CN104995072A

CN104995072A - 用于交通工具的、尤其轨道车辆的制动系统的制动执行器

Info

Publication number: CN104995072A
Application number: CN201380057233.9A
Authority: CN
Inventors: S.詹内克; T.希弗斯
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: DE102012219984A1; PL2890596T3; ES2611968T5; EP2890596B1; WO2014067786A1; RU2015107731A; CN104995072B; EP2890596A1; EP2890596B2; ES2611968T3

Abstract

本发明涉及一种用于交通工具、尤其轨道车辆(S)的制动系统(B)的制动执行器(BA)，具有将减速变量(Fv；Mv)的至少一个额定值(Sv)调节到输出端-额定值(AS)的额定值调节装置(5)、将输出端-额定值(AS)转换为压紧变量(Cp；Fp)实际值(Ip)的额定值-作用力-转换装置(6)、将用于制动交通工具的压紧变量(Cp；Fp)的实际值(Ip)转换为减速变量(Fv；Mv)的实际值(Iv)的制动器件(9、10、11)，其中，设有测定压紧变量(Cp；Fp)的实际值(Ip)的传感器(7)，设有测定减速变量(Fv；Mv)的实际值(Iv)的另一个传感器(8)，其中，额定值调节装置(5)被设计适用于，在车辆的预定的工作条件下为了调节减速变量(Fv；Mv)这样地设置输出端-额定值(AS)，使得减速变量(Fv；Mv)的测定的实际值(Iv)与减速变量(Fv；Mv)的至少一个额定值(Sv)相一致。为了改进制动执行器的可调节性，额定值调节装置(5)被设计适用于，在车辆的另外预定的工作条件下为了调节压紧变量(Cp；Fp)这样地设置输出端-额定值(AS)，使得压紧变量(Cp；Fp)的测定的实际值(Ip)与压紧变量(Cp；Fp)的额定值(Sp)相一致。

Description

用于交通工具的、尤其轨道车辆的制动系统的制动执行器

本发明涉及一种用于交通工具的、尤其轨道车辆的制动系统的制动执行器或制动促动器，具有将至少一个减速变量的额定值调节到输出端-额定值的额定值调节装置、将输出端-额定值转换为压紧变量实际值的额定值-作用力-转换装置和将用于制动车辆的压紧变量的实际值转换为减速变量的实际值的制动器件，其中，制动器件具有测定压紧变量实际值的传感器，还具有测定减速变量的实际值的另一个传感器，其中，合适地设计额定值调节装置，在车辆的预定的工作条件下为了调节减速变量这样地设置输出端-额定值，使得减速变量的测定的实际值与减速变量的至少一个额定值相一致。

这种制动执行器在专利文献WO 2012/126946 A2中已知。

本发明所要解决的技术问题是，改进这种制动执行器的可调节性。

所述技术问题通过具有权利要求1所述特征的制动执行器所解决，其中，额定值调节装置被设计适用于，在车辆的另外预定的工作条件下为了调节压紧变量这样地设置输出端-额定值，使得压紧变量的测定的实际值与压紧变量的额定值相一致。

利用根据本发明的制动执行器能够以有利的方式在另外的工作条件下、例如调节减速变量是无意义的或者可能导致问题的条件下更安全地调节制动过程。

有利的是，提供监测装置，该监测装置被设计适用于，在预定的工作条件下产生转换信号的第一数值，并且在另外的工作条件下产生转换信号的第二数值，其中，额定值调节装置被设计适用于，在转换信号的第一数值的作用下自动地转换用于调节减速变量，并且在转换信号的第二数值的作用下自动地转换用于调节压紧变量而进行转换。

优选将压紧压强或压紧力作为压紧变量，并且将减速力或者减速力矩作为减速变量。

此外有利的是，与减速变量的额定值无关地预定压紧变量的额定值或者根据减速变量的额定值计算压紧变量的额定值。

有利的是，合适地设计换算装置，根据额定值-作用力-转换装置和制动器件的几何关系以及根据两个实际值来计算摩擦值，请求额定的摩擦值或者存储额定的摩擦值，并且计算压紧变量的额定值，其中，根据减速变量的额定值以及根据选择的摩擦值按照下面关系来计算压紧变量的额定值：

