ITUB20152716A1 - Apparecchiatura elettropneumatica di controllo della frenatura per un veicolo ferroviario. - Google Patents

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Roberto Tione
Roberto Correndo
Giuseppe Lore'
Herve' Savary
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Faiveley Transport Italia Spa
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Description

"Apparecchiatura elettropneumatica di controllo della frenatura per un veicolo ferroviario"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un'apparecchiatura elettropneumatica di controllo della frenatura per un veicolo ferroviario.
Più specificamente l'invenzione ha per oggetto un'apparecchiatura elettropneumatica comprendente mezzi generatori di un segnale di carico del veicolo,
mezzi di pesatura predisposti per fornire una pressione pneumatica pesata in funzione del segnale di carico, e
primi e secondi mezzi di controllo della frenatura accoppiati entrambi ai mezzi di pesatura e comprendenti rispettive valvole relè che forniscono in uscita rispettive pressioni di frenatura modulate in funzione di detta pressione pneumatica pesata, per rispettivi attuatori di frenatura associati alle ruote di un rispettivo assile o di un rispettivo carrello dei veicolo.
Un'apparecchiatura elettropneumatica sostanzialmente di tale tipo è descritta nella precedente domanda di brevetto italiana n. 102014902265250 a nome della stessa Richiedente.
Nella soluzione secondo tale domanda di brevetto precedente, i mezzi di controllo della frenatura associati agli attuatori di frenatura ricevono una pressione pneumatica da una medesima condotta principale di frenatura (main brake pipe).
Con una tale soluzione, se interviene un guasto tale da far venir meno la possibilità di frenatura di un assile (o di un carrello), occorre disaccoppiare la condotta principale di frenatura dai mezzi di controllo associati a entrambi gli assili (entrambi i carrelli), sino a che il problema non sia stato risolto. Sino a allora, viene meno anche la possibilità di frenare l'altro assile dello stesso carrello (o dell'altro carrello dello stesso veicolo).
Uno scopo della presente relazione è di realizzare un'apparecchiatura elettropneumatica di controllo che consenta di ovviare all'inconveniente sopra delineato della soluzione secondo la tecnica anteriore.
Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l'intenzione con un'apparecchiatura elettropneumatica di controllo della frenatura per un veicolo ferroviario, le cui caratteristiche salienti sono definite nell'annessa rivendicazione 1.
Grazie al fatto che in una tale apparecchiatura elettropneumatica i mezzi di alimentazione di pressione pneumatica comprendono due serbatoi di pressione indipendenti, accoppiati tramite rispettive valvole di intercettazione agli ingressi delle valvole relè dei primi e rispettivamente dei secondi mezzi di controllo della frenatura associati agli attuatori di frenatura dei due assili (o dei due carrelli), in caso di avaria o guasto che faccia venir meno la possibilità di frenare un assile del carrello (o un carrello del veicolo) è possibile, chiudendo la valvola di intercettazione relativa a tale assile (carrello), mantenere la funzionalità frenante dell'altro assile del carrello (dell'altro carrello del veicolo).
In un modo di realizzazione i suddetti mezzi di pesatura comprendono un gruppo elettropneumatico di pilotaggio comprendente un'elettrovalvola di carico e un'elettrovalvola di scarico, atte a provocare un incremento e rispettivamente una riduzione di pressione in un serbatoio di memoria pneumatica, la cui uscita è accoppiata ai primi e ai secondi mezzi di controllo della frenatura, associati al primo e al secondo assile del carrello, ovvero al primo ed al secondo carrello del veicolo, e il cui ingresso è accoppiato ai mezzi di alimentazione pneumatica tramite una valvola limitatrice di pressione.
Convenientemente, tale valvola limitatrice di pressione è predisposta modo tale per cui la pressione immagazzinata in detto serbatoio di memoria è sempre superiore al 50% della pressione di frenatura prevista per una condizione di crush load.
