專利名稱：電控氣動(dòng)的列車尾部氣動(dòng)仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電控氣動(dòng)(ECP)的列車尾部(EOT)氣動(dòng)仿真系統(tǒng)，尤其涉及用非ECP列車頭使各獨(dú)立ECP列車單元全速運(yùn)行的氣動(dòng)仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
的說(shuō)明氣剎是貨運(yùn)列車流行使用的制動(dòng)手段。氣剎的運(yùn)用通過(guò)改變壓縮空氣的壓力來(lái)控制列車各車廂的制動(dòng)操作?！爸苿?dòng)管道”連通所有的車廂和列車頭，列車頭向制動(dòng)管道提供壓縮空氣。該制動(dòng)管道可向前延伸一英里或更長(zhǎng)，并提供必要的空氣壓力給列車各車廂用于制動(dòng)操作。
在最典型的制動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)中，制動(dòng)控制由“驅(qū)動(dòng)器的制動(dòng)閥”執(zhí)行。在制動(dòng)運(yùn)作期間，驅(qū)動(dòng)器的制動(dòng)閥使空氣饋入制動(dòng)管道或從制動(dòng)管道放出。位于各車廂的分配器或“三通閥”還監(jiān)視著制動(dòng)管道中的壓力，使得當(dāng)制動(dòng)管道的壓力低于某個(gè)值時(shí)，分配器就讓輔助源來(lái)的空氣進(jìn)入制動(dòng)缸以便各列車車廂中的制動(dòng)手段執(zhí)行制動(dòng)。而當(dāng)制動(dòng)管道的壓力上升到某個(gè)值時(shí)，分配器就釋放制動(dòng)缸中的空氣，讓其回充到輔助源中，用于下次制動(dòng)。
就本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所知，如此長(zhǎng)的制動(dòng)管道的長(zhǎng)度會(huì)產(chǎn)生必須克服的嚴(yán)重障礙，例如，為了保證對(duì)運(yùn)貨列車的適當(dāng)制動(dòng)，就要沿整個(gè)制動(dòng)管道的長(zhǎng)度控制空氣壓力。為了解決這問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了列車尾部(EOT)單元，用來(lái)在貨運(yùn)列車最后一級(jí)車廂監(jiān)測(cè)制動(dòng)管道中的空氣壓力。這些EOT單元經(jīng)無(wú)線鏈路或其它通信鏈路耦連到列車頭，以便EOT單元能監(jiān)測(cè)制動(dòng)管道中壓力并將該信息送到列車頭中的火車司機(jī)。使用氣動(dòng)控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的另一問(wèn)題是沿制動(dòng)管道傳播的壓縮氣體的低速度，該速度降低了列車的制動(dòng)效率，而且不能逐漸釋放。為了解決這一問(wèn)題，將EOT單元改為在列車頭與EOT單元間進(jìn)行雙向通信。EOT單元設(shè)置一個(gè)能由列車頭指令起動(dòng)的閥，以便在緊急制動(dòng)情況下能將制動(dòng)管道中的氣體排放到大氣中，從而緊急制動(dòng)時(shí)的傳播速度降低一半。
為了解決常用制動(dòng)操作傳播速度的問(wèn)題并總體改進(jìn)制動(dòng)應(yīng)用的反應(yīng)，對(duì)制動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)采用電控氣動(dòng)(ECP)系統(tǒng)。ECP系統(tǒng)在列車的各車廂采用電控閥。利用電信號(hào)起動(dòng)和控制常用(和緊急)制動(dòng)操作，該信號(hào)通常沿延伸整個(gè)列車長(zhǎng)度的列車路線傳播，也可使用無(wú)線鏈路。
當(dāng)前，ECP系統(tǒng)已作為疊加系統(tǒng)構(gòu)成，但要求改為“全電”運(yùn)行操作。這起初取決于與在列車所含各車廂支持氣動(dòng)和ECP制動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)的額外費(fèi)用。在當(dāng)前，有兩種可選途徑用來(lái)提供全電ECP操作獨(dú)立的ECP；仿真性能的ECP。
以最低費(fèi)用構(gòu)成ECP系統(tǒng)的是“獨(dú)立”系統(tǒng)，因?yàn)樗话ㄐ杼峁鈩?dòng)仿真能力(快速服務(wù)和快速釋放)的額外的兩個(gè)閥。目前，這種獨(dú)立系統(tǒng)適合于系留車隊(duì)，其中相當(dāng)少量的列車頭可裝有ECP操作。但是，要在主要的一級(jí)鐵路裝備ECP系統(tǒng)遇到更大的挑戰(zhàn)，困難在于要在裝備整個(gè)車隊(duì)之前對(duì)列車頭裝備ECP操作。
