脱轨检测器 |
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| 申请号 | CN201480015350.3 | 申请日 | 2014-01-17 | 公开(公告)号 | CN105073521B | 公开(公告)日 | 2017-09-08 |
| 申请人 | 韦伯太克控股公司; | 发明人 | 塔斯科·斯米莱斯基; 斯托伊歇·斯米莱斯基; 马里安·萨韦夫斯基; | ||||
| 摘要 | 用于 铁 路车辆的 脱轨 检测器包括壳体，所述壳体与铁路车辆的 制动 管选择性地 流体 连通，以接收来自 气动 制动系统 的压缩空气。主腔位于壳体内，并通过压缩空气来加压。冲击检测组件适于检测指示脱轨状态的 加速 度，以及在对指示脱轨状态的加速度的检测之上启动设于主腔内的主 阀 。排放阀与主腔选择性地流体连通，其中在对指示脱轨状态的加速度的检测之上，排放阀可操作，以用于从主腔内排放预设量的压缩空气，以指示发生了脱轨状态。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于铁路车辆的脱轨检测器，该脱轨检测器包括： |
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| 说明书全文 | 脱轨检测器技术领域背景技术[0002] 铁路中的脱轨经常导致铁路车辆和轨道的损坏，以及由于脱轨轨道车辆和/或轨道不能使用导致的操作员的收入显著减少。轨道车辆脱轨导致的严重后果导致了脱轨检测器的发展，该脱轨检测器适于检测轨道车辆的脱轨以及立即使用核实的补偿措施。传统的脱轨检测器一般在检测到脱轨时启动完全的紧急制动功能。虽然脱轨情况的最终目标是要尽快停止轨道车辆，但是，在一些情形中，比如在通道，桥梁，或故障启动期间，需求启动停止程序的替代装置。 [0003] 尤其地，基于惯性传感器的系统是众所周知的，在启动惯性传感器时，制动管内的压力快速释放，以引起作用于所有车辆的铁轨车辆的紧急制动应用。在背景技术中，Shanley的美国专利5,188,038针对于轨道车辆脱轨安全装置，该脱轨安全装置在检测到脱轨状态时立即启动空气制动系统。该装置包括从每个车辆的底部突出至稍高于轨道的位置处的杆延伸部。在铁路车辆脱轨时，杆接触铁轨，引起空气制动线中的切断阀在制动线中释放压力，以此使用制动。这一类的脱轨检测器在紧急支撑阀时发挥作用。 [0004] 然而，传统的脱轨检测器具有明显的缺陷：在最短的可能的距离内，施加完全的制动力，以尽快停止轨道车辆。虽然最终目标为安全地将轨道车辆处于完全停止，但是，在脱轨检测之上的紧急制动应用将导致轨道车辆停在不理想的位置上，例如隧道内或桥梁上。这使得修理脱轨车辆和/或轨道、以及重新开始正常轨道行驶的工作变得复杂。 [0005] 目前人们已经努力开发用于提醒铁路车辆的操作员脱轨状态已发生的脱轨检测器。例如，Miller等人的美国专利3,994,459针对于具有加速度响应装置的铁路车辆脱轨检测系统，其响应于脱轨导致的车辆的垂直加速度的改变，发出安装在马达内的射频信号，以提供给操作员视觉或声音警报。该加速度响应装置以压电元件来体现，该压电元件可操作，以用于在传感器因车辆脱轨而启动时发射电信号。本专利中的系统不包括用于向操作员提供关于脱轨情形出现的指示。 发明内容[0006] 众所周知地，铁路工业中具有不同的脱轨检测器，不会引起紧急制动应用的改善的脱轨检测器是理想的。额外地，在铁路领域内，还需要利用铁路车辆的气动系统的改善的脱轨检测器。此外，铁路工业继续需要改善的脱轨检测器，其具有改善的结构和生产经济性。 [0007] 鉴于与现有技术的脱轨检测器关联的缺点，可理想地提供一种改善的脱轨检测器，该检测器在检测到脱轨状态时，引起制动管压力中的预设的减少，以警告操作员发生了异常的操作状态，以及铁路车辆应当被带至安全位置来完全停下。