裝配有ecp的列車的輔助智能電源系統的製作方法
2023-05-28 09:00:06 1
專利名稱：裝配有ecp的列車的輔助智能電源系統的製作方法
裝配有ECP的列車的輔助智能電源系統
背景技術：
歷史上，貨運列車和組成列車的車廂沒有配備任何電源。因此，輔助控制和驅動功能，如對底卸式車廂的控制，是機械的或氣動的。因此，諸如將車廂的傾卸門的打開和關閉與傾卸站中車廂的位置進行同步的自動傾卸系統的這些輔助系統，是複雜的和昂貴的。同樣，沒有電源就沒有提供諸如自動手制動器釋放系統的切實可行的辦法。隨著在貨運列車中引入電控氣動(ECP)制動器，ECP同步控制線(trainline)為列車的各車廂提供電源和通信。然而，因為電源和通信對列車中的ECP制動系統的可靠性功能至關重要，因此其不能夠以不受控制方式用於電源輔助功能。對列車中的各車廂，同步控制線的阻抗和確保足夠的功率和電壓都是至關重要的。因為列車是由全部串聯在一起的可變數量的車廂組成，同步控制線的壓降是列車中車廂的數量和各車廂的瞬時功耗的函數。美國鐵路協會(AAR) S4200系列規範要求以100VDC至248VDC之間的同步控制線電壓操作裝配有ECP的車廂。安裝在列車的最後一節車廂中的列車尾部(EOT)器件，監控同步控制線的電壓並且將最後一節車廂中的有效電壓提供給機車司機。如果最後一節車廂中的有效電壓不足以用於安全操作，ECP系統診斷程序將採取適當的措施。從上文可以看出，顯然耗電器件不能隨意添加到同步控制線。
發明內容
本發明的受控電源系統用在列車中，所述列車的車廂中具有連接到同步控制線的電控氣動(ECP)制動器，同步控制線用於承載電源和控制信號，並且在一些車廂中具有至少一個輔助器件。具有輔助器件的車廂中的電源系統包括電源模塊，當被激活時，所述電源模塊將所述輔助器件連接到電源；和第一控制器，包括收發器，所述收發器用於激活所述電源模塊以響應所述同步控制線上的加電信號將所述電源連接到所述輔助器件。所述電源可以是連接到所述同步控制線的轉換器，所述轉換器將所述同步控制線上的電源轉換為用於所述輔助器件的電源等級。所述車廂中的所述ECP制動器可以包括具有第二控制器的電源線接線盒，所述電源線接線盒用於在所述同步控制線上進行通信；和具有第三控制器的車廂控制器件，所述車廂控制器件用於所述車廂制動器且連接到所述接線盒。對於這種配置，所述第一控制器可以是所述第二控制器或所述第三控制器。其中，所述車廂中的所述ECP制動器包括電池和控制器，所述電源為所述電池並且所述第一控制器為所述ECP制動器的所述控制器。所述第一控制器控制所述電源模塊以提供具有來自所述電池的有效功率的佔空比的電源。只有當所述同步控制線上的所述電源等級在預定的範圍之內並且響應所述加電信號的時候，所述第一控制器才激活所述電源模塊。所述第一控制器可以確定所述車廂中的所述同步控制線的電源等級。機車控制器可以確定所述同步控制線的電源，並且當所述同步控制線的電源等級在所述預定的範圍之內時發送所述加電信號。只有當所述列車的速度低於預定的速度時，所述第一控制器才可能激活所述電源模塊。所述第一控制器可以光耦合到所述電源模塊。所述列車包括處理器，所述處理器位於所述機車中並且可以將所述加電信號通過所述同步控制線發送到具有所述輔助器件的所述車廂。包括處理器的中間站可以將所述加電信號通過所述同步控制線發送到具有所述輔助器件的所述車廂。所述車廂可以是傾卸車廂並且所述輔助器件是所述傾卸車廂門的驅動器。所述車廂可以包括手制動器並且所述輔助器件為所述手制動器的釋放驅動器。通過下文選定用於說明的且在附圖中示出的本發明的實施方式的詳細描述，將更好的理解並領會本公布的這些和其他的目的、特徵和優點。
圖1為根據本發明的原理的具有用於輔助器件的受控電源系統的ECP列車的方塊圖；圖2為根據本發明的用於電源為同步控制線的輔助器件的受控電源系統的第一實施方式的示意圖；圖3為根據本發明的用於電源為同步控制線的輔助器件的受控電源系統的第三實施方式的方塊圖。
