緊急制動的製作方法

2023-06-09 04:28:16

緊急制動的製作方法
【專利摘要】一種用於軌道車輛的制動系統包括具有控制閥的行車制動裝置和具有緊急制動閥的緊急制動裝置，所述緊急制動閥適於允許或防止緊急制動壓力到達行車制動控制閥。所述緊急制動裝置能由緊急制動線上的信號致動。所述制動系統還包括隔離電路，所述隔離電路適於允許或阻止行車制動控制閥的控制。
【專利說明】緊急制動

【技術領域】
[0001] 本發明涉及供軌道車輛（鐵路車輛）使用的緊急制動系統。

【背景技術】
[0002] 軌道車輛制動系統包括緊急制動功能以使得列車可執行緊急停止。傳統上，緊急 制動功能是通過藉助於電動氣動選擇器開關在行車制動（service brake)控制壓力和完全 分開的緊急制動控制壓力之間切換以使得緊急制動壓力可施加至制動系統中繼閥而提供 的。緊急制動壓力通常高於行車制動壓力，因為它設計成使列車儘可能快地停止。由於快 速地施加如此大的壓力可導致車輪鎖止和隨之發生的損壞，故制動系統還包括車輪滑動控 制閥，車輪滑動控制閥減輕這些作用並且在許多情況下可減小停止距離。近來已採用一種 替代構型，該構型包括與行車制動控制閥串聯的緊急制動控制閥，因此緊急制動壓力將等 於最大容許行車制動壓力。在此系統中，緊急制動壓力一直存在並且受到持續監控。
[0003] 在此系統中，需要提供一種安全聯鎖裝置以保護緊急制動功能免受行車制動功能 的影響。
[0004] 已知的緊急制動系統採用電子聯鎖裝置，其儘管有效但卻需要大量的且昂貴的測 試來達到所需的安全標準。在某些應用中，電子聯鎖裝置是不合意的並且此外可能無法承 受某些故障模式。


【發明內容】

[0005] 本發明試圖提供一種改進的緊急制動系統。
[0006] 根據本發明的第一方面，提供了一種用於軌道車輛的制動系統，該制動系統包括 行車制動裝置和緊急制動裝置，該行車制動裝置包括行車制動控制閥，該緊急制動裝置包 括適於允許或阻止緊急制動壓力到達行車制動控制閥的緊急制動閥，所述緊急制動裝置能 由緊急制動線上的信號致動，其中所述制動系統還包括緊急螺線管和行車制動控制聯鎖 閥，所述緊急螺線管和行車制動控制聯鎖閥均能由所述緊急制動線上的信號切換成允許緊 急制動壓力到達行車制動控制閥。
[0007] 根據本發明的第二方面，提供了一種用於軌道車輛的制動系統，該制動系統包括 行車制動裝置和車輪滑動保護裝置，所述行車制動裝置和車輪滑動保護裝置的應用能由一 個或多個電力開關控制，所述電力開關位於行車制動閉鎖裝置的上遊，該行車制動閉鎖裝 置適於由緊急制動信號致動以閉鎖行車制動，進入制動缸中的制動壓力還能由位於行車制 動閉鎖裝置下遊的一個或多個螺線管控制。
[0008] 本發明有利地提供了一種方案，其中緊急制動的應用不能由行車制動移除並且尤 其是特別能承受可影響緊急制動裝置的操作的"錯誤側"故障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 現參照附圖更詳細地描述本發明的示例性實施例，在附圖中：
[0010] 圖1示出電動氣動制動控制閥的氣動構型；
[0011] 圖2更詳細地示出負載衡量（load weigh)機構；
[0012] 圖3示出採用具有3/2功能的隔膜閥來替代兩個提升閥11和12的替代布置；
[0013] 圖4示出另一實施例，其中負載衡量功能移至外部氣動閥；
[0014] 圖5示意性地示出行車制動系統的緊急閉鎖裝置的構型；
[0015] 圖6示出用於閉鎖的電路圖；
[0016] 圖7示出一種替代的電路；
[0017] 圖8不出另一種替代的電路；