這種ECP系統(tǒng)可加以改型用于列車(包括列車頭和EOT單元)，同時(shí)使用傳統(tǒng)的氣剎管道，并且可操作各單個(gè)閥以便控制列車所含各車廂的制動(dòng)。這種改型可包括提供控制系統(tǒng)，經(jīng)延列車長(zhǎng)度的電纜布線連到各列車；通信鏈路和設(shè)在列車頭內(nèi)的控制系統(tǒng)。在運(yùn)行中，ECP控制單元對(duì)信號(hào)編碼并發(fā)送到列車中所有車廂，用于控制制動(dòng)操作。一旦各車廂接收到信號(hào)，氣源來(lái)的壓縮空氣就釋放，用于起動(dòng)制動(dòng)缸，直到各車廂中得到所需汽缸壓力為止。各車廂的微處理器監(jiān)測(cè)著制動(dòng)缸的壓力，克服泄漏并保持所需壓力。由于無(wú)流控制等，所以從理論上講列車中所有車廂能同時(shí)作出制動(dòng)反應(yīng)，因此，ECP控制制動(dòng)反應(yīng)極快(即，制動(dòng)管道中空氣壓力的變化不必從列車頭部傳播到尾部)。
ECP系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于為整個(gè)車隊(duì)裝備設(shè)備的費(fèi)用，例如，改造列車頭裝有控制單元和收發(fā)信機(jī)，和改造各車廂裝有傳感器、控制閥等。而且，獨(dú)立ECP系統(tǒng)沒(méi)有仿真能力，仍需要有“軟室(limp home)”能力，以調(diào)整只能得到?jīng)]有裝備ECP的列車頭或出現(xiàn)ECP頭端單元(HEU)硬件的線內(nèi)故障(in-routefailure)的情況。遺感的是，沒(méi)有快速服務(wù)和釋放能力，仿真氣動(dòng)制動(dòng)操作的能力有限，導(dǎo)致服務(wù)速度限制在大約20mph左右。這不可能得到非ECP列車頭對(duì)任何有意義距離的預(yù)想操作。
本發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于提供一種使用非ECP標(biāo)準(zhǔn)列車頭能操作裝有“全電”ECP系統(tǒng)的單個(gè)列車而無(wú)需氣動(dòng)疊加或仿真能力的系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一目的是提供一種能將制動(dòng)指令同時(shí)電傳播到列車所有車廂的系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能在信息丟失或電子線路故障情況下通過(guò)跟蹤制動(dòng)管壓力能進(jìn)行單個(gè)車廂的后備操作的系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種利用電控列車車廂ECP電纜化能將設(shè)有傳統(tǒng)氣動(dòng)閥的車廂混用的系統(tǒng)。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種通過(guò)將列車車廂混用和利用非ECP列車頭能將列車操作從氣動(dòng)操作轉(zhuǎn)移到ECP操作的系統(tǒng)。
本發(fā)明針對(duì)電控氣動(dòng)(ECP)的列車尾部(EOT)氣動(dòng)仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含列車頭空氣制動(dòng)系統(tǒng)和耦連引導(dǎo)列車頭的列車頭控制單元。ECP/列車頭部(HOT)接口單元與列車頭控制單元(LCU)通信，并作為L(zhǎng)CU與列車所含各車廂之間的接口，經(jīng)通信鏈路工作。借助通信數(shù)據(jù)鏈路，各車廂，包括列車頭，具有經(jīng)ECP列車管線相互通信的能力，而LCU還具有提供系統(tǒng)建立和狀態(tài)報(bào)告的能力。制動(dòng)指令可響應(yīng)從車廂和經(jīng)ECP/HOT接口單元接收到的EOT和ECP數(shù)據(jù)。
ECP/HOT接口單元包含受軟件修改的EOT單元，它對(duì)列車的剩余車廂起ECP頭端單元(HEU)的作用并響應(yīng)制動(dòng)管壓力變化而提供制動(dòng)指令。裝有ECP的單個(gè)車廂主要響應(yīng)從ECP/HOT接口單元引入的ECP列車管線上的數(shù)據(jù)消息。當(dāng)存在接收ECP消息有故障時(shí)，裝有ECP的車廂也能以類似于傳統(tǒng)氣動(dòng)制動(dòng)閥的方式響應(yīng)制動(dòng)管壓力變化施加和釋放制動(dòng)應(yīng)用。于是，這種故障使裝有ECP的列車車廂能以傳統(tǒng)的氣動(dòng)制動(dòng)進(jìn)行工作，只要ECP列車管線保持電連接。因此，本發(fā)明可用于ECP混合車隊(duì)和非ECP列車。
附圖概述下面參照附圖對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，以便能更好地理解前面所述和其它目的、各方面性能和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1顯示列車中車廂和引導(dǎo)列車頭經(jīng)制動(dòng)管相互氣動(dòng)耦連的情形；圖2為顯示本發(fā)明電控氣動(dòng)(ECP)的列車尾部(EOT)氣動(dòng)仿真系統(tǒng)的框圖；圖3為顯示本發(fā)明方法的流程圖。
