CN105073533A - 用于控制轨道车辆中的驱动装置的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制轨道车辆(10)中的驱动装置(16)的设备，所述设备具有计算单元(32)和用于存储驱动控制程序的至少一个模块(AS)的存储器单元(30)，其中该模块(AS)设置为由计算单元(32)执行以实施至少一个驱动器控制功能。为了提供常规类型的、通过其能够在执行控制功能方面实现小的结构耗费的设备，提出：存储器单元(30)用于存储制动控制程序的至少一个模块(BS1，BS2)，其中该模块(BS1，BS2)设置为由计算单元(32)执行以实施用于轨道车辆(10)的制动装置(34)的至少一个制动控制功能。

Description

用于控制轨道车辆中的驱动装置的设备
技术领域
本发明涉及一种用于控制轨道车辆中的驱动装置的设备，所述设备具有计算单元和用于存储驱动控制程序的至少一个模块的存储器单元，其中该模块设置为由计算单元执行以实施至少一个驱动控制功能。
背景技术
轨道车辆的运行尤其包括对用于在牵引模式中产生驱动转矩的驱动装置的控制。驱动控制功能的执行借助于计算单元来进行，所述计算单元执行驱动控制程序的相应的模块。在驱动装置构成具有电动机和所属的牵引变流器时，驱动控制功能在于：实行变流器阀的开关策略以产生用于电动机的电功率。
除了执行驱动控制，轨道车辆的运行包括与另外的控制任务相关联的另外的方面。
发明内容
本发明基于如下目的：提供下述常规的设备，通过所述设备能够在执行控制功能方面实现小的结构耗费。
对此提出：存储器单元用于存储制动控制程序的至少一个模块，其中该模块设置用为由计算单元执行以实施用于轨道车辆的制动装置的至少一个制动控制功能。由此在轨道车辆中关于驱动和制动控制功能的执行实现尤其小的结构耗费。通过由共同的计算单元执行至少一个驱动控制功能和至少一个制动控制功能能够在轨道车辆的结构中节约构造空间、成本和重量。此外，能够降低能量消耗。
尤其应将驱动或制动控制程序的“模块”理解为驱动或制动控制程序的至少一个组成部分，所述组成部分用于执行驱动或制动控制的特定的功能。驱动控制程序的模块优选设置为在轨道车辆的牵引模式中由计算单元执行以实施至少一个驱动控制功能。在该牵引模式中，将驱动装置控制为，使得所述驱动装置用于产生驱动转矩。驱动和/或制动控制程序能够由唯一的模块构成或其能够具有多个模块，所述模块分别设置用于在大量控制功能下执行特定的功能。
所述设备适当地与对于驱动装置和/或制动装置输出命令信号的单元有效连接，其中驱动或制动控制程序的执行基于这些命令信号进行。特别地，这些命令信号能够通过轨道车辆驾驶员的手动操作触发和/或通过轨道车辆的控制设备自动地触发。
为了执行驱动和/或制动控制功能，所述设备能够有利地与输出关于轨道车辆的至少一个运行参数的信号的单元有效连接。所述单元例如能够输出如下信号，借助所述信号传送关于轨道车辆的速度、质量等的信息作为所述设备的输入信号。
计算单元(与物理上彼此独立的、尤其在轨道车辆之上分布的单元的假设的联合不同)适当地是尤其具有至少一个处理器单元的连贯的单元。特别地，计算单元能够具有至少一个处理器，所述处理器能够构成为单核处理器(或“Single-CoreProcessor”)或构成为多核处理器(或“Multi-CoreProcessor”)。
当计算单元对于运行而言设计具有至少两个处理器单元时，能够通过计算单元以高的计算性能组合地执行驱动控制程序的模块和制动控制程序的模块，其中在至少一个运行阶段中为驱动控制程序的模块和制动控制程序的模块分别指配不同的处理器单元。如果计算单元具有单核处理器，那么处理器单元适当地构成为逻辑和/或可动态指配的处理器单元。特别地，能够对于待执行的模块从处理器资源的静态或动态的分配中使用处理器单元。如果计算单元具有多核处理器，那么处理器单元适当地分别由不同的处理器核形成。
如果轨道车辆的制动装置构成为受压缩空气控制的装置，那么当制动控制装置的模块设置用于执行压缩空气制动阀控制功能时，通过计算单元能够执行制动控制装置的具有高优先级的并且大规模的控制任务。在此，根据本发明的设备适当地与制动装置的至少一个阀装置有效连接，所述阀装置用于控制用于操作制动装置的制动元件的压缩空气的压强。
