CN110325417A - 计算机控制的制动器保持阀控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种计算机控制的机车制动器(CCB)，其被配置用于设置和释放列车的轨道车的保持阀。CCB初始可以将制动管再充气至略低于保持阀释放压力的压力。CCB然后可以继续充气到该水平，直到在控制机车上的CCB处所测量的制动管流量和由列车装置的端部所测量的最后一节车厢上的制动管压力指示出制动系统储存器中的压力实质上等于制动管压力为止。一旦储存器实质上被充气，CCB就可以通过将制动管压力再充气到其最终充气来完成制动器释放和再充气，使得所有保持阀被释放并且列车具有足够的制动系统再充气以安全地控制该列车的移动。

Description

计算机控制的制动器保持阀控制系统
背景技术
1.发明领域
本发明涉及列车制动系统，并且更具体地涉及由计算机控制器制动系统控制的制动缸保持阀。
2.相关技术的描述
常规的列车驻车系统在列车需要被驻停在坡道(grade)的顶部的情况下是无效的，这是因为列车制动系统需要在列车可以行进下坡之前被完全再充气(recharge)。因此，必须首先使用自动式列车制动器来使列车停止，并且然后列车工作人员必须手动地设置在列车中的车厢上被禁止的手制动器的数量。在一些情况下，列车工作人员也可以将列车中的每个轨道车上的保持阀设置到“高压”位置，以使制动缸中充装(bottle)在大约20psi。列车驾驶员可以然后释放列车制动系统并对其进行再充气，同时列车由于手动的手制动器以及在一些情况下保持阀施加而在坡道上保持静止。完全行车(service)制动器施加之后的完全再充气可能花费多于五分钟。一旦列车制动系统被再充气到安全水平，列车工作人员就必须在列车可以行进下坡之前手动地释放所有手制动器，而自动式制动器根据需要被用来控制列车速度的速度。如果保持阀被设置在“高压”位置，则列车必须被停止，并且所有保持阀手动复位到释放位置，以允许通过轨道车控制阀不受限制地释放制动缸。如果错过手制动器或手动保持阀，则该轨道车上的车轮可能由于打滑和/或过热而损坏。因此，需要一种系统，该系统可以在列车在坡道上时经由制动缸保持阀提供驻车功能同时减少所需的手动干预量。
发明内容
本发明是一种自动式释放阀控制系统，其具有用于控制被互连到释放阀的导向器(pilot)的制动管中的压力量的计算机控制的制动器，该释放阀在导向器处的制动管压力低于充装压力时将对轨道车的制动缸中的制动缸压力进行瓶装，并在导向器处的制动管压力高于释放压力时从制动缸释放制动缸压力。计算机控制的制动器被编程为：致使制动管中的制动管压力充气到低于保持阀的释放压力的第一预定压力，以等待指示出制动管的完全充气的命令，并响应于接收到该命令而致使制动管中的制动管压力充气到第二预定压力。计算机控制的制动器可以被编程为确定制动管是否已经充气到第一预定压力。计算机控制的制动器也可以被编程为在确定了制动管已经充气到第一预定压力之后向列车的驾驶员提供通知。计算机控制的制动器还可以被编程为减慢制动管中的制动管压力充气到第一预定压力的速率。计算机控制的制动器还可以被编程为：如果在列车的第一端部处的制动管中的制动管压力与列车的相反端部处的制动管中的制动管压力之间的差高于预定阈值，则在充气到第二预定压力之前禁止致使制动管中的制动管压力充气到第一预定压力。计算机控制的制动器也可以被编程为将制动管压力减小到低于保持阀的充装压力但高于零的水平。
本发明也包括一种用于控制列车的轨道车的保持阀的系统，该系统具有：至少一个释放阀，其在导向器处的压力低于充装压力时将充装轨道车的制动缸中的制动缸压力，并在导向器处的压力高于释放压力时从制动缸中释放制动缸压力；制动管压力源，其被耦合到保持阀的导向器；以及计算机控制的制动器，其控制制动管压力，其中计算机控制的制动器被编程为：致使制动管中的压力充气到低于保持阀的释放压力的第一预定压力，以等待指示出期望对制动管的完全充气的命令，并响应于接收到该命令而致使制动管中的压力充气到高于释放阀的释放压力的第二预定压力。
本发明还包括一种控制保持阀的方法。该方法的第一步骤涉及提供作为计算机控制的制动器的一部分的保持阀控制模块，其控制具有至少一个保持阀的列车的制动管压力，该保持阀在保持阀的导向器处的压力低于充装压力时将充装轨道车的制动缸中的制动缸压力，并在导向器处的压力高于释放压力时从制动缸释放制动缸压力。该方法的另一步骤涉及致使制动管中的压力充气到低于保持阀的释放压力的第一预定压力。该方法的再一步骤涉及在充气到第一预定压力之后等待指示出期望对制动管的完全充气的命令。该方法的另外步骤涉及响应于接收到该命令而致使制动管中的压力充气到高于保持阀的释放压力的第二预定压力。
