JP2016512184A - 脱線検出器 - Google Patents

Abstract

鉄道車両用の脱線検出器は、空気圧ブレーキシステムから圧縮空気を受け取るように鉄道車両のブレーキ管と選択的に流体連通するハウジングを備える。主室は、ハウジング内に配置され、圧縮空気によって加圧される。衝撃検出組立体は、脱線状態を示す加速度を検出するように、かつ、脱線状態を示す加速度の検出時に主室内に配置された主弁を作動させるように構成されている。排出弁は、主室と選択的に流体連通されている。脱線状態を示す加速度の検出時に、排出弁は、脱線状態が発生したことを示すために、主室からの圧縮空気の所定量を排出するように作動される。【選択図】図１

Description

本開示は、概して、脱線検出器および方法に関し、特に、鉄道車両における脱線状態を検出しかつ知らせる脱線検出器および方法に関する。

鉄道業界における脱線は、しばしば、鉄道車両および線路に対する実質的な損害だけでなく、運用から外れた、脱線した鉄道車両および／または線路により、運用者への収益における大幅な損失をもたらす。鉄道車両の脱線から生じる深刻な結果は、鉄道車両の脱線を検出して、直ちに適切な是正措置を適用するように構成された脱線検出器の開発につながってきた。従来の脱線検出器は、典型的には、脱線検出時に全非常ブレーキ機能を作動させる。脱線状況での最終的な目標は、できるだけ早く鉄道車両を停止することであるが、トンネル内、橋の上、または誤った作動中のような特定の状況は、停止手順を開始させる代替手段を求めている。

特に、慣性センサに基づいたシステムが知られている。このシステムでは、慣性センサの作動時に、ブレーキ管内の圧力が、構成中のすべての車に作用する鉄道車両の非常ブレーキの適用を引き起こすように、急速に解放される。従来技術の中で、Ｓｈａｎｌｅｙへの米国特許第５，１８８，０３８号は、脱線状態の検出時にすぐに空気式ブレーキシステムを作動させる鉄道車両の脱線安全装置に向けられている。この装置は、各車の底部からレールのわずかな上方へと突出する棒拡張部を備える。鉄道車両の脱線時に、棒はレールに接触し、空気式ブレーキライン内の遮断弁を開かせかつブレーキライン内の圧力を解放させ、それにより、ブレーキを加える。この種の機能の脱線検出器は、緊急ブレーキ弁として機能する。

しかし、従来の脱線検出器は、完全な制動力が、できるだけ迅速に可能な最短距離で鉄道車両を停止させるように適用されるという主な欠点を有する。究極の目標は、鉄道車両に完全な停止を安全にもたらすことであるが、脱線検出時の非常ブレーキの適用は、トンネル内や橋の上のような望ましくない場所に鉄道車両の停止をもたらす可能性がある。これは、脱線車両および／または線路を修復するための、かつ、正常な鉄道の交通を再開するための努力を複雑にする。

特定の努力が、脱線状態が発生した鉄道車両の運転者に警報する脱線検出器を開発するために行われている。例えば、Ｍｉｌｌｅｒらへの米国特許第３，９９４，４５９号は、脱線の結果としての車両の鉛直加速度の変化に応じて、運転者に視覚または音声の警報を提供するように、エンジンに搭載された無線信号を送信する加速度応答装置を有する鉄道車両の脱線検出システムに向けられている。加速度応答装置は、センサ素子が車両脱線の結果として作動されたときに電気信号を伝達するように作動する圧電素子として具体化されている。この特許に記載されているシステムは、脱線の状況が発生したことを示す表示を運転者に提供するための空気圧手段を備えていない。

様々な脱線検出器が鉄道業界で知られているが、緊急ブレーキの適用を引き起こさない改良された脱線検出器が望まれている。その上、鉄道車両の空気圧システムを利用する改善された脱線検出器も、鉄道分野で求められている。その上、鉄道業界は、改善された構造および製造の経済性を有する改良された脱線検出器を要求し続けている。

