JPH07277176A - 鉄道車両用中継式ブレーキ装置の中継弁装置 - Google Patents

鉄道車両用中継式ブレーキ装置の中継弁装置

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JPH07277176A
JPH07277176A JP7073291A JP7329195A JPH07277176A JP H07277176 A JPH07277176 A JP H07277176A JP 7073291 A JP7073291 A JP 7073291A JP 7329195 A JP7329195 A JP 7329195A JP H07277176 A JPH07277176 A JP H07277176A
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JP
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brake
pressure
tank
brake cylinder
piston
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JP7073291A
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James E Hart
ジェイムズ・イー・ハート
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Trane US Inc
Westinghouse Air Brake Co
Original Assignee
Westinghouse Air Brake Co
American Standard Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/24Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being gaseous
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    • B60T13/40Compressed-air systems indirect, i.e. compressed air booster units indirect systems
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    • B60T13/406Compressed-air systems indirect, i.e. compressed air booster units indirect systems specially adapted for coupling with dependent systems, e.g. tractor-trailer systems specially adapted for transfer of two or more command signals, e.g. railway systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60T15/02Application and release valves
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    • B60T15/48Other control devices or valves characterised by definite functions for filling reservoirs
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  • Braking Systems And Boosters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常のブレーキ装置によるブレーキシリンダ
圧力を、所定のブレーキ作用に対して適合させることが
可能な、中継式ブレーキ装置に使用される中継弁装置を
提供する。 【構成】 中継弁装置8は、ブレーキシリンダ圧力と釣
合いタンク圧力とを対向して受ける制御ピストン11を
備えている。制御ピストンの受圧領域12,14は、補
助タンクと釣合タンクとの容積比に従って選択され、そ
れによって、ブレーキシリンダ圧力の増加が全釣合い圧
力だけでなく通常のブレーキ装置の局部ブレーキ作用圧
力に適合する。偏倚ばね15が制御ピストンに作用し
て、その作動を遅延させ、ブレーキシリンダ圧力の上記
増加が、通常のブレーキ装置のブレーキ圧力の増加に時
間的に対応するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】北アメリカの鉄道に車両用として使用さ
れている既存の通常の貨車ブレーキ装置には、常用ブレ
ーキのための容積が0.041m3(2500立方イン
チ)の補助タンクと、容積が0.057m3(3500立
方インチ)の非常ブレーキ作用のための非常用タンクと
を有する、合計0.098m3(6000立方インチ)の
連結式“AB”タンクが利用されている。ABD型弁、
ABDW型弁及びABDX型弁を含む“AB”型制御弁
は、DB−60型制御弁と同様に、全て、列車のブレー
キ管圧力の減少とほぼ同量だけ補助タンク圧力を減少さ
せ、そして、このようにしてタンクから放出された空気
をブレーキシリンダに送ることにより、列車の各車両に
対してブレーキシリンダ圧力を出すよう作動する。全常
用ブレーキ作用のためには、補助タンク圧力がブレーキ
シリンダ圧力と等しくなるのに十分な値まで、ブレーキ
管圧力を減少し、それによって、所与の初期ブレーキ管
圧力から利用できる最大常用ブレーキをもたらす。非常
ブレーキ作用のためには、ブレーキ管圧力を速やかに大
気圧まで減少し、補助タンク及び非常用タンクの両圧力
