JP2018522774A - 鉄道車両のブレーキを制御する電子空圧装置 - Google Patents

鉄道車両のブレーキを制御する電子空圧装置 Download PDF

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Abstract

鉄道車両の台車のブレーキを制御する電子空圧装置(1)であって、車両荷重信号を生成するセンサ(2)と、荷重信号に基づいて重み付けされた空気圧を供給するように設計された重み付け装置(WCU、EPDA)と、重み付け装置(WCU、EPDA)に連結された第1のブレーキ制御装置(BCU1、EPCA1)と第2のブレーキ制御装置(BCU2、EPCA2)を備える電子空圧装置(1)であって、第1のブレーキ制御装置(BCU1、EPCA1)と第2のブレーキ制御装置(BCU2、EPCA2)はリレー弁(RV)をそれぞれ備え、リレー弁(RV)が、各車軸(A1、A2)の車輪又は車両の各台車に関連付けられている各ブレーキ・アクチュエータ(BC1、BC2)に、上記重み付けされた空気圧に基づいて調整される各ブレーキ圧を、各リレー弁(RV)のアウトレットからそれぞれ供給する。重み付け装置(WCU、EPDA)は、電子空圧ドライブ・アセンブリ(EPDA)および電子重み付け制御ユニット(WCU)を備え、電子空圧ドライブ・アセンブリ(EPDA)が、空気圧供給手段(AR1、AR2、R1、R2、SV)とリレー弁(RV)のドライブ・インレット(d)との間に介在し、電子重み付け制御ユニット(WCU)が、リレー弁(RV)のドライブ・インレット(d)における重み付けされた空気圧を予め定められた方法で調整するように、ドライブ・アセンブリ(EPDA)を荷重信号に基づいて制御する。空気圧供給手段(AR1、AR2、R1、R2、SV)は、第1のブレーキ制御装置(BCU1、EPCA1)と第2のブレーキ制御装置(BCU2、EPCA2)のリレー弁(RV)のインレットに、各シャットオフ弁(R1、R2)を通してそれぞれ連結される、第1の圧力リザーバ(AR1)と第2の圧力リザーバ(AR2)を備える。【選択図】 図1

Description

本発明は、鉄道車両のブレーキを制御する電子空圧装置に関する。
より具体的には、本発明は、以下を備える電子空圧装置に関する。
電子空圧装置は、車両荷重信号を生成する手段と、
荷重信号に基づいて重み付けされた空気圧を供給するように設計された重み付け手段と、
重み付け手段に両方とも連結される第1のブレーキ制御手段と第2のブレーキ制御手段とを備え、
第1のブレーキ制御手段と第2のブレーキ制御手段は、それぞれリレー弁を備え、
リレー弁は、各車軸の車輪又は車両の各台車に関連付けられている各ブレーキ・アクチュエータに、重み付けされた空気圧に基づいて調整される各ブレーキ圧を、各リレー弁のアウトレットからそれぞれ供給する。
実質的にこの種類の電子空圧装置は、本願特許出願人による先行文献イタリア特許出願第102014902265250号に記載されている。
この先行文献の特許出願に記載される解決手段では、ブレーキ・アクチュエータに関連付けられているブレーキ制御手段は、同じ主ブレーキの配管から空気圧を受ける。
この解決手段により、車軸(又は台車)にブレーキがかけられなくなるといった問題が発生した場合、主ブレーキの配管は、問題が解決されるまで、両方の車軸(又は両方の台車)に関連付けられている制御手段から遮断される。それまで、同じ台車の他の車軸(又は同じ車両の他の台車)にブレーキをかける手段がない。
本発明の一つの目的は、空気圧電子制御装置を提供することである。この空気圧電子制御装置は、先行技術の解決手段の上記の欠点を解消できる。
この目的および他の目的は、本発明に記載の、鉄道車両のブレーキを制御する電子空圧装置により達成される。この電子空圧装置の顕著な特性は、添付の請求項1に定義される。