本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明總體上涉及列車車廂執(zhí)行電控氣動(dòng)(ECP)的鐵路貨運(yùn)列車制動(dòng)。更具體而言，本發(fā)明使得獨(dú)立ECP單列列車即使用非裝備ECP的列車頭也能全速運(yùn)行。本發(fā)明的系統(tǒng)是以，操作上與列車尾部(EOT)系統(tǒng)的封閉綜合為基礎(chǔ)，最好維持全制動(dòng)管連續(xù)性，在列車所含各車廂全部進(jìn)行常規(guī)氣動(dòng)緊急制動(dòng)。
應(yīng)用本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)之一是，傳統(tǒng)氣動(dòng)操作用作引導(dǎo)列車頭上制動(dòng)作用主反饋的氣動(dòng)儀表或屏幕顯示器，同樣可與本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)合使用。這樣，引導(dǎo)列車頭用于ECP操作不必加以改造。與傳統(tǒng)系統(tǒng)不一樣，本發(fā)明執(zhí)行的列車制動(dòng)應(yīng)用可作為單元釋放，能有效減小制動(dòng)操作的無(wú)效作用。
本發(fā)明的系統(tǒng)現(xiàn)在來(lái)看附圖，尤其是附圖1，顯示列車中幾節(jié)車廂20，通過(guò)制動(dòng)管12耦連到引導(dǎo)列車頭10，通過(guò)列車管線28電連接到引導(dǎo)列車頭。列車的末節(jié)車廂30附有EOT單元32。列車車廂20(包括引導(dǎo)列車頭10和末節(jié)車廂30)還設(shè)有制動(dòng)控制閥裝置CV，裝置CV可以是符合美國(guó)鐵路協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)的閥裝置，例如，西屋空氣制動(dòng)公司(WABCO)(現(xiàn)在稱為(Wabtec))制的ABD、ABDW或ABDX閥。如鐵路領(lǐng)域中眾所周知，這些車廂控制閥裝置CV在各車廂響應(yīng)列車制動(dòng)管壓力的變化對(duì)車廂制動(dòng)進(jìn)行控制。
圖2顯示本發(fā)明的電控氣動(dòng)(ECP)列車尾部(EOT)氣動(dòng)仿真系統(tǒng)。如圖2所示，引導(dǎo)列車頭10包含列車頭空氣制動(dòng)系統(tǒng)14和列車頭控制單元(LCU)16。ECP/列車頭部(HOT)接口單元24與LCU16通信并進(jìn)而與EOT30的ECP/EOT32通信。于是，ECP/HOT接口單元24起LCU16與列車各車廂間的接口作用，因此，包括列車頭在內(nèi)的各車廂具有經(jīng)ECP列車管線28相互間進(jìn)行通信的能力。列車頭控制單元16具有提供系統(tǒng)建立和狀態(tài)報(bào)告的能力。LCU16與ECP/HOT接口單元24間的通信鏈路最好是射頻(RF)鏈路，ECP/HOT接口單元24與EOT/ECP間的通信鏈路最好是ECP列車管線(trainline)28。
繼續(xù)參見(jiàn)圖2，ECP/HOT接口單元24最好用“T”型制動(dòng)管接頭安裝在最后的列車頭與第一列車車廂20之間，而ECP/EOT單元32最好位于最后車廂30。該領(lǐng)域中普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，ECP/EOT單元32的功能中包括根據(jù)ECP列車管線28來(lái)的數(shù)據(jù)指令以常用速度排放制動(dòng)管壓力的機(jī)構(gòu)。僅僅為了說(shuō)明目的，本發(fā)明可與“Wabtec Railway Electronics of Germantown，Maryland”制造的TrainLink-ES系統(tǒng)一起使用；但是，應(yīng)當(dāng)看到，本系統(tǒng)同樣可用其它選擇的EOT系統(tǒng)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)?！癟rainLink”是Wabtec的注冊(cè)商標(biāo)，而“ES”(擴(kuò)展服務(wù))系統(tǒng)使服務(wù)區(qū)制動(dòng)管減少，與在整個(gè)列車長(zhǎng)度上將制動(dòng)管壓力加速減少到指令所要求程序的氣列車頭相適配。
進(jìn)一步參見(jiàn)圖2，氣動(dòng)制動(dòng)管12以氣流連通所有車廂和列車頭。因而，制動(dòng)管12能將必要的氣壓加給各車廂中制動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行制動(dòng)操作。制動(dòng)管中壓力由列車頭氣剎系統(tǒng)14提供并由LCU16控制。如圖2所示，ECP DC－DC變換器22連接74伏DC多單元(MU)接頭26和ECP列車管線電纜接口28(230伏DC)，以便將74伏DC變換為230伏DC，用于列車操作。
