BRPI0706049A2 - circuito de controle pneumático de cilindro de freio - Google Patents
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Abstract
CIRCUITO DE CONTROLE PNEUMáTICO DE CILINDRO DE FREIO A presente invenção refere-se a um temporizador pneumático de liberação de freios de emergência compreende uma válvula de transferência de alta capacidade, um reservatório temporizado em comunicação com um portal piloto da válvula de transferência de alta capacidade, a válvula de checagem e o circuito difusor proporcionando as conexões paralelas entre a fonte principal de pressão e o reservatório através de uma válvula de checagem e um fluxo oposto através do difusor de dissipação
Description
"CIRCUITO DE CONTROLE PNEUMÁTICO DE CILINDRO DE FREIO"
Antecedentes da Invenção
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a freios pneumáticospara veiculos ferroviários e, mais particularmente, a umtemporizador de liberação de freio de emergência para retardar aaplicação da pressão de uma frenagem de emergência.
Descrição da Técnica Correlacionada
É algo bastante conhecido na técnica de controle defreio que os sistemas modernos de controle de freio em trens,tipicamente, usam uma unidade controladora central para controlaros freios de veiculos ferroviários que compreendem o trem. Umoperador de trem localizado na cabine principal manipula asalavancas de freio ou os dispositivos similares do trem paraaplicar e para liberar os freios dos truques ou dos troles sobrecada um dos veiculos ferroviários conforme for desejado. Asinserções a partir das alavancas dos freios são tipicamenteprocessadas por uma unidade de controle na cabine e são repassadaspara a unidade controladora central. Em resposta a estas e outrasinserções, a unidade controladora central expede um sinal decomando de freio ao longo da linha do trem para cada um dosveiculos ferroviários na forma de tanto um sinal pneumâtico ou deum sinal elétrico ou até mesmo de ambos. 0 equipamento de frenagemsobre cada um dos veiculos ferroviários aplica ou libera os freiosde acordo com a informação expedida pelo sinal de comando defreio, em particular, recebida. A unidade controladora centralenvia o sinal de comando de freio para cada um dos veiculosferroviários ao longo de uma linha de trem pneumática ou uma linhade trem elétrica.
Dependendo do tipo de trem sendo considerado, oequipamento de freio sobre cada um dos veiculos ferroviários podeincluir tanto, exclusivamente, um equipamento pneumático ou umacombinação de equipamento elétrico e pneumático (por exemplo, umequipamento eletro-pneumático). Nestes trens que tem como umacaracterística um equipamento eletro-pneumático sobre os veiculosferroviários, cada um dos veiculos, tipicamente, inclui um sistemade controle local o qual a construção e a operação são,geralmente, bastante conhecidos na técnica de controle de freio. 0sistema de controle local sobre cada um dos veiculos ferroviáriosrecebe o sinal de comando de freio e vários outros sinais emresposta aos quais o mesmo controla diretamente o equipamentoeletro-pneumático de acordo com os princípios bastante conhecidosna técnica de controle de frenagem. Especificamente, o sistema decontrole local gera os sinais elétricos os quais abrem ou fechamas várias válvulas as quais alimentam a pressão para ou ventilam apressão a partir dos cilindros de freio. A frenagem sobre cada umdos veiculos ferroviários é aplicada ou é liberada emconformidade.
Os sistemas de controle de frenagem da técnicaanterior, discutidos nos parágrafos acima mencionados, tipicamenteproporcionam as funções de um serviço de frenagem, de frenagem deemergência, de uma mescla de frenagem dinâmica e de controle dedeslizamento de roda. 0 sistema de. controle local inclui umdispositivo com base em um micro processador o qual desempenha: umcontrole de serviço de frenagem, um controle limitado de freio deemergência, uma mistura de frenagem dinâmica, e um controle dedeslizamento de roda. Associado aos freios sobre cada um dostroles há uma Brake Cylinder Control Unit - BCCU (Unidade deControle do Cilindro de Freio), a qual manipula a pressão docilindro de flreio com base nas inserções pneumáticas e/ ouelétricas a partir da unidade de controle local. A mesmaproporciona um serviço e um controle da pressão do cilindro defreio de emergência assim como uma mistura de frenagem dinâmica euma modulação da pressão do cilindro de freio quando dodeslizamento de roda. A BCCU tem válvulas magnéticas etransdutores integrados, os quais são monitorados e controladospela unidade de controle local. 0 elemento funcional principal daBCCU é uma Variable Load Relay Valve - VLRV (Válvula de Relê deCarga Variável) que proporciona uma pressão pneumática controladapara frear os cilindros. A saida da VLRV ocorre em função dapressão no seu portal de controle de pressão piloto e de umindicativo de inserção da carga do veiculo. A pressão pilotocomanda as pressões do cilindro dé freio durante o serviço defrenagem. As pressões são relacionadas, por exemplo, a velocidadee ao peso do veiculo. Em uma emergência, o portal de pressãopiloto da VLRV é controlado para uma parada de emergência algo quepode incluir a modulação da pressão do cilindro de freio paraminimizar o fato de deslizamento de roda. A fonte do comando depressão piloto para o serviço de frenagem e para o freio deemergência, tipicamente, é diferente e é selecionada por meio deuma Emergency Magnet Valve - EMV (Válvula Magnética de Emergência)controlada pelo sistema local de controle.