を、ブレーキシリンダ圧力と等しくする。これによっ
て、全常用圧力よりも15%〜20%高いブレーキシリ
ンダ圧力が供給される。
【0002】従って、ブレーキ作用のために得られるブ
レーキシリンダ圧力は、初期及び最終のブレーキシリン
ダ容積に幾分依存する。
【0003】最初は、ブレーキが作用しておらずブレー
キピストンが緩め位置に引き込まれている状態におい
て、ブレーキシリンダの配管及び隙間容積は、大気圧
(101353Pa(14.7ポンド/平方インチ))
になっている。ブレーキがかけられると、ピストンがブ
レーキシリンダを通って外側へ動かされるので、この初
期の容積は、ピストンの押しのけ容積(ピストン面積×
ピストン行程)だけ膨張する。ピストンの押しのけの
間、ピストンの前側からは大気圧が実質的になくなって
いるので、ピストンは真空のように挙動する。そのた
め、1立方インチ当たりの、ピストンによって押しのけ
られる容積の効果は、ブレーキシリンダの配管及び隙間
容積よりも大きな影響を結果として生じたブレーキシリ
ンダ圧力に及ぼす。
【0004】一般に、車体に装着されたブレーキシリン
ダを有する通常の貨車に関する配管及び隙間容積は、約
0.0019m3(120立方インチ)であり、ピストン
の押しのけ容積は、約0.0103m3(630立方イン
チ)である。故に、ピストンの受圧側の初期ブレーキシ
リンダ容積は0.0019m3(120立方インチ)であ
り、最終ブレーキシリンダ容積は、約0.0122m
3(750立方インチ)である。
【0005】補助タンクの容積と、ブレーキシリンダの
初期容積および最終容積とが分かっているので、ボイル
の法則を単に用いて、ブレーキシリンダ圧力を計算する
ことができる。常用ブレーキの圧力減少については、 (1) 2500・Pi+14.7・Vc=2500(Pi−R)+
Pc(Vc+Vd) ここで、 Pi=初期タンク圧力(psig) Pc=ブレーキシリンダ圧力(psig) R =ブレーキ管及びタンク内の圧力減少(psig) Vc=ブレーキシリンダの隙間容積及び配管容積(立方
インチ) Vd=ピストンの押しのけ容積(立方インチ) この式を変形すると、 (2) 2500・R=Pc(Vc+Vd)−14.7
・Vc Vc=120立方インチ、Vd=630立方インチとす
ると、 (3) 2500R=750Pc−1764 (4) Pc=3.33R+2.35 (5) Pc(ゲージ)=3.33R+2.35−14.7=3.33R
−12.35
【0006】次に、一般的に、通常のブレーキ装置で
は、常用ブレーキの圧力減少に対するブレーキシリンダ
ゲージ圧力は、Pcg=3.33R−12.35で表さ
れ、ここで、Rは補助タンクからの減少圧力である。
【0007】全常用ブレーキの釣合いについては以下の
式のようになる。 (6) Pi・2500+14.7Vc=Pe(250
0+Vc+Vd) ここで、 Pe=タンクとブレーキシリンダとの釣合い圧力(ps
ia) 標準的な容積を使用すると、この式は下記に変形され
る。 (7) 2500・Pi+1764=3250・Pe (8) Pe(ゲージ)=0.769Pi−14.157 非常ブレーキ作用については、 (9) Pi・6000+14.7・Vc=Pem(6
000+Vc+Vd) そして、 (10) 6000・Pi+1764=6750・Pe
m 変形して、 (11) Pem(ゲージ)=0.8889Pi−14.
439 ここで、Pem=非常ブレーキシリンダ圧力(psi)
【0008】通常のブレーキ装置は、タンク容積とブレ
ーキシリンダ容積との関係に直接依存しているので、各
々の貨車に作用する実際のブレーキシリンダ圧力は、各
貨車のブレーキシリンダピストンの行程や配管構造に幾
分の違いを有する結果として変化しうる。
【0009】ピストンの移動や配管容積の変動にかかわ
らず、上記の状態を補償すると共に、大体等しいブレー
キシリンダ圧力を得る方法は、中継弁及び一定の釣合い
容積を使用して、実際のブレーキシリンダ圧力を供給す
ることである。かかるブレーキ装置を以下、中継式ブレ
ーキ装置と称する。
【0010】このような中継式ブレーキ装置では、各タ
ンクからの制御弁出力は、可動ピストンを持たない一定
容積の釣合いタンクに送られ、この釣合いタンク内の圧
力は、通常の中継弁に制御圧力を供給するために用いら
れる。中継弁は単に、別個の供給タンクが、ブレーキシ
リンダの実際の容積に関係なく、ブレーキシリンダ圧力
を制御圧力に合わせるのに必要であるのと同じ位の空気
圧力を供給するようにする。そのような中継式ブレーキ
装置の1つが、図面の図1に示される。
【0011】通常の空気式中継弁は、一般に、出力圧力
が制御圧力と等しいか、又は、制御圧力の一定の比にな
っている比例型である。しかし、通常の中継弁では、常
用ブレーキのための圧力減少、並びに常用および非常用
の釣合いの全域について通常のブレーキ装置のブレーキ
シリンダ圧力に匹敵する出力圧力を得ることは、不可能
である。これは、実際のブレーキシリンダが可動ピスト
ンを有し、これが排気された押しのけ容積を生じるのに
対して、中継式ブレーキ装置における前述した一定容積
の釣合いタンクは、可動ピストンを持たない、という事
実に因る。
【0012】図2には、タンクの圧力減少に対する、
“AB”型ブレーキ装置に典型的に用いられるようなブ
レーキシリンダについてのブレーキシリンダ圧力Pc
と、一定容積の釣合いタンクについてのブレーキシリン
ダ圧力Peとが、グラフによって示されている。ブレー
キシリンダ圧力0(ゲージ圧)を得るための25511
Pa(3.7ポンド/平方インチ)の圧力減少は、排気
された0.0103m3(630立方インチ)のピストン
の押しのけ容積を大気圧力(101353Pa(14.
7psia,或は0psig))に加圧するため、0.
041m3(2500立方インチ)の補助タンクから2
5511Pa(3.7ポンド/平方インチ)の圧力減少
が必要であるということを示している。これは、一定容
積の釣合いタンクの圧力Peの84806Pa(12.
