JP4046340B2 - リレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、鉄道車両の制動システムに関する。さらに詳しくは、本発明は、調整式ブレーキ管（modulated brake pipe）を有する旅客鉄道車両用のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムに関する。

従来型鉄道車両用制動システムでは、鉄道車両に対するブレーキの急速作用及び弛め機能は、通常は、空気圧装置によって行われていた。これらの空気圧装置は、大きく、かつ重く、単一ユニットに収容されない。空気圧装置は、それらの信号を一つの台車から次の台車へ順次送らなければならず、列車全体、特に相当な数の台車を有する列車全体に空気圧信号を送るのに相当な長さの時間が掛かる。また、急速作用及び弛め機能を実行するために現在使用されている様々な空気圧弁を、それらが最高レベルで動作できるように維持するのにも、相当な時間及び費用が掛かる。つい最近では、当該技術分野では既知のように、従来型装置はまた、一定の機能を実行するために電空的「重畳（overlay）」を提供しているが、これらの「重畳」は、鉄道車両の空気圧装置の数を減少させるものではない。

本発明の主たる目的は、非能動牽引鉄道客車（inactive hauled passenger rail cars）用の急速常用摩擦ブレーキ作用及び弛め機能を与えるリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムを提供することである。

また、本発明の別の目的は、ブレーキ管圧力を制御する電空手段を備えた一体形急速常用摩擦ブレーキ作用及び弛め機能を与えるリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムを提供することである。

さらに、本発明の別の目的は、摩擦ブレーキ作用及び弛め機能を一体化するために多重ダイアフラムリレー弁技術（multple diaphragm relay valve technology）を使用するリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムを提供することである。

またさらに、本発明の別の目的は、機関車及び鉄道車両に使用されるブレーキ管制御装置の大きさ、重量及び全体容器（packaging）を改良するリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムを提供することである。

また、本発明の別の目的は、すべての空気圧バックアップ機能と上手く一体化される電空ブレーキ管制御機能を与えるリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムを提供することである。

さらに、本発明の別の目的は、本形式の装置を装備した鉄道車両を、旧式の完全空気圧ブレーキ管制御システムを備えた台車を有する列車に連結することができるリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムを提供することである。

またさらに、本発明の別の目的は、列車制御台車または機関車が、ブレーキ管の増強／重畳機能を実行中の車両と同一の電空ブレーキ管制御項目を使用できるようにするリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムを提供することである。

１つの局面によれば、本発明は、電子制御モジュールを有するリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムを提供する。流体圧力信号の送受信用に、流体圧力源が弁機構に接続されている。弁機構は、大気に通じる排気部への流体接続部を有する。所定体積の流体の貯蔵用に、所定体積を有し、弁機構への流体接続部を有する加速器体積部（accelerator volume）が設けられている。制御モジュールへの第１圧力信号の送信用に、制御モジュールに電子接続されて、弁機構への流体接続部を有するブレーキ管トランスジューサが設けられている。カットイン信号及びカットアウト信号の少なくとも一方の受信用にカットアウト・ソレノイド弁があり、このカットアウト・ソレノイド弁は、制御モジュールに電子接続されると共に、ブレーキ管トランスジューサへの流体接続部を有する。非常信号の受信用に非常ソレノイド弁があり、この非常ソレノイド弁は、制御モジュールに電子接続されると共に、カットアウト・ソレノイド弁への流体接続部を有する。流体接続部の開閉用にカットアウト装置が設けられており、このカットアウト装置は、非常ソレノイド弁への流体接続部を有する。また、作用信号の受信及びカットアウト・ソレノイド弁へのパイロット圧力の送信用に作用ソレノイド弁があり、この作用ソレノイド弁は、制御モジュールに電子接続されると共に、カットアウト・ソレノイド弁への流体接続部を有する。弛め信号の受信及び作用ソレノイド弁へのパイロット圧力の送信用に緩めソレノイド弁があり、この弛めソレノイド弁は、制御モジュールに電子接続されると共に、カットアウト装置への流体接続部を有する。最後の主要部材は、制御モジュールへの第２圧力信号の送信用に、制御モジュールに電子接続されて、弛めソレノイド弁への流体接続部を有する制御トランスジューサである。

リレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムの上述の目的および利点に加えて、本発明の様々な他の目的および利点は、本発明の以下のより詳細な説明から、特に、添付図面及び添付の特許請求の範囲と共にその説明を読めば、当業者にはより容易に明らかとなるであろう。

本発明の好適な実施形態のより詳細な説明に進む前に、同一の機能を有する同一の構成要素は、本発明の明確化および理解のために、添付図面に示される図を通して同一の参照番号で示されていることに留意するべきである。

ここで図１及び図２を参照すると、本発明に従って構成されたリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムは、包括的に参照番号１０で示されている。リレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム１０は、流体圧力源に接続される弁手段３０を備え、流体圧力源は、主空気溜め５２の圧力及びブレーキ管５４の圧力の少なくとも一方に接続されている。弁手段３０は、ブレーキ管５４の圧力に流体接続されている所定直径のオリフィスを有するチョーク５８を備えている。弁手段３０は、大気に通じる排気部５６への流体接続部を有し、流体圧力信号の送受信を行うように接続されている。通常、約７３７立方センチ（４５立方インチ）の体積を有する加速器体積部２８が設けられ、この加速器体積部は、弁手段３０への流体接続部を有する。加速器体積部２８及び弁手段３０間の流体接続部に、所定直径のオリフィスを有するチョーク６２が設けられている。制御モジュール（図示せず）への第１圧力信号を送信するために、アナログ形式のブレーキ管トランスジューサ２６は、制御モジュールに電子接続され、かつ弁手段３０への流体接続部を有する。カットイン信号及びカットアウト信号の少なくとも一方を受信するために、三方形式のカットアウト・ソレノイド弁１２は、制御モジュールに電子接続され、かつブレーキ管トランスジューサ２６への流体接続部を有する。非常信号を受信するために、二方常開形式の非常ソレノイド弁２４は、制御モジュールに電子接続され、かつカットアウト・ソレノイド弁１２への流体接続部を有する。流体接続部の開閉用に、カットアウト手段２２は、非常ソレノイド弁２４への流体接続部を有する。本発明では、カットアウト手段２２は、手動弁及び電子操作弁の少なくとも一方である。作用信号の受信及びカットアウト・ソレノイド弁１２へのパイロット圧力の送信用に、二方常閉形式の作用ソレノイド弁１４は、制御モジュールに電子接続され、かつカットアウト・ソレノイド弁１２への流体接続部を有する。弛め信号の受信及び作用ソレノイド弁１４へのパイロット圧力の送信用に、二方常開形式の弛めソレノイド弁１８は、制御モジュールに電子接続され、かつカットアウト手段２２への流体接続部を有する。制御モジュールへの第２圧力信号の送信用に、アナログ形式の制御トランスジューサ１６は、制御モジュールに電子接続され、かつ弛めソレノイド弁１８への流体接続部を有する。

本発明の現時点で好適な実施形態では、急速ブレーキ管の作用及び弛めは、加速器体積部２８及び弁手段３０間の流体接続部に介在させたチョーク６２によって実現される。チョーク６２によって、弁手段３０は、最初にブレーキ管５４の圧力に短いパルスを生じさせることによって、ブレーキ管５４圧力の上昇または低下を局在的に増強することができ、これは、ブレーキ管５４の圧力の上昇を列車内の次の台車に伝えるのを助けるであろう。ブレーキ管５４の圧力の低下も、同様に処理されるであろう。ブレーキ管５４の圧力が低下すると、力の不均衡が逆方向になって、ブレーキ管５４の圧力が大気に通じる排気部５６へ送られる。これが、ブレーキ管５４の圧力に異常に大きな初期設定低下（exaggerated initialized drop）を生じるであろう。やはりこれも、ブレーキ管５４の圧力の低下を列車内の次の台車に伝えるのを助けるであろう。

