制动维护指示器的制作方法

1.技术领域

本发明涉及轨道车辆制动系统，并且更具体地，涉及一种反映低制动缸压力和进入制动缸中的制动系统泄漏的警告指示器。

2.相关技术

货运车辆制动系统中使用的控制阀，例如由位于纽约的Watertown的纽约气闸公司(New York Air Brake Corporation)制造的DB-60控制阀或由位于宾夕法尼亚州的Wilmerding的美国西屋制动公司(Wabtec Corporation)制造的AB型控制阀，通常为货运车辆的制动缸提供空气压力。然而，如果制动缸或者控制阀和车辆之间的管道有泄漏，制动缸将不会保持原始设定压力。除了制动缸泄漏导致低制动缸压力外，制动系统可能泄漏至制动缸中，导致高制动缸压力。

最近对AAR制动系统的改进包括增加制动缸保持阀，其补偿制动缸泄漏。另一改进包括增加制动缸限制阀，其排放进入制动缸中的泄漏导致的制动缸过压。虽然这些改进可以改善制动系统的整体安全性，但是它们可能使制动缺陷的存在变得隐蔽，使得检测更困难，从而延迟校正动作。因此，需要一种系统，其能够在制动系统低制动缸压力或进入制动缸中的制动系统泄漏时提供清楚的指示。

技术实现要素：

本发明包括一种制动维护指示系统，具有第一部分以及第二部分，第一部分与制动缸压力的来源连通，其被配置成确定制动缸压力，第二部分与制动管压力的来源和应急储存器压力的来源连通，其被配置成根据制动管压力和应急储存器压力之间的差来确定预期制动缸压力。当制动缸压力小于预期制动缸压力时，第一指示器提供信号，并且当制动缸压力超过预期制动缸压力时，第二指示器提供信号。优选地，预期制动缸压力被确定为是制动管压力和应急储存器压力之间的差的2.5倍。

在一个实施方式中，第一指示器是可在制动缸压力与预期制动缸压力相同时的缩回位置和制动缸压力小于预期制动缸压力时的伸出位置之间移动的指示器按钮。第二指示器是可在制动缸压力与预期制动缸压力相同时的缩回位置和制动缸压力超过预期制动缸压力时的伸出位置之间移动的指示器按钮。这些指示器可以在提供信号之后缩回，或者可以保持在伸出位置直到手动地重置为止。

系统的第一部分确定实际制动缸压力，并且可以设置成利用压力室和隔膜，具有与制动缸压力的来源连通的第一室、与大气压力连通的第二室，以及将第一室和第二室分开并且具有第一浸渍面积的第一隔膜，其中，该隔膜配置成使第一指示器在缩回位置和伸出位置之间移动。可以使用弹簧来提供将指示器偏压至缩回位置中的力，从而产生小级别的公差。系统的第二部分确定预期制动缸压力，并且具有与制动压力的来源连通的第三室、与应急储存器压力的来源连通的第四室，以及将第三室和第四室分开并且具有第二浸渍面积的第二隔膜，第二浸渍面积以2.5:1的比率大于第一浸渍面积，该隔膜配置成使第二指示器在缩回位置和伸出位置之间移动。

在本发明的另一实施方式中，系统可以设置成利用数字或模拟电路。在该实施方式中，第一部分包括第一压力传感器，第二部分包括第二和第三压力传感器以及用于计算预期制动缸压力的电路，该预期制动缸压力为制动管压力和应急储存器压力之间的差的2.5倍。第一指示器和第二指示器优选地包括发光二极管。用于计算预期制动缸压力的电路可以是模拟电路、数字电路或其某种组合。

通过将指示器设置在壳体中，该壳体封装第一和第二部分以及缩回的第一和第二指示器并且附加地具有被配置成将所述第一和第二部分操作性地互连至四端口测试接口的一系列管道，本发明的各个实施方式可以连接至制动系统，其中，四端口测试接口可以提供制动缸压力的来源、制动管压力的来源以及应急储存器压力的来源。壳体可以包括一系列端口，这些端口配置成将壳体的管道操作性地连接至附加在其上的四端口测试适配器，从而通过安装在四端口测试接口上的适当位置的本发明能够进行传统的测试操作。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个位置中的任一个联接至控制阀，该控制阀能够提供制动缸压力的来源、制动管压力的来源以及应急储存器压力的来源。

