CN110944897A - 用于铁路车辆的转向架安装式制动系统 - Google Patents

Abstract

一种转向架安装式制动系统，其在连接到制动致动器的杆上提供有机械枢轴调整件，以准许施加到车轮的制动力根据车辆的装载状况而变化，而不涉及另外的气动元件，诸如气动空载装置。所述系统调整在手动制动器激活时施加的制动力，即使在铁路车辆与气动制动管路断开时也是如此。

Description

用于铁路车辆的转向架安装式制动系统

技术领域

本发明涉及用于铁路车辆的制动系统及其改进，并且特别地涉及转向架安装式制动系统。

背景技术

在北美使用达数十年的常规铁路车辆转向架是三件式转向架，其包括一对平行的侧框架，所述一对平行的侧框架纵向地取向并由横向安装的摇枕连接。摇枕通过弹簧组支撑在侧框架上。转向架的轮组接收在轴承适配器中，所述轴承适配器布置在侧框架的前部和后部基座夹爪中。铁路车辆安装在摇枕的中心板上，这允许转向架相对于车辆枢转。

铁路车辆的制动系统传递来自气动或液压致动器的力，以使制动蹄被施加抵靠在车轮上。此类系统可以包括“基础”索具，其使得部件分布在铁路车辆上，或者替代地，此类系统可以安装在转向架安装式系统中的转向架上。在任何一种情况下，车身或转向架上总是有额外的可用空间用于必要的组件，以便部件不会干扰铁路车辆上的其他系统。

转向架安装式制动系统通常包括两个制动梁，所述两个制动梁相对于铁路车辆的纵向轴线横向地安装并且在相对的两端部上具有制动蹄。每个制动梁通常包括通过支柱在中间连接的压缩构件和张紧构件。制动梁可以通过制动致动器总成连接，所述制动致动器总成包括安装在梁中的一个上的致动器(诸如气缸)和在制动梁之间纵向取向的推杆，使得当刹车时，制动致动器总成迫使梁分开，从而使得力被传递到压靠车轮的制动蹄。与基础索具系统相比，转向架安装式系统的特征在于制动致动器和车轮之间的元件较少。

如在授予Sunde的美国专利申请公开No.2016/0229428中公开的，常规的转向架安装式制动系统还可以包括松紧调整器总成，该美国专利申请公开的全部内容通过引用并入本文。松紧调整器可以与制动致动器总成串联地安装，使得制动致动器总成和松紧调整器通过一对杆连接到相应的制动梁。松紧调整器在制动梁之间传递力，并且调整制动梁之间的距离以适应制动衬块上的磨损。转向架安装式系统的特征在于松紧调整器和制动致动器位于在相对的两制动梁上的杆之间。

制动比率是施加在铁路车辆车轮上的制动力与铁路车辆重量的比率。美国铁路协会(“AAR”)设定了标准(AAR S-401-99)，所述标准的装载车辆的制动比率最高为14％，并且空载车辆的制动比率最高为32％。另外，AAR要求空气制动的最小制动比率为11％，而手动制动器的最小制动比率为10％。超过制动比率的危险在于制动蹄可能会抵靠车轮而锁定，使得车轮无法转动并被沿着导轨推动。因此，期望能够根据铁路车辆的装载状况来调整被施加在车轮上的制动力。

铁路车辆的制动系统普遍地包括手动且独立于气动制动系统操作的手动制动器。在授予Heitmeyer的美国专利No.7，896，140中描述了用于基础制动索具系统的手动制动器，所述专利以引用方式并入本文。在授予Sommerfeld的美国专利No.6,702,073中描述了一种用于转向架安装式制动系统的手动制动器(和手动制动杆)，所述专利也通过引用并入本文。在转向架安装式系统中，手动制动器可以连接到活动杆的一端，可用手动致动以通常保护无人值守或无动力的车辆免受意外移动，即作为“驻车制动器”。因此，即使当气动制动器不联机时，手动制动器也能够操作。常规上，无论车辆被装载还是卸载，手动制动器都对车轮施加相同的力，而与制动气动装置无关。

已知所谓的“空载装置”，其与气动系统结合操作，以根据感测到的车辆重量将制动力维持在一定的制动比率以下。通过引用并入的美国专利No.4,080,005公开了一种空载流体压力制动系统，所述空载流体压力制动系统具有用压缩空气操作的比例阀。作为示例而非限制，在授予Natschke的美国专利No.3,690,420中公开了与基础制动索具系统一起使用的机械空载装置，其也通过引用并入本文。该专利中公开的制动系统的特征在于装载感测装置和制动致动器的外侧布置。

