ES2275257T5 - Un sistema de control de frenado para un vehículo ferroviario o tranviario con funciones integradas de antideslizamiento y antibloqueo para las ruedas - Google Patents

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Abstract

Un sistema de control de frenado con funciones de antideslizamiento y de antibloqueo para las ruedas, para un vehículo de ferrocarril o un tranvía equipado con un sistema de frenado neumático, que incluye un aparato (BCA) de control de freno, al que pueden ser conectadas una pluralidad de unidades (G1-G4) de válvulas electroneumáticas para el control de los cilindros (BC1-BC4) de freno asociados a las ruedas/ejes (1-4) del vehículo; siendo las citadas unidades (G1-G4) de válvula susceptibles de ser controladas por medios (A, B) de control de tal modo que permiten, selectivamente, la aplicación de una presión de frenado a los cilindros (BC1-BC4) de freno asociados, el mantenimiento esta presión, y la liberación de la presión de dichos cilindros (BC1-BC4) de freno; estando el sistema caracterizado porque: al menos un primer y un segundo sensores (S1, S2; ...; S41, S42) de velocidad angular, han sido asociados a cada eje (1-4) del vehículo, de forma independiente uno del otro; las citadas unidades (G1-G4) de válvulas electroneumáticas incluyen válvulas respectivas (12-15) de control de solenoide, con una primera y una segunda entradas (G11, G12) de control independientes, y los medios (A, B) de control comprenden: una primera y una segunda unidades (A, B) de control electrónico independiente, conectadas a los respectivos primer y segundo sensores (S11, S12; ...; S41, S42) de velocidad de cada eje (1-4), así como también a la primera y a la segunda unidades (G11, G12; ...; G41, G42) respectivas de entrada de control de dichas unidades (G1-G4) de válvulas, y predispuestas para transmitir desde una hasta la otra, una señal de estado respectiva o señal vital (L1; L2) indicativa de su condición operativa; estando la primera unidad (A) dispuesta para llevar a cabo un procedimiento de antideslizamiento de rueda; estando la segunda unidad (B) dispuesta para llevar a cabo un procedimiento de antibloqueo de rueda cuando la señal (L1) de estado transmitida hasta la misma desde la primera unidad (A) indica que esta última está funcionando normalmente, y para llevar a cabo tanto el procedimiento de antibloqueo de rueda como el procedimiento de antideslizamiento cuando la señal (L1) de estado transmitida hasta la misma desde la primera unidad (A) es indicativa de una condición de mal funcionamiento o de rotura de esta última.

Description

Un sistema de control de frenado para un vehículo ferroviario o tranviario con funciones integradas de antideslizamiento y antibloqueo para las ruedas 5 La presente invención se refiere a un vehículo ferroviario.
Más específicamente, el objeto de la invención es un vehículo ferroviario con un sistema de control de frenado con funciones de antideslizamiento y antibloqueo para las ruedas de un vehículo de ferrocarril o de un tranvía, equipado con un sistema de frenado neumático que incluye un aparato de control de freno al que se puede conectar una pluralidad de unidades de válvula electroneumática para el control de los cilindros de freno asociados a las ruedas/ejes del vehículo. Las citadas unidades de válvula pueden ser controladas de tal manera que permiten una aplicación selectiva de una presión de frenado a los cilindros de freno asociados, el mantenimiento de esta presión, y la descarga de la presión desde los citados cilindros de freno.
15 Un objeto de la presente invención es proporcionar un vehículo ferroviario que tiene una integración eficiente entre la función de antideslizamiento y la función de antibloqueo, para una mayor seguridad operativa del vehículo/tren ferroviario, y para una protección más eficaz de las ruedas del mismo.
Este y otros objetos se consiguen de acuerdo con la invención con un vehículo ferroviario que tiene las características definidas en la reivindicación 1.
Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue, dada únicamente a título de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos anexos, en los que:
25 la figura 1 es un diagrama de bloques parcial de un vehículo ferroviario de acuerdo con la presente invención, y
la figura 2 es un diagrama parcial que muestra la estructura de una posible realización de una unidad de válvula electroneumática asociada a un eje en un vehículo ferroviario de acuerdo con la presente invención.
En la figura 1, se ha representado un sistema de control de frenado con funciones de antideslizamiento y de antibloqueo para las ruedas de un vehículo ferroviario equipado con un sistema de frenado neumático, de manera en sí conocida, que incluye medios BCU de control de frenado a los que se han acoplado unidades G1-G4 de control electroneumático, por ejemplo por medio de un distribuidor de control.
