专利名称：具有气动补偿代替和减压限制的电子均衡风缸控制器的制作方法
技术领域：
0001本发明通常涉及制动控制系统，更具体而言涉及用于的均衡风缸(equalizing reservoir)的控制器，所述轨道制动系统包括响应均衡风缸中的压力由继动阀控制的制动管。
背景技术：
0002现有的轨道制动系统具有均衡风缸(ER)的全气动控制或ER的电气动控制。在使用全气动ER控制的系统上，通过排空先前加压的补偿(penalty)管产生补偿制动应用。随后引起ER的气动排气和制动应用。在使用电气动ER控制的系统上，补偿制动应用将电信号发送到制动系统。ER然后被减小以通过电气动控制应用制动。包括ER控制器的现有制动系统记载在美国专利No.6,036,284和No.6,318,811中。
0003为了限制均衡风缸的补偿减小，现有系统使用减压限制风缸。补偿应用阀将减压限制风缸连接到用于补偿的均衡风缸，并且从制动阀切断控制。均衡风缸中的压力被减小直到两个风缸稳定。在补偿结束之后，控制向回传递到制动阀并且减压限制风缸被清空。两个这样的系统记载在美国专利No.3,623,777和No.4,491,372中。
0004在美国专利No.6,746,087中描述了一种允许电气动控制均衡风缸的控制系统，其能够以完全气动方式产生补偿应用。用于均衡风缸的控制器包括电气动源和导阀，其中该电气动源响应电平衡压力控制信号的压力或大气，该导阀响应第一导阀的导引端口中的压力选择性地将电气动源或大气连接到均衡风缸。提供了一种磁阀，该磁阀具有连接到第二压力源的第一输入，连接到大气的第二输入，和连接到第一导阀的导引端口的输出。至少一个补偿阀连接到第一导阀的导引输入，并且响应补偿信号以将导引输入连接到大气。导阀和补偿阀气动地产生制动应用而不管磁阀或其控制器的状态。
发明内容
0005本控制系统允许ER的电气动控制，但是能够以完全气动方式和在减压限制中产生补偿应用。用于ER的控制器包括电气动源和第一导阀，其中该电气动源响应电平衡压力控制信号的压力或大气，该第一导阀响应第一导阀的导引端口中的压力选择性地将在第一输入或第二输入的电气动源或大气连接到均衡风缸。提供了一种磁阀，该磁阀具有连接到第二压力源的第一输入，连接到大气的第二输入，和连接到第一导阀的导引端口的输出。至少一个补偿阀连接到第一导阀的导引输入，并且响应补偿信号以将导引输入连接到大气。第四阀具有连接到第一导阀的第二输入的第一输入，和连接到第三压力源的输出，在补偿信号之前所述第三压力源的压力小于均衡风缸中的压力。第四阀响应补偿信号将其第一输入连接到其输出。
0006公开了一种方法，其用于控制轨道制动系统的均衡风缸的压力，所述轨道制动系统包括响应均衡风缸中的压力由继动阀控制的制动管，并且包括压力或大气的电气动源，其具有响应电平衡压力控制信号的闭环系统。所述方法包括在补偿减小风缸压力之后测量均衡风缸中的压力；初始将电平衡压力控制信号设置为在补偿之后测量的均衡风缸压力；随后启动压力或大气的电气动源的闭环系统以用电平衡压力控制信号控制均衡风缸的压力。
0007当结合附图考虑时，从本发明的以下具体描述将显而易见本发明的这些和其它方面。
0008图1是用于现有技术的均衡风缸的控制器的示意图。
0009图2是用于显示本发明的第一实施例的均衡风缸的控制器的示意图。
0010图3是用于显示本发明的第二实施例的均衡风缸的控制器的示意图。
0011图4是用于显示本发明的第三实施例的均衡风缸的控制器的示意图。
0012图5是图3和4的限制磁阀的控制器的示意图。
0013图6是在现有技术的补偿之后控制均衡风缸的流程图。
0014图7是在根据本公开的补偿之后控制均衡风缸的流程图。
具体实施例方式
0015图1是用于美国专利No.6,746,087的均衡风缸的控制器的平衡部分，所述专利被结合于此以作参考。其中为了清楚起见将使用相同的数字。如先前所述发明中所例举的，用于均衡风缸的控制器仅仅是火车制动控制系统的一部分。该平衡控制器可以用于除前述专利中所例举的系统之外的系统。