尽管在此讨论了脱轨检测器和在铁路车辆中检测脱轨状态以及发出脱轨状态信号的方法的各种实施例，用于铁路车辆的脱轨状态的一个实施例可包括与铁路车辆的制动管流体连通的壳体，以接收来自气动制动系统的压缩空气。该脱轨检测器还包括位于壳体内并由压缩空气加压的主腔。该主腔具有主阀。冲击检测组件可适于检测指示脱轨状态的加速度，以在检测到指示脱轨状态的加速度时启动主阀。该脱轨检测器还包括排放阀，该排放阀与主腔选择性地流体连通。在检测到指示脱轨状态的加速度时，该排放阀可操作，用于从主腔中排放预设量的压缩空气，以指示发生了脱轨状态。 [0008] 根据另一个实施例，该排放阀包括可通过排放预设量的压力而相对于排放阀可移动的信号指示器，以指示脱轨状态的发生。该预设量的压力可为气动制动系统内的总压力的3-8%。在另一个实施例中，预设的压力量为气动制动系统中总压力的5%。该排放阀可被调节来从气动制动系统中选择压力排放量。该脱轨检测器还包括隔离阀，以选择性地控制从制动管流向壳体的压缩空气。 [0009] 根据另一个实施例，该壳体包括具有主腔的上组件，以及具有冲击检测组件的下组件。该上组件与下组件可以为流体连通。该冲击检测组件可包括悬挂于弹簧的振动质量，该振动质量适于检测在大致垂直方向上的加速度。该振动质量可调节以选择垂直加速度，在该垂直加速度上启动排放阀。 [0010] 在另一个实施例中，该脱轨检测器可包括排放阀，该排放阀适于响应于指示脱轨状态的加速度的检测，来从铁轨车辆的气动制动系统处排放预设量的压力。该排放阀还可包括可相对于排放阀移动的信号指示器，其通过排放预设量的压力来指示脱轨状态的发生。该压力的预设量可为气动制动系统中总压力的3-8%。在一个实施例中，该预设量的压力可为气动制动系统中总压力的5%。该排放阀可调节来选择从气动制动系统中排放的压力量。该排放阀可通过冲击检测组件来启动，该冲击检测组件用于检测指示脱轨状态的加速度。 [0011] 在另一个实施例中，检测在铁路车辆中脱轨状态以及指示该脱轨状态发生的方法可包括以下步骤：(a) 利用压缩空气来对脱轨检测器来加压；(b) 检测指示脱轨状态的加速度；以及(c) 从脱轨检测器处排放预设量的压缩空气，以指示脱轨状态的发生。该脱轨检测器可利用压缩空气来加压，该压缩系统接收自铁路车辆的气动制动系统。该加速度指示脱轨状态可通过冲击检测组件来检测。该预设量的压缩空气可通过排放阀来排放。 [0012] 脱轨检测器的这些和其他特征，以及结构中相关原件的生产和功能，以及部件的结合与生产的节省的方法将在以下说明，以及结合附图的权利要求书中显明，所有的这些都形成本说明书的部分，其中类似的附表标记代表不同附图中对应的部件。应当明白，说明书和附图是用于说明，并非用于限制本发明。正如在说明书和权利要求书中所使用的，单数形式的“一个”以及“这个”包括复数形式，除非上下文特别说明。 附图说明[0013] 图1为根据本发明实施例的脱轨检测器的前视图。 [0014] 图2为图1中的脱轨检测器处于待机模式的截面剖视图。 [0015] 图3为图1中脱轨检测器处于启动模式的截面图。 具体实施方式[0016] 为了在此的说明，所使用的空间方位术语应当涉及实施例，因为其在附图或以下详细说明中进行定位。然而，应当明白，在此所述的实施例可假定许多替代的变形例以及结构。还要明白，在附图中和此处所述的特定部件，装置以及特征仅为示例，并不应被认为是限制。 [0017] 图1为根据本发明一个实施例的脱轨检测器100。该脱轨检测器100可操作用于传统铁路车辆（未图示）的安装，用于检测铁路车辆的脱轨状态，以及提供已经发生脱轨状态的指示。该脱轨检测器100适于在检测到脱轨状态时排放出铁轨车辆的气动制动系统中整个制动管压力的预设百分比的压力。理想地，该脱轨检测器100降低制动管压力至操作员可在不引发制动的情况下具有制动管压力下降的清楚指示。