CN104136294A - 车辆的制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆(1)的制动装置(14；140；240；340)，具有：电动气动制动装置(26'；26″)，所述电动气动制动装置具有电子制动控制器(27)和电动气动路径阀装置(28'；28″)，并且在所述电动气动制动装置中，气动输入端(29)与车辆(1)的主风缸空气管线(HBL)的输出端(31)相连；转向阀(43)，其以第一输入端(42)连接到电动气动制动装置(26'；26″)的气动输出端(40)；以及至少一个制动气缸(15)，其作用于制动机械(22)。为了非常简单地构造制动装置，并且作为用于车辆停车和用于确保车辆处于静止状态的制动系统的部分优化其，设置为至少一个制动气缸(15)是被动型制动气缸，并且转向阀(43)的第二输入端(44)连接到紧急释放装置(48'；48″)的气动输出端(47；73)，并且转向阀(43)的输出端(45)连接到至少一个制动气缸(15)的压力室(16)。

Description

车辆的制动装置
技术领域
本发明涉及一种车辆的制动装置，具有：电动气动制动装置，所述电动气动制动装置具有电子制动控制器和电动气动路径阀装置，并且在所述电动气动制动装置中气动输入端与主风缸空气管线的输出端相连；以第一输入端连接到电动气动制动装置的气动输出端的转向阀；以及至少一个作用于制动机械的制动气缸。
本发明还涉及一种车辆的动车(Triebwagen)的制动系统，其除了至少一个电动气动制动器之外，还具有至少另一个制动装置。
本发明还涉及一种车辆，特别是轨道车辆，具有至少一个带有制动系统的动车。
背景技术
这种类型的制动装置从文献WO2011/086029A2公知。在该公知的装置中，转向阀的输出端经过管线与控制阀装置的控制输入端相连。在转向阀的输出端上提供的压力由此形成对于控制阀装置的预控压力，所述控制阀装置根据该预控压力调节制动气缸的压力室中的压力，其中控制阀装置的气动输入端与主风缸空气管线相连，并且控制阀装置的气动输出端借助管线与制动气缸的压力室相连。压力室中的压力在此可以无级地调节。制动气缸构造为主动型制动气缸；也就是当对其施加压力时，其间接地经过制动机械产生制动力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出这种类型的制动装置，其非常简单地构造，并且作为用于使车辆停止和用于确保车辆处于静止状态的制动系统的部分被优化。
为了解决上述技术问题，在上面提到种类的制动装置中，按照本发明，至少一个制动气缸是被动型制动气缸。转向阀的第二输入端连接到紧急释放装置的气动输出端。此外，转向阀的输出端连接到至少一个制动气缸的压力室。
按照本发明的制动装置的优点在于，与开头提到的从文献WO2011/086029A2公知的制动装置不同，至少一个制动气缸不是主动型而是被动型制动气缸。活塞的伸出和由此制动机械在压紧方向上(Zuspannrichtung)的操作例如通过弹簧力进行。活塞的回缩和由此制动机械在打开方向上的操作通过将压缩空气导入到压力室中进行，从而制动装置本身在压力室的压缩空气损失的情况下在压紧方向上能够工作。代替紧急制动装置，设置紧急释放装置。
按照本发明的制动装置的另一个优点在于，与开头提到的、从文献WO2011/086029A2公知的制动装置不同，弃用了连接在转向阀下游的控制阀装置，并且在转向阀的输出端上提供的压力相对于弹簧力直接以压力施加到至少一个制动气缸的活塞。
在按照本发明的制动装置中，电动气动路径阀装置可以以不同的方式构造。
因此有利的是，电动气动路径阀装置具有唯一一个电致动的路径阀，其控制输入端经过控制导线与电子制动控制器电连接，其中，电动气动路径阀装置在第一开关位置，使电动气动制动装置的气动输入端和气动输出端之间的流动截止，并且压力室向周围通风；并且在第二开关位置，使电动气动制动装置的气动输入端和气动输出端之间的流动释放。虽然电动气动路径阀装置的这样的构造产生不可无级调节的电动气动制动控制路径，但是得到按照本发明的制动装置的构造特别简单并且成本低的实施方式。