[0018] 圖9示出另一種替代的電路。

【具體實施方式】
[0019] 圖1示出電動氣動制動控制閥的氣動構型。所述閥具有六個主要功能單元：主調 節器、副調節器、負載衡量控制、制動控制壓力調節（車軸1和2)、聯接閥、帶有輔助釋放 (緩解）的緊急制動供給保持。
[0020] 主調節器1為壓力調節器，該壓力調節器在使用中調節來自貯存器的供給壓力並 且適於將壓力調節至與負載衡量後的緊急制動壓力對應的水平。它也適於在電子式負載衡 量系統失效的情況下提供機械地得到的緊急空載壓力（tare pressure)。
[0021] 副調節器2位於主調節器1的上遊、即更靠近貯存器並且適於將能供給至制動缸 的最大壓力限制在不超過最高負載（最大容許負載）車輛的緊急制動壓力的水平。
[0022] 負載衡量控制氣動裝置位於主調節器和副調節器之間並且包括保持&施加（接 合）/釋放閥3和壓力控制傳感器4以用於控制可變負載控制壓力（VLCP)。可變負載控 制壓力在使用中向主調節器控制閥1供給控制壓力。所述控制壓力在行車制動、緊急制動 和輪滑動保護期間是起作用的。所述控制壓力通常與提供給閥單元的空氣懸掛壓力（air suspension pressure)成比例。當所述單元基於每個轉向架控制而工作時，可採用兩個空 氣懸掛壓力ASPl和ASP2。
[0023] 制動控制壓力調節對於轉向架上的兩個車軸中的每個包括保持閥6、16和排氣 (通氣）閥7、17及制動控制壓力控制傳感器8、18。在使用中，這些閥從主調節器接收輸出 壓力並將它調節為所需的制動控制壓力。在車輪滑動保護（WSP)操作期間，這些閥還負責 制動缸壓力的氣動控制。
[0024] 聯接閥9氣動地連接至制動缸壓力控制閥的輸出並且允許各制動缸壓力輸出氣 動地結合或分開。通常在正常的行車和緊急操作期間，聯接閥9會打開以允許各壓力結合 從而允許每個轉向架控制。在WSP操作期間，每個轉向架上的兩個車軸通常會相互隔離開。 每個車軸上的制動控制壓力於是被該制動控制壓力調節部內的相應的一對進入/保持和 排氣螺線管（分別為6、7和16、17)獨立地控制。對制動控制閥6、7、16、17和聯接閥9的 操控在下文更詳細描述的制動ECU的控制下由相應的先導閥IOa-IOe執行。
[0025] 緊急制動保持閥11和輔助釋放閥12被供給以相同的控制壓力，從而它們的功能 相關聯。它們的功能是在制動控制單元的外部或內部的供給電壓喪失的情況下確保行車制 動需求被釋放或被阻止施行。此狀態通常被稱作"釋放失敗（fail to release)"。該特徵 幫助列車在深隧道狀況下的恢復，在該狀況下受困的列車會造成重大安全風險。這種功能 不會優先於緊急制動。
[0026] 緊急制動為高完整性功能（SIL3)並且獨立於主制動控制。緊急制動列車線或制 動需求設置有被設定在列車控制系統標稱電壓的進給，和被設定在OV的返回。控制機理為 使輸入斷電以要求緊急制動壓力，以及相反地使輸入通電以釋放緊急制動控制壓力。因此， 緊急制動功能可通過閥氣動裝置、負載調節和控制聯鎖裝置與前述的行車、WSP和遠程釋放 控制功能的結合而實施。
[0027] 主調節器1的輸出傳送到緊急制動供給保持閥11，該閥11在未加載的狀態下氣動 地連接至制動控制閥。緊急制動供給保持閥11的狀態決定是允許還是阻止內部緊急壓力 中繼閥13的輸出到達行車制動控制閥。當閥11處在保持狀態時，還與聯接閥9連接的緊 急制動輔助釋放閥12使閥11下遊的壓力排出。保持和釋放閥由兩個螺線管閥一一行車控 制可用聯鎖裝置14和緊急中繼器13--控制。這兩個閥13、14提供四種可能的狀態，它們 所能實現的所需的故障狀態模式如下：
