CN106794833B - 用于保持制动缸中的压力的系统 - Google Patents

Abstract

制动缸保持系统基于制动管压力与辅助储存器压力之间的差值产生制动缸参考压力，并且然后将此压力供给到节流器与容积，使得节流器的参考面积与存储的制动缸参考压力的容积的比值基本上等于制动缸充气阀面积与制动缸容积的比值。形成的参考压力可以用于通过将参考压力提供到标准快速工作限制阀或提供到可以使制动缸选择性地充气或排放的继电器来调节制动缸压力。

Description

用于保持制动缸中的压力的系统

技术领域

本发明涉及轨道车制动系统，并且更具体地说，涉及用于提供准确制动缸参考压力与改进的压力调节的系统。

背景技术

美国铁路协会(AAR)类型制动系统的快速工作限制阀在快速工作操作过程中控制制动管空气到制动缸的供给。在快速工作限制阀中的近期进步包括对快速工作限制阀的修改，其有助于可能比如通过泄漏而损失的制动缸压力的补充。例如，一种方法是基于实际制动缸压力来使用制动缸参考压力，其中实际制动缸压力对在快速工作限制阀中的隔膜的一侧进行加压，以使得如果制动缸压力泄漏为低于由在隔膜的相对侧上的压力设定的阈值，则形成的力不平衡将致使打开制动管与制动缸之间的联通的移动，由此补充任意损失的制动缸压力，直到力平衡再被建立。

然而，为使此布置有效地工作，制动缸参考压力必须准确地表示在全部可能场景中的期望的目标制动缸压力。当前的方法在以下情形中起到非常良好的作用，即制动缸被完全地加压到期望等级之后制动缸增进了泄漏。当制动缸具有预先存在的泄漏时这些方法不那么有效，因此制动缸泄漏同时制动缸压力被填充。在此情形中，实际制动缸压力不太可能获得期望的压力值。因此，制动缸保持参考压力将不会获得期望的目标值并且跨越打开制动管与制动缸之间的联通以补充损失的制动缸压力的快速工作限制阀隔膜将不存在期望的力不平衡。

发明内容

本发明包括用于保持制动缸中的压力的系统，该系统包括阀，其响应于制动管压力源与辅助储存器压力源以根据制动管压力和辅助储存器压力之间的差值来提供制动缸参考压力。阀可以是独立的提升式阀，其可以通过主工作活塞驱动，或者其可以作为定位在滑动阀式控制阀中的端口并入。在任意情形中，制动缸参考压力被供给到具有用于限制制动缸参考压力的流动的参考面积的节流器并且然后供给到与节流器联通以存储限制的制动缸参考压力的容积。节流器的参考面积与存储的制动缸参考压力的容积的比值基本上等于制动缸充气阀面积与制动缸容积的比值。

参考压力可以通过将其提供到制动缸保持充气止回阀来被纳入在制动系统中，该制动缸保持充气止回阀选择性地允许制动缸参考压力与快速工作限制阀联通，使得快速工作限制阀响应于制动缸参考压力与制动缸中的压力之间的差值进行操作。另选地，参考压力可以设置到继电器的控制端口，使得继电器能够在第一位置与第二位置之间移动，其中在第一位置制动管压力源连接到制动缸压力源，在第二位置制动缸压力源连接到排放口。如果制动缸参考压力超过制动缸压力则继电器将移动到第一位置并且如果制动缸压力超过制动缸参考压力则继电器将移动到第二位置。

附图说明

通过结合附图阅读下面的详细描述将会更加充分地理解与领会本发明，在附图中：

图1是根据本发明的制动缸保持参考系统的一个实施方式的示意图，其中该制动缸保持参考系统包括用于集成至制动系统中的独立的制动缸参考压力阀以及联接到制动系统的快速工作限制阀的参考容积；

图2是根据本发明的制动缸保持参考系统的另一个实施方式的示意图，其中该制动缸保持参考系统包括独立的制动缸参考压力阀以及与用于集成至制动系统中的制动缸保持继电器关联的参考容积；

