CN101939197B - 制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有车轮滑移保护的轨道车辆的制动系统，其包括流体连接到分配器(2)的主制动管(1)和流体连接到制动分配器(2)的辅助蓄能器(7)，分配器(2)流体连接到一个或多个制动缸(3、4)。设有另一个蓄能器(20)，到达和来自该蓄能器(20)的压缩空气流能由阀(22)控制的，该阀的操作被适合于检测车轮滑移的控制单元所控制。在检测到车轮滑移的情况下，所述控制单元适合于在来自辅助蓄能器(7)的空气与来自另一个蓄能器(22)的空气之间切换空气供给。

Description

制动系统
技术领域
本发明涉及一种用于包含车轮滑移(slide)保护的轨道车辆的制动系统。
背景技术
轨道车辆制动系统通常是空气制动器，并且可以是单管路或双管路系统的任一种。在最近几年，这样包含车轮滑移控制和车轮滑转(spin)控制的系统已经建立。车轮滑移和车轮滑转都源于车轮对轨道的低的附着力。车轮滑移通常发生在制动轨道车辆时，车轮滑转发生在车辆加速时。
一种典型的车轮滑移控制系统包括在车辆的每个车轴上的多个传感器，该传感器适合于测量车轴的旋转速度。所述传感器分别通过线束接回到一中央车辆制动控制单元。在使用时，所述传感器的输出馈送到制动控制单元，该制动控制单元比较该值与邻近的车轴的值，如果差异超过预先确定的界限，释放并重新施加制动压力直到速度下降到可接受的界限内为止。这种系统已经在实践中证明了它本身，并且带来改进的制动性能并减小了对车轮和轨道的损坏的可能性。对于车轮的损坏的问题在货运列车上尤其严重，因而货运列车趋向于比正常情况所能行驶的更加缓慢。
车轮滑移保护增加了制动系统的空气消耗，通常比没有车轮滑动保护的相同系统的空气消耗增加了四倍到十倍。尤其在单管制动系统中，这所导致的问题在于辅助蓄能器的尺寸需要增加空气消耗所增加的相似的量。制动系统的充气时间也增加，并且制动释放时间也增加，尤其是在车轮滑移保护行为后。
发明内容
本发明试图提供一种用于具有车轮滑移保护的轨道车辆的制动系统，该制动系统减小了辅助蓄能器增加的尺寸并且改善了在车轮滑移保护行为之后的充气时间和释放时间。
根据本发明，提供一种用于具有车轮滑移保护的轨道车辆的制动系统，该制动系统包括一主制动管，该制动管被流体连接到一分配器，辅助蓄能器被流体连接到分配器，该分配器被流体连接到一个或多个制动缸，其特征在于，设有另一个蓄能器，到所述另一个蓄能器和来自所述另一个蓄能器的空气流能通过一阀进行控制，该阀适合于将空气从所述辅助蓄能器和从所述另一个蓄能器供给到制动器。
优选地，在检测到车轮滑移的情况下，选择器阀控制到制动器的空气，以便仅使来自附加蓄能器的空气被供给到制动器。优选地，当在辅助蓄能器中的压力达到一预定的压力时，阀切换，以允许空气从辅助蓄能器流动到制动器。
优选地，独立于为辅助蓄能器充气之外，所述阀适合于控制附加蓄能器的充气。优选地，所述阀在给附加蓄能器充气之前或者以一优先率给辅助蓄能器充气。
优选地，所述阀是一选择器阀，该选择器阀包括与附加蓄能器流体连接的第一端口、与辅助蓄能器连接的入口和适合于供给空气到制动缸的出口，另一个阀适合将空气流从与辅助蓄能器连接的入口切换到与另一个蓄能器连接的端口。优选地，选择器阀具有适合于使附加蓄能器与辅助蓄能器隔离的禁止器阀。
优选地，在不再检测到车轮滑移的情况下，所述选择器阀将空气流从附加蓄能器切换到辅助蓄能器。优选地，在制动器释放后，当辅助蓄能器中的压力达到预先确定的界限时，禁止器阀打开以使附加蓄能器被重新充气。优选地，如果在辅助蓄能器中的制动压力下降到低于一预先确定的界限，则车轮滑移保护就被禁用。优选地，在分配器和可变载荷继动阀之间设有一放泄阀，该放泄阀控制到可变载荷继动阀的先导压力。
本发明的系统有利地允许使用较小的蓄能器容量，减小了制动系统的充气时间，减小了制动释放时间并且减少了系统的总空气消耗。
附图说明
现在将参照附图较详细地说明本发明的示例性实施例，其中：
图1示出一种用于轨道制动系统的已知的布置；
