CN100482506C - 具有数字数据总线的用于铁路车辆的制动系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于铁路车辆(10)的制动系统,其中车辆的轴(3,6)配备有速度传感器(1,2,4,5),适用于测量各个轴的转速。轴速度传感器的输出被送到数据处理器(7),所述数据处理器配备有本地智能,使得能够进行每个轴或每个转向架或车厢上的制动压力的单独控制。在使用中,所述数据处理器(7)通过数据总线(18)和制动控制单元通信,所述传感器的输出被处理,使得可以在该数据处理器(7)和其它的数据处理器(17)之间传递数据,所述其它数据处理器适用于处理其它的轴或转向架上的传感器的输出。
Description
技术领域
本发明涉及用于铁路车辆的制动系统,尤其涉及包括车轮滑动与/或车轮滑转保护的制动系统。
背景技术
在近些年来建立了包括车轮滑动控制和车轮滑转控制的铁路车辆制动系统。车轮滑动和车轮滑转源自低的车轮对轨道的粘附。当制动铁路机动车时一般发生车轮滑动,并且当机动车正在加速时发生车轮滑转。
一般的车轮滑动控制系统包括在车辆的每个轴上的多个传感器,所述传感器适用于测量轴的转速。这些传感器分别用导线连接回到中央车辆制动控制单元。在使用中,传感器的输出被送到制动控制单元,其比较这些值和相邻的轴的值,如果差值超过一个预定的限制,则释放和重新施加制动压力,直到速度处于可接受的限制内。
这种系统在实际中已被证明是合适的,并且得到了改进的制动性能,减少了对车轮和轨道破坏的可能性。不过,已知的解决方案使用10ms的采样周期,这需要大量的资源,即需要对制动控制器的支持,所述制动控制器通常位于车辆驱动单元上。
发明内容
按照本发明,提供一种用于铁路车辆的制动系统,所述车辆包括多个转向架,每个所述转向架具有至少一个轴,其中至少一些所述的轴配备有适用于测量各个轴的转速的轴速度传感器,轴速度传感器的输出被送到数据处理器,其中数据处理器配备有局部智能,使得允许进行每个轴或转向架或车厢上的制动压力的单独控制,数据处理器适用于通过数据总线和制动控制单元通信,传感器的输出被这样处理,使得可以在该数据处理器和其它的数据处理器之间传递数据,所述其它的数据处理器适用于处理在其它的轴或转向架上的输出。
优选地,其中每个轴配备有至少一个轴速度传感器。
优选地,其中所述数据总线包括网络电缆或射频链路。优选地,每个车厢的至少一个转向架配备有制动控制单元,适用于在所述转向架上的轴上提供车轮滑转与/或车轮滑动控制。优选地,用于车厢上的每个转向架的数据处理器适用于通过轴速度传感器和所述制动控制单元进行通信。优选地,每个车厢的每个转向架配备有适用于在所述转向架的轴上提供车轮滑转和车轮滑动控制的制动控制单元。
在优选实施例中,所述系统被安装在多车辆上,具有基本上沿所述多车辆延伸的数据总线,其中在每个多单元车辆的一个轴上的制动压力被强制释放,使得允许确定车辆的地面速度。优选地,在两个轴上的制动压力被强制释放,以便确定地面速度。优选地,和第一数据总线并联地提供其它的数据总线,以便提供冗余度。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明的示例的实施例,其中:
图1是铁路车辆制动系统的示意图;
图2表示制动系统的体系结构;
图3表示第二制动系统的体系结构;
图4表示第三制动系统的体系结构;以及
图5表示第四制动系统的体系结构。
具体实施方式
图1是用于铁路车辆10的制动系统的示意图,包括第一和第二轴速度传感器1,2,适用于测量轴3的速度,以及第三和第四轴速度传感器4,5,适用于测量在和轴3相同的转向架上的第二轴6的速度。这些轴速度传感器的输出被送到数据处理单元7,在那里这些信号被处理。数据处理器进行速度传感器输出的信号处理,并能够向制动启动器提供逻辑指令。