附图说明

通过结合附图阅读下面的详细说明，将更全面地理解和领会本发明，在附图中：

图1是根据本发明的制动维护指示系统的第一实施方式的示意图；

图2是根据本发明的处于第一位置的制动维护指示系统的第二实施方式的示意图；

图3是根据本发明的处于第二位置的制动维护指示系统的第二实施方式的示意图；

图4是根据本发明的制动维护指示系统的第三实施方式的示意图；

图5是用于根据本发明的制动维护指示系统的附接位置的第一实施方式的示意图；

图6是用于根据本发明的制动维护指示系统的附接位置的第二实施方式的示意图；

图7是具有用于附接根据本发明的制动维护指示系统的各种位置的制动控制阀的示意图。

具体实施方式

现在参考附图，其中相同的附图标记始终表示相同的部件，在图1中看到用于指示制动缸的过压或导致欠压的制动缸泄漏的制动维护指示系统10。如图1所示，指示系统10包括与制动缸压力BC的来源流体连通的第一端口12、与废气EX(大气压力)流体连通的第二端口14、与制动管压力BP的来源流体连通的第三端口16以及与应急储存器压力的来源ER连通的第四端口18。

指示系统10还包括将与第一端口12连通的第一室22和与第二端口14连通的第二室24分开的第一隔膜20。隔膜20操作性地接合至可在缩回位置和伸出位置之间移动的视觉指示器26，在缩回位置，指示器26基本上容纳在第一室22内，在伸出位置，指示器26从第一室22向外伸出。指示器26由弹簧28偏压至缩回位置中。弹簧28优选地具有提供将指示器26朝向缩回位置偏压的约10psi的力的预载荷，在实际制动缸BC压力和目标制动缸BC压力之间提供限定的滞后，以防止错误的故障指示。可以通过选择相应的弹簧28预载荷来提供其他压力偏压值。透明或半透明的指示器盖30可以设置成与指示器26成覆盖关系，从而保持压力包封(envelope)，保护指示器26并防止任何环境污物进入指示系统10，同时允许指示器26移动至从系统10外部可见的伸出位置。

第二隔膜32设置在指示系统10中，以将与第三端口16且因此与制动管压力BP连通的第三室34和与第四端口18且因此与应急储存器压力ER连通的第四室36分开。隔膜32操作性地接合至可在缩回位置和伸出位置之间移动的第二视觉指示器38，在缩回位置，指示器38基本上容纳在第四室36内，在伸出位置，指示器38从第四室36向外伸出。指示器38由第二弹簧40偏压至缩回位置中。弹簧40优选地具有提供将指示器38移入缩回位置中的约10psi的偏压力的预载荷。第二透明或半透明的指示器盖42可以设置成与指示器38成覆盖关系，从而保持压力包封，保护指示器38并防止任何环境污物进入指示系统10，同时允许指示器38在处于伸出位置时从外部可见。与第二隔膜32的移动相关联的力经由浮动销44传递至第一隔膜20。

第二隔膜32的浸渍面积选择为第一隔膜20的浸渍面积的约2.5倍。选择压差2.5:1是由于AAR兼容系统所需的制动管压力BP降低与制动缸压力BC的比率。更具体地，由于AAR制动系统中辅助储存器和制动缸之间的体积关系，制动管压力BP的降低将导致制动缸压力BC的增加(其为制动管压力BP降低的2.5倍)。例如，当操作者进行10psi制动管压力BP降低以启动制动器时，制动缸压力BC增加25psi。本发明可以配置用于具有不同要求的非AAR兼容系统或制动系统所期望或所需要的不同压差。

因此，指示系统10具有确定应急储存器压力ER和制动管压力BP之间的差以根据压力比2.5:1确定任何制动管压降(brake pipe reduction)并因此确定预期制动缸压力BC增加的一个部分。系统10还包括将预期制动缸压力与实际制动缸压力BC进行比较以确定是否实际产生了适当的制动缸压力BC的另一部分，如果没有产生，则系统10将指示分别超过弹簧28和40的小力偏压的任何欠压或过压。