图2示出根据本发明的用于轨道制动系统的布置；
图3示出在图2和图3的布置中使用的选择器阀；
图4示出图2布置的替代布置；
图5示出图2布置的另一种替代布置；
图6示出对图5系统的修改；
图7示出图2布置的另一种替代布置；
图8示出对图5系统的修改；
图9示出另一个替代的实施例。
具体实施方式
图1示出了用于轨道制动系统的部分已知布置的示意图，该轨道制动系统包括与制动分配器2流体连通的主制动管1，该制动分配器2经由管路12流体连接到继动阀3、4，所述继动阀3、4每个都连接到一相应的放泄阀5、6，该放泄阀5、6连接到一相应的制动缸(未示出)。所述制动分配器2具有虚拟的缸压力并且将通常具有集成的继动阀能力。通常，每个转向架将设有一个继动阀和一个放泄阀，或者每个车轴一个放泄阀。还已知的是使用可变载荷阀代替继动阀3、4。
设有辅助蓄能器7，该辅助蓄能器7经由第一出口保持与制动分配器2流体连通，并且还经由第二出口与继动阀3、4中的每个流体连通。通过分配器2中的止回阀保护辅助蓄能器压力。实线示出了在单管系统中使用的布置。虚线示出了另一个连接到位于第二出口处的辅助蓄能器7的管道9，该管道9具有一隔离旋塞和通向主蓄能器管11的止回阀10。管道9、止回阀10和主蓄能器11将在双管路系统中出现。在使用中，所述辅助蓄能器7以压缩空气的形式储备能量，用于施加制动。所述辅助蓄能器7使用在制动管1中的空气供给来充气。
图2示出了本发明的第一实施例，在该实施例中相同的数字示出相同的部件。在这个实施例中，设有车轮滑移保护(WSP)或附加蓄能器20，该附加蓄能器20经由一管道21连接到供气装置的第一端口23或选择器阀22。所述附加蓄能器有效地增加辅助蓄能器的容量，以为车轮滑移保护提供充足的空气容量。所述选择器阀经由第二端口24与管道9和辅助蓄能器7的第二出口保持流体连通。选择器阀22的第三端口25与继动阀3、4流体连通，并且选择器阀22的第四端口与在制动分配器2和继动阀3、4之间的管道12流体连通。选择器阀22被一WSP制动控制单元(未示出)电子地控制。WSP蓄能器20设有一紧急排气阀27。选择器阀22通过提供到蓄能器容量中的优先空气供给直到制动器处于临近释放状态为止来管理制动系统中的空气供给，在所述临近释放状态的点上，火车能在可接受的时间段内驶离(pull away)。一旦所述辅助蓄能器7已经被充气到所需的水平，选择器阀22改变状态并且把空气导向附加蓄能器20。
在虚拟缸或制动缸管道中的压力能被用作用于空气供给再充气从一个蓄能器到另一个蓄能器的转换信号。所述蓄能器22还包括一集成的止回阀，以阻止从辅助蓄能器到附加蓄能器20的空气流失。所述选择器阀22能够被气动地或者电气地操作。
在WSP行为过程中，如果观察到辅助蓄能器压力下降到最小的安全要求阈值水平，则将在两个放泄阀中禁用所述WSP功能。这种状态将保持到辅助蓄能器和附加蓄能器的压力已经被恢复到能够支持WSP行为的预先确定的水平为止。
在该实施例使用双管路系统的情况下，具有隔离旋塞和止回阀29的另一个管道28能够使主蓄能器管11与在WSP蓄能器20和选择器阀22之间的管道21流体连通。在双管路布置中，第一管路传导制动指令并且可选的第二管路输送空气供给。
在特别优选的实施例中，辅助蓄能器和附加蓄能器被同时消耗。或者，选择器阀也可以切换到用于车轮滑移保护的附加蓄能器并且例如通过使附加蓄能器压力降到低于紧急制动的下限压力而切换回到用于紧急制动的辅助蓄能器。在施加制动后，选择器阀通过使附加蓄能器与空气供给隔离而在附加蓄能器之前为辅助蓄能器充气，由此能使火车在可接受的时间内驶离。然后，选择器阀切可换状态以给附加蓄能器充气。