替换地，有利的是，电动气动路径阀装置仅具有两个电致动的路径阀，其控制输入端分别经过一条控制导线与电子制动控制器电连接，其中，电动气动路径阀装置在第一开关位置，使电动气动制动装置的气动输入端和气动输出端之间的流动截止，并且至少一个制动气缸的压力室向周围通风；在第二开关位置，使电动气动制动装置的气动输入端和气动输出端之间的流动截止，并且保持压力室中的压力；并且在第三开关位置，使电动气动制动装置的气动输入端和气动输出端之间的流动释放。电动气动路径阀装置的这样的构造已经产生了可无级调节的电动气动制动控制路径。
此外，压力传感器是有利的，其测量在电动气动制动装置的气动输出端上的实际压力或转向阀的输出端上的实际压力，并且在电子制动控制器的输入端上提供与测量的实际压力相应的电的实际值。优选在此电子制动控制器通过控制信号这样调节电动气动路径阀装置，使得测量的实际压力相应于额定压力。
此外，负载传感器是有利的，其测量负载压力，并且在电子制动控制器的输入端提供与测量的负载压力相应的电的实际值，从而额定压力可以是负载校正的。
在按照本发明的制动装置的优选构造中，在将路径阀装置的路径阀的控制输入端与电子制动控制器电相连的至少一个控制导线中布置开关，该开关借助外部的装置可以切换，从而在电子制动控制器和至少一个路径阀之间的电连接可以以简单的方式导通或断开。
紧急释放装置的气动输出端也可以以不同的方式提供。
由此例如，紧急释放管线的输出端形成紧急释放装置的气动输出端，为了紧急释放与至少一个制动气缸对应的制动机械，将合适的紧急释放压力馈入到所述紧急释放管线中。
但是替换地，其气动输入端与主风缸空气管线相连的阀也可以形成紧急释放装置的气动输出端，其中，所述阀在第一开关位置是无压力的，并且在第二开关位置将主风缸空气管线的压力直接切换到转向阀。在此所述阀可以是电气控制的路径阀或具有通风装置的闭锁栓(Absperrhahn)。
优选，按照本发明的制动装置在车辆(特别是轨道车辆)的动车的制动系统中除了电动力学制动器之外还形成另一个制动装置。优选地，在此至少一个电动力学制动器是可包括在内的(anrechenbare)制动器，也就是如下的制动器，其制动力，特别是在紧急制动情况下，可以包括到车辆的制动配重上。对于电动力学制动器的制动力的可包括性要满足的条件在规则、例如目前有效的规则UIC 544-1中确定。
有利的是，电动力学制动器由在制动运行中作为再生发电制动器工作的牵引驱动形成，所述牵引驱动具有永磁激励同步电机。优选地，永磁激励同步电机的绕组在制动运行中经过电阻短路，从而利用永磁激励同步电机可以以非常高的安全性产生制动力矩。电阻优选可以按照星形连接，并且在制动运行中与永磁激励同步电机的绕组相连。这样的牵引驱动例如从文献DE 10160612A1公知。
附图说明
为了进一步解释本发明，
在图1中示出了按照本发明的轨道车辆，其具有多个分别带有两个转向架的车厢，并且具有与车厢对应的具有按照本发明的制动装置的按照本发明的制动系统，
在图2中示出了转向架之一，在该转向架中，对于驱动轴的制动，仅设置可包括在内的电动力学制动器，
在图3中示出了另一个转向架，在该转向架中，对于驱动轴的制动，一方面设置可包括在内的电动力学制动器，并且附加地设置按照本发明的制动装置，
在图4至7中示出了按照本发明的制动装置的四个实施变形。
具体实施方式
图1示出了轨道车辆形式的按照本发明的车辆1。示例性示出的轨道车辆的列车组成形式包括四个车厢2至5。车厢2和5是端部车厢，并且车厢3和4是中间车厢。所有的车厢2至5构造为机动车厢，并且分别包括两个转向架6a、6b或6b、6b，其中，每个转向架具有两个车轮组7a或7b。