车厢10的第二转向架也包括第一和第二轴速度传感器11,12,适用于测量轴13的速度,以及第三和第四速度传感器14,15,用于测量和轴13在同一个转向架上的第二轴16的速度。然后把轴速度传感器的输出送到另一个数据处理单元17,在那里这些信号被处理。然后把处理过的信号通过车厢内总线18送到数据处理单元7。
数据处理单元7和火车总线19相连,所述总线沿着车辆的整个长度延伸。为了确保安全性,提供有冗余的应急回路20。火车配备有主制动控制单元25,其和火车19以及应急回路20相连,并在使用中向数据处理单元7和17提供主制动启动信号。数据处理单元7和17配备有局部智能,使得允许在制动系统上进行分布式控制。在分布式控制系统的控制下,制动压力根据每个转向架被施加,而不是如常规的制动系统那样根据每个车厢被施加。
因为制动的控制在本地被确定,不需要轴速度传感器对中央数据处理单元提供信号,所述中央处理单元然后必须向制动系统提供气动信号。由于这种信号的传播速度,在已知的系统中为了实现车轮滑动保护一般必须以10毫秒的间隔采样轴的速度。引入制动压力的本地或分布式控制允许使用慢得多的循环时间,因而能够使用较长数量级的周期匹配车轮滑动保护的性能。
为了使得能够在本地智能制动阀和数据处理单元7,17之间进行通信,使用火车总线19把车辆有效地连成网络。作为火车总线19的一种替代物,使用射频链路也是可能的。
在制动单元故障的情况下,在网络内的制动压力的本地控制具有允许进行智能故障管理的另一个优点。在标准的制动系统中,要提供的制动压力被集中地确定,虽然在某些系统中在各个轴供应的压力可以改变,以使得能够实现较为平滑的制动性能,但这是以预先确定的方式实现的。在故障情况下,自然地具有性能损失。利用本地控制,可以增加在相邻的转向架上的制动压力,以补偿在一个轴或转向架上的制动压力的损失,以允许不起作用的单元损失制动性能。
用于确定运动着的火车的地面速度的标准方法是通过强制释放每个车辆的一个轴来测量真正的轴的速度,其中在一个轴上的制动压力被释放,使得该轴然后加速到实际的车辆速度。一旦加速度处于一个预定的大小内,便可以确定车辆的速度。对于多单元火车,这具有很大的缺点,即如果每个车辆释放一个以上的轴,则制动效果被减小。因为在多单元中,数据总线一般沿着整个车辆延伸,每个车辆只需要释放一个轴。虽然分布式智能可以补偿性能损失,在一个轴上的制动压力的暂时损失将不会过大地影响性能。在某些情况下,强制释放一个轴可能给出伪信号。为安全起见,每个数据总线段释放两个轴将提供更精确的形态。
图2到图5示意地表示制动系统体系结构的各种改变,其中和在前面的说明中相同的数字表示相同的部件。
图2表示的体系结构中每个数据处理器7配备有用于两个轴的相关的车轮滑动保护控制单元,具有两个传感器1,2,4,5,每个和各自的轴相关。传感器1,2的输出被送到数据处理器7。数据处理器7把传感器输出转换成合适的信号格式,然后把该信号送到车轮滑动保护控制单元30。单元30也适用于提供车轮滑转控制,不过在某些情况下,车轮滑转控制可以由其它的装置提供。传感器4,5的输出被送到另一个数据处理器17,其配备有其自身的车轮滑动和滑转控制单元。组合的数据处理器和车轮滑动控制单元起着制动控制单元的作用,在使用中其可以独立于主制动控制单元25控制制动压力。车轮滑动/滑转控制单元和数字总线相连,因此在使用中可以和与车辆上的其它的转向架相关的其它制动控制单元通信。因此该系统提供分布式制动控制。
图3表示用于两个转向架车厢的体系结构,其也包括4个传感器1,2,4,5,每个轴配备一个传感器。也可以每个轴配备两个传感器。在这种情况下,传感器1,2把信号输出到第一数据处理器7,传感器4,5把信号输出到数据处理器17。数据处理器7和17在空间上位于各自的转向架附近,这减少了所需的电缆敷设的数量。数据处理器7和17的处理过的输出被传送到数据总线18。车轮滑动保护控制单元30也和数据总线18相连,并且适用于控制制动系统。