[0028] 本地電力供給 緊急制動 緊急制動狀態 備註 關 施加 施加 緊急情況=施加 關 釋放釋放 電力故障=釋放 開 施加 施加 緊急情況=施加 開 釋放 施加 正常運行
[0029] 正常運行意味著如有需要，行車制動和WSP閥控制所施加的制動壓力。這可從 Obar直到可用制動壓力。
[0030] 圖2更詳細地示出負載衡量機構，該機構包括電子裝置，所述電子裝置包括可編 程邏輯裝置（PAL、CPLD、FPGA或類似裝置）20、微處理器21和驅動電路22。壓力傳感器的 輸出進給至可編程邏輯裝置，該可編程邏輯裝置被編程為基於壓力傳感器的輸出以及空氣 懸掛壓力傳感器輸出來確定所需的施加/釋放和保持閥指令。閥驅動電路將由可編程邏輯 裝置20輸出的邏輯信號轉換成驅動所述閥3所需的信號。由這些閥3控制的可變負載控 制壓力被施加至所述閥的主調節器1以產生用於其餘氣動裝置的經調節的壓力。
[0031] 主調節器1適於不管負載衡量控制閥的狀態如何都機械地確保壓力不會降至最 低空載壓力之下。設置有彈簧的副壓力調節器2機械地確保壓力不會超過最高負載（壓 力）。
[0032] 負載衡量可編程邏輯裝置20由置於微控制器21中的軟體功能來監控，微控制器 21的功能等同於可編程邏輯裝置20。軟體功能將其閥指令與可編程邏輯裝置20的指令相 比較，並且如果存在差異，則微控制器產生越控（超馳控制，override)信號來優先於輸出 至驅動電路的可編程邏輯裝置信號。越控信號的作用是保持螺線管3處於它們的通電狀 態，從而促使控制壓力達到最高水平。這是由所接收的、將螺線管保持在它們的通電狀態的 越控信號實現的並且副壓力調節器確保僅施加最高水平的壓力。
[0033] 電子裝置主要功能可分解成以下功能塊：緊急制動需求；緊急信號；微處理器WSP 和行車制動控制功能；選擇器和微處理器監視器。
[0034] 緊急信號塊獲取數字車輛電氣供給信號並將它轉換成兩個獨立的緊急信號一一 緊急情況（信號）1和緊急情況（信號）2,這兩者允許兩個車軸上的操作。緊急信號功能將 低壓緊急信號與高壓緊急輸入光學地隔離。此功能還提供模擬緊急制動需求的測試設備。 每個緊急信號塊還可進一步再分成以下子塊：電平轉換器、緊急測試和緊急信號發生器。電 平轉換器子塊將車輛電氣供給輸入信號轉換至5V以開通連接至緊急信號發生器電路的光 學隔離器。在緊急情況下，光學隔離器被關斷。每個緊急信號發生器子塊通過光學隔離器 接收來自電平轉換器子塊的輸入。
[0035] 在緊急制動時，在微處理器中WSP控制可工作。如果制動不由WSP控制（S卩，沒有 車輪滑動），則微處理器WSP通道輸出會默認為0V，從而使得能夠施加緊急制動壓力。然而， 如果車輪已經滑動，則會自動地進行正常的WSP控制，因為這會縮短停止距離。
[0036] 選擇器將來自微處理器的輸出從行車制動切換至WSP通道。每個緊急信號獨立地 將相應的車軸控制切換至WSP通道。制動通道還包括行車制動聯鎖裝置和緊急制動聯鎖裝 置。
[0037] 一旦微處理器監視器在行車制動或WSP操作期間由於微處理器發生故障而關斷， 便利用行車制動聯鎖裝置來施加行車制動默認值。在正常狀態下，行車制動聯鎖裝置不會 影響緊急制動。
[0038] 微處理器監視器持續地監視微處理器。在監視器檢測到故障的情況下，微處理器 被重置，並且如果重置發生在緊急制動期間，則觸發緊急制動聯鎖裝置，這對制動控制通道 施加進入指令，從而允許最大的經調節的空氣壓力進入至制動缸中。在檢測到低制動供給 貯存器的情況下或者如果監視器檢測到微處理器故障，則緊急制動聯鎖裝置將閥指令設定 為制動施加狀態。
