CN106536308A - 用于轨道车停车制动器的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种停车制动器控制系统，其被定位在轨道车停车制动器锁定机构的上游以防止停车制动器脱离，直到制动系统再装载到其能够被用于在斜坡上维持列车的足够点。该系统包括三通阀，其减少被供应到停车制动器解锁系统的制动器管导向器压力，直到制动器管压力达到预定阈值为止。释放延迟系统可以被耦合到停车制动器控制系统以使被定位在列车的头附近的轨道车的停车制动器被释放的速率减慢以确保整个列车的停车制动器大致同时被释放。

Description

用于轨道车停车制动器的控制系统

技术领域

本发明涉及列车停车制动器系统，并且更具体地涉及用于控制轨道车制动系统的系统和方法。

背景技术

用于铁路的停车制动器系统是公知的并且一般使用由空气压力抵挡的停车制动器力的机械源。具体地，一个实施例是弹簧施加的/空气释放的停车制动器，其使用大弹簧用于停车力。弹簧通常被保持在压缩状态中并且被允许扩张以施加停车制动器。停车制动器之后当系统被加压以再次压缩弹簧时被释放。

另一传统停车制动器系统是可从纽约水城的纽约气闸有限责任公司获得的系统，其额外地被描述在美国专利Nos.7,163,090和7,377,370中。系统使用气动控制的机械锁定机构来将空气制动器缸锁定在施加的负载状态中。因此，即使在空气制动器缸随后归因于长停车持续时间而泄漏时，制动器也被机械地保持在施加的位置。Parkloc中的闭锁机构由制动器管压力导向并被布置为当制动器管压力下降到60psi以下时锁定并当制动器管压力超过65psi时解锁。尽管用于锁定和解锁的实际压力能够由闭锁活塞的设计(包括活塞面积和弹簧预紧力)限定，但是滞后作用即在锁定压力与解锁压力之间的差不是如此容易被改变的，因为锁定和解锁是对具有固定浸湿面积的单个活塞元件进行加压的结果。

在正常操作中，常常迫使列车在斜坡上停止。因为在货运列车上使用的AAR制动器系统是直接释放系统，空气制动器系统的再装载在制动器系统释放的同时被完成。为了防止列车在该释放和再装载过程期间在斜坡上滚动走，列车乘务员在列车中的足够数量的车上手动地设置手动制动器以保持列车静止。一旦设置了手动制动器，列车空气制动器就被释放并被再装载。手动制动器必须之后在列车能够被移动之前被手动地释放。

在停车制动器系统在制动器管排放的情况下将列车在斜坡上保持在停车状态时，一旦制动器管压力超过释放压力，例如65psi，停车制动器将与空气制动器同时释放。因此，期望具有一种停车制动器系统，其将直到列车制动器被实质上再装载时才释放并且其能够由机动车的驾驶员控制而无需某个人步行列车的长度以手动地释放被设置在列车中的足够数量的车上的手动制动器从而保持列车处于静止位置。

发明内容

本发明包括一种用于在斜坡上保持制动器的系统，所述制动器使用三通阀，该三通阀具有进口并且能够在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置，所述进口被连接到第一出口，在第二位置，所述进口被连接到第二出口。具有力的弹簧被用于将阀偏置到第二位置，并且被互连到第一出口和第二出口两者的气动导向器被用于使阀偏置到第一位置。具有分裂压力的分裂阀被定位在所述进口与所述第二出口之间。因此，阀当在进口处的压力超过弹簧的力和分裂阀的分裂压力时将移动到第一位置，并且阀当在进口处的压力低于弹簧的力时将移动到第二位置。

停车制动器保持系统可以额外地被耦合到速率敏感阀以用于使处于列车前面并且常常归因于在列车的头处的较高的压力和流动速率而首先释放的轨道车上的停车制动器的释放延迟。速率敏感的第一实施例具有被直接连接到第一导向器并经由阻气门和油箱被连接到第二导向器的进口。速率敏感阀能在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置，进口经由具有分裂压力的分裂阀被连接到出口，在第二位置，进口被直接连接到所述出口。在另一实施例中，速率敏感阀具有被直接连接到第一导向器并经由阻气门和油箱被连接到第二导向器的进口，并且速率敏感阀能在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置，进口经由阻气门被连接到出口，在第二位置，进口被直接连接到出口。