Tipicamente, durante uma frenagem de emergênciatotal, a modulação da pressão de frenagem pela VLRV ou o controlede deslizamento de roda é inibido. Inibindo a modulação da pressãodo freio para o controle de deslizamento de roda, freqüentemente,resulta em deslizamentos de rodas e travamento de rodas com umadistância de parada estendida. Com a crescente demanda para aproteção das rodas em todos os modos de frenagem, assim como acrescente ênfase no que diz respeito à segurança de um sistema, otemporizador pneumático de liberação de freio de acordo com estainvenção se torna algo necessário e fácil de configurar e deanalisar. O temporizador pneumático de liberação de freio deacordo com esta invenção:
1. Proporcionará um meio para reduzir o nivel defreio de emergência por um periodo de tempo limitado e fixo, oqual começa no inicio da condição de emergência e não é reajustável.
2. Proporcionará um aparelho não eletrônico pararetornar uma pressão de freio de emergência ao nivel requerido.
3. Permitirá uma proteção limitada das rodas em umacondição de freio de emergência.
4. Permitirá uma duração limitada do controle dedeslizamento de roda controlada por um software dos modos defrenagem de emergência.
5. Proporcionará uma analise de confiabilidadeconhecida dos modos de frenagem de emergência.
Sumário da Invenção
Brevemente, de acordo com esta invenção, éproporcionada uma melhoria em um circuito de controle de cilindrode freio pneumático para controlar a alimentação de ar sob pressãopara os cilindros de frenagem. O circuito tem uma fonte principalde ar sob pressão (por exemplo, uma conexão a um tubo de freio) oqual cai quando de uma emergência. Uma fonte modulada de pressãopneumática é alimentada aos cilindros de freio durante (o serviçode) uma frenagem normal. Por exemplo, uma válvula de relê de cargavariável alimenta os cilindros de frenagem com a pressão defrenagem apropriada. A válvula de relê de carga variável écontrolada pela pressão piloto a partir de tanto uma fonte decontrole de serviço de frenagem ou de uma fonte de controle defrenagem de emergência selecionada por uma válvula magnética deemergência.
A melhoria, de acordo com a presente invenção,compreende um temporizador pneumático para a liberação de um freiode emergência o qual inclui uma válvula de transferência de altacapacidade conectada em uma primeira posição à saida da fonte depressão modulada, por exemplo, uma válvula de relê de cargavariável e em uma segunda posição a uma fonte de pressãopneumática de frenagem de emergência. A válvula de transferênciade alta capacidade é desviada para a segunda posição paraproporcionar a comunicação entre a fonte de pressão modulada e oscilindros de freio. A válvula de transferência de alta capacidadeé forçada para a primeira posição pela pressão excedendo umapressão piloto pré-estabelecida no portal piloto da válvula detransferência de alta capacidade.
A pressão no porto piloto da válvula de transferênciade alta capacidade é controlada por um circuito temporizador deliberação compreendendo um reservatório temporizado e uma válvulade ajuste de pressão e um circuito difusor. O reservatóriotemporizado encontra-se em comunicação com o portal piloto daválvula de transferência de alta capacidade com a válvula deajuste de pressão e com o circuito difusor. A válvula de ajuste depressão e o circuito difusor têm uma entrada conectados a fonteprincipal de ar sob pressão (tubo de frenagem). Assim sendo, asaida da válvula de ajuste de pressão e do circuito difusorencontra-se em comunicação com o reservatório temporizado e com oportal piloto da válvula de transferência de alta capacidade. Aválvula de ajuste de pressão e o circuito difusor proporcionamconexões paralelas entre a entrada e a saida de tal maneira que, ofluxo a partir do tubo de frenagem passa através de uma válvula deajuste de pressão e o fluxo oposto passa através de um difusor dedissipação. Assim sendo, se devido a uma emergência a pressão notubo de frenagem cai para uma pressão atmosférica, a pressão noreservatório cairá lentamente até que a mesma não ultrapasse odesvio sobre a válvula de transferência de alta capacidade.