具體實施例方式為解決這個問題，公開了用於裝配有ECP的貨車或車廂的輔助智能電源模塊或可控電源。首先，此系統包括輔助智能電源模塊，所述輔助智能電源模塊包括可切換調節電路，所述可切換調節電路將輔助器件連接到車廂中的同步控制線並由同步控制線供電，或連接到用於ECP制動器的車廂控制器件(CCD)的電池並由電池供電。輔助智能電源模塊可以被CCD中的智能車廂接口控制，CCD在同步控制線上進行通信，輔助智能電源模塊或者可以配備同步控制線網絡收發器和微型控制器，從而在同步控制線通信系統的直接控制下進行操作或者基於同步控制線上的通信信息做出決定。該CCD的示例在US 6，950，732中示出ο其次，輔助智能電源系統提供兩種方法以控制各車廂中的輔助智能電源模塊。在第一實施方式中，機車中的同步控制線通信控制器(TCC)可以訪問並控制各CCD和連接到各CXD的智能車廂接口的輔助智能電源模塊。如果輔助智能電源模塊通過收發器連接到同步控制線，輔助智能電源模塊可以被直接訪問和控制。因為同步控制線上的各網絡器件是可單獨尋址的，因此輔助智能電源模塊可以被單獨控制。TCC的示例在US 6，759，971中示出ο在第二實施方式中為中途激活的車廂傾卸裝置，輔助智能電源模塊(或通過智能車廂接口連接到ASPM的CCD)可以讀取同步控制線上電壓/電流等級的AAR消息廣播，並且獨立確定是否滿足加電條件。圖1示出裝配有ECP的列車10。列車10包括由同步控制線20電連接的機車12、 最後一節車廂14以及車廂16和18。機車12包括同步控制線通信控制器(TCC) 22，同步控制線通信控制器(TCC) 22訪問並控制各CXD以及連接到各CXD的智能車廂接口的輔助智能電源模塊或輔助智能電源模塊收發器。機車12中的同步控制線電源供應器(TPQ 23連接到同步控制線20並為其供電。最後一節車廂14包括列車尾部(EOT)器件M。
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車廂16和18分別包括CXD沈和28，並且分別包括受控電源系統30和32。受控電源系統30、32由電線36連接到同步控制線20，並且CXD 26J8由電線38以及車廂中的接線盒34連接到同步控制線20。接線盒的示例在US6，283, 765中示出。受控電源系統30包括輔助智能電源模塊(ASPM) 40和控制器與收發器42，輔助智能電源模塊(ASPM) 40和控制器與收發器42分別由電線36A和36B連接到同步控制線20。 控制器42響應同步控制線20上的加電信號以激活ASPM 40或將ASPM 40連接到與ASPM 40的輸出端44連接的輔助器件。ASPM 40將同步控制線20上的電源轉換為用於輔助器件的電源等級。受控電源系統32包括輔助智能電源模塊40和控制器46，輔助智能電源模塊40由電線36A連接到同步控制線20，控制器46由電線49連接到CXD觀中的智能車廂模塊或控制器48。控制器48通過CXD觀中的收發器響應同步控制線20上的加電信號，以激活控制器46將ASPM 40連接到與ASPM 40的輸出端44連接的輔助器件。ASPM 40將同步控制線 20上的電源轉換為用於輔助器件的電源等級。可選地，智能車廂模塊或控制器可以通過CXD中的電池52提供電源給輸出端50 作為代替ASPM 40和控制器46的受控電源。如US 6，950，732中所示，輸出端50為CCD中的傳感器埠。舉例說明，如圖2所示，調節電路或電源供應模塊ASPM 32包括全波電橋64，以提供受控的極性；阻抗電路，以在通信頻率提供高阻抗匹配，從而不會降低同步控制線的通信；各種濾波器和二極體，以將電路的輸出與同步控制線隔離。一對保險絲60和電感62通過電線36將電橋64連接到同步控制線20。