3ポンド/平方インチ)の増加に相当する。
【0013】このような押しのけ容積が無いと、一定容
積の釣合いタンクにおける圧力増加は、圧力減少0以上
の最初の圧力減少増加分で始まる。この線の傾斜は、釣
合いタンクと補助タンクの容積比によって直接決定され
る。別の圧力タンクから供給される際の一定容積の釣合
いタンクにおける圧力増加の一般式は、 (12) Pe(ゲージ)=R(Vs/Vfe) で示される。 ここで、R=供給タンクの圧力減少(ポンド/平方イン
チ) Vs=供給タンクの容積(立方インチ) Vfe=釣合いタンクの一定容積(立方インチ)
【0014】制御圧力として、一定容積の釣合いタンク
内における圧力を利用すると共に、供給タンクからの空
気圧力を、可動ピストンを有する1つ以上のブレーキシ
リンダに送る中継弁においては、所与の圧力減少につい
て、同中継弁の出力が前述した通常のブレーキ装置のブ
レーキシリンダ圧力に一層良く適合するのを許容するた
めに追加できる一部材は、偏倚ばねである。
【0015】もし、ピストンの押しのけ容積が初めに大
気圧に加圧されていたと仮定すると、通常のブレーキ装
置におけるブレーキシリンダ圧力は、本質的に、任意の
所定の圧力減少について84806Pa(12.3ポン
ド/平方インチ)高いので、この偏倚ばねの負荷は、供
給弁がその開放点に正しく位置するときに、中継弁の制
御ピストンの有効領域に作用する約84806Pa(1
2.3ポンド/平方インチ)と釣り合うように、設定で
きる。
【0016】その最も簡単な形態において、84806
Pa(12.3ポンド/平方インチ)の偏倚ばねを有す
る前述した中継弁は、一定容積の釣合いタンク容積の
3.33倍の容積を有する補助タンクをブレーキ制御弁
が用いているブレーキ装置に使用される場合には、概し
て、所望のブレーキシリンダ圧力を局部常用ブレーキ減
圧に適合させる。
【0017】そのような中継式ブレーキ装置では、前記
容積比が、通常のブレーキ装置の最終ブレーキシリンダ
容積及び補助タンクとの名目上の比と匹敵し、それによ
って、圧力減少に対するブレーキシリンダ圧力の適当な
傾斜が得られる。また、通常のブレーキ装置で得られる
所望のブレーキシリンダ圧力に合うように、ブレーキシ
リンダの出力が、中継弁の偏倚ばねによって、釣合いタ
ンクの制御圧力(ブレーキシリンダ圧力)Peよりも8
4806Pa(12.3ポンド/平方インチ)低いとこ
ろまでシフトされる。本発明の中継弁には、そのような
偏倚ばねが含まれている。
【0018】しかし、中継式ブレーキ装置の容積比を、
通常のブレーキ装置におけるブレーキシリンダ及び補助
タンクの容積比に合わせると共に、適切な偏倚ばねを利
用することは、ブレーキシリンダの中継弁が、局部常用
ブレーキ減圧中に鉄道車両上の通常のブレーキ装置と両
立しうる動作をすることを、保証するに過ぎない。タン
クに大気圧まで空気を込めるため、一定量のタンク内の
空気を使用する排気されたピストン押しのけ容積の効果
無しには、一定容積の補助タンクと一定容積の釣合いタ
ンクとが、任意の初期圧力から、通常のブレーキ装置と
同様な圧力で釣り合うことはない。また、そのため、偏
倚ばねを備えていてさえ、説明した中継弁は、適当な全
常用或は非常用ブレーキシリンダ圧力を供給することは
ない。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、通常
の鉄道車両用ブレーキ装置によるブレーキシリンダ圧力
を、全常用及び非常ブレーキ作用はもちろん局部常用作
用を含めた所定のブレーキ作用について、もっと正確に
適合させることが可能な、鉄道車両の中継式ブレーキ装
置において使用するための新規な中継弁装置を提供する
ことである。
【0020】
【課題を解決するための手段】簡潔に言うと、この目的
は、通常のブレーキ装置における車両ブレーキシリンダ
とは対照に、加圧された補助タンクが釣合いタンクに空
気を供給する中継式ブレーキ装置において使用する新規
な中継弁装置によって達成される。釣合いタンクの圧力
によって、中継弁が、同釣合いタンク圧力に比例した圧
力で、加圧空気を供給タンクから車両のブレーキシリン
ダに送る。この新規な中継弁は、偏倚ばねの形態の補償
手段と、補助タンク及び釣合いタンクの容積比に関して
特に適した差動制御ピストンとを組み入れている。実際
のブレーキシリンダピストンの行程及び/又は配管容積
のような変量に関係なく、中継式ブレーキ装置のブレー
キシリンダ圧力を、任意の対応するブレーキ作用度につ
いて、理想的な既存のブレーキ装置の所望のブレーキシ
リンダ圧力に実質的に適合させるために、前記容積比
は、通常のブレーキ装置における最終ブレーキシリンダ
容積及び補助タンク間の比よりも小さい。本発明の、上
述した又は他の、利点及び目的は、添付図面を参照して
の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【0021】