附图说明

将通过结合附图阅读下面的详细描述更完全地理解并认识到本发明，在附图中：

图1是根据本发明的处于第一位置的轨道车停车制动器的控制系统的示意图；

图2是根据本发明的处于第二位置的轨道车停车制动器的控制系统的示意图；

图3是轨道车停车制动器的控制系统的延迟释放回路的实施例的示意图；

图4是轨道车停车制动器的控制系统的延迟释放回路的另一实施例的示意图；以及

图5是示出了根据本发明的被耦合到轨道车停车制动器的控制系统的延迟释放回路的实施例的示意图。

具体实施方式

现在参考附图，其中类似的附图标记遍及附图指代类似的部分，在图1中见到一种停车制动器控制系统10，其将以低压力致动轨道车的停车制动器并以较高压力释放停车制动器从而允许停车制动器保持列车直到空气制动器被实际上再装载并且移动列车是安全的为止。系统10包括气动导向的三通阀12，其可以被互连到例如在美国专利Nos.7,163,090和7,377,370中可见的传统Parkloc制动系统的锁定机构14。

如图1中进一步可见，Parkloc制动系统包括停车制动器锁定机构14，其包括与可转动锁定螺母18协作以防止轨道车制动器缸的释放的锁定套16，由此提供停车制动器系统。锁定螺母18可绕制动器缸轴的螺纹部分转动并且具有协作以通过与被定位在锁定套16上的对应齿啮合来锁定和解锁停车制动器锁定机构14的齿，由此当锁定螺母18和锁定套16被啮合时防止制动器缸的释放。通过施加从制动器管经由进口22到套16的接触区20的流体压力由此驱动锁定套16远离锁定螺母18并且因此通过脱离有齿的表面脱离与锁定螺母18的啮合来解锁或释放锁定机构14。当从接触区20移除制动器管压力时，弹簧24将锁定套16返回到与锁定螺母18的啮合，由此将锁定机构12返回到锁定位置。基于弹簧24的力，能够控制必须从锁定机构被移除以啮合的制动器压力的量。

从完全装载的制动器管开始，为了进行制动器应用，减少制动器管压力，并且轨道车上的空气制动器控制系统将车上的气动制动器缸加压与制动器管减少成比例的量。通常，制动器管释放和再装载压力为90psi。对于90psi制动器管，完全服务制动器应用将制动器管压力减少到大约65psi。在完全服务时，制动器管、辅助油箱和制动器缸压力被均等为相同压力。制动器管压力的进一步减少(被称为过度减少)将不会导致额外的服务制动器。为了防止Parkloc制动系统在正常服务制动期间闭锁，闭锁压力通常被设置为少于平均(例如60psi)的值。为了使Parkloc制动系统闭锁，制动器管压力必须因此被有意地减少超出完全服务例如65psi、减少到少于60psi的值，使得弹簧24能够将套16相对于锁定螺母18移动到锁定位置。因此，当制动器管压力被减少到少于60psi时，Parkloc制动系统的锁定套16在相关联的弹簧24的影响下移动到闭锁位置。因此，停车制动器通过将制动器管压力减少为低于完全服务来设置。当制动器管压力被充分地再装载以超过Parkloc制动系统的触发压力时，将锁定套16与锁定螺母18脱离并且释放停车制动器。然而，如果列车是在斜坡上的，停车制动器的释放当制动器压力管当停车制动器释放以针对该斜坡维持列车时的时刻未被充分地再装载时是过早的。

为了防止停车制动系统的释放直到制动系统被完全再装载，阀12被定位在锁定套16的进口22的上游以确保锁定套16直到制动器管压力超过当列车在斜坡上时安全地维持制动系统需要的预定量时才与锁定螺母18脱离。因此，Parkloc锁定机构将不会在再装载期间被释放，直到制动器管压力已经被充分地再装载，使得释放停车制动器和列车移动是安全的。

系统10的阀12在进口端口26处被连接到制动器管压力并且能够在第一位置与第二位置之间移动以选择性地将两个进口28和30中的一个连接到锁定套16的进口22。阀12由针对弹簧34的偏置力起作用的气动导向器32控制。在第一位置，阀12允许制动器管压力的完全量被指向例如以上关于Parkloc系统描述的停车制动器锁定机构14的进口2。因此，停车制动器可以以传统方式通过将制动器管压力减少到低于预定阈值来设置。

