1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道車輛制動系統(tǒng)，并且更具體地，涉及一種反映低制動缸壓力和進入制動缸中的制動系統(tǒng)泄漏的警告指示器。

2.相關(guān)技術(shù)

貨運車輛制動系統(tǒng)中使用的控制閥，例如由位于紐約的Watertown的紐約氣閘公司(New York Air Brake Corporation)制造的DB-60控制閥或由位于賓夕法尼亞州的Wilmerding的美國西屋制動公司(Wabtec Corporation)制造的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泄漏，制動缸將不會保持原始設(shè)定壓力。除了制動缸泄漏導(dǎo)致低制動缸壓力外，制動系統(tǒng)可能泄漏至制動缸中，導(dǎo)致高制動缸壓力。

最近對AAR制動系統(tǒng)的改進包括增加制動缸保持閥，其補償制動缸泄漏。另一改進包括增加制動缸限制閥，其排放進入制動缸中的泄漏導(dǎo)致的制動缸過壓。雖然這些改進可以改善制動系統(tǒng)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(tǒng)，其能夠在制動系統(tǒng)低制動缸壓力或進入制動缸中的制動系統(tǒng)泄漏時提供清楚的指示。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明包括一種制動維護指示系統(tǒng)，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，其被配置成確定制動缸壓力，第二部分與制動管壓力的來源和應(yīng)急儲存器壓力的來源連通，其被配置成根據(jù)制動管壓力和應(yīng)急儲存器壓力之間的差來確定預(yù)期制動缸壓力。當制動缸壓力小于預(yù)期制動缸壓力時，第一指示器提供信號，并且當制動缸壓力超過預(yù)期制動缸壓力時，第二指示器提供信號。優(yōu)選地，預(yù)期制動缸壓力被確定為是制動管壓力和應(yīng)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(yù)期制動缸壓力相同時的縮回位置和制動缸壓力小于預(yù)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(yù)期制動缸壓力相同時的縮回位置和制動缸壓力超過預(yù)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后縮回，或者可以保持在伸出位置直到手動地重置為止。

系統(tǒng)的第一部分確定實際制動缸壓力，并且可以設(shè)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并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?？梢允褂脧椈蓙硖峁⒅甘酒髌珘褐量s回位置中的力，從而產(chǎn)生小級別的公差。系統(tǒng)的第二部分確定預(yù)期制動缸壓力，并且具有與制動壓力的來源連通的第三室、與應(yīng)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并且具有第二浸漬面積的第二隔膜，第二浸漬面積以2.5:1的比率大于第一浸漬面積，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(fā)明的另一實施方式中，系統(tǒng)可以設(shè)置成利用數(shù)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于計算預(yù)期制動缸壓力的電路，該預(yù)期制動缸壓力為制動管壓力和應(yīng)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(yōu)選地包括發(fā)光二極管。用于計算預(yù)期制動缸壓力的電路可以是模擬電路、數(shù)字電路或其某種組合。

通過將指示器設(shè)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并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端口測試接口的一系列管道，本發(fā)明的各個實施方式可以連接至制動系統(tǒng)，其中，四端口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(yīng)急儲存器壓力的來源。殼體可以包括一系列端口，這些端口配置成將殼體的管道操作性地連接至附加在其上的四端口測試適配器，從而通過安裝在四端口測試接口上的適當位置的本發(fā)明能夠進行傳統(tǒng)的測試操作?？商娲兀谝缓偷诙糠忠约暗谝缓偷诙甘酒骺梢栽谥辽俣鄠€位置中的任一個聯(lián)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(yīng)急儲存器壓力的來源。

附圖說明

通過結(jié)合附圖閱讀下面的詳細說明，將更全面地理解和領(lǐng)會本發(fā)明，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的制動維護指示系統(tǒng)的第一實施方式的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的處于第一位置的制動維護指示系統(tǒng)的第二實施方式的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的處于第二位置的制動維護指示系統(tǒng)的第二實施方式的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的制動維護指示系統(tǒng)的第三實施方式的示意圖；

