CN103796896A - 用于确定提升附着性的介质的有效量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定提升附着性的介质（6）的有效量（38）的方法，该介质施加在轨道车辆的车轮（14）和轨道（4）之间，车轮（14）在该轨道上行驶，该方法包括：确定（30）由有效量（38）引起的在车轮（14）和轨道（4）之间的实际摩擦效果（32）；确定（42）在车轮（14）和轨道（4）之间的基本摩擦效果（40），该基本摩擦效果在没有有效量（38）时得出；以及基于实际摩擦效果（32）和基本摩擦效果（40）的对比确定（36）有效量（38）。

Description

用于确定提升附着性的介质的有效量的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定提升附着性的介质的有效量的方法、一种用于将提升附着性的介质施加在轨道车辆的车轮和轨道之间的方法、一种用于执行该方法中任一项的控制装置以及一种具有该控制装置的轨道车辆。

背景技术

DE600 26 290T2公开了一种用于轨道车辆的控制单元，该控制单元计算在轨道车辆的车轮和轨道车辆行驶于其上的轨道之间所需的待撒沙料的量，以便使轨道车辆减速至所要求的程度。

发明内容

本发明的目的在于，改善通过施加提升附着性的介质降低轨道车辆速度的已知的方法。

本发明的目的通过独立权利要求的特征来实现。优选的改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的一个方面，用于确定提升附着性的介质的有效量的方法包括以下的步骤，其中该介质施加在轨道车辆的车轮和轨道之间，车轮在轨道上行驶：

-确定由所述有效量所引起的在车轮和轨道之间的实际摩擦效果；

-确定在不存在所述有效量时车轮和轨道之间产生的基本摩擦效果；以及

-基于实际摩擦效果和基本摩擦效果的对比来确定有效量。

所给出的方法基于以下考虑，即为了将轨道车辆减速至所要求的程度，需要一定量的能够接触到轨道车辆车轮的提升附着性的介质。相反地，在所说明的方法的范畴中能够确定，从计量装置输出的提升附着性的介质不能完全地接触车轮，因为例如其被轨道车辆的气流吹走。就此而言，虽然有可能确定以上所要求的减速过程所需要的提升附着性的介质的量，但重要的是，确定这些量的提升附着性的介质是否确实接触轨道车辆的车轮。

为此，在所说明的方法的范畴中提出，考虑在处于基本状态中的轨道和处于施加了沙料的状态中的轨道之间的摩擦系数。在基本状态和所谓的有沙状态之间的差异直接取决于在轨道上施加了多少提升附着性的介质。

在所说明的方法的一个改进方案中，可以至少基于轨道的模型计算在车轮和轨道之间的基本摩擦。该模型例如可以以计算化的方式存储在控制装置中，并且基于轨道的和/或轨道的周边环境的当前状态变量来更新。以这种方式，无需直接测量就能检测轨道的基本摩擦。

在所说明的方法的一个特别的改进方案中，该模型包括轨道的状态。轨道的状态应该理解为轨道在时间上变化的特性。这些在时间上变化的特性例如可以包括老化表现，如锈蚀。这些在时间上变化的特性可以通过测量来检测，并且在轨道的模型中对其进行考虑。

在所说明的方法的一个附加的改进方案中，该模型包括在轨道上的薄膜。这些薄膜例如可以是聚集的沉积物或污垢，其例如可以由于被吹动而积累在轨道上。这些薄膜改变了轨道的基本摩擦以提升附着性或减小附着性，并且可以以本领域技术人员已知的方式的测量来进行检测并且在模型中对其进行考虑。

在所说明的方法的优选的改进方案中，该模型包括通过车轮作用在轨道上的法向力。如果考虑前面所述的薄膜时，那么这个法向力是特别有益的，因为该法向力对车轮被压入薄膜中多深有影响。该法向力例如可以取决于轨道车辆的有效载荷，并且因此同样可以通过测量进行检测。