在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，ECP/HOT接口單元24包含受軟件修改的EOT單元，它對(duì)列車剩余車廂起ECP頭端單元(HEU)的作用，而且響應(yīng)制動(dòng)管壓力變化而提供制動(dòng)指令。ECP/HOT接口單元24還可將列車頭部中的輔助文本顯示和聲音告警系統(tǒng)用于設(shè)置和告警信息。應(yīng)當(dāng)懂得本發(fā)明實(shí)施的軟件可用多個(gè)分開(kāi)專用的、可編程集成的、其它電子電路或器件(例如，硬線連接的電子或邏輯電路，像分立元件電路或可編程邏輯器件)等來(lái)實(shí)施。適合編程的通用計(jì)算機(jī)，如微處理器、微控制器或其它處理裝置，或單獨(dú)或與一個(gè)或多個(gè)外圍(如集成電路)數(shù)據(jù)和信號(hào)處理裝置相結(jié)合，也能用來(lái)實(shí)施本發(fā)明。通常，任何裝置或裝置組合，其上有限狀態(tài)機(jī)能執(zhí)行附圖所示流程的，能與本發(fā)明一起使用作為控制器。
在參照?qǐng)D2描述的結(jié)構(gòu)中，ECP/HOT接口單元24作為列車頭控制單元16與ECP/EOT32間的通信鏈路，使ECP/EOT32來(lái)的EOT數(shù)據(jù)能提供給列車頭控制單元16。用這種方式，實(shí)施本發(fā)明的整列ECP列車車廂可看作是各車廂經(jīng)ECP列車管線26能相互通信的一個(gè)單元，且列車頭控制單元16能經(jīng)ECT/HOT接口單元24提供制動(dòng)指令給備有ECP的車廂20。根據(jù)圖2所示結(jié)構(gòu)，縮短了車廂20與列車頭1O間的數(shù)據(jù)鏈路，由此，在車廂20與列車頭10間提供更好和可靠的通信。
圖3是表明本發(fā)明ECP/HOT接口單元24的邏輯的流程圖。在步驟30，提供如90PSI的全充制動(dòng)管壓力(例如，制動(dòng)機(jī)構(gòu)處于全釋放狀態(tài))作為起動(dòng)狀態(tài)。本領(lǐng)域中技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解該流程圖中設(shè)置的數(shù)字僅僅為了說(shuō)明目的，其它數(shù)字包括制動(dòng)管壓力減小、起始制動(dòng)管壓力狀態(tài)、其它界限和閾值可與本發(fā)明一起使用。但是，在該典型的流程圖中，其中所設(shè)置的所有數(shù)字與起始制動(dòng)管壓力90PSI相關(guān)。
在步驟32，確定在起始制動(dòng)管壓力方面是否有變化。如果沒(méi)有變化，則ECP消息被播送到EOT和制動(dòng)管壓力還未釋放因而處于穩(wěn)定的全充狀態(tài)(步驟34)的各個(gè)車廂。如果有變化，則在步驟36確定變化的速度是否在閾值界限(例如，快速變化(緊急應(yīng)用)或慢速變化(常用制動(dòng)應(yīng)用))內(nèi)。該閾值界限(閾限)是常用制動(dòng)應(yīng)用界限，它最好是制動(dòng)管壓力下降量小于16.6PSI/sec。
如果變化速度在服務(wù)制動(dòng)應(yīng)用界限內(nèi)，則ECP消息被播送到EOT和各車廂，作常用制動(dòng)應(yīng)用(步驟38)。這種常用制動(dòng)應(yīng)用通常為10％制動(dòng)應(yīng)用；也即，當(dāng)穩(wěn)定全充制動(dòng)壓力約為90PSI時(shí)，在制動(dòng)管壓力中減小6PSI。最小制動(dòng)應(yīng)用在制動(dòng)管壓力方面大約減小2PSI到3PSI。在步驟40，本發(fā)明系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測(cè)制動(dòng)管壓力是否進(jìn)一步下降。若在步驟40制動(dòng)管壓力不再下降，那么系統(tǒng)回到步驟38，此時(shí)本發(fā)明系統(tǒng)將ECP消息播送到EOT和各車廂使制動(dòng)管壓力不再下降。
如果在步驟40制動(dòng)管壓力有變化，則在步驟42確定制動(dòng)管壓力是否增加。如果增加，則向EOT和各車廂播送ECP消息，表明制動(dòng)管壓力應(yīng)增加以便全充制動(dòng)管壓力。如果未增加，則在步驟44確定制動(dòng)管壓力的變化是否在最小常用制動(dòng)應(yīng)用界限內(nèi)。在該例中，最小常用制動(dòng)應(yīng)用的變化到如可以在全常用應(yīng)用的10％到100％之間；也即，在制動(dòng)管壓力中減小約6 PSI到26PSI。如果制動(dòng)應(yīng)用中變化在這些界限內(nèi)，則系統(tǒng)回到步驟38，在步驟38，本發(fā)明系統(tǒng)播送ECP消息到EOT和各車廂使制動(dòng)管壓力作適當(dāng)下降。
