ES2923293T3

ES2923293T3 - Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio, en particular, para al menos un vehículo ferroviario

Info

Publication number: ES2923293T3
Application number: ES19721050T
Authority: ES
Inventors: Roberto Tione
Original assignee: Faiveley Transport Italia SpA
Current assignee: Faiveley Transport Italia SpA
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2022-09-26
Anticipated expiration: 2039-03-21
Also published as: WO2019207372A1; JP7412350B2; JP2021522103A; EP3784539B1; EP3784539A1; US11820347B2; CN112313125A; IT201800004956A1; CN112313125B; BR112020021980A2; HUE059451T2; US20210107442A1

Abstract

Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y servicio, particularmente para al menos un vehículo ferroviario. Se describe un sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y servicio (300) que comprende: - - módulos generadores de presión de frenado que generan presiones de frenado para grupos de frenado; - - una unidad de monitoreo y control de presión de emergencia (301) que recibe señales de peso, una señal de solicitud de frenado de emergencia, señales de presión real y proporciona señales de solicitud de frenado de emergencia; - - un módulo de presión de emergencia que genera una presión de frenado de emergencia; - - una unidad de control de frenado (307) que proporciona pares de señales de control para generar presiones de frenado correspondientes en función de la señal de solicitud de frenado de servicio y las señales de peso, cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia no indica una solicitud de frenado de emergencia, y así como para generar presiones de frenado en función de las señales de solicitud de presión de frenado de emergencia cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia indica una solicitud de frenado de emergencia; - - un primer dispositivo de conmutación de emergencia (318) que comprende pares de contactos (317) que permiten la conexión de los pares de señales de control desde la unidad de control de frenado (307) a los módulos generadores de presión de frenado cuando están cerrados y evitan que la conexión de los pares de señales de control la unidad de control de frenado a los módulos generadores de presión de frenado (311) cuando están abiertos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio, en particular, para al menos un vehículo ferroviario

Sector técnico

La presente invención se encuentra, en general, en el campo de los sistemas de frenado ferroviario; en particular, la invención se refiere a un sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio de un vehículo ferroviario.

Técnica anterior

Los últimos sistemas de frenado ferroviario usan soluciones electrónicas avanzadas con el fin de simplificar la arquitectura neumática, especialmente la parte neumática usada para el frenado de emergencia, lo que da como resultado una reducción general de los costes del producto totales, una reducción del peso, una mejora del rendimiento y una mejora de la seguridad operativa.

Por ejemplo, la patente EP3148853 describe y reivindica un sistema de frenado electroneumático que cumple los requisitos descritos anteriormente. En particular, este documento describe y reivindica una arquitectura neumática y una pluralidad de realizaciones variantes.

La figura 1 de la presente solicitud muestra, con fines ilustrativos, la figura 1 del documento EP3148853. A continuación, se proporciona una descripción resumida de esta figura.

WA consiste en un módulo electroneumático EPDA controlado por una unidad electrónica WCU, usada para la preparación continua de una presión de frenado de emergencia i, cuyo valor instantáneo está relacionado con el valor instantáneo del peso del bogie o del vehículo leído por medio de un sensor de peso 2. Dicho valor se calcula teniendo en cuenta un coeficiente preestablecido de la adherencia rueda-raíl en condiciones secas |j, según ecuaciones conocidas para los expertos en la técnica. BCA1...BCAN consisten en módulos electroneumáticos EPCA, controlados por unidades electrónicas BCU, usadas en la preparación de una presión de frenado de servicio para los cilindros BC1...BCN. Dicha presión de frenado de servicio es una función de una demanda de frenado "a" y el peso notificado por el sensor de peso 2, según algoritmos conocidos para los expertos en la técnica. Dentro de los módulos EPCA, las válvulas de solenoide 10, 12 se usan respectivamente para llenar y vaciar las cámaras de accionamiento d de las válvulas relé RV. Al codificar las señales de control a las válvulas de solenoide 10, 12, las unidades electrónicas BCU pueden aumentar, mantener y reducir la presión a las cámaras de accionamiento d y, en consecuencia, las presiones a los cilindros de frenado BC1...BCN. Dichas presiones pueden adquirir diferentes valores con el tiempo según las necesidades del bogie o del vehículo asociado con el sistema descrito en la figura 1.

Dado que las válvulas de solenoide 10, 12 controladas por la BCU1...BCUN se suministran por la presión de frenado de emergencia i, las presiones generadas por los módulos BCA1...BCAN pueden variar de manera independiente en un intervalo entre el valor cero y el valor máximo de la presión de frenado de emergencia i.

Si se solicita el frenado de emergencia por medio de una entrada de FRENADO DE EMERGENCIA conectada a las unidades BCU1...BCN, no mostradas en la figura 1, dichas unidades BCU1...BCUN proporcionan la desactivación de las válvulas de solenoide 10 y 12, es decir, su colocación en el estado mostrado en la figura 1.

En este estado, la presión de frenado de emergencia i se aplica a las cámaras de accionamiento de las válvulas neumáticas RV, que duplicarán dicha presión de frenado de emergencia para los cilindros de frenado BC1...BCN. En este caso, al contrario de lo que ocurre en el caso de frenado de servicio, todas las presiones a los cilindros BC1...BCN asumirán el mismo valor, equivalente a la presión de frenado de emergencia i, menos el error debido a las tolerancias de dichas válvulas neumáticas RV.