更具体地，如果第一室22中的制动缸压力泄漏至比由制动管压力BP的降低所确定的制动缸压力BC目标压力低10psi或更多，则指示系统10将指示制动缸泄漏。第二隔膜32用作预期制动缸压力BC，因为它将响应于作用在隔膜32上的力差(由于作用在室36中的应急储存器压力和作用在室34中的制动管BP压力所引起)而移动，其中制动管BP压力已经从与应急储存器压力的平衡中降低了制动管BP压降的量，从而将力经由浮动销44施加至第一隔膜20上。由于第二隔膜32的浸渍面积相对于第一隔膜20的浸渍面积的2.5:1的差异，第一室22中的制动缸压力BC必须增加相当于作用在第三室34和36中的隔膜32上的压力差作用的2.5倍，否则由第二隔膜32提供的力将克服偏压弹簧28而移动第一隔膜20。当由第二隔膜32提供的力被作用在室22中隔膜20上的制动缸BC压力的力抵消，超过弹簧28的预载荷(例如约10psi)时，指示器26将移动至伸出位置，从而提供实际制动缸压力BC低于其在任何给定时间应当达到的压力的视觉指示。因此，指示器26的移动提供了制动缸压力BC已经泄漏的信号，使得制动缸压力BC比预期制动缸压力BC低的量等于弹簧28的预载荷。

指示系统10还将指示进入制动缸的不期望的泄漏，使得制动缸压力BC高于其在任何给定时间应当达到的压力。在正常行车制动应用期间，制动缸压力BC名义上为制动管压力BP的降低的2.5倍。在完全释放和再充填状态下，制动管BP压力、辅助储存器压力和应急储存器压力都被充填到名义上相同的量，通常为90psi，并且制动缸压力被释放至0psig。对于行车制动应用，制动管压力BP由列车驾驶员降低所需的量。制动系统中的控制阀包括工作活塞，该工作活塞的一侧由制动管加压，而另一侧由辅助储存器加压。当制动管压力BP降低以进行制动应用时，由于制动管压力BP的降低，工作活塞移动至制动应用位置。在制动应用位置，允许来自辅助储存器的空气流动至制动缸，直到辅助储存器压力基本上等于制动管压力BP为止，此时主工作活塞移动至工作搭接位置(service lap position)，其中辅助储存器和制动缸之间的连通被断开，并且制动缸压力BC被控制。

由于第二隔膜32的浸渍面积与第一隔膜20的浸渍面积之比2.5:1，因此如果制动缸压力BC在行车制动应用期间与制动管压力BP降低的比率适当，指示系统10将不与伸展或标记位置中的指示器处于力平衡。如由作用在隔膜32上的力差(由于作用在室36中的应急储存器压力和作用在室34中的制动管压力以及偏压弹簧40的预载荷所引起)所确定的，如果室22中的制动缸压力BC增加的量等于或大于制动管压力BP降低的2.5倍(例如当存在从制动管、辅助储存器或应急储存器至制动缸的不期望泄漏时)，隔膜22和32将向下移动，并且指示器38将移动至伸出位置，从而在视觉上指示制动缸过度充填。由于进入制动缸中的产生过压的不期望泄漏通常是由故障控制阀引起的，所以指示系统10能够提供故障控制阀的立即通知。

指示器10还可以用于指示制动系统保持阀何时被无意地留在高压位置。AAR制动系统包括保持阀，当手动启动时，该保持阀将通过密封制动缸废气来抑制(bottle up)制动缸压力BC。这允许列车驾驶员抑制车辆上的制动器，然后在保持器控制制动缸压力的同时对制动管和列车上的所有控制阀进行释放和再充填。通常在降低长期级别的同时使用保持器，并且根据AAR标准，保持器将在高压设置中控制约20psi。在离开码头之前，列车经受多个所需的测试，其包括释放制动器并检查每个车辆以验证制动器已经释放。如果车辆已经释放制动器，但是保持器被无意地设置，则指示系统10将提供视觉标记，因为20psi的过压足以克服弹簧40中的预载荷并将指示器按钮38移动至伸出位置中。