正如之后所讨论的，制动管压力的预设百分比的排放通过脱轨检测器100来启动，以在没有启动铁路车辆的制动的情况下气动地指示脱轨状态。 [0018] 在图1中，脱轨检测器100包括上组件102，该上组件具有隔离阀104，用于将脱轨检测器100与制动管106连接。该隔离阀104具有第一位置，在该第一位置中，脱轨检测器100与制动管106为流体连通，以获得来自制动管106的压缩空气。该隔离阀104还具有第二位置，在该第二位置中该脱轨检测器100与接收自制动管106的压缩空气隔绝。隔离阀104可从第一位置到第二位置进行人工操作。可替代地，或附加地，隔离阀104可具有驱动装置，例如电气，液压或气动部件（未图示），用于将隔离阀104切换于第一和第二位置之间。上组件102还包括制动管的排放阀108，在此称为“排放阀108”。该排放阀108适于将上组件102内的压缩空气排到大气中。该上组件102接收来自制动管106的压缩空气，并在启动脱轨检测器100时将预定百分比的压缩制动管气体排放到大气中。 [0019] 继续讨论图1，脱轨检测器100还包括下组件110，该下组件与上组件102连接，以限定脱轨检测器100的主体。该下组件110限定冲击检测组件（如图2-3所示），该冲击组件在检测到由于垂直和/或水平冲击振动的加速度时启动，这种冲击振动施加于安装有脱轨检测器100的铁路车辆上。该下组件110适于在感应到垂直和/或水平加速度等于或大于以下讨论的预选值或预选值范围，之后引起脱轨组件100的启动。该冲击检测组件不适于在施加于铁路车辆上的垂直和/或水平加速度小于预选值或预选值范围时启动该脱轨检测器100。 [0020] 上组件102和下组件110理想地连接，以形成单一结构。正如以下会讨论的一样，可在上组件102和下组件110之间提供一个或多个流体通道，用于将上组件102和下组件110流体连通。相应地，上组件102理想地与下组件110以下述方式连接：维持其间的紧密流体连接，并防止上组件102和下组件110之间的界面上的任何流体渗漏。该上组件102和下组件110可为螺栓固定，焊接，粘合或其它机械固定以形成脱轨检测器100的主体。在另一个实施例中，该上组件102和下组件110可形成为单一、单体结构。 [0021] 图2为处于待机模式的脱轨检测器100的截面图。其中该脱轨检测器100准备好检测施加于铁路车辆上的垂直和/或水平加速度。脱轨检测器100的上组件102包括主腔，该主腔通过隔离阀104（图1所示）与制动管106为选择性流体连通。该主腔112接收来自制动管106的压缩空气，并包括主阀114，该主阀114可滑动地位于所述主腔112内。该主阀包括阀杆 116，该阀杆在主阀114的上部连接到上阀面118。该上阀面118包括第一密封元件120，例如橡胶密封件。该第一密封元件120在主阀114封闭时压向阀座122，以保持压缩空气在主腔 112内的排放。上阀面118的上表面限定了用于接合第一弹性部件124的表面，例如螺旋线圈弹簧。该第一弹性部件124与主阀114的运动一起压缩，在该处上阀面118的下表面延伸远离阀座122。 [0022] 再看图2，主腔112通过第一管128与上腔126为流体连通，通过第二管132与下腔130为流体连通。每个上和下腔126，130都分别通过第一和第二阻风门134,136，被填充来自主腔112的压缩空气，所述第一和第二阻风门分别位于第一和第二管128,132的上部。主阀 114的下阀面138设置在阀杆116的底部，其相对于上阀面118。下阀面138可相对于壁140滑动，该壁140将上腔126与下腔130分离。柔性隔板142将下阀面138抵着下腔130的壁来密封，以防止上腔126和下腔130之间的压缩空气的渗漏。 [0023] 主腔112与排放阀108的出口腔144之间为选择性流体连通。