如果在步驟44制動(dòng)管壓力變化不在最小服務(wù)制動(dòng)應(yīng)用內(nèi)或步驟36中速度變化不在閾限內(nèi)，則在步驟46本發(fā)明系統(tǒng)將播送ECP消息到EOT和各車廂，作緊急制動(dòng)應(yīng)用。在該較佳實(shí)施例中，如果制動(dòng)管壓力在步驟44確定在約60PSI以下或約全服務(wù)制動(dòng)應(yīng)用的120％，則在步驟46將播送緊急制動(dòng)應(yīng)用ECP消息。
在步驟46提供緊急應(yīng)用后，在步驟48本發(fā)明系統(tǒng)監(jiān)測(cè)制動(dòng)管壓力。如果EOT測(cè)得的制動(dòng)管壓力小于某個(gè)界限(步驟50)，例如70PSI，則系統(tǒng)在步驟52將保持緊急制動(dòng)應(yīng)用。如果EOT測(cè)得的制動(dòng)管壓力大于界限70PSI，則在步驟54確定HOT測(cè)得的制動(dòng)管壓力是否大于EOT制動(dòng)管壓力15PSI。如果不大于，則系統(tǒng)在步驟52保持緊急制動(dòng)應(yīng)用。但是，若大于，則一定時(shí)器被設(shè)置為5分鐘，將制動(dòng)管壓力再充到起始制動(dòng)管壓力狀態(tài)。之后，本發(fā)明的系統(tǒng)回到步驟34。
本發(fā)明的構(gòu)成在本發(fā)明的系統(tǒng)中，制動(dòng)管12提供必要的空氣壓力給各車廂的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于作通常制動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)中制動(dòng)操作。一旦由ECP/HOT接口單元24檢測(cè)到一組制動(dòng)管壓力下降(速度和大小的組合)，就將ECP消息經(jīng)RF數(shù)據(jù)鏈路18提供給LCU16，作最小常用制動(dòng)。重要的是要注意，ECP/HOT接口單元24檢測(cè)到的該制動(dòng)管壓力下降的作用與觸發(fā)現(xiàn)有的快速常用制動(dòng)的作用相同。
于是，設(shè)有ECP的各車廂及ECP/EOT單元32施加最小常用制動(dòng)。ECP車廂的應(yīng)用與ECP/EOT單元32的支援相結(jié)合能將全部制動(dòng)管壓力快速降到最小常用制動(dòng)的大小(下降6PSI)。接著ECP/HOT接口單元24快速檢測(cè)來(lái)自引導(dǎo)列車頭10的制動(dòng)管下降指令，在整個(gè)列車長(zhǎng)度上對(duì)制動(dòng)壓力的空氣容量沒(méi)什么影響(與ECP/EOT單元不排放空氣相比)。
當(dāng)ECP/HOT接口單元24檢測(cè)到制動(dòng)管進(jìn)一步下降時(shí)，附加的ECP指令送到LCU16以增加對(duì)各車廂的制動(dòng)大小并保持從ECP/EOT單元32排放所需量的空氣。按照從各車廂ECP建立數(shù)據(jù)及EOT壓力的推導(dǎo)，在知道列車長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，也可用速度敏感特性加快ECP/HOT接口單元對(duì)制動(dòng)管壓力下降的響應(yīng)。也請(qǐng)注意，制動(dòng)管壓力的下降速度可預(yù)測(cè)引導(dǎo)列車頭10指令的制動(dòng)下降的大小。
備有ECP的各車廂主要響應(yīng)如從ECP/HOT接口單元24發(fā)出的ECP列車管線28上的數(shù)據(jù)消息。但是，當(dāng)存在接收ECP消息有故障時(shí)，備有ECP的車廂也能以與傳統(tǒng)氣動(dòng)制動(dòng)閥相同的方式響應(yīng)制動(dòng)管壓力的變化而施加或釋放制動(dòng)。只要ECP列車管線28保持列車電連通，那么該特征就能允許備有ECP的車廂用傳統(tǒng)氣動(dòng)制動(dòng)閥進(jìn)行操作。該特征也允許疊加ECP系統(tǒng)在出現(xiàn)ECP故障下能在純氣動(dòng)控制下繼續(xù)制動(dòng)運(yùn)作。
本發(fā)明的構(gòu)成還可有不備有EOT的常用制動(dòng)排放(ES)能力。該性能必然在整個(gè)列車長(zhǎng)度上減慢制動(dòng)管壓力的下降，并多少減慢了ECP/HOT接口單元24檢測(cè)列車頭啟動(dòng)的制動(dòng)管下降超出起始應(yīng)用的能力。然而，對(duì)制動(dòng)管下降速度結(jié)合已知的列車長(zhǎng)度作HOT分析，能彌補(bǔ)檢測(cè)速度方面的不足。
本發(fā)明對(duì)連續(xù)釋放(direct release)和分級(jí)釋放(graduated release)制動(dòng)應(yīng)用兩者有相同的支持。分級(jí)釋放制動(dòng)應(yīng)用能通過(guò)將列車頭空氣制動(dòng)轉(zhuǎn)接到“乘客”模式得到支持。在分級(jí)釋放構(gòu)成中，當(dāng)制動(dòng)管壓力被恢復(fù)時(shí)，ECP/HOT接口單元24發(fā)送ECP指令，逐步地釋放制動(dòng)管壓力。ECP/HOT接口單元24也可包含速度敏感特征，使得全釋放得到檢測(cè)并在制動(dòng)管壓力快速上升的基礎(chǔ)上發(fā)揮作用而無(wú)需等待全部恢復(fù)到供氣閥壓力。從而導(dǎo)致響應(yīng)服務(wù)處理位置，分級(jí)恢復(fù)制動(dòng)管壓力。