従来技術の脱線検出器に関連する欠点を考慮すると、脱線状態の検出時に、異常な作動状態が発生していることと、鉄道車両を安全な場所に完全に停止させる必要があることとを運転者に警告するために、ブレーキ管圧力における所定の減少を引き起こす改善脱線検出器を提供することが望ましい。脱線検出器と、鉄道車両における脱線状態を検出しかつ知らせるための方法との様々な実施形態が、本明細書に詳細に記載されているが、鉄道車両用の脱線検出器の一実施形態は、空気圧ブレーキシステムから圧縮空気を受け取るように、鉄道車両のブレーキ管と流体連通するハウジングを備えることができる。脱線検出器は、ハウジング内に配置され、圧縮空気によって加圧される主室を、さらに備えることができる。主室は、主弁を有することができる。衝撃検出組立体は、脱線状態を示す加速度の検出時に主弁を作動させるように脱線状態を示す加速度を検出するように構成されることができる。脱線検出器は、主室と選択的に流体連通する排出弁を、さらに備えることができる。脱線状態を示す加速度の検出時に、排出弁は、脱線状態が発生したことを示すように、主室からの圧縮空気の所定量を排出するために作動することができる。

別の実施形態によれば、排出弁は、脱線状態の発生を示すために、圧力の所定量の排出によって排出弁に対して移動可能な信号インジケータを備えることができる。所定の圧力は、空気式ブレーキシステムにおける全圧力の３−８％とすることができる。別の実施形態では、所定の圧力は、空気圧ブレーキシステムにおける全圧力の５％とすることができる。排出弁は、空気圧ブレーキシステムから排出される圧力の量を選択するように調整されることができる。脱線検出器は、ブレーキ管からハウジングへの圧縮空気の流れを選択的に制御する遮断弁を、さらに備えることができる。

さらに別の実施形態によれば、ハウジングは、主室を有する上組立体と、衝撃検出組立体を有する下組立体とを備えることができる。上組立体は、下組立体と流体連通することができる。衝撃検出組立体は、ばねに懸架された振動質量体を備えることができる。振動質量体は、実質的に鉛直な方向の加速度を検出するように構成されている。振動質量体は、排出弁が作動された鉛直加速度を選択するように調整可能とすることができる。

別の実施形態では、脱線検出器は、脱線状態を示す加速度の検出に応じて鉄道車両の空気圧ブレーキシステムから圧力の所定量を排出するように構成された排出弁を備えることができる。排出弁は、脱線状態の発生を示すために圧力の所定量の排出によって排出弁に対して移動可能な信号インジケータを、さらに備えることができる。圧力の所定量は、空気式ブレーキシステムにおける全圧力の３−８％とすることができる。一実施形態では、圧力の所定量は、空気圧ブレーキシステムにおける全圧力の５％とすることができる。排出弁は、空気圧ブレーキシステムから排出される圧力の量を選択するように調整可能とすることができる。排出弁は、脱線状態を示す加速度を検出するように構成された衝撃検出組立体によって作動されることができる。

別の実施形態では、鉄道車両における脱線状態を検出して脱線状態の発生を示す方法は、圧縮空気で脱線検出器を加圧する工程（ａ）と、脱線状態を示す加速度を検出する工程（ｂ）と、脱線状態の発生を示すために脱線検出器からの圧縮空気の所定量を排出する工程（ｃ）とを、備えることができる。脱線検出器は、鉄道車両の空気圧ブレーキシステムから受け取った圧縮空気で加圧されることができる。脱線状態を示す加速度は、衝撃検出組立体によって検出されることができる。圧縮空気の所定量は、排出弁を介して排出されることができる。

これらおよび他の脱線検出器の特徴および特性、並びに、製造方法および構造の関連要素の機能および部品の組み合わせおよび製造の経済性は、添付図面を参照して以下の説明および添付の特許請求の範囲を考慮すると、より明らかになるであろう。これらの全ては、本明細書の一部を形成し、同様の参照番号は、様々な図において対応する部分を指す。しかしながら、図面は、例示および説明のみを目的とし、本発明を限定する定義としては意図されないことが、理解されるべきである。明細書および特許請求の範囲において使用されるように、単数形の「１つの」、および「前記」は、文脈がそうでないことを明確に指示しない限り、複数の対象を含む。

