CN105313863A - 轨行式车辆和用于制动车辆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨行式车辆和用于制动车辆的方法。车辆(1)具有制动装置(2、2’、3、4、4’)，该制动装置包括制动器(2)，该制动器例如通过制动闸瓦(未示出)的打开和闭合直接接合在推进器(10)处或者接合在制动盘(2’)处。另外，该制动装置具有形成为闭环控制器的制动器控制装置(3)。所使用的输入变量是由加速度计(4)测量的(负的)加速度(等于减速度)(a)。该(负的)实际加速度(等于制动减速度)(a)与预定设定加速度比较，并且通过所述制动器(2)的对应致动而以闭环方式进行控制，使得所述闭环控制时期内的实际加速度总是与所述设定加速度适应。

Description

轨行式车辆和用于制动车辆的方法
技术领域
本发明涉及一种轨行式车辆，该轨行式车辆包括布置在所述车辆处的制动装置，所述制动装置具有制动器和用于对制动操作进行闭环控制的制动器控制装置，本发明还涉及一种对车辆特别是上述车辆中的一个车辆进行制动的方法。具体而言，本发明涉及一种娱乐乘用车辆，诸如过山车或运输车辆。
背景技术
在特别是闭合系统的轨道运输中，诸如在过山车和室内轨道系统中，容量/容量利用率和操作安全性都非常重要。因此，当在运输系统中使用大量或多个轨行式车辆时，即使对最大负载容量存在需要时，经常也没有全部地利用最大负载容量。这适合于轨行式的乘用车辆，诸如那些在游乐场旋转木马中使用的车辆，也适合于包含车辆的运输系统，例如用于运输货物、原材料等的运输系统。
为了确保运输系统的良好容量利用率同时确保足够的安全性，已经研发了以外部控制为特色的系统，所述系统例如测量公共轨道系统中的铁路车辆之间的距离并且确保车辆之间的最短距离，或者所述车辆确保与最大车辆速度的适应性，在这方面，所需的最小制动距离是一个相关的输入变量。然而，必须包含安全缓冲器，这是因为例如车辆的重量(某种程度地取决于负载)在恒定制动力作用下影响制动距离。
在车辆中，主要实现了用来使制动过程最优化的改进。例如，已经研发了ABS系统，该系统防止车轮在制动操作期间被锁死，由此确保制动动作最优化，以便确保可能的最短停止距离。在这方面，通过车辆成员预定的制动力被最大化。
对于在闭合运输或轨道系统中使用并且其运动分布图可从外部进行控制的车辆来说，适用特殊控制要求。因此，公报EP1230962描述了一种布置在车辆处的制动器，其中在每次乘用开始之前，对承受负载的车辆进行称重，并且针对随后的全部乘用对布置在车辆处的涡流制动器的制动器元件进行设定。然而，对于使制动动作最优化来说，该解决方案相对复杂并且不精确。
发明内容
从上述内容出发，本发明的目的是提供一种轨行式车辆，该车辆允许对轨行式系统中的车辆运动进行精确控制。
该目的通过根据如下本发明的轨行式车辆以及如下本发明的方法实现，从从属权利要求将清楚有利的特征和优选实施方式。
本发明的轨行式车辆包括布置在所述车辆处的制动装置，所述制动装置具有制动器和用于对制动操作进行开环和/或闭环控制的制动器控制装置，其中，所述制动装置具有用于测量所述车辆的制动减速度的传感器，并且所述制动器控制装置被构造成使该制动器控制装置根据所测量的制动减速度调节制动力，使得经由一定的制动操作实现预定制动减速度，而不超过预定最大制动减速度。所述预定制动减速度可以对应于所述预定最大制动减速度。不超过所述预定最大制动减速度可以表示该值仅被略微超过或根本不被超过，例如在闭环控制精度范围内。
所述制动装置被设计成使得，不管乘客或货物负载如何，在环路的某个预定区段中能够实现预定的特别是最大的制动减速度，其中该最大制动减速度不被超过。所述车辆和/或所述制动装置/制动器控制装置本身以闭环方式控制所述减速度，其结果是，使得特定于车辆的条件以及特定于负载的条件在每次乘用时都能改变，而无需在每次乘用开始之前使控制器适应于这些条件。
由于不管车辆重量如何(车辆重量可能每次乘用都有变化)，都能够维持两个连续的车辆之间的必要最短距离，因此这开启了最大可能输送容量的可能。因此，必须能够在最大容许制动减速度(关于静力和负荷(例如具有的人员)来确定最大容许制动减速度)下可靠地将车辆制动。本发明的车辆甚至可以具有驱动器或从外部进行驱动。在从动车辆的情况下，即使驱动器失效，也将保证根据本发明的闭环控制制动。
