用于特别是至少一辆铁路车辆的紧急与行车制动的电子气动控制系统技术方案

本发明专利技术描述一种用于紧急与行车制动的电动气动控制系统(300)，其包括：制动压力发生模块，其发生用于制动组的制动压力；紧急压力监视与控制单元，其接收重量信号、紧急制动请求信号和实际压力信号，并提供紧急制动请求信号；紧急压力模块，其发生紧急制动压力；制动控制单元，其提供控制信号对，以当紧急制动请求信号未指示紧急制动请求时，随行车制动请求信号和重量信号的函数而发生对应的制动压力，而当紧急制动请求信号指示紧急制动请求时，随紧急制动压力请求信号的函数而发生制动压力；第一紧急开关装置，其包括触点对，当这些触点对闭合时，允许控制信号对从制动控制单元连接到制动压力发生模块，而当这些触点对断开时，阻止控制信号对从制动控制单元连接到制动压力发生模块。发生模块。发生模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于特别是至少一辆铁路车辆的紧急与行车制动的电子气动控制系统


[0001]本专利技术总体上涉及铁路制动系统领域；本专利技术具体涉及一种用于铁路车辆的紧急与行车制动的电动气动控制系统。

技术介绍

[0002]最近的铁路制动系统使用先进的电子解决方案来简化气动结构，尤其是用于紧急制动的气动部分，从而整体上降低产品总成本，减轻重量，提高性能，并提高操作安全性。
[0003]例如，专利EP3148853描述并要求保护一种满足上述要求的电动气动制动系统。该文件具体描述并要求保护一种气动架构以及多个变型实施方案。
[0004]出于说明目的，本申请的图1示出文件EP3148853中的图1。下面提供关于此图的简要说明。
[0005]WA由电子单元WCU控制的电动气动模块EPDA组成，用于连续准备紧急制动压力i，其瞬时值与借助重量传感器2读取的转向架或车辆的瞬时重量值相关联。根据本领域技术人员公知的方程式，通过考虑预先设定的干燥条件下轮轨附着系数μ来计算所述值。BCA1,...,BCAN由电子单元BCU所控制的电动气动模块EPCA组成，用于准备缸BC1,...,BCN的行车制动压力。根据本领域技术人员公知的算法，所述行车制动压力作为制动需求“a”和重量传感器2所报告的重量的函数。在模块EPCA内，螺线管阀10、12分别用于填充和排空继动阀RV的驱动室d。通过将控制信号编码到螺线管阀10、12，电子单元BCU可以增大、维持、减小供给驱动室d的压力，并因此增大、维持、减小供给制动缸BC1,...,BCN的压力。根据与图1中描述的系统相关联的转向架或车辆的需要，所述压力可以随时间采取不同的值。
[0006]BCU1,...,BCUN控制下的螺线管阀10、12供应有紧急制动压力i，因此模块BCA1,...,BCAN所发生的压力可以在零值至紧急制动压力值i的最大值的范围内独立变化。
[0007]如果借助连接到BCU1,...,BCUN单元的紧急制动输入端(图1中未示出)请求紧急制动，则所述BCU1,...,BCUN单元将为螺线管阀10和12断电，即，使它们置于图1所示的状态。
[0008]在此条件下，将紧急制动压力i供给气动阀RV的驱动室，其将复制所述紧急制动压力用于制动缸BC1,...,BCN。在此情况下，与行车制动相比，供给缸BC1,...,BCN的所有压力将取相同的值，等于紧急制动压力i，减去因所述RV气动阀的公差所致的误差。
[0009]在本专利申请中，将参考以下欧洲标准：
[0010]-En50126[“铁路应用-可靠性、可用性、可维持性和安全性(RAMS)的规范和验证”]；