En la presente solicitud de patente, se hará referencia a las siguientes normas europeas:

- EN50126 ["Aplicaciones ferroviarias. La especificación y demostración de fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad y seguridad (RAMS)"];

- EN50128 ["Aplicaciones ferroviarias. Sistemas de comunicaciones, señalización y procesamiento. Software para sistemas de control y protección ferroviarios"];

- EN50129 ["Aplicaciones ferroviarias. Sistemas de comunicación, señalización y procesamiento. Sistemas electrónicos de señalización relacionados con la seguridad"].

En particular, la norma EN50126 define las metodologías para la asignación de niveles de seguridad SIL0/1/2/3/4 (indicando el sistema de seguridad SIL4 el máximo nivel de seguridad) a los subsistemas que comprenden el sistema examinado, basándose en los resultados del análisis de seguridad, y las normas EN50128 y EN50129 definen los criterios de diseño que deben aplicarse a los componentes de software y hardware respectivamente según los niveles SIL asignados basándose en dichos resultados del análisis de seguridad.

Los expertos en la técnica del sector ferroviario conocen estos factores:

- que los cálculos de seguridad relacionados con la función de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario llevados a cabo según la norma europea EN50126 asignan de manera sistemática un nivel de integridad de seguridad SIL>3 a dicha función de frenado de emergencia y, en consecuencia, normalmente a los subsistemas que los implementan;

- que los cálculos de seguridad relacionados con la función de frenado de servicio para un vehículo ferroviario llevados a cabo según la norma europea EN50126 normalmente asignan un nivel de integridad de seguridad SIL<2 a dicha función de frenado de servicio y, en consecuencia, normalmente a los subsistemas que los implementan;

- que el desarrollo de una unidad de control, normalmente con un microprocesador o basándose en FPGA, según los niveles SIL>3 de acuerdo con EN50128 y EN50129 conlleva el diseño, la validación y los costes de certificación que tienen aproximadamente un nivel de envergadura mayor que el diseño según los niveles SIL<2, a pesar de que se obtienen las mismas funciones.

En relación con el último de los puntos anteriores, queda claro que resulta apropiado mantener las funciones que van a desarrollarse según los niveles de seguridad SIL>3 extremadamente limitadas y sencillas.

Tal como se ilustra, el control electrónico WCU que se usa para gestionar la presión de frenado de emergencia tendrá que desarrollarse sin duda según el nivel SIL>3 de acuerdo con las normas EN50128 y EN50129. Este tipo de desarrollo, en el contexto de lo que se reivindica en el documento EP3148853, estará limitado, sin embargo, a un circuito sencillo basándose en microprocesadores elementales y/o FPGA. Dicho circuito se asigna al cálculo de la presión de frenado de emergencia i y al accionamiento de las dos válvulas de solenoide 5 y 6 y a la lectura del sensor de presión de retroalimentación 9 para obtener dicha presión de frenado de emergencia i a través de un control de cadena cerrada sencillo.

Resulta evidente que, desafortunadamente, el sistema descrito en el documento EP3148853 puede producir solamente un único valor común de presión de frenado de emergencia para los diversos cilindros de freno BC1...BCN.

Existen aplicaciones ferroviarias en las que un sistema de frenado de emergencia y de servicio debe producir diferentes presiones de frenado de emergencia para cada cilindro de freno BC1...BCN. Por ejemplo, pero no de manera exclusiva, se requieren diferentes valores de frenado de emergencia cuando, en el sistema descrito en el documento EP3148853, los símbolos BC1...BCN, limitados a BC1, BC2, representan dos canales de presión que deben asignarse a dos bogies diferentes de un mismo cuerpo, en el que un bogie está motorizado y el otro es un bogie remolcado, o cuando deben frenarse dos bogies JAKOBS adyacentes. En ambos casos, los dos bogies generarán, en general, diferentes pesos de frenado, incluso en caso de frenado de emergencia. En tal caso, ya no es adecuado el sistema descrito en el documento EP3148853, que genera valores de frenado de emergencia iguales para cada canal BC1, BC2.

Una solución podría ser duplicar el módulo WA para cada módulo BCA1, BC2, en la que cada módulo WA1, WA2, recibiría un valor de peso de su propio sensor de peso 2 en relación con su propio bogie, y generaría una presión de frenado de emergencia independiente, específica para cada bogie, para cada módulo respectivo BCA1, BCA2.

Esta solución, sin embargo, no es viable porque iría en contra de los requisitos de tener un sistema caracterizado por un coste, tamaño y peso mínimos.

Una segunda solución podría ser desarrollar los módulos BCA1...BCAN según el nivel SIL>3 de acuerdo con EN50128 y EN50129, confiando directamente a dichos módulos BCA1...BCAN la generación y el control de cada presión neumática de frenado de emergencia de manera independiente para cada bogie.

Esta solución tampoco es viable porque las unidades BCA1...BCAN son extremadamente complejas ya que se usan para controlar diversas funciones además de producir la presión de frenado de servicio, es decir, funciones antideslizantes, funciones de diagnóstico y funciones de comunicación en serie sobre protocolos complejos tal como Ethernet. Tal complejidad de hardware y software daría como resultado costes inviables si el desarrollo se realizase según los niveles de seguridad SIL>3 de acuerdo con EN50128 y EN50129.