如在此所述，主腔112在上阀面118的第一密封元件120抵着阀座122时与出口腔144为流体隔离。当第一密封元件120远离阀座122移动时，流体连通建立在主腔112和排放阀108的出口腔144之间，使得出口腔144接收来自主腔112的压缩空气。因此，主阀可在上组件102内移动，以与排放阀108的出口腔144选择性地建立流体连通。在出口腔144的下壁148上设置轴密封件146，以密封阀杆 116，并防止上腔126和出口腔144之间的气体通路。 [0024] 再看附图2，排放阀108的出口腔144在一端处通过主阀114来密封，以及在相反端通过出口阀150来密封，以当脱轨检测器100启动时将来自主腔112的压缩空气排放到大气中。出口腔150具有出口阀杆152，其具有设置在其第一端的出口阀面254，以及在其第二端的弹簧保持部件156。该弹簧保持部件156抵着出口阀座160的第一端来保持该第二弹性部件158，例如螺旋线圈弹簧。该弹簧保持部件156还限定了一个表面，压缩空气作用于该表面以启动出口阀150。当脱轨检测器100被启动时，该出口阀座160的第二端选择性地域出口阀面154接合。 [0025] 出口阀杆152包括螺纹端162，以可螺纹接纳出口阀面154。出口阀杆152和出口阀面154之间的螺纹连接允许了出口阀杆152的长度调节以及出口阀面154和弹簧保持部件156之间的相对分离。通过朝着弹簧保持部件156来旋紧出口阀面154，该第二弹性部件158被压缩在弹簧保持部件156和出口阀座160的出口表面之间。对第二弹性部件158的压缩可增加出口阀150的刚度，并增加必要的压力来引起出口阀面154远离出口阀座160地移动，以允许压缩空气流入大气中。相反地，对第二弹性部件158减压，将减少出口阀150的刚度，以及减少必要的压力以引起出口阀面154远离出口阀座160地移动，以排放压缩空气到大气中。因此，出口阀150的可调节性允许了选择理想的必要压力以打开出口阀150。在一个实施例中，出口阀150的刚度经过设置，以引起出口阀150在足够的压力下打开，来从主腔112处排放总压力的5%。因为主腔112接收来自制动管106的压缩空气，该出口阀150还在正常操作期间排放总制动管压力的5%。在另一个实施例中，出口阀150的刚度经过选择以排放总制动管压力的3%-8%。理想地，可通过出口阀150排放少于总制动管压力的10%，因为这种压力降将必要地引起铁路车辆制动的应用。脱轨检测器100适用于释放制动管压力的预设百分比，以给出脱轨检测器100已经被启动的指示，但不释放足以影响铁路车辆制动的百分比的制动管压力。 [0026] 在脱轨检测器100启动时，流经排放阀108的出口腔144的压缩空气与信号指示器164接合，该信号指示器可在出口腔144的末端内移动。信号指示器164被迫从排放阀108的侧部朝外，以提供脱轨检测器100已被启动的视觉指示。该信号指示器164限定了大致管状的结构，该管状结构具有一个或多个轴向排放口166，这些排放口延伸穿过信号指示器164的末端，以及一个或多个径向排放口168，这些径向排放口延伸穿过信号指示器164的管状侧壁。在信号指示器164未被启用的第一位置处，信号指示器164大致容纳在出口腔144的孔内。在启动脱轨检测器100时，压缩空气作用于信号指示器164的末端，以及一部分的压缩空气穿过轴向排放口166。最初地，如图2所示，信号指示器164通过接纳于径向孔之内的球170而保持在第一位置上，该径向孔径向延伸进入信号指示器164的侧壁。球170由弹簧174被促使抵靠着孔的壁。穿过出口腔144的压缩空气的压力足以推动信号指示器164，以使得球从孔中缩回，并使信号指示器164被推出出口腔144至第二位置，如图3所示。在第二位置处，径向排放口168被推出出口腔144，来自出口腔144的压缩空气能够通过轴向排放口166和径向排放口168。