Più preferibilmente, detta valvola limitatrice di pressione è predisposta in modo tale per cui la pressione immagazzinata nel suddetto serbatoio di memoria è almeno uguale alla pressione di frenatura corrispondente alla tara del veicolo.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, nei quali le figure da 1 a 3 mostrano diversi schemi di apparecchiature secondo della presente invenzione.
Nella figura 1 con 1 è complessivamente indicata un'apparecchiatura per il controllo della frenatura (assile per assile) degli assili Al e A2 di un carrello di un veicolo ferroviario di tipo per sé noto. La medesima apparecchiatura 1 è peraltro idonea, mutatis mutandis, ad attuare analogamente il controllo della frenatura (carrello per carrello) dei carrelli di uno stesso veicolo ferroviario.
Agli assili Al e A2 sono associati rispettivi cilindri di frenatura BC1 e BC2.
A tali cilindri di frenatura BC1, BC2 sono associati rispettivi gruppi elettropneumatici di controllo EPCA1, EPCA2, aventi preferibilmente la medesima architettura.
Tali gruppi elettropneumatici EPCA1 ed EPCA2 nella realizzazione illustrata sono comandati da una rispettiva unità elettronica di controllo della frenatura BCU1, BCU2, le quali potrebbero peraltro essere integrate in un'unica unità elettronica.
Detti gruppi elettropneumatici EPCA1, EPCA2 presentano rispettivi primi ingressi pneumatici il collegati entrambi all'uscita di un medesimo gruppo elettropneumatico di pilotaggio EPDA, comandato nel funzionamento da un'unità elettronica di controllo della pesatura WCU.
I gruppi elettropneumatici di controllo EPCA1 ed EPCA2 presentano inoltre rispettivi secondi ingressi pneumatici i2 collegati attraverso rispettive linee 11 e 12 a un primo e a un secondo raccordo di ingresso A e B dell'apparecchiatura 1.
Attraverso rispettive valvole di intercettazione o rubinetti RI e R2, i raccordi A e B dell'apparecchiatura 1 sono accoppiati a corrispondenti serbatoi pneumatici ausiliari ARI e AR2.
Con 2 nel disegno è indicato un dispositivo generatore di segnali indicativi del carico o peso del veicolo (o di una sua parte, quale ad esempio la parte gravante sul carrello), collegato all'unità elettronica WCU, nonché (in modo non illustrato) alla o alle unità di controllo BCU1, BCU2 associate ai gruppi elettropneumatici di comando EPCA1 ed E-PCA2.
Le unità elettroniche WCU e BCU1, BCU2 possono essere realizzate come unità elettroniche a sé stanti, oppure possono essere eventualmente integrate fra loro in un'unica unità elettronica di controllo.
I gruppi elettropneumatici di controllo EPCA1 ed EPCA2 comprendono una rispettiva valvola relè RV, collegata fra l'ingresso i2 e l'associato ci lindro di frenatura BC1, BC2.
Le valvole relè RV sono valvole "di potenza". Come si è già accennato in precedenza, gli ingressi i2 dei gruppi di controllo EPCA1 ed EPCA2 sono collegati tramite linee o condotti 11 e rispettivamente 12 ai serbatoi ARI e AR2, attraverso le valvole di intercettazione RI e R2. Le uscite di tali valvole RI e R2 sono collegate a una valvola selettrice di massima pressione SV, la cui uscita è collegata all'ingresso i del gruppo elettropneumatico di pilotaggio EPDA,
La valvola selettrice SV può essere in pratica una valvola di non ritorno a doppia sede.
Come apparirà più chiaramente dal seguito, l'unità di controllo della pesatura WCU è predisposta per pilotare il gruppo EPDA in modo tale per cui agli ingressi il dei gruppi di comando EPCA1 ed E-PCA2 viene nel funzionamento fornita una pressione consistente in una pressione pneumatica "pesata", la quale definisce la pressione massima di frenatura, limitata in funzione del segnale di carico fornito dal sensore 2, applicabile ai cilindri frenanti BC1 e BC2.