Sp＝Sv/mue.i

具有mue.i＝mue.nom,如果mue.nom＜mue.ber，

否则mue.i＝mue.ber

在此，计算的摩擦值能够是当前制动过程的瞬时摩擦值或者平均摩擦值或者先前制动过程的平均摩擦值。

优选合适地设计监测装置，在车辆静止的情况下和/或在车辆滑动的情况下和/或在选择的摩擦值不可信的情况下向输出端提供转换信号的第二数值，因为至少在这种工作条件下在调节减速变量时可能出现问题。

本发明还涉及一种用于制动交通工具、尤其轨道车辆的制动系统，具有至少一个根据本发明的按照权利要求1至7中任一项所述的制动执行器，它优选在其整体上配置用于装配在轨道车辆的转向架上。

此外，本发明还涉及一种具有这样制动系统的车辆、尤其轨道车辆。

为了进一步阐述本发明，在如下附图中示出实施例：

图1示出具有根据本发明的制动系统的根据本发明的轨道车辆，其中，转向架的车轮组分别配置至少一个根据本发明的制动执行器，和

图2示出根据本发明的制动执行器。

根据图1轨道车辆S具有车辆W1、W2、。。。、Wn，它们的车厢在此以未示出的方式分别通过次级悬架(Sekundaerfederung)被两个转向架DG所支承。所述转向架DG分别具有两个轮组RS。轮组分别具有一个轴线A，在轴线的端部上抗扭地固持车轮。在此，轮组RS的轴线A以未示出的方式可转动地支承在轮组轴承内，该轮组轴承通过初级悬架被固持在相应转向架DG的转向架框架上。此外，轨道车辆具有在此整体上用B标记的制动系统。

轨道车辆S的每个轴线A分别装配至少一个制动操作装置，该制动操作装置还被标记为制动执行器BA。因此，每个车辆W1、W2、。。。Wn具有至少4个这种制动执行器BA。

每个车辆W1、W2、。。。Wn具有制动控制装置BS，该制动控制装置由两个制动控制器BSG1和BSG2构成。在此，制动控制器BSG1和BSG2在此以未示出的方式通过列车数据总线能够被中央车辆控制装置所控制。

制动执行器BA或者制动执行器组通过制动控制装置BS分别获取制动命令。在此，制动命令能够通过一个或多个控制导线和/或数据总线和/或通过无线通讯被传递给制动执行器BA。

图2示出其中一个制动执行器BA的细节视图。制动执行器BA具有额定值测定单元1，该额定值测定单元设有至少一个额定值修正装置2。

此外，制动执行器BA具有监测装置3、换算装置4、额定值调节装置5和额定值-作用力-转换装置6。此外，制动执行器BA还具有传感器7、8和制动件9、10、11。制动执行器BA配备防滑调节装置12。防滑调节装置12通过车轮转数传感器13测定相应轴线A的车轮的转数，并且产生用于限定车轮的最大车轮滑动的减小信号RS。由防滑调节装置12构成的减小信号RS能够通过一个或多个控制导线和/或数据总线和/或通过无线通讯向制动执行器BA并且可选地向制动控制装置BS传递。

图2示出制动执行器BA的接口14至18。但是必须补充说明的是，为了更好地展示，并没有示出制动执行器BA的全部接口。未示出的尤其是，用于制动执行器BA的电压供应的接口和用于制动-松开-环路的接口。还没有示出的是用于电力地紧急松开制动执行器BA的电线连接。