【実施例】先ず、図1を参照すると、図示の中継式ブレ
ーキ装置は、ブレーキ制御弁装置1と、0.041m
3(2500立方インチ)の補助タンク2と、隙間容積
が0.0019m3(120立方インチ)、押しのけ容積
が0.0103m3(630立方インチ)で、ブレーキシ
リンダ総容積が0.0122m3(750立方インチ)で
あるブレーキシリンダ装置4とを含んでいる。前述のブ
レーキ制御弁装置,ブレーキシリンダ装置は、周知のよ
うに、従来の“AB”型ブレーキ装置において使用され
ているものと対応している。さらに、図1の中継式ブレ
ーキ装置は一定容積の釣合いタンク5を含み、この釣合
いタンクに、分岐管7を介してブレーキ制御弁に接続さ
れるブレーキ管6内の圧力減少に応じて、補助タンクの
空気がブレーキ制御弁装置1および管3を介して連通す
る。さらに、該中継式ブレーキ装置は、ブレーキシリン
ダ装置4を作動させる圧力源を提供するため、ブレーキ
管から圧縮空気(図示せず)が充填される中継弁装置8
および供給タンク9を含む。
【0022】図3に示されるように、本発明によると、
中継弁装置8は、制御ピストン11と隙間補正ピストン
13とを備える常用ピストンアセンブリ10を含んでい
る。制御ピストン11は、その一方の側において、弁胴
と協働して制御室12を画成し、反対側において、弁胴
および補正ピストン13と協働して、帰還室14を画成
している。帰還室14内の圧力が作用する補正ピストン
13及び制御ピストン11の相対的な有効受圧領域は、
以下に説明する理由により同一ではない。補正ピストン
13と弁胴上の蓋との間に配置された偏倚ばね15によ
って、常用ピストンアセンブリ10は、下方に付勢され
る。自身の端部に形成された環状の供給弁弁座17を有
する常用アクチュエータステム16は、制御ピストン1
1のところで常用ピストンアセンブリ10に接続され
る。ステム16は、供給弁弁座17を取り囲む関係にあ
る排気弁弁座19で終端している穴18に案内可能に配
置されている。穴18と同軸の別の穴20は、各弁座1
7,19付近の一端にエラストマー製弁要素22を有す
る可動弁部材21を収容している。弱いばね29は、弁
部材21の反対側端部に、図示されるように弁座17及
び19と弁要素22とが係合する方向に、上向きの力を
働かせ、そのような弁の係合は、重なり位置に相当す
る。この重なり位置では、送り出し通路23は、排気弁
弁座19と弁要素22との係合によって、排気通路24
から遮断される一方で、同時に、供給弁弁座17と弁要
素22との係合は、送り出し通路23を供給通路25か
ら遮断する。
【0023】弁要素22が排気弁弁座19から離間する
ことなく、弁要素22から供給弁弁座17が離間するブ
レーキ作用位置において、ピストンアセンブリの上向き
の動きを制限するため、ストッパ26が弁胴に形成され
ている。このブレーキ作用位置では、送り出し通路23
は、開弁した供給弁と可動弁部材21の中央穴27とを
介して供給通路25に連通し、一方、排気通路24は、
排気弁の閉止によって送り出し通路23から遮断され続
ける。同様に、ピストンアセンブリの下方への動きは、
弁胴に設けられたストッパ28によって制限されて、緩
め位置を確立する。この緩め位置においては、弁要素2
2が排気弁弁座19から離間するよう常用アクチュエー
タステム16によって弁部材21が下方に付勢される。
【0024】この緩め位置では、送り出し通路23は、
開弁した排気弁を介して排気通路24に連通される一方
で、同時に、供給弁の閉弁が維持され、それによって送
り出し通路23から供給通路25が遮断されるよう、供
給弁弁座17は、弁要素22と係合したままである。
【0025】縦溝付き非常アクチュエータステム30
は、可動弁部材21の中央穴27内に作動上配置されて
おり、同非常アクチュエータステム30の一端は、非常
高圧作動ピストン31に接続される。該非常高圧作動ピ
ストン31は、弁胴と協働して上側に高圧室32をその
下側にパイロット室33を形成する。弁胴に形成された
ストッパ34はピストン31の下方への動きを制限し
て、常用ブレーキ位置を確定する。この常用ブレーキ位
置においては、非常高圧作動ピストン31の受圧領域差
に作用する各室32,33内の圧力によって、前記ピス
トン31が正常に維持される。非常アクチュエータステ
ム30の作動端30aは、常用アクチュエータステム1
6と係合するため、弁部材21の端部を通り抜けて供給
弁弁座17の環部内に突出するようになっている。非常
高圧作動ピストン31が、弁胴により形成されたストッ
パ35とピストン31の係合によって確定されるような
最上方の非常位置にあるときは、非常アクチュエータス
テム30は、供給弁弁座17が弁要素22から離間する
のに十分に、常用アクチュエータステム16を偏向させ
る。ピストン31の常用位置では、非常アクチュエータ