L'unità o le unità BCU1 e BCU2 è/sono invece predisposte per pilotare gli associati gruppi di comando EPCA1 ed EPCA2 in modo da determinare l'applicazione agli associati cilindri di frenatura BC1 e BC2 di una pressione di frenatura al massimo uguale alla suddetta pressione pesata e in generale variabile in funzione dell'entità della frenatura di servizio richiesta, o della richiesta di frenatura di sicurezza, che in modo per sé noto pervengono alla/alle unità BCU1, BCU2.
La/le unità BCU1, BCU2 è/sono inoltre convenientemente predisposte per pilotare le valvole relè RV in modo tale da realizzare un'azione antislittamento delle ruote, quando segnali di velocità di rotazione delle ruote consentono di rilevare una condizione di bloccaggio.
Entrando ora in maggior dettaglio, il gruppo elettropneumatico di pilotaggio EPDA comprende una valvola pneumatica regolatrice di pressione 3, la cui uscita è collegata all'ingresso di un'elettrovalvola di carico 5 pilotata nel funzionamento dall'unità di controllo della pesatura WCU.
L'elettrovalvola di carico 5 ha l'uscita collegata all'ingresso di un serbatoio di pressione 6, nonché all'ingresso di un'elettrovalvola di scarico 7 che nel funzionamento è parimenti pilotata dall'unità di controllo della pesatura WCU.
Le elettrovalvole 5 e 7 nella realizzazione illustrata sono valvole a tre vie, a due posizioni, normalmente chiuse,
Con 4 nella figura 1 è indicata una valvola regolatrice di pressione, collegata fra la valvola regolatrice 3 e il serbatoio 6, essenzialmente in parallelo all'elettrovalvola di carico 5.
Il gruppo elettropneumatico di pilotaggio EPDA comprende poi ancora due sensori o trasduttori elettrici di pressione 9a e 9b, per rilevare la pressione all'ingresso della valvola regolatrice 3 e, rispettivamente, all'uscita del serbatoio 6. Entrambi tali sensori sono collegati all'unità di controllo della pesatura WCU.
Infine, l'uscita dell'elettrovalvola di scarico 7 comunica con l'atmosfera attraverso un associato orifizio strozzatore calibrato la.
Ciascuno dei gruppi elettropneumatici di controllo della frenatura EPCA1 ed EPCA2 comprende un'elettrovalvola di ingresso 10, che è un'elettrovalvola di carico o riempimento. Tale elettrovalvola nella realizzazione illustrata è del tipo a tre vie, a due posizioni, normalmente aperta, e ha l'uscita collegata all'ingresso di un'ulteriore elettrovalvola 20, la cui uscita è collegata all'in gresso di pilotaggio d della corrispondente valvola relè RV.
Anche l'elettrovalvola 20 è del tipo a tre vie a due posizioni, normalmente aperta.
All'uscita dell'elettrovalvola 20 è collegato l'ingresso di un'elettrovalvola di scarico o svuotamento 12, del tipo a tre vie, a due posizioni, normalmente chiusa.
L'elettrovalvola 20 è destinata a provocare, quando viene eccitata, il rilascio della frenatura da parte dell'associato cilindro SCI o BC2.
Un sensore o trasduttore di pressione 13 è accoppiato pneumaticamente fra l'uscita della valvola relè RV e dell'associato cilindro di frenatura BC1 o BC2, per fornire nel funzionamento un segnale elettrico indicativo della pressione all'uscita di detta valvola relè RV.
L'apparecchiatura sopra descritta di controllo della frenatura degli assili Al e A2 di un carrello di un veicolo ferroviario opera essenzialmente nel modo seguente.
L'unità elettronica di controllo della pesatura WCU riceve dal dispositivo 2 un segnale indicativo del peso del veicolo ferroviario, o della sua parte gravante sul carrello controllato.