附图说明
通过结合附图阅读以下详细描述，将更全面地理解和领会本发明，在附图中：
图1是根据本发明的列车制动系统的示意图，该列车制动系统具有被编程为控制保持阀的计算机控制的制动器；以及
图2是根据本发明的用于控制保持阀的计算机控制的制动器的两级再充气过程的流程图。
具体实施方式
参考图(其中相同的数字始终表示相同的部件)，在图1中看到示例性列车10，其具有与引导机车14和一个或多个轨道车16相关联的计算机控制的制动器(CCB)12。CCB 12被互连到驾驶员界面18，驾驶员界面18可以包括屏幕显示器以及由驾驶员用来命令列车10的制动系统的变化的任何机械或电子输入端。更具体地，CCB 12被编程为响应驾驶员输入并控制沿着列车10的长度延伸的制动管20的压力。如在本技术中所理解的，制动管20被用于向轨道车16提供加压空气并传播制动系统信号，该制动系统信号可以致使每个轨道车16的制动系统选择性地施加和释放每个轨道车的制动缸(BC)22。制动管20中的压力也被用于导向保持阀24，该保持阀24被耦合到轨道车16的每个制动缸22，以在制动管20中的压力下降到低于预定的充装压力时充装制动缸22中的压力，并因此提供驻车功能。如本技术中所公知的，保持阀24具有连接到制动缸压力的入口和连接到排气口(exhaust)的出口，并且被定位在控制制动缸压力的常规制动缸控制阀的下游并与之串联。保持阀24响应于释放位置(其中制动缸压力被排放到排气口)和充装位置(其中制动缸压力与排气口隔离)之间的导向压力而是可移动的。
为了使用保持阀24来设置列车的驻车功能，制动管20中的压力通常被减小到小于由保持阀24的设计所建立的预定充装压力。当满足充装压力阈值时，保持阀24充装制动缸22的压力以将其保持在制动器施加位置。如图1中所示，CCB 12包括保持阀控制模块30，其确保了保持阀24在列车12的制动系统的再充气期间保持在充装位置，使得制动缸22直到列车12的制动系统已经充分地再充气才被释放，使得列车12可以被安全地制动。本领域技术人员应该认识到的是，保持阀控制模块30可以是CCB 12的分立软件实现或者被集成到CCB12的编程中。另外，保持阀控制模块30可以作为被并入或改进到CCB 12中的分立的物理装置来提供。
为了在制动器释放之前提供部分列车制动器再充气，保持阀控制模块30最初将制动管再充气到略小于预定保持阀释放压力的压力，使得在系统再充气期间保持阀24不释放制动缸22中的压力。初始再充气持续，直到由引导机车处的CCB 12所测量的制动管流量和由EOT装置32所测量的最后一节车厢上的制动管压力指示出轨道车制动系统储存器(通常是辅助的和紧急的储存器)的压力实质上等于初始再充气制动管压力目标为止。一旦储存器被充气，保持阀控制模块30就可以允许CCB 12通过将制动管压力再充气到其正常的完全充气压力来完成完全释放和再充气。当最终充气压力大于保持阀释放压力时，所有制动器将在制动系统处于足够的再充气水平时被释放，以使列车10能够安全运行。
通过轨道车的保持阀24触发对制动缸的充装的充装压力被优选地选择为小于设计的完全行车均衡压力，以防止在正常制动器操作期间对制动器的无意充装。例如，遵从美国铁路协会(AAR)要求的列车在90psi的完全释放和再充气制动管压力下操作。完全行车制动器施加通常被定义为完全释放和再充气制动管减小了26psi减小量，即64psi。均衡(其中制动管、辅助储存器和制动缸压力是相等的)实际上约为60psi。低于该均衡压力的制动管压力的进一步减小将不导致额外的制动力。因此，期望将充装压力设置在小于60psi，诸如大约50psi。在该充装压力下，保持阀24将在紧急制动器施加(其中制动管被排压至0psi)之后充装制动缸22。保持阀24也将响应任何小于50psi的故意减小而进行充装。保持阀24也将在低于50psi的任何制动管泄漏的情况下充装制动缸22，如果在完全行车制动器施加之后轨道车16被驻停并且在机车从列车断开之前制动管20被折角门塞封闭，则这可以发生。