35 En el ejemplo de realización ilustrado, el vehículo ferroviario tiene cuatro ejes, indicados con los números del 1 al 4, y cada eje está asociado a una unidad G1-G4 de válvula electroneumática correspondiente. La invención no está limitada, no obstante, a la realización ilustrada esquemáticamente, la cual constituye solamente un ejemplo.
Las unidades G1-G4 de válvula controlan cilindros BC1-BC4 de freno respectivos, asociados a las ruedas/ejes del vehículo. En particular, según se pondrá claramente de manifiesto en lo que sigue, cada unidad G1-G4 de válvula se ha formado de tal modo que puede estar controlada de manera que permita la aplicación selectiva de una presión de frenado a los cilindros de freno asociados, para mantener esta presión, y para descargar esta presión desde los citados cilindros de freno.
45 Cada eje 1-4 del vehículo está asociado, respectivamente, a un primer y un segundo sensores de velocidad angular independientes. En la figura 1, los sensores asociados al eje 1 han sido indicados como S11 y S12, los sensores asociados al eje 2 han sido indicados como S21 y S22, los sensores asociados al eje 3 han sido indicados como S31 y S32, y finalmente, los sensores asociados al eje 4 han sido indicados como S41 y S42.
Según se desprende claramente a partir de la descripción que sigue, con referencia particular a la figura 2, cada unidad G1-G4 de válvula electroneumática comprende válvulas de control de solenoide redundantes respectivas, con una primera y una segunda unidades de control independientes indicadas como G11, G12, G21, G22, G31, G32, G41, G42.
55 El sistema de control incluye además dos unidades de control electrónico independientes, indicadas como A y B, respectivamente.
Estas unidades A y B de control se han conectado respectivamente al primer y al segundo sensores de velocidad de los ejes 1-4, así como también a la primera y a la segunda unidades de entrada de control, respectivamente, de las unidades G1-G4 de válvula, según se ha indicado mediante las flechas de la figura 1.
La unidad A de control está dispuesta de modo que lleva a cabo un procedimiento de antideslizamiento sobre las ruedas del vehículo, por ejemplo en conformidad con las prescripciones de la norma UIC 541-05.
65 La unidad B de control electrónico, por otra parte, se ha dispuesto de modo que lleva a cabo un procedimiento de antibloqueo sobre las ruedas, o un procedimiento simultáneo de antibloqueo y antideslizamiento.
Las unidades A y B son, sin embargo, totalmente independientes una de otra, y están aisladas incluso en lo que se refiere a su alimentación eléctrica; éstas se han dotado convenientemente de su propia alimentación eléctrica independiente, de modo que la rotura del dispositivo de alimentación eléctrica asociado a una unidad no podrá comprometer la funcionalidad de la otra unidad de control.
5 Cada dispositivo de alimentación eléctrica puede, a su vez, ser conectado a la alimentación de electricidad de a bordo (por ejemplo, una batería), a través de un conector independiente.
Las unidades o módulos A y B de control, están dispuestos de modo que transmiten uno al otro (recíprocamente) una señal de estado respectiva o señal "vital" indicativa de su condición operativa. Esto puede tener lugar, por ejemplo, a través de dos líneas de comunicación unidireccionales, tales como las indicadas mediante L1 y L2, y/o a través de una única línea bidireccional como la que se ha indicado mediante L en la figura 1.
Cada señal de estado puede ser una señal que presenta un primer estado (la presencia de una frecuencia
15 predeterminada) cuando la unidad A o B de control que la emite desea indicar su correcta condición de funcionamiento a la unidad que la recibe, y un segundo estado (por ejemplo, ausencia de una frecuencia predeterminada) para indicar su condición de mal funcionamiento o rotura, y su conmutación o conversión en no-operativa.
Durante el funcionamiento, cuando ambas unidades A y B de control funcionan correctamente, la unidad A realiza, cuando es necesario, el procedimiento de antideslizamiento de la rueda, mientras que la unidad B, cuando es necesario, lleva a cabo el procedimiento de antibloqueo.
La segunda unidad B de control está dispuesta, sin embargo, para llevar a cabo tanto el procedimiento de antibloqueo de rueda como el procedimiento de antideslizamiento cuando la señal de estado transmitida hasta la misma por la
25 primera unidad A resulta ser indicativa de una condición de mal funcionamiento o de rotura de esta última.
Si los procedimientos de control de antideslizamiento se llevan a cabo por medio de software, resulta adecuado que el software que implementa estos procedimientos en la unidad A y en la unidad B, sea diferente uno del otro.
Las unidades A y B de control pueden estar unidas mediante interfaz a una red N común de comunicaciones, a través de la cual pueden comunicar cada una con la otra y con otros dispositivos similares (no representados), para el intercambio de datos concernientes a la velocidad absoluta de los ejes respectivos, a efectos de estar capacitadas para determinar la "velocidad de referencia" óptima necesaria para la estimación eficaz de la velocidad de referencia del vehículo.