De acordo com uma realização preferida, a pressãopiloto pré-estabelecida e o desvio correspondente para a válvulade transferência de alta capacidade e o volume do reservatóriotemporizado são selecionados para proporcionar um atraso de pelomenos 7 (sete) segundos antes da válvula de transferência de altacapacidade conectar a fonte de pressão de ar de frenagem deemergência aos cilindros de freio.
Breve Descrição dos Desenhos
Características adicionais e outros objetivos evantagens se tornarão mais claros a partir da seguinte descriçãodetalhada feita com referência aos desenhos nos quais:
a Fig. 1 é um diagrama esquemático muito simplificadode um sistema de frenagem exemplar sobre um veiculo de trânsito noqual a melhoria desta invenção pode ser implementada; e
a Fig. 2 é um diagrama esquemático de um circuito decontrole de cilindro de freio no qual um módulo de garantiapneumático de freio de emergência de acordo com uma realizaçãodesta invenção foi implementado.
Descrição das Realizações Preferidas
Com referência a Fig. 1, o veiculo de trânsito tem umacoplador 10 em cada uma das extremidades que mecanicamente acoplaos veiculos adjacentes e proporciona o acoplamento do tubo deemergência 32 e do tubo do reservatório principal 30 assim como aslinhas de trem elétricas. O tubo do reservatório principal e de(freio) emergência são as fontes de pressão pneumática paraimplementar o serviço e a frenagem de emergência. Os tubos, emconjunto com as linhas de trem elétricas, implementam o controlede frenagem combinado eletro-pneumático.
Conforme é mostrado na Fig. 1, o veiculo de trânsitotem cilindros de freio 12, 14 para cada um dos truques do carropara atuar os freios, tal como freios a disco ou do tipo de bandade rodagem, associados com cada um dos eixos de roda. Cada um dosfreios dos truques é controlado, primariamente, por uma BrakeCylinder Control Unit - BCCU (Unidade de Controle de Cilindro deFreio) 16, 18. As BCCUs respondem aos comandos de serviço defrenagem e aos comandos de frenagem de emergência gerados pelossistemas de controle local, tal como a Emergency Pipe Control Unit- EPCU (Unidade de Controle de Tubo de Emergência) 20, as unidadesde controle de freio a fricção, e os sinais de controle da linhade trem, os quais são conhecidos na técnica. Estes componentesrespondem a sinais elétricos e sinais pneumáticos a partir deambos: o controle da linha de trem e os controles locais. As BCCUssão conectadas a reservatórios de alimentação local 22, 24, osquais são carregados pelo tubo do reservatório principal 30. Asaida da BCCU é a pressão de cilindro de freio a qual étransmitida aos cilindros de freio. A pressão do tubo deemergência a partir da EPCU 20 é algo para as operações de freiode emergência. O tubo do reservatório principal 30 é carregado apartir da unidade de alimentação de ar 28, tal como um compressor,e o reservatório principal 26. Os detalhes descritos comreferência a Fig. 1 são, simplesmente, para proporcionar o ajusteno qual os módulos de garantia de freio de deslizamento de rodaaqui abaixo descritos funcionam. Estes detalhes não formam umaparte essencial da presente invenção.
Com referência agora a Fig. 2, é mostrado um exemplode uma BCCU 16, 18 tendo um circuito pneumático temporizador deliberação 40. Centralizada na BCCU encontra-se a válvula de relêde carga variável (VLRV) 42 e a válvula de relê pneumática 48. Afunção primária da BCCU é a de proporcionar um controle eletro-pneumático de fricção de serviço de freio, um controle de freio deemergência, uma combinação de freio dinâmico, e um controle dedeslizamento de roda para o seu respectivo trole. A saida depressão variável da VLRV 42 é controlada por uma pressão piloto noseu portal de pressão piloto 43 e por uma inserção de carga deveiculo. A saida da VLRV 42 é conectada ao controle de serviço defreio e a unidade de válvulas de deslizamento de roda 44 e a HighCapacity Transfer Valva - HCTV (Válvula de Transferência de AltaCapacidade) 50 do temporizador pneumático 40. Esta pressão é umnivel de freio de emergência que é proporcional à carga do truque.Sob condições normais de frenagem, a pressão do cilindro de freioé controlada pelo controle de serviço de freio e pelas válvulas decontrole de deslizamento de roda. A saida deste componente tambémé conectada a HCTV 50 do temporizador pneumático.