在授予Ring的美国专利申请公开No.2011/0147140和美国专利No.7,802,662中提供了上述类型的转向架安装式制动系统的另外的示例，其全部内容也通过引用并入本文。这些另外的公开教导了用于防止或限制制动锁定并且通常用于监测和控制制动元件的行进的各种方法和设备。

发明内容

随着时间的推移，铁路车辆变得越来越轻，而车辆的装载重量变得越来越重。因此，期望提高相对于满载车辆的对空载车辆中的制动器施加不同的制动装载的效率。

在一个方面，本发明是一种用于转向架安装式制动系统的机械制动比率调整机构。

在另一个方面中，本发明实现了基于铁路车辆装载状况的制动比率调整，同时避免使用气动操作的空载装置，而不是依赖于基于铁路车辆的装载或卸载状况的机械调整。

在又一方面，本发明基于根据铁路车辆装载状况的制动杆的机械枢轴调整件，而不管气动制动系统是否联机，在手动操作地手动刹车时改变施加到车轮上的制动力。

本发明的这些和其他目的可以通过用于铁路车辆的转向架安装式制动系统来实现，其中第一制动梁和第二制动梁沿着所述铁路车辆的纵向轴线分离，所述第一制动梁和所述第二制动梁各自具有压缩构件和张紧构件，以及相应的第一支柱和第二支柱，所述第一支柱和第二支柱附接到相应的所述压缩构件和所述张紧构件之间。制动致动器安装在制动梁之间，并且制动致动器杆连接件连接到制动致动器并且适于响应于制动致动器而线性地移动。活动杆通过销被枢转地附接到所述第一制动梁上的所述第一支柱，枢转地附接到所述制动致动器杆连接件，并且在所述活动杆的端部处枢转地附接到松紧调整器。固定杆枢转地附接到第二制动梁上的第二支柱，在一端枢转地附接到松紧调整器，并且在与所述一端相反的端部处枢转地、直接或间接地附接到所述制动致动器。枢轴调整孔提供在活动杆和/或固定杆中，以在孔中的至少两个不同位置接收销，该至少两个不同位置对应于铁路车辆的至少两种装载状况。

附图说明

图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的转向架安装式制动系统。

图2是根据本发明的另一个实施例的转向架安装式制动系统的俯视图，示出了在铁路车辆转向架上的安装。

图3描绘了根据本发明的一个实施例的活动杆。

图4是根据本发明的实施例的传感器总成的视图。

图5是根据本发明的实施例的松紧调整器的剖视图。

具体实施方式

本文中的方向和取向可指使用中的铁路车辆的正常取向。因此，除非上下文中明确要求，否则“纵向”轴线或方向平行于导轨并且处于轨道上铁路车辆在任一方向上的移动方向。“横向”或“侧向”轴线或方向在垂直于纵向轴线和导轨的水平平面中。制动系统的单个部件也可以具有长度和“纵向轴线”、宽度和“侧向轴线”。因此，例如，基本上与横向安装的制动梁成一直线取向的制动杆具有其自身的纵向轴线，所述纵向轴线可以几乎垂直于铁路车辆的纵向轴线。术语“内侧”意指朝向车辆的中心，并且可以意指在纵向方向、侧向方向或两者上的内侧。类似地，“外侧”意指远离车辆的中心。“竖直”是上下方向，“水平”是平行于包括横向和纵向轴线的导轨的平面。

铁路行业中的具体尺寸常常通过标准来建立。因此，本文提供的尺寸仅用于大致和描述性的，因为应理解，最终，给定尺寸可以被改变或变化以适应特定的AAR标准。本着同样的精神，与具体数量组合使用的词语“约”是指“+/-15％”。如本领域的普通技术人员将理解和接受的，词语“基本上”是指全部或完全地，其中允许不可避免地偏离精确的一些变化。

图1中示出了根据本发明的一个实施例的用于铁路车辆的转向架安装式制动系统，其包括沿着铁路车辆的纵向轴线分离的第一制动梁15和第二制动梁115。制动梁15、115的端部连接到制动头22和制动蹄24。如图2所示，当在刹车时制动梁被迫使彼此远离时，制动蹄将力直接到车轮26。在实施例中，使用夹具25使制动蹄24可从制动头22移除。在实施例中，张紧构件121、122诸如通过螺母171机械地固定到制动头22。

第一制动梁15和第二制动梁115各自具有压缩构件123、124和张紧构件121、122以及附接在相应压缩构件123、124和张紧构件121、122之间的支柱14、114。在所示的实施例中，制动致动器总成包括气缸111和气缸推杆216，所述气缸推杆216可操作地连接到气缸111，适于响应气缸中的压力而线性地移动。其他制动致动器，诸如滚动膜片和气囊，在本领域中是已知的，并且本领域普通技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下，调整根据本文所描述的原理的制动系统的构造以与这些其他类型的制动致动器一起使用。