图3示出了具有第一端口23、第二端口24、第三端口25和第四端口26的选择器阀22的内部布置。所述第二端口24经由一管道40连接到第三端口25，通过在管道40中的2/2转换阀30，空气流是可控制的。转换阀30的第二入口经由管道43连接到第一端口23，并且转换阀30的第二出口连接到一电磁阀31，该阀31的出口经由另一个管道41与管道40流体连通。在第二端口24和转换阀30的第一入口之间的管道40中设有一低压力开关32。管道41还连接到一禁止器阀33，该阀33在开启位置时与一节流器34流体连通，在关闭位置时与第四端口26流体连通。所述节流器34的出口经由一管道42与第一端口23流体连接，管道42中设有低WSP压力开关35用于控制到达和来自第一端口23的空气流。设有止回阀36，以当空气从第一端口23流动到第四端口26时旁通节流器34。
在使用中，空气从主制动管1输送通过制动分配器2和辅助蓄能器7，并且经由第二端口24进入选择器阀22。空气通过在开启位置的禁止器阀33和节流器34到达第一端口23以给WSP蓄能器20充气。
为施加制动，制动分配器虚拟缸压力在继动阀(或可变载荷阀)控制室发起制动施加。空气从连接到辅助蓄能器7的第二端口24到达第三端口25迅速地流过选择器阀22，以通过继动阀3、4使制动缸充满。在第四端口26处的虚拟缸压力关闭选择器阀33，由此使WSP蓄能器20与辅助蓄能器7隔离。
在制动施加过程中，在WSP传感器检测到车轮滑移的情况下，所述WSP制动控制单元使电磁阀31通电，该电磁阀31将辅助蓄能器7的压力传递到转换阀活塞，以将第一端口23和WSP蓄能器20连接到第三端口25，使辅助蓄能器7与制动缸隔离。
当WSP传感器检测到车辆滑移不再存在时，WSP制动控制单元使电磁阀31断电，该电磁阀31从转换阀活塞排出辅助蓄能器压力，以将第二端口24连接回到第三端口25。
WSP控制单元适配成当低WSP压力开关35和低辅助蓄能器开关32都处在开启位置时，WSP控制单元能够仅使电磁阀31通电。
低WSP压力开关35被设置在低于最大常用制动压力的水平，以使用在WSP蓄能器20中存储的能量。一旦WSP蓄能器被消耗到这个水平，WSP控制单元就使电磁阀31断电并且禁止WSP控制。
低辅助蓄能器开关32被设置在一水平以保证来自辅助蓄能器的最大常用制动施加是可用的。一旦辅助蓄能器被消耗到这个水平，WSP控制就再次被禁止。
WSP控制单元能控制选择器阀以按照要求在辅助蓄能器7和WSP蓄能器20之间切换，直到达到WSP禁止阈值为止。
在制动的释放过程中，辅助蓄能器7被来自主管1的空气重新充气，并且重新充气是与制动缸的压力对虚拟缸的压力的比率成比例的，直到该比率下降到0.2巴为止，在该点上，禁止器阀33重新开启，由此使空气通过节流器34重新充满WSP蓄能器20。这样允许在不必给WSP蓄能器20充气的情况下实现制动释放，由此减少了火车在轨道系统中停止的时间。
制动分配器2用已知的方式使辅助蓄能器7和制动缸泻压。当第四端口26处的压力减小到允许禁止器阀33开启并且允许空气经由辅助蓄能器7返回通过分配器2时，WSP蓄能器的泻压在排气过程中是自动完成的。在从WSP蓄能器20的到分配器2反向流动通过选择器阀22的过程中，所述止回阀36旁通节流器34，这减少了排气时间。
图4示出图2布置的替代布置，并且相同的数字仍被用来示出相同的部件。所述制动系统包括与一制动分配器50流体连通的主制动管1，该制动分配器50包括一集成的继动阀。所述制动分配器50连接到选择器阀52的端口25。选择器阀52的第二端口24连接到辅助蓄能器7。所述选择器阀52的操作被WSP制动控制单元控制。所述WSP蓄能器20连接到选择器阀52的第一端口23。第四端口26与在制动分配器50和放泄阀5、6之间的连接点流体连接，该放泄阀5、6继而连接到相应的制动缸。
就图1和图2而言，用虚线示出用于双管路系统的布置的额外部件，该附加部件包括：具有隔离旋塞和止回阀10的另一个管道9，用于连接辅助蓄能器7与主蓄能器管11；和具有隔离旋塞和止回阀29的管道28，用于将WSP蓄能器20连接到主蓄能器管11。
图5示出图2布置的另一个替代布置。在这个实施例中，辅助蓄能器7与制动分配器2保持流体连通，该制动分配器2从主制动管1抽取其空气，并且分配器2经由管道12流体连接到防锁死放泄阀5、6。所述WSP蓄能器20经由管道23连接到选择器阀22。所述选择器阀22控制系统的空气管理，以使进入辅助蓄能器7的空气供给优先于进入WSP蓄能器20的空气，直到制动处于临近释放的状态为止。然后，选择器阀22重新引导空气供给进入WSP蓄能器。在虚拟缸或制动缸管道中的压力是两个另外的选择，用于产生控制阀将空气供给从一蓄能器切换到另一个蓄能器的信号。如虚线所示。