按照图2，所述图2示出了在图1中利用附图标记6a表示的、端部车厢2、5的转向架中的一个，并且按照图3，所述图3示出了在图1中利用附图标记6b表示的转向架(Drehgestelle)中的另一个，示出的列车组成形式的车厢的所有轴是驱动轴8a及8b，并且为此分别借助牵引驱动(Traktionsantriebe)9驱动。牵引驱动9在制动运行中分别作为再生发电制动器，因此作为电动力学制动器工作，并且由此是各自的动车的制动系统的组成部分。
牵引驱动9分别具有永磁激励同步电机10，其绕组在制动运行中经过电阻短路。除了同步电机10之外，牵引驱动还分别具有联轴器(Kupplung)11，并且可选地具有联动装置12。
牵引驱动的在此未示出的电阻例如按照星形连接，并且在制动运行中与永磁激励同步电机的绕组相连，正如例如在文献DE 101 60 612 A1中详细描述的。牵引驱动由此形成故障安全的可包括在内的电动力学制动器。但是，与此不同，再生发电制动器也可以按照与故障安全的可包括在内的制动器不同的其他方式构造。
在图1中示意性地示出的并且作为整体利用附图标记13a或13b表示的、动车2至5的制动系统，分别具有至少一个按照本发明的制动装置14。在端部车厢2和5的制动系统13a中，端部车厢的端部的转向架6a的、利用附图标记7a表示的驱动轴不借助气动制动器，特别是不借助按照本发明的制动装置14制动。与此不同，所有其余的转向架6b分别对应于一个按照本发明的制动装置14。即动车6b的驱动轴7b构造为转向架选择性地具有按照本发明的制动装置。
但是与此不同，也可以构造为轴选择性地或车厢选择性地具有按照本发明的制动装置。即也可以每个驱动轴7b分别对应于一个按照本发明的制动装置，或者一个动车的所有驱动轴7b对应于一个共同的按照本发明的制动装置。
按照本发明的制动装置14分别具有电动气动制动控制路径和紧急释放路径，并且通过压缩空气在至少一个致动器(stellglied)上累积压力。在示例性地示出的按照本发明的制动装置14中，每个转向架6b的两个驱动轴7b分别对应于两个致动器，由此每个转向架6b对应于四个致动器。致动器分别以被动型压力气缸15的形式构造。被动型压力气缸15是弹簧储能制动气缸，并且分别具有在压力室16中可移动的活塞17，其中，活塞17的伸出在弹簧18的力的作用下进行。从弹簧18的作用得出的、活塞17的冲程运动在此处示例性地具有制动钳20和制动垫片21的制动机械22中开始，并且制动机械22通过对应的制动盘23在压紧方向上压紧(zugespannt)。制动盘23抗扭地布置在对应的驱动轴7b上，从而制动垫片21然后以作为压紧力(Zuspannkraft)表示的法向力作用于对应的制动盘23。然后压紧力产生摩擦作用，其使制动盘23减速，由此使各自的驱动轴7b减速。
图4示出了具有无级可调的电动气动制动控制路径24'和具有气动紧急释放路径25'的按照本发明的制动装置的第一实施变形14。
按照本发明的制动装置的该第一实施变形14包括：电动气动制动装置26'，其具有电子制动控制器27和电动气动路径阀装置28'，并且在所述电动气动制动装置26'中，气动输入端29经过连接导线30与车辆1的主风缸空气管线HBL的输出端31相连。
电动气动路径阀装置28'仅具有两个2/2路径阀形式的电致动的路径阀，即通风阀(Belüftungsventil)32和保持阀(Halteventil)33。路径阀32的控制输入端34经过电控制导线35与电子制动控制器27的控制输出端36电相连。路径阀33的控制输入端37经过电控制导线38与电子制动控制器27的控制输出端39电相连。对两个路径阀32和33施加电子制动控制器27的电控制信号。在同时形成电动气动制动装置26'的气动输出端40的、电动气动路径阀装置28'的输出端上，经过连接导线41连接了转向阀43的输入端42。转向阀43由双向止回阀(Doppelrückschlagventil)形成，并且相应地实现“或(ODER)”功能。转向阀41相应地具有第二输入端44和输出端45，其中，在两个输入端42、44中，在其上施加了更高压力的那个输入端自动与输出端45相连，而各自的另一个输入端封闭。