図１は、一実施形態に係る脱線検出器の正面図である。 図２は、待機モードにおける図１の脱線検出器の概略断面図である。 図３は、作動モードにおける図１の脱線検出器の概略断面図である。

以下の詳細な説明のために、空間の向きの用語は、用いられているように、添付図面において向けられ、そうでなければ以下の詳細な説明に記載されるように、参照の実施形態に関連すべきである。しかしながら、以下に説明する実施形態は、多くの代替の変形および構成をとることができることを理解されたい。また、添付図面に示され、かつ本明細書に記載された、特定の構成要素、装置、および特性は、単に例示であり、限定するものとみなされるべきではないことも、理解されたい。

図１は、一実施形態に係る脱線検出器１００の正面図である。脱線検出器１００は、鉄道車両の脱線状態を検出し、脱線状態が発生したという指示を提供するための従来の鉄道車両（図示せず）上に設置して作動可能である。脱線検出器１００は、脱線状態の検出時に、鉄道車両の空気圧ブレーキシステムの全ブレーキ管圧力の所定割合を排出するように構成されている。望ましくは、脱線検出器１００は、１つの値にブレーキ管圧力を低下させる。この値に、運転者は、実際に制動を開始することなく、ブレーキ管圧力における減少の明確な指示を得るであろう。後述するように、ブレーキ管圧力の所定割合の排出は、鉄道車両のブレーキを作動させることなく、脱線状態を空気圧的に示すように、脱線検出器１００の作動によって開始される。

続けて図１を参照すると、脱線検出器１００は、ブレーキ管１０６に脱線検出器１００を接続するための隔離弁１０４を有する上組立体１０２を備える。隔離弁１０４は、脱線検出器１００が、ブレーキ管１０６からの圧縮空気を受け取るようにブレーキ管１０６と流体連通している第１位置を有する。隔離弁１０４は、脱線検出器１００が、ブレーキ管１０６からの圧縮空気を受け取ることから隔離された第２位置をさらに有する。隔離弁１０４は、手動で第１位置から第２位置に操作されてもよい。あるいは、または加えて、隔離弁１０４は、第１位置と第２位置との間で隔離弁１０４を切り替えるための電気の、油圧の、または空気圧の部材（図示せず）のような動力手段を有することができる。上組立体１０２は、以下で「排出弁１０８」と呼ばれるブレーキ管排出弁１０８を、さらに備える。排出弁１０８は、大気中へ上組立体１０２内の圧縮空気を放出するように構成されている。上組立体１０２は、ブレーキ管１０６から圧縮空気を受け取り、脱線検出器１００の作動時に大気中へ圧縮されたブレーキ管空気の所定割合を放出する。

続けて図１を参照すると、脱線検出器１００は、脱線検出器１００の本体を画定するように上組立体１０２に接続された下組立体１１０を、さらに備える。下組立体１１０は、脱線検出器１００が取り付けられている鉄道車両に与えられる鉛直および／または水平の衝撃振動に起因する加速度を検出すると作動する（図２−３を参照して説明した）衝撃検出組立体を画定する。下組立体１１０は、以下に説明するように、予め選択された値または予め選択された範囲の値に等しいまたはそれらより大きな鉛直および／または水平の加速度を検出した後に、脱線検出器１００の作動を引き起こすように構成されている。衝撃検出組立体は、鉄道車両に与えられる鉛直および／または水平の加速度が所定の値または予め選択された範囲の値よりも小さい場合に、脱線検出器１００を作動させないように構成されている。

上組立体１０２および下組立体１１０は、一体構造を形成するように接続されていることが望ましい。後述するように、１つ以上の流体通路は、上組立体１０２および下組立体１１０を流体的に接続するために、上組立体１０２と下組立体１１０との間に設けられることができる。したがって、これらの間のしっかりとした流体連通を維持し、かつ、上組立体１０２と下組立体１１０との間の界面でのなんらかの流体の漏出を防止するような方法で、上組立体１０２は、下組立体１１０に接続されていることが望ましい。上組立体１０２および下組立体１１０は、脱線検出器１００の本体を形成するように、ボルト止め、溶接、接着、または機械的に固定されることができる。別の実施形態において、上組立体１０２および下組立体１１０は、単一の一体構造として形成される。