图4表示用于两个转向架车厢以及相邻车厢的另一个转向架的体系结构。在这种改型中,车轮滑动保护控制单元30适用于控制相邻车厢以及其在物理上所在的车厢上的车轮滑动保护。这具有一些优点,即,减少材料成本和重量,而不影响性能。
图5表示用于一个转向架的最简单的体系结构,具有馈给数据处理器7的4个传感器1,2,4,5。数据处理器7把传感器输出转换成合适的信号格式,然后通过总线18把该信号送到车轮滑转与/或滑动保护控制单元30。
图6表示另一个实施例,其中每个车厢只提供一个数据处理器7和车轮滑动控制单元30。按照每个轴或每个转向架提供轴速度传感器1,2,4,5,然后把传感器的输出回馈给数据处理器7,然后数据处理器7把该信号送到数据总线18。
虽然在现代的铁路系统中最普通形式的转向架包括安装在一个支撑上的轴,所述支撑也提供在车轮/轴和车辆本体之间的悬挂,转向架这个术语应当理解为也包括单轴系统,其中一个轴通过转向架和本体连接,转向架是轴和本体之间的连接,如同悬挂那样。
Claims (9)
1.一种用于铁路车辆(10)的制动系统,所述车辆(10)包括多个转向架,每个所述转向架具有至少一个轴(3,4),其中至少一些所述的轴(3,4)配备有适用于测量各个轴(3,4)的转速的轴速度传感器(1,2,4,5),轴速度传感器(1,2,4,5)的输出被送到数据处理器(7),其中数据处理器(7)配备有局部智能,使得允许进行每个轴或转向架或车厢上的制动压力的单独控制,所述系统包括其他的数据处理器(17),所述其他的数据处理器(17)配备有局部智能,使得允许进行其他的轴或转向架或车厢上的制动压力的单独控制,其特征在于,数据处理器(7)适用于通过数据总线(19)和主制动控制单元(25)通信,传感器的输出被处理,使得可以在该数据处理器(7)和其它的数据处理器(17)之间传递数据,所述其它的数据处理器(17)适用于处理在其它的轴或转向架上的传感器输出,其中在使用中,采用数量级比10毫秒的间隔长的周期来采样轴速度传感器(1,2,4,5)。
2.如权利要求1所述的制动系统,其中当检测到一个故障时,在相邻转向架上的制动压力被增加以补偿制动压力在一个轴或转向架上的损失,以允许不起作用的单元损失制动性能。
3.如权利要求1或2所述的制动系统,其中每个轴(3,4)配备有至少一个轴速度传感器(1,2,4,5)。
4.如权利要求1到2中任何一个所述的制动系统,其中所述数据总线(19)包括网络电缆或射频链路。
5.如权利要求1到2中任何一个所述的制动系统,其中每个车厢的至少一个转向架配备有制动控制单元(30),所述制动控制单元(30)适用于在所述转向架上的轴上提供车轮滑转和/或车轮滑动控制。
6.如权利要求1到2中任何一个所述的制动系统,其中每个车厢的每个转向架配备有制动控制单元(30),所述制动控制单元(30)适用于在所述转向架上的轴上提供车轮滑转和/或车轮滑动控制。
7.如权利要求1到2中任何一个所述的制动系统,其中所述系统被安装在包括多个车辆的铁路车辆(10)内,所述铁路车辆具有基本上沿所述多个车辆延伸的数据总线(19),其中在每个多单元车辆的一个轴上的制动压力被强制释放,以便允许确定车辆的对地速度。
8.如权利要求7所述的制动系统,其中在两个轴上的制动压力被强制释放,以便确定对地速度。
9.如权利要求1到2中任何一个所述的制动系统,其中和第一数据总线并联地提供其它的数据总线,以便提供冗余。
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