[0039] 圖3示出採用隔膜閥32代替圖1中示出的提升閥11和12的替代布置。在圖3的 布置中，緊急磁閥30位於行車制動聯鎖閥31的下遊，具有穿過行車制動聯鎖閥31的第二 輸入。替代緊急制動供給保持閥11的緊急制動供給閥32呈具有它自己的排氣口的3/2構 型而不再需要緊急釋放閥。緊急制動供給閥32的狀態決定是允許還是阻止內部緊急壓力 中繼閥輸出到達行車制動控制閥6、7、16、17。當處於保持狀態時，此閥下遊的壓力被排出。 此閥32由行車制動聯鎖閥31和緊急閥30控制。這些螺線管閥由本地電力供給和緊急制 動線切換。行車制動聯鎖閥31和緊急閥30提供四種可能的狀態，它們所能實現的所需的 故障狀態模式如下：
[0040] 本地電力供給 緊急制動 緊急制動狀態 備註 關 施加 施加 緊急情況=施加 關 釋放釋放 電力故障=#放
[0041] 開 施加 施加 緊急情況=施加 開 釋放施加 正常運行
[0042] 圖4涉及另一實施例，其中負載衡量功能移至外部氣動裝置，僅閥和兩個外部螺 線管通過對純氣動主調節器施加和釋放壓力而提供緊急和"釋放失敗"狀態。
[0043] 此布置中的制動控制閥與圖1中所示出的閥在以下方面不同：移除了主調節器的 機械地得到的緊急空載壓力和電子式負載衡量功能；閥11和12被稱為遠程釋放保持（閥） 和遠程釋放排氣（閥）。它們的功能是提供釋放來自外部源的行車制動需求的可選手段。 它們的控制經由螺線管閥43進行。
[0044] 外部負載切斷閥40接收來自製動供給貯存器BSR和空氣懸掛壓力ASP的輸入。 負載切斷閥40的輸出經由兩個外部螺線管連接至主調節器1的控制室。（兩個外部螺線 管）即，由負載切斷閥進給的行車制動控制聯鎖螺線管41以及接收來自負載切斷閥和行車 制動聯鎖螺線管41的輸入的緊急螺線管42。所述螺線管可由本地單元電力供給和緊急制 動線切換。兩個閥41、42又提供四種可能的狀態，它們所能實現的所需的故障狀態模式如 下：
[0045] 本地電力供給 緊急制動 緊急制動狀態 備註 關 施加 施加 緊急情況=施加 關釋放釋放 電力故障=# 放 開 施加 施加 緊急情況=施加 開 釋放施加 正常運行
[0046] 此布置的有利之處在於，在電力故障狀態下，負載衡量修正保持充分的運轉，因為 它是純氣動的。
[0047] 圖5示意性地示出行車制動系統的緊急閉鎖裝置的構型。在根據本發明一方面的 布置中，行車制動的應用和車輪滑動保護的應用藉助於各自的電力開關50、51控制。這些 電力開關位於行車制動閉鎖裝置52的上遊，所述行車制動閉鎖裝置52可由緊急制動信號 觸發以閉鎖行車制動和施加緊急制動壓力。來自車輪滑動保護和行車制動/行車制動閉鎖 裝置的信號進給至螺線管（6、7、16、17)，所述螺線管（6、7、16、17)適於控制進入至制動缸 閥中的壓力的施加。
[0048] 圖6示出用於圖1和3中示出的布置的行車制動控制的緊急閉鎖的電路圖，其中 進入WSP FET (場效應電晶體）61、WSP計時器FET 62和WSP排氣FET 63布置成與排氣螺 線管64串聯且進入FET和計時器FET與保持螺線管65串聯。與這些並聯地布置有行車制 動進入FET 66和排氣FET 67。電力開關68、69分別位於行車制動進入FET 66和排氣FET 67的相應輸出與計時器FET 62和WSP排氣FET 63的輸出之間。開關68、69的操作是採用 繼電器70來控制的，所述繼電器70可為固態繼電器或傳統繼電器。在此布置中，在緊急制 動起作用時隔離行車制動控制的安全聯鎖裝置有利地位於電力開關的輸出側。這具有這樣 的好處，即更少的部件位於聯鎖裝置和螺線管之間。它還使得能夠出於安全性分析和理由 而更容易地確定電路的安全相關部分。