Sumario de la invención

Un fin de la presente invención es, por tanto, proporcionar un sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio, en particular, para al menos un vehículo ferroviario, que permita el control independiente de presiones de emergencia para cada canal según un nivel de seguridad SIL>3, sin aumentar la complejidad y el coste general del sistema en comparación con sistemas similares a lo que se describe, por ejemplo, en el documento EP3148853.

Además, dicho sistema es capaz de proporcionar una presión de frenado de emergencia común a todos los canales en el caso de fallo localizado en uno de los componentes que forman dicho sistema.

Los objetivos y ventajas mencionados anteriormente y otros se logran, según un aspecto de la invención, mediante un sistema de control electrónico para el frenado de emergencia de un vehículo ferroviario que tiene las características definidas en las reivindicaciones independientes. Las implementaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes, que deben considerarse como una parte integral de la presente descripción.

Breve descripción de las figuras

A continuación, se describirán las características funcionales y estructurales de algunas realizaciones preferidas de un sistema de control electrónico para el frenado de emergencia y de servicio según la invención. Se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 ilustra de manera simplificada un sistema de frenado neumático que integra frenado de servicio y de emergencia, tal como se describe en el documento EP3148853 de la técnica anterior;

- la figura 2 muestra una solución alternativa posible, pero no exclusiva, para un módulo EPCA;

- la figura 3 ilustra una primera realización de un sistema de control electrónico para frenado de emergencia y de servicio según la invención;

- la figura 4 ilustra una segunda realización de un sistema de control electrónico para frenado de emergencia y de servicio según la invención;

- la figura 5 ilustra de manera simplificada módulos neumáticos EPDA fabricados según una solución ilustrativa adicional, tal como se describe en el documento EP3148853 de la técnica anterior; y

- la figura 6 muestra de manera simplificada módulos neumáticos EPDA fabricados según una solución ilustrativa todavía adicional, tal como se describe en el documento EP3148853 de la técnica anterior.

Descripción detallada

Antes de que se explique en detalle una pluralidad de realizaciones de la invención, debe aclararse que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y a la configuración de los componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención puede asumir otras realizaciones y puede implementarse o lograrse de formas esencialmente diferentes. También debe entenderse que la fraseología y la terminología tienen propósitos descriptivos y no deben interpretarse como limitativas. El uso de "incluir" y "comprender" y las variaciones de los mismos deben entenderse como que abarcan los elementos declarados a continuación en el presente documento y los equivalentes de los mismos, así como elementos adicionales y los equivalentes de los mismos.

Haciendo referencia a la figura 3, se ilustra un sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio 300, en particular, para al menos un vehículo ferroviario que comprende una pluralidad de bogies, según una primera realización de la invención.

Este sistema de control electroneumático 300 para frenado de emergencia y de servicio comprende una pluralidad de módulos de generación de presión de frenado electroneumático 311, 311', ...311n dispuestos para generar respectivas presiones de frenado 309, 309', ...309n para respectivas unidades de frenado 310, 310', ...310n.

Estos módulos electroneumáticos para generar presión de frenado 311, 311', ...31 In se alimentan por una presión de suministro neumático 304, que proviene, por ejemplo, de un depósito auxiliar no mostrado en la figura 3.

Cada módulo electroneumático para generar presión de frenado 311, 311', ...311n puede asumir, a modo de ejemplo, pero no de manera exclusiva, la realización habitual de los módulos electroneumáticos EPCA mostrados en la figura 1.

Además, cada módulo de generación de presión de frenado electroneumático 311, 311', ...311n puede coger, a modo de ejemplo, pero no de manera exclusiva, la realización habitual de los módulos electroneumáticos EPCA ilustrados en la figura 2: dentro del módulo EPCA, las válvulas de solenoide 200, 201, se usan respectivamente para llenar y vaciar directamente el cilindro BC. Por medio de la codificación apropiada de las señales de control a las válvulas de solenoide 200, 201, la unidad electrónica BCU puede aumentar, mantener y reducir la presión directamente a los cilindros de frenado BC.

En la figura 3, dos o más pares de señales eléctricas 312, 312', ...312n pueden proporcionar el accionamiento de las válvulas de solenoide dentro de cada módulo electroneumático para generar presión de frenado neumático 311, 311', ...311n, no estando ilustradas dichas válvulas de solenoide en la figura 3. El modo de funcionamiento de dichas válvulas de solenoide es similar al descrito en la figura 1 y la figura 2 para los módulos EPCA.

El sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio 300 comprende, además, una unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia 301 dispuesta para recibir una pluralidad de señales de peso 302, 302', ...302n que indican los pesos que actúan sobre los correspondientes bogies, una señal de solicitud de frenado de emergencia 315 adaptada para señalizar una solicitud de frenado de emergencia, una pluralidad de señales de presión reales 313, 313', ...313n que indican valores de presión asumidos respectivamente por las presiones de frenado neumático 309, 309', ...309n generadas respectivamente por el módulo para generar presión de frenado 311, 311', ...311n.

Dichas señales de presión reales 313, 313', ...313n se generan, por ejemplo, por sensores de presión, no mostrados en la figura 3, que se disponen cada uno para leer las presiones de frenado 309, 309', ...309n.

La señal de solicitud de frenado de emergencia 315 puede provenir, por ejemplo, de un bucle de emergencia del vehículo ferroviario, que no se muestra en las figuras.

