CN102700533B - 轨道机车的控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨道机车（2）的控制设备，该控制设备具有刹车控制设备，其包括用于向刹车执行器输出控制命令的电子刹车控制装置，和/或具有防滑设备（1），其根据由防滑传感器（10）向电子防滑控制装置（8）提供的至少一个转速信号调整至少一个轴（14）的车轮（12）的轮滑动，和/或具有滚动监视控制设备，其包括电子滚动监视控制装置和至少一个用于以转速信号的形式采集至少几个车轮的转速的滚动监视传感器，以及具有底盘监视设备（36），用于监视和/或诊断底盘的临界状态和损坏如脱轨、热运行的轴承、不稳定运行等等，其包括电子底盘监视控制装置（34）。本发明建议电子底盘监视控制装置（34）与电子防滑控制装置（8）和/或与电子刹车控制装置和/或与滚动监视控制装置组合成一个统一的单元（38）。

Description

轨道机车的控制设备
本分案申请是基于申请号为200680006675.0，申请日为2006年2月28日，发明名称为“轨道机车的控制设备”的中国专利申请提出的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种轨道机车的控制设备，该控制设备具有刹车控制设备，其包括用于向刹车执行器输出控制命令的电子刹车控制装置，和/或具有防滑设备，其根据由防滑传感器向电子防滑控制装置提供的至少一个转速信号调整至少一个轴的车轮的轮滑动，和/或具有滚动监视控制设备，其包括电子滚动监视控制装置和至少一个用于以转速信号的形式采集至少几个车轮的转速的滚动监视传感器，以及具有底盘监视设备，用于监视和/或诊断底盘的临界状态和损坏如脱轨、热运行的轴承、不稳定运行等等，其包括电子底盘监视控制装置。
背景技术
防滑设备根据针对所有轨道机车的UIC页541－05规定具有R类型的高效率刹车，其中应当分开地监视每个转向架。应当借助这种防滑设备防止在刹车时锁止齿轮组，以及最佳地利用在车轮和轨道之间提供的力闭合(Kraftschluss)。由此可以避免车轮上的扁平位置并缩短刹车路径。为此通过转数发生器采集机车单元的所有轴的旋转速度。电子防滑控制设备的微处理器从中计算出实际的机车或火车速度并借助电风动防滑阀门按照调整轴或旋转的方式减小通过刹车控制预先给定的制动汽缸压力。这种电子防滑控制装置通常存在于任何乘客车厢中。
对于最高速度超过200km/h的机车来说，UIC541-05除了防滑设备之外还规定了滚动监视设备，其采集车轮的旋转干扰或车轮的未旋转情况并输出相应的通知信号。这种滚动监视设备包括转数发生器，其采集机车单元的车轮的转速并向滚动监视控制装置输出相应的信号。
此外目前在轨道机车交通中，底盘监视设备具有越来越大的重要性。出于安全原因要使这种监视系统标准化为准则。其例子是以下基于针对互用性的技术规格(TSI)由欧洲共同体管理当局对高速机车所要求的系统：
－用于检测脱轨的车载系统，
－用于检测热运行或识别轴承损坏的车载系统，
－用于识别不稳定运行或有故障的减震器的车载系统。
这些底盘监视设备已经在应用中。从而在当前的ICE中采用用于识别不稳定运行的系统，并且在最新的自动驾驶的地铁列车中采用用于检测脱轨的系统。这些系统的相同点是它们在功能上构造成独立的系统并且本身独立地发挥作用。
这些作为独立构造的系统(独立存在的解决方案)的底盘监视设备的问题在于比较高的费用和实现成本。因为这种系统的装入需要另外的组件、传感器、电缆敷设和放入空间。此外还提高了技术装备的复杂性，这对可靠性造成了负面影响。
发明内容
本发明因此要解决的技术问题是进一步形成开头所述类型的控制设备，使得能够避免上述缺陷。
按照本发明该技术问题通过具有以下特征的轨道机车的控制设备解决，所述控制设备具有防滑设备，所述防滑设备根据由防滑传感器向电子防滑控制装置提供的至少一个转速信号调整至少一个轴的车轮的轮滑动；以及具有包括电子底盘监视控制装置的底盘监视设备，用于监视和/或诊断底盘的临界状态和损坏，其特征在于，