圖5是用于根據(jù)本發(fā)明的制動維護指示系統(tǒng)的附接位置的第一實施方式的示意圖；

圖6是用于根據(jù)本發(fā)明的制動維護指示系統(tǒng)的附接位置的第二實施方式的示意圖；

圖7是具有用于附接根據(jù)本發(fā)明的制動維護指示系統(tǒng)的各種位置的制動控制閥的示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)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中看到用于指示制動缸的過壓或?qū)е虑穳旱闹苿痈仔孤┑闹苿泳S護指示系統(tǒng)10。如圖1所示，指示系統(tǒng)10包括與制動缸壓力BC的來源流體連通的第一端口12、與廢氣EX(大氣壓力)流體連通的第二端口14、與制動管壓力BP的來源流體連通的第三端口16以及與應(yīng)急儲存器壓力的來源ER連通的第四端口18。

指示系統(tǒng)10還包括將與第一端口12連通的第一室22和與第二端口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(nèi)，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(yōu)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(yù)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后，以防止錯誤的故障指示?？梢酝ㄟ^選擇相應(yīng)的彈簧28預(yù)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(shè)置成與指示器26成覆蓋關(guān)系，從而保持壓力包封(envelope)，保護指示器26并防止任何環(huán)境污物進入指示系統(tǒng)10，同時允許指示器26移動至從系統(tǒng)10外部可見的伸出位置。

第二隔膜32設(shè)置在指示系統(tǒng)10中，以將與第三端口16且因此與制動管壓力BP連通的第三室34和與第四端口18且因此與應(yīng)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(nèi)，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(yōu)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(yù)載荷。第二透明或半透明的指示器蓋42可以設(shè)置成與指示器38成覆蓋關(guān)系，從而保持壓力包封，保護指示器38并防止任何環(huán)境污物進入指示系統(tǒng)10，同時允許指示器38在處于伸出位置時從外部可見。與第二隔膜32的移動相關(guān)聯(lián)的力經(jīng)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是由于AAR兼容系統(tǒng)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，由于AAR制動系統(tǒng)中輔助儲存器和制動缸之間的體積關(guān)系，制動管壓力BP的降低將導(dǎo)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(fā)明可以配置用于具有不同要求的非AAR兼容系統(tǒng)或制動系統(tǒng)所期望或所需要的不同壓差。

因此，指示系統(tǒng)10具有確定應(yīng)急儲存器壓力ER和制動管壓力BP之間的差以根據(jù)壓力比2.5:1確定任何制動管壓降(brake pipe reduction)并因此確定預(yù)期制動缸壓力BC增加的一個部分。系統(tǒng)10還包括將預(yù)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(chǎn)生了適當?shù)闹苿痈讐毫C的另一部分，如果沒有產(chǎn)生，則系統(tǒng)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中的制動缸壓力泄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(tǒng)10將指示制動缸泄漏。第二隔膜32用作預(yù)期制動缸壓力BC，因為它將響應(yīng)于作用在隔膜32上的力差(由于作用在室36中的應(yīng)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(jīng)從與應(yīng)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(jīng)由浮動銷44施加至第一隔膜20上。由于第二隔膜32的浸漬面積相對于第一隔膜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必須增加相當于作用在第三室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(yù)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低于其在任何給定時間應(yīng)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(jīng)泄漏的信號，使得制動缸壓力BC比預(yù)期制動缸壓力BC低的量等于彈簧28的預(yù)載荷。

指示系統(tǒng)10還將指示進入制動缸的不期望的泄漏，使得制動缸壓力BC高于其在任何給定時間應(yīng)當達到的壓力。在正常行車制動應(yīng)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(tài)下，制動管BP壓力、輔助儲存器壓力和應(yīng)急儲存器壓力都被充填到名義上相同的量，通常為90psi，并且制動缸壓力被釋放至0psig。對于行車制動應(yīng)用，制動管壓力BP由列車駕駛員降低所需的量。制動系統(tǒng)中的控制閥包括工作活塞，該工作活塞的一側(cè)由制動管加壓，而另一側(cè)由輔助儲存器加壓。當制動管壓力BP降低以進行制動應(yīng)用時，由于制動管壓力BP的降低，工作活塞移動至制動應(yīng)用位置。在制動應(yīng)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于制動管壓力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，并且制動缸壓力BC被控制。