O objetivo primário desta invenção é o de limitar operiodo de tempo no qual a modulação da pressão do cilindro defreio é permitida depois da iniciação de uma frenagem deemergência. A invenção é implementada de uma maneira pneumáticacom componentes de confiabilidade reconhecida e com modos simplesde operação. O uso de um circuito temporizador pneumáticoproporciona independência a partir de dispositivos de pressãoeletrônicos controlados por software que são necessários paraatender as especificações adaptáveis de controle de deslizamentode roda. Esta invenção assegura que a pressão do cilindro de freiode emergência é aplicada, enquanto que permite ambos a combinaçãode freio dinâmico e o controle de deslizamento de roda durante operíodo inicial de frenagem de emergência. 0 período de tempo noqual a modulação da pressão de cilindro de freio disponível épermitida depois da iniciação da frenagem de emergência écontrolado. Adicionalmente, o circuito assegura que a pressão defreio de emergência é aplicada até que a pressão do tubo de freiode emergência é restaurada.
Uma High Capacity Transfer Valve - HCTV (Válvula deTransferência de Alta Capacidade) 50 determina se a saída de freiode emergência será a partir da pressão de nível freio deemergência (em alguns sistemas, indiretamente, via uma unidade deemergência) ou das válvulas de controle de serviço de freio e decontrole de deslizamento de roda 44. A HCTV 50 é desviada para umaposição para proporcionar uma saída de freio de emergência apartir da pressão de nível de freio de emergência a partir da VLRV42. A saída da HCTV 50 é conectada a válvula de relê pneumática 48a qual simplesmente amplifica o fluxo da pressão de freio a partirda saída da HCTV 50 para os cilindros de freio.
O tubo de freio de emergência 4 6 é conectado aentrada da válvula de ajuste de pressão e ao circuito difusor 60.
A saída da válvula de ajuste de pressão e do circuito difusor 60 éconectada ao reservatório temporizado ou volume 54 e o portalpiloto 56 da HCTV 50. Assim sendo o reservatório temporizado seránormalmente preenchido até a pressão do tubo de freio deemergência e a pressão do tubo de freio sendo maior do que anecessária para superar o desvio da HCTV 50, a pressão modulada decontrole de freio a partir das válvulas de controle de serviço defreio e de controle de deslizamento 44 estará em controle dapressão do cilindro de freio. Em uma situação de emergência quandoa pressão do tubo de freio de emergência é ventilada, a pressão noreservatório 54 e sobre o portal piloto 56 da HCTV 50 é dissipada.Isto proporciona uma função de tempo ou de atraso que é dependentedo tamanho do difusor de dissipação 62, do volume do reservatóriotemporizado 54, e da pressão piloto minima para superar o desviosobre a HCTV 50.
A válvula de ajuste de pressão e o circuito difusor60 são proporcionados com duas trajetórias paralelas. O circuitodifusor de dissipação 62 é uma das trajetórias. Na outratrajetória há uma válvula de ajuste de pressão 64 que permite ofluxo a partir do tubo de freio de emergência para o reservatóriotemporizado. O volume do reservatório temporizado, o tamanho dodifusor de dissipação, e o desvio da HCTV 50 são selecionados(configurados) para atender os requerimentos desejados com base emlima análise de freio de emergência. Estes valores são selecionadospara limitar o tempo antes que a frenagem de emergência total sejarealizada e para permitir um periodo de frenagem de deslizamentode roda.
O temporizador pneumático começará a temporizar assimque a condição de emergência é iniciada pela perda de pressão notubo de freio de emergência. O temporizador pode ser re ajustadosempre que a pressão de freio de emergência for restaurada. Otemporizador temporizará depois de um periodo de tempo quando acondição de emergência for iniciada.
Conforme ilustrado na Fig. 2, a pressão modulada decontrole de freio a partir das válvulas de controle de serviço defreio e de controle de deslizamento de roda 44 e a pressão defreio de nivel de emergência a partir da VLRV 42, são pressõesseparadas. A pressão de freio de nivel de emergência pode serderivada a partir de uma fonte independente (unidade deemergência) ao invés da VLRV 42.