在启动后，信号指示器164相对于出口腔144而推进，以使得球170接合第二孔。 通过将信号指示器164推入排放阀108的出口腔144、以克服施加在球170上的弹簧174的力，手动地重置所述信号指示器164。 [0027] 再看附图2，下组件110通过管176与上组件102的上腔126为流体连接。管176将压缩空气传输到下组件110的顶部压力腔178处。该顶部压力腔178通过通道182与底部压力腔180连接。底部阀184可在顶部压力腔178与邻近于通道182的底部压力腔180之间滑动。底部阀184包括底部阀面186，该底部阀面186具有第二密封元件188，例如橡皮密封，用于抵着底部阀座190密封底部阀面186。当底部阀184关闭时该第二密封元件188压向底部阀座190，以隔绝顶部压力腔178，使其不能接收压缩空气。 [0028] 底部阀184通过冲击吸收销194接合至振动质量192。振动质量192具有大致固体的圆柱形状，其具有延伸到其内的环状开口。振动质量192的环状开口的内部侧壁旋紧至可螺纹接纳调节部件196。该振动质量在第三弹性部件198处悬挂在底部压力腔180之内，例如螺旋线圈弹簧，并被限制以仅在垂直方向上移动。振动质量192的刚度可通过打开调节部件196来增加，以压缩第三弹性部件198。相反地，振动质量192的刚度可通过打开调节部件196来减少，以对第三弹性部件198来减压。振动质量192的刚度直接与脱轨检测器100的敏感度成比例，以在垂直方向上的加速度。振动质量192的底部包括隔板202，该隔板从底部出口腔 204处密封所述底部压力腔180。该底部压力腔180通过阻风门206来与底部出口腔204流体连通。在脱轨检测器100的底部表面上设置一个或多个排放口208，以排放来自底部出口腔 204的压缩空气。 [0029] 在描述了脱轨检测器100的部件之后，现在讨论启动图2的处于待机状态的脱轨检测器100的充气程序。该脱轨检测器100适于防止在充气过程中的自动启动。最初地，来自制动管106的压缩空气接纳于主腔112内，该主腔比上组件102的上和下腔126,130充气更快，因为压缩空气通过第一和第二阻风门134,136而途径上下腔126,130。该第一和第二阻风门134，136防止上腔和下腔126,130以快于主腔112的速度来充入压缩空气，以防止下阀面138在压力下向上推动，以将上阀面118从阀座122处移动。这种启动时理想的，因为压缩空气将从主腔112处排放入出口腔144并通过排放阀108（如图3所示）。 [0030] 在充气中，来自上腔126的压缩空气通过管176引入下组件110的底部压力腔180内。振动质量192的刚度高的足以保持底部阀面186与底部阀座190密封，以防止压缩空气通过下组件110而排放。在图2中的待机状态中，下组件110被启动，且脱轨检测器110为稳定的。一旦完全充气，使得主腔112内的压力和上下腔126,130达到制动管106内的正常的操作压力，脱轨检测器100在待机状态为可操作的，并准备用于脱轨状态的检测，如以下所要讨论的。 [0031] 如图3所示，两个分离但相关的启动在脱轨检测器100的启动时发生。如上所述，下组件引起脱轨检测器100的操作。下组件110适于感应垂直和水平方向的加速度，以在达到预设加速度阈值时引起脱轨检测器100的操作。第一启动涉及底部阀184的不平衡，以引起底部阀面186从底部阀座190处离开。底部阀184在铁路车辆所经受的垂直和/或水平加速度的作用下为不平衡的。当在水平加速度的对加速度的敏感性通过冲击吸收销194来控制时在垂直方向上对加速度的敏感度通过振动质量192来控制。例如，振动质量192的刚度可设置为引起底部阀184的不平衡，其通过再垂直方向上的6到11.5克之间的预设作用力上的冲击吸收销194来实现。这意味着脱轨检测器100必须在感应到垂直加速度作用力超过11.5g之后才启动。