在較佳實(shí)施例中，TrainLink ECP/EOT32硬件設(shè)計(jì)(由Wabtec RailwaysElectronics制造)將用作ECP/HOT接口單元24的基礎(chǔ)。最好是相同的硬件用于列車的兩端(如，ECP/EOT單元32和ECP/HOT接口單元24)，而軟件配置成分別執(zhí)行各端的功能。這樣一來(lái)，ECP/HOT接口單元24可在列車的各端加以維修，因而可按照它預(yù)計(jì)的方式進(jìn)行工作，而與列車在目的地是否改變方向(列車頭移到相反端)無(wú)關(guān)。
在該結(jié)構(gòu)中，230伏電源ECP列車管線28可包含它自己的EchelonTMECP數(shù)據(jù)接口，為電源的通/斷控制提供手段。Echelon是一種用于ECP電纜數(shù)據(jù)通信的公用標(biāo)準(zhǔn)。具體而言，本發(fā)明的通信協(xié)議最好與″列車內(nèi)部通信規(guī)范(Intra-TrainCommunication Specification，1997年5月通過(guò))″中的A.A.R.規(guī)范S-4230中第2頁(yè)，3.1.2節(jié)規(guī)定的Echelon收發(fā)機(jī)兼容。要注意的是，″神經(jīng)元”收發(fā)機(jī)與Echelon公司的規(guī)范一致并由兩個(gè)市售的構(gòu)件構(gòu)成。第1構(gòu)件是″神經(jīng)元”芯片，是一種高級(jí)的極大規(guī)模的集成(VLSI)器件，它組合通信、控制、調(diào)度和輸入/輸出支持。該神經(jīng)元芯片使器件能用支持分布式對(duì)等通信的Echelon LonTalkTM協(xié)議相互間進(jìn)行通信。型號(hào)為3120和3150的神經(jīng)元芯片是PLT－10或PLT22或其它等效電源線收發(fā)機(jī)模塊，它們支持Echelon LonTalkTM電源線通信技術(shù)。
此外，ECP列車管線接口是分立單元，能被移到列車頭的端部。ECP/HOT接口單元24最好包含3種外部電纜連接器(或引出線)1.列車頭MU電纜(用于74VDC)2.HOT(ECP電纜連接器)3.ECP列車管線如在A.A.R.S－4200規(guī)范中，基于EOT和HOT信標(biāo)丟失而失去ECP列車管線連接能用來(lái)切斷230VDC電源。這種方式在使用EOT作為HOT接口單元的基礎(chǔ)上具有最低開(kāi)發(fā)費(fèi)用。新硬件僅僅包括一個(gè)便攜式電源。
本發(fā)明的構(gòu)成變化雖然標(biāo)準(zhǔn)列車頭可不用裝備ECP而得到使用，但它們的列車頭控制單元(LCU)需要使軟件升級(jí)。同樣，綜合司機(jī)室應(yīng)用需要火車司機(jī)顯示軟件更新，并能支持輔助通信能力。非配備ECP的列車頭用的一種變化包含帶有接收機(jī)和僅有顯示功能的便攜式LCU?，F(xiàn)有的LCU用于通常的EOT操作，同時(shí)經(jīng)ECP/HOT接口單元24進(jìn)行通信，而便攜LCU用于顯示與ECP相關(guān)的文本消息。該便攜LCU單元可包含一個(gè)用于短發(fā)射距離的集成天線。安裝問(wèn)題僅包含連接列車頭電源和臨時(shí)安裝到引導(dǎo)列車頭的控制臺(tái)上。
在另一實(shí)施例中，LCU可以改進(jìn)成具有TrainLink-ES能力。這使得列車頭控制單元可通過(guò)RF數(shù)據(jù)鏈路將蓄勢(shì)器的等效變化傳送給ECP/HOT接口單元24，接著，單元24使操縱位置變化的響應(yīng)時(shí)間較快。該構(gòu)成使得ECP制動(dòng)響應(yīng)與完全裝有ECP的列車頭的非常接近。
在又一實(shí)施例中，最后的列車頭與第1級(jí)車廂間的制動(dòng)管可分段，使得氣動(dòng)緊急應(yīng)用能經(jīng)中繼閥實(shí)施。該構(gòu)成的優(yōu)點(diǎn)是能按照ECP指令輸入精確地跟隨制動(dòng)管壓力變化，而不受列車剩余空氣容量的影響。
列車設(shè)置作為列車設(shè)置部分，ECP/HOT接口單元24能報(bào)告與列車隊(duì)列相連的設(shè)有ECP的車廂數(shù)量，使工作人員能比較和/或驗(yàn)證該數(shù)據(jù)和操作列車隊(duì)列可用的設(shè)有ECP的列車車廂。在本發(fā)明一實(shí)施例中，列車中每當(dāng)5％的車廂不可操作，就作為告警狀況加以報(bào)告，而15％的制動(dòng)裝置不可操作，就施加全常用制動(dòng)。其它故障條件，如失去列車管線通信，也會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)制動(dòng)(見(jiàn)A.A.R.S-4200規(guī)范)。