ステム30の作動端30aは、ブレーキ作用位置と緩め
位置との間の主制御ピストンの動きに適応するのに十分
に、常用アクチュエータステム16から変位されてい
る。
【0026】中継弁装置8はさらに、制御室12に通じ
る制御通路41に釣合いタンク5を接続する制御ポート
40と、制御通路41にパイロット室33を連通させる
分岐通路42と、高圧室32に通じる通路44にブレー
キ分岐管7を接続するポート43と、弁部材21の下側
に通じる供給通路25に供給タンク9を接続するポート
45と、送り出し通路23にブレーキシリンダ装置4を
接続するポート46と、送り出し通路23及び帰還室1
4の間の内部フィードバック通路47と、排気通路24
を大気に排気させるポート48とを備えている。
【0027】ブレーキ管圧力の減少に伴って常用ブレー
キ作用が要求されたときには、ブレーキ制御弁装置1
は、補助タンク2内に蓄えられた圧縮空気を釣合いタン
ク5に接続し、制御ポート40に中継するよう作動す
る。制御ポート40から、釣合いタンクの空気は、制御
通路41を介して制御室12に、分岐通路42を介して
パイロット室33に接続される。ブレーキ管圧力は、パ
イロット室33内のパイロット圧力を受ける領域よりも
大きい非常高圧作動ピストン31の領域に作用するよう
に、分岐管7および通路44から高圧室32に供給され
るので、前記ピストン31は、ブレーキ管圧力の常用減
少中、最下方の常用位置に維持され、これによって、非
常アクチュエータステム30を介して制御ピストン11
に作用することを許されない。
【0028】制御室12において有効な釣合いタンク圧
力の初期の増加中、補正ピストン13を介して動作する
偏倚ばね15は、制御ピストン11をその最下方の緩め
位置でストッパ28と係合した状態に維持する。その結
果、常用アクチュエータステム16は、供給弁弁座17
と弁要素22とが閉鎖する一方、同時に排気弁弁座19
と弁要素22とが開放維持されるよう、弁部材21と係
合する。従って、ブレーキシリンダ圧力は、ブレーキ管
圧力の初期減少中、ばね15によって生じる力に勝つま
で、得られない。
【0029】前述したように、上記の態様によりブレー
キシリンダ圧力の上昇を遅延させることで、図2に示さ
れるように、ピストンの押しのけによる、通常のブレー
キシリンダ圧力の増加PCの遅れPLに対して補償する
効果がある。
【0030】釣合いタンク5及び制御室12内の圧力が
ばね15によって生じる力に勝つに足るだけ増加する
と、ピストンアセンブリ10はブレーキ作用位置に付勢
され、供給弁弁座17と弁要素22とを開放し、供給通
路25内の供給タンクの空気が送り出し通路23を介し
てブレーキシリンダ装置4に流れることを可能にする。
ブレーキシリンダに供給された前記空気は、従って圧力
増加曲線PCに相当し、また、同空気は、制御室12に
おいて有効な制御圧力を打ち消すため、フィードバック
通路47を介して帰還室14に流れる。これにより、常
用ピストンアセンブリは、実際のブレーキ管圧力の減少
に応じて補助タンク2からブレーキ制御弁装置1を介し
て釣合いタンク5に供給される圧力レベルに依存して所
望のブレーキシリンダ圧力が得られたときに、ブレーキ
シリンダの供給が遮断される重なり位置に、戻る。
【0031】全ブレーキによるブレーキ管の減圧が行わ
れたときには、ブレーキ制御弁装置1によって、補助タ
ンク2と釣合いタンク5との間で圧力が完全に均一化さ
れる。従って、全ブレーキシリンダ圧力が中継弁装置8
によって発生される。しかし、前述したように、中継ブ
レーキ装置によって発生されるこの全ブレーキシリンダ
圧力は、通常のブレーキ装置によって発生される全ブレ
ーキによるブレーキシリンダ圧力より大きく、その理由
は、釣合いタンク5内に生じた圧力は、ブレーキシリン
ダ装置のようにピストンの押しのけ容積によって影響さ
れないからである。これは、通常のブレーキシリンダ装
置の場合、ピストンの運動によって生じる押しのけ容積
には、最初は大気圧力が無く、それ故に、補助タンクか
ら補わなければならないことに因る。その最終結果は、
釣合い圧力に影響を及ぼすピストン押しのけ量のない対
応する容積間の均圧の場合よりも、低い釣合い圧力にな
る。それは、下記に示される。 (13) Pef(ゲージ)= .769Pi−11.3
1 ここで、Pefは、補助タンクとの容積比が3.33:
1である一定容積の釣合いタンクに関する釣合いゲージ
圧である。
【0032】(8)式と(13)式を比較すると、一定
容積の釣合いタンクでは、全釣合い圧力は、公称ピスト
ン押しのけ容積が0.0103m3(630立方インチ)
であるブレーキシリンダを有する通常のブレーキ装置よ
りも常に約19650Pa(2.85ポンド/平方イン
チ)以上高いことは明らかである。
【0033】全ブレーキ作用(釣合い)についての既存
の鉄道車両のブレーキシリンダ圧力を、現在殆どの鉄道
