制動維護指示器的製作方法

2023-05-24 19:03:41 2

1.技術領域

本發明涉及軌道車輛制動系統，並且更具體地，涉及一種反映低制動缸壓力和進入制動缸中的制動系統洩漏的警告指示器。

2.相關技術

貨運車輛制動系統中使用的控制閥，例如由位於紐約的Watertown的紐約氣閘公司(New York Air Brake Corporation)製造的DB-60控制閥或由位於賓夕法尼亞州的Wilmerding的美國西屋制動公司(Wabtec Corporation)製造的AB型控制閥，通常為貨運車輛的制動缸提供空氣壓力。然而，如果制動缸或者控制閥和車輛之間的管道有洩漏，制動缸將不會保持原始設定壓力。除了制動缸洩漏導致低制動缸壓力外，制動系統可能洩漏至制動缸中，導致高制動缸壓力。

最近對AAR制動系統的改進包括增加制動缸保持閥，其補償制動缸洩漏。另一改進包括增加制動缸限制閥，其排放進入制動缸中的洩漏導致的制動缸過壓。雖然這些改進可以改善制動系統的整體安全性，但是它們可能使制動缺陷的存在變得隱蔽，使得檢測更困難，從而延遲校正動作。因此，需要一種系統，其能夠在制動系統低制動缸壓力或進入制動缸中的制動系統洩漏時提供清楚的指示。

技術實現要素：

本發明包括一種制動維護指示系統，具有第一部分以及第二部分，第一部分與制動缸壓力的來源連通，其被配置成確定製動缸壓力，第二部分與制動管壓力的來源和應急儲存器壓力的來源連通，其被配置成根據制動管壓力和應急儲存器壓力之間的差來確定預期制動缸壓力。當制動缸壓力小於預期制動缸壓力時，第一指示器提供信號，並且當制動缸壓力超過預期制動缸壓力時，第二指示器提供信號。優選地，預期制動缸壓力被確定為是制動管壓力和應急儲存器壓力之間的差的2.5倍。

在一個實施方式中，第一指示器是可在制動缸壓力與預期制動缸壓力相同時的縮回位置和制動缸壓力小於預期制動缸壓力時的伸出位置之間移動的指示器按鈕。第二指示器是可在制動缸壓力與預期制動缸壓力相同時的縮回位置和制動缸壓力超過預期制動缸壓力時的伸出位置之間移動的指示器按鈕。這些指示器可以在提供信號之後縮回，或者可以保持在伸出位置直到手動地重置為止。

系統的第一部分確定實際制動缸壓力，並且可以設置成利用壓力室和隔膜，具有與制動缸壓力的來源連通的第一室、與大氣壓力連通的第二室，以及將第一室和第二室分開並且具有第一浸漬面積的第一隔膜，其中，該隔膜配置成使第一指示器在縮回位置和伸出位置之間移動。可以使用彈簧來提供將指示器偏壓至縮回位置中的力，從而產生小級別的公差。系統的第二部分確定預期制動缸壓力，並且具有與制動壓力的來源連通的第三室、與應急儲存器壓力的來源連通的第四室，以及將第三室和第四室分開並且具有第二浸漬面積的第二隔膜，第二浸漬面積以2.5:1的比率大於第一浸漬面積，該隔膜配置成使第二指示器在縮回位置和伸出位置之間移動。

在本發明的另一實施方式中，系統可以設置成利用數字或模擬電路。在該實施方式中，第一部分包括第一壓力傳感器，第二部分包括第二和第三壓力傳感器以及用於計算預期制動缸壓力的電路，該預期制動缸壓力為制動管壓力和應急儲存器壓力之間的差的2.5倍。第一指示器和第二指示器優選地包括發光二極體。用於計算預期制動缸壓力的電路可以是模擬電路、數字電路或其某種組合。

通過將指示器設置在殼體中，該殼體封裝第一和第二部分以及縮回的第一和第二指示器並且附加地具有被配置成將所述第一和第二部分操作性地互連至四埠測試接口的一系列管道，本發明的各個實施方式可以連接至制動系統，其中，四埠測試接口可以提供制動缸壓力的來源、制動管壓力的來源以及應急儲存器壓力的來源。殼體可以包括一系列埠，這些埠配置成將殼體的管道操作性地連接至附加在其上的四埠測試適配器，從而通過安裝在四埠測試接口上的適當位置的本發明能夠進行傳統的測試操作。可替代地，第一和第二部分以及第一和第二指示器可以在至少多個位置中的任一個聯接至控制閥，該控制閥能夠提供制動缸壓力的來源、制動管壓力的來源以及應急儲存器壓力的來源。