在图1所示的实施例中，制动系统10包括活动杆12，活动杆12通过销16(称为“枢轴销”)枢转地附接到第一支柱14，并且通过合适的联接件(诸如杆连接元件上的轭和销13)枢转地附接到制动缸推杆216(在图1中隐藏在杆12后面)。松紧调整器杆18枢转地附接在活动杆12的位于枢轴销的相对侧的一端。在所示的实施例中，松紧调整器杆18通过类似的轭19和销17附接到杆12。固定杆112被枢转地附接到在相对的制动梁115上的第二支柱114，在一端经由销117枢转地附接到所述松紧调整器杆18，并且在另一端经由返回推杆119使用类似的连接件枢转地附接到所述制动致动器总成。

转向架安装式系统的特征是，施加制动力的杆臂显著地短于典型的基础制动索具上的杆臂。在基础制动索具系统中，每个制动杆臂，即在枢轴的任一侧上的每个制动杆臂可以约为18英寸。在维持精确操作的同时调整如此大的杆的机械枢轴点提出了挑战。相比之下，转向架安装式系统的较小杆臂(约4-6英寸)允许更精确的力调整。在所示的实施例中，固定杆112可以提供有比另一个臂112A更长的一个杆臂112B。例如，松紧调整器18和枢轴销116之间通过第二支柱114的杆臂112B可以比返回推杆110和枢轴销116之间的杆臂112A更长。在实施例中，可能期望在固定杆上提供枢轴销通孔，所述枢轴销通孔准许根据铁路车辆的装载状况进行机械枢轴调整。这可以作为活动杆上的枢轴调整件的替代或补充，尽管如果枢轴调整件在闭锁杆上，则预期的杠杆作用降低。原则上，通孔可以提供在任一杆中。然而，在附图中所描绘的实施例中，具有可变位置的枢轴调整件在活动杆上，如图3所描绘。

如图3所示，枢轴调整孔31允许调整枢轴销和松紧调整器之间的杆臂距离D1以及枢轴销和制动致动器之间的距离D2。在所示的实施例中，枢轴调整孔31是月牙形的，具有适于在相对两端上的不同位置接收销16的凹部。当车辆被装载时，枢轴销16被接收在凹部33中，并且从致动器到枢轴销的杆臂D2比从枢轴销到松紧调整器的杆臂D1更长。较大的力矩臂导致比当致动器更靠近枢轴销时施加更大的制动力。转向架安装式制动系统中的典型活动杆可以在制动致动器和松紧调整器之间具有约12英寸的长度(尽管所述距离对于本发明来说不是关键的)。对于满载的车辆，致动器和枢轴销之间的距离可以是约6英寸，并且枢轴销和松紧调整器之间的距离可以是约4.5英寸(这些具体尺寸是作为示例而不是限制的方式)。当车辆卸载时，杆12移动到不同的位置，并且枢轴销16被接收在通孔的不同部分中。杆臂由此反向，并且致动器和枢轴销之间的杆臂约4.5英寸，并且枢轴销和松紧调整器之间的距离是约6英寸，结果是较小的制动力被传递到车轮。

例如，但不作为限制，在装载的铁路车辆相对于卸载的铁路车辆中，将枢转位置改变上述量可导致减小到当应用手动制动器时施加的最大制动力的约68％，并且减小到应用气动制动器时施加的最大制动力的大约56％。纵向改变活动杆上的枢轴点，即使改变很小的量，也会对制动比率产生极大的影响，并且这是在不需要气动空载检测器和相关联管道的情况下实现的。

如图3所示，活动杆的一端的特征可以在于与活动杆的连接到松紧调整器18的一端相对的手动制动器连接部分34。手动制动器连接部分34处于不同的高度，并且相对于制动梁定位，以在施加时提供对手动制动器(未示出)的触及和杠杆作用。活动杆还包括在纵向方向上的弯曲部35，使得当在平面布局中观察时，杆大致是月牙形的。枢轴调整件31位于松紧调整器连接件36和致动器连接件37之间的活动杆上，但是相对于从松紧调整器连接件36和致动器连接件37的中心绘制的线稍微偏移。枢轴调整件通孔31本身的整体形状是月牙形的。图2中描绘的实施例示出了没有手动制动器连接部的活动杆。