0016如图中所示，均衡风缸(ER)10通过管线11连接到并且控制制动管继电器12。制动管继电器12控制制动管(BP)。而且，排气口(EX)和供应源或主风缸(MR)通过管线13连接到制动管继电器12。众所周知，制动管继电器12从ER 10接收参考信号11并且通过管线13使用排气口(EX)和主风缸(MR)的压力在制动管(BP)中产生合适的压力。ER 10中压力的减小导致制动管(BP)中压力减小，其反映了制动应用。ER 10中压力的增加导致制动管(BP)中压力增加，其为制动释放信号。为了清楚起见省略了制动管切断和充电电路。然而如上面的专利所述，该实现是公知的。
0017主风缸(MR)也通过管线13连接到响应电平衡压力控制信号的压力或大气的电气动源16。电气动源16可以包括如美国专利No.6,746,087中所述的在公共输出17连接在一起的电气动或磁(electro-pneumatic or magnetic)应用阀和电气动或磁释放阀。虽然这一对阀可以形成压力或大气的电气动源16，但是单一阀可以用于任何其它电气动控制系统以提供期望的均衡风缸压力信号。输出17连接到均衡风缸换能器(transducer)(ERT)。
0018输出17也作为第一输入提供给均衡风缸导阀(PVER)22。另一输出来自大气或管线45上的排气口(EX)。PVER 22的输出在线19上提供给ER 10。阀22的导引端口或导引管线23连接到气动或磁阀24的输出27。在管线21上24的输出的第二压力源来自主风缸(MR)并且通过阻气门或限制器C3。当补偿阀将导引端口23连接到排气口(EX)或大气时限制器C3防止导引端口23充电。
0019平衡磁阀(MVER)24在其无效(deactivated)状态下被显示，其中导引端口23连接到排气口(EX)。一旦启动，所述源连接到导阀22以将其从所示的排气位置移动到控制压力位置，从而将输出19连接到管线17。电气动源16的控制确定通过开式导阀22提供给ER 10的压力。如先前提到的专利中所述的，这些连接和操作在现有技术中是公知的。
0020同样，气动补偿阀26和/或电或电气动补偿阀28通过补偿导引管线25连接到PVER 22的导引端口23。阀26和28两者响应补偿输入信号以将它们各自的输出连接到通向排气口(EX)的补偿导引管线25。这从PVER 22的导引端口23去除导引信号，使得它返回所示位置，以将其输出19和ER 10连接到大气或排气口(EX)。这导致制动管继电器12减小制动管压力，从而进行制动应用。
0021补偿压力换能器(PT)通过管线27监视补偿导引管线25到导引端口23的压力值。这可以用于控制使用电气动源16的ER 10并且指示补偿阀已被启动，将补偿导引管线25连接到排气口(EX)。
0022提供了控制器50。该控制器为各种电气动或磁阀提供所有控制信号，并且从每个换能器接收反馈。控制器50被显示成单部件(block)并且可以是制动系统的控制器，其可以是单个控制器或可以是多个分布控制器。控制器50的部分可以位于模块上，所述模块包括如美国专利No.6,036,284的图9中所示的用于ER 10的控制器，控制器50的其它部分是系统控制器的一部分。控制器50也被显示成控制电气动补偿阀。又，这通常通过比较ER 10的分布控制器部分与制动系统控制器来实现。
0023如美国专利No.6,746,087的图2中所示，补偿导引管线25可以连接到MVER磁阀24的输入21而不是其输入。
0024图1中的系统的操作响应补偿条件而提供气动启动制动，无论它是电气动还是气动检测补偿。控制器50防止MR连续排放到开式补偿阀之外。控制器可以通过PT检测补偿条件并且操作以断开(关闭)MVER阀24，由此防止进一步排出空气。当控制器(和磁阀24)处于断开状态时，这也防止了连续排放空气。这将允许例如用开式脚踩阀(foot valve)牵引无人驾驶无动力机车。
0025图2-4显示了图1的均衡风缸系统的改进，其包含减压限制。图2显示了使用减压限制风缸，图3显示了附加的减压限制磁阀，图4显示了两者的串联组合。