図２を参照すると、待機モードにおける脱線検出器１００の概略断面図が、示されている。待機モードにおいて、脱線検出器１００は、鉄道車両に与えられる鉛直および／または水平の加速度を検出する準備ができている。脱線検出器１００の上組立体１０２は、（図１に示される）隔離弁１０４を介してブレーキ管１０６と選択的に流体連通する主室１１２を備える。主室１１２は、ブレーキ管１０６から圧縮空気を受け取り、かつ、主室１１２の内部に摺動可能に配置された主弁１１４を備える。主弁１１４は、主弁１１４の上部で、上弁面１１８に接続された弁棒１１６を備える。上弁面１１８は、下面とは反対側の上面を画定する。上弁面１１８の下面は、ゴムシールのような第１シーリング要素１２０を備える。第１シーリング要素１２０は、主弁１１４が主室１１２内の圧縮空気の電荷を維持するために閉じられたときに、弁座１２２に押し付けられる。上弁面１１８の上面は、螺旋状コイルばねのような第１弾性部材１２４と係合するための表面を画定する。第１弾性部材１２４は、主弁１１４の移動に伴って圧縮するように構成され、主弁１１４において上弁面１１８の下面が弁座１２２から離れるように延びる。

続けて図２を参照すると、主室１１２は、第１管１２８を介して上室１２６と流体連通され、第２管１３２を介して下室１３０と流体連通されている。上部１２６および下室１３０の各々は、第１チョーク１３４および第２チョーク１３６を介して主室１１２からの圧縮空気で充填される。第１チョーク１３４および第２チョーク１３６は、それぞれ、第１管１２８および第２管１３２の上部に位置する。主弁１１４の下弁面１３８は、上弁面１１８と反対側の弁棒１１６の下部に設けられている。下弁面１３８は、上室１２６および下室１３０を分離する壁１４０に対して摺動可能である。可撓性ダイヤフラム１４２は、上室１２６と下室１３０との間の圧縮空気の漏出を防ぐために、下室１３０の壁に対して下弁面１３８を封止する。

主室１１２は、排出弁１０８の出口室１４４と選択的に流体連通している。後述するように、主室１１２は、上弁面１１８の第１シーリング要素１２０が弁座１２２に着座された場合に、出口室１４４から流体隔離している。第１シーリング要素１２０が、弁座１２２から離れる場合、流体連通が、主室１１２と排出弁１０８の出口室１４４との間で確立され、出口室１４４が主室１１２からの圧縮空気を受け取るようになっている。このように、主弁１１４は、排出弁１０８の出口室１４４との流体連通を選択的に確立するために、上組立体１０２内で移動可能である。軸方向シール１４６は、弁棒１１６を封止し、かつ、上室１２６と出口室１４４との間の空気の通過を防止するために、出口室１４４の下壁１４８に設けられている。

続けて図２を参照すると、排出弁１０８の出口室１４４は、脱線検出器１００が作動されたとき、主室１１２から大気中に圧縮空気を排出するように、一端で主弁１１４によって封止され、反対端で出口弁１５０によって封止されている。出口弁１５０は、その第１端に設けられた出口弁面１５４と、その第２端に設けられたばね保持部材１５６とを有する出口弁棒１５２を備える。ばね保持部材１５６は、出口弁座１６０の第１端に対して、螺旋コイルばねのような第２弾性部材１５８を保持する。ばね保持部材１５６は、圧縮空気が出口弁１５０を作動させるように作用する表面を画定する。出口弁座１６０の第２端は、脱線検出器１００が作動される場合に、出口弁面１５４に選択的に係合する。