この電子空圧装置では、空気圧供給手段は、二つの独立した圧力リザーバを備える。圧力リザーバは、二つの車軸(又は二つの台車)のブレーキ・アクチュエータにそれぞれ関連付けられている、第1のブレーキ制御手段と第2のブレーキ制御手段のリレー弁のインレットに、各シャットオフ弁を介して連結される。そのため、台車の車軸(又は車両の台車)にブレーキがかけられない故障が起きた、又は問題が発生した場合、関係する車軸に対するシャットオフ弁を閉じることによって、台車の他の車軸(又は車両の他の台車)のブレーキ機能を維持することができる。
一つの実施形態では、上記重み付け手段は、電子空圧ドライブ・アセンブリを備える。電子空圧ドライブ・アセンブリは、メモリ・リザーバの空気圧をそれぞれ増加させる、および減少させるように構成された、ソレノイド給気弁およびソレノイド排気弁を備える。メモリ・リザーバのアウトレットは、台車の第1の車軸および第2の車軸、又は車両の第1の台車および第2の台車に関連付けられている、第1のブレーキ制御手段および第2のブレーキ制御手段に連結されている。また、メモリ・リザーバのインレットは、空気圧供給手段に圧力制限弁を通して連結されている。
従来、この圧力制限弁は、扱いやすいように、上記メモリ・リザーバに貯められた圧力が限界荷重の状態におけるブレーキ圧の50%を常に超えるように設計される。
上記圧力制限弁は、上記メモリ・リザーバに貯められた圧力が車両空車時のブレーキ圧に対応するブレーキ圧と、常に、少なくとも等しくなるように、設計される。
本発明のさらなる特性と利点は、純粋に非限定的な例として提供される、添付の図面を参照した、以下の詳細な記述から明らかになる。
本発明に記載の装置の様々なレイアウトを図示する。 本発明に記載の装置の様々なレイアウトを図示する。 本発明に記載の装置の様々なレイアウトを図示する。
図1では、符号1は、公知の種類の所定の鉄道車両の台車の車軸A1およびA2のブレーキを(車軸ごとに)制御する装置の全体を示す。しかしながら、この装置1は、この鉄道車両における複数の台車のブレーキを(台車ごとに)同様に制御することに適している。
車軸A1およびA2は、ブレーキ・シリンダBC1およびBC2にそれぞれ関連付けられている。
これらのブレーキ・シリンダBC1およびBC2は、好ましくは同じ構造の電子空圧制御アセンブリEPCA1およびEPCA2にそれぞれ関連付けられている。
図示された実施形態では、これらの電子空圧制御アセンブリEPCA1およびEPCA2は、各電子ブレーキ制御ユニットBCU1およびBCU2によって制御される。電子ブレーキ制御ユニットBCU1およびBCU2は、単体の電子制御ユニットに統合され得る。
上記電子空圧制御アセンブリEPCA1およびEPCA2は、それぞれ第1の空気圧インレットi1を有する。これらの第1の空気圧インレットi1は、同じ電子空圧ドライブ・アセンブリEPDAのアウトレットに連結されている。電子空圧ドライブ・アセンブリEPDAは、作動中に、電子重み付け制御ユニットWCUによって制御される。
また、電子空圧制御アセンブリEPCA1およびEPCA2は、装置1の第1のインレット継手Aおよび第2のインレット継手Bに、各ラインl1およびl2を介して連結される第2の空気圧インレットi2をそれぞれ有する。
装置1の継手Aおよび継手Bは、各シャットオフ弁又はコックR1およびR2を介して、対応する補助の空気圧リザーバAR1およびAR2に連結される。
図1の符号2は、車両の荷重又は重量(又は台車にかかるような、その一部)を示す信号を生成する装置を示す。符号2の装置は、電子制御ユニットWCU、および電子空圧制御アセンブリEPCA1とEPCA2に関連付けられている、単体又は独立した電子ブレーキ制御ユニットBCU1とBCU2に(図示されていない経路で)連結される。
電子制御ユニットWCU、BCU1、およびBCU2は、独立した電子制御ユニットの形態で形成され得る。又は、電子制御ユニットWCU、BCU1、およびBCU2は、必要であれば、単体の電子制御ユニットに互いに統合され得る。