可切換控的、電流限制的、直流到直流的轉換器 66提供給輸出端44隔離的，穩定的電源用於輔助器件。優選地，輸入電源到ASPM32中的直流到直流轉換器64是可切換地控制的，以最小化空閒狀態時直流到直流轉換器66的寄生功耗。用於ASPM32的控制器46包括開關68，示為電晶體，所述開關被CCD 28和智能車廂模塊或控制器48通過光頻隔離器70控制並且光隔離。光敏電晶體72從發光二極體74接收光加電信號。來自從智能車廂模塊48的加電信號通過電線49和電阻76施加到發光二極體74。US 5，647，562中示出用於對CXD中的電池可切換地進行充電的同步控制線電源的電源管理系統的示例。CCD 28的智能車廂接口或模塊48配備有埃施朗(Echelon)公司的FTT-10收發器，收發器提供通信和單獨的低電平功率輸出。可選地，ASPM30可以配備有同步控制線網絡收發器和微型控制器42以在同步控制線通信系統的直接控制下進行操作。微型控制器和收發器42可以由單獨的、低功率直流到直流轉換器，或者可以由CCD觀中的智能車廂接口 48供電，轉換器由同步控制線20供電。任何一種連接方法都提供一種方法，用於使ECP 系統獨立地控制各車廂中的輔助智能電源模塊30、32的操作。除了來自同步控制線的電源作為ASPM的電源，也可以使用CXD的電池52並在輸出端52提供電池，如圖1所示的CCD 28。本發明的系統提供在沒有損害CCD的制動功能的情況下使用CCD的電池的安全方法。目的是利用高達50瓦特的電池52提供例如12伏的電源。使用CCD的電池作為電源的進一步的安全特性是速度互鎖。如果列車或車廂的速度超過例如每小時10千米，將不會提供加電信號或電源的激活。圖3示出由同步控制線20直接控制的受控電源系統30的示例。打開的控制器42 由電線36B連接到同步控制線，並且由低電壓供電，該低電壓通過電線82提供給車廂中的傳感器/傳感器控制80。傳感器控制80激活傳感器之後，傳感器控制80通過電線84反饋信號以激活打開的控制器42。EOT M通過AAR網絡消息將最後一節車廂的同步控制線電壓傳達給TCC22，並且同步控制線電源供應器(TPQ 23將同步控制線電流消耗傳達給TCC12。因此，TCC 22可以控制列車中ASPM 30,32消耗的電源，以維持最後一節車廂的高於100VDC的電壓且TPS 23 的最大輸出電流低於斷路器跳閘值。對於那些在給定的時間內將只有少數ASPM通電的應用，如中途激活的車廂傾卸裝置，ASPM(或通過智能車廂接口連接到ASPM的(XD)可以讀取同步控制線20上的電壓/電流等級的AAR消息廣播，並且獨立確定是否滿足加電條件。在各方法中，可以給單個車廂或一組車廂中的ASPM供電，以在ECP系統的控制下控制同步控制線20的總功耗且控制列車尾部的壓降。在還為輔助器件提供電源的同時， ECP制動系統總是優先具有電源並且總是可用的。對於車廂中底卸式門的自動操作，當列車經過傾卸裝置時，各車廂的ASPM可以響應同步信號在中途打開和關閉傾卸門。可選地，因為ECP系統根據AAR S4200同步控制線排序功能得知列車中各車廂的位置，並且通過GPS得知機車的位置，因此，當列車各車廂中的傾卸門經過傾卸站時，ECP系統可以順序地對其進行操作，而不需要外部的同步信號。在任何一種情況下，只有在給定的時間位於傾卸裝置上的車廂才被激活並消耗來自同步控制線10的電源。同樣，如果列車配備有ECP並且各車廂配備有ASPM，然後，可以提供一種方法以控制和驅動各車廂中自動手制動器釋放。在這種情況下，電控螺線管可以為安裝在手制動器的小型氣動驅動氣缸提供高壓空氣。氣缸的壓力傳送可以驅動手制動器上的釋放機構。 ASPM，可選地由CCD中的智能車廂接口控制或直接由如上的微型控制器和收發器控制，可以通過ECP同步控制線提供控制列車中自動手制動器釋放的方法。通過順序地或連續地操作ASPM以控制自動手制動器釋放，可以控制同步控制線10的瞬時功耗。傾卸車或手制動器只是由輔助智能電源模塊可以供電並控制的輔助功能、設備或裝置的兩個示例。其他的輔助功能或設備也可以被供電或控制。相應地，通過示例方式已經公開了本發明的較佳的實施方式，並且本領域技術人員可以想到其他的替換和變更。