0026第一导阀(PVER)22的管线45作为第一输入被提供给减压限制导阀(PVRL)62。另一输入是来自大气或排气口(EX)的管线63。PVRL 62的输出在管线61上提供给减压限制风缸(RLR)60。PVRL 62的导引端口或导引管线65连接到第一导阀PVER 22的导引管线23。
0027响应在管线25上的补偿输入，导引管线65连接到排气口。这去除PVER 22和PVRL 62每个的导引信号，从而使每个PVER 22和PVRL 62处于所示位置。在所示位置中，ER 10的管线19连接到管线45，从PVER 22连接到PVRL 62的输入，从而连接到RLR 60的管线61。ER 10内的压力将减为RLR 60的体积。ER10内的压力减小与ER10和RLR 60的体积大小关系成正比。这将由于补偿而导致ER 10减小指定量，因此不完全等于大气，由此引起预定的制动应用而不是完全或最大制动应用。
0028如图1的现有技术所述，一旦启动平衡磁阀24和闭合补偿阀26/28，源压力通过管线27连接到导引管线23和65。PVER 22应当从其所示的补偿位置移动到其控制压力位置，将其输出19连接到管线17。一旦将源压力连接到导引管线65，PVRL 62将从其补偿位置变为将其输出管线61连接到管线63和排气口(EX)，因此减小RLR 60内的压力以恢复全补偿减压能力。
0029在图3中示出了使用磁阀作为减压限制设备。导阀(PVER)22的输出管线45作为第一输入被提供给补偿限制磁阀(MVSP)64。另一输入是来自大气或排气口(EX)的管线67。补偿阀26/28响应补偿输入以将管线23连接到排气口，因此从PVER 22去除导引信号，从而引起所示位置的响应。在所示位置中，ER 10的管线19连接到管线45，从PVER 22连接到MVSP 64的输入，因此连接到通向大气或排气口(EX)的管线67。ER 10内的压力将减小以导致制动。
0030一旦启动磁阀(MVSP)64输入管线45从通向大气或排气口(EX)的管线67断开。只要导阀22保持在所示或补偿的位置，ER 10内的压力将停止以减小，因此保持获得的制动应用。
0031随后MVSP 64的止动将使管线45再连接到排气口，从而进一步减小ER 10并且允许更大的制动应用。随后的启动将停止减小并且保持获得的制动应用。在系统的完全代替(override)补偿操作期间，通过MVSP 64的启动控制，制动应用逐步增加可以被控制、保持或完全应用。
0032MVSP 64的启动和无效可以是单一源或各种其它设计。简单方法可以是通过导引管线23内的压力传感器启动延时继电器，所述导引管线23将在完全排空之前支持均衡风缸的单步延迟。另一种方法可以是控制器(其可以是智能的)随着时间或传感器反馈控制来控制步骤。
0033在图4中显示了图2和3的减压限制设备或系统的组合。磁阀MVSP 64连接到导阀PVER 22和导阀PVRL 62之间的管线45。这提供了带有步进或分级减压的电流(current)限制风缸60的电流限制特征和磁阀MVSP 64的安全特征。
0034图5显示了通过冗余控制器用于减压限制磁阀MVSP 64的安全设计元件。
0035启动系统包括两个截然不同的、独立的控制器66和68。控制器是电子的并且可以是固态或微处理器智能技术。关键在于，这些控制器是分离的和独立的，能够知道控制MVSP 64的启动。控制器以下方式与MVSP 64串联布置，即一个控制器的故障将不会阻止另一个控制器使MVSP 64无效。
0036如图5中所示MVSP 64被无效。首先必须允许用于启动的电源通过控制器66(通过其开关的闭合由其输入要求确定，所述开关可以是固态控制或继电器触点)通向MVSP 64，以通过MVSP(线圈)的启动电路，并且允许通过控制器68连接源以返回并因此启动MVSP64。类似于控制器66的控制器68由其不同的输入要求确定其开关的闭合，所述开关可以是固态控制或继电器触点。类似地，串联控制器可以启动单一继电器以控制MVSP 64。