图3是根据本发明的用于提供制动缸参考压力的、根据本发明修改的滑动阀的立体图；

图4是根据本发明的用于提供制动缸参考压力的、根据本发明修改的滑动阀套管的立体图；

图5是根据本发明的用于提供制动缸参考压力的、根据本发明修改的滑动阀套管的横截面视图；

图6是根据本发明的集成到滑动阀式控制阀中的、根据本发明的制动缸保持参考系统的进一步实施方式的示意图；以及

图7是根据本发明的与制动缸保持参考系统一起使用的排放截止阀的示意图。

具体实施方式

现在参照附图，其中相同的附图标记贯穿全文表示相同的部件，在图1中看到根据本发明的制动缸保持系统10的示意图。系统10以独立且冗余方式提供用于制动缸保持的参考压力，使得制动缸保持参考值不受制动系统中的任何预先存在的泄漏的影响，由此在导致制动缸BC压力损失的多种不同情形中提供了的较高压力调节精度。

系统10包括制动缸参考压力阀12，其响应于如轨道车制动系统的工作部分16的主工作活塞14一样的作用进行操作，图1中示出从纽约沃特敦的纽约气闸有限公司可购买的DB-10工作部分的详细示意图。更具体地说，制动缸参考压力阀12具有响应于隔膜20的移动的致动器18，此隔膜20将与制动管BP压力源联通的第一室22以及与辅助储存器AUX压力源联通的第二室24分隔开。当作用在室20中的辅助储存器压力大于作用在室22中的制动管压力时，致动器18打开辅助储存器AUX压力与制动缸参考BC Ref容积28之间的联通。当室20和22中的辅助储存器压力与制动管压力基本上相等时，致动器18移动到搭接位置，在此处辅助储存器与制动缸参考BC Ref容积28之间的联通被切断。通过类似的方式，当BP压力超过作用在隔膜20对面的辅助储存器压力时，致动器18向下移动以排放制动缸参考BC Ref容积28。由此，当致动器18响应于与辅助储存器AR压力相关的制动管BP压力中的减小移动时，阀12提供制动缸参考BC Ref压力，或者当制动管BP压力大于辅助储存器AUX压力时，阀12将制动缸参考BC Ref压力排放到排放口EX。当制动管BP与辅助储存器AUX处于平衡时，阀处于搭接中，在此处，制动缸参考BC Ref容积不与辅助储存器AUX或排放口联通。由此，阀12模拟主工作活塞的操作。尽管图1示出了用于阀12的独立的致动隔膜，当其以平行方式进行操作时，它可以被主工作活塞14直接致动。

制动缸体参考BC Ref压力通过适当尺寸的节流器26进入到制动缸参考容积28中。节流器26的参考面积(A_{参考节流器})与制动缸参考容积28(V_参考容积)的比值基本上等于工作活塞14的制动缸充气阀30的面积(A_BC充气Vlv)与制动缸32的容积(V_BC容积)的比值，从而制动缸参考容积28与制动缸BC以相同速率加压并且加压到相同的值，如下面公式阐述的：

A_{参考节流器}/V_参考容积＝A_BC充气Vlv/V_BC容积

因此，当容积28将根据在不存在任何泄漏的情况下将在制动缸中所发生的进行操作时，空间28提供了制动缸BC压力应该是多少的精确测量。

在本发明的第一实施方式中，通过将制动缸参考压力容积28放置成与快速工作限制阀38的制动缸BC参考室34联通可以将阀12集成到传统制动系统中。例如，容积38可以布置成与制动缸保持充气止回阀42联通。替代如在通过整体引用包含于此的美国公开No.2014/0102558中描述的抑制用在保持制动缸BC压力的参考压力，制动缸保持充气止回阀42将抑制在快速工作限制阀38的参考室34中的制动缸参考BC Ref压力。由于快速工作限制阀38的隔膜40的另一侧具有与制动缸BC压力联通的室44，因此快速工作限制阀38将根据实际制动缸BC压力与制动缸参考BC Ref压力之间的差值进行操作。当实际制动缸BC压力低于制动缸参考BC Ref压力(这是假设发生的制动缸BC压力)时，快速工作限制阀38将使制动管BP压力释放到快速工作室46中，由此在实时基础上解决了制动缸BC压力的低压问题。