下面阐述根据本发明的制动执行器BA的工作原理。

根据制动命令，额定值测定单元1通过连接件V1向制动控制装置BS请求减速变量的制动额定值SSoll。

制动执行器BA从控制装置BS获取的减速变量的制动额定值SSoll在工作制动情况下与工作制动额定值相一致、并且在快速制动情况下与快速制动额定值相一致。

额定值修正装置2根据通过连接件V2向额定值测定单元1的第二输入端E1.2提供的减小信号RS将由额定值测定单元1在输入端E1.1上测定的减速变量的制动额定值SSoll修正到减速变量的防滑修正的制动额定值SGleit。借助额定值修正装置2也可进行对减速变量的制动额定值的防滑修正。

减速变量的防滑修正的制动额定值被额定值测定单元1作为额定值Sv(Sv＝SGleit)提供给输出端A1.1，并且通过连接件V3传送至换算装置4的输入端E4.3以及通过连接件V4传送至额定值调节装置5的输入端E5.2。

但是，减速变量的防滑修正的额定值Sv＝SGleit能够可选地根据制动额定值SSoll和减小信号RS被制动控制装置BS自身地确定，从而额定值测定单元1从制动控制装置BS已经请求防滑修正的额定值Sv＝SGleit，该额定值随后再次被提供给输出端A1.1。在图2中用虚线表示这种可选的实施方式，其中，减小信号RS通过连接件V5被传递给制动控制装置BS，以便在制动控制装置处确定减速变量的防滑修正的额定值Sv＝SGleit。

此外，提供给输出端A1.1的要被调节的减速变量的额定值Sv在此以未示出的方式已经被负载修正，已经考虑高/低制动，并且考虑所谓的GB作用信号，它将产生的制动的作用信号化。

当防滑修正和/或负载修正和/或对高/低制动的考虑和/或对GB作用信号的考虑已经在制动控制装置BS内进行时，随后能够在额定值修正装置内进行对它们进行可信度测试。

在预定的第一工作条件下，额定值调节装置5调节提供给输入端E5.2的减速变量的额定值Sv到输出端-额定值AS，并且通过连接件V6将输出端-额定值提供给额定值-作用力-转换装置6的输入端E6.1。额定值-作用力-转换装置6将在它的输入端E6.1设置的输出端-额定值AS转换为压紧变量的实际值Ip。在此整体上用9标记的制动器件由额定值-作用力-转换装置6加载的具有压紧固持件的杠杆机械结构、设计为制动衬片10的压紧件和制动圆盘11构成，为了制动轨道车辆S将压紧变量的实际值Ip转换为减速变量的实际值Iv。传感器7确定压紧变量的实际值Ip，并且将这种实际值Ip通过连接件V7提供给换算装置4的输入端E4.1，并且通过连接件V8提供给额定值调节装置5的输入端E5.4。另一个传感器8确定减速变量的实际值Iv，并且将这种实际值Iv通过连接件V9提供给换算装置4的输入端E4.2，并且通过连接件V10提供给额定值调节装置5的输入端E5.5。

产生压紧变量的额定值-作用力-转换装置6能够尤其是一种气动的、机械的、电气的或者液压的装置。它还能够设计为这些装置的组合。因此，作为压紧变量能够例如是在未示出的制动气缸内的压紧压强Cp，用于设计为电气动装置的额定值-作用力-转换装置6，或者是制动气缸推杆的压紧力Fp。在示出的实施例中，制动缸的压紧力Fp用作为要被调节的压紧变量。

通过在制动衬片10和制动圆盘11之间的瞬时作用的摩擦值(瞬时摩擦值)，在制动圆盘11转动的情况下产生作用在制动圆盘上的减速力矩或作用在制动圆盘上的减速力Fv。

因此，例如作用在制动圆盘11上的减速力Fv或者作用在制动圆盘上的减速力矩Mv能够用作为减速变量。在所示的实施例中，减速力Fv用作为要被调节的减速变量。

通过已知的几何关系、通过对减速力Fv(或备选地对减速力矩Mv)的调节可以在制动圆盘上也是直接地实现对在车轮上的减速力的调节。

合适地设计额定值调节装置5，其中，车辆的预定的第一工作条件为了调节减速变量这样地调整输出端-额定值AS，使得减速变量Fv(或备选Mv)的测定实际值Iv与减速变量Fv(或备选Mv)的至少一个额定值Sv相一致。