在所说明的方法的另一个改进方案中，车轮和轨道之间的基本摩擦取决于轨道的温度。轨道的温度对轨道的材料特性有影响并且因此对在车轮和轨道之间的附着性有直接影响。

在所说明的方法的一个附加的改进方案中，车轮和轨道之间的基本摩擦取决于围绕车轮和轨道的环境条件。这些环境条件例如可以对于轨道的状态有直接影响。

在所说明的方法的一个特别的改进方案中，环境条件包括空气湿度和/或空气温度，其例如可以对上文所提到的轨道上的薄膜有影响，以使得可能甚至不必通过测量对其进行检测。

根据本发明的另一个方面，用于将提升附着性的介质施加在轨道车辆的车轮和轨道之间的方法包括以下步骤，其中轨道车辆在该轨道上行驶：

-利用根据前述权利要求中任一项所述的方法检测提升附着性的介质的有效量，

-确定提升附着性的介质的必需量，以便提供在轨道和轨道车辆的车轮之间的期望的摩擦连接，以及-基于该有效量和必需量的对比来驱控施加提升附着性的介质的计量装置。

所说明的方法基于以下的认识，即通过接触车轮的提升附着性的介质的量能够控制轨道车辆特定的减速所必需的提升附着性的介质的量。换句话说，应该接触车轮的提升附着性的介质的量现在可以直接被作为该控制回路的参考变量。虽然所期望的减速可以作为参考变量，然而在所说明的方法的范畴中确定的是，这种控制回路（如同空间加热器的情况）的时间响应是非常缓慢的，这会导致施加大量的不需要的提升附着性的介质，因为该控制回路非常缓慢地安定下来。直接控制待施加在轨道上的提升附着性的介质的量，这改善了时间响应并且确保了该控制回路更快地安定下来并且可以更快地对变化做出反应。

此外，利用所说明的方法待施加的提升附着性的介质同样可按照确定的时间变化曲线以可控的方式施加在轨道上。如果提升附着性的介质例如应是首先突然地施加并且随后仅仅以小质量流率来施加，那么在这里以随着时间变化的方式相应地仅提供提升附着性的介质的所需量。这在直接调节所期望的减速的控制回路中是做不到的。

在所说明的方法的改进方案中，提升附着性的介质以不同的颗粒形式、颗粒尺寸和/或颗粒量从计量装置中输出。这意味着，提升附着性的介质的量不必仅仅受提升附着性的介质的颗粒的量来影响。

在所说明的方法的优选的改进方案中，提升附着性的介质以单位距离的颗粒量从计量装置中输出。

根据本发明的另一个方面，设置控制装置用于执行所说明的方法。在此，该控制装置特别是这样地升级，以使得其被设计用于执行根据所附权利要求中任一项所述的方法。

在所说明的控制装置的改进方案中，所说明的装置具有存储器和处理器。在此，所说明的方法以计算机程序的形式存储在存储器中，并且如果将该计算机程序从存储器中加载到处理器中，则处理器用于执行该方法。

根据本发明的另一个方面，当在计算机上或在所说明的装置中的一个上运行该计算机程序时，则计算机程序包括程序编码装置，以便执行所说明的任一个方法的所有步骤。

根据本发明的另一个方面，计算机程序产品包括程序代码，其存储在计算机能读取的数据载体上，并且当其在数据处理装置上运行时，则执行所说明的方法中的任一个。

根据本发明的另一个方面，轨道车辆包括所说明的控制装置中的任一个。

附图说明

以上描述的本发明的特性、特征和优点以及它们如何实现的方式和方法与以下示例性实施例的描述相关联地被更清楚且更明确地解释，该示例性实施例将结合附图更详细地解释，其中：

图1示出用于控制施加在轨道上的提升附着性的介质的控制回路的示意图，以及

图2示出用于确定在轨道上的提升附着性的介质的有效量的结构图。

在附图中相同技术的元件设有相同的参考标号以及仅仅描述一次。

具体实施方式

参考图1，其示出了控制回路2的示意图，该控制回路用于控制施加在轨道4上的提升附着性的介质6。在下文中将沙料6示例性地考虑作为提升附着性的介质6。

在本实施方案中，从计量装置8将沙料6撒到轨道4上，其中从压缩空气源10向计量装置8施加实际压力12，以便撒沙料6。在下文中更详细地讨论向计量装置8施加实际压力12的过程。

在本实施方案中，将沙料6撒在车轮14和轨道4之间，以便增加在车轮14和轨道4之间的附着性。车轮14是未进一步示出的轨道车辆的部件，轨道车辆经由车轮14在轨道4上运动并且可以通过制动器16制动，该制动器产生作用在该车轮14上，并因此作用在未示出的轨道车辆上的制动力18。

在轨道4上可以形成薄膜20，其例如可以由于如树叶或吹来的尘土的污染或由于潮湿而形成。车轮14基于作用于在车轮14进入薄膜20中的法向力22而被压到该薄膜20中，这在车轮14的位置处引起薄膜20厚度减少，对此未进一步使用标号示出。

车轮14在轨道4上以速度24运动，在车轮14处直接地或通过未进一步地示出的轨道车辆来确定该速度。由这个速度24可以在差分元件26中确定车轮14的减速28。

以本领域技术人员已知的方式，在摩擦值计算装置30中由减速28计算出在轨道4和车轮14之间起作用的、并由所撒沙料引起的实际摩擦值32。为此，可以按照本领域技术人员已知的方式考虑车轮14的旋转质量34和法向力22。