Dicha unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia 301 se dispone, además, para generar una pluralidad de señales de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316', ...316n continuas en el tiempo, calculándose cada una de dichas señales de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316', ...316n basándose en el valor instantáneo de las señales correspondientes 302, 302', ...302n que indican los pesos que actúan sobre los correspondientes bogies y un coeficiente preestablecido de adherencia rueda-raíl en condiciones secas |j, según ecuaciones conocidas para los expertos en la técnica.

Preferiblemente, la unidad de control y de monitorización de la presión de emergencia 301 también puede disponerse para recibir una señal de velocidad 320 que indica la velocidad instantánea del vehículo, además de la pluralidad de señales de peso 302, 302', ...302n mencionadas anteriormente que indican los pesos que actúan sobre los correspondientes bogies, la señal de solicitud de frenado de emergencia 315 adaptada para señalizar una solicitud de frenado de emergencia, la pluralidad de señales de presión reales 313, 313', ...313n que indican los valores de presión asumidos respectivamente por las presiones de frenado neumático 309, 309', ...309n generadas respectivamente por los módulos de generación de presión de frenado 311, 311', ...311n.

Dicha unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia 301 puede disponerse para generar una pluralidad de señales de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316', ...316n continuas en el tiempo, calculada cada una basándose en el valor instantáneo de las señales correspondientes 302, 302', ...302n que indican los pesos que actúan sobre los correspondientes bogies y un coeficiente preestablecido de adherencia rueda-raíl en condiciones secas j , cuyo valor se obtiene a tiempo real a partir de una función realizada por el sistema de control y de monitorización de la presión de emergencia 301, cuyos coeficientes residen en la memoria no volátil de dicho sistema de control y de monitorización 301, representando dicha función el mapeo de los valores del coeficiente de adherencia rueda-raíl en condiciones secas j en función de la velocidad del tren indicada por la señal de velocidad 320.

Dicha unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia 301 es una arquitectura electrónica.

El sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio 300 comprende, además, un módulo de generación de presión de emergencia 303, alimentado por dicha presión de suministro 304. Este módulo de generación de presión de emergencia 303 se dispone para generar una presión de frenado de emergencia 306 que debe suministrarse a una pluralidad de módulos de generación de presión de frenado electroneumático 311, 311', ... 311 n.

Por ejemplo, la presión de suministro 304 puede proporcionarse por un depósito auxiliar no mostrado en las figuras.

Además, el sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio 300 incluye una unidad de control de frenado 307 dispuesta para recibir las señales de peso 302, 302', ...302n, la señal de solicitud de frenado de emergencia 315, una señal de solicitud de frenado de servicio 308 cuyo valor indica el nivel de solicitud de frenado de servicio, las señales de presión reales 313, 313', ...313n, las señales de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316', ...316n.

Las señales de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316', ...316n generadas por la unidad de monitorización y de control de la presión de frenado de emergencia 301 se transmiten a la unidad de control de frenado 307, por ejemplo, pero no de manera exclusiva, a través de un medio de comunicación en serie o por un conjunto de señales análogas, en tensión o en corriente o PWM.

La unidad de control de freno 307 se dispone para proporcionar pares de señales de control 312, 312', ...312n. Por medio de la codificación apropiada del par de señales de control 312, 312', ...312n, la unidad de control de frenado 307 puede aumentar, mantener y reducir las presiones de frenado 309, 309', ...309n.

El aumento, el mantenimiento y la reducción de las presiones de frenado 309, 309', ...309n pueden obtenerse al accionar las válvulas de solenoide que pertenecen a los módulos de generación de presión de frenado electroneumático 311, 311', ... 311n tal como se describió anteriormente.

Dicha unidad de control de frenado 307 también es una arquitectura electrónica. La arquitectura electrónica de la unidad de control de frenado 307 es independiente de la arquitectura electrónica de la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia 301.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 3, el sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio 300 incluye un primer dispositivo de conmutación de emergencia 318 que comprende varios pares de contacto 317, 317', ...317n conectados entre la unidad de control de frenado 307 y los módulos de generación de presión de frenado 311, 311', ...31 In.

El primer dispositivo de conmutación de emergencia 318 está controlado por una señal de accionamiento 319 generada por la unidad de control de la presión de emergencia 301.

Los pares de contacto 317, 317',... 317n se adaptan para permitir la conexión de los pares de señales de control 312, 312',... 312n desde la unidad de control de frenado 307 hasta los respectivos módulos de generación de presión de frenado 311, 311 ',...311 n cuando se colocan en un estado cerrado, lo que permite que la unidad de control de frenado 307 controle dichos módulos de generación de presión de frenado 311, 311', ... 311n para obtener la aplicación, el mantenimiento, la liberación de las presiones de frenado 309, 309',...309n.

Los pares de contacto 317, 317',...317n deben evitar la conexión de los pares de señales de control 312, 312',...312n desde la unidad de control de frenado 307 hasta los respectivos módulos de generación de presión de frenado 311, 311', ... 311n cuando se colocan en un estado abierto, forzando por tanto que dichos módulos de generación de presión de frenado 311, 311', ... 311n transfieran el valor de presión de frenado de emergencia 306 a las presiones de frenado 309, 309',...309n.

En una realización, los pares de contacto 317, 317',...317n del primer dispositivo de conmutación de emergencia 318 pueden colocarse en un estado cerrado por la unidad de control de la presión de emergencia 301 cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia 315 no indica una solicitud de frenado de emergencia, y cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia 315 indica una solicitud de frenado de emergencia y los valores de señal de presión reales 313, 313',...313n que indican los valores de presión de frenado 309, 309',...309n corresponden a los respectivos valores de señales de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316',...316n.