附圖說明

通過結合附圖閱讀下面的詳細說明，將更全面地理解和領會本發明，在附圖中：

圖1是根據本發明的制動維護指示系統的第一實施方式的示意圖；

圖2是根據本發明的處於第一位置的制動維護指示系統的第二實施方式的示意圖；

圖3是根據本發明的處於第二位置的制動維護指示系統的第二實施方式的示意圖；

圖4是根據本發明的制動維護指示系統的第三實施方式的示意圖；

圖5是用於根據本發明的制動維護指示系統的附接位置的第一實施方式的示意圖；

圖6是用於根據本發明的制動維護指示系統的附接位置的第二實施方式的示意圖；

圖7是具有用於附接根據本發明的制動維護指示系統的各種位置的制動控制閥的示意圖。

具體實施方式

現在參考附圖，其中相同的附圖標記始終表示相同的部件，在圖1中看到用於指示制動缸的過壓或導致欠壓的制動缸洩漏的制動維護指示系統10。如圖1所示，指示系統10包括與制動缸壓力BC的來源流體連通的第一埠12、與廢氣EX(大氣壓力)流體連通的第二埠14、與制動管壓力BP的來源流體連通的第三埠16以及與應急儲存器壓力的來源ER連通的第四埠18。

指示系統10還包括將與第一埠12連通的第一室22和與第二埠14連通的第二室24分開的第一隔膜20。隔膜20操作性地接合至可在縮回位置和伸出位置之間移動的視覺指示器26，在縮回位置，指示器26基本上容納在第一室22內，在伸出位置，指示器26從第一室22向外伸出。指示器26由彈簧28偏壓至縮回位置中。彈簧28優選地具有提供將指示器26朝向縮回位置偏壓的約10psi的力的預載荷，在實際制動缸BC壓力和目標制動缸BC壓力之間提供限定的滯後，以防止錯誤的故障指示。可以通過選擇相應的彈簧28預載荷來提供其他壓力偏壓值。透明或半透明的指示器蓋30可以設置成與指示器26成覆蓋關係，從而保持壓力包封(envelope)，保護指示器26並防止任何環境汙物進入指示系統10，同時允許指示器26移動至從系統10外部可見的伸出位置。

第二隔膜32設置在指示系統10中，以將與第三埠16且因此與制動管壓力BP連通的第三室34和與第四埠18且因此與應急儲存器壓力ER連通的第四室36分開。隔膜32操作性地接合至可在縮回位置和伸出位置之間移動的第二視覺指示器38，在縮回位置，指示器38基本上容納在第四室36內，在伸出位置，指示器38從第四室36向外伸出。指示器38由第二彈簧40偏壓至縮回位置中。彈簧40優選地具有提供將指示器38移入縮回位置中的約10psi的偏壓力的預載荷。第二透明或半透明的指示器蓋42可以設置成與指示器38成覆蓋關係，從而保持壓力包封，保護指示器38並防止任何環境汙物進入指示系統10，同時允許指示器38在處於伸出位置時從外部可見。與第二隔膜32的移動相關聯的力經由浮動銷44傳遞至第一隔膜20。

第二隔膜32的浸漬面積選擇為第一隔膜20的浸漬面積的約2.5倍。選擇壓差2.5:1是由於AAR兼容系統所需的制動管壓力BP降低與制動缸壓力BC的比率。更具體地，由於AAR制動系統中輔助儲存器和制動缸之間的體積關係，制動管壓力BP的降低將導致制動缸壓力BC的增加(其為制動管壓力BP降低的2.5倍)。例如，當操作者進行10psi制動管壓力BP降低以啟動制動器時，制動缸壓力BC增加25psi。本發明可以配置用於具有不同要求的非AAR兼容系統或制動系統所期望或所需要的不同壓差。

因此，指示系統10具有確定應急儲存器壓力ER和制動管壓力BP之間的差以根據壓力比2.5:1確定任何制動管壓降(brake pipe reduction)並因此確定預期制動缸壓力BC增加的一個部分。系統10還包括將預期制動缸壓力與實際制動缸壓力BC進行比較以確定是否實際產生了適當的制動缸壓力BC的另一部分，如果沒有產生，則系統10將指示分別超過彈簧28和40的小力偏壓的任何欠壓或過壓。