由于响应于制动管BP压力相对辅助储存器AUX压力的变化来确定制动缸参考BCRef压力，因此从阀12释放的参考压力准确地表示经由制动管BP压力减小要求的期望的制动缸BC压力，而不考虑制动缸BC是否实际上获得了期望的压力。阀12由此确定了期望的制动缸压力，而不是依赖于在初始制动缸充气过程中获得的实际制动缸BC压力的反馈来确定是否必要通过制动缸BC的额外充气来补偿泄漏。由于制动缸参考BC Ref压力随后提供到快速工作限制阀38，因此将通过快速工作限制阀38的操作来补偿与期望的制动缸BC Ref压力相关的制动缸BC的任意低压，这将仅响应于制动缸BC使制动管BP压力与快速工作室另外地断开，从而实现预定为指示完全充气制动缸BC的阈值压力。

在本发明的第二实施方式中，如图2中所见，可以通过将容积28放置为与制动缸保持继电器50联通而将阀12集成在传统制动系统中。继电器50包括控制端口52，该控制端口用于接收制动缸参考BC Ref压力并且允许参考压力与定位在隔膜56的一侧上的制动缸参考BC Ref压力室54联通。隔膜56的另一侧包括与制动缸BC压力源联通的室58。响应于与制动缸BC压力室58中相比在制动缸参考BC Ref压力室54中的更高压力的隔膜56的移动打开制动管BP压力连接件60与制动缸BC压力连接件62之间的联通。响应于与制动缸BC压力室58中相比在制动缸参考BC Ref压力室54中的较低压力的隔膜56的移动打开制动缸BC压力连接件62与排放口EX之间的联通。由此，继电器50可以解决低压与过压。应该认识到，可以使用比如3通阀的多种传统阀结构来代替图2中看到的继电器结构，以提供制动缸保持来抵抗响应于制动缸参考BC Ref压力的制动缸泄漏及制动缸过度充气。

当进行制动应用时，制动管BP压力减小并且辅助储存器压力使制动缸参考BC Ref压力阀12移动以通过制动缸参考节流器26打开辅助储存器AUX压力与制动缸参考容积28之间的连接。由于制动缸参考容积28同时并且与制动缸BC相同速率充气，因此即使存在制动缸泄漏，在制动缸参考容积28中形成的压力也将准确地反应制动缸BC中的压力。制动缸参考BC Ref压力被引导到制动缸保持继电器50的控制端口52。实际制动缸BC压力反馈到控制隔膜56的下侧。如果制动缸BC压力泄漏，那么在隔膜56下侧上的反馈压力被减小，并且保持继电器活塞64向下移动以打开制动管BP压力源60与制动缸BC源62之间的阀连接，由此允许制动管BP压力补充泄漏制动缸BC。当制动缸BC压力恢复到与制动缸参考BC Ref压力标定地相同值时阀12闭合。通过类似方式，如果制动缸BC压力由于高压泄漏到制动缸BC中而增加，那么制动缸继电器阀50将向上移动并且将制动缸BC连接到排放口EX直到制动缸BC压力标定地等于在控制端口52处的制动缸参考BC Ref压力。

尽管在附图中未明确地示出，显而易见的是制动缸参考BC Ref压力具有比实际制动缸BC压力(当不存在泄漏时)小且有意的补偿(较低)。此小的压力补偿提供了操作滞后以及阀稳定性。可以通过使在制动缸参考阀12中和/或制动缸保持继电器50中的弹簧偏置，通过具有等于期望的压力补偿的破裂压力的制动缸参考阀12的输出中的止回阀，或者通过为本领域中技术人员已知的其它方式来创建压力补偿。

在本发明的第三实施方式中，可以通过利用滑动阀式控制阀70，比如从宾夕法尼亚的威尔默丁西屋公司可购买的西屋控制阀，来增进制动缸参考BC Ref压力。如图3至图6中看到的，此类型控制阀70使用连接到工作活塞76的滑动阀72、而不是上述典型的的提升阀来执行阀功能。当工作活塞76在制动管BP压力以及辅助储存器AUX压力的影响下移动时，基本工作部分74以类似方式进行操作。如图3中所见，滑动阀72连接到工作活塞76并且提供有与在固定配对阀本体套管82中的相应端口80对准的多个端口78。当工作活塞76在制动管BP压力与辅助储存器AUX压力之间的压差的影响下平移通过其操作范围时，端口78和80被连接以及被断开。例如，当工作活塞76位于制动施加位置中时，滑动阀72中的一个现有端口将制动缸BC连接到辅助储存器AUX压力，并且当工作活塞76位于制动释放位置中时将制动缸BC连接到排放口EX。对此实施方式来说，如图4和图5中看到的，额外端口84增加到工作滑动阀72并且相应的端口86增加到相应的主本体套管82。参照图6，压力参考端口84的输出通过制动缸参考节流器90连接到制动缸参考容积88。形成的制动缸参考BC Ref压力然后可以被引导到上述的制动缸保持继电器50的控制端口52。当工作活塞76位于制动施加位置中时，工作滑动阀72的额外端口84将制动缸参考容积88连接到辅助储存器压力，并且当工作活塞76处于制动释放位置中时将制动缸参考容积88连接到排放口。