转向阀43的第二输入端44经过连接导线46连接到紧急释放装置48'的气动输出端47，其由紧急释放管线形成，为了制动气缸的紧急释放，向所述紧急释放管线馈入合适的紧急释放压力。紧急释放装置48'的气动输出端47形成紧急释放管线的输出端。
四个制动气缸15的压力室16分别经过连接管线49连接到转向阀43的输出端45。
在图4中示出的路径阀装置28'的第一开关位置，在所述第一开关位置，两个路径阀32和33没有通电，电动气动路径阀装置28'使电动气动制动装置的气动输入端29和气动输出端40之间的流动截止，并且使与转向阀43的输出端相连的压力室16向周围通风。
在路径阀装置28'的第二开关位置，在所述第二开关位置，通风阀32没有通电而保持阀通电，电动气动路径阀装置28'使电动气动制动装置的气动输入端29和气动输出端40之间的流动截止，并且保持压力室16中的压力。
在路径阀装置28'的第三开关位置，在所述第三开关位置，两个路径阀32和33通电，电动气动路径阀装置28'使电动气动制动装置的气动输入端29和气动输出端40之间的流动释放，从而压力室中的压力增加。
如图4还示出的，压力传感器50以其压力输入端51经过连接导线52与电动气动路径阀装置28的输出端40相连，并且相应地间接经过连接导线41与转向阀41的输入端42也相连。经过连接导线52，压力传感器50由此被施加实际压力pist，并且将在其电流输出端53上提供的、相应于测量的实际压力pist的电流，经过电子制动控制器27的连接导线54传输到第一输入端55。压力传感器50由此在电子制动控制器27的输入端55上，提供与测量的实际压力pist相应的第一电实际值。
还要补充地指出，为了监视和负载采集的目的，另一个压力传感器56在其压力输入端57上被施加负载压力pLast，并且将在其电流输出端58上提供的、与测量的负载压力pLast相应的电流，经过电子制动控制器27的连接导线59传输到第二输入端60。另一个压力传感器56由此在电子制动控制器27的输入端60上，提供与测量的负载压力pLast相应的第二电实际值。
在图4中示出的制动装置按照以下方式工作：
因为制动气缸15是被动型制动气缸，其中，活塞17的伸出和由此制动机械22在压紧方向上的操作通过弹簧力进行，并且活塞的回缩通过压缩空气到压力室16中的导入(Einsteuern)进行，所以为了释放制动机械(为了在打开方向上操作制动机械)，必须将压缩空气馈入到制动气缸15中。以下也称为制动气缸压力的、压力室16中的压力，借助在控制输出端36、39上提供的、电子制动控制器的电控制信号(在此通过路径阀32、33的通电或不通电)结合路径阀32、33被调节。为此，电子制动控制器27例如经过连接到制动控制器27的第三输入端62的车辆总线61，从车辆控制器63获得相应的制动额定值，其相应于由列车司机产生的额定值信号。在此，制动气缸压力通过保持阀33和通风阀32的通电而提高，并且通过保持阀33的通电而保持；通过两个阀32、33的断电，降低压力室中的压力。
电控制导线35、38可以分别通过开关触点64、65断开或导通。这些开关触点64、65借助外部装置66接通。特别地，可以通过外部装置阻止对路径阀32、33的控制(Ansteuerung)，由此在安全相关的情况中，保证制动机械的安全应用(Anlegen)(在闭合方向上的安全操作)。
电子制动控制器27根据制动额定值和第二电实际值，计算负载校正的额定压力psoll。根据该额定压力psoll，电动气动制动装置调节实际压力，其又由电子制动控制器27经过压力传感器50采集，从而实际压力被非常精确地调整到计算的负载校正的额定压力psoll，并且在调整时可以识别可能的误差。替换地，代替压力传感器50或除了压力传感器50之外，可以在转向阀43后面连接另一个压力传感器，以检测紧急释放状态。
为了在电子制动控制器27或路径阀装置28'发生故障的情况下，还能够释放制动机械22，按照本发明的制动装置14具有气动紧急释放路径25'。为了紧急释放制动机械22，在此向车辆1的紧急释放管线48'馈入活塞17的回缩所需的压力。该压力然后通过转向阀43被传输到制动气缸15的压力室16中。
