状态限定词与相应的多个运行状况的预定范围相关联。

3.如权利要求2所述的事件记录器，其中，所述运行状况的预定范围被限定为在相应的所述一个或多个制动系统元件的相应的运行状况下与所述相应的所述一个或多个制动系统元件相关联的预期的压力的函数。

4.如权利要求3所述的事件记录器，其中，所述处理器可运行为用于将所述一个或多个制动系统元件的所述确定的压力与与相应的所述一个或多个制动系统元件的所述预期的压力进行比较以确定所述制动系统的所述运行状况。

5.如权利要求2所述的事件记录器，其中，所述多个预定运行状况的状态限定词选自包括正常运行、异常运行和需要检查的组。

6.如权利要求5所述的事件记录器，其中，所述多个可激活的可视指示包括发光装置。

7.如权利要求6所述的事件记录器，其中，所述发光装置由一个或多个LED组成。

8.如权利要求7所述的事件记录器，其中，所述一个或多个LED被配置为发出对应于相应的预定运行状况的状态限定词的不同颜色。

9.如权利要求2所述的事件记录器，其中，所述处理器可运行为用于建立代表所述制动系统的所述运行状况的信号，并且所述指示器被配置为基于代表所述制动系统的所述运行状况的信号而可视地传送所述制动系统的运行性能。

10.如权利要求1所述的事件记录器，其中，所述至少一个传感器是换能器。

11.如权利要求10所述的事件记录器，其进一步包括模数转换器，所述模数转换器被配置为将接收到的来自于所述换能器的模拟电压转换为代表相应的所述确定的压力的数字信号。

12.如权利要求1所述的事件记录器，其中，所述一个或多个制动系统元件选自包括紧急风缸、副风缸、制动管和制动缸的组。

13.如权利要求1所述的事件记录器，其进一步包括用于存储所述确定的压力的存储器。

14.如权利要求1所述的事件记录器，其进一步包括通信端口，所述通信端口通信地连接到所述处理器，并且所述通信端口被配置为将所述确定的压力传输到所述事件记录器外部。

15.如权利要求14所述的事件记录器，其中，所述通信端口是有线或无线数据传输接口。

16.如权利要求1所述的事件记录器，其进一步包括电源，其中，所述电源是电池、通过制动缸排气驱动的风力发电机。

17.如权利要求1所述的事件记录器，其进一步包括电源，其中，所述电源是太阳能电池阵。

18.一种铁路车厢的、用于监控所述铁路车厢的制动系统的性能的可固定安装的事件记录器，所述事件记录器包括：

第一、第二、第三和第四孔道，其用于分别接收来自于所述制动系统的紧急风缸、副风缸、制动管和制动缸的空气；

第一、第二、第三和第四换能器，其均被配置为确定相应的所述接收到的空气的压力并将所述确定的压力转换为相应的模拟信号；

模数转换器，其通信地连接到所述换能器中的每一个并且被配置为将所述模拟信号中的每一个转换为数据；

处理器，其通信地连接到所述模数转换器，并且所述处理器可运行为用于分析所述数据以确定所述制动系统的运行状况，以及所述处理器可运行为传输代表所述运行状况的信号；以及

发光装置，其连接到所述处理器，其中，所述发光装置对应于多个预定运行状况的状态限定词，所述多个预定运行状况的状态限定词与相应的多个运行状况的预定范围相关联，其中，所述预定运行状况的状态限定词等同于所述制动系统的正常和异常运行状况，其中，所述运行状况的预定范围被限定为在相应的一个或多个制动系统元件的相应的运行状况下与所述相应的一个或多个制动系统元件相关联的预期的压力的函数。

19.如权利要求18所述的事件记录器，其进一步包括用于存储所述数据的存储器和被配置为将所述数据传输到所述事件记录器外部的通信端口。

20.一种用于监控铁路车厢的制动系统的性能的方法，所述方法包括以下步骤：

接收来自于所述制动系统的紧急风缸、副风缸、制动管和制动缸的空气；

确定相应的所述接收到的空气的压力；

分析所述确定的压力以确定所述制动系统的运行状况；以及

通过激活第一可视指示或第二可视指示而可视地传送所述制动系统的所述状况，其中，所述第一可视指示对应于所述制动系统的正常运行状况，所述第二可视指示对应于所述制动系统的异常运行状况，其中，所述相应的空气的接收、所述压力的确定、所述确定的压力的分析和所述制动系统的状况的可视传送全部都在所述铁路车厢上进行。

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