当制动控制程序的模块设置用于执行防滑功能时，能够通过计算单元执行制动装置的具有高重要性的另一个控制任务。对此，根据本发明的设备适当地与传感器单元有效连接，所述传感器单元用于监控轨道车辆的至少一个要保护的轴或者检测与该所述相关的至少一个特征变量。由计算单元执行的防滑功能能够在于：评估轨道车辆的经由输入信号接收的运行参数和这些特征变量、尤其车辆速度，并且必要时借助于制动装置开始实行措施。
如果驱动装置配设有至少一个电动机和用于给电动机供电的牵引变流器，那么当驱动控制程序的模块设置用于执行牵引变流器控制功能时，能够通过计算单元执行驱动控制装置的具有高优先级的并且大规模的控制任务。在此，由驱动控制程序的模块、尤其在轨道车辆的牵引模式中所实施的驱动控制功能优选能够在于：实行变流器阀的开关策略以产生用于至少一个电动机的电功率。
计算单元和存储器单元的至少一个组成部分能够安置在轨道车辆的不同的、独立的装置中。然而，当所述设备具有壳体时，能够实现该设备的紧凑的实施方案，其中计算单元和存储器单元设置在所述壳体中。
此外提出：所述设备具有电源供应装置，所述电源供应装置设置用于给壳体部件供电。通过对于壳体部件而言共同的电源供应装置能够有利地实现小的构造空间。
在本发明的一个有利的改进形式中提出：所述设备具有通信模块，所述通信模块设置用于建立与轨道车辆控制单元的数据通信。通信模块有利地作为所述设备的至少一个部件、尤其是其计算单元与轨道车辆的数据总线的通信接口，经由所述通信接口能够将数据和命令由轨道车辆控制单元传输至这些部件。
本发明此外以用于控制轨道车辆中的驱动装置的方法为出发点，其中通过计算单元执行至少一个驱动控制功能。
提出：通过计算单元执行用于控制轨道车辆的制动装置的至少一个制动控制功能。对于所述方法的有利的作用(为了避免不必要的重复)参考关于根据本发明的设备的上述实施方案。
附图说明
根据附图详细地阐述本发明的实施例。附图示出：
图1示出具有驱动装置和制动装置的轨道车辆，
图2示出图1中的制动装置和驱动装置中的一个和用于控制所述驱动装置和制动装置的设备；以及
图3示出图2中的设备的细节图。
具体实施方式
图1示出轨道车辆10的示意侧视图。在所观察的实施例中，轨道车辆10构成为电驱动的动车，所述动车在借助于集电器截取的电网供电电压下运行。特别地，截取构成为导电轨的电网电压供应装置12的电的电网供应电压，其中电网供应电压尤其是直流电压。
在另一个实施方案中，轨道车辆10能够配设用于从构成为架空导线的电网电压供应装置中截取电网供应电压，其中电网供应电压能够是直流或交流电压。此外，轨道车辆10能够配设有发电机，所述发电机借助于通过燃料驱动的动机提供电压。
轨道车辆10具有驱动轴14，所述驱动轴可借助于驱动装置16驱动，其中尤其从属于相同的转向架的驱动轴14的对分别配属有独立的驱动装置16。在此，用于被配属的驱动轴14中的每一个的驱动装置16分别具有独立的电动机18(见图2)。此外，轨道车辆10具有不被驱动的轴(也称作支承轴15)。
在图2中示出图1中的驱动装置16中的一个的实施方案。
驱动装置16具有电动机18，所述电动机可分别与不同的驱动轴14机械耦联，并且分别具有功率供应单元20，所述功率供应单元设置用于在牵引运行时产生用于被配属的电动机18的电功率。所示出的功率供应单元20包括牵引变流器22，所述牵引变流器被配属给电动机18的对。在一个替选的实施方案中，用于配设给功率供应单元的电动马达18中的每一个的所述功率供应单元20能够分别具有独立的牵引变流器22。
功率供应单元20在牵引运行时从直流电压中间回路24中提取电能。如果(如在所观察的实施例中)轨道车辆10在直流电压下运行，那么直流电压中间回路24如所示出的那样直接地、即在不中间接入电压转换设备的情况下由电压输入端、即由电网电压供应装置12馈电。在直流电压中间回路24和电压输入端之间能够接入另外的装置，如尤其是滤波装置26。如果轨道车辆10在构成为交流电压的输入电压下运行，那么在电压输入端和直流电压中间回路24之间接入包括例如变压器和整流器的电压转换设备，所述电压转换设备从输入电压中提供直流电压中间回路24的直流电压。
牵引变流器22已知具有开关元件，所述开关元件根据特定的开关策略从直流电压中间回路24的直流电压中产生用于馈送给电动机18的电流，所述电流的特征匹配于待产生的功率。开关元件在专业领域的语言中也作为术语“变流器阀”而已知。对功率供应单元20的控制借助于设备28来进行，所述设备在控制方面与功率供应单元20有效连接。设备28尤其用于根据开关策略产生用于至少一个牵引变流器22的开关元件的开关命令。为了执行该驱动控制功能、尤其是用于功率供应单元20的这种牵引变流器控制功能，设有驱动控制程序的至少一个模块，其中该模块存储在存储器单元30中并且可由设备28的计算单元32执行。设备28在专业领域的语言中也作为术语“驱动控制设备”(或ASG)而已知。