以本领域技术人员已知的方式，在有效量计算装置36中由实际摩擦值32计算出从计量装置8到达车轮14并且因此对实际摩擦值32产生影响的沙料6的有效量38。有效量计算装置36的基本思想是，使用在实际摩擦值32和基本摩擦值40之间未进一步示出的差异作为计算接触车轮14的沙料6的有效量38的依据。这个差异取决于有效量38，其中这种依赖关系例如由实验来确定，并且可以作为特征曲线存储在有效量计算装置36中。

基本摩擦值40例如可以在建模装置42中计算出，并且被输出给有效量计算装置36。在此，可以在建模装置42中存储数学模型，所述的数学模型将基本摩擦值40作为在车轮14和轨道4之间未撒沙料6的摩擦值进行模拟。这个模型例如可以仅仅包括轨道4的模型，或也附加地考虑车轮。纳入该模型中进行考虑的参数可以为轨道4的温度44、围绕轨道4和车轮14的环境温度46、围绕轨道4和车轮14的环境湿度48以及例如指示出在轨道4上的锈蚀层沉积到何种程度的老化状态50。类似于有效量计算装置36，该模型可以通过实验来确定，并且以一个或多个特征曲线的方式存储在建模装置42中。

沙料6的有效量38然后可以被提供至控制装置52，其以本领域技术人员已知的方式将沙料6的设定量54与有效量38比较，并且基于有效量38和设定量54的偏差产生相应的量控制输出信号56，所述设定量沙料应接触车轮14，以产生在车轮14和轨道4之间的一个设定的附着。

量控制输出信号56然后作为设定压力56用于压力控制装置58，该压力调节装置基于上述实际压力12和设定压力56之间的偏差而产生压力控制输出信号60，并且进而作为驱动器驱控用于设定实际压力12的阀62。

通过这种方式可以使接触车轮14的沙料6的有效量38匹配于该设定量54。

参考图2，其示出了用于确定在轨道4上的沙料6的有效量38的结构图。

从计量装置6将沙料6的抛出量64撒到轨道4上，其中基于例如受向后气流吹动影响的有效率66，有效量38的所述沙料接触车轮14。该有效量38基于在车轮14和轨道4之间的摩擦连接68产生实际摩擦值32，其与法向力22相结合地并且不由制动器16影响地产生作用在车轮14上的制动力18。

根据有效量计算装置36的基本思想，将实际摩擦值32与建模装置42的基本摩擦值40比较，并且以上文描述的方式计算出此前未知的沙料6的有效量38。

Claims (10)

1.一种用于确定提升附着性的介质（6）的有效量（38）的方法，所述介质施加在轨道车辆的车轮（14）和轨道（4）之间，所述车轮（14）在所述轨道上行驶，所述方法包括：

-确定（30）由所述有效量（38）引起的在所述车轮（14）和所述轨道（4）之间的实际摩擦效果（32）；

-确定（42）在所述车轮（14）和所述轨道（4）之间的基本摩擦效果（40），所述基本摩擦效果在没有所述有效量（38）时得出；以及

-基于所述实际摩擦效果（32）和所述基本摩擦效果（40）的对比来确定（36）所述有效量（38）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少基于所述轨道（4）的模型来计算在所述车轮（14）和所述轨道（4）之间的所述基本摩擦（40）。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述模型考虑了所述轨道（4）的状态（50），在所述轨道（4）上的薄膜（22）和/或由所述车轮（14）作用在所述轨道（4）上的法向力（22）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述车轮（14）和所述轨道（4）之间的所述基本摩擦（40）取决于所述轨道（4）的温度（44）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述车轮（14）和所述轨道（4）之间的所述基本摩擦（40）取决于所述车轮（14）和所述轨道（4）周围的环境条件（46，48）。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述环境条件（46，48）包括空气湿度（48）和/或空气温度（46）。

7.一种用于在轨道车辆的车轮（14）和轨道（4）之间施加提升附着性的介质（6）的方法，所述轨道车辆在所述轨道上行驶，所述方法包括：

-利用根据前述权利要求中任一项所述的方法检测（36）所述提升附着性的介质（6）的有效量（38），

-确定所述提升附着性的介质（6）的必需量（54），以便提供在所述轨道（4）和所述轨道车辆的所述车轮（14）之间的期望的摩擦连接（68），以及

-基于所述有效量（38）和所述必需量（54）的对比（52）来驱控（58，62）施加所述提升附着性的介质（6）的计量装置（8）。

8.根据权利要求7的方法，其中，从所述计量装置（8）中以单位距离的颗粒量输出所述提升附着性的介质（6）。

9.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的控制装置。

10.一种带有根据权利要求9所述的控制装置的轨道车辆。

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