Los pares de contacto 317, 317', ...317n del primer dispositivo de conmutación de emergencia 318 pueden colocarse en un estado normalmente abierto por la unidad de control de la presión de emergencia 301 cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia 315 indica una solicitud de frenado de emergencia y al menos uno de los valores de señal de presión reales 313, 313', ...313n, que indican el valor de presión de frenado 309, 309', ...309n, no corresponde a la respectiva señal entre las señales de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316', ...316n. De esta manera, la conexión de las señales de control 312, 312', ...312n se interrumpe por la unidad de control de frenado 307 a los módulos de generación de presión de frenado electroneumático 311, 311', ...311n. En consecuencia, las válvulas de solenoide de los módulos de generación de presión de frenado 311,311', ...311n se ven forzados al estado no alimentado y, por tanto, se ven forzados a transferir el valor de presión de frenado de emergencia 306 suministrado por el módulo de presión de emergencia 303 a las presiones de frenado 309, 309', ...309n.

Haciendo referencia ahora a la figura 4, en una realización adicional, el sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio puede comprender, además, un segundo dispositivo de conmutación de emergencia 314 que comprende una pluralidad de pares de contacto 330, 330', ...330n y se controla por la señal de solicitud de frenado de emergencia 315.

Dichos pares de contacto 330, 330',...330n del segundo dispositivo de conmutación de emergencia 314 se conectan entre la unidad de control de frenado 307 y los módulos de generación de presión de frenado 311, 311',...

311n, y se colocan en paralelo con los respectivos pares de contacto 317, 317',...317n de dicho primer dispositivo de conmutación de emergencia 318.

Dichos pares de contacto 330, 330',...330n del segundo dispositivo de conmutación de emergencia 314 se colocan en un estado cerrado cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia 315 asume un valor que no indica una solicitud para el frenado de emergencia, y se colocan en un estado normalmente abierto cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia 315 tiene un valor que indica una solicitud de frenado de emergencia.

Tal como puede verse en la figura 4, el estado cerrado de los contactos 330, 330', ...330n permite la conexión de los pares de señales de control 312, 312', ...312n desde la unidad de control de frenado 307 hasta los módulos de generación de presión de frenado electroneumático 311, 311', ...311n, permitiendo por tanto que la unidad de control de frenado 307 aumente, mantenga y reduzca las presiones de frenado 309, 309', ...309n, de manera independiente entre sí, tal como se describió anteriormente.

El estado abierto de los contactos 330, 330', ...330n evita la conexión de los pares de señales de control 312, 312', ...312n desde la unidad de control de frenado 307 hasta los módulos de generación de presión de frenado 311, 311', ...311n. De esta manera, se evita el control de los módulos de generación de presión de frenado electroneumático 311, 311', ...311n por la unidad de control de frenado 307. En este estado, los módulos de generación de presión de frenado electroneumático 311, 311', ...31In asumen el estado no alimentado ilustrado en la figura 4, transfiriendo el valor de presión asumido por la presión de emergencia 306 a las presiones de frenado 309, 309', ...309n.

En esta realización, dichos pares de contacto 317, 317', ...317n del primer dispositivo de conmutación de emergencia 318 están abiertos o cerrados de manera indiferente mediante la señal de accionamiento 319 cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia 315 no indica una solicitud de frenado de emergencia.

Dichos pares de contacto 317, 317',...317n del primer dispositivo de conmutación de emergencia 318 se colocan en un estado cerrado cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia 315 indica una solicitud de frenado de emergencia y los valores de las señales de presión reales 313, 313',...313n que indican los valores de presión de frenado 309, 309',...309n corresponden a los valores de las respectivas señales de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316' ,...316n.

Dichos pares de contacto 317, 317', ...317n del primer dispositivo de conmutación de emergencia 318 se colocan en un estado normalmente abierto por la unidad de control de la presión de emergencia 301 cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia 315 indica una solicitud de frenado de emergencia y al menos uno de los valores de la señal de presión real 313, 313', ...313n que indican el valor de presión de frenado 309, 309', ...309n no corresponde a la respectiva señal entre las señales de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316', ...316n.

Dicho de otro modo, cuando los pares de contacto 317, 317', ...317n están cerrados, se permite la conexión de los pares de señales de control 312, 312', ...312n desde la unidad de control de freno 307 hasta los módulos de generación de presión de frenado neumático 311, 311', ...311n, con el fin de transferir el valor de las señales de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316', ...316n a las presiones de frenado correspondientes 309, 309', ...309n.

En consecuencia, cuando los pares de contacto 317, 317', ...317n están abiertos, los módulos de presión de generación de frenado 311, 311', ...311n se ven forzados al estado no alimentado mostrado en la figura 4 y, por tanto, se ven forzados a transferir el valor de presión de frenado de emergencia 306 suministrado por el módulo de presión de emergencia 303 a las presiones de frenado 309, 309', ...309n.

Los dispositivos de conmutación primero y segundo 314, 318, en todas las realizaciones, pueden ser, por ejemplo, relés o también pueden obtenerse con componentes en estado sólido, posiblemente por medio de optoaisladores para el desacoplamiento electrolítico entre la señal de solicitud de frenado de emergencia 315 y las señales que salen de la unidad de control de frenado 307.