如图5所示，松紧调整器18本身可以包括推杆52和弹簧54，其适于在制动蹄上施加变化的力，以在操作期间适应制动衬块的磨损。提供棘爪机构56以确保松紧调整器在静止时是中性的。在现有技术中，棘爪盒58通常被焊接。通过将棘爪盒58可移除地安装在松紧调整器壳体上，使得棘爪盒58可以容易地组装、无损移除和维修而实现了优点。

如图2中所示，适于检测铁路车辆的装载状况并改变杆的枢轴调整孔的位置的机械传感器40可以安装在摇枕上，但机械传感器的布置也可以根据转向架的设计而变化。在所示的实施例中，机械传感器40包括传感器臂41，所述传感器臂41与侧框架700的上弹簧座窗口接触，使得铁路车辆的装载状况对应于摇枕和侧框架之间的较大空间。传感器臂41与传感器壳体中的一组弹簧43、44连通，在制动器已经被锁定时(例如如果在手动制动后装载了车辆)，所述一组弹簧43、44防止枢转位置被改变。传感器总成上的输出臂46可以机械地连接到活动杆，旋转以向杆施加力并改变枢轴销的位置。优选地，输出臂46到活动杆的机械附接接近枢轴调整孔并且是刚性的，以通过拉动和推动(即，构件是处于张紧状态还是处于压缩状态)来实现杆的移动。

前述优选实施例的描述不应被认为是对本发明的限制，本发明是根据所附权利要求来限定的。在不脱离所要求保护的本发明的范围的情况下，依赖于前面的公开内容，本领域的普通技术人员可以实施所描述的实施例的变型。在不脱离本发明的范围的情况下，结合一个实施例或独立权利要求描述的特征或从属权利要求限制可适于与另一个实施例或独立权利要求一起使用。

Claims (9)

1.一种用于铁路车辆的转向架安装式制动系统，其包括：

第一制动梁和第二制动梁，所述第一制动梁和第二制动梁沿着所述铁路车辆的纵向轴线分离，所述第一制动梁和所述第二制动梁各自具有压缩构件和张紧构件，以及相应的第一支柱和第二支柱，所述第一支柱和第二支柱附接在相应的所述压缩构件和所述张紧构件之间；

制动致动器；

制动致动器杆连接件，其可操作地连接到所述制动致动器并且适于响应于所述制动致动器而线性地移动；

活动杆，其通过销被枢转地附接到所述第一制动梁上的所述第一支柱，枢转地附接到所述制动致动器杆连接件，并且在所述活动杆的端部处枢转地附接到松紧调整器；

固定杆，其枢转地附接到所述第二制动梁上的所述第二支柱，在一端处枢转地附接到所述松紧调整器，并且在与所述一端相反的端部处枢转地、直接或间接地附接到所述制动致动器；以及

枢轴调整孔，其在所述活动杆和所述固定杆中的至少一者中，所述枢轴调整孔在所述孔中的至少两个不同位置中接收所述销，所述至少两个不同位置对应于所述铁路车辆的至少两种装载状况。

2.根据权利要求1所述的转向架安装式制动系统，其中所述枢轴调整孔在所述活动杆中是月牙形孔口，所述月牙形孔口适于在所述枢轴调整孔口的两个相对端的所述至少两个位置处容纳所述枢轴销。

3.根据权利要求2所述的转向架安装式制动系统，其中所述活动杆在一端处具有手动制动器连接部，所述手动制动器连接部适于机械地连接到所述手动制动器。

4.根据权利要求3所述的转向架安装式制动系统，其中所述手动制动器连接部具有相对于所述枢轴调整孔升高的高度。

5.根据权利要求2所述的转向架安装式制动系统，其中所述活动杆的与所述松紧调整器相反的端部与穿过所述制动致动器杆连接件和所述杆与所述松紧调整器的附接部所绘制的线成一角度。

6.根据权利要求1所述的转向架安装式制动系统，还包括传感器，所述传感器检测铁路车辆的所述至少两种装载状况，所述传感器安装到所述铁路车辆转向架并机械地连接到所述活动杆。

7.根据权利要求6所述的转向架安装式制动系统，其中所述传感器安装到铁路车辆摇枕，并且所述传感器上的杆接触侧架上的点，以检测所述铁路车辆的装载状况。

8.根据权利要求6所述的转向架安装式制动系统，还包括在所述传感器上的输出臂，所述输出臂在所述枢轴调整孔附近具有与所述活动杆的刚性附接部，所述附接部适于在张紧和压缩中移动所述枢轴调整孔的位置。

9.根据权利要求1所述的转向架安装式制动系统，其中所述松紧调整器包括壳体和棘爪盒，所述棘爪盒可移除地且机械地安装在所述壳体上。

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