轨道车辆10还具有制动装置34，所述制动装置包括在图1中示意地示出的摩擦制动元件36。该摩擦制动元件在起动制动过程时借助于气动操作装置38操作。制动装置34对此已知具有压缩空气装置40，所述压缩空气装置为了操作摩擦制动元件36而提供压缩空气。对摩擦制动元件36的操作通过控制配属给这些摩擦制动元件36的、从属于气动操作装置38的阀装置42来进行，通过所述阀装置能够控制用于操作摩擦制动元件36的压缩空气的压强。
在图2中示出配属给电动机18的驱动轴14、配属给这些驱动轴的摩擦制动元件36和用于操作摩擦制动元件36的阀装置42。设备28设置用于执行制动控制功能、尤其是压缩空气制动阀控制功能，其中控制配属给摩擦制动元件36的阀装置42。对此，在存储器单元30中存储制动控制程序的相应模块，所述模块可由计算单元32执行。在执行所述模块时，设备28承担在专业领域语言中作为术语“制动控制设备”(或BSG)已知的装置的功能。
轨道车辆10还具有防滑保护装置46。该防滑保护装置配设有传感器单元48，所述传感器单元尤其配属给在图2中示出的驱动轴14。在所观察的实施方案中，传感器单元48由转速传感器49形成。通过比较由传感器单元48检测的特征变量和轨道车辆10的运行参数、尤其是车辆速度，能够在制动运行时检测通过传感器单元48所监控的轴14的滑动，其中这种检测基于借助于制动装置34起动相应的对策。设备28设置用于执行用于制动装置34的防滑功能。在此，基于至少一个通过传感器单元48检测的特征变量控制制动装置34。设备28对此与传感器单元48有效连接，并且制动控制程序的模块被存储在存储器单元30中，所述模块通过计算单元32执行以执行防滑功能。设备28还与单元47的输出端有效连接，所述单元输出信号以传输关于运行参数、尤其车辆速度的信息。
设备28还与单元51的输出端有效连接，所述单元输出用于驱动装置16和/或制动装置34的命令信号，其中通过设备28执行驱动或制动控制功能基于这些命令信号进行。特别地，这些命令信号通过轨道车辆驾驶员的手动的操作和/或通过轨道车辆10的控制设备自动地触发。
图3示出设备28的示例的实施方案。设备28的部件安置在壳体50中。在壳体50中尤其设置有计算单元32，所述计算单元尤其构成为具有至少两个处理器单元32.1和32.2的多核处理器。在此，处理器单元32.1和32.2分别由不同的处理器核形成。在一个替选的实施方案中，计算单元32能够由单核处理器形成，其中所述处理器单元32.1、32.2分别构成为逻辑处理器单元。
存储器单元30具有多个存储器区域30.1、30.2、30.3，所述存储器区域分别设置用于存储不同的模块。区域30.1、30.2、30.3尤其设置用于存储驱动控制程序的模块AS(例如上述用于执行牵引变流器控制功能的模块)、制动控制程序的第一模块BS1(例如上述用于执行压缩空气制动阀控制功能的模块)或制动控制程序的用于执行防滑功能的第二模块BS2。处理器单元32.1优选被指配给驱动程序的模块AS，而处理器单元32.2优选被指配给制动控制程序的模块BS1和/或BS2。如果处理器单元32.1、32.2分别构成为逻辑处理器单元，那么尤其通过单核处理器的处理器资源的分配来使用所述处理器单元，其中这些资源的一部分被指配给驱动程序的模块AS并且资源的另一部分被指配给制动程序的模块BS1和/或BS2。
在壳体50中还设置有电压供应装置52(也称作“电源”)，所述电压供应装置对壳体50的部件供应电压。电压供应装置52尤其连接到轨道车辆10的车载电网53上。
此外设有通信模块54，所述通信模块设置用于建立设备28的至少一个部件、尤其是其计算单元32和轨道车辆控制单元56之间的数据通信。这种数据通信尤其经由轨道车辆总线58进行，通信模块54和轨道车辆控制单元56连接到所述轨道车辆总线上。在所观察的实施方案中，通信模块54设置在壳体50中。在专业领域的语言中，通信模块54称作为“总线连接装置”。轨道车辆控制单元56尤其能够构成为中央的控制设备(也称作“ZSG”)。轨道车辆控制单元56和上述单元51能够彼此相同地、部分彼此一件式地构成或彼此不同。
