用于电子空气制动系统的气动配置模块的制作方法

1.技术领域

本发明涉及气动制动系统，并且更具体地，涉及将其他模块与应用可变性隔离的电子空气制动(airbrake)气动配置模块。

2.现有技术描述

自从ccb-ii及其竞争者开始以来，电子空气制动(eab)系统以模块化的方式提供制动功能。这些系统将主要的制动功能，例如紧急风缸(er)控制、制动管(bp)控制、多单元(20)管控制等分组成不同的模块，这些模块可以附接到具有适当气动连接的制动控制面板上或从制动控制面板上拆下。模块通常被配置成使得彼此相互作用的功能存在于同一模块上，从而简化了模块之间所需的气动管。

eab系统由许多不同的机车操作员使用，并且每个操作员可具有与其他操作员不同的特定期望功能。因此，必须设计和维护的不同eab硬件模块的数量可能非常庞大。当选择这些特定或定制的硬件模块然后以各种组合耦合在一起时，eab系统的可变性质进一步增加。例如，一个操作员可能具有与另一个操作员不同的动态制动联锁(dbi)模块、具有或不具有动态制动联锁(dbi)电磁阀(mv)的制动缸控制模块、以及具有或不具有dbimv的气动制动三通阀部分(dbtv)。只是这些选项导致至少四种不同的系统配置。当考虑所有必需的模块和模块选项时，可能的变型的数量呈几何级增加。

这种对eab系统的高度可变的方法具有许多负面影响。首先，每个模块和每个模块的变型必须独立设计。其次，由于需要记录每个模块变型的规格、组装/安装说明和用户指令，因此制造成本很高。第三，制造提前期可能很高，因为很难预测对高度个性化模块的需求和适当存货。第四，制造测试需求增加，因为必须测试每个变型以进行设计验证和生产验证。第五，eab系统组装更复杂，因为每个系统可能具有不同的模块组合。最后，由于必须跟踪和维修的系统数量(以及必须为这些维修准备的备份数量)，维护和维修更加困难并且容易出错。因此，需要一种模块化eab系统，其减少了个性化模块的数量，但提供了所需的功能。

技术实现要素：

本发明是一种模块化eab系统，其通过包括多个传统的制动系统控制模块(例如制动管控制模块、一个或多个制动缸控制模块、一个或多个多单元管控制模块、备份均衡风缸控制模块和一个或多个备份制动缸控制模块)以及配置模块(该配置模块耦合到多个制动系统控制模块并具有到歧管的公共插座接口，其配置成接合一系列模块化部分的可选变型，其执行相应一系列的专用空气制动功能)来减少个性化模块的数量但提供期望的功能。此外，配置模块还提供了本地化的非功能性功能，包括测试点类型和具有或不具有监视的切口旋塞。由一系列部分执行的专用空气制动功能包括制动管切口、均衡风缸备份、制动管紧急、自动流量校准、死机调节器、动态制动联锁、紧急限制阀调节、动态制动联锁和紧急限制阀调节、20管备份(20bu)以及制动缸切口压力监视。耦合到与制动管切口对应的部分的插座接口包括制动管中继输出(bpro)压力端口、制动管反馈(bpfb)压力端口、制动管通气阀(bpvv)压力端口、制动管(bp)压力端口以及制动管切口先导压力端口。耦合到与均衡风缸备份对应的部分的插座接口包括主风缸(mr)压力端口、10p压力端口、制动管中继先导(bprp)端口、制动管电子控制(bpec)压力入口、bpec压力出口、气动均衡风缸(per)压力端口、减压限制阀(rlv)压力端口、均衡风缸备份(erbu)排气口、erbu出口和功率损耗的先导阀(pvpl)压力端口。耦合到与制动管紧急对应的部分的插座接口包括21管(21p)压力端口和制动管(bp)压力端口。耦合到与自动流量校准(afc)对应的部分的插座接口包括制动管(bp)压力端口。耦合到与死机调节器对应的部分的插座接口包括主风缸压力(mr)端口和制动管(bp)压力端口。耦合到与动态制动联锁对应的部分的插座接口包括主风缸(mr)压力端口、13p端口和缓解(bailoff)bo压力端口。耦合到与紧急限制阀调节对应的部分的插座接口包括主风缸(mr)压力端口、制动管(bp)压力端口、缓解bo压力端口和紧急限制阀(elv)压力端口。耦合到与动态制动联锁和紧急限制阀调节对应的部分的插座接口包括分配器阀(dv1)压力端口、紧急限制阀压力端口、制动缸备份(bcbu1)压力端口、以及制动缸备份(bcbu2)压力端口。耦合到与20管备份(20bu)对应的部分的插座接口包括用于功率损耗的先导阀(pvpl)压力端口、20管(20p)压力端口以及制动缸(bc1)压力端口。耦合到与制动缸切口相对应的部分的所述插座接口包括第一制动缸切口(bcco1)压力端口和第二制动缸切口(bcco2)压力端口。