が動作する特に517107Pa(75ポンド/平方イ
ンチ)から620528Pa(90ポンド/平方イン
チ)の初期動作圧力に合わせることが重要なので、中継
ブレーキ装置と通常のブレーキ装置との間の前述した釣
合い圧力の差が特に問題となっている。
【0034】所望の動作圧力範囲にある通常のブレーキ
装置のブレーキシリンダの釣合い圧力をもっとよく適合
させるためには、この動作圧力範囲の中央にある選択さ
れた初期圧力で、一定容積の釣合いが通常のブレーキ装
置の釣合い圧力を適合させるのに必要な比と同様な容積
比を用いる必要がある。
【0035】そのようにするために必要な釣合いタンク
/補助タンクの容積比は、ほぼ以下の通りである。
【表1】
【0036】公称容積比2.78:1を選択すると、約
579160Pa(約84ポンド平方/インチ)の初期
圧力についての釣合い圧力に適合し、これは、今日の北
アメリカの鉄道のほぼ平均動作ブレーキ管圧力と思われ
る。任意の所望の容積比を選択しうるが、適当な例の代
表として、容積比2.78:1に基づいてさらに分析さ
れる。
【0037】しかし、中継式ブレーキ装置と通常のブレ
ーキ装置との間の釣合い圧力の適合についての所望の結
果を実現するために、容積比を変化させる際、圧力増加
曲線の斜線も変化し、その結果、中継式ブレーキ装置に
おける全ブレーキ(釣合い)以下の所定のブレーキ管減
圧についての局部ブレーキ作用圧力は、通常のブレーキ
装置のそれとは相違する。このために、中継弁装置8の
常用ピストンアセンブリ10が、異なった有効受圧領域
A1及びA2を有する差動ピストンを含んでいる。領域
A1は、制御室12において有効な制御圧力を受ける制
御ピストン11の面積であり、一方、領域A2は、帰還
室14内において有効な圧力を受ける補正ピストン13
及び制御ピストン11の面積間の差である。中継弁装置
8についての一般的な圧力釣合い式は、以下のように示
される。 (14) A1・Pcon=A2・Pd+S ここで、 Pcon=制御圧力(psig) Pd =ブレーキシリンダへの送出し圧力(psi
g) S =ばね力(ポンド) A1 =制御圧力Pconによって作動するダイアフ
ラム式制御ピストン11の下方の有効領域(平方イン
チ) A2 =送出し圧力Pdによって作動する、ダイアフ
ラム式の補正ピストン13及び制御ピストン11間の有
効面積の差 (14)式を変形すると、 (15) Pd=(A1・Pcon−S)/A2
【0038】制御圧力Pconは、(12)式に示され
るように、補助タンクと釣合いタンクとの容積比や、補
助タンクの減圧Rに依存している。(12) 式の比V
s/Vfeに2.78を代入すると、 (16) Pcon=2.78R (15)式と(16)式を組み合わせると、 (17) Pd=2.78R・A1/A2−S 即ち、 (18) A1/A2=(Pd+S)/(R・Vs/V
fe)
【0039】2つの所定の減圧Rについて2つの特定の
所望のブレーキシリンダ圧力Pdを選択して、 (19)式に代入し、A1を任意に0.0039m2(6
平方インチ)と置いて、これらを同時に解くと、 (20) Pd=1.2・Pcon−12.3 となる。
【0040】このようにして、面積差A1を常用ピスト
ンアセンブリ10の面積A2の1.2倍にした場合、補
助タンクと釣合いタンクとの容積比が2.78:1のと
きは、中継弁装置8によって送出されるブレーキシリン
ダ圧力は、全常用ブレーキ作用はもちろん局部ブレーキ
作用に対しても、通常のブレーキ装置で得られる公称ブ
レーキシリンダ圧力とぴったり適合する。定容積の中継
式ブレーキ装置のブレーキ圧力と通常のブレーキ装置の
ブレーキ圧力とが、以下の表に示される。
【表2】
【0041】517107Pa(75psig)から6
20528Pa(90psig)の主動作範囲では、中
継弁装置8を有する中継式ブレーキ装置の全常用ブレー
キ圧力は、通常のブレーキ装置で得られる所望の値にか
なり近く、それらは、局部常用ブレーキ減圧に対して
も、正確に正しい。
【0042】非常ブレーキ作用が要求されると、非常用
タンクは、車両制御弁装置によって通常のブレーキ装置
のブレーキシリンダに接続される。
【0043】(11)式は、0.057m3(3500立
方インチ)の非常用タンクを有する、通常のブレーキ装
置によって供給された非常ブレーキシリンダ圧力を表し
ている。
【表3】
【0044】連邦動力式ブレーキ法では、全常用ブレー
キのブレーキシリンダ圧力に対する非常ブレーキのブレ
ーキシリンダ圧力の比は、1.15:1から1.20:1
の間であることを要求している。これは、517107
Pa(70psig)の初期圧力での動作について明記
されている。
【0045】もし、約0.0147m2(約900立方イ
ンチ)の一定容積の釣合いタンクが、それぞれ0.04
1m2(2500立方インチ)及び0.057m2(30