Dado que la presión de emergencia 306 constituye la presión de suministro común de las válvulas de solenoide que pertenecen a todos los módulos de generación de presión de frenado 311, 311', ...311n, dichos módulos 311, 311', ...311n pueden generar un valor de presión máximo equivalente al valor de presión de frenado de emergencia 306. En consecuencia, y teniendo en cuenta que el valor de presión de emergencia para cada canal de frenado normalmente representa el valor máximo que puede alcanzarse por el frenado de servicio para cada uno de dichos canales, la presión de frenado de emergencia 306 debe asumir en todo momento un valor al menos igual a o mayor que la mayor de las solicitudes de presión de emergencia 316, 316', ...316n.

Este objetivo puede conseguirse al asignar al módulo de presión de emergencia 303, por ejemplo, pero no de manera exclusiva, una forma equivalente a los módulos neumáticos EPDA en la figura 1, o la figura 5, o la figura 6.

El módulo de presión de emergencia 303 se controla por el módulo de monitorización y de control de la presión de emergencia 301, por medio de las señales de retroalimentación y de control 305, que representan en la figura 1 las señales de control de las válvulas de solenoide 5, 7, y por la señal de retroalimentación que proviene del sensor de presión 9, adaptada dicha función de control para preparar la presión de emergencia 306 de manera continua con el tiempo. El módulo de monitorización y de control de la presión de emergencia 301 proporciona el control del módulo de presión de emergencia 303 al asumir, en cualquier momento, el mayor valor entre los valores de solicitud de presión de frenado de emergencia 316, 316', ...316n, en la presión de frenado de emergencia 306, calculándose dichos valores en cualquier momento según los pesos 302, 302', ...302n y posiblemente según el máximo valor de adherencia disponible en función de la velocidad instantánea del vehículo indicada por la señal de velocidad 320.

Dicho módulo de presión de emergencia 303 puede ser un módulo neumático obtenido a través de una válvula neumática para generar un valor de presión de frenado de emergencia constante 306.

Un segundo método ilustrativo, pero no exclusivo, extremadamente sencillo para generar la presión de frenado de emergencia 306 consiste en usar una válvula de descarga para obtener el módulo de presión de emergencia 303, calibrando de manera permanente dicha válvula de descarga al valor de presión correspondiente al mayor de los posibles valores de presión de emergencia asumidos a un peso máximo, calculándose dicho valor en la fase de diseño del sistema. En el caso de la realización descrita anteriormente, las señales de retroalimentación y de control 305 se reducirán hasta una función de retroalimentación sencilla para la monitorización continua de la presión 306.

Ventajosamente, la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia relativamente sencilla 301 puede desarrollarse según los niveles de seguridad SIL>3 a los que se hace referencia en las normas EN50128 y EN50129, y la unidad de control de frenado 307, extremadamente más compleja, puede desarrollarse según los niveles de seguridad SIL<2 a los que se hace referencia en las normas EN50128 y EN50129.

Por tanto, aunque la unidad de control de frenado 307 se diseñe según los niveles de seguridad SIL<2 y no sea, por tanto, adecuada para manejar el frenado de emergencia de manera independiente, puede llevar a cabo la gestión de las presiones de emergencia bajo un control y una monitorización continuos por la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia 301, estando diseñada esta última según los niveles de seguridad SIL>3. Tal como se describió anteriormente, durante el frenado de emergencia, la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia 301 comprueba que los valores de las presiones de frenado 309, 309', ...309n sean los esperados, es decir, que correspondan a los respectivos valores 316, 316', ...316n, dentro de las tolerancias preestablecidas. Si dichas presiones de frenado 309, 309', ...309n no corresponden a los valores esperados, es decir, corresponden a los respectivos valores 316, 316', ...316n, dentro de dichos márgenes de tolerancia, se identifica "de manera segura" un posible fallo de funcionamiento de la unidad de control de frenado 307 por la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia 301, que llevará adicionalmente "de manera segura" las presiones de frenado 309, 309', ...309n al valor de la presión de frenado de emergencia 306, al desactivar los dispositivos de conmutación primero y segundo 318, 314.

Los grupos de frenado 310, 310', ...310n pueden proporcionar cada uno el frenado de diferentes ejes del mismo vehículo ferroviario. De lo contrario, los grupos de frenado 310, 310', ...310n pueden frenar cada uno diferentes bogies del mismo vehículo ferroviario o tren de vehículos ferroviarios.

Las realizaciones descritas anteriormente permiten, por tanto, diferenciar las presiones de salida al sistema según los diferentes pesos en los diferentes bogies incluso durante el frenado de emergencia, según el nivel de seguridad SIL>3 general debido a la monitorización continua y la solución de respaldo en caso de fallo de la unidad de control de frenado 307, proporcionada por la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia 301 diseñada para ponerse en funcionamiento en el nivel de seguridad SIL>3.