出口弁棒１５２は、出口弁面１５４をねじ込みにより受け取るためのねじ付き端１６２を備える。出口弁棒１５２と出口弁面１５４との間のねじ接続は、出口弁棒１５２の長さの調整と、出口弁面１５４とばね保持部材１５６との間の相対的離間の長さの調整とを可能にする。ばね保持部材１５６に向かって出口弁面１５４をねじ込むことにより、第２弾性部材１５８は、ばね保持部材１５６と出口弁座１６０の外面との間で圧縮される。第２弾性部材１５８の圧縮は、出口弁１５０の剛性を増加させ、大気への圧縮空気の通過を可能にするように、出口弁面１５４を出口弁座１６０から離れて移動させるのに必要な圧力を増加させる。逆に、第２弾性部材１５８の伸長は、出口弁１５０の剛性を低下させ、大気中に圧縮空気を排出するように出口弁面１５４を出口弁座１６０から離れて移動させるのに必要な圧力を減少させる。このように、出口弁１５０の調節は、出口弁１５０を開くために必要な所望の圧力を選択することを可能にする。一実施形態では、出口弁１５０の剛性は、出口弁１５０を、主室１１２からの全圧力の５％を放出するのに十分な圧力で解放させるように、設定されている。主室１１２は、ブレーキ管１０６からの圧縮空気を受け取るので、出口弁１５０は、また、通常作動中の全ブレーキ管圧力の５％を放出する。別の実施形態では、出口弁１５０の剛性は、全ブレーキ管圧力の３−８％の間で放出するように選択される。望ましくは、全ブレーキ管圧力の１０％よりも小さい圧力が、出口弁１５０を介して放出される。というのは、このような圧力降下が、鉄道車両のブレーキの適用を必然的に引き起こすためである。脱線検出器１００は、脱線検出器１００が作動された表示を与えるために、ブレーキ管圧力の所定割合を放出するように構成されているが、鉄道車両の制動に影響を及ぼすのに十分なブレーキ管圧力の割合を放出しない。

脱線検出器１００の作動時に排出弁１０８の出口室１４４を通過する圧縮空気は、出口室１４４の末端内に移動可能に配置された信号インジケータ１６４と係合する。信号インジケータ１６４は、脱線検出器１００が作動されたことの視覚的表示を提供するために、排出弁１０８の側面から外側に押し出される。信号インジケータ１６４は、信号インジケータ１６４の末端を介して延びる１つ以上の軸方向通気孔１６６と、信号インジケータ１６４の管状側壁を介して延びる１つ以上の径方向通気孔１６８とを有する、実質的な管状構造を画定する。第１位置において、信号インジケータ１６４が作動されておらず、信号インジケータ１６４は、出口室１４４の空洞内に実質的に受け取られている。脱線検出器１００の作動時に、圧縮空気は、信号インジケータ１６４の末端に作用し、圧縮空気の一部は、軸方向通気孔１６６を通過する。最初に、図２に示すように、信号インジケータ１６４は、信号インジケータ１６４の側壁内で径方向に延びる径方向空洞内に受け取られたボール１７０によって、第１位置に保持される。ボール１７０は、ばね１７４によって空洞の壁に押し付けられる。出口室１４４を通過する圧縮空気の圧力は、図３に示されるように、ボール１７０が、空洞から後退され、信号インジケータ１６４が、第２位置へと出口室１４４の外に前進されるように、信号インジケータを押すのに十分である。第２位置では、径方向通気孔１６８は、出口室１４４から外に前進させられ、出口室１４４からの圧縮空気は、軸方向通気孔１６６および径方向通気孔１６８を通過できる。作動時に、信号インジケータ１６４は、ボール１７０が第２空洞に係合するように、出口室１４４に対して前進される。信号インジケータ１６４は、ボール１７０に及ぼされたばね１７４の力を克服するように排出弁１０８の出口室１４４に信号インジケータ１６４を押すことにより、手動でリセットされる。

続けて図２を参照すると、下組立体１１０は、管１７６によって上組立体１０２の上室１２６に流体的に接続されている。管１７６は、下組立体１１０の頂圧力室１７８に圧縮空気を供給する。頂圧力室１７８は、導管１８２によって底圧力室１８０に接続されている。底弁１８４は、頂圧力室１７８と導管１８２に隣接する底圧力室１８０との間で摺動自在に配置される。底弁１８４は、底弁座１９０に対して底弁面１８６を封止するため、ゴムシールのような第２シーリング要素１８８を有する底弁面１８６を備える。第２シーリング要素１８８は、底弁１８４が、圧縮空気を受け取ることから頂圧力室１７８を隔離するために閉じられている場合に、底弁座１９０に押し付けられる。