本发明还包括一种提供电子空气制动系统的方法，包括以下步骤：提供多个制动系统控制模块和耦合到多个制动系统控制模块的配置模块，其中配置模块具有插座接口，其被配置为接合执行了一系列相应的专用空气制动功能的一系列部分，以及从多个可选部分中选择一系列部分，然后将所选择的一系列部分组装到插座接口以形成完整的空气制动系统。

附图说明

通过结合附图阅读以下详细描述，将更全面地理解和领会本发明，其中：

图1是根据本发明的具有降低个性化的主模块的电子空气制动系统的示意图；

图2a和2b是根据本发明的电子空气制动系统的配置模块的图；

图3是根据本发明的用于电子空气制动系统的配置模块的制动管切口部分的图；

图4是根据本发明的用于电子空气制动系统的配置模块的均衡风缸备份部分的图；

图5是根据本发明的用于电子空气制动系统的配置模块的制动管紧急部分的图；

图6是根据本发明的用于电子空气制动系统的配置模块的自动流量校准部分的图；

图7是根据本发明的用于电子空气制动系统的配置模块的死机调节器部分的图；

图8是根据本发明的用于电子空气制动系统的配置模块的动态制动联锁部分的图；

图9是根据本发明的用于电子空气制动系统的配置模块的紧急限制阀调节器部分的图；

图10a和10b是根据本发明的用于电子空气制动系统的配置模块的动态制动联锁和紧急限制阀调节器部分的图；

图11是根据本发明的用于电子空气制动系统的配置模块的20管备份部分的图；和

图12是根据本发明的用于电子空气制动系统的配置模块的制动缸切口部分的图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的符号始终表示相同的组件，在图1中可见电子空气制动(eab)系统10，其具有容纳所有可能变化的功能的配置模块12。配置模块12与提供非可变硬件制动系统功能的核心模块通信。例如，如图1所示，配置模块12与制动管(bp)控制模块14、制动缸(bc)控制模块16、多单元(mu)管控制模块18、备份均衡风缸(er)控制模块20和备份制动缸(bc)控制模块22通信。应该认识到，可以包括每个模块的多个版本以用于冗余。bp控制模块14、bc控制模块16、mu管控制模块18、备份er控制模块20和备份bc控制模块22与传统eab系统模块的不同之处在于，这些模块的组件仅限于提供核心功能而没有物理硬件变化(软件变化或许是可以的，而不会影响配置模块12提供的优点)。这些模块所需功能的任何可能的变化已经在结构上重新定位到新的配置模块12。结果，bp控制模块14、bc控制模块16、mu管控制模块18、备份er控制模块20和备份bc控制模块22对于eab系统12的每次安装都是相同的，从而显著减少制造、安装和维护的可变性，因为每个模块的单个设计只需要制造、存储、存档、支持、安装、修复等。

配置模块12被配置为基于来自系统中那些组件的输入和输出以及通信消息并根据具有eab系统10的机车的操作员提供的指令与bp控制模块14、bc控制模块16、mu管控制模块18、备份er控制模块20和备份bc控制模块22交互。配置模块12还可以包含诊断，以便它可以自我诊断硬件故障，通知系统其状态，并记录用于故障排除的先前记录的信息，并将模块的根本原因分析返回到原始制造商。

参见图2a和2b，配置模块12可以被组织成功能部分30，功能部分30表示eab系统10中所需的变型功能并且具有用于传递该功能的相关结构组件。例如，配置模块12被示出具有十个分离的功能部分30，其经由传统的气动管和电子设备互连到bp控制模块14、bc控制模块16、mu管控制模块18、备份er控制模块20和备份bc控制模块22。更具体地，配置模块12可包括制动管切口(bpco)32、均衡风缸备份(erbu)34、制动管紧急(bpem)部分36、自动流量校准(afc)部分38、死机调节器(der)部分40、动态制动联锁(bcbo)部分42、紧急限制阀调节器(embc)部分44、动态制动联锁和紧急限制阀调节器(pbcc)部分46、20管备份(20bu)部分48和制动缸切口(bcco)部分50。每个部分在图2a和2b中示出，作为美国铁路协会(aar)规定允许的潜在的几种变型之一，因此包括为该可接受的变型提供期望制动系统功能所需的适当的电子控制阀、扼流圈、止回阀等。应该认识到，可以提供符合其他国家地区当局的可比较部分，例如在中国、印度、南非和澳大利亚颁布和生效的那些。