0037获得高级别安全性在于MVSP 64必须被启动以防止应用制动。控制器66和68是冗余的，也就是说每一个控制器必须处于启动模式以启动MVSP 64。一个控制器启动故障由另一个控制器代替。作为独立机车安全设备的串联加入，存在可以增强电路安全性的若干布置，例如驾驶室(cab)信号、火车正控制和警报(positive train control andvigilant)系统。为了防止启动电路，因此允许制动以应用到全电势(potential)。
0038导引端口23中压力的恢复导致导阀PVER 22从大气断开均衡风缸ER 10，并且将其连接到压力的电气动源16。当ER中的压力有效地处于减压阶段时，和当代替补偿终止时，突然重新连接到电气动源16可能导致不理想的效果。现有技术的选择是1)停止进一步发生减压或2)延迟导引端口压力的恢复直到完全应用制动。选择1不是理想的，这是因为可能无法获得完全应用，并且去除了通过控制电气动源16选择加入更多的制动。选择2不是理想的，这是因为保证全制动能力的时间将限制总操作系统或控制机车。
0039本设计允许ER 10连接到电气动源16而不降低制动能力，操作者可以期望抑制进一步应用制动。本设计可应用于带有电气动控制的任何均衡风缸控制系统，包括但不限于图1-4中所示的那些系统。
0040在现有技术中，控制器50具有恢复补偿应用的责任。如上所述，补偿的恢复要求供应压力恢复到导引管线23。供应源压力不可用，除非控制器50启动MVER 24以将源导线13连接到导引管线23。PPV或EPV 26/28必须被启动以从大气或排气口断开导引管线23。然后仅仅允许导引管线23形成压力并且启动PVER 22。启动的PVER 22断开排气口或减压限制管线45，并且将ER 10管线19连接到管线17，从而连接到电气动控制器16。
0041如图6中所示，在步骤70，确定是否可能恢复。倘若是，控制器50将通过其逻辑延迟MVER 24的启动以保证ER 10被足够减小进而确保制动的可靠应用。在步骤74，启动MVER 24之前，在步骤72，控制器50从管线17断开电启动控制器16的每个供应源和排气口。因此由于形成管线25内的压力而启动PVER 22时，ER 10将增加或减小压力，从而保持所获得的制动水平。
0042在步骤76，控制器50将监视反馈水平(level)传感器PT并且确定PVER 22的启动状态。在步骤78，一旦确定启动并且操作者命令完全释放制动，然后在步骤82和84，控制器50将允许电气动控制器20增加、保持和控制管线17内的压力，进而增加、保持和控制ER 10内的压力。
0043在图7所示的本系统中，控制器50仍然具有恢复补偿应用的责任。如现有技术所述，在步骤74，控制器50启动MVER 24，在步骤72，断开电气动控制器16的每个供应源和排气口，并在步骤76，监视反馈水平传感器PT以确定PVER 22的启动状态。接着如步骤78中那样，系统允许电气动控制器16保持、减小或控制管线17内的压力，进而保持、减小或控制ER 10内的压力，而不需要操作者完全释放制动。
0044在步骤76，控制器50监视反馈水平传感器PT以确定PVER 22的启动状态。控制器50确定ER 10是否通过管线19和PVER 22连接到管线17，从而连接到电气动控制器16。倘若是，电气动控制器16具有集成反馈水平传感器，在步骤86，控制器50从电气动控制器16的传输ERT确定管线17上的压力，进而确定ER 10内的压力。在步骤88，控制器50然后将等于反馈水平传感器值的目标ER信号发送到电气动控制器16。然而，电气动控制器16并不允许连接到源或排气口。这是电气动控制器16的闭环控制的前提。在步骤82，控制器50从机车确定预期的制动要求，当由于恢复需要持续补偿制动时，其包括操作者和其它逻辑要求。在步骤84，启动电气动控制器16闭环控制以选择连接到通向管线17的源和/或排气口以建立制动的全电气动控制。
0045完全在工业中公知标准的要求和规则下，该方法提供了从ER控制功能的代替返回到操作者控制的无缝过渡。由于源和排气口在电气动控制器的断开防止压力泄漏的非理想效果的可能性，因此代替特征的安全性未受损而是被增强。操作者不会被操作差异扰乱，并且不太可能反应过度而导致非理想的重度制动效应。