合适地设计换算装置4，根据被请求的或者(如图中所示)存储在存储器20中的和在此整体上用W.geom标记的额定值-作用力-转换装置6和制动器件9、10、11的几何关系以及根据两个实际值Ip、Iv计算摩擦值mue.ber。

此外，合适地设计换算装置4，例如向控制装置BS请求额定的摩擦值mue.nom，或者(如图中所示)存储在存储器20中，并且计算压紧变量Fp(或备选Cp)的额定值Sp。

根据减速变量Fv(或备选Mv)的额定值Sv以及根据选择的摩擦值mue.i按照如下关系进行对压紧变量Fp(或备选Cp)的额定值Sp的计算：

Sp＝Sv/mue.i

具有mue.i＝mue.nom,如果mue.nom＜mue.ber，

否则mue.i＝mue.ber

在此，计算的摩擦值mue.ber是在制动衬片10和制动圆盘11之间的瞬时摩擦值、或者是当前制动过程的平均的摩擦值、或者是之前制动过程的平均的摩擦值。

额定的摩擦值mue.nom是(例如由专利文献WO 2012/126946 A2已知)根据至今通常使用的具有压力调节的流行的压缩空气摩擦制动在全路段范围内的摩擦值而得的配置摩擦值。

由换算装置4计算而得的压紧变量Fp(或备选Cp)的额定值Sp从换算装置4向输出端A4.1提供，并且通过连接件V11向额定值调节装置5的输入端E5.3传送。

合适地设计额定值调节装置5，在车辆的其它预定的工作条件下，为了调节压紧变量Fp(或备选Cp)这样地调整输出端-额定值AS，使得压紧变量Fp(或备选Cp)的测定的实际值Ip与压紧变量Fp(或备选Cp)的额定值Sp相一致。

监测装置3具有输入端E3.1、E3.2和E3.3或E3.4。通过连接件V12、V13和V14或V15监测装置从制动控制装置、换算装置和防滑装置输入端E3.1、E3.2和E3.3或E3.4处接收信号S1、S2和S3或S4，它们的数值在至少第一组合中标记第一工作条件，其中，进行对减速变量Fv(或备选Mv)进行调节，并且它们的数值在至少一个另外的组合中标记车辆的另外的工作条件，其中，进行对压紧变量Fp(或备选Cp)进行调节。

因此，监测装置3从制动控制装置BS在第一输入端E3.1处接收第一信号S1，其中，轨道车辆S在第一信号S1的第一数值S1.1中处于运动中，并且在第二数值S1.2下处于静止状态。

此外，监测装置3从换算装置4在第二输入端E3.2处接收第二信号S2。在第一数值S2.1下，选择的摩擦值mue.i是可信的，并且在第二数值S2.2下，选择的摩擦值mue.i是不可信的。

此外，监测装置3从防滑装置12在第三输入端E3.3处接收第三信号S3。在第一数值S3.1下，防滑装置12的防滑功能未激活，并且在第二数值S3.2下，防滑功能是激活的。

监测装置3可选地能够代替第二输入端E3.3具有第四输入端E3.4，在第四输入端处，监测装置从制动控制装置BS接收第四信号S4，其中，在第一数值S4.1下，防滑装置12的防滑功能未激活，并且在第二数值S4.2下，防滑功能是激活的。

此外，监测装置从制动装置BS在第五输入端E3.5处接收第五信号S5。在第一数值S5.1下未激活快速制动，并且在第二数值S5.2下激活快速制动。

合适地设计监测装置3，在预定的第一工作条件下产生转换信号US的第一数值US.1，并且在另外的工作条件下产生转换信号US的第二数值US.2，并且通过连接件V12传送给额定值调节装置5。

额定值调节装置5被设计适用于，在转换信号US的第一数值US.1的作用下自动地转换用于调节减速变量Fv(或备选Mv)和在转换信号US的第二数值US.2的作用下自动地转换用于调节压紧变量Fp(或备选Cp)。