底弁１８４は、衝撃吸収ピン１９４により振動質量体１９２に連結されている。振動質量体１９２は、振動質量体１９２を通って延びる環状開口部を有し、略円柱形状を有する。振動質量体１９２の環状開口部の内側の側壁は、ねじ調整部材１９６をねじ込み可能に受け取るように、ねじ切りされている。振動質量体１９２は、螺旋コイルばねのような第３弾性部材１９８上の底圧力室１８０内で懸架され、鉛直方向にのみ移動するように拘束される。振動質量体１９２の剛性は、脱線検出器１００の底部に設けられた開口部２００を介して調整部材１９６を調整することによって、変更することができる。振動質量体１９２の剛性は、第３弾性部材１９８を圧縮するように調整部材１９６を回転させることによって、増加させることができる。逆に、振動質量体１９２の剛性は、第３弾性部材１９８を伸長させるように調整部材１９６を回転させることによって、減少させることができる。振動質量体１９２の剛性は、鉛直方向における加速度に対する脱線検出器１００の感度に直接比例する。振動質量体１９２の下部は、下出口室２０４から底圧力室１８０を封止するダイヤフラム２０２を備える。底圧力室１８０は、チョーク２０６を介して下出口室２０４と流体連通している。１つ以上の通気孔２０８は、下出口室２０４から圧縮空気を放出するために脱線検出器１００の底面に設けられている。

脱線検出器１００の構成要素を説明したが、図２に示される待機状態において脱線検出器１００を初期化するための充填手順が、これより説明される。脱線検出器１００は、充填中の自己作動を防止するように構成されている。最初に、ブレーキ管１０６からの圧縮空気は、主室１１２内に受け取られ、上組立体１０２の上室１２６および下室１３０よりも迅速に充填する。というのは、圧縮空気は、第１チョーク１３４および第２チョーク１３６を介して上室１２６および下室１３０に送られるためである。第１チョーク１３４および第２チョーク１３６は、弁座１２２から上弁面１１８を退かせるための圧力下で、上方に押されることを妨げるために、上室１２６および下室１３０が、主室１１２よりも速い速度で圧縮空気を充填することを妨げる。圧縮空気が、主室１１２から出口室１４４へかつ排出弁１０８を介して放出されるであろうため（図３参照）、このような作用は望ましくない。

充填中に、上室１２６からの圧縮空気は、管１７６を介して下組立体１１０内の底圧力室１８０に導入される。振動質量体１９２の剛性は、底弁座１９０に対して底弁面１８６が封止されるように維持するように、かつ、圧縮空気が下組立体１１０を介して排出されることを妨げるように、十分に高い。図２に示される待機状態において、下組立体１１０は作動されず、脱線検出器１００は安定している。主室１１２および上室１２６および下室１３０内の圧力が、ブレーキ管１０６内の通常の作動圧力に到達するように、一旦完全に充填されると、脱線検出器１００は、次に説明されるように、待機状態で作動され、脱線状態を検出するための準備ができている。

図３を参照すると、２つの独立しているが関連する作動は、脱線検出器１００の作動中に発生する。上述したように、下組立体１１０は、所定の加速度閾値が到達された後に脱線検出器１００の作動を引き起こすために、鉛直および水平の加速度を検出するように構成されている。最初の作動は、底弁座１９０から底弁面１８６を退かせるように底弁１８４を不均衡にすることを伴う。底弁１８４は、鉄道車両によって経験される鉛直および／または水平の加速度に対して不均衡となっている。鉛直方向における加速度に対する感度は、振動質量体１９２によって制御され、水平加速度における加速度に対する感度は、衝撃吸収ピン１９４によって制御される。例えば、振動質量体１９２の剛性は、鉛直方向における６−１１．５ｇの間の所定の力で、衝撃吸収ピン１９４を介して底弁１８４の不均衡を発生させるように、設定されることができる。これは、１１．５ｇを超える鉛直方向の加速力を検出した後に、脱線検出器１００が作動されねばならないことを意味する。他の実施形態では、底弁１８４の不均衡が、６ｇと１１．５ｇの間の任意の値で発生されるように、設定されることができる。