電子空圧制御アセンブリEPCA1およびEPCA2は、各リレー弁RVをそれぞれ備える。リレー弁RVは、インレットi2と関連付けられているブレーキ・シリンダBC1およびBC2との間に連結される。
リレー弁RVは、「動力の」バルブである。
上述のように、制御アセンブリEPCA1およびEPCA2のインレットi2は、ライン又はパイプl1およびl2を介して、リザーバAR1およびAR2に、シャットオフ弁R1およびR2を介してそれぞれ連結される。これらのシャットオフ弁R1およびR2のアウトレットは、最大圧力切換弁SVに連結される。最大圧力切換弁SVのアウトレットは、電子空圧ドライブ・アセンブリEPDAのインレットiに連結される。
最大圧力切換弁SVは、実際には、ダブル・シート・チェック弁であってもよい。
以下の記述からも明らかであるように、重み付け制御ユニットWCUは、作動中の制御アセンブリEPCA1およびEPCA2のインレットi1に空気圧が供給されるように、ドライブ・アセンブリEPDAを動かすようにして設計される。この空気圧は、最大ブレーキ圧を定義する「重み付けされた」空気圧である。「重み付けされた」空気圧は、センサ2によって与えられる荷重信号に基づいて制限され、ブレーキ・シリンダBC1とBC2に適用される。
これに対して、ブレーキ制御ユニットBCU1およびBCU2は、関連付けられているブレーキ・シリンダBC1およびBC2にブレーキ圧を適用させるように、関連付けられている制御アセンブリEPCA1およびEPCA2を動かすようにして設計される。このブレーキ圧は、上記重み付けされた圧力と等しい、又はより低い。また、このブレーキ圧は、一般的に、常用ブレーキ又は緊急ブレーキの要求のレベルに基づいて変化する。常用ブレーキ又は緊急ブレーキの要求は、ブレーキ制御ユニットBCU1およびBCU2に、公知の経路で受け取られる。
また、単体又は独立したブレーキ制御ユニットBCU1とBCU2は、車輪速度信号によりロック状態が検出される際に、空転防止作動をもたらすようにリレー弁RVを動かしやすく設計される。
より詳しくは、電子空圧ドライブ・アセンブリEPDAは、空気圧調整弁3を備える。空気圧調整弁3のアウトレットは、重み付け制御ユニットWCUによって作動中に動かされるソレノイド給気弁5のインレットに連結される。
ソレノイド給気弁5は、圧力リザーバ6のインレットおよびソレノイド排気弁7のインレットに連結されるアウトレットを有する。ソレノイド排気弁7は、作動中に、重み付け制御ユニットWCUによって動かされる。
図示された実施形態では、ソレノイド弁5および7は、ノーマル・クローズである、3方向2位置型のバルブである。
図1の符号4は、ソレノイド給気弁5に本質的に並列する調圧弁を示す。調圧弁4は、調整弁3とリザーバ6との間に連結されている。
また、電子空圧ドライブ・アセンブリEPDAは、二つの電気的な圧力センサ又はトランスデューサ9aおよび9bを備える。これは、調整弁3のインレットおよびリザーバ6のアウトレットの圧力をそれぞれ検出するためである。これらの両方のセンサは、重み付け制御ユニットWCUに連結される。
最終的に、ソレノイド排気弁7のアウトレットは、関連付けられている校正されたスロットル・オリフィス7aを介して、大気に通じる。
電子空圧ブレーキ制御アセンブリEPCA1およびEPCA2は、それぞれソレノイド・インレット弁10を備える。ソレノイド・インレット弁10は、ソレノイド給気弁又は充填弁である。図示された実施形態では、このソレノイド弁10は、3方向型かつ2位置型かつノーマル・オープン型である。また、このソレノイド弁10は、もう一つのソレノイド弁20のインレットに連結されるアウトレットを有する。ソレノイド弁20のアウトレットは、リレー弁RVのドライブ・インレットdに連結される。
また、ソレノイド弁20は、3方向型かつ2位置型かつノーマル・オープン型である。