一些列车(诸如遵从AAR规定的列车)包括被称为“行车加速释放(serviceaccelerated release)”的特征，其在某些行车制动器释放期间将紧急储存器连接到制动管。作为示例，从以90psi制动管压力的完全行车制动器施加的行车加速释放将使制动管迅速地充气至约78psi。对于包括行车加速释放的系统，保持阀释放压力被优选地选择为小于制动管释放和再充气压力，但是大于行车加速释放压力。例如，在以90psi的完全释放和再充气制动管压力操作的列车中，释放压力可以被设置为82psi。
参考图2，CCB 12的保持阀控制模块30可以用适当的逻辑和功能编程，以实施如上所述的保持阀充装/释放过程40。为了充装制动缸22，保持阀控制模块30被配置为将制动管压力减小到小于保持阀42的预定充装压力的压力。例如，如果保持阀充装压力被设置为50psi，则保持阀控制模块30可以将制动管压力减小至45psi，以确保所有保持阀处于充装位置。因此，保持阀控制模块30可以启动所设置的保持阀功能，其将制动管压力减小到恰好低于保持阀充装压力，以在不将制动管完全排压到零的情况下将保持阀设置在充装位置，从而避免了对在再充气是期望的时需要从零压力再充气的制动系统的需求。
为了在制动系统再充气时将列车保持在驻停状态，保持阀控制模块30执行两级再充气，其将制动缸22保持在施加位置，同时执行列车制动系统的部分再充气。第一级开始于将制动管初始再充气至初始再充气压力，该初始再充气压力略小于保持阀24的预定释放压力，使得保持阀24不释放来自制动缸22的压力。例如，如果保持阀释放压力被设置在82psi，则保持阀控制模块30可以将制动管再充气至80psi，其比由任何行车加速释放产生的制动管压力略大，但小于保持阀释放压力。由于在制动管20中的压力被充气到低于释放压力时保持阀24将不释放制动缸22，因此列车10在其被驻停在坡道上时将不自由滚动。在该制动管压力下，轨道车16上的所有制动系统控制阀将处于释放和再充气位置，并且车厢上的制动系统储存器将经由轨道车控制阀从制动管20进行再充气。
保持阀控制模块30然后执行检查46列车制动系统是否已经再充气到初始第一级再充气压力达到均衡，使得制动管20、制动系统储存器和制动缸22中的压力相等。例如，保持阀控制模块30可以经由EOT装置32来检查通过CCB 12进入到制动管20中的空压流量以及列车的最后一节车厢上的制动管压力，以确定列车制动系统是否已经在其整个长度上再充气到第一级再充气压力。如果不是，则再充气继续直到检查46确认已达到第一级再充气压力为止。如果是这样，则保持阀控制模块30通知列车驾驶员列车是安全的，再充气的第二级是可用的48。例如，保持阀控制模块30可以在驾驶员界面18上显示消息，该消息指示驾驶员完成释放阀释放是安全的。然后执行检查50以确定驾驶员是否已命令第二级。例如，列车驾驶员可以经由与驾驶员界面18相关联的输入端或经由机车14的驾驶室中的制动手柄来命令第二级的开始。一旦命令了第二级，保持阀控制模块30然后就可以致使列车制动系统再充气到完全再充气制动管压力52。当完全再充气压力高于保持阀24的释放压力时，保持阀24将允许压力从制动缸22逸出，使得它可以返回到制动器释放位置。由于列车10被设置为经由第一再充气级对制动系统进行初始再充气，因此列车10的制动系统已经充分地再充气，使得列车制动器是可用的56并且允许对沿着任何坡道的列车10的安全控制(其需要使用该制动系统)。在第二级中，制动管压力被再充气至完全释放和再充气压力，例如，在上述示例中为90psi。由于制动管和轨道车制动系统已从第一级被部分地充气，因此制动管将快速加压，从而使列车上的所有制动缸22统一释放。
注意，在正常的列车行车制动器操作期间，制动管压力从不被减小到低于均衡，因此保持阀24将不充装制动缸22。如果制动管压力尚未被减小到低于保持阀充装压力，则每当在正常行车制动器操作之后要求制动器释放和再充气时，CCB 12将执行单步释放并将制动管压力直接再充气至最终值(例如，90psi)。
可以修改保持阀充装/释放过程40以解决包括或要求实施行车加速释放的列车10。例如，在第一级中，保持阀控制模块30可以以慢到足以避免应用行车加速释放功能的速率将制动管压力充气到初始第一级再充气压力。虽然列车制动系统的初始级再充气将因此花费更长时间，但是保持阀控制模块30然后可以以足以启动服务加速释放的速率在第二状态下对制动管充气，从而当保持阀24释放制动缸22时加速制动系统的最终再充气。