同様に、水平方向における加速度に対する感度は、脱線検出器１００の本体に対して水平方向で固定されている振動質量体１９２に対する水平方向における衝撃吸収ピン１９４の不均衡によって、制御される。例えば、衝撃吸収ピン１９４は、水平方向に３０ｇの所定の力で底弁１８４の不均衡を発生させるように設定されることができる。これは、脱線検出器１００が、３０ｇを超える水平加速力を検出した後に作動されねばならないことを意味する。３０ｇより小さな水平加速度は、脱線検出器１００の作動を引き起こさない。水平加速度に対する脱線検出器１００の感度閾値は、結合中、始動中、および停止中に鉄道車両によって経験される水平加速度に対する偽の作動を防止するために、鉛直加速度に対する感度閾値よりも高い。

脱線検出器１００の作動の第１段階では、底弁１８４は、圧縮空気の量が底圧力室１８０に導入されるように、底弁座１９０から分離される。底弁１８４は、圧縮空気が、底圧力室１８０を充填し、かつ、導管１８２およびチョーク２０６を介して下出口室へと通過するように、前進圧力により開いたままにされている。その後、圧縮空気は、１つ以上の通気孔２０８を通過して大気中に排出される。

脱線検出器１００の作動の第２段階は、上述の作動の第１段階の直接の結果として生じる。下組立体１１０内への管１７６を介した圧縮ガスの通過によって引き起こされる上室１２６内の圧力低下により、上室１２６と下室１３０との間の圧力平衡が不均衡である。下室１３０における圧力が上室１２６における圧力よりも高いので、下弁面１３８が押し上げられる。下弁面１３８が弁棒１１６を介して上弁面１１８に接続されているので、上弁面１１８も、第１弾性部材１２４の力に逆らって上方に持ち上げられる。この動きは、主室１１２からの圧縮空気が出口室１４４に流れ込むことができるように、第１シーリング要素１２０を、弁座１２２から離れて移動させる。出口室１４４内の圧力は、出口弁１５０を開くように付勢するように、かつ、信号インジケータ１６４に向けて圧縮空気を放出させるように、出口弁１５０のばね保持部材１５６に対して作用する。最初に、信号インジケータ１６４は、排出弁１０８の本体内に後退させられ（図２）、圧縮空気の初期量は、軸方向通気孔１６６を介して大気中に排出される。しかし、出口室１４４内の圧縮空気は、圧縮空気が、軸方向通気孔１６６および径方向通気孔１６８の両方を介して排出されるように、信号インジケータ１６４を外側に付勢する。排出弁１０８の出口室１４４の外部での信号インジケータ１６４の移動は、脱線検出器１００が作動されたことの視覚的表示を提供する。出口弁１５０は、異常状態（すなわち、脱線）が発生したという指示を与えるのに十分であるが、鉄道車両の制動を引き起こすには不十分な、ブレーキ圧の所定割合を放出するように調整されている。通常のブレーキ管圧力の所定の低下は、鉄道車両の運転者に、異常が発生したことと、鉄道車両が安全な場所での停止にもたらされることができるように適切な是正措置が取られるべきであることとの指示を与える。一実施形態では、ブレーキ管圧力における所定の圧力低下は、通常の作動のブレーキ管圧力の５％とすることができる。

脱線検出器１００が作動された後、次の使用の前にリセットされなければならない。その初期の待機状態に主弁１１４を復元するために、脱線検出器１００は、ブレーキ管１０６から分離され、その結果、圧縮空気が、主室１１２および出口室１４４から排出されることができる。脱線検出器１００は、隔離弁１０４を閉じることによってブレーキ管１０６から分離される。一旦圧縮空気が主室１１２から排出されると、主弁１１４は、第１弾性部材１２４の復元力により、初期待機状態に戻される。同様に、下組立体１１０の頂圧力室１７８内の圧力が大気圧に低下するので、底弁１８４は、第３弾性部材１９８の復元力により、初期待機状態に強制される。排出弁１０８内の初期位置に信号インジケータ１６４を戻した後、隔離弁１０４は、主室１１２内にブレーキ管１０６からの圧縮空気を導入するように、かつ、図２に示されるその待機状態に脱線検出器１００を戻すように、開かれることができる。