權利要求
1.一種列車中的受控電源系統，所述列車的車廂中具有連接到同步控制線的電控氣動 (ECP)制動器，所述同步控制線用於承載電源和控制信號，並且在一些所述車廂中具有至少一個輔助器件，所述受控電源系統位於具有所述輔助器件的車廂中，所述電源系統包括電源模塊，當被激活時，所述電源模塊將所述輔助器件連接到電源；及第一控制器，所述第一控制器包括收發器，所述收發器用於激活所述電源模塊以響應所述同步控制線上的加電信號將所述電源連接到所述輔助器件。
2.如權利要求1所述的電源系統，其中，所述電源是轉換器，所述轉換器連接到所述同步控制線並且將所述同步控制線上的所述電源轉換為用於所述輔助器件的電源等級。
3.如權利要求2所述的電源系統，其中，所述車廂中的所述ECP制動器包括具有第二控制器的電源線接線盒，所述電源線接線盒用於在所述同步控制線上進行通信，並且所述車廂中的所述ECP制動器包括具有第三控制器的車廂控制器件，所述車廂控制器件用於所述車廂制動器並連接到所述接線盒，並且所述第一控制器為所述第二控制器和所述第三控制器中的一個。
4.如權利要求1所述的電源系統，其中，所述車廂中的所述ECP制動器包括電池和控制器，所述電源為所述電池並且所述第一控制器為所述ECP制動器的所述控制器。
5.如權利要求1所述的電源系統，其中，所述車廂中的所述ECP制動器包括控制器，並且所述第一控制器為所述ECP制動器的所述控制器。
6.如權利要求1所述的電源系統，其中，只有當所述同步控制線上的電源等級在預定的範圍之內並且響應所述加電信號的時候，所述第一控制器才激活所述電源模塊。
7.如權利要求6所述的電源系統，其中，所述第一控制器確定所述車廂中所述同步控制線的電源等級。
8.如權利要求6所述的電源系統，其中，機車控制器確定所述同步控制線的電源，並且當所述同步控制線的電源等級在所述預定的範圍之內時發送所述加電信號。
9.如權利要求1所述的電源系統，其中，只有當所述列車的速度低於預定的速度時，所述第一控制器才激活所述電源模塊。
10.如權利要求1所述的電源系統，其中，所述第一控制器光耦合到所述電源模塊。
11.如權利要求1所述的電源系統，其中，所述列車包括處理器，所述處理器位於所述機車內並且將所述加電信號通過所述同步控制線發送到具有所述輔助器件的所述車廂。
12.如權利要求1所述的電源系統，包括中間站，所述中間站包括處理器，所述處理器將所述加電信號通過所述同步控制線發送到具有所述輔助器件的所述車廂。
13.如權利要求1所述的電源系統，其中，所述車廂是傾卸車廂並且所述輔助器件是所述傾卸車廂門的驅動器。
14.如權利要求1所述的電源系統，其中，所述車廂包括手制動器並且所述輔助器件是所述手制動器的釋放驅動器。
全文摘要
一種列車中的受控電源系統，所述列車的車廂中具有連接到同步控制線的電控氣動(ECP)制動器，所述同步控制線用於承載電源和控制信號，並且一些所述車廂中具有至少一個輔助器件。所述電源系統位於具有所述輔助器件的車廂中，包括電源模塊，當被激活時，所述電源模塊將所述輔助器件連接到電源；和第一控制器，包括收發器，所述收發器用於激活所述電源模塊以響應所述同步控制線上的加電信號將所述電源連接到所述輔助器件。
文檔編號B60T7/12GK102548812SQ201080031678
公開日2012年7月4日 申請日期2010年5月11日 優先權日2009年5月20日
發明者喬斯馬裡亞·莫勒, 安東尼·W·倫比斯, 布賴恩·M·麥克勞克林 申請人:紐約氣閘公司