更具體地，如果第一室22中的制動缸壓力洩漏至比由制動管壓力BP的降低所確定的制動缸壓力BC目標壓力低10psi或更多，則指示系統10將指示制動缸洩漏。第二隔膜32用作預期制動缸壓力BC，因為它將響應於作用在隔膜32上的力差(由於作用在室36中的應急儲存器壓力和作用在室34中的制動管BP壓力所引起)而移動，其中制動管BP壓力已經從與應急儲存器壓力的平衡中降低了制動管BP壓降的量，從而將力經由浮動銷44施加至第一隔膜20上。由於第二隔膜32的浸漬面積相對於第一隔膜20的浸漬面積的2.5:1的差異，第一室22中的制動缸壓力BC必須增加相當於作用在第三室34和36中的隔膜32上的壓力差作用的2.5倍，否則由第二隔膜32提供的力將克服偏壓彈簧28而移動第一隔膜20。當由第二隔膜32提供的力被作用在室22中隔膜20上的制動缸BC壓力的力抵消，超過彈簧28的預載荷(例如約10psi)時，指示器26將移動至伸出位置，從而提供實際制動缸壓力BC低於其在任何給定時間應當達到的壓力的視覺指示。因此，指示器26的移動提供了制動缸壓力BC已經洩漏的信號，使得制動缸壓力BC比預期制動缸壓力BC低的量等於彈簧28的預載荷。

指示系統10還將指示進入制動缸的不期望的洩漏，使得制動缸壓力BC高於其在任何給定時間應當達到的壓力。在正常行車制動應用期間，制動缸壓力BC名義上為制動管壓力BP的降低的2.5倍。在完全釋放和再充填狀態下，制動管BP壓力、輔助儲存器壓力和應急儲存器壓力都被充填到名義上相同的量，通常為90psi，並且制動缸壓力被釋放至0psig。對於行車制動應用，制動管壓力BP由列車駕駛員降低所需的量。制動系統中的控制閥包括工作活塞，該工作活塞的一側由制動管加壓，而另一側由輔助儲存器加壓。當制動管壓力BP降低以進行制動應用時，由於制動管壓力BP的降低，工作活塞移動至制動應用位置。在制動應用位置，允許來自輔助儲存器的空氣流動至制動缸，直到輔助儲存器壓力基本上等於制動管壓力BP為止，此時主工作活塞移動至工作搭接位置(service lap position)，其中輔助儲存器和制動缸之間的連通被斷開，並且制動缸壓力BC被控制。

由於第二隔膜32的浸漬面積與第一隔膜20的浸漬面積之比2.5:1，因此如果制動缸壓力BC在行車制動應用期間與制動管壓力BP降低的比率適當，指示系統10將不與伸展或標記位置中的指示器處於力平衡。如由作用在隔膜32上的力差(由於作用在室36中的應急儲存器壓力和作用在室34中的制動管壓力以及偏壓彈簧40的預載荷所引起)所確定的，如果室22中的制動缸壓力BC增加的量等於或大於制動管壓力BP降低的2.5倍(例如當存在從制動管、輔助儲存器或應急儲存器至制動缸的不期望洩漏時)，隔膜22和32將向下移動，並且指示器38將移動至伸出位置，從而在視覺上指示制動缸過度充填。由於進入制動缸中的產生過壓的不期望洩漏通常是由故障控制閥引起的，所以指示系統10能夠提供故障控制閥的立即通知。

指示器10還可以用於指示制動系統保持閥何時被無意地留在高壓位置。AAR制動系統包括保持閥，當手動啟動時，該保持閥將通過密封制動缸廢氣來抑制(bottle up)制動缸壓力BC。這允許列車駕駛員抑制車輛上的制動器，然後在保持器控制制動缸壓力的同時對制動管和列車上的所有控制閥進行釋放和再充填。通常在降低長期級別的同時使用保持器，並且根據AAR標準，保持器將在高壓設置中控制約20psi。在離開碼頭之前，列車經受多個所需的測試，其包括釋放制動器並檢查每個車輛以驗證制動器已經釋放。如果車輛已經釋放制動器，但是保持器被無意地設置，則指示系統10將提供視覺標記，因為20psi的過壓足以克服彈簧40中的預載荷並將指示器按鈕38移動至伸出位置中。