ECP轉(zhuǎn)移本發(fā)明還可對(duì)部分系留車隊(duì)(如聯(lián)合運(yùn)輸列車運(yùn)行)提供將ECP加給單元列車的轉(zhuǎn)移途徑。第1步是給車隊(duì)鋪設(shè)電纜用于ECP(即使沒(méi)有ECP閥)。這將通過(guò)簡(jiǎn)單使用帶有ECP列車管線通信的TrainLink-ES EOT單元提供起始列車制動(dòng)改進(jìn)。僅僅這一點(diǎn)也可增加列車在某些地區(qū)的速度，同時(shí)也改進(jìn)駕駛質(zhì)量。該同樣的便攜式HOT方式可用來(lái)支持TrainLink-ES操作，而無(wú)需裝備列車頭。
當(dāng)列車裝有獨(dú)立的ECP時(shí)，它們?cè)诨旌蠘?gòu)成中可進(jìn)行操作。這可按照如將ECP和非ECP車廂組合在一起的列車編制指南進(jìn)行。在這種情況下，裝有ECP的車廂設(shè)有以電的方式傳自ECP/HOT接口單元24的制動(dòng)指令，氣動(dòng)車廂仍然響應(yīng)制動(dòng)管中的變化。ECP制動(dòng)不支持混合構(gòu)成列車中的分級(jí)釋放操作。當(dāng)各車廂全裝有ECP時(shí)，它們可用包括分級(jí)釋放功能的非ECP列車頭進(jìn)行操作。當(dāng)裝備列車頭時(shí)，能具有全ECP功能，制動(dòng)管能保持全充。
雖然利用較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員都能做到在所附權(quán)利要求書(shū)的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)通過(guò)修改來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種電控氣動(dòng)(ECP)列車尾部(EOT)氣動(dòng)仿真系統(tǒng)，其特征在于，包含與非裝備ECP的引導(dǎo)列車頭相聯(lián)的列車頭控制單元；將經(jīng)數(shù)據(jù)通信鏈路從裝備ECP的車廂接收到的ECP數(shù)據(jù)提供給列車頭控制單元的接口單元，其中，列車頭控制單元響應(yīng)從該接口單元接收到的ECP數(shù)據(jù)將制動(dòng)指令經(jīng)該接口單元提供給裝有ECP的列車車廂。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中，所述接口單元進(jìn)一步響應(yīng)從安裝于列車最后車廂的EOT單元接收到的信息將EOT數(shù)據(jù)提供給列車頭控制單元。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中，所述列車頭控制單元提供經(jīng)無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路與接口單元的通信，接口單元提供經(jīng)ECP列車管線與裝有ECP的列車和EOT單元的通信。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中，所述接口單元是一種ECP/列車頭部(HOT)的接口單元，用于仿真頭端單元(HEU)以提供系統(tǒng)設(shè)置和狀態(tài)報(bào)告。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中，所述裝有ECP的列車車廂從接口單元起動(dòng)時(shí)響應(yīng)ECP列車管線上的制動(dòng)指令，當(dāng)存在接收ECP消息的故障時(shí)，所述裝有ECP的列車車廂響應(yīng)制動(dòng)管壓力變化而施加制動(dòng)釋放。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中，所述接口單元支持連續(xù)釋放和分級(jí)釋放的制動(dòng)應(yīng)用，使得在分級(jí)釋放應(yīng)用中當(dāng)制動(dòng)管壓力恢復(fù)時(shí)所述接口單元發(fā)送ECP指令，與裝有ECP的列車同步地釋放制動(dòng)管壓力。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中，所述列車頭控制單元是一種具有用于ECP相關(guān)的文本消息的接收機(jī)和顯示功能的便攜式單元。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中，所述接口單元提供裝備ECP的列車車廂與非裝備ECP的列車車廂間的應(yīng)用轉(zhuǎn)移途徑，使得裝備ECP的列車車廂設(shè)有以電的方式從接口單元經(jīng)列車頭控制單元傳來(lái)的制動(dòng)指令，而所述非裝備ECP的列車車廂響應(yīng)制動(dòng)管壓力的變化。