根据本发明，bpco部分32、erbu部分34、bpem部分36、afc部分38、der部分40、bcbo部分42、embc部分44、pbcc部分46、20bu部分48和bcco50部分中的每一个可以用提供不同用户特定功能的可比较部分代替，使得经由改变配置模块12而不是改变bp控制模块14、bc控制模块16、mu管控制模块18、备份er控制模块20和备份bc控制模块22来进行eab系统10的所有变型。

例如，如图3所示，bpco部分32可以根据最终用户要求以至少四种变型之一提供。第一变型52可以将制动管通气阀(bpvv)和bp反馈提供到制动管换能器(bpt)反馈以及辅助bpco控制电磁阀，第二变型54可以将局部bp提供到bpt反馈，第三变型56可以将bp提供到bpt反馈以及辅助bpco控制电磁阀(mv)，并且第四变型58可以将bpvv提供到bpt反馈。为了以模块化方式提供该功能，配置模块12包括提供bpro压力端口60、bpfb压力端口62、制动管排气阀压力端口64、制动管压力端口66和制动管切口先导压力端口68的结构。以这种方式，配置模块12将为最终作为配置模块30的一部分的任何变型52、54、56或58提供必要的连接。本领域技术人员应该理解传统的气动和电子组件在变型52、54、56或58中可以用于实现期望的功能，并且图3所示的特定结构可以用于实现仅是说明性的结构。可以在其余部分中进行类似的变型，如图4到12所示。

参见图2a和2b，配置模块12包括具有专用接收位置的插座接口28，用于连接到bpco部分32、erbu部分34、bpem部分36、afc部分38、der部分40、bcbo部分42、embc部分44、pbcc部分46、20bu部分48和bcco部分50中的每一个。插座接口28在图3中由在特定气动管线和每个功能部分30的结构之间延伸的虚线示出。插座接口28可包括用于互连空气制动组件的任何已知结构，例如管支架、气动管路、钻孔、铣削通道、插头、插入件等等。进一步如图2a和2b所示，插座接口28可以包括特定连接的多个实例，例如耦合到制动管压力源，因为多个功能部分30可能需要连接到该源。类似地，插座接口28可以包括耦合到功能部分30的每个变型不使用的源，因此实际上不连接到功能部分30的每个变型的内部组件，而是为的确需要连接的那些变型提供。配置模块12被构造成使得其主体可以是用于功能部分的所有变型的相同设计的机加工块。功能部分32、34、36、38、40、42、44、46、48和50是标准化的，使得每个变型可以位于配置模块12的主体内的相同位置中。每个部分到配置模块12和配置模块12到下面的歧管(和内部加工)的接口在图2a和2b中示出并且由接口28描绘。作为示例，图3中所示的bp压力端口可配置为插头，其连接bpfb和bp换能器，或仅连接到bp换能器。类似地，电磁阀可以用插头填充或替换，该插头允许空气根据特定的变型在bpro和bpco先导之间连接。因此，配置模块12的插座28适于在一个位置中连接到bpco部分32的任何一个变型。bpro压力端口60、bpfb压力端口62、制动管排气阀压力端口64、制动管压力端口66和制动管切口先导压力端口68类似地布置成使得图3中所示的各种选项中的任何一个都可以被附接在配置模块12中的指定位置，并且可以放置为与由该变型执行的功能所需的任何端口进行通信。

参见图3，bpco部分32提供的功能是可选的辅助bpco控制功能以及发送到bpcm中的bpfb换能器的压力是否监视bpvv或bp压力的选项。某些操作员需要辅助bpco功能，而其他操作员则不希望这种功能，而bpfb监视取决于机车制造商的配管设计。

适于连接到er备份部分34的任何一个变型的配置模块12的插座28的部分包括主风缸压力端口70、10管压力端口72、bprp端口74、bpec压力进口76、bpec压力出口78、per压力端口80、rlv压力端口82、erbu排气口84、erbu输出端口86和pvpl压力端口88。参见图4，本部分提供的功能是手动或自动切换到er备份系统，使用气动er备份系统或电子erbu系统，通过10管连接到气动惩罚制动系统接口，以及连接到pvpl功能以用于在功率损耗时对制动缸均衡管进行充电，

配置模块12还包括21管压力端口90和制动管压力端口92，以接受和连接到bpem部分36。参见图5，本部分提供的功能是从eab以外的机车系统启动紧急制动，并本地启动紧急制动管通气。

配置模块12还包括用于连接到afc部分38的制动管压力端口94。参见图6，本部分提供的功能是自动流量校准电磁阀和扼流圈。

配置模块12还包括主风缸压力端口96和制动管压力端口98，用于耦合到der部分40。参见图7，本部分提供的功能是在可配置降低bp压力以在尾纤(dead-in-tow)操作中馈送mr以及每次mr低于bp时使用bp通过止回阀给mr充电的情况下的尾纤功能的切入。