[0011]-En50128[“铁路应用-通信、信令和处理系统-铁路控制和保护系统软件”]；
[0012]-En50129[“铁路应用-通信、信令和处理系统-安全相关的信号电子系统”]。
[0013]具体而言，EN50126标准定义了基于安全分析的结果将SIL0/1/2/3/4安全级别(安全级别SIL4指示最高安全级别)分配给组成受检系统的子系统的方法，而EN50128和
EN50129标准定义了基于所述安全性分析结果所分配的SIL级别分别应用于软件和硬件组件的设计准则。
[0014]这些因素为铁路领域的技术人员所公知：
[0015]-按照欧洲标准EN50126所执行的有关铁路车辆紧急制动功能的安全计算系统地将安全完整性等级SIL≥3分配给所述紧急制动功能，并因此正常将其分配给实施该功能的子系统；
[0016]-按照欧洲标准EN50126所执行的有关铁路车辆行车制动功能的安全计算正常将安全完整性等级SIL≤2分配给所述行车制动功能，并因此正常将其分配给实施该功能的子系统；
[0017]-按照EN50128和EN50129，根据SIL≥3等级通常使用微处理器或基于FPGA开发控制单元亟需设计、验证和认证成本，约比根据SIL≤2等级的设计高出一个数量级而获得相同的功能。
[0018]相对于上述要点的最后一点，很明显适合将待根据SIL≥3安全级别开发的功能保持极其有限和简单。
[0019]如图所示，用于管理紧急制动压力的电子控件WCU当然必须按照EN50128和EN50129标准根据SIL≥3等级来开发。然而，在EP3148853要求保护的范围内，这种类型的开发将局限于基于基本微处理器和/或FPGA的简单电路。所述回路归于紧急制动压力i的计算、两个螺线管阀5和6的驱动以及反馈压力传感器9的读数，以通过简单的闭链控制获得所述紧急制动压力i。
[0020]显然不利的是，EP3148853描述的系统可能仅产生用于各种制动缸BC1,...,BCN的紧急制动压力的单个公共值。
[0021]在铁路应用中，紧急与行车制动系统必须针对每个制动缸BC1,...,BCN产生不同的紧急制动压力。例如，但非排他性地，在EP3148853描述的系统中，当符号BC1,...,BCN(限于BC1、BC2)表示待分配给同一车体的两个不同转向架的两个压力通道时，其中一个转向架为机动转向架，另一个为牵引转向架，或当必须制动两个相邻的JAKOBS转向架时，需要不同的紧急制动值。在这两种情况下，这两个转向架通常会发生不同的制动重量，包括在紧急制动的情况下。在此情况下，EP3148853描述的针对每个通道BC1、BC2生成相等的紧急制动值的系统不再够用。
[0022]一种解决方案可能是针对每个模块BCA1、BCA2复制模块WA，其中每个模块WA1、WA2将从其自有重量传感器2接收相对于其自有转向架的重量值，并将针对每个相应的模块BCA1、BCA2发生专用于每个转向架的独立紧急制动压力。
[0023]然而，该解决方案并不切实可行，因为它会违背以最低的成本、尺寸和重量为特征的系统的要求。
[0024]第二种解决方案可能是按照EN50128和EN50129根据SIL≥3等级开发模块BCA1,...,BCAN，直接委托所述模块BCA1,...,BCAN针对每个转向架独立地生成和控制每个紧急制动气动压力。
[0025]该解决方案也不切实可行，因为BCA1,...,BCAN单元极度复杂，它们除了发生行车制动压力外，还用于控制各种功能，即防滑功能、诊断功能、基于复杂协议(诸如以太网)的串行通信功能等。如果按照EN50128和EN50129根据SIL≥3安全等级进行开发，则这类硬件
和软件的复杂性将会导致难以实施的成本。