在其它实施例中，底部阀184的不平衡可经过设置以在6-11.5g中的任何值。 [0032] 相似地，在水平方向上对加速度的敏感度通过在水平方向上相对于振动质量的冲击吸收销194的不平衡性来控制，该振动质量固定相对于脱轨检测器100的主体固定在水平方向上。例如，冲击吸收销194可在水平方向上的预设作用力30g处设置以引起底部阀184的不平衡性。这意味着脱轨检测器100必须在感应到水平加速度的作用力超过30g之后才被启动。少于30g的水平加速度不会引起脱轨检测器100的启动。对水平加速度的脱轨检测器100的敏感度阈值高于垂直加速度的敏感度阈值，以便防止在连接，开始和停止过程中铁路车辆所经受的水平加速度的错误启动。 [0033] 在脱轨检测器100的第一阶段启动过程中，该底部阀184从底部阀座190处分离，使得大量的压缩空气引入底部压力腔180内。由于前进的压力，该底部阀184保持打开，使得压缩空气填满底部压力腔180，并通过通道182和阻风门206穿到下出口腔内。压缩空气随后穿过一个或多个排放口208，并排到大气中。 [0034] 脱轨检测器100的第二阶段启动作为上述的第一阶段启动而发生。由于压缩空气通过管176进入下组件110而引起的上腔中的压力降，上和下腔126,130之间的压力平衡达不到平衡。因为下腔130中的压力高于上腔126中的压力，底部阀面138向上推动。因为底部阀面138通过阀杆116与上阀面118连接，上阀面118也同样受到第一弹性部件124的作用力而向上抬起。该运动引起第一密封元件120远离阀座122来移动，使得来自主腔112的压缩空气可流入出口腔144。在出口腔144中的压力作用于出口阀150的弹簧保持部件156，以使得出口阀150打开，并朝着信号指示器164来释放压缩空气。最初地，信号指示器164缩回到排放阀108的主体内（图2），且最初量的压缩空气通过轴向排放口166排放到大气中。然而，在出口腔144内的压缩空气迫使信号指示器164朝外，使得压缩空气通过轴向排放口166和径向排放口168得到排放。在排放阀108的出口腔144之外的信号指示器164的运动提供了视觉指示，该视觉指示为脱轨检测器100被启动。出口阀150经过调解来释放预设量的制动压力，其足以引起非正常条件（即：脱轨）发生的指示，但不足以引起铁路车辆的制动。正常制动管压力的预设下降提供了操作员铁路车辆的指示，该指示发生了不正常的条件，且应当采取合适的补正措施，使得铁路车辆可被带到安全位置的停止。在一个实施例中，制动管压力中的预设压力下降可为正常操作制动管压力的5%。 [0035] 在启动了脱轨检测器100之后，必须在下一次使用之前重设。为使主阀恢复原来的准备状态，该脱轨检测器100与制动管106隔离，使得压缩空气可从主腔112和出口腔144处排走。该脱轨检测器100通过封闭隔离阀104来从制动管106处隔离。一旦压缩空气从主腔112处排放出去，该主阀114通过回复第一弹性部件124来回到原来的待机状态，类似地，因为下组件110的顶部压力腔178的压力减少到大气压，底部阀184通过恢复第三弹性部件198的作用力而被迫来到其初始的待机状态。在信号指示器164回到其排放阀108的最初位置时，该隔离阀104将打开以从制动管106处引入压缩空气，进入主腔112内，并使脱轨检测器 100回到其待机状态中，如图2所示。 [0036] 当前说明书提供了脱轨检测器100及其操作方法的实施例时，本领域的技术人员可在不偏离本发明的范围和精神的条件下对这些实施例进行修改和改变。相应地，上述说明趋于说明而非限制。上述的本发明通过所附的权利要求书来限定，本发明的在等同权利要求的意义和范围下的改变都在本发明的范围内。 |
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