类似地，配置模块12通过提供主风缸压力端口100、13管端口102和bo压力端口104而连接到bcbo部分42。参见图8，本部分提供的功能是非复位式dbi和13管的组合以用于命令缓解(abailoff)、13管压力的监视，无dbi非复位功能的缓解功能、无缓解关闭的系统、具有缓解但没有13管控制的系统。

配置模块12包括主风缸压力端口106、制动管压力端口108、bo压力端口110和用于耦合到embc部分44的紧急限制阀压力端口112。参见图9，本部分提供的功能是在源于mr压力或不存在此功能的可配置级别处创建受经调节的紧急制动缸压力。

配置模块12还包括mrtc端口112、dv1压力端口114、紧急限制阀压力端口116、bcbu1压力端口118和用于连接到pbcc部分46的bcbu2压力端口120。参见图10a和10b，本部分提供的功能是分配器阀压力与elv压力的组合或没有elv压力，利用双转向架或单转向架dbi控制的dbi复位或没有dbi复位，以及用于牵引模式的bc的可配置降低。

配置模块12另外包括pvpl压力端口122、mrtc端口124、20管压力端口126和用于接收20bu部分48的bc1压力端口128。参见图11，本部分提供的功能是bc1压力与20管压力的连接以用于在制动气缸均衡管系统功率损耗期间对20管进行充电，用于牵引模式的20管的排气，或者在没有制动缸均衡管的情况下没有系统的这些功能。

最后，配置模块10利用第一制动缸切口压力端口130和第二制动缸切口压力端口132连接到bcco部分50。参见图12，本部分提供的功能是在bc的切口旋塞之后经由一个或两个(或更多个)换能器测量一个或两个转向架的bc压力。

尽管图4至12示出的一些部分没有任何变型，但是应该认识到配置模块12的设计和适当端口到分离插座的布置允许每个功能部分30中的任何量的变型。功能部分30可以与具有配置模块12的其他功能部分30物理交换以提供操作员规范要求。功能部分30的物理交换不影响其他功能部分30，也不需要对bp控制模块14进行任何改变，bc控制模块16、mu管控制模块18、备份er控制模块20和备份bc控制模块22可以保持不变。因此，功能部分30的更换可以改变或定制eab系统10的功能，而无需改变任何控制模块。控制模块可以改变以考虑变型，但是通过使用配置模块12来最小化这样做的需要。在大多数情况下，唯一的变型是配置模块12，最小化可能的系统排列的数量并最小化专用控制模块的需要。

因此，本发明的用户可以安装多个制动系统控制模块和耦合到多个制动系统控制模块的配置模块，其中配置模块具有插座接口，该插座接口被配置为接合一系列部分，其执行一系列相应的专用空气制动功能，从每个部分的多个选项中选择所需的一系列部分，然后将所选择的一系列部分组装到插座接口，以形成具有期望功能而不必具有个性化和应用特定的控制模块的完整eab系统10。

因此，本发明可以对eab系统的生命周期的许多领域产生积极影响。从设计角度来看，存在的变型设计限于用于最大配置的材料的超集清单的装配图。可以基于所选配置作为最大功能的子集来特征化测试。通过将设计差异限制到配置模块12，可以简化bp控制模块14、bc控制模块16、mu管控制模块18、备份er控制模块20和备份bc控制模块22的设计过程。关于提前期，eab系统中唯一可变部分是配置模块12，因此bp控制模块14、bc控制模块16、mu管控制模块18、备份er控制模块20和备份bc控制模块22的维护和维修跨所有操作员都简化并统一。定制也更容易，因为仅配置模块12需要重新配置并且可以在交付给客户之后完成或者将来容易改变。还需要更少的库存来支持维护和维修，并且减少了不正确安装或维修的机会。另外，配置模块12的使用允许bp控制、bc控制和mu管控制功能被合并到更少的模块中。例如，er和bp控制功能可以包含在单个物理模块中。

如权利要求14所述的方法，其中，专用功能包括制动管切口、均衡风缸备份、制动管紧急、自动流量校准、死机调节器、动态制动联锁、紧急限制阀调节、动态制动联锁和紧急限制阀调节、20管备份和制动缸切口。

如上所述，本发明可以是与其相关联的系统、方法和/或计算机程序，并且在本文中参考方法和系统的流程图和框图来描述。该流程图和框图说明了本发明的系统、方法和计算机程序的可能实施方式的体系结构、功能和操作。应当理解，流程图和框图的每个框可以由软件、固件或专用模拟或数字电路中的计算机可读程序指令实现。这些计算机可读程序指令可以在通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器上实现，以产生实现流程图和框图中的任何块的部分或全部的机器。流程图或框图中的每个框可以表示模块、段或指令的一部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，框图和流程图图示的每个块，或者框图和流程图中的块的组合，可以由执行特定功能或动作或执行特定目的硬件和计算机指令的组合的基于特定目的硬件系统来实现。