借助通过电子制动控制器27读出的负载压力pLast，可以在停车过程中，特别是在车辆速度低于10km/h的情况下，根据车辆的载荷(Beladung)，构成具有不同陡度(Steilheit)的制动力，以实现尽可能舒适的停车过程。
在图5中示出的按照本发明的制动装置的第二实施变形140具有与在图4中示出的按照本发明的制动装置的第一实施变形14相同的无级可调的电动气动制动控制路径24'。此外，与第一实施变形14不同，按照本发明的制动装置的第二实施变形140具有作为整体利用附图标记25″表示的电动气动紧急释放路径。在图5中的相应于根据图1的元件的元件具有相同的附图标记。
在根据图5的按照本发明的制动装置的第二实施变形140中，电动气动制动控制路径按照与根据图4的第一实施变形14相同的方式工作。如果通过列车司机产生额定值信号，则制动额定值例如经过车辆总线61传输到电子制动控制器27。电子制动控制器27通过附加的压力传感器56采集负载压力pLast，然后计算该制动额定值所需的负载校正的额定压力psoll。然后，电子制动控制器27借助保持阀33和通风阀32控制实际压力pist。该实际压力pist通过压力传感器50采集，并且借助电动气动制动装置26'调节到计算的额定压力psoll。转向阀43将实际压力pist切换到制动气缸15的压力室16。为了释放制动机械22，不对保持阀33和通风阀32通电，由此制动气缸15的压力室16中的压力提高。
在该第二实施变形140中，与根据图4的第一实施变形14不同，紧急释放通过阀进行，该阀在此示例性地作为电控制的路径阀67构造，并且以其控制输入端68经过连接导线69连接到紧急制动回路(Notbremsschleifenstromkreise)71的输出端70。路径阀67在此与紧急制动回路71一起，形成作为整体利用附图标记48″表示的紧急制动装置。在此，其气动输入端72与主风缸空气管线HBL相连、并且其气动输出端73与转向阀43的第二气动输入端44相连的转向阀67，将来自于主风缸空气管线HBL的压力直接切换到转向阀43。替换地，代替电控制的路径阀67，也可以采用具有通风装置的机械操作的闭锁栓，其可以手动地、例如从车厢内部操作。
按照在图6和7中示出的根据本发明的制动装置的实施变形240和340，代替在图4和5中示出的无级可调的电动气动制动控制路径24，也可以采用制动控制路径24″，在所述制动控制路径24″中，在制动气缸15中调整的压力不是无级可调的。在此是按照本发明的制动装置的两个成本非常低的实施方式240和340。在此，通过唯一的路径阀74将主风缸空气管线HBL的压力导入到压力室中，或者使压力室向周围通风。相应地，制动机械被释放或应用(angelegt)。在此，压力传感器50仅用于进行监视，并且也可以可选地连接在转向阀43后面。路径阀74的控制输入端75经过控制导线76与电子制动控制器的控制输出端77相连。路径阀74的气动输入端形成电动气动制动装置26″的气动输入端29，并且路径阀74的气动输出端形成电动气动制动装置26″的气动输出端40。
可选地，在此，紧急释放也可以按照图6经过气动紧急释放路径25'，通过到紧急释放导线48'的转向阀43的接头，或者按照图7经过电动气动紧急释放路径25″借助阀、例如在此示出的电控制的路径阀67，或者手动地通过可机械操作的闭锁栓来实现。
利用按照本发明的制动装置14、140、240、340，可以成本特别低地实现用于车辆1的动车的制动系统13a和13b。由此，在其中驱动轴8b具有可包括在内的电动力学制动器9的、动车2至5的制动系统13a和13b中，气动制动装置的功能特别地减少到车辆1在斜坡的固定。此外，在一些驱动轴的情况下，在此在同样具有可包括在内的电动力学制动器的驱动轴8a的情况下，甚至弃用具有附加的制动装置的装备。