技术实现思路

[0026]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种用于特别是至少一辆铁路车辆的紧急与行车制动的电动气动控制系统，该系统允许根据SIL≥3安全等级独立控制每个通道的紧急压力，而与类似于例如EP3148853描述的系统相比，不会增加系统的复杂性和总成本。
[0027]在组成所述系统的部件之一发生局部故障的情况下，所述系统能够进一步提供全部通道共有的紧急制动压力。
[0028]根据本专利技术的某一方面，通过具有独立权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于特别是包括多个转向架的至少一辆铁路车辆的紧急与行车制动的电动气动控制系统(300)，其特征在于，所述系统包括：-由供应压力(304)供应的多个制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)，其布置成发生多种用于各制动组(310,310
’
,...,310n)的各制动压力(309,309
’
,...,309n)；-紧急压力控制与监视单元(301)，其布置成接收：指示作用于所述转向架的重量的多个重量信号(302,302
’
,...,302n)，适于用信号通知紧急制动请求的紧急制动请求信号(315)，指示由各制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)所发生的各制动压力(309,309
’
,...,309n)的压力值的多个实际压力信号(313,313
’
,...,313n)；所述紧急压力控制与监视单元(301)为电子架构；所述紧急压力控制与监视单元(301)布置成随时间连续提供多个紧急制动请求信号(316,316
’
,...,316n)，以指示用于各制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)的紧急制动压力请求值；-由所述供应压力(304)供应的紧急压力模块(303)，其布置成发生紧急制动压力(306)，以供应给制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)；-制动控制单元(307)，其布置成接收：多个重量信号(302,302
’
,...,302n)，紧急制动请求信号(315)，指示行车制动请求水平的行车制动请求信号(308)，实际压力信号(313,313
’
,...,313n)，由紧急压力控制与监视单元(301)生成并适于指示用于每个制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)的紧急制动压力请求值的多个紧急制动压力请求信号(316,316
’
,...,316n)；所述制动控制单元(307)布置成提供多个控制信号对(312,312
’
,...,312n)，由此控制各制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)，以当紧急制动请求信号(315)未指示紧急制动请求时，随行车制动请求信号(308)的假定值和对应的重量信号(302,302
’
,...,302n)的函数而生成对应的制动压力(309,309
’
,...,309n)，而当紧急制动请求信号(315)的假定值指示紧急制动请求情况时，随紧急制动压力请求信号(316,316
’
，..316n)的假定值的函数而生成制动压力(309,309
’
,...,309n)；所述制动控制单元(307)的电子架构独立于紧急压力控制与监视单元(301)的电子架构；-第一紧急开关装置(318)，其包括连接在制动控制单元(307)与制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)之间的多个触点对(317,317
’
,...,317n)；第一紧急开关装置(318)由紧急压力控制部(301)所生成的驱动信号(319)来控制。所述触点对(317,317
’
,...,317n)置于闭合状态时适于允许控制信号对(312,312
’
,...,312n)从制动控制单元(307)连接到各制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)，从而允许制动控制单元(307)控制所述制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)而获得制动压力(309,309
’
,...,309n)的施加、维持和释放；所述触点对(317,317
’
,...,317n)置于断开状态时适于阻止控制信号对(312,312
’
,...,312n)从制动控制单元(307)连接到各制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)，从而迫使所述制动压力发生模块(311,311
’
,...,311n)将紧急制动压力值(306)转换为制动压力(309,309
’
,...,309n)。2.根据权利要求1所述的用于车辆的紧急与行车制动的电动气动控制系统，其中，当紧急制动请求信号(315)未指示紧急制动请求时，并且当紧急制动请求信号
(315)指示紧急制动请求而指示制动压力值(309,309
’
,...,309n)的实际压力信号(313,313
’
,...,313n)的值对应于紧急制动压力请求信号(316,316
’
,...,316n)的各值时，紧急压力控制单元(301)使第一紧急开关装置(318)的触点对(317,317
’
,...,317n)置于闭合状态；其中，当紧急制动请求信号(315)指示紧急制动请求而指示制动压力值(309,309
’
,...,309n)的实际压力信号(313,313
’
,...,313n)的值之中的至少一个值不对应于紧急制动压力请求信号(316,316
’
,...,316n)的值当中的各值时，紧急压力控制单元(301)使第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯托，
申请(专利权)人：法伊韦利传送器意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：