a)电子底盘监视控制装置与电子防滑控制装置组合成一个结构单元；
b)底盘监视设备和防滑设备具有至少一个共同的供电装置、一个共同的用于与操作人员通信的接口和一个共同的用于与机车引导系统通信的接口；
c)防滑传感器是一个组合传感器，除了关于至少一个车轮或轴的转速的信号之外，所述组合传感器还将关于轮组轴承的温度的信号和关于在轮组轴承上占据主导地位的振动的振动信号输出给底盘监视控制装置，以便组合传感器的温度信号、转速信号和加速度信号另外作为诊断数据，用于提早识别有故障的组件或轨道的路段；
d)电子底盘监视控制装置构造成使得它通过振动信号检测在车轮上的扁平位置和不圆的车轮。
本发明的优点
按照本发明，电子底盘监视控制装置与电子防滑控制装置和/或与电子刹车控制装置和/或与滚动监视控制装置组合成一个统一的单元。
底盘监视控制装置尤其是需要胎轴或车轮的转速信号来执行监视功能。该信号可以用很低的费用在内部传递，如果底盘监视控制装置与防滑控制装置和/或与刹车控制装置和/或与滚动监视控制装置组合成一个结构单元或者设置在一个集成的机构中。此外关于当前刹车和行驶行为的各种状态信号直接提供给在监视控制装置中实现的监视算法，并实现更高效的诊断。
由底盘监视控制装置和防滑控制装置和/或滚动监视控制装置和/或刹车控制装置组成的结构单元还提供了一起利用特定的系统部件的可能，例如共同的供电装置、共同的用于与操作人员通信的接口、共同的用于与机车引导系统通信的接口。这降低了设备技术方面的费用。在使用高效的计算单元时还可以考虑并行处理防滑监视算法、滚动监视算法和底盘监视算法。
尤其是，利用底盘监视设备来诊断和早期识别有损坏的零件、临界状态或其它故障，如识别车轮上的扁平位置或早期识别轴承损坏，可以实现早期和面向状态的维护。其目标是更少的停止时间、更好地利用零件以及由此节省成本。
特别优选的，所述底盘监视控制装置对滚动监视传感器和/或防滑传感器的转速信号进行分析。其中，采用将轴转数信号和/或胎转数信号同时提供给底盘监视设备和/或防滑设备和/或滚动监视设备和/或刹车控制设备的传感器，降低了装入传感器和敷设电缆的费用。借助底盘监视设备可以从轴或车轮的转数中推导出可能的损坏。
特别优选的是，电子底盘监视控制装置的外壳和/或电子防滑控制装置的外壳和/或电子刹车控制装置的外壳和/或滚动监视控制装置的外壳彼此法兰接合。可替换地，电子底盘监视控制装置和/或电子防滑控制装置和/或电子刹车控制装置和/或滚动监视控制装置的至少一部分可以设置在一个共同的外壳中。
按照扩展，所述底盘监视控制装置和/或防滑控制装置和/或刹车控制装置和/或滚动监视控制装置具有一个共同的用于与操作人员通信的接口，和/或具有一个共同的用于与机车引导系统通信的接口。因此成本低廉地共同使用不同设备的组件。共同的用于与机车引导系统通信的接口尤其是与机车总线连接，以例如向显示设备传送由底盘监视设备检测到的临界状态。
最初只分配给防滑设备和/或底盘监视设备的、首先只用于测量转数的转数传感器例如可以构造成一个组合传感器，其除了关于车轮或轴转数的信号之外还输出关于轮组轴承的温度的信号和/或关于在轮组轴承上占据主导地位的振动的振动信号。在此所述组合传感器优选直接设置在监视的轮组轴承上或与该轮组轴承紧邻。
附图说明
本发明的实施例显示在附图中并在下面的描述中得到详细解释。在附图中：
图1示出按照优选实施方式的乘客车厢的防滑设备的示意图；
图2示出在图1的防滑设备中采用的组合传感器的示意截面图。
具体实施方式
在图1中示意性示出乘客车厢2的防滑设备1，具有两个双轴的转向架4、6，该转向架例如是为能达到200km/h的速度设计的。
防滑设备1具有电子防滑控制装置8以及设置在转向架4、6的轴14的每个车轮12上的传感器10，通过这些传感器检测各个轴或车轮的瞬时转速。在图1中出于概略性的原因只示出在各一个轴侧面上的这种传感器10。按照公知方式，电子防滑控制装置8的微处理器计算实际的机车或火车速度，并借助电风动的防滑阀门16按轴地减小通过设置在未示出的驾驶车厢内的刹车控制设备预先给出的制动汽缸15内的制动汽缸压力。轴14分别通过两个车轮附近的轮组轴承18可旋转地保持在各转向架4、6上，其中轮组轴承18在图1中只对每个轴14示出一个。