ソレノイド弁20のアウトレットは、3方向型かつ2位置型かつノーマル・クローズ型のソレノイド排気弁又は排出弁12のインレットに連結される。
ソレノイド弁20は、起動されると、関連づけられているシリンダBC1又はBC2によるブレーキの解除をもたらそうとする。
圧力センサ又はトランスデューサ13は、リレー弁RVのアウトレットと関連付けられているブレーキ・シリンダBC1又はブレーキ・シリンダBC2との間に、空気圧がかかるように連結される。これは、作動中に、上記リレー弁RVのアウトレットの圧力を示す電気信号を与えるためである。
鉄道車両の台車の車軸A1および車軸A2のブレーキを制御する上記の装置は、本質的に以下の手順で作動する。
電子重み付け制御ユニットWCUは、鉄道車両の重量、又は制御される台車にかかる一部の重量を示す信号を装置2から受ける。
重み付け制御ユニットWCUは、電子空圧ドライブ・アセンブリEPDAのソレノイド弁5および7を、これらのソレノイド弁が停止されて、第1のバルブ5が圧力調整器3のアウトレットからリザーバ6を遮断する、および第2のバルブ7がリザーバ6の大気への排気を防ぐような方法で動かす。
ソレノイド給気弁5は、起動されると、リザーバ6と切換弁SVのアウトレットとを調圧弁3を介して連結させ、圧力を供給する。
ソレノイド排気弁7は、起動されると、リザーバ6に予め貯められた圧力を、校正されたオリフィス7aにより低速で大気に放出させる。
圧力センサ又はトランスデューサ9bは、リザーバ6のアウトレットの所定の瞬間における圧力を示す電気信号を、電子重み付け制御ユニットWCUに与える。
重み付け制御ユニットWCUは、ソレノイド弁5および7を動かすことで、リザーバ6のアウトレットに重み付けされた空気圧がもたらされるような方法で作用する。この空気圧は、ブレーキ・シリンダBC1およびBC2に適用されるブレーキ圧の最大値を定義する。
インレットからの圧力を調整する装置3は、ソレノイド給気弁5のインレットの圧力が予め定められた最大値を超えることを防ぐ。
圧力制限弁4は、リザーバ6に貯められた圧力が限界荷重の状態におけるブレーキ圧の50%を常に超えるように設計される。
これは、同じ台車の他の車軸が何らかの問題によりブレーキをかけられない場合、車軸にかかるブレーキ力を保持することを少なくとも可能にする。
圧力制限弁4は、扱いやすいように、車両空車時のブレーキ圧に対応するブレーキ圧とリザーバ6に貯められた圧力が、常に、少なくとも等しくなるように設計される。
旅客輸送用の鉄道車両の場合、車両空車時のブレーキ圧は、総重量時のブレーキ圧の50%を常に超える。
電子空圧装置1は、車軸A1およびA2のブレーキ・シリンダが、いかなる状況でも、車両空車時のブレーキ圧に少なくとも等しい圧力をそれぞれ供給されるように設計される(空の(空車重量のみの)車両に特定の制動距離内でブレーキ圧はブレーキをかけることができる)。そのため、台車は、車両空車時のブレーキ圧でブレーキをかけられると、瞬間的な荷重に対応して、(少なくとも)一つの車軸には正しい圧力でブレーキをかけられ、他の車軸にはブレーキをかけられない台車として、ブレーキをかけられる。
従って、車両は、正しい値ではなく空車時のブレーキ圧で台車がブレーキをかけられる場合でも、緊急制動距離を満足することができる。
単体又は独立したブレーキ制御ユニットBCU1およびBCU2は、鉄道車両の通常の運転の間、リレー弁RVのアウトレットの圧力の値を、電子空圧ドライブ・アセンブリEPDAによってインレットdに送られる、重み付けされたドライブ圧力に、この圧力が比例するような方法で制御する。また、リレー弁RVのアウトレットの圧力は、単体又は独立したブレーキ制御ユニットBCU1とBCU2に適用される常用ブレーキの要求に比例する。