35 La unidad A de control puede indicar, a través de la misma red N de comunicaciones, una condición de mal funcionamiento o de rotura de la misma o de la unidad B, a los dispositivos de motorización y diagnóstico y/o a las interfaces hombre/máquina (en sí conocidos, pero no representados).
Las unidades A y B de control pueden estar conectadas convenientemente mediante interfaces a acelerómetros a1 y a2 respectivos, para detectar la aceleración longitudinal del vehículo. Mediante la integración de las aceleraciones longitudinales en el tiempo, estas unidades pueden determinar la velocidad longitudinal instantánea del vehículo, al menos por debajo de un determinado valor constante. Esta constante puede ser corregida periódicamente (por ejemplo, cada segundo) por cada unidad de control, gracias a la información relacionada con la velocidad absoluta de
45 los ejes locales, mediante la utilización de algoritmos adecuados (por ejemplo, cuando los dos ejes tienen un valor idéntico de velocidad longitudinal durante un intervalo de tiempo de duración predeterminada). El valor de la velocidad longitudinal obtenido por integración de los datos proporcionados por los acelerómetros, puede ser utilizado como velocidad de referencia para el vehículo siempre que las velocidades de los dos ejes diverjan (valores negativos) con respecto a la velocidad de referencia, hasta el punto de que sean indicativas de una condición de deslizamiento de los ejes.
En la figura 2 se ha representado una realización de la unidad G1 de válvula (las otras unidades G2-G4 de la figura 1 tienen una estructura análoga).
55 En la realización de la figura 2, la unidad de válvula de G1 comprende dos válvulas 10, 11 neumáticas controladas neumáticamente.
La válvula 10 neumática tiene una entrada 10a a través de la cual puede ser introducida la presión procedente de los medios BCU de control de freno, en una cámara 10b inferior por debajo de una membrana 10c capaz de cooperar, a modo de obturador de válvula, con un asiento 10d de válvula de la salida 10e de esta válvula. La cámara 10f por encima de la membrana, es susceptible de recibir una presión de control neumático a través de una entrada 10g de control.
La válvula 11 es estructuralmente idéntica a la válvula 10,y sus partes han sido indicadas con el número 11 seguido de 65 las mismas letras utilizadas anteriormente para distinguir las partes de la válvula 10.
La entrada 10a de la válvula 10 recibe, durante el funcionamiento, una presión procedente de los medios BCU de control de freno, y ha sido prevista para el cilindro BC1 de freno del eje 1. La presión a la entrada 10a de la válvula 10 puede conducir, o no, al cilindro BC1 de freno, dependiendo de la posición adoptada por la membrana 10c que está controlada por la presión neumática presente en la cámara 10f superior.
5 Asociadas a la válvula 10, se encuentran dos válvulas de control de solenoide, estructuralmente idénticas, indicadas como 12 y 14, controladas por la unidad A y por la unidad B, respectivamente. En la realización ilustrada, las válvulas de solenoide son válvulas de dos vías y dos posiciones, con resorte de recuperación.
En la condición desexcitada de estas válvulas (ilustrada en la figura 2), la cámara 10f de la válvula 10 está conectada a
10 la atmósfera a través de las dos válvulas 14 y 12 de solenoide. La presión de frenado que llega a la entrada 10a, es ahora capaz de desplazar la membrana 10c ascendentemente y, a través del asiento 10d y de la salida 10e, puede alcanzar el cilindro BC1 de freno.
Cuando una u otra de las válvulas 12 y 14 de solenoide está excitada, la presión que llega a la entrada de la unidad G1
15 de válvula y a la entrada 10a de la válvula 10, es introducida también en la cámara 10f superior, por encima de la membrana 10c. Esta membrana, presionada contra el asiento 10d, bloquea el paso de aire a presión desde la cámara 10b hasta el cilindro BC1 de freno.
La válvula 11 neumática tiene su entrada 11a conectada al cilindro BC1 de freno y a la salida 10e de la válvula 10. La 20 salida 11e de la válvula 11 es una salida de descarga a la atmósfera.
Entre la entrada 11a para aire a presión y la entrada 11g de control de la válvula 11, se han dispuesto, en serie, dos válvulas 13 y 15 de control, que son también del tipo de dos vías y dos posiciones, con resorte de recuperación, estando una controlada por la unidad A y la otra por la unidad B. La disposición es tal que cuando las válvulas 13 y 15
25 de solenoide están ambas desexcitadas (figura 2), suministran a la cámara 11f por encima de la membrana 11c, una presión tal como para mantener esta membrana contra el asiento 11d. En esta condición, la salida 11e de la válvula 11 está desacoplada de la entrada 11a.