相比而言，传统的制动装置产生一定制动力，该一定制动力以取决于车辆负载的程度将车辆减速。因而，由于更大的车辆重量，相比于较轻负载，较重负载更缓慢地减速。然而，借助于本发明，产生了预定的(例如恒定的)制动加速度或制动减速度。在设定减速度是恒定的情况下，所述制动器控制装置被构造成使得使该制动器控制装置根据所测量的减速度调节制动力，使得经由一定的制动操作实现恒定的制动减速度，其中所述最大制动减速度不被超过。
总之，本发明涉及一种用于材料、人员、娱乐场等的轨行式运输车辆，所述车辆具有位于所述车辆处的行驶制动装置，所述制动装置产生与负载和驱动器无关的稳固限定的制动减速度。所述预定制动减速度可以例如通过所述制动力的依赖于位置或依赖于时间的函数来预先确定为在环路的一定区段上是恒定的或者在随着所述车辆在环路上的位置而变化，或者在具体开始时间之后的经过时间而变化(例如，从开始乘用测量或在经过沿着环路的测量点时测量)。另外，可以实现结合最大容许制动减速度的所述制动减速度分布图。这是施加于交通系统的典型要求，其中制动器承担至少部分制动功能，而例如ABS系统只是为了防止车轮抱死。当前制动器控制器把实现总体制动动作作为目标，这是对制动强度进行依赖于加速度的闭环控制实现的。
闭环控制可以基于例如两点闭环控制的原理：如果制动减速度超过(可调节的、预先确定的)设定值，则制动闸瓦打开；如果实际值下降到低于该设定值，则制动闸瓦闭合。滞后作用(即，实际值必须改变以便进行切换的范围)也是可调节的。优选的是，所述制动闸瓦本身总是以相同的制动力闭合。
所述制动装置特别具有加速度计。加速度计(例如压电元件)可以基于测试质量的惯性力的测量、弹簧质量系统的测量等等。
所述制动器控制装置可以被构造成使所述制动器控制装置致动所述制动器，使得通过所述制动器的交替的释放和/或松开与施加，产生与所述预定制动减速度对应的制动减速度。在操作中，当达到由所述加速度计测量的预定制动减速度时致动这种构想的制动器，例如，释放和/或松开，然后立即闭合，从而在预定的例如最大容许减速度的范围内实现总体上近似恒定的制动减速度。优选的是，所述制动器控制装置被构造成使所述制动器控制装置致动所述制动器，使得通过所述制动器的交替的释放和/或松开与闭合，产生与所述预定制动减速度基本相等的平均制动减速度。也就是说，交替地产生最大和最小的制动动作(闭合/打开的制动器)。各种制动阶段(阶段被定义为连续地闭合或连续地打开)的持续时间和/或其频率决定了所得到的制动作用。
在优选实施方式中，所述制动器控制装置可以具有用于测量所述车辆的速度的速度传感器，并且所测量的速度可以作为用于对所述制动器的制动动作进行闭环控制的参数传输到所述制动器控制装置。除了至少一个加速度计之外，可以设定所述速度传感器。瞬时速度可以用作输入闭环控制器内的另一个闭环控制输入变量。然而，所测量的速度也可以用作用于加速度闭环控制的边界条件的值。
所述目的还通过一种轨行式车辆实现，该车辆包括布置在所述车辆处的制动装置，所述制动装置具有制动器和用于对制动操作进行闭环控制的制动器控制装置，所述制动装置具有用于测量所述车辆的速度的传感器，并且所述制动器控制装置被构造成使该制动器控制装置根据所测量的速度对所述制动器的制动动作提供闭环控制，直到实现预定目标速度。
优选的是，所述制动器控制装置可以被构造成使所述制动器控制装置致动所述制动器，使得通过所述制动器的交替的释放和/或松开与闭合，产生平均制动减速度，直到实现所述预定目标速度，其中不超过所述预定目标速度。