本発明に従って構成されたリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム１０は、電空モード及び完全空気圧モードのいずれでも動作するように設計されている。カットアウト・ソレノイド弁１２は、制御手段から電子信号を受け取って、電空モード及び完全空気圧モード間で転送する。カットアウト・ソレノイド弁１２が励磁されると、作用ソレノイド弁１４、弛めソレノイド弁１８及び制御トランスジューサ１６は、総て、弁手段３０に接続される。弁手段３０へ送られる主空気溜め５２圧力を変化させることによって、ブレーキ管５４の圧力を電気的な列車指令線の重畳（図示せず）により高めることができる。カットアウト・ソレノイド弁１２が制御モジュールにより消磁されると、弁手段３０は、直接的にブレーキ管５４の圧力に接続される。この場合、リレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム１０は、先行段落で上述したように動作するであろう。

リレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム１０は、非常機能を備えている。この非常機能は、非常ソレノイド弁２４及びカットアウト・ソレノイド弁１２によって達成される。非常ソレノイド弁２４は、制御モジュールに電気接続されている。通常の列車運行中は、制御モジュールは、非常ソレノイド弁２４を励磁状態に維持するであろう。非常ブレーキを掛けなければならない場合、制御モジュールは、非常ソレノイド弁２４を消磁し、弁手段内の圧力及びブレーキ管５４の圧力接続部内の圧力を急速に局在低下させる。これによって、非常ソレノイド弁２４に加えて弁手段３０が、ブレーキ管５４の圧力を大気に通じる排気部５６へ送るであろう。これは、非常状態を表す流体信号を列車全体に送るであろう。カットアウト手段２２は、各車両での非常機能のカットアウトまたはカットインを行うために使用される。台車内の総ての車両が非常系統に接続されているわけではない。カットアウト手段２２は、この非常機能を選択的に使用できるようにする。

リレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム１０は、ブレーキ管の圧力維持機能を備える。この圧力維持機能は、ブレーキ管トランスジューサ２６に頼っている。ブレーキ管トランスジューサ２６は、空気圧を電圧に変換する。ブレーキ管トランスジューサ２６には２つの機能があり、第１機能は、複雑なブレーキ管５４の圧力制御状況で使用される制御フィードバックである。ブレーキ管トランスジューサ２６は、制御トランスジューサ１６と協働して、ブレーキ管５４の圧力制御及び重畳機能を実行するために必要な情報を制御モジュールに与える。ブレーキ管トランスジューサ２６によって得られる第２機能は、診断目的で、それを制御トランスジューサ１６と比較することができることである。

本発明を特に好適な実施形態の詳細な説明によって記述してきたが、添付の特許請求項に記載されている本発明の精神または範囲から逸脱することなく、同等物のさまざまな置換形態を行うことができることは、当該技術分野の専門家には容易に明らかになるであろう。それゆえ、本発明は、添付の請求項だけでなく、下記の項目に記載の概念も、その保護の対象とすることができる。
（１） 前記流体圧力源は、主空気溜め圧力及びブレーキ管圧力の少なくとも一方である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（２） 前記流体圧力源は、前記主空気溜め圧力及び前記ブレーキ管圧力の両方である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（３） 前記カットアウト・ソレノイド弁は、三方ソレノイド弁である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（４） 前記作用ソレノイド弁は、二方常閉ソレノイド弁である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（５） 前記弛めソレノイド弁は、二方常開ソレノイド弁である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（６） 前記非常ソレノイド弁は、二方常開ソレノイド弁である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（７） 前記加速器体積部の前記所定体積は、約７３７立方センチ（４５立方インチ）である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（８） 前記カットアウト手段は、手動弁及び電子操作弁の少なくとも一方である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（９） 前記カットアウト手段は、手動弁である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（１０） 前記制御トランスジューサは、流体圧力信号を電子信号に変換する請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（１１） 前記制御トランスジューサは、アナログ形式である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（１２） 前記ブレーキ管トランスジューサは、流体圧力信号を電子信号に変換する請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（１３） 前記ブレーキ管トランスジューサは、アナログ形式である請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（１４） 前記カットアウト・ソレノイド弁は、カットイン信号及びカットアウト信号のいずれも受信する請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（１５） 前記弁手段は、所定の複数のバイアス手段を含む請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（１６） 電空モードで動作する請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
（１７） 完全空気圧モードで動作する請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。