在所示的实施例中，当第一信号S1具有数值S1.1并且第二信号S2具有数值S2.1并且第三信号S3具有数值S3.1或备选地第四信号S4具有数值S4.1时，才进行对减速变量Fv(或备选Mv)的调节。也合适地设计监测装置3，在如下的第一工作条件下向输出端A3.1提供转换信号US的第一数值US.1：当轨道车辆移动并且所选择的摩擦值mue.i是可信的并且在此轨道车辆S未滑动时(即当防滑装置12的防滑作用未激活时)。

当第一信号S1具有数值S1.2或者第二信号S2具有数值S2.2或者第三信号S3具有数值S3.2或备选地第四信号S4具有数值S4.2时，才相反地进行对压紧变量Fp(或备选Cp)的调节。也合适地设计监测装置3，在如下的另外的工作条件下向输出端A3.1提供转换信号US的第二数值US.2：在车辆静止的情况下和/或在所选择的摩擦值mue.i不可信的情况下和/或在车辆滑动的情况下(即当防滑装置12的防滑作用未激活时)。

利用测量值Iv和Ip换算装置4也能够计算摩擦值mue.ber，并且通过预定的边界利用额定的摩擦值mue.nom进行可信度测试，以便在衬片和圆盘之间选择当前的摩擦值mue.i。总是利用最后有效的或可信的选择的摩擦值mue.i计算压紧变量Fp(或备选Cp)的额定值Sp，并且提供给输出端A4.1。在识别不可信的mue.i的情况下，换算装置4在输出端A4.2将信号S3转换为S3.2。

根据本发明还有如下的建议：

在确定第一工作条件的情况下进行对压紧变量Fp(或备选Cp)的调节。但是，在确定的另外的工作条件下在制动执行器中自动地从调节减速变量转换到调节压紧变量Fp(或备选Cp)，其中，能够与减速变量Fv(或备选Mv)的额定值Sv无关地由制动控制装置BS预定压紧变量Fp(或备选Cp)的额定值Sp，如在此根据减速变量的额定值Sv所计算的一样。

为了计算压紧变量Fp的额定值Sp，需要减速力和压紧力大小之间的关系。根据本发明的制动执行器跟现有技术当今流行的气动的制动系统相比具有的优点是，在不受干扰的动态的制动过程中根据压紧力或者压紧压强以及减速力或者减速力矩以及通过已知的几何关系连续地计算摩擦值mue.ber。

在根据本发明的制动执行器中尤其设定，为了在压紧变量Fp(或备选压紧压强Cp)和减速变量Fv(或备选减速力矩Mv)之间进行换算，使用存储的额定的摩擦值mue.nom，或者如果计算的摩擦值mue.ber小于额定的摩擦值mue.nom，使用之前或实时计算的摩擦值mue.ber。

在根据本发明的制动执行器中，在紧急或者快速制动情况下以在此未示出的方式(其在专利文献WO 2012/126946 A2中详细说明)借助监测装置换算为未调节的被动的跳返平面。

但是，在根据本发明的制动执行器中，与由专利WO 2012/126946 A2已知的制动执行器相比，如果轨道车辆处于静止状态下，在快速制动情况下未换算为未调节的被动的返回平面。更确切地说，在这种情况下保持被调节的制动，其中，进行压紧变量的调节。因此，能够在使用根据本发明的制动执行器的情况下避免不必要的经常的跳返平面的出现，并且由此避免制动系统的可用性的降低。

在制动过程中，利用根据本发明的制动执行器能够在工作条件下(其中对减速变量的调节没有意义)或者也在识别错误或者对减速变量的测量不可信的情况下保持可调节的制动，并且可调节地操作制动要求(制动命令)。