优选的是，所述制动装置可以具有联接至所述车辆的驱动轮或所述车辆的制动轮的制动盘，其中，所述驱动轮和/或所述制动轮与至少布置在环路的区段上的对应元件(例如齿条)形状配合地和/或摩擦地相配合。这里，通过在连接至所述驱动轮(或单独的制动轮)的制动盘处闭合制动闸瓦来进行制动。所述驱动轮或制动轮尤其能够进入形状配合锁定接合(例如进入齿条内)或在另选实施方式中在轨道处进入摩擦锁定接合。还可以想到其他制动方法，诸如打开和闭合直接作用在轨道上的制动闸瓦，或者枢转到制动条带中的永磁体或从该永磁体枢转出来，所述制动条带安装在轨道上并且由导电但不可磁化材料(诸如铜或铝)制成(等于涡流制动器)。用于执行制动目的的布置在环路处的元件因而可以是导轨，但是在形状配合锁定制动装置的情况下，还可以是用于与齿轮(制动轮)接合的齿条，该齿轮在车辆侧联接至所述制动装置，等等。
优选的是，所述制动装置具有制动闸瓦，所述制动闸瓦作用在布置于所述环路处(因而是固定的)部分(例如，轨道或他固定装置)上，或者与此类似地所述制动装置具有用于产生涡流制动作用的磁体和/或导电的不可磁化的材料。除了使用用于涡流制动动作的(永久)磁体之外，可以设想使用电磁体，电磁体可以直接地通过磁力施加制动作用，或者可以使用涡流效应。
本发明的用于制动车辆特别是以上所述的车辆的方法包括如下步骤：a)通过加速度计测量所述车辆的制动减速度；以及b)通过致动制动器对所述制动减速度进行闭环控制，使得该制动减速度采取预定设定值。
所述预定设定值可以是恒定制动减速度(特别是最大容许制动减速度)。
闭环控制可以通过致动所述制动器来进行，使得通过所述制动器的交替的释放和/或松开和施加，产生与所述预定设定值对应的制动减速度。
所述制动器可以被设计成如下的安全制动器，即该制动器具有在发生故障的情况下将车辆减速到0km/h的任务。为此，所述制动器，例如位于所述制动盘处的制动闸瓦以均匀制动力闭合。如果所述加速度计记录了最大容许制动减速度正被超过，则将制动闸瓦释放，直到根据所设定的滞后作用从最大值消除了该减速度，并且减速度相应地低于该最大值。此刻，制动闸瓦再次闭合，并且保持闭合，直到加速度计确定已经达到最大制动减速度。然后制动闸瓦打开。该过程反复进行，直到车辆停止或者达到目标速度。制动频率与是否到达或超过设定值无关，但是通过滞后作用和当前乘用条件(倾斜/下降等)调控其自身。
所述方法的步骤a)特别包括：测量所述车辆的速度，并且将所测量的速度作为用于对所述制动器的制动动作进行闭环控制的参数(输入变量)传输到所述制动器控制装置。
一种用于制动车辆特别是上述车辆的另一个方法包括如下步骤：a)通过速度测量装置测量所述车辆的制动减速度；和b)通过致动制动器(2)而对所述速度进行闭环控制，使得不超过预定最大制动减速度。在这方面，可以在闭环过程中对所述制动减速度进行调节，使其采取预定设定值。
所述闭环控制优选通过致动所述制动器实现，使得通过所述制动器的交替的释放和/或松开与闭合，产生平均制动动作，直到实现所述预定设定值。在可行的情况下，应该不会超过所述预定设定值，或者如果超过，最多也闭环控制精度的界限内。
尤其在非从动车辆的情况下，行驶制动装置，即布置在车辆处的装置也能够用来尤其根据负载、风和/或摩擦将实际速度调节成设定速度(在从动车辆的情况下，通常可以采用驱动器用于该目的)。为此，除了加速度计之外或者在所需的最大制动力较低的情况下代替加速度计，将速度传感器(例如，基于驱动轮)结合在闭环控制中，使得进行制动，直到精确地到达目标速度。处于安全原因，所述制动装置也可以被设计成重复的，这意味着该系统设置有多个制动闸瓦，每个制动闸瓦都可以由单独传感器致动。
无论这些特征是单独的还是彼此组合，都请求保护所有这些特征。
附图说明
从如下参照附图的优选实施方式的描述，本发明的其他优点和特征将变得清楚，其中：
图1示出了根据本发明的车辆的示意图；以及
图2示出了加速度分布图的示例性示意图。
具体实施方式
下面描述的实施方式涉及具有根据本发明的制动装置的轨行式车辆1。
车辆1具有构成制动器2的制动装置2、2’、3、4、4’，制动器2例如通过制动闸瓦(未示出)的打开和闭合而直接接合在推进器10处或者接合在制动盘2’处，制动盘2’连接至/联接至推进器10或制动轮。推进器或驱动轮10和/或制动轮能够与环路的轨道摩擦地配合和/或例如与至少布置在环路的部分区段上的齿条形状配合地相配合。在支持极限制动减速度的形状配合接合的情况下，在本发明的背景下对加速度进行闭环控制是特别有用的，因此，不会超过最大制动减速度。