00立方インチ)の通常の釣合いタンク及び非常用タン
クと共に使用されると(釣合いタンクに対する補助タン
クの容積比2.78:1)、非常時の釣合いブレーキシ
リンダ圧力は、ブレーキ管の圧力範囲の高い方の端にお
いて、全常用ブレーキの釣合い圧力を20%以上越え
る。
【0046】非常高圧作動ピストン31によって、本発
明の中継弁装置8は、非常用タンクを用いることなく、
適切な非常用ブレーキシリンダ圧力を発生させる。ブレ
ーキ管圧力の減少が、所定値例えば172369Pa−
206843Pa(25−30ポンド/平方インチ)よ
り大きくなると、ピストン31の小さい方の差領域に作
用する、パイロット室33において有効なパイロット圧
力は、ピストン31の大きい方の差領域に作用する高圧
室32内のブレーキ管圧力の対向力に勝るのに十分な力
を生む。このパイロット圧力は、制御室12において有
効な釣合いタンク圧力に相当しており、ピストン31を
その非常位置に強制する。該非常位置においては、非常
アクチュエータステム30が常用アクチュエータステム
16に係合して、制御室12において有効な釣合いタン
クの圧力によってもたらされる力と協働する補足的な力
を常用アクチュエータステム16に伝達する。この非常
用の補足的な力は、釣合いタンク5によって供給されピ
ストン31の小さい方の領域に作用する、全常用時の釣
合い圧力によって決定される。こうして、ピストン31
の有効受圧領域が適当に選択されることによって、非常
ブレーキ作用圧力は、全常用時の釣合い圧力に比べて、
所定の一定割合例えば18%増加する。
【0047】中継弁装置8の非常機能は、前述したよう
に、非常用タンクの圧力を必要としないので、通常の
“AB”ブレーキ装置を中継弁装置8(図1)を有する
中継式ブレーキ装置に変換するときのように、かかる非
常用タンクが存在している場合、制御弁である高圧弁
(図示せず)の機能を、例えば、この弁からの高圧出力
を塞ぐことによって、無効にするべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 既知の鉄道車両用中継式ブレーキ装置の略図
である。
【図2】 中継式ブレーキ装置において典型的に用いら
れるような、一定容積の釣合いタンクについての代表的
なブレーキシリンダ圧力と、通常の鉄道車両用ブレーキ
装置において典型的に用いられるような、ブレーキシリ
ンダについてのブレーキシリンダ圧力との両方を、タン
ク圧力の減少に基づいて示す、グラフである。
【図3】 図1の中継式ブレーキ装置において用いうる
ような、本発明の特徴を含む新規な中継弁装置の断面図
である。
【符号の説明】
1…ブレーキ制御弁装置(制御弁装置)、2…補助タン
ク、4…ブレーキシリンダ装置(ブレーキシリンダ手
段)、5…釣合いタンク、6…ブレーキ管、8…中継弁
装置、9…供給タンク、10…常用ピストンアセンブ
リ、11…制御ピストン(差動ピストン)、12…制御
室(第1有効受圧領域)、14…帰還室(第2有効受圧
領域)、15…偏倚ばね(補償手段)、16…常用アク
チュエータステム、17…供給弁弁座(供給弁)、21
…弁部材(供給弁)、22…弁要素(供給弁)、30…
非常アクチュエータステム、31…非常高圧作動ピスト
ン(非常用ピストンアセンブリ,第2の差動ピスト
ン)。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の選定値の流体圧力が込められるブ
    レーキ管と、流体圧力で作動されるブレーキシリンダ手
    段と、前記選定値の圧力で流体が込められる一定の容積
    を有する補助タンクと、制御弁装置と、前記補助タンク
    が前記ブレーキ管の前記流体圧力の減少に応答して前記
    制御弁装置を介して接続される釣合いタンクと、圧力流
    体源を有する供給タンクとを備え、前記補助タンク及び
    前記釣合いタンクの容積比が2.4:1と3.0:1との
    間にある鉄道車両用中継式ブレーキ装置の中継弁装置で
    あって、 a) 前記供給タンクと前記ブレーキシリンダ手段との
    間にある供給弁と、 b) 常用ピストンアセンブリであって、前記供給弁の
    開放を行うため該常用ピストンアセンブリの運動を一方
    向に偏倚させるべく前記釣合いタンクの流体圧力を受け
    ると共に、前記供給弁の閉止を行うため前記常用ピスト
    ンアセンブリを前記一方向とは反対の方向に偏倚させる
    べく前記ブレーキシリンダ手段の流体圧力を対立的に受
    ける前記常用ピストンアセンブリと、 c) 前記ブレーキシリンダ手段の有効流体圧力を、任
    意のブレーキ作用について、通常の鉄道車両用ブレーキ
    装置のブレーキシリンダ流体圧力に実質的に適合させる
    補償手段とを備え、該補償手段が、(i) 前記常用ピ
    ストンアセンブリに前記反対の方向に作用する偏倚ばね