Claims

1.一种用于交通工具、尤其轨道车辆(S)的制动系统(B)的制动执行器(BA)，

-具有额定值调节装置(5)，其将减速变量(Fv；Mv)的至少一个额定值(Sv)调节到输出端-额定值(AS)，

-具有额定值-作用力-转换装置(6)，其将输出端-额定值(AS)转换为压紧变量(Cp；Fp)的实际值(Ip)，

-具有制动器件(9、10、11)，其将用于制动交通工具的压紧变量(Cp；Fp)的实际值(Ip)转换为减速变量(Fv；Mv)的实际值(Iv)，

-其中，设有测定压紧变量(Cp；Fp)的实际值(Ip)的传感器(7)，

-其中，设有测定减速变量(Fv；Mv)的实际值(Iv)的另一个传感器(8)，

-其中，额定值调节装置(5)被设计适用于，在车辆的预定的工作条件下为了调节减速变量(Fv；Mv)这样地设置输出端-额定值(AS)，使得减速变量(Fv；Mv)的测定的实际值(Iv)与减速变量(Fv；Mv)的至少一个额定值(Sv)相一致，

其特征在于，额定值调节装置(5)被设计适用于，在车辆的另外预定的工作条件下为了调节压紧变量(Cp；Fp)这样地设置输出端-额定值(AS)，使得压紧变量(Cp；Fp)的测定的实际值(Ip)与压紧变量(Cp；Fp)的额定值(Sp)相一致。

2.根据权利要求1所述的制动执行器(BA)，其特征在于监测装置(3)，该监测装置被设计适用于，在预定的工作条件下产生转换信号(US)的第一数值(US.1)，并且在另外的工作条件下产生转换信号的第二数值(US.2)，其中，额定值调节装置(5)被设计适用于，在转换信号(US)的第一数值(US.1)的作用下自动地转换用于调节减速变量(Fv；Mv)，并且在转换信号(US)的第二数值(US.2)的作用下自动地转换用于调节压紧变量(Cp；Fp)。

3.根据权利要求1或2所述的制动执行器(BA)，其特征在于，

将压紧压强(Cp)或压紧力(Fp)作为压紧变量，并且将减速力(Fv)或者减速力矩(Mv)作为减速变量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制动执行器(BA)，其特征在于，

与减速变量(Fv；Mv)的额定值(Sv)无关地预定压紧变量(Cp；Fp)的额定值(Sp)，或者根据减速变量(Fv；Mv)的额定值(Sv)计算压紧变量的额定值。

5.根据权利要求4所述的制动执行器(BA)，其特征在于换算装置(4)，

该换算装置(4)被设计适用于，

-根据额定值-作用力-转换装置(6)和制动器件的(9、10、11)的几何关系以及根据两个实际值(Ip、Iv)来计算摩擦值(mue.ber)，

-请求或者存储额定的摩擦值(mue.nom)，和

-计算压紧变量(Cp；Fp)的额定值(Sp)，

-其中，根据减速变量(Fv；Mv)的额定值(Sv)以及根据选择的摩擦值(mue.i)按照下面关系来计算压紧变量(Cp；Fp)的额定值(Sp)：

Sp＝Sv/mue.i

具有mue.i＝mue.nom,如果mue.nom＜mue.ber，

否则mue.i＝mue.ber。

6.根据权利要求5所述的制动执行器(BA)，其特征在于，

计算的摩擦值(mue.ber)是当前制动过程的瞬时摩擦值或者平均摩擦值或者先前制动过程的平均摩擦值。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的制动执行器(BA)，其特征在于，

监测装置(3)被设计适用于，在车辆静止的情况下和/或在车辆滑动的情况下和/或在选择的摩擦值(mue.i)不可信的情况下向输出端(A3.1)提供转换信号(US)的第二数值(US.2)。

8.一种用于制动交通工具、尤其轨道车辆(S)的制动系统(B)，其特征在于至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的制动执行器(BA)。

9.根据权利要求8所述的制动系统(B)，其特征在于，

所述至少一个制动执行器(BA)在它的整体上配置用于装配在轨道车辆(S)的转向架(DG)上。

10.一种交通工具、尤其轨道车辆(S)，其特征在于根据权利要求8或9所述的制动系统(B)。