为轴14的每个轮组轴承18都分配一个在图2中清楚显示的组合传感器10，利用该组合传感器可以测量对应轴14或对应车轮12的瞬时转速、所涉及轮组轴承18的瞬时温度以及所涉及轮组轴承18的至少一个纵向加速度。
按照特别优选的实施方式，在组合传感器10的与车轮轴垂直延伸的外壳20中设置霍耳传感器22、温度传感器24、加速度传感器26以及分析电路28，用于形成和输出转速信号、温度信号和至少一个加速度信号。霍耳传感器22的对面设置着与各轴14或各车轮12一起旋转的磁极转子30，通过该磁极转子的旋转产生关于各轴14或各车轮12的瞬时转速的信号。外壳20优选具有外凸缘32，通过该外凸缘组合传感器10可取出地直接固定在所涉及的轮组轴承18上。由此，对该轮组轴承18作用的固体声音传递给组合传感器10的外壳20，该固体声音例如由轴14的车轮12上的平整或者有故障的轮组轴承18引起，然后由加速度传感器26检测。该加速度传感器优选实施为测量在所有3个空间轴上的纵向振动，但是也可以表示为更少的测量方向。通过相同的方式在所涉及的轮组轴承18中占据主导地位的温度传递给温度传感器24。
这些信号由分析电路28等等输出给底盘监视设备36的底盘监视控制装置34，该装置可以执行以下监视功能：
－通过轮组轴承18的温度监视检测各轮组轴承18的热运行；
－通过相应的振动信号识别各轮组轴承18的轴承损坏；
－通过相应的振动信号识别机车中的不稳定运行或有故障的减震器；
－脱轨检测；
－通过相应的振动信号检测扁平位置和不圆的车轮12。
脱轨检测、热运行识别以及检测不稳定运行行为的功能都是TSI对高速火车的要求或建议。组合传感器10的温度信号、转速信号和加速度信号可以另外作为诊断数据用于提早识别有故障的组件或轨道的路段。
底盘监视控制装置34与防滑控制装置8组合在一个结构单元38中。这例如可以这样来实现，电子底盘监视控制装置34的外壳与电子防滑控制装置8的外壳法兰接合。优选的，电子底盘监视控制装置34与电子防滑控制装置8设置在一个共同的外壳40中。底盘监视设备36与防滑设备1可以具有至少一个共同的供电装置41、一个共同的用于与操作人员通信的接口42，和一个共同的用于与机车引导系统通信的接口44。共同的用于与机车引导系统通信的接口44尤其是与机车总线46连接，以例如向显示设备传送由底盘监视设备36检测到的临界状态。
如果所涉及的轨道机车不是乘客车厢2，而是轨道机车组中的驾驶车厢，则在该驾驶车厢中具有刹车控制设备的中央电子刹车控制装置，其控制和调整整个轨道机车组的制动过程。
如果乘客车厢或驾驶车厢是为超过200km/h的速度设计的，则除了防滑设备1之外还要设置具有电子滚动监视控制装置的滚动监视设备，该装置接收组合传感器10的转数信号并从中确定轨道机车的车轮是否存在滚动或旋转干扰。
根据轨道机车的实施方式应当将电子底盘监视控制装置与电子防滑控制装置和/或与电子刹车控制装置和/或与滚动监视控制装置组合成一个统一的单元。
附图标记列表
1防滑设备
2乘客车厢
4转向架
6转向架
8防滑控制装置
10组合传感器
12车轮
14轴
15制动汽缸
16防滑阀门
18轮组轴承
20外壳
22霍耳传感器
24温度传感器
26加速度传感器
28分析电路
30磁极转子
32外凸缘
34底盘监视控制装置
36底盘监视设备
38结构单元
40外壳
41供电装置
42接口
44接口
46机车总线

Claims (14)

1.一种轨道机车组的驾驶车厢，包括控制设备，所述控制设备具有：防滑设备(1)，所述防滑设备根据由防滑传感器向电子防滑控制装置(8)提供的至少一个转速信号调整至少一个轴(14)的车轮(12)的轮滑动；包括电子底盘监视控制装置(34)的底盘监视设备(36)，用于监视和/或诊断底盘的临界状态和损坏；以及刹车控制设备的中央的电子刹车控制装置，该电子刹车控制装置控制和调整整个轨道机车组的制动过程，其中，