Apenas como um meio de exemplo, as variações decertos parâmetros de um módulo de garantia de freio pneumático sãoaqui demonstradas na tabela a seguir.
Tabela
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Tendo assim descrito a nossa invenção em detalhes enas particularidades requeridas pelas Leis de Patente, o que édesejado como algo a ser protegido pelos Documentos de Patente édemonstrado e expresso nas reivindicações a seguir.
Claims (4)
1. Circuito de controle pneumático de cilindro defreio para controlar a alimentação de ar sob pressão para oscilindros de freio, o referido circuito tendo uma fonte principalde ar sob pressão a qual cai quando de uma emergência (tubo defreio) e tendo uma fonte de pressão modulada, a saida da qual éalimentada aos cilindros de freio, referida fonte de pressãocaracterizada pelo fato que compreende:um temporizador pneumático de liberação de freio deemergência compreendendo:uma válvula de transferência de alta capacidadeconectada em uma primeira posição à saida de uma válvula de relêde carga variável e em uma segunda posição conectada a uma fontede pressão de ar de frenagem de emergência, a válvula detransferência de alta capacidade sendo desviada na segunda posiçãopara proporcionar uma comunicação entre a pressão de ar defrenagem de emergência e os cilindros de freio, a válvula detransferência de alta capacidade sendo forçado até a primeiraposição por uma pressão piloto pré-estabelecida no portal piloto;um reservatório temporizado em comunicação com oportal piloto da válvula de transferência de alta capacidade; ea referida válvula de ajuste de pressão e o circuitodifusor proporcionando conexões paralelas entre a fonte principalde pressão e o reservatório através de uma válvula de ajuste depressão e o fluxo oposto através de um difusor de dissipação,no qual depois de um periodo de tempo para oreservatório até parcialmente descarregar através da válvula deajuste de pressão e do circuito difusor, a válvula detransferência de alta capacidade posicionará a fonte de pressão dear de frenagem de emergência em comunicação com os cilindros defreio.
2. Circuito de controle pneumático de cilindro defreio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato quea pressão piloto pré-estabelecida e o desvio correspondente para aválvula de transferência de alta capacidade e o volume doreservatório são selecionados para proporcionar um atraso de pelomenos 7 (sete) segundos antes da válvula de transferência de altacapacidade conectar a fonte de pressão de ar de frenagem deemergência.
3. Circuito pneumático de controle de cilindro defreio para controlar a alimentação de ar sob pressão para oscilindros de freio, o referido circuito tendo uma fonte principalde ar sob pressão o qual cai quando de uma emergência (tubo defreio) e tendo uma válvula de relê de carga variável, a saida daqual é alimentada aos cilindros de freio, a referida válvula derelê de carga variável sendo controlada por uma pressão piloto apartir de tanto de uma fonte de controle de serviço de frenagem oude uma fonte de controle de frenagem de emergência selecionada poruma válvula magnética de emergência, caracterizado pelo fato quecompreende:um temporizador pneumático de liberação de freio deemergência compreendendo:uma válvula de transferência de alta capacidadeconectada a uma primeira posição a saida de uma válvula de relê decarga variável e em uma segunda posição conectada a uma fonte depressão de ar de frenagem de emergência, a válvula detransferência de alta capacidade sendo desviada na segunda posiçãopara proporcionar uma comunicação entre a pressão de ar defrenagem de emergência e os cilindros de freio, a válvula detransferência de alta capacidade sendo forçada até a primeiraposição por uma pressão piloto pré-estabelecida no portal piloto;um reservatório temporizado em comunicação com oportal piloto da válvula de transferência de alta capacidade; ea referida válvula de ajuste de pressão e o circuitodifusor proporcionando conexões paralelas entre a fonte principalde pressão e o reservatório através de uma válvula de ajuste depressão e o fluxo oposto através de um difusor de dissipação,no qual depois de um periodo de tempo para oreservatório até parcialmente descarregar através da válvula deajuste de pressão e do circuito difusor, a válvula detransferência de alta capacidade posicionará a fonte de pressão dear de frenagem de emergência em comunicação com os cilindros defreio.
4. Circuito de controle pneumático de cilindro defreio de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato quea pressão piloto pré-estabelecida e o desvio correspondente para aválvula de transferência de alta capacidade e o volume doreservatório são selecionados para proporcionar um atraso de pelomenos sete segundos antes da válvula de transferência de altacapacidade conectar a fonte de pressão de ar de frenagem deemergência.
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