Se han descrito diferentes aspectos y realizaciones de un sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio, en particular, para al menos un vehículo ferroviario según la invención. Debe entenderse que cada realización puede combinarse con cualquier otra realización. La invención, además, no se limita a las realizaciones descritas, pero puede variar dentro del alcance definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio (300), en particular, para al menos un vehículo ferroviario que comprende una pluralidad de bogies, caracterizado porque comprende:

- una pluralidad de módulos de generación de presión de frenado (311, 311 ',...311 n) suministrados por una presión de suministro (304) dispuesta para generar una pluralidad de respectivas presiones de frenado (309, 309',...309n) para respectivos grupos de frenado (310, 310',...310n);

- una unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia (301) dispuesta para recibir una pluralidad de señales de peso (302, 302',...302n) que indican los pesos que actúan sobre dichos bogies, una señal de solicitud de frenado de emergencia (315) adaptada para señalizar una solicitud de frenado de emergencia, una pluralidad de señales de presión reales (313, 313',...313n) que indican los valores de presión de las respectivas presiones de frenado (309, 309 ',...309n) generadas por los respectivos módulos de generación de presión de frenado (311, 311', ... 311 n);

siendo dicha unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia (301) una arquitectura electrónica;

estando dispuesta dicha unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia (301) para proporcionar una pluralidad de señales de solicitud de frenado de emergencia (316, 316',...316n) continuas en el tiempo, para indicar valores de solicitud de presión de frenado de emergencia para los respectivos módulos de generación de presión de frenado (311, 311',... 311 n);

- un módulo de presión de emergencia (303) suministrado por dicha presión de suministro (304) y dispuesto para generar una presión de frenado de emergencia (306) que debe suministrarse a los módulos de generación de presión de frenado (311, 311', ... 311 n);

- una unidad de control de frenado (307) dispuesta para recibir una pluralidad de señales de peso (302, 302',...302n), la señal de solicitud de frenado de emergencia (315), una señal de solicitud de frenado de servicio (308) dispuesta para indicar el nivel de solicitud de frenado de servicio, las señales de presión reales (313, 313',...313n), la pluralidad de señales de solicitud de presión de frenado de emergencia (316, 316',...316n) generadas por la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia (301) y adaptadas para indicar los valores de solicitud de presión de frenado de emergencia para cada módulo de generación de presión de frenado (311, 311',...311 n);

estando dispuesta dicha unidad de control de frenado (307) para proporcionar una pluralidad de pares de señales de control (312, 312',...312n) a través de la cual se controlan los respectivos módulos de generación de presión de frenado (311, 311 ',...311 n) con el fin de generar presiones de frenado correspondientes (309, 309',...309n) en función del valor asumido por la señal de solicitud de frenado de servicio (308) y de las señales de peso correspondientes (302, 302',...302n), cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia (315) no indica una solicitud de frenado de emergencia, y con el fin de generar presiones de frenado (309, 309',...309n) en función de los valores asumidos por las señales de solicitud de presión de frenado de emergencia (316, 316',..316n) cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia (315) asume un valor que indica una situación de solicitud de frenado de emergencia; siendo dicha unidad de control de frenado (307) una arquitectura electrónica independiente de la arquitectura electrónica de la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia (301);

- un primer dispositivo de conmutación de emergencia (318) que comprende una pluralidad de pares de contacto (317, 317',...317n) conectados entre la unidad de control de frenado (307) y los módulos de generación de presión de frenado (311, 311 ',...311 n); estando controlado el primer dispositivo de conmutación de emergencia (318) por una señal de accionamiento (319) generada por la unidad de control de la presión de emergencia (301);

estando adaptados los pares de contacto (317, 317',... 317n) para permitir la conexión de los pares de señales de control (312, 312',... 312n) desde la unidad de control de frenado (307) hasta los respectivos módulos de generación de presión de frenado (311,311 ',...311 n) cuando se colocan en un estado cerrado, lo que permite que la unidad de control de frenado (307) controle dichos módulos de generación de presión de frenado (311,311', ... 311n) para obtener la aplicación, el mantenimiento, la liberación de las presiones de frenado (309, 309',...309n);

estando adaptados los pares de contacto (317, 317',...317n) para evitar la conexión de los pares de señales de control (312, 312',...312n) desde la unidad de control de frenado (307) hasta los respectivos módulos de generación de presión de frenado (311, 311 ', ... 311n) cuando se colocan en un estado abierto, forzando que dichos módulos de generación de presión de frenado (311,311', ... 311 n) transfieran el valor de presión de frenado de emergencia (306) a las presiones de frenado (309, 309',...309n).
2. Sistema de control electroneumático del frenado de servicio y de emergencia para un vehículo según la reivindicación 1,

- en el que los pares de contacto (317, 317',...317n) del primer dispositivo de conmutación de emergencia (318) se colocan en un estado cerrado por la unidad de control de la presión de emergencia (301) cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia (315) no indica una solicitud de frenado de emergencia, y cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia (315) indica una solicitud de frenado de emergencia y los valores de la señal de presión real (313, 313',...313n) que indican los valores de presión de frenado (309, 309',...309n) corresponden a los respectivos valores de las señales de solicitud de presión de frenado de emergencia (316, 316',...316n);

- en el que los pares de contacto (317, 317', ... 317n) del primer dispositivo de conmutación de emergencia (318) se colocan en un estado normalmente abierto por la unidad de control de la presión de emergencia (301) cuando la señal de solicitud de emergencia (315) indica una solicitud de frenado de emergencia y al menos uno de los valores de señal de presión reales (313, 313',...313n) que indican los valores de presión de frenado (309, 309',...309n) no corresponde al respectivo valor entre los valores de las señales de solicitud de presión de frenado de emergencia (316, 316',...316n).
3. Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio para un vehículo según la reivindicación 1, que comprende, además, un segundo dispositivo de conmutación de emergencia (314) que comprende una pluralidad de pares de contacto (330, 330', ... 330n) y se controla por la señal de solicitud de frenado de emergencia (315);