图6示出相似于图5实施例的另一个实施例，在该实施例中，系统还包括负载重量阀(load weigh valve)13、14和继动阀5、6。
图7和8示出对图5和6的替代实施例，在该实施例中，选择器阀位于辅助蓄能器和分配器之间。
图9示出另一个替代实施例，在该实施例中，放泄阀被安置在可变负载继动阀的入口处。在这个布置中，所述放泄阀控制可变载荷继动阀的先导压力。
如上所述且如点划线所示，图4到9的实施例也能够可选择地使用双管路系统。所述空气供给管通常在它和辅助蓄能器以及附加蓄能器之间装配有止回阀和隔离旋塞。
如果低WSP压力发生，所述系统有利地保证来自辅助蓄能器的最大常用制动施加是可用的。在制动的施加和释放的过程中，系统也有利地禁止WSP蓄能器的充气。
虽然系统已经被明确地说明具有一个WSP蓄能器，但是具有多个相互连通的WSP蓄能器或附加蓄能器是可能的。控制阀的操作能仅通过气动控制或电气地实现。在该应用中的车轮滑移保护(WSP)也包括车轮踏面损伤保护(wheel flat protection)(WFP)。通常地，系统能在每辆车厢、每个转向架或每个轴基座(axle basis)上操作，在这种情况下，系统对于每辆车厢、每个转向架或每个车轴都分别具有一个放泄阀。

Claims (10)

1.一种用于具有车轮滑移保护的轨道车辆的制动系统，包括主制动管(1)，该主制动管流体连接到一分配器(2)，一辅助蓄能器(7)流体连接到所述分配器(2)，所述分配器(2)流体连接到一个或多个制动缸，
其特征在于，设有附加蓄能器(20)，到达和来自该附加蓄能器的空气流能通过选择器阀(22)进行控制，所述选择器阀能将来自辅助蓄能器(7)的空气和来自附加蓄能器(20)的空气供给到制动器。
2.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，在检测到车轮滑移的情况下，选择器阀(22)控制到制动器的空气，以便使仅来自附加蓄能器的空气被供给到制动器。
3.根据权利要求2所述的制动系统，其特征在于，当在附加蓄能器中的压力达到一预先确定的压力时，所述选择器阀切换以允许空气从辅助蓄能器流动到制动器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制动系统，其特征在于，所述选择器阀(22)能控制附加蓄能器的充气而与辅助蓄能器的充气无关。
5.根据权利要求4所述的制动系统，其特征在于，所述选择器阀以一优先的比率为辅助蓄能器充气或者在给附加蓄能器充气之前为辅助蓄能器充气。
6.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述选择器阀设有用于使附加蓄能器与辅助蓄能器隔离的禁止器阀。
7.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，在不再检测到车轮滑移的情况下，所述选择器阀将气流从附加蓄能器切换到辅助蓄能器。
8.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，在制动器释放后，当辅助蓄能器中的压力达到预先确定的界限时，禁止器阀开启，以允许附加蓄能器被重新充气。
9.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，如果辅助蓄能器中的制动压力下降到低于预先确定的界限，则车轮滑移保护被禁用。
10.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，在所述分配器和一可变载荷继动阀之间设有放泄阀，该放泄阀控制到可变载荷继动阀的先导压力。
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