単体又は独立したブレーキ制御ユニットBCU1およびBCU2は、車両の車輪速度を示す信号に基づいて、空転状態を検出する。このとき、ブレーキ制御ユニットBCU1とBCU2は、対応するソレノイド給気弁10を起動させる、およびソレノイド排気弁12を停止させることによって、スリップ状態が解決されるまで、関連付けられているブレーキ・シリンダのブレーキ圧を下げる。
制御アセンブリEPCA1およびEPCA2のソレノイド弁20は、リモート・ブレーキ解除制御信号(リモート解除信号)RRによって、それぞれ起動され得る。
ブレーキ解除を制御できるようにするソレノイド弁20の位置は、関連付けられているソレノイド給気弁10と排気弁12との間である。そのため、ソレノイド弁20は、リレー弁RVのドライブ・チャンバとソレノイド排気弁12との間の空気の流れの速さに悪影響を及ぼさない。
このソレノイド弁20の位置は、空転防止ブレーキの間、関連付けられているリレー弁RVのドライブ・チャンバを空にすることが遅れないようにする。
重み付け制御ユニットWCUは、作動中、リザーバ6の空気圧の連続した調整をもたらす。これは、圧力の変化が、常用ブレーキの場合と緊急空転防止ブレーキの場合の両方で、電子空圧制御アセンブリEPCA1およびEPCA2のリレー弁RVのドライブ・チャンバにもたらされるときである。
リザーバ6の容量は、扱いやすいように、「柔軟な」制御をもたらすために、リレー弁RVのドライブ・チャンバの容量の合計の少なくとも10倍である。
リザーバ6の圧力は、予め定められたアルゴリズム、例えば上述の先行文献のイタリア特許出願第102014902265250号に記述されたアルゴリズムに基づいて制御され得る。
本発明に記載の装置では、圧力制限弁4は、より重要な部分を担う。圧力制限弁4は、重み付け制御ユニットWCU、および、又はソレノイド弁5と7に問題がある場合でも、空車時の圧力に少なくとも等しいブレーキ圧でブレーキ・シリンダBC1およびBC2が作動することを保証する。このブレーキ圧は、旅客輸送用の車両の場合、最悪荷重条件(限界荷重)での車軸にかかるブレーキ圧を常に超える。
校正されたオリフィス7aは、このリザーバ6が大気に通じる状態でソレノイド排気弁7が塞がった場合、リザーバ6からの圧力損失を制限する役割を担う。
対応する補助のリザーバAR1又はAR2は、車軸A1又はA2に関する装置1の一部に問題がある場合、対応するシャットオフ弁R1又はR2によって遮断されることができる。ただし、他の車軸A2又はA1にかかるブレーキは作動し続ける。
図2および図3は、二つの異なる実施形態を図示する。これらの図では、上記の部品および要素は、上述されたように、同じ英数字の符号が与えられている。二つの異なる実施形態は、単純に、電子空圧ドライブ・アセンブリEPDAの構造に関して、図1の装置とは異なる。
図2に記載の種類の実施形態では、ドライブ・アセンブリEPDAは、調圧弁3を介して切換弁SVに連結される(動力の)インレット、および電子空圧制御アセンブリEPCA1とEPCA2のインレットi1に連結されるアウトレットを有する、ソレノイド・リレー弁40を備える。リレー弁40は、ソレノイド給気弁5のアウトレットに連結されるドライブ・インレットを有する。加えて、空気圧メモリ・リザーバ6は、上記給気弁5のアウトレットに(単純に)連結される。
圧力制限弁4は、図1を参照して上述されるように形成され、および作動する。
図2に記載の種類の実施形態の作動方法は、図1に記載の装置の作動方法と似ている。
図3に記載の種類の実施形態は、概して、図2に記載の種類の実施形態に似ている。ただし、図3に記載の種類の実施形態は、図2に記載の種類の実施形態と本質的に異なる。図3に記載の種類の実施形態では、電子空圧ドライブ・アセンブリEPDAのリレー弁40は、圧力制限弁としても作動するように設計される。
明らかに、出願の形式および実施形態の詳細は、添付された請求項によって定義された発明の保護の範囲から逸脱することなく、本発明の原則が保持されることがもたらされ、純粋に非限定的な例として記述され、および図示されるものから広く変わり得る。