estando conectados dichos pares de contacto (330, 330',...330n) del segundo dispositivo de conmutación de emergencia (314) entre la unidad de control de frenado (307) y los módulos de generación de presión de frenado (311, 311',... 311n), y estando colocados en paralelo con los respectivos pares de contacto (317, 317',...317n) de dicho primer dispositivo de conmutación de emergencia (318);

dichos pares de contacto (330, 330',...330n) del segundo dispositivo de conmutación de emergencia (314) se colocan en un estado cerrado cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia (315) asume un valor que no indica una solicitud para el frenado de emergencia, y se colocan en un estado normalmente abierto cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia (315) tiene un valor que indica una solicitud de frenado de emergencia;

estando dichos pares de contacto (317, 317', ...317n) del primer dispositivo de conmutación de emergencia (318) abiertos o cerrados de manera indiferente mediante la señal de accionamiento (319) cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia (315) no indica una solicitud de frenado de emergencia;

estando colocados dichos pares de contacto (317, 317',...317n) del primer dispositivo de conmutación de emergencia (318) en un estado cerrado cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia (315) indica una solicitud de frenado de emergencia y los valores de las señales de presión reales (313, 313',...313n) que indican los valores de presión de frenado (309, 309',...309n) corresponden a los valores de las respectivas señales de solicitud de presión de frenado de emergencia (316, 316' ,...316n);

dichos pares de contacto (317, 317',... 317n) del primer dispositivo de conmutación de emergencia (318) se colocan en un estado normalmente abierto por la unidad de control de la presión de emergencia (301) cuando la señal de solicitud de frenado de emergencia (315) indica una solicitud de frenado de emergencia y al menos uno entre los valores de señal de presión reales (313, 313',...313n) que indican los valores de presión de frenado (309, 309',...309n) no corresponde al respectivo valor entre los valores de las señales de solicitud de presión de frenado de emergencia (316, 316',...316n).
4. Sistema de control electroneumático del frenado de servicio y de emergencia para un vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho módulo de presión de emergencia (303) es un módulo neumático obtenido por medio de una válvula neumática adaptada para generar un valor de presión de frenado de emergencia constante (306).
5. Sistema de control electroneumático del frenado de servicio y de emergencia para un vehículo según la reivindicación anterior, en el que dicho módulo de presión de emergencia (303) es un módulo neumático obtenido por medio de una válvula neumática adaptada para generar un valor de presión de frenado de emergencia constante (306) que corresponde a la presión de emergencia en relación con el mayor peso permitido a los bogies controlados.
6. Sistema de control electroneumático del frenado de servicio y de emergencia para un vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones desde 1 hasta 3, en el que dicho módulo de presión de emergencia (303) es un módulo electroneumático adaptado para generar un valor de presión de frenado de emergencia (306) en función de señales de retroalimentación y de control (305) generadas por la unidad de control de la presión de emergencia (301); intercambiándose dichas señales de retroalimentación y de control (305) entre la unidad de control de la presión de emergencia (301) y dicho módulo de presión de emergencia electroneumático (303).
7. Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio para un vehículo según la reivindicación anterior, en el que dicho valor de presión de frenado de emergencia (306) se calcula en tiempo real por la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia (301) según la mayor entre las señales de peso (302, 302',...302n) y un coeficiente predefinido de adherencia rueda-raíl en condiciones secas |j característica del contacto entre la rueda y el raíl.
8. Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio para un vehículo según la reivindicación 6, en el que dicho valor de presión de frenado de emergencia (306) se calcula en tiempo real por la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia (301) según la mayor entre las señales de peso (302, 302',...302n) y un coeficiente de adherencia rueda-raíl en condiciones secas j calculado en tiempo real por la unidad de monitorización y de control de la presión de emergencia (301) en función de un valor de velocidad instantánea del vehículo indicada por una señal de velocidad (320).
9. Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio para un vehículo según las reivindicaciones anteriores, en el que cada uno de los grupos de frenado (310, 310', ...310n) frena diferentes ejes del mismo vehículo ferroviario.
10. Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio para un vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que cada uno de los grupos de frenado (310, 310', ...310n) proporciona el frenado de diferentes bogies del mismo vehículo ferroviario o del mismo tren de vehículos ferroviarios.
11. Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio para un vehículo ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha unidad de control de la presión de emergencia (301) se desarrolla según los niveles de seguridad SIL>3 a los que se hace referencia en las normas EN50128 y EN50129.
12. Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio para un vehículo ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha unidad de control de la presión de frenado (307) se desarrolla según los niveles de seguridad SIL<2 a los que se hace referencia en las normas EN50128 y EN50129.
13. Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio para un vehículo ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer dispositivo de conmutación de emergencia (318) y/o el segundo dispositivo de conmutación de emergencia (314) está(n) compuesto(s) por relé o componentes en estado sólido.
14. Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio para un vehículo ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de monitorización y de control de la presión de frenado de emergencia (301) transfiere los valores de solicitud de presión de frenado de emergencia (316, 316',...316n) a la unidad de control de la presión de frenado (307) por medio de un canal de comunicación en serie.
15. Sistema de control electroneumático para frenado de emergencia y de servicio para un vehículo ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de control y de monitorización de la presión de frenado de emergencia (301) transfiere los valores de solicitud de presión de frenado de emergencia (316, 316', ...316n) a la unidad de control de la presión de frenado (307) por medio de señales de tensión discreta análogas, o señales de corriente discreta análogas, o moduladas con modulación PWM.