Por otra parte, cuando una u otra de las válvulas 13 y 15 de solenoide está excitada, la cámara 11f se pone en
30 comunicación con la atmósfera, y la presión suministrada a la cámara 11b inferior por debajo de la membrana 11c es tal que provoca la separación de esta última del asiento 11d, de modo que esta cámara 11b se pone en comunicación con la atmósfera a través de la salida 11e. En esta condición, la presión en el cilindro BC1 de freno puede ser descargada a la atmósfera a través de la válvula 11.
35 Dos transductores 16 y 17 de presión eléctricos, están dispuestos convenientemente de tal modo que detectan la presión a la entrada 10a de la válvula 10 neumática y, respectivamente, entre la salida 10e de la válvula 10 y la entrada 11a de la válvula 11 (o en su caso la presión en el cilindro BC1 de freno).
Naturalmente, conservando los mismos principios de la invención, las realizaciones y los detalles de construcción
40 pueden ser ampliamente variados con respecto a lo que se ha descrito e ilustrado únicamente a título de ejemplo no limitativo, sin apartarse por ello del alcance de la invención según se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Un vehículo ferroviario equipado con un sistema de frenado neumático, que incluye un aparato (BCA) de control de freno al que pueden ser conectadas una pluralidad de unidades (G1-G4) de válvula electroneumática para el control de
    5 los cilindros (BC1-BC4) de freno asociados a las ruedas/ejes (1-4) del vehículo, y un sistema (A; B; BCA; G1-G4; S11-S42) de control de frenado con funciones de antideslizamiento y de antibloqueo para las ruedas; siendo las citadas unidades (G1-G4) de válvula susceptibles de ser controladas por medios (A, B) de control de tal modo que permiten, selectivamente, la aplicación de una presión de frenado a los cilindros (BC1-BC4) de freno asociados, el mantenimiento esta presión, y la liberación de la presión de dichos cilindros (BC1-BC4) de freno; caracterizado porque:
    10 cada eje (1-4) del vehículo tiene asociado con él al menos unos sensores primero y respectivamente segundo (S1, S2; ...; S41, S42) de velocidad angular, independientes entre sí;
    las citadas unidades (G1-G4) de válvula electroneumática incluyen respectivas válvulas (12-15) de control de 15 solenoide, con unidades primera y segunda (G11, G12) de entrada de control independientes; y
    los medios (A, B) de control comprenden unidades primera y segunda (A, B) de control electrónico independientes;
    estando los primeros sensores (S11; ...; S41) de velocidad de cada eje (1-4) y las primeras unidades (G11; ...; G41) de
    20 entrada de control de dichas unidades (G1-G4) de válvula conectadas solamente a la primera unidad (A) de control; estando los segundos sensores (S12; ...; S42) de velocidad y las segundas unidades (G12; ...; G42) de entrada de control de dichas unidades (G1-G4) de válvula conectadas solamente a la segunda unidad (B) de control; estando dichas unidades (A, B) de control predispuestas para transmitir desde una hasta la otra una respectiva señal de estado
    o señal vital (L1; L2) indicativa de su condición operativa; estando la primera unidad (A) dispuesta para llevar a cabo un
    25 procedimiento de antideslizamiento de rueda; estando la segunda unidad (B) dispuesta para llevar a cabo un procedimiento de antibloqueo de rueda cuando la señal (L1) de estado transmitida hasta la misma desde la primera unidad (A) indica que esta última está funcionando normalmente, y para llevar a cabo tanto el procedimiento de antibloqueo de rueda como un procedimiento de antideslizamiento cuando la señal (L1) de estado transmitida hasta la misma desde la primera unidad (A) es indicativa de una condición de mal funcionamiento o de rotura de esta última.
    30 2.- Un vehículo ferroviario de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada unidad (G1-G4) de válvula comprende:
    una primera válvula neumática (10) controlada neumáticamente, o bloque de válvula de presión, dispuesta entre el citado aparato (BCA) de control de freno y (al menos) un cilindro asociado (BC1) de freno, y una segunda válvula
    35 neumática (11) controlada reumáticamente, o válvula de descarga, conectada a dicho cilindro (BC1) de freno y cuya salida es susceptible de descargar a la atmósfera;
    estando cada una de dichas válvulas neumáticas asociada a unas respectivas válvulas primera y segunda (12, 14; 13, 15) de solenoide de control, controladas por las unidades electrónicas primera y segunda (A, B) respectivamente.
    40 3.- Un vehículo ferroviario de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dichas válvulas (12, 14; 13, 15) de solenoide de control son del tipo de dos vías, dos posiciones.
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