雖然使用提供力連通的柔性隔膜和浮動銷來說明本發明的實施方式，但是指示系統10可以通過提供必需的2.5:1的比率和所得指示的活塞和密封裝置的任何組合來實現。

在本發明的另一實施方式中，制動維護指示系統50可以包括指示器按鈕52和54，其配置成一旦分別被隔膜20和32移動就保持在伸出位置中。如圖2和圖3所示，指示器按鈕52和54分別僅停留在隔膜20和32上，因此當隔膜20和32從伸出位置返回到縮回位置時，指示器按鈕自由地保持在伸出位置中。如圖3所示，指示器按鈕52和54可以通過使用O形環56和58保持在伸出位置中，這些O形環摩擦地接合指示器按鈕52和54以將它們保持在伸出位置中，同時保持指示系統10的完整性，並保留制動系統錯誤的信號。指示器按鈕52和54可以手動返回至縮回位置，即，在已經觀察或記錄錯誤信號之後，它們可以由維護人員推回到縮回位置中。

在本發明的另一實施方式中，制動維護指示器60可以利用制動管壓力傳感器62、應急儲存器壓力傳感器64和制動缸壓力傳感器66以及伴隨的模擬或數字邏輯電路電子地實現，以基於應急儲存器壓力PER和制動管壓力PBP使用下述等式來評估預期制動缸壓力PBC：

2.5X(PER-PBP)＝PBC。

在該實施方式中，對於上面討論的每種故障模式，電子器件可以包括與發光二極體(LED)驅動器電路68和70組合的LED或者由電路驅動的其他常規視覺指示器。指示系統60優選地使用低功率電子電路和電池72供電，並且可以包括睡眠模式功能以在檢測到制動管壓力為零或標稱壓力時節電。例如，圖4示出了指示系統60的簡單模擬電路實施方式，該指示系統使用應變儀型壓力傳感器62、64和66，用於指示故障模式的LED電路68和70，以及作為電源的電池72。電路布置為使得所有信號通過電池72的電壓比率計量(ratio-metric)，使得電路功能獨立於電池72的充電狀態。在模擬實施方式的情況下，可以經由開關或類似的電子電路進行重置。數字實施方式可以被編程為另外提供存儲功能，該存儲功能將「鎖存」故障指示，直到手動地重置為止或直到由內部診斷邏輯清除為止。應當認識到，圖4的模擬電路可以作為集成數字電路，作為在微處理器或微控制器上運行的固件，或者作為模擬和數字電路的組合容易地提供。

根據本發明的制動維護指示器的各種實施方式可以定位在標準AAR管支架上，如圖5和圖6中進一步所示。例如，如圖5所示，指示系統10可以設置在模塊80中，該模塊適於經由單側管支架82上的現有四埠接口84互連至管支架82，該四埠接口通常用於周期性地連接至單個車輛測試設備。四埠接口84包括提供與制動管壓力BP、輔助儲存器壓力AR、應急儲存器壓力ER和制動缸壓力BC的流體連通的管道，並且因此可以提供用於本發明的所有需要的輸入。在圖5中，模塊80直接連接至管支架82的四埠接口84。因此，將必須移除模塊80，使得單個車輛測試設備可以連接至四埠接口84，以便制動系統的周期性測試。

如圖6所示，本發明可以結合到模塊90中，沿模塊90的一側直接附接至四埠接口84。模塊90包括形成在其中的一系列管道，它們提供與本發明以及與位於模塊90的第二側上的對應一組埠(它們複製四埠接口84)的流體連通，使得測試適配器92可以栓接在模塊90上，以允許與單個車輛測試設備的周期性連接。

本領域技術人員應當認識到，本發明的指示系統可以配置在制動系統控制閥的任何部分中，例如通過重新設計控制閥的包裝，以將接口包括在釋放閥接口或者安裝在維修部分和管支架之間或者應急部分和管支架之間(或者通過將本發明包括在具有氣動接近制動管壓力BP、應急儲存器壓力ER和制動缸壓力BC的任何其它位置)。如圖7所示，指示系統10可以分別集成至控制閥94的至少三個不同位置Alt 1、Alt 2和Alt 3中的任一個中。