虽然使用提供力连通的柔性隔膜和浮动销来说明本发明的实施方式，但是指示系统10可以通过提供必需的2.5:1的比率和所得指示的活塞和密封装置的任何组合来实现。

在本发明的另一实施方式中，制动维护指示系统50可以包括指示器按钮52和54，其配置成一旦分别被隔膜20和32移动就保持在伸出位置中。如图2和图3所示，指示器按钮52和54分别仅停留在隔膜20和32上，因此当隔膜20和32从伸出位置返回到缩回位置时，指示器按钮自由地保持在伸出位置中。如图3所示，指示器按钮52和54可以通过使用O形环56和58保持在伸出位置中，这些O形环摩擦地接合指示器按钮52和54以将它们保持在伸出位置中，同时保持指示系统10的完整性，并保留制动系统错误的信号。指示器按钮52和54可以手动返回至缩回位置，即，在已经观察或记录错误信号之后，它们可以由维护人员推回到缩回位置中。

在本发明的另一实施方式中，制动维护指示器60可以利用制动管压力传感器62、应急储存器压力传感器64和制动缸压力传感器66以及伴随的模拟或数字逻辑电路电子地实现，以基于应急储存器压力P_ER和制动管压力P_BP使用下述等式来评估预期制动缸压力P_BC：

2.5X(P_ER-P_BP)＝P_BC。

在该实施方式中，对于上面讨论的每种故障模式，电子器件可以包括与发光二极管(LED)驱动器电路68和70组合的LED或者由电路驱动的其他常规视觉指示器。指示系统60优选地使用低功率电子电路和电池72供电，并且可以包括睡眠模式功能以在检测到制动管压力为零或标称压力时节电。例如，图4示出了指示系统60的简单模拟电路实施方式，该指示系统使用应变仪型压力传感器62、64和66，用于指示故障模式的LED电路68和70，以及作为电源的电池72。电路布置为使得所有信号通过电池72的电压比率计量(ratio-metric)，使得电路功能独立于电池72的充电状态。在模拟实施方式的情况下，可以经由开关或类似的电子电路进行重置。数字实施方式可以被编程为另外提供存储功能，该存储功能将“锁存”故障指示，直到手动地重置为止或直到由内部诊断逻辑清除为止。应当认识到，图4的模拟电路可以作为集成数字电路，作为在微处理器或微控制器上运行的固件，或者作为模拟和数字电路的组合容易地提供。

根据本发明的制动维护指示器的各种实施方式可以定位在标准AAR管支架上，如图5和图6中进一步所示。例如，如图5所示，指示系统10可以设置在模块80中，该模块适于经由单侧管支架82上的现有四端口接口84互连至管支架82，该四端口接口通常用于周期性地连接至单个车辆测试设备。四端口接口84包括提供与制动管压力BP、辅助储存器压力AR、应急储存器压力ER和制动缸压力BC的流体连通的管道，并且因此可以提供用于本发明的所有需要的输入。在图5中，模块80直接连接至管支架82的四端口接口84。因此，将必须移除模块80，使得单个车辆测试设备可以连接至四端口接口84，以便制动系统的周期性测试。

如图6所示，本发明可以结合到模块90中，沿模块90的一侧直接附接至四端口接口84。模块90包括形成在其中的一系列管道，它们提供与本发明以及与位于模块90的第二侧上的对应一组端口(它们复制四端口接口84)的流体连通，使得测试适配器92可以栓接在模块90上，以允许与单个车辆测试设备的周期性连接。

本领域技术人员应当认识到，本发明的指示系统可以配置在制动系统控制阀的任何部分中，例如通过重新设计控制阀的包装，以将接口包括在释放阀接口或者安装在维修部分和管支架之间或者应急部分和管支架之间(或者通过将本发明包括在具有气动接近制动管压力BP、应急储存器压力ER和制动缸压力BC的任何其它位置)。如图7所示，指示系统10可以分别集成至控制阀94的至少三个不同位置Alt 1、Alt 2和Alt 3中的任一个中。