0046尽管具体描述和显示了本发明，显而易见的是这仅仅作为示例和例子被提出而不应当作为限制。本发明的范围将由所附权利要求限制。
权利要求
1.一种用于轨道制动系统的均衡风缸的控制器，所述轨道制动系统包括响应均衡风缸中的压力由继动阀控制的制动管，所述控制器包括响应电平衡压力控制信号的压力或大气的电气动源；第一导阀，其响应第一导阀的导引端口中的压力选择性地将在第一输入或第二输入的电气动源连接到均衡风缸；第一磁阀，其具有连接到第二压力源的第一输入，连接到大气的第二输入和连接到第一导阀的导引端口的输出；补偿阀，其连接到第一导阀的导引输入并且响应补偿信号以将导引输入连接到大气；以及第四阀，其具有连接到第一导阀的第二输入的第一输入和连接到第三压力源的输出，在补偿信号之前所述第三压力源的压力小于均衡风缸中的压力，第四阀响应补偿信号将其第一输入连接到其输出。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述第三压力源是第二风缸。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中所述第四阀具有连接到大气的第二输入，并且第四阀在缺少补偿信号的情况下将其第二输入连接到其输出。
4.根据权利要求1所述的控制器，其中所述第三压力源是大气。
5.根据权利要求1所述的控制器，其中所述补偿阀和第四阀响应电补偿信号和气动补偿信号中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的控制器，其中所述第四阀是第二导阀，该导阀具有连接到第一导阀的导引端口的导引端口。
7.根据权利要求6所述的控制器，包括第二磁阀，该磁阀将补偿阀的第二输入选择性地连接到第四阀的第一输入。
8.根据权利要求1所述的控制器，其中所述第四阀是第二磁阀，所述第三压力源是大气，当被断开时第四阀将其第一输入连接到其输出。
9.根据权利要求8所述的控制器，包括一对控制器，所述控制器必须同时启动以给第二磁阀通电。
10.根据权利要求1所述的控制器，其中所述压力或大气的电气动源包括测量均衡风缸压力的压力换能器和用电平衡压力控制信号控制均衡风缸压力的闭环系统。
11.根据权利要求10所述的控制器，其中在启动闭环系统之前，所述电平衡压力控制信号初始被设置为在补偿之后测量的均衡风缸压力。
12.根据权利要求10所述的控制器，其中所述压力换能器连接到第一导阀的第一输入。
13.根据权利要求1所述的控制器，包括压力换能器，该压力换能器连接到第一导阀的导引端口，并且用于控制第一磁阀和指示开放到大气补偿阀。
14.一种用于控制轨道制动系统的均衡风缸的压力的方法，所述轨道制动系统包括响应均衡风缸中的压力由继动阀控制的制动管，并且包括具有响应电平衡压力控制信号的闭环系统的压力或大气的电气动源，所述方法包括在补偿减小风缸压力之后测量均衡风缸中的压力；初始将电平衡压力控制信号设置为在补偿之后测量的均衡风缸压力；以及随后启动压力或大气的电气动源的闭环系统以用电平衡压力控制信号控制均衡风缸的压力。
全文摘要
一种控制系统，其允许电气动控制均衡风缸，并且能够以完全气动方式产生补偿应用。用于均衡风缸的控制器包括电气动源和导阀。提供了一种磁阀，该磁阀具有连接到第二压力源的第一输入，连接到大气的第二输入，和连接到第一导阀的导引端口的输出。至少一个补偿阀连接到第一导阀的导引输入，并且响应补偿信号以将导引输入连接到大气。第四阀具有连接到第一导阀的第二输入的第一输入和连接到第三压力源的输出，在补偿信号之前所述第三压力源的压力小于均衡风缸中的压力。第四阀响应补偿信号将其第一输入连接到其输出。一种用于响应电平衡压力控制信号初始化压力或大气的电气动源的方法。
文档编号B60T17/22GK1944132SQ20061013920
公开日2007年4月11日 申请日期2006年9月15日 优先权日2005年9月16日
发明者J·M·雷诺兹, D·M·佩蒂特, R·J·泰夫克, K·B·鲁特 申请人:纽约气力制动公司