另外，该制动装置具有形成为闭环控制器的制动器控制装置3。所使用的输入变量是由加速度计4测量的(负的)实际加速度(等于制动减速度)。该(负的)实际加速度(等于制动减速度)与预定设定减速度比较，并且通过制动器2的对应致动，以闭环方式控制该(负的)实际加速度，使得在该闭环控制时期内该实际加速度总是适应于设定加速度。如果减速度下降到低于设定值则增加制动强度和/或制动频率(在间歇制动操作的情况下)，而如果减速度超过设定值，则减小该制动强度和/或制动频率(在间歇制动操作的情况下)。
除了加速度计4之外或通过替换加速度计4，制动装置2、2’、3、4、4’可以具有用于测量车辆1的速度v的速度传感器4’。所测量的速度v作为(附加或唯一)参数而被传输到制动器控制装置3，以对制动器2的制动动作进行闭环控制。因而，该制动动作能够以闭环方式进行控制，从而实现设定速度分布图或达到目标结束速度，其中不超过目标结束速度。
图2示出了用于制动操作的位于开始时间t0和结束时间te之间的预定设定加速度曲线a(t)，如果所测量的减速度B1、B2、B3、…从设定值偏离，则调节制动作用，使得向设定值的方向发生闭环控制。通过对加速度进行闭环控制，实现了与重量无关的减速度，而无需预先确定重量。
在其他示例中，时间t0和te之间的设定值也可以是恒定的，并且例如等于环路上的两个点之间的最大延迟。因而，将实现最大容许减速度。结果，能够实现连续车辆之间的最大速度和最小的最短距离，这又支持环路的最大利用率(等于最大输送容量)。
如在图2所示的实施方式中一样，如果时间U时的制动作用B1超过最大容许制动减速度a(t1)，则减小制动减速度，即制动作用因而降低。这可以以如下方式完成：制动闸瓦打开，因而没有产生任何制动动作，直到在值方面该制动动作已经下降到低于最大容许值a(U)。如果时间t2时的实际制动减速度B2相当于目标减速度a(t2)，则维持制动动作。如果时间t3时的制动减速度B3小于时间t3时预定制动减速度a(t3)，则增加制动减速度，即增加制动动作B3。这可以以如下方式完成：制动闸瓦闭合，因而产生在值方面来说最大的制动动作。
制动动作和/或强度的改变根据制动器类型和制动器操作方式来实现。例如，如果制动器2间歇地操作，例如通过制动闸瓦的间歇地打开和闭合来间歇地操作，则可以通过选择打开/闭合的频率和/或持续时间来调节制动动作。在连续地动作的制动器的情况下，诸如涡流制动器，可以连续地调节制动力，例如通过制动器座脚(sword)与磁场的更大或更小接合来连续地调节。
限定一定制动操作的界限的时间t0和te可以预先确定或通过本发明的制动装置来确定。因而，时间t0和/或te可以通过车辆经过环路上的一些点来确定。另选地，可以通过检测车辆速度v来将这些时间确定为所检测的车辆速度v的函数。因而，可以指定用于实现一定速度的时间te，并且此时可以将制动操作取消。
另选地，还可以将一组减速度分布图和/或一组速度分布图预定为位置的函数，并且将一组减速度分布图和/或一组速度分布图存储在控制器装置3中。

Claims (18)

1.一种轨行式车辆(1)，该车辆(1)包括布置在所述车辆(1)处的制动装置(2，3，4)，所述制动装置具有制动器(2)和用于对制动操作进行闭环控制的制动器控制装置(3)，其特征在于，
所述制动装置具有用于测量所述车辆(1)的制动减速度的传感器(4)；并且
所述制动器控制装置(3)被构造成使该制动器控制装置(3)根据所测量的制动减速度调节所述制动器(2)的制动动作，使得经由一定的制动操作实现预定制动减速度，而不超过预定最大制动减速度。
2.根据权利要求1所述的车辆(1)，其特征在于，所述制动器控制装置(3)被构造成使该制动器控制装置(3)根据所测量的制动减速度调节制动力，使得经由一定的制动操作实现恒定的制动减速度。
3.根据权利要求1或2所述的车辆(1)，其特征在于，所述传感器(4)是加速度计。
4.根据权利要求1或2所述的车辆(1)，其特征在于，所述制动器控制装置(3)被构造成使该制动器控制装置(3)致动所述制动器(2)，使得通过所述制动器(2)的交替的释放和/或松开与施加，产生与所述预定制动减速度对应的制动减速度。