脱線検出器１００およびその作動方法の実施形態は、上述の説明で提供されたが、当業者は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、これらの実施形態に対する修正および変更を行うことができる。従って、上述の説明は、限定というよりはむしろ例示であることが意図されている。本明細書に記載の本発明は、添付の特許請求の範囲によって画定され、特許請求の範囲の意味内および均等物の範囲内に入る本発明に対するすべての変更は、それらの範囲内に包含されるべきである。

Claims (20)

1. 鉄道車両用の脱線検出器であって、
   空気式ブレーキシステムから圧縮空気を受け取るように、前記鉄道車両のブレーキ管と流体連通するハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、かつ、前記圧縮空気によって加圧される主室であって、主弁を有する主室と、
   脱線状態を示す加速度を検出するように、かつ、前記脱線状態を示す前記加速度の検出時に前記主弁を作動させるように構成された衝撃検出組立体と、
   前記主室と選択的に流体連通する排出弁と、を備え、
   前記脱線状態を示す前記加速度の検出時に、前記排出弁は、前記脱線状態が発生したことを示すために、前記主室から前記圧縮空気の所定量を排出するように作動する、脱線検出器。
2. 前記排出弁は、前記脱線状態の発生を示すように、圧力の前記所定量の前記排出によって、前記排出弁に対して移動可能な信号インジケータをさらに備える、請求項１に記載の脱線検出器。
3. 圧力の前記所定量は、前記空気式ブレーキシステム内の全圧力の３−８％である、請求項１に記載の脱線検出器。
4. 圧力の前記所定量は、前記空気式ブレーキシステム内の前記全圧力の５％である、請求項３に記載の脱線検出器。
5. 前記排出弁は、前記空気圧ブレーキシステムから排出される圧力の前記量を選択するように調節可能である、請求項１に記載の脱線検出器。
6. 前記ブレーキ管から前記ハウジングへの前記圧縮空気の流れを選択的に制御するための遮断弁をさらに備える、請求項１に記載の脱線検出器。
7. 前記ハウジングは、前記主室を有する上組立体と、前記衝撃検出組立体を有する下組立体とをさらに備える、請求項１に記載の脱線検出器。
8. 前記上組立体は、前記下組立体と流体連通している、請求項７に記載の脱線検出器。
9. 前記衝撃検出組立体は、ばねに懸架された振動質量体を備え、前記振動質量体は、実質的な鉛直方向における加速度を検出するように構成されている、請求項１に記載の脱線検出器。
10. 前記振動質量体は、前記排出弁が作動される鉛直加速度を選択するように調整可能である、請求項９に記載の脱線検出器。
11. 脱線状態を示す加速度の検出に応じて鉄道車両の空気圧ブレーキシステムから圧力の所定量を排出するように構成された排出弁を備える脱線検出器。
12. 前記排出弁は、前記脱線状態の前記発生を示すように、圧力の前記所定量の前記排出により、前記排出弁に対して移動可能な信号インジケータをさらに備える、請求項１１に記載の脱線検出器。
13. 圧力の前記所定量は、前記空気式ブレーキシステム内の全圧力の３−８％である、請求項１１に記載の脱線検出器。
14. 圧力の前記所定量は、前記空気式ブレーキシステム内の前記全圧力の５％である、請求項１３に記載の脱線検出器。
15. 前記排出弁は、前記空気圧ブレーキシステムから排出される圧力の前記量を選択するように調節可能である、請求項１１に記載の脱線検出器。
16. 前記排出弁は、前記脱線状態を示す加速度を検出するように構成された衝撃検出組立体によって作動される、請求項１１に記載の脱線検出器。
17. 鉄道車両における脱線状態を検出し、かつ、前記脱線状態の発生を示す方法であって、
    圧縮空気で脱線検出器を加圧する工程と、
    前記脱線状態を示す加速度を検出する工程と、
    前記脱線状態の前記発生を示すために、前記脱線検出器から圧縮空気の前記所定量を排出する工程と、を備える方法。
18. 前記脱線検出器は、前記鉄道車両の空気圧ブレーキシステムから受け取られた圧縮空気で加圧される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記脱線状態を示す前記加速度は、衝撃検出組立体により検出される、請求項１７に記載の方法。
20. 圧縮空気の前記所定量は、排出弁を介して排出される、請求項１７に記載の方法。

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