通过轴选择性或转向架选择性或车厢选择性(在此示例性地是转向架选择性)地，将驱动轴的组设置为具有按照本发明的制动装置的上述实施变形之一，并且不对车辆的一些驱动轴(只要这些驱动轴具有可包括在内的电动力学制动器)装备附加的制动装置，实现按照本发明的车辆的特别有利的总制动系统。
在其中不是所有的轴都构造为具有可包括在内的电动力学制动器的车辆中，必须对没有可包括在内的电动力学制动器的那些轴，附加地装备可包括在内的气动制动装置，如例如从文献WO2011/086029A2公知的。具有可包括在内的电动力学制动器的轴还可以利用按照本发明的简单的制动装置来制动。

Claims (10)

1.一种车辆(1)的制动装置(14；140；240；340)，具有：
-电动气动制动装置(26'；26″)，所述电动气动制动装置具有电子制动控制器(27)和电动气动路径阀装置(28'；28″)，并且在所述电动气动制动装置中，气动输入端(29)与所述车辆(1)的主风缸空气管线(HBL)的输出端(31)相连，
-转向阀(43)，其以第一输入端(42)连接到所述电动气动制动装置(26'；26″)的气动输出端(40)，和
-至少一个制动气缸(15)，其作用于制动机械(22)，
其特征在于，
-所述至少一个制动气缸(15)是被动型制动气缸，并且
-所述转向阀(43)的第二输入端(44)连接到紧急释放装置(48'；48″)的气动输出端(47；73)，并且所述转向阀(43)的输出端(45)连接到所述至少一个制动气缸(15)的压力室(16)。
2.根据权利要求1所述的制动装置(14；140；240；340)，其特征在于，
在将路径阀装置(28'；28″)的路径阀(32，33；74)的控制输入端(36，39；77)与所述电子制动控制器(27)电相连的至少一条控制导线(35，38；76)中，布置借助外部装置(66)能够切换的开关(64，65；78)。
3.根据权利要求1或2所述的制动装置(14；240)，其特征在于，
为了紧急释放与所述至少一个制动气缸对应的制动机械、而将合适的紧急释放压力馈入到其中的紧急释放管线的输出端，形成所述紧急释放装置(48')的气动输出端(47)。
4.根据权利要求1或2所述的制动装置(140；340)，其特征在于，
其气动输入端(72)与所述主风缸空气管线(HBL)相连的阀，形成所述紧急释放装置(48″)的气动输出端(73)，其中，所述阀在第一开关位置是无压力的，并且在第二开关位置，将所述主风缸空气管线(HBL)的压力直接切换到所述转向阀(43)。
5.根据权利要求4所述的制动装置(140；340)，其特征在于，
所述阀是电气控制的路径阀(67)或者具有通风装置的闭锁栓。
6.一种车辆(1)的动车(2；3；4；5)的制动系统(13a；13b)，其除了至少一个电动力学制动器之外，还具有至少另一个制动装置(14；140；240；340)，其特征在于，
所述至少另一个制动装置(14；140；240；340)根据权利要求1至5中任一项所述构造。
7.根据权利要求6所述的制动系统(13a；13b)，其特征在于，
所述至少一个电动力学制动器是能够包括在内的制动器，从而所述至少一个电动力学制动器的制动力，特别是在紧急制动情况下，能够包括到所述车辆的制动配重上。
8.根据权利要求6或7所述的制动系统(13a；13b)，其特征在于，
所述电动力学制动器由在制动运行中作为再生发电制动器工作的牵引驱动(9)形成，所述牵引驱动(9)具有永磁激励同步电机(10)。
9.根据权利要求8所述的制动系统(13a；13b)，其特征在于，
所述永磁激励同步电机(10)的绕组在制动运行中经过电阻短路，其中，所述电阻按照星形连接，并且在制动运行中与所述永磁激励同步电机的绕组连接。
10.一种车辆(1)，特别是轨道车辆，具有带有制动系统(13a；13b)的至少一个动车(2；3；4；5)，
其特征在于，
所述制动系统(13a；13b)根据权利要求6至9中任一项所述构造。
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