Claims (6)

  1. 鉄道車両の台車のブレーキを制御する電子空圧装置(1)であって、
    車両荷重信号を生成する手段(2)と、
    前記荷重信号に基づいて重み付けされた空気圧を供給するように設計された重み付け手段(WCU、EPDA)と、
    前記重み付け手段(WCU、EPDA)に連結された第1のブレーキ制御手段(BCU1、EPCA1)と第2のブレーキ制御手段(BCU2、EPCA2)を備える電子空圧装置(1)であって、
    前記第1のブレーキ制御手段(BCU1、EPCA1)と前記第2のブレーキ制御手段(BCU2、EPCA2)はリレー弁(RV)をそれぞれ備え、
    前記リレー弁(RV)が、各車軸(A1、A2)の車輪又は車両の各台車に関連付けられている各ブレーキ・アクチュエータ(BC1、BC2)に、前記重み付けされた空気圧に基づいて調整される各ブレーキ圧を、前記各リレー弁(RV)のアウトレットからそれぞれ供給し、
    前記重み付け手段(WCU、EPDA)は、電子空圧ドライブ・アセンブリ(EPDA)および電子重み付け制御ユニット(WCU)を備え、
    前記電子空圧ドライブ・アセンブリ(EPDA)が、空気圧供給手段(AR1、AR2、R1、R2、SV)と前記リレー弁(RV)のドライブ・インレット(d)との間に介在し、
    前記電子重み付け制御ユニット(WCU)が、前記リレー弁(RV)の前記ドライブ・インレット(d)における前記重み付けされた空気圧を予め定められた方法で調整するように、前記ドライブ・アセンブリ(EPDA)を前記荷重信号に基づいて制御し、
    前記空気圧供給手段(AR1、AR2、R1、R2、SV)が、前記第1のブレーキ制御手段(BCU1、EPCA1)と前記第2のブレーキ制御手段(BCU2、EPCA2)の前記リレー弁(RV)のインレットに、各シャットオフ弁(R1、R2)を通してそれぞれ連結される、第1の圧力リザーバ(AR1)と第2の圧力リザーバ(AR2)を備える電子空圧装置。
  2. 前記シャットオフ弁(R1、R2)のアウトレットが最大圧力切換弁(SV)に連結されており、前記最大圧力切換弁(SV)のアウトレットが、前記電子空圧ドライブ・アセンブリ(EPDA)のインレット(i)に連結されている、請求項1に記載の電子空圧装置。
  3. 前記電子空圧ドライブ・アセンブリ(EPDA)が、メモリ・リザーバ(6)の空気圧をそれぞれ増加させる、および減少させるように構成された、ソレノイド給気弁(5)およびソレノイド排気弁(7)を備え、前記メモリ・リザーバ(6)のアウトレットは、前記第1のブレーキ制御手段(BCU1、EPCA1)と前記第2のブレーキ制御手段(BCU2、EPCA2)に連結され、前記メモリ・リザーバ(6)のインレットは、前記空気圧供給手段(AR1、AR2、R1、R2、SV)に圧力制限弁(4)を通して連結される、請求項1又は2に記載の電子空圧装置。
  4. 前記圧力制限弁(4)が、前記メモリ・リザーバ(6)に貯められた圧力が限界荷重の状態におけるブレーキ圧の50%を常に超えるように、設計される、請求項3に記載の電子空圧装置。
  5. 前記圧力制限弁(4)が、前記メモリ・リザーバ(6)に貯められた圧力が車両空車時のブレーキ圧に対応するブレーキ圧と、常に、少なくとも等しくなるように、設計される、旅客輸送用の鉄道車両における、請求項3又は4に記載の電子空圧装置。
  6. 前記電子空圧ドライブ・アセンブリ(EPDA)の前記ソレノイド排気弁(7)のアウトレットが、圧力が大気に排出される状態で前記ソレノイド排気弁(7)が塞がった場合、前記メモリ・リザーバ(6)の排気を妨げるように構成された、校正されたオリフィスに連結される、請求項4又は5に記載の電子空圧装置。
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