L'unità WCU pilota le elettrovalvole 5 e 7 del gruppo elettropneumatico EPDA in modo tale per cui quando esse sono diseccitate, la prima (5) disaccoppia il serbatoio 6 dall'uscita del regolatore di pressione 3 e la seconda (7) impedisce che tale serbatoio 6 si scarichi in atmosfera.
Quando l'elettrovalvola di carico 5 viene eccitata, essa accoppia il serbatoio 6 all'uscita della valvola SV, e dunque all'alimentazione di pressione, attraverso la valvola regolatrice di pressione 3.
Quando l'elettrovalvola di scarico 7 viene eccitata, essa consente lo scarico in atmosfera di pressione precedentemente accumulata nel serbatoio 6, tuttavia in modo rallentato per la presenza dell'orifizio calibrato 7a,
Il sensore o trasduttore di pressione 9b fornisce all'unità elettronica di controllo della pesatura WCU un segnale elettrico indicativo della pressione istantaneamente presente all'uscita del serbatoio 6.
Mediante il pilotaggio delle elettrovalvole 5 e 7, l'unità WCU fa sì che all'uscita del serbatoio 6 si abbia una pressione pneumatica pesata, la quale definisce il valore massimo della pressione di fre natura applicabile ai cilindri di frenatura BC1 e BC2.
Il dispositivo regolatore di pressione d'ingresso 3 impedisce che la pressione all'ingresso dell'elettrovalvola 5 possa superare un valore massimo predeterminato.
La valvola limitatrice di pressione 4 è predisposta in modo tale per cui la pressione immagazzinata nel serbatoio 6 sia sempre superiore al 50% della pressione di frenatura prevista per una condizione di "crush load",
Ciò consente di preservare quantomeno la forza frenante su un assile nel caso che l'altro assile dello stesso carrello risulti non frenabile, per qualche guasto.
Convenientemente, la valvola limitatrice di pressione 4 è predisposta in modo tale per cui la pressione immagazzinata nel serbatoio 6 sia sempre almeno uguale alla pressione di frenatura corrispondente alla tara del veicolo.
Nel caso di veicoli ferroviari per il trasporto di passeggeri, la tara del veicolo è sempre maggiore del 50% del peso totale.
Grazie al fatto che l'apparecchiatura elettropneumatica 1 è congegnata in modo tale per cui in qualsiasi situazione al cilindro frenante di ciascun assile Al, A2 viene fornita almeno una pressione pari alla pressione di tara (pressione di frenatura atta a frenare il veicolo scarico (sola tara) rispettando una distanza di arresto assegnata) il carrello, frenato al valore della pressione di tara, frena (almeno) come un carrello in cui un assile viene frenato alla pressione corretta, corrispondente al carico istantaneo, e l'altro assile non frena.
Pertanto il veicolo può rispettare le distanze di arresto in emergenza anche nel caso che il carrello freni alla pressione di tara, piuttosto che al valore corretto.
Nel corso della normale marcia del veicolo ferroviario, la/le unità di controllo BCU1, BCU2 controlla/controllano il valore della pressione all'uscita delle valvole relè RV, in modo tale per cui questa risulti proporzionale alla pressione pesata di pilotaggio inviata al loro ingresso d dal gruppo elettropneumatico di pilotaggio EPDA, nonché alla richiesta di frenatura di servizio applicata a tale/tali unità BCU1, BCU2.
Quando sulla base di segnali indicativi della velocità di rotazione delle ruote del veicolo, un'unità o le unità BCU1, BCU2 rileva/rilevano una condizione di slittamento delle ruote, viene provocata una riduzione della pressione di frenatura dell'associato cilindro frenante, eccitando la corrispondente elettrovalvola di carico 10 e diseccitando l'elettrovalvola di scarico 12, sino a che la condizione di slittamento si risolve.
L'elettrovalvola 20 di ciascun gruppo EPCA1, EPCA2 è suscettibile di essere eccitata a mezzo di un segnale di comando a distanza di rilascio della frenatura (segnale di remote release) RR.