本発明のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムの好適な実施形態を示す概略的配管図である。 本発明のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステムの好適な実施形態を示す概略的な部分破断図である。

符号の説明

１０ リレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム
１２ カットアウト・ソレノイド弁
１４ 作用ソレノイド弁
１６ 制御トランスジューサ
１８ 弛めソレノイド弁
２２ カットアウト手段
２４ 非常ソレノイド弁
２６ ブレーキ管トランスジューサ
２８ 加速器体積部
３０ 弁出段
５２ 主空気溜め
５４ ブレーキ管
５６ 排気部
５８ チョーク
６２ チョーク

Claims (2)

1. リレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム（１０）であって、
   （ａ）電子制御モジュールと、
   （ｂ）主空気溜め（５２）及びブレーキ管（５４）と、
   （ｃ）流体圧力信号の送受信用に前記主空気溜め（５２）第１流体接続部で流体連通すると共に前記ブレーキ管（５４）に第２、第４及び第５流体接続部で流体連通するように接続されたリレー弁（３０）であって、大気に通じる排気部（５６）への第３流体接続部を有する該リレー弁（３０）と、
   （ｄ）所定体積の流体の貯蔵用に、前記所定体積を有すると共に前記リレー弁（３０）の前記第２及び第４流体接続部に流体連通する加速器体積部（２８）であって、該加速器体積部（２８）及び前記第２流体接続部間には、所定直径のオリフィスを有するチョーク（６２）が備えられている該加速器体積部（２８）と、
   （ｅ）前記制御モジュールへの第１圧力信号の送信用に、前記制御モジュールに電子接続されると共に前記リレー弁（３０）の第２及び第５流体接続部且つ前記ブレーキ管（５４）に流体連通するブレーキ管トランスジューサ（２６）と、
   （ｆ）カットイン及びカットアウト信号の少なくとも一方の受信用に、前記制御モジュールに電子接続されると共に前記ブレーキ管トランスジューサ（２６）への流体接続部を有するカットアウト・ソレノイド弁（１２）と、
   （ｇ）非常信号の受信用に、前記制御モジュールに電子接続されると共に前記カットアウト・ソレノイド弁（１２）への流体接続部を有する非常ソレノイド弁（２４）と、
   （ｈ）流体接続部の開閉用に、前記非常ソレノイド弁（２４）への流体接続部を有するカットアウト手段（２２）と、
   （ｉ）作用信号の受信用に前記制御モジュールに電子接続されると共に前記カットアウト・ソレノイド弁（１２）への流体接続部を有する作用ソレノイド弁（１４）と、
   （ｊ）弛め信号の受信用に前記制御モジュールに電子接続されると共に前記カットアウト手段（２２）への流体接続部を有する弛めソレノイド弁（１８）と、
   （ｋ）前記制御モジュールへの第２圧力信号の送信用に、前記制御モジュールに電子接続されると共に前記作用ソレノイド弁（１４）及び前記弛めソレノイド弁（１８）への流体接続部を有する制御トランスジューサ（１６）と、
   を備え、
   前記加速器体積部（２８）及び前記リレー弁（３０）の前記第２流体接続部間に配設された前記チョーク（６２）によって、前記リレー弁（３０）が前記ブレーキ管（５４）の圧力の上昇または低下を局在的に増強することができ、
   前記カットアウト・ソレノイド（１２）が励磁されると、前記作用ソレノイド弁（１４）、前記弛めソレノイド弁（１８）及び前記制御トランスジューサ（１６）は、前記リレー弁（３０）の、前記ブレーキ管（５４）に流体連通した前記第２流体接続部の圧力を受けるダイアフラムの反対側に流体連通するように構成されたリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。
2. 前記リレー弁（３０）は、前記ブレーキ管（５４）の圧力への前記流体接続部内に所定直径のオリフィスを有するチョーク（５８）を備えている請求項１に記載のリレー弁ベースの急速ブレーキ管作用及び弛めシステム。

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