    を含み、(ii) 前記常用ピストンアセンブリは、前記
    釣合いタンクの流体圧力を受ける第1有効圧力領域と、
    前記ブレーキシリンダ手段の流体圧力を受ける第2有効
    圧力領域とを有する第1の差動ピストンを含んでおり、
    前記第2有効圧力領域に対する前記第1有効圧力領域の
    比は1.12:1と1.346:1との間にある、 鉄道車両用中継式ブレーキ装置の中継弁装置。
  2. 【請求項2】 前記補助タンク及び前記釣合いタンクの
    前記容積比が実質的に2.78:1である時、前記第1
    有効圧力領域及び前記第2有効圧力領域の比は1.2:
    1である、請求項1に記載の中継弁装置。
  3. 【請求項3】 前記第1有効圧力領域及び前記第2有効
    圧力領域の比は、該比をA1/A2、前記ブレーキシリ
    ンダ手段の流体圧力をPd、前記偏倚ばねの力をS、前
    記補助タンクの流体圧力の減少をR、前記前記補助タン
    ク及び前記釣合いタンクの容積比をVs/Vfeとする
    と、式 A1/A2=(Pd+S)/(R・Vs/Vfe) によって表される請求項1に記載の中継弁装置。
  4. 【請求項4】 前記常用ピストンアセンブリは、更に、
    一端で前記第1の差動ピストンに接続されると共に、他
    端に環状の供給弁座を形成せしめた常用アクチュエータ
    ステムを含み、前記中継弁装置は、更に、非常用ピスト
    ンアセンブリを備えていて、該非常用ピストンアセンブ
    リが、 a) 前記釣合いタンクの流体圧力を一方の側に受け、
    前記ブレーキ管の流体圧力を他方の側に受ける第2の差
    動ピストンと、 b) 前記第2の差動ピストンに一端で接続されると共
    に、前記ブレーキ管の流体圧力が所定値を超えている限
    り、他端が、前記常用アクチュエータステムの前記他端
    に対して離間した関係にある非常用アクチュエータステ
    ムとを含み、前記非常用ピストンアセンブリの前記第2
    の差動ピストンは、前記所定値以下への前記ブレーキ管
    の流体圧力の減少に応動して、前記非常用アクチュエー
    タステムを前記常用アクチュエータステムに係合させ
    て、前記一方向へ該常用アクチュエータステムを運動さ
    せ、以て前記供給弁の開放を行うように作動する、 請求項1に記載の中継弁装置。
  5. 【請求項5】 所定の選定値で流体が込められるブレー
    キ管と、ピストンにより作動されるブレーキシリンダ
    と、前記選定値で流体が込められると共に、前記ブレー
    キシリンダの最終容積よりも実質的に3.33倍大きい
    一定の容積を有する補助タンクと、制御弁装置とを含む
    通常の鉄道車両用ブレーキ装置を中継式ブレーキ装置に
    改装するために、前記ブレーキシリンダの前記最終容積
    よりも大きい一定の容積を有すると共に、前記ブレーキ
    管の流体圧力の減少に応動して前記制御弁を介して前記
    補助タンクが接続される釣合いタンクと、圧力流体源
    と、中継弁装置とが設けられており、該中継弁装置が、 a) 前記圧力流体源と前記ブレーキシリンダとの間に
    ある供給弁と、 b) 常用ピストンアセンブリであって、前記供給弁の
    開放を行うため該常用ピストンアセンブリの運動を一方
    向に偏倚させるべく前記釣合いタンクの流体圧力を受け
    ると共に、前記供給弁の閉止を行うため前記常用ピスト
    ンアセンブリを前記一方向とは反対の方向に偏倚させる
    べく前記ブレーキシリンダの流体圧力を対立的に受ける
    前記常用ピストンアセンブリと、 c) 前記補助タンクが、前記ブレーキ管の流体圧力の
    任意の減少について前記制御弁を介して前記ブレーキシ
    リンダに直結されている、前記通常の鉄道車両用ブレー
    キ装置において、該ブレーキシリンダの流体圧力を該通
    常の鉄道車両用ブレーキ装置におけるブレーキシリンダ
    の流体圧力に実質的に適合させる補償手段とを備え、該
    補償手段が、(i) 前記常用ピストンアセンブリを前
    記反対の方向に偏倚するためのばね手段を含み、(ii)
    前記常用ピストンアセンブリは、前記釣合いタンクの
    流体圧力と前記ブレーキシリンダの流体圧力とを対立的
    に受ける第1差動領域ピストンを含んでいて、該第1差
    動領域ピストンの大きい方の有効圧力領域が前記釣合い
    タンクの流体圧力を受ける、 鉄道車両用中継式ブレーキ装置の中継弁装置。
JP7073291A 1994-03-31 1995-03-30 鉄道車両用中継式ブレーキ装置の中継弁装置 Pending JPH07277176A (ja)

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