La disposizione delle elettrovalvole 20, che consentono il comando del rilascio della frenatura, fra le associate elettrovalvole 10 e 12 è tale per cui esse non influenzano la velocità del flusso d'aria fra la camera di pilotaggio delle valvole relè RV e le elettrovalvole di scarico 12.
Tale disposizione delle elettrovalvole 20 impedisce che lo svuotamento della camera di pilotaggio delle associate valvole relè RV possa essere rallentato nel corso di una frenatura antislittamento delle ruote.
Nel funzionamento, l'unità di controllo della pesatura WCU attua una regolazione continua della pressione pneumatica nel serbatoio 6 al variare delle pressioni nelle camere di pilotaggio delle valvole relè RV dei gruppi elettropneumatici di comando EPCA1, EPCA2 e ciò sia nella frenatura di servizio, sia nella frenatura di emergenza antislittamento delle ruote.
Convenientemente, il volume del serbatoio 6 può essere almeno dieci volte la somma dei volumi delle camere di pilotaggio delle valvole relè RV, al fine di garantire un controllo di tipo "soft".
La pressione nel serbatoio 6 può essere controllata sulla base di un algoritmo prestabilito, ad esempio l'algoritmo descritto nella precedente domanda di brevetto italiana menzionata più sopra.
Nell'apparecchiatura secondo la presente invenzione, la valvola limitatrice di pressione 4 gioca un ruolo piuttosto importante: anche in caso di guasto dell'unità di controllo della pesatura WCU e/o delle elettrovalvole 5 e 7, essa assicura che i cilindri frenanti BC1 e BC2 vengano attuati con una pressione di frenatura pari almeno alla pressione di tara che, nel caso di un veicolo per il trasporto passeggeri, è comunque superiore alla pressione di frenatura di un assile nella peggior condizione di carico (crush load).
L'orifizio calibrato 7a ha la funzione di limitare la perdita di pressione dal serbatoio 6 in caso l'elettrovalvola di scarico 7 si blocchi nella condizione in cui mette tale serbatoio in comunicazione con l'atmosfera.
In caso di un guasto nella parte dell'apparecchiatura 1 afferente a un assile Al o A2, mediante la corrispondente valvola di intercettazione RI o R2 è possibile disaccoppiare il corrispondente serbatoio ausiliario ARI o AR2. L'operatività della frenatura sull'altro assile A2 o Al rimane tuttavia intatta.
Nelle figure 2 e 3 sono illustrate due varianti di realizzazione. In tali figure a parti ed elementi già descritti sono stati attribuiti nuovamente gli stessi simboli alfanumerici utilizzati in precedenza. Entrambe le varianti differiscono, rispetto all'apparecchiatura della figura 1, unicamente per l'architettura del gruppo elettropneumatico di pilotaggio EPDA.
Nella variante secondo la figura 2 il gruppo di pilotaggio EPDA comprende un'elettrovalvola relè 40 avente l'ingresso di (potenza) collegato alla valvola SV attraverso la valvola regolatrice di pressione 3 e l'uscita collegata agli ingressi il dei gruppi elettropneumatici di comando EPCA1 ed EPCA2.
La valvola relè 40 ha l'ingresso di pilotaggio collegato all'uscita dell'elettrovalvola di carico 5. Inoltre, il serbatoio di memoria pneumatica 6 è collegato (solamente) all'uscita di detta valvola di carico 5,
La valvola limitatrice di pressione 4 è realizzata ed opera come già descritto più sopra con riferimento alla figura 1.
Il modo di funzionamento della variante secondo la figura 2 è analogo a quello dell'apparecchiatura secondo la figura 1.