9.一種電控氣動(dòng)(ECP)列車尾部(EOT)氣動(dòng)仿真系統(tǒng)，其特征在于，包含與非裝備ECP的引導(dǎo)列車頭相聯(lián)的列車頭控制單元；將從裝備ECP的車廂接收到的ECP數(shù)據(jù)接到列車頭控制單元的接口裝置，其中，列車頭控制單元響應(yīng)從該接口單元接收到的ECP數(shù)據(jù)將制動(dòng)指令經(jīng)該接口單元提供給裝有ECP的列車車廂。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中，所述接口裝置支持連續(xù)釋放和分級(jí)釋放的兩種制動(dòng)應(yīng)用，使得在分級(jí)釋放應(yīng)用中當(dāng)制動(dòng)管壓力恢復(fù)時(shí)所述接口單元發(fā)送ECP指令，與裝有ECP的列車同步地釋放制動(dòng)管壓力。
11.一種在具有電控氣動(dòng)(ECP)列車尾部(EOT)氣動(dòng)仿真系統(tǒng)的列車中電控制動(dòng)管壓力的方法，其特征在于，包含下列步驟提供起始制動(dòng)管壓力；確定該起始制動(dòng)管壓力的變化速度是否在預(yù)定的閾值界限內(nèi)；提供ECP消息給EOT和各列車車廂，使得當(dāng)所述確定步驟確定起始制動(dòng)管壓力的變化速度在所述閾值界限內(nèi)時(shí)作常用制動(dòng)應(yīng)用。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含提供ECP消息給EOT和各列車車廂，使得當(dāng)所述確定步驟確定所述起始制動(dòng)管壓力的變化速度超過(guò)所述閾值界限時(shí)作緊急制動(dòng)應(yīng)用的緊急制動(dòng)應(yīng)用步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含下列步驟在與EOT相聯(lián)的列車頭部(HOT)監(jiān)測(cè)緊急制動(dòng)壓力；在EOT監(jiān)測(cè)緊急制動(dòng)壓力；其中，緊急制動(dòng)壓力提供緊急制動(dòng)應(yīng)用。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含下列步驟確定HOT測(cè)得的緊急制動(dòng)管壓力何時(shí)超過(guò)第1預(yù)定界限；確定HOT測(cè)得的緊急制動(dòng)管壓力何時(shí)超過(guò)第2預(yù)定界限；其中，當(dāng)所述EOT確定步驟和HOT確定步驟分別在第1和第2預(yù)定界限以下時(shí)，緊急制動(dòng)應(yīng)用保持作用。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，其中，第1預(yù)定界限約為70PSI，而第2預(yù)定界限約為第1預(yù)定界限加15PSI。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含當(dāng)所述EOT確定步驟和HOT確定步驟分別超過(guò)第1和第2預(yù)定界限時(shí)，將制動(dòng)管壓力增加到起始制動(dòng)管壓力的步驟。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含當(dāng)常用制動(dòng)應(yīng)用超過(guò)制動(dòng)管壓力的預(yù)定下降量時(shí)將ECP消息提供給EOT和各列車車廂作緊急制動(dòng)壓力應(yīng)用的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，其中，所述制動(dòng)管壓力的預(yù)定下降量大約為全常用制動(dòng)應(yīng)用的120％。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含在確定起始制動(dòng)管壓力的變化速度是否在預(yù)定的閾值界限內(nèi)之前確定起始制動(dòng)管壓力是否有變化的步驟，其中，當(dāng)起始制動(dòng)管壓力沒(méi)有變化時(shí)將第2ECP消息提供給EOT和各列車車廂。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，其中，所述第2ECP消息指令EOT和各列車車廂保持在起始制動(dòng)管壓力。
全文摘要
一種電控氣動(dòng)(ECP)列車尾部(EOT)氣動(dòng)仿真系統(tǒng),允許獨(dú)立的ECP單元列車即使用非裝備ECP的列車頭也能全速運(yùn)行。該仿真系統(tǒng)以與EOT系統(tǒng)封閉綜合為基礎(chǔ),并允許備有“全電”ECP而無(wú)氣動(dòng)疊加或無(wú)仿真性能的單元列車使用標(biāo)準(zhǔn)、非裝備ECP的列車頭進(jìn)行操作。
文檔編號(hào)B60T13/26GK1328941SQ0112112
公開(kāi)日2002年1月2日 申請(qǐng)日期2001年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月9日
發(fā)明者R·C·克爾 申請(qǐng)人:西屋氣剎車技術(shù)股份有限公司