当在阀12的导向器32处的制动器管压力低于弹簧34的力时，即，制动器管压力已经被减少到低于用于设置停车制动器的正常制动器应用，阀12将之后在弹簧34的偏置下移动到第二位置。弹簧34被预负载以针对气动导向器压力起作用并且预负载值被设置为大体与例如Parkloc制动系统中的闭锁压力相同的压力。应当意识到，预负载值可以根据特定需要或针对其他类型的停车制动器系统来调节。

在第二位置，阀12经由止回阀36将导向器26的制动器管压力互连到锁定套16的进口22，这将止回阀36下游的导向器压力减少了与止回阀预负载相等的量，例如20psi。因此，无论是锁定套16还是阀12都不能够被重置，直到在导向器26处的制动器管压力超过阀12上的弹簧预负载加共线的止回阀36预负载之和，例如对于80psi的总计压力为60psi加20psi。阀12还包括与偏移止回阀36并行地被定位的低分裂压力回流止回阀38。低分裂压力回流止回阀38在制动器管压力被进一步减少时允许导向器压力排放，例如当机动车与一截车分离时制动器管被排放到零。

当制动器管压力超过80psi时，控制阀12移动回到第一高压位置，使得在阀12的导向器端口26处的完全制动器管压力被直接连接到锁定套16。在80psi的制动器管压力处，阀12将允许列车空气制动器被完全释放，即，停车制动器被解锁，并且制动器被实际上再装载，使得制动器可以被用于在它在斜坡上时防止列车的滚动。因此，系统10甚至在列车在斜坡上时允许停车制动器的安全释放，因为足够的正常制动器能力可用于在系统10允许停车制动器释放的时刻控制列车。对于本领域技术人员将显而易见的是，系统10的预定闭锁压力和释放压力能够通过选择合适的阀预加载来限定和修改以实现特定制动系统的期望结果。

阀12可以任选地包括针对在列车的前面的车启用的释放延迟系统，使得整个列车将或多或少同时释放制动器。例如，在列车制动器再装载期间，归因于制动器管本身的空气流动阻力和在列车中的每辆车上的制动器管的油箱的装载的能力，在列车的前面的制动器管压力以比在列车的尾部的制动器管压力更快的速率增加。本发明的释放系统通过包括对制动器管压力增加的速率敏感的并且如图5可见的被连接到导向器端口26的上游的阀功能来实现释放延迟。

释放延迟系统的第一实施例包括速率敏感减慢阀40，其具有被连接到制动器管压力的进口44和用于向系统10提供制动器管导向器压力(BP2)的出口46。进口44被直接连接到减慢阀40的第一导向器48并且经由(利用8psi的示例性分裂压力示出的)止回阀50被连接到出口46。进口44经由阻气门52被进一步连接到体积54，其继而被连接到与阀弹簧58并联的阀40的第二导向器56。阀弹簧58具有低弹簧压力，其当导向器48和导向器56中的压力标称上相等时足以将阀40偏置在直接释放位置。在第一位置，阀40将制动器管压力经由止回阀50连接到系统10，并且在第二位置，阀40将制动器管压力直接连接到系统10。当阀40检测到指示车在列车的头附近的制动器管压力增加的高速率时，速率敏感减慢阀40移动到压力偏移状态，其包括止回阀50。速率敏感减慢阀40在该状态中的输出压力将是少于共线的止回阀50的压力预负载的输入制动器管压力。因此，被定位在列车的头处的阀40将不会提供足够的制动器管压力以使得阀12能够重置，直到列车的头中的制动器管压力等于控制阀释放压力，例如80psi加速率敏感阀40的止回阀50的分裂压力(例如8psi)或者总计88psi直到体积54中的压力大体等于作用于导向器48的制动器管压力，在此时，阀40在弹簧58的影响下移动到直接释放位置。延迟的时间可以由阻气门52的相对大小和油箱54的体积确定或控制。该实施例意识到，在制动器管压力的再装载期间，归因于由控制阀沿途的管道摩擦和空气消耗，在列车的头处的压力总是高于在列车的尾部处的压力。