CCB 12可以可选地包括诊断模块34，其通过经由EOT装置32来比较列车头部处的制动管压力和列车末端处的制动管压力来确定列车制动管锥度。当制动管20被完全充气时和/或当制动器被设置并且制动管20处于维持状态时，可以通过进入制动管20中的空气流量来测量制动管泄漏。如果确定制动管锥度大于完全制动管释放和再充气压力减去保持阀释放压力，则CCB 12可以被编程为禁止保持阀控制模块30的两级释放。在制动管锥度过大的状态下，列车10的末端处的制动管压力将不超过保持阀释放压力，并且因此保持阀24将不释放列车12的末端处的制动缸22。例如，如果制动管锥度超过从90psi完全释放压力减去保持阀24的82psi释放压力的8psi的差值(+/-可接受的公差)，则制动管锥度可以被认为过大并被用于禁止过程40。
CCB 12可以被配置成与列车管理系统(诸如从纽约沃特敦的New York Air Brake可获得的列车控制系统)一起使用。例如，可以向CCB 12提供列车中的机车的数量和类型以及当前由列车控制系统停止的列车所处的轨道梯度。另外，如果列车编组顺序表包括指示出列车中哪些车厢配备有保持阀24的数据，则列车控制系统可以计算可用的列车制动保持功率。例如，可以将从配备有保持阀24的轨道车12可获得的机车独立制动功率和总制动功率与将列车12维持在当前坡道上所需的制动力的量(在可接受的安全裕度内)进行比较。如果列车管理系统确定不存在足够的制动功率来安全地保持列车12，则列车管理系统可以提供通知：必须设置一定数量的手制动器以提供所需的制动力的量，或者如果这样配备，则应用足够数量的电动手制动器。
列车10还可以装备有释放延迟系统，其在CCB 12达到完全释放和再充气压力时将延迟释放位于列车前部处的轨道车16上的保持阀24，使得在轨道车16位于列车的远末端之前它们不释放制动缸24。例如，释放延迟系统可以包括速率敏感阀，其具有被直接连接到第一导向器并经由扼流器(choke)和储存器而被连接到第二导向器的入口，其中速率敏感阀在第一位置(其中所述入口经由具有第二开启压力(cracking pressure)的第二开启阀而被连接到出口)和第二位置(其中入口被直接连接到出口)之间是可移动的。第二弹簧与所述第二导向器平行定位，并提供用于将阀偏置到第一位置的第二力。释放延迟系统也可以包括速率敏感阀，其具有直接连接到第一导向器并经由扼流器和储存器而连接到第二导向器的入口，其中速率敏感阀在第一位置(其中入口经由扼流器而被连接到出口)和第二位置(其中所述入口被直接连接到出口)之间是可移动的。第二弹簧与第二导向器平行定位，并提供用于将速率敏感阀偏置到第一位置的第二力。
本文所描述的各种系统操作压力是示例并且不应该被认为是对本发明的限制。可以选择其他压力来提供本发明的功能。如上所述，本发明可以是与其相关联的系统、方法或计算机程序，并且在本文中参考方法和系统的流程图和框图来描述。该流程图和框图说明了本发明的系统、方法和计算机程序的可能实施方式的架构、功能和操作。应当理解的是，流程图和框图中的每个框可以由软件、固件或专用模拟或数字电路中的计算机可读程序指令来实施。这些计算机可读程序指令可以在通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器上实施，以产生实施流程图和框图中的任何框的部分或全部的机器。流程图或框图中的每个框可以表示模块、部段或指令的一部分，其包括用于实施指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意的是，框图和流程图图示的每个框、或者框图和流程图中的框的组合可以由执行指定功能或动作或者执行专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬件的系统来实施。

Claims (15)

1.一种自动式释放阀控制系统，包括：
计算机控制的制动器，其用于控制被互连到释放阀的导向器的制动管中的压力量，所述释放阀在所述导向器处的制动管压力低于充装压力时将充装轨道车的制动缸中的制动缸压力，并在所述导向器处的制动管压力高于释放压力时将从所述制动缸中释放所述制动缸压力；