在本发明的第四实施方式中，可以如上讨论地修改滑动阀72。然而，在此实施方式中，制动缸参考BC Ref压力可以连接到并且用于以关于第一实施方式的上述方式来导向快速工作限制阀38。

系统10可以包括标定20psi排放截止阀92以当利用继电器50实施本发明时允许AAR顺应式保持器阀如所期望地起作用。例如，如图7中所见，排放截止阀92的入口94可以联接到继电器50的排放端口EX。阀92包括与制动缸BC压力联通的导向件96，其抵抗阀弹簧98以将继电器50选择性地连接到排放口EX。阀弹簧98构造为提供大约等于20psi的偏置力并且由此如果制动缸压力BC下降到大约20psi以下时将闭合排放截止阀92。由于传统AAR制动系统包括保持器阀，当被当手动启动时，其将通过密封制动缸排放口来抑制制动缸压力。这允许火车驾驶员抑制车上的制动，随后进行释放并且当保持器抑制制动缸BC压力时对火车上的制动管以及全部控制阀进行再充气。典型地，当降低长的等级时，保持器被使用。通过AAR标准，保持器在高压设置中将抑制20psi。排放截止阀92由此在保持器操作过程中经由本发明来禁用制动缸BC压力的排放以符合AAR标准。

Claims (15)

1.一种用于保持制动缸中的压力的系统，包括：

阀，其响应于制动管压力源与辅助储存器压力源以根据制动管压力和辅助储存器压力之间的差值来提供制动缸参考压力；

节流器，其与所述阀联通并且具有用于限制所述制动缸参考压力的流动的参考面积；以及

容积，其与所述节流器联通以存储限制的制动缸参考压力，

其中，所述节流器的参考面积与存储的制动缸参考压力的容积的比值等于制动缸充气阀面积与制动缸容积的比值。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述容积与制动缸保持充气止回阀联通。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述制动缸保持充气止回阀选择性地允许所述制动缸参考压力与快速工作限制阀联通，使得所述快速工作限制阀响应于所述制动缸参考压力与所述制动缸中的压力之间的差值进行操作。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述阀包括与所述制动管压力源联通的第一室、与所述辅助储存器压力源联通的第二容积、以及将所述第一室与第二室分隔开的隔膜。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述阀可操作地连接到主工作活塞。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述容积与继电器的控制端口联通。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述继电器能够在第一位置与第二位置之间移动，其中在第一位置所述制动管压力源连接到制动缸压力源，在第二位置制动缸压力源连接到排放口。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，如果所述制动缸参考压力超过所述制动缸压力则所述继电器将移动到所述第一位置并且如果所述制动缸压力超过所述制动缸参考压力则所述继电器将移动到所述第二位置。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述继电器包括与所述控制端口联通并且定位在隔膜的一侧上的第一室，以及与制动缸压力源联通并且定位在所述隔膜的另一侧上的第二室。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述阀包括具有与所述节流器联通的端口的滑动阀。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述容积与制动缸保持充气止回阀联通。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，制动缸保持充气止回阀选择性地允许所述制动缸参考压力与快速工作限制阀联通，使得所述快速工作限制阀响应于所述制动缸参考压力与所述制动缸中的压力之间的差值进行操作。

13.根据权利要求10所述的系统，其中所述容积与继电器的控制端口联通。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述继电器能够在第一位置和第二位置之间移动，其中在第一位置制动管压力源连接到制动缸压力源，在第二位置制动缸压力源连接到排放口。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，如果所述制动缸参考压力超过所述制动缸压力则所述继电器将移动到所述第一位置并且如果所述制动缸压力超过所述制动缸参考压力则所述继电器将移动到所述第二位置。