5.根据权利要求1或2所述的车辆(1)，其特征在于，所述制动器控制装置(3)被构造成使所述制动器控制装置(3)致动所述制动器(2)，使得通过所述制动器(2)的交替的释放和/或松开与施加，产生与所述预定制动减速度基本相等的平均制动减速度。
6.根据权利要求1或2所述的车辆(1)，其特征在于，所述制动器控制装置(3)具有用于测量所述车辆(1)的速度的速度传感器(4’)，并且所测量的速度作为用于对所述制动器(2)的制动动作进行闭环控制的参数传输到所述制动器控制装置(3)。
7.根据权利要求1或2所述的车辆(1)，其特征在于，所述制动装置(2，3，4’)具有联接至所述车辆(1)的驱动轮(10)或所述车辆(1)的制动轮的制动盘(2’)，其中，所述驱动轮(10)和/或所述制动轮与至少布置在环路的区段上的对应元件形状配合地和/或摩擦地相配合。
8.根据权利要求1或2所述的车辆(1)，其特征在于，所述制动装置(2，3，4’)包括制动闸瓦，所述制动闸瓦作用在布置于所述环路处的固定部分上，并且/或者所述制动装置(2，3，4’)包括用于产生涡流制动作用的电磁体和/或磁体。
9.一种轨行式车辆(1)，该车辆(1)包括布置在所述车辆(1)处的制动装置(2，3，4’)，所述制动装置具有制动器和用于对制动操作进行闭环控制的制动器控制装置(3，4’)，其特征在于，
所述制动装置(2，3，4’)具有用于测量所述车辆(1)的速度的传感器(4’)，并且所述制动器控制装置(3)被构造成使该制动器控制装置(3)根据所测量的速度调节所述制动器(2)的制动动作，直到实现预定目标速度，而不超过预定最大速度。
10.根据权利要求9所述的车辆(1)，其特征在于，所述制动器控制装置(3)被构造成使所述制动器控制装置(3)致动所述制动器(2)，使得通过所述制动器(2)的交替的释放和/或松开与闭合，产生平均制动减速度，直到实现所述预定目标速度，其中不超过所述预定目标速度。
11.根据权利要求9或10所述的车辆(1)，其特征在于，所述制动装置(2，3，4’)具有联接至所述车辆(1)的驱动轮(10)或所述车辆(1)的制动轮的制动盘(2’)，其中，所述驱动轮(10)和/或所述制动轮与至少布置在环路的区段上的对应元件形状配合地和/或摩擦地相配合。
12.根据权利要求9或10所述的车辆(1)，其特征在于，所述制动装置(2，3，4’)包括制动闸瓦，所述制动闸瓦作用在布置于所述环路处的固定部分上，并且/或者所述制动装置(2，3，4’)包括用于产生涡流制动作用的电磁体和/或磁体。
13.一种用于制动车辆的方法，该方法包括如下步骤：
a)通过加速度计(4)测量所述车辆(1)的制动减速度；
b)通过致动制动器(2)而对所述制动减速度进行闭环控制，使得该制动减速度采取预定设定值，而不超过预定最大制动减速度。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预定设定值是恒定制动减速度。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述闭环控制通过致动所述制动器(2)来进行，使得通过所述制动器(2)的交替的释放和/或松开与施加，产生与所述预定设定值对应的制动减速度。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法的步骤a)包括：测量所述车辆(1)的速度，以及将所测量的速度作为用于对所述制动器(2)的制动动作进行闭环控制的参数传输到所述制动器控制装置(3)。
17.一种用于制动车辆的方法，包括如下步骤：
a)通过速度测量装置测量所述车辆(1)的速度；
b)通过致动制动器(2)对所述速度进行闭环控制，使得不超过预定最大制动减速度。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述闭环控制是通过致动所述制动器(2)实现的，使得通过所述制动器(2)的交替的释放和/或松开与闭合，产生平均制动动作，直到实现设定值，而不超过所述预定最大制动减速度。
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