在附图中，仅示出存储器单元30中的驱动控制程序和制动控制程序的上述模块AS、BS1和BS2。然而，能够将驱动控制程序和制动控制程序的绝大多数模块、尤其全部模块存储在存储器单元30中。关于存储器单元30的构成，如下实施方案和其组合是可行的：存储器单元30的存储器区域能够构成为相同的物理存储器的区域或构成为独立的物理存储器；存储器单元30在所观察的实施方案中设置在壳体50中，其中在一个替选的实施方案中可考虑的是，存储器单元30的至少一个存储器区域或全部存储器单元30设置在壳体50外部。
在图2中示出设备28与驱动装置16和制动装置34的组成部分的共同作用，所述驱动装置和制动装置的组成部分被配属给驱动轴14的特定的对、即特定的转向架。设备28此外设置用于执行用于被配属给支承轴15的未示出的制动装置部件的制动控制功能。在具有两个驱动装置16的轨道车辆10的在图1中示出的实施方案中，能够限定两个列车半部，其中对于每个列车半部分别设有设备28。在这种情况下，设备28分别与所配属的列车半部的驱动装置16和制动装置部件连接。在一个替选的实施方案中，设备28能够构成为中央单元，所述中央单元在控制方面与轨道车辆10的整个制动装置34和全部驱动装置16连接。然而全部其他可行的配属也是可行的。

Claims (12)

1.一种用于控制轨道车辆(10)中的驱动装置(16)的设备，所述设备具有计算单元(32)和用于存储驱动控制程序的至少一个模块(AS)的存储器单元(30)，其中所述模块(AS)设置为由所述计算单元(32)执行以实施至少一个驱动控制功能，
其特征在于，
所述存储器单元(30)用于存储制动控制程序的至少一个模块(BS1，BS2)，其中所述模块(BS1，BS2)设置为由所述计算单元(32)执行以实施用于所述轨道车辆(10)的制动装置(34)的至少一个制动控制功能。
2.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述计算单元(32)对于运行而言设计具有至少两个处理器单元(32.1，32.2)，其中在至少一个运行阶段中分别给所述驱动控制程序的所述模块(AS)和所述制动控制程序的所述模块(BS1，BS2)指配不同的处理器单元(32.1，32.2)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述制动控制程序的所述模块(BS1)设置用于执行压缩空气制动阀控制功能。
4.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述制动控制程序的所述模块(BS2)设置用于执行防滑功能。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述驱动控制程序的所述模块(AS)设置用于执行牵引变流器控制功能。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其特征在于，
设有壳体(50)，在所述壳体中设置有所述计算单元(32)和所述存储器单元(30)。
7.根据权利要求6所述的设备，
其特征在于，
设有供电装置(52)，所述供电装置设置用于给壳体部件供电。
8.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其特征在于，
设有通信模块(54)，所述通信模块设置用于建立与轨道车辆控制单元(56)的数据通信。
9.一种轨道车辆，所述轨道车辆具有至少一个驱动装置(16)、制动装置(34)和根据上述权利要求中任一项所述的设备(28)。
10.一种用于控制轨道车辆(10)中的驱动装置(16)的方法，其中通过计算单元(32)执行至少一个驱动控制功能，
其特征在于，
通过所述计算单元(32)执行用于控制所述轨道车辆(10)的制动装置(34)的至少一个制动控制功能。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，
由所述计算单元(32)执行压缩空气制动阀控制功能和牵引变流器控制功能。
12.根据权利要求10或11所述的方法，
其特征在于，
由所述计算单元(32)执行防滑功能。
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