由于第二隔膜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(yīng)用期間與制動管壓力BP降低的比率適當，指示系統(tǒng)10將不與伸展或標記位置中的指示器處于力平衡。如由作用在隔膜32上的力差(由于作用在室36中的應(yīng)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(yù)載荷所引起)所確定的，如果室22中的制動缸壓力BC增加的量等于或大于制動管壓力BP降低的2.5倍(例如當存在從制動管、輔助儲存器或應(yīng)急儲存器至制動缸的不期望泄漏時)，隔膜22和32將向下移動，并且指示器38將移動至伸出位置，從而在視覺上指示制動缸過度充填。由于進入制動缸中的產(chǎn)生過壓的不期望泄漏通常是由故障控制閥引起的，所以指示系統(tǒng)10能夠提供故障控制閥的立即通知。

指示器10還可以用于指示制動系統(tǒng)保持閥何時被無意地留在高壓位置。AAR制動系統(tǒng)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，然后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，并且根據(jù)AAR標準，保持器將在高壓設(shè)置中控制約20psi。在離開碼頭之前，列車經(jīng)受多個所需的測試，其包括釋放制動器并檢查每個車輛以驗證制動器已經(jīng)釋放。如果車輛已經(jīng)釋放制動器，但是保持器被無意地設(shè)置，則指示系統(tǒng)10將提供視覺標記，因為20psi的過壓足以克服彈簧40中的預(yù)載荷并將指示器按鈕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(fā)明的實施方式，但是指示系統(tǒng)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(xiàn)。

在本發(fā)明的另一實施方式中，制動維護指示系統(tǒng)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(huán)56和58保持在伸出位置中，這些O形環(huán)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(tǒng)10的完整性，并保留制動系統(tǒng)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(jīng)觀察或記錄錯誤信號之后，它們可以由維護人員推回到縮回位置中。

在本發(fā)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(yīng)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(shù)字邏輯電路電子地實現(xiàn)，以基于應(yīng)急儲存器壓力P_ER和制動管壓力P_BP使用下述等式來評估預(yù)期制動缸壓力P_BC：

2.5X(P_ER-P_BP)＝P_BC。

在該實施方式中，對于上面討論的每種故障模式，電子器件可以包括與發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器電路68和70組合的LED或者由電路驅(qū)動的其他常規(guī)視覺指示器。指示系統(tǒng)60優(yōu)選地使用低功率電子電路和電池72供電，并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(jié)電。例如，圖4示出了指示系統(tǒng)60的簡單模擬電路實施方式，該指示系統(tǒng)使用應(yīng)變儀型壓力傳感器62、64和66，用于指示故障模式的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)，使得電路功能獨立于電池72的充電狀態(tài)。在模擬實施方式的情況下，可以經(jīng)由開關(guān)或類似的電子電路進行重置。數(shù)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(nèi)部診斷邏輯清除為止。應(yīng)當認識到，圖4的模擬電路可以作為集成數(shù)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(shù)字電路的組合容易地提供。

根據(jù)本發(fā)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(tǒng)10可以設(shè)置在模塊80中，該模塊適于經(jīng)由單側(cè)管支架82上的現(xiàn)有四端口接口84互連至管支架82，該四端口接口通常用于周期性地連接至單個車輛測試設(shè)備。四端口接口84包括提供與制動管壓力BP、輔助儲存器壓力AR、應(yīng)急儲存器壓力ER和制動缸壓力BC的流體連通的管道，并且因此可以提供用于本發(fā)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的四端口接口84。因此，將必須移除模塊80，使得單個車輛測試設(shè)備可以連接至四端口接口84，以便制動系統(tǒng)的周期性測試。

如圖6所示，本發(fā)明可以結(jié)合到模塊90中，沿模塊90的一側(cè)直接附接至四端口接口84。模塊90包括形成在其中的一系列管道，它們提供與本發(fā)明以及與位于模塊90的第二側(cè)上的對應(yīng)一組端口(它們復(fù)制四端口接口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(shè)備的周期性連接。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當認識到，本發(fā)明的指示系統(tǒng)可以配置在制動系統(tǒng)控制閥的任何部分中，例如通過重新設(shè)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(yīng)急部分和管支架之間(或者通過將本發(fā)明包括在具有氣動接近制動管壓力BP、應(yīng)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(tǒng)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。