其中，所述计算机控制的制动器被编程为：致使所述制动管中的制动管压力充气到低于保持阀的释放压力的第一预定压力，以等待指示出所述制动管的完全充气的命令，并响应于接收到所述命令而致使所述制动管中的制动管压力充气到第二预定压力。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机控制的制动器被编程为确定所述制动管是否已被充气到所述第一预定压力。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述计算机控制的制动器被编程为在确定了所述制动管已经被充气到所述第一预定压力之后向列车的驾驶员提供通知。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述计算机控制的制动器被编程为减慢所述制动管中的制动管压力充气到所述第一预定压力的速率。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述计算机控制的制动器被编程为：如果所述列车的第一端部处的制动管中的制动管压力与所述列车的相反端部处的制动管中的制动管压力之间的差值高于预定阈值，则在充气到所述第二预定压力之前禁止致使所述制动管中的制动管压力充气到所述第一预定压力。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机控制的制动器被编程为将所述制动管压力减小到低于所述保持阀的充装压力但高于零的水平。
7.一种用于控制列车的轨道车的保持阀的系统，包括：
至少一个释放阀，其在导向器处的压力低于充装压力时将充装所述轨道车的制动缸中的制动缸压力，并在所述导向器处的压力高于释放压力时从所述制动缸中释放所述制动缸压力；
制动管压力源，其被耦合到所述保持阀的导向器；以及
计算机控制的制动器，其控制制动管压力，其中，所述计算机控制的制动器被编程为：致使所述制动管中的压力充气到低于所述保持阀的释放压力的第一预定压力，以等待指示出期望对所述制动管的完全充气的命令，并响应于接收到所述命令而致使所述制动管中的压力充气到高于所述释放阀的释放压力的第二预定压力。
8.根据权利要求7所述的系统，还包括列车装置的端部，其被互连至所述计算机控制的制动器，以用于在所述列车的远端部处提供所述制动管压力。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述计算机控制的制动器被编程为至少部分地基于列车的端部处的制动管压力来确定所述制动管是否已经被充气到所述第一预定压力。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括被互连至所述计算机控制的制动器的驾驶员显示器，其中，所述计算机控制的制动器被编程为：当所述制动管已经被充气到所述第一预定压力时使用所述驾驶员显示器向所述列车的驾驶员提供通知，或者如果由所述保持阀充装的制动缸不足以保持所述列车，则通知所述驾驶员。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述计算机控制的制动器被编程为减慢所述制动管中的压力充气到所述第一预定压力的速率。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述计算机控制的制动器被编程为：确定所述列车的前部处的制动管压力和所述列车的远端部处的制动管压力之间的差值是否高于预定阈值，并且如果是，则在充气到所述第二预定压力之前禁止致使所述制动管中的压力充气到所述第一预定压力。
13.一种控制释放阀的方法，包括以下步骤：
提供作为计算机控制的制动器的一部分的保持阀控制模块，其控制具有至少一个保持阀的列车的制动管压力，所述保持阀在所述保持阀的导向器处的压力低于充装压力时将充装轨道车的制动缸中的制动缸压力，并在所述导向器处的压力高于释放压力时从所述制动缸中释放制动缸压力；
致使所述制动管中的压力充气到低于所述保持阀的释放压力的第一预定压力；
在充气到所述第一预定压力之后等待指示出期望对所述制动管的完全充气的命令；以及
响应于接收到所述命令而致使所述制动管中的压力充气到高于所述保持阀的释放压力的第二预定压力。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：检查所述制动管中的压力是否已经被充气到所述第一预定压力，并且如果所述制动管尚未被充气到所述第一预定压力则继续充气。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：如果在所述列车的前部处的制动管压力与在所述列车的后部处的制动管压力之间的差值超过预定阈值，则禁止在充气到所述第一预定压力之后等待指示出期望对所述制动管的完全充气的命令的步骤。
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