参考图4，释放延迟系统的第二实施例包括速率敏感减慢阀60，其具有被连接到制动器管压力的进口64和用于向系统10提供制动器管导向器压力(BP2)的出口66。进口64被直接连接到减慢阀60的第一导向器68并且经由阻气门70被连接到出口66。进口64被进一步连接到体积72，其继而被连接到与阀弹簧76并行的阀60的第二导向器74。阀弹簧76具有当导向器68和导向器74中的压力标称上相等时足以使阀60偏置在直接释放位置的低弹簧力。在第一位置，阀60经由阻气门70将制动器管压力连接到系统10，并且在第二位置，阀60将制动器管压力直接连接到系统10。当检测到指示阀60被定位在列车的头附近的车中的制动器管压力增加的高速率时，由包括阻气门70和油箱72的气动回路延迟用于释放控制阀12的制动器管导向器压力(BP2)。延迟的时间可以由阻气门70的相对大小和油箱72的体积确定或控制。当速率敏感减慢阀60处于减慢状态中时，输出(BP2)被连接到定时油箱72。以这种方式，输出压力BP2使在该车位置处的实际输入制动器管压力滞后并且因此进一步使停车制动器的释放延迟。

在释放回路的两个实施例中，控制阀22与在列车的尾部的车的制动器管压力直接连通，在列车的尾部，制动器管压力增加的速率较低。在两种情况下，控制阀12将当导向器压力超过指定释放压力(例如80psi)时释放，并且将因此不会由任何释放延迟系统延迟。

控制阀12以及任何制动器管速率敏感释放延迟回路40或60能够任选地被封装在具有Parkloc模块的制动器缸的非压力区域中，或者其可以被实现为与进口22共线地接管以向Parkloc模块提供制动器管连接的单独的阀模块。尽管结合停车制动系统描述了本发明的系统10，但是系统10可以被用于控制弹簧施加的、空气释放的停车制动器致动器，其响应于预定阈值制动器管压力而被释放。

Claims (18)

1.一种用于在斜坡上保持列车停车制动器的系统，包括：

三通阀，其具有进口并且能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述进口被连接到第一出口，在所述第二位置，所述进口被连接到第二出口；

弹簧，其具有用于将所述阀偏置到所述第二位置的力；

气动导向器，其被互连到所述第一出口和所述第二出口两者以用于使所述阀偏置到所述第一位置；

分裂阀，其被定位在所述进口与所述第二出口之间并且具有分裂压力；

其中，所述阀当在所述进口处的压力超过所述弹簧的力和所述分裂阀的所述分裂压力时将移动到所述第一位置，并且所述阀当在所述进口处的压力低于所述弹簧的力时将移动到所述第二位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述进口被连接到制动器管压力的源。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述弹簧的力被设置为由解锁所述停车制动器需要的相同量的制动器管压力克服。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述弹簧的力被设置为由60psi的制动器管压力克服。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述分裂阀的所述分裂压力根据期望的释放和重置压力而被设置为预定量。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第一出口和所述第二出口被互连到列车停车制动器。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述列车停车制动器包括锁定螺母和具有接触区的锁定套。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一出口和所述第二出口与所述接触区连通。

9.根据权利要求2所述的系统，还包括与所述分裂阀并行定位的回流止回阀。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括释放延迟系统。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述释放延迟系统包括：

速率敏感阀，其具有被直接连接到第一导向器并经由阻气门和油箱被连接到第二导向器的进口，所述速率敏感阀能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述进口经由具有第二分裂压力的第二分裂阀被连接到出口，并且在所述第二位置，所述进口被直接连接到所述出口；以及

第二弹簧，其与所述第二导向器并行地被定位并且具有用于使所述阀偏置到所述第一位置的第二力。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第二分裂压力为8psi。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第二力当所述第一导向器和所述第二导向器中的所述压力标称上相等时足以使所述阀偏置到所述第二位置。

14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述释放延迟系统包括：

速率敏感阀，其具有被直接连接到第一导向器并经由阻气门和油箱被连接到第二导向器的进口，所述速率敏感阀能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述进口经由所述阻气门被连接到出口，在所述第二位置，所述进口被直接连接到所述出口；以及

第二弹簧，其与所述第二导向器并行并且具有用于使所述阀偏置到所述第一位置的第二力。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第二力当所述第一导向器和所述第二导向器中的所述压力标称上相等时足以使所述阀偏置到所述第二位置。

16.根据权利要求1所述的系统，还包括停车制动器锁定机构，其被互连到所述三通阀并被互连到具有非压力头的制动器缸以防止所述制动器缸释放，直到制动器管压力超过预定阈值为止。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述三通阀和所述停车制动器锁定机构被容纳在单个壳体内。

18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述单个壳体被定位在所述制动器缸的所述非压力头内。