a)电子底盘监视控制装置(34)与电子防滑控制装置(8)和电子刹车控制装置组合成一个结构单元(38)；
b)底盘监视设备(36)、防滑设备(1)和刹车控制设备具有至少一个共同的供电装置(41)、一个共同的用于与操作人员通信的接口(42)和一个共同的用于与机车引导系统通信的接口(44)；
c)防滑传感器是一个组合传感器(10)，除了关于至少一个车轮或轴的转速的信号之外，所述组合传感器还将关于轮组轴承(18)的温度的信号和关于在轮组轴承(18)上占据主导地位的振动的振动信号输出给底盘监视控制装置(34)，以便组合传感器(10)的温度信号、转速信号和加速度信号另外作为诊断数据，用于提早识别有故障的组件或轨道的路段。
2.根据权利要求1所述的驾驶车厢，其特征在于，所述电子底盘监视控制装置的外壳和电子防滑控制装置的外壳彼此法兰接合。
3.根据权利要求1所述的驾驶车厢，其特征在于，所述电子底盘监视控制装置(34)的和电子防滑控制装置(8)的至少一部分被设置在一个共同的外壳(40)中。
4.根据权利要求1或2所述的驾驶车厢，其特征在于，所述组合传感器(10)直接设置在所述轮组轴承(18)上或与该轮组轴承(18)紧邻。
5.根据权利要求1或2所述的驾驶车厢，其特征在于，所述底盘监视控制装置(34)对防滑传感器的转速信号进行分析。
6.根据权利要求1或2所述的驾驶车厢，其特征在于，所述共同的用于与机车引导系统通信的接口(44)与机车总线(46)连接。
7.根据权利要求6所述的驾驶车厢，其特征在于，所述机车引导系统具有用于通知由底盘监视设备(36)检测到的临界状态的显示设备。
8.一种轨道机车组的驾驶车厢，包括控制设备，该控制设备具有：滚动监视设备，所述滚动监视设备包括电子滚动监视控制装置和至少一个滚动监视传感器，用于采集以转速信号为形式的至少一个车轮的转速；包括电子底盘监视控制装置(34)的底盘监视设备(36)，用于监视和/或诊断底盘的临界状态和损坏；以及刹车控制设备的中央的电子刹车控制装置，该电子刹车控制装置控制和调整整个轨道机车组的制动过程，其中，
a)电子底盘监视控制装置(34)与电子滚动监视控制装置和电子刹车控制装置组合成一个结构单元(38)；
b)底盘监视设备(36)、滚动监视设备和刹车控制设备具有至少一个共同的供电装置(41)、一个共同的用于与操作人员通信的接口(42)和一个共同的用于与机车引导系统通信的接口(44)；
c)滚动监视传感器是一个组合传感器(10)，除了关于至少一个车轮或轴的转速的信号之外，所述组合传感器还将关于轮组轴承(18)的温度的信号和关于在轮组轴承(18)上占据主导地位的振动的振动信号输出给底盘监视控制装置(34)，以便组合传感器(10)的温度信号、转速信号和加速度信号作为诊断数据，用于提早识别有故障的组件或轨道的路段。
9.根据权利要求8所述的驾驶车厢，其特征在于，所述电子底盘监视控制装置的外壳和滚动监视控制装置的外壳彼此法兰接合。
10.根据权利要求8所述的驾驶车厢，其特征在于，所述电子底盘监视控制装置(34)的和滚动监视控制装置的至少一部分被设置在一个共同的外壳(40)中。
11.根据权利要求8或9所述的驾驶车厢，其特征在于，所述组合传感器(10)直接设置在所述轮组轴承(18)上或与该轮组轴承(18)紧邻。
12.根据权利要求8或9所述的驾驶车厢，其特征在于，所述底盘监视控制装置(34)对滚动监视传感器的转速信号进行分析。
13.根据权利要求8或9所述的驾驶车厢，其特征在于，所述共同的用于与机车引导系统通信的接口(44)与机车总线(46)连接。
14.根据权利要求13所述的驾驶车厢，其特征在于，所述机车引导系统具有用于通知由底盘监视设备(36)检测到的临界状态的显示设备。
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