[0049] 圖7示出適於供圖1和3的布置使用的替代電路圖，其中，通過取決於經由隔離電 路74的緊急信號的電子硬體（75和76)而允許或阻止行車制動進入和排氣FET(66和67) 的操作。隔離電路74可為跟在緊急輸入之後的任何已知機構（例如光電的、機械的、磁的） 的一個或多個隔離電路。此布置得益於需要更少的機械部件。
[0050] 圖8示出適於供圖4的布置使用的一種布置，其提供行車制動控制的緊急閉鎖，但 提供了在本地電力供給喪失的情況下實現"釋放失敗"狀態的手段。這是利用繼電器71和 緊急螺線管73實現的。螺線管73提供氣動控制以遠程釋放閥11和12。此外，在此布置 中，FET 72可從外部源切換成提供與具有繼電器71和螺線管閥73的本地單元供給相獨立 的行車制動釋放。
[0051] 作為圖6、7和8的另一替代方案，本地電力供給故障可在內部布置在制動控制單 元中。在這種情況下，控制邏輯關閉對緊急線路的供電。在圖9中示出用於此布置的電路。
【權利要求】
1. 一種用於軌道車輛的制動系統，包括行車制動裝置和緊急制動裝置，所述行車制動 裝置包括行車制動控制閥，所述緊急制動裝置包括適於允許或阻止緊急制動壓力到達所述 行車制動控制閥的緊急制動閥，所述緊急制動裝置能由緊急制動線上的信號致動，其中，所 述制動系統還包括隔離電路，所述隔離電路適於允許或阻止所述行車制動控制閥的控制。
2. 根據權利要求1所述的制動系統，其特徵在於，所述行車制動控制閥各自根據所述 緊急制動線上的所述信號經由所述隔離電路被電子地控制。
3. 根據權利要求1所述的制動系統，其特徵在於，所述隔離電路包括緊急螺線管和行 車制動控制聯鎖閥，所述緊急螺線管和行車制動控制聯鎖閥均能由所述緊急制動線上的信 號切換成允許或阻止緊急制動壓力到達所述行車制動控制閥。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的用於軌道車輛的制動系統，其特徵在於，所述制 動系統還包括車輪滑動保護裝置，所述行車制動裝置和車輪滑動保護裝置的應用能由一個 或多個開關控制，所述開關位於行車制動閉鎖裝置的上遊，所述行車制動閉鎖裝置適於由 緊急制動信號致動以閉鎖行車制動，進入制動缸中的制動壓力還能由位於所述行車制動閉 鎖裝置的下遊的一個或多個螺線管控制。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的制動系統，其特徵在於，所述隔離電路包括能與 另一螺線管（73)協同操作的繼電器（71)以在電力喪失的情況下實現釋放失敗狀態。
6. 根據權利要求5所述的制動系統，其特徵在於，設置有FET (72)，該FET能藉助於外 部電源切換以提供行車制動釋放。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的制動系統，其特徵在於，用於所述行車制動閥的 控制的電力供給在緊急線路上被控制。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的制動系統，其特徵在於，所述緊急制動壓力通過 使輸入閥斷電而被要求並通過使輸入閥通電而被釋放。
【文檔編號】B60T13/68GK104487300SQ201380027366
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年3月26日 優先權日:2012年3月26日
【發明者】R·布拉德利, R·米菲林, P·霍一, J·佩阿雷 申請人:克諾爾-布萊姆斯軌道系統(英國)有限公司