La variante secondo la figura 3 è piuttosto simile a quella secondo la figura 2, da cui differisce essenzialmente per il fatto che la valvola relè 40 del gruppo elettropneumatico di pilotaggio EPDA è predisposta per fungere lei stessa anche da valvola limitatrice di pressione.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (7)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura elettropneumatica (1) di controllo della frenatura per un carrello di un veicolo ferroviario, comprendente mezzi (2) generatori di un segnale di carico del veicolo, mezzi di pesatura (WCU; EPDA) predisposti per fornire una pressione pneumatica pesata in funzione del segnale di carico, e primi e secondi mezzi di controllo della frenatura (BCU1, EPCA1; BCU, EPCA2) accoppiati entrambi ai mezzi di pesatura (WCU, EPDA) e comprendenti rispettive valvole relè (RV) che provvedono in uscita rispettive pressioni di frenatura modulate in funzione di detta pressione pneumatica pesata, a rispettivi attuatori di frenatura (BC1, BC2) associati alle ruote di un rispettivo assile (Al, A2) o di un rispettivo carrello del veicolo; i mezzi di pesatura (WCU, EPDA) comprendendo un gruppo elettropneumatico di pilotaggio (EPDA) che è interposto fra mezzi di alimentazione di pressione pneumatica (ARI, AR2; RI, R2; SV) e l'ingresso di pilotaggio (d) delle valvole relè (RV), ed un'unità elettronica di controllo della pesatura (WCU) che controlla detto gruppo di pilotaggio (EPDA) in fun zione di detto segnale di carico, in modo tale da modulare secondo modalità prestabilite la pressione all'ingresso di pilotaggio (d) di dette valvole relè (RV); e in cui detti mezzi di alimentazione di pressione pneumatica comprendono un primo e un secondo serbatoio di pressione (ARI, AR2) accoppiati all'ingresso della valvola relè (RV) dei primi e rispettivamente dei secondi mezzi di controllo della frenatura (BCU, EPCA1; BCU2, EPCA2) tramite rispettive valvole di intercettazione (RI, R2).
  2. 2, Apparecchiatura elettropneumatica secondo la rivendicazione 1, in cui le uscite di dette valvole di intercettazione (RI, R2) sono collegate a una valvola selettrice di massima pressione (SV), la cui uscita è collegata all'ingresso (i) di detto gruppo elettropneumatico di pilotaggio (EPDA).
  3. 3. Apparecchiatura elettropneumatica secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui detto gruppo elettropneumatico di pilotaggio (EPDA) comprende un'elettrovalvola di carico (5) e un'elettrovalvola di scarico (7) atte a provocare un incremento e, rispettivamente, una riduzione di pressione in un serbatoio di memoria (6), la cui uscita è accoppiata ai primi e ai secondi mezzi di controllo della frenatura (BCU1, EPCA1; BCU2, EPCA2) e il cui ingresso è accoppiato a detti mezzi di alimentazione di pressione pneumatica (ARI, AR2; RI, R2; SV) tramite una valvola limitatrice di pressione (4).
  4. 4. Apparecchiatura elettropneumatica secondo la rivendicazione 3, in cui detta valvola limitatrice di pressione (4) è predisposta in modo tale per cui la pressione immagazzinata in detto serbatoio di memoria (6) è sempre superiore al 50% della pressione di frenatura prevista per una condizione di crush load,
  5. 5. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 3 o 4, per un veicolo ferroviario per il trasporto di passeggeri, in cui tutta valvola limitatrice di pressione (4) è predisposta in modo tale per cui la pressione immagazzinata in detto serbatoio di memoria (6) è sempre almeno uguale alla pressione di frenatura corrispondente alla tara del veicolo.
  6. 6. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 4 o 5, in cui all'uscita dell'elettrovalvola di scarico (7) del gruppo elettropneumatico di pilotaggio (E-PDA) è accoppiato un orifizio calibrato, atto a impedire lo svuotamento del serbatoio di memoria (6) qualora detta elettrovalvola di scarico (7) si blocchi nella condizione di scarico della pressione verso l'atmosfera.
  7. 7. Apparecchiatura elettropneumatica di controllo della frenatura per un carrello di un veicolo ferroviario, sostanzialmente secondo quanto descritto e illustrato e per gli scopi specificati.
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