CN105829181A - 轨道车辆组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨道车辆组，其包括第一动车单元(12.1)和至少一个第二动车单元(12.2)，所述第一动车单元和第二动车单元分别具有驱动装置(16)和制动装置(30)，其中至少两个动车单元(12.1，12.2)的制动装置(30)分别具有多个制动单元(46)。为了实现灵活地利用耦联的动车单元的制动装置能力而提出：在耦联的状态中，形成置于制动装置(30)上级的、与所述制动装置连接的制动作用管理系统(47)，所述制动作用管理系统设置用于：将制动作用分配在至少两个动车单元(12.1，12.2)的制动单元(46)上。

Description

轨道车辆组
技术领域
本发明涉及一种轨道车辆组，其包括第一动车单元和至少一个第二动车单元，所述第一动车单元和第二动车单元分别具有驱动装置和制动装置，其中至少两个动车单元的制动装置分别具有多个制动单元。
背景技术
在如今的轨道交通系统中，越来越多地使用动车单元，所述动车单元根据对特定路线上的容量的需求彼此耦联以形成轨道车辆组，并且能够再次彼此脱耦以自给自足地单独运行。在耦联状态中的制动过程中，同时地激活各个动车单元的制动装置。
发明内容
本发明所基于的目的是：在这种轨道车辆组中实现耦联的动车单元的制动装置能力的灵活的利用。
对此提出，在轨道车辆组的耦联的状态中，形成置于制动装置上级的、与所述制动装置连接的制动作用管理系统，所述制动作用管理系统设置用于：将制动作用分配在至少两个动车单元的制动单元上。由此在制动作用分配方面能够实现在利用耦联的动车单元的制动装置方面尤其高的灵活性。
置于上级的制动作用管理系统适当地具有至少一个控制单元，所述控制单元配设有至少一个分配算法。该控制单元相对于动车单元中的制动装置的控制设备具有上级的地位，其中所述控制设备设置用于控制所述动车单元的制动单元。例如，制动作用管理系统的控制单元能够分配给置于各个动车单元层面上级的控制级的层面。制动作用管理系统的控制单元尤其设置用于：协调控制设备的运行。对此，控制单元在数据和/或控制方面与各个动车单元的控制设备有效连接。此外，制动作用管理系统的控制单元的功能能够由控制设备中的至少一个承担，该至少一个控制设备配设有相应的分配算法。
尤其能够基于如下数据进行制动作用到制动单元上的分配，所述数据从制动单元被传送到制动作用管理系统。制动作用管理系统适当地配设有接收所述数据的接口，其中分配算法的评估模块设置用于评估所述数据。该数据例如能够包含关于可用性和/或最大可提供的制动作用的信息。
“动车单元”应理解为构成为动车的轨道车辆或车辆单元的组合，所述动车单元适合于在驱动方面自给自足地运行。对此，动车单元的驱动装置适当地分别适合于动车单元在轨道车辆组分离之后的自给自足的运行。特别地，组合形成在运行方面不可分开的单元。
“制动作用”的分配能够理解为对于制动作用具有代表性的制动力、制动功率、制动力矩或其他的特征值的分配。分配过程适当地对应于通过制动作用管理系统将整个制动作用的部分制动作用分配至动车单元的制动单元。相应的动车单元的制动装置的控制设备控制所述制动单元，以提供该部分制动作用，其中分配有部分制动作用的制动单元属于所述制动装置。
轨道车辆组的“耦联的状态”应理解为如下运行状态，在所述运行状态中轨道车辆组能够作为连续的列车单元运行。这例如能够通过如下方式实现：使轨道车辆组在耦联的状态中经受专业术语中所谓的“列车启用(Zugtaufe)”。
在每个动车单元中，相应的制动装置具有至少一个制动系统，所述制动系统构成为机械制动系统或再生制动系统。在本发明的一个尤其有利的构成方案中，制动装置配设有机械制动系统和再生制动系统。再生制动系统以已知的方式至少部分地由驱动装置的部件、尤其由驱动马达形成。
制动装置的制动单元能够是制动装置的完整的制动系统或该制动系统的子系统。如果动车单元分别构成为车辆单元的组合，那么制动单元还限定为如下结构，所述结构分配给该组合的车辆单元。在此，当车辆单元分别分配有相应的制动装置的至少一个不同的制动单元时，能够实现尤其有效的制动作用分配。如果制动装置配设有不同的制动系统并且如果该组合的车辆单元设有不同技术的不同制动系统的部件，那么分配给所述车辆单元的制动单元能够限定为该部件的逻辑上的、多种技术的组。因此，制动单元能够有助于机械制动和/或再生制动。
在本发明的一个尤其优选的构成方案中提出：制动作用管理系统设置用于：根据第一动车单元的制动装置的至少一个制动参数对第二动车单元的制动装置进行制动作用分配。由此，能够实现匹配于第一动车单元的给定条件的、最佳的制动作用分配。制动装置的制动参数能够是制动装置的可用性、制动装置的至少一个制动单元的可用性、可由至少一个制动单元提供的制动作用等。
在本文中提出：制动作用管理系统具有与动车单元的制动装置连接的数据接口，经由所述数据接口能够接收第一动车单元和第二动车单元的多个、尤其所有制动单元的制动参数，并且制动作用管理系统配设有分配算法，所述分配算法设置用于：基于制动参数至少为这些制动单元分别分配部分制动作用。
适当地，至少一个能够通过制动单元提供的制动作用和要制动的质量构成为制动单元的制动参数。该可提供的制动作用尤其是如下制动作用，所述制动作用能够由相应的制动单元分别在当前的工作点中提供。所述制动作用能够尤其有利地考虑预设的特征曲线和/或当前的运行条件，例如热负荷。各个制动单元的运行参数优选经由制动作用管理系统的数据接口收集，并且通过所述制动作用管理系统的执行分配算法的控制单元来评估。有利地，分配算法能够基于一种优化方法。根据一个实施方案，分配算法能够设置用于优化磨损特征值。在此，能够以高的优先级将部分制动作用分配给再生制动单元，其中将部分制动作用分配给机械制动单元，使得形成机械制动单元的尽可能均匀的负荷。
此外，——对于配设有防滑设备的制动单元——，防滑设备的运行状态能够分别构成为所述制动单元的制动参数。这尤其在执行分配算法时是有利的，所述分配算法基于附着系数优化利用。在此，能够计算要分配的部分制动作用以最小化所利用的附着系数，其中制动单元优选被加载直至可限定的附着系数极限值。在最简单的情况下，该运行状态能够通过信号“工作”或“不工作”来表征。
在本文中提出：分配算法设置用于：在动车单元中的防滑设备不工作时，对于要分配的部分制动作用的计算考虑第一附着系数极限值；以及在至少一个防滑设备工作时，对于要分配的部分制动作用的计算考虑第二附着系数极限值，所述第二附着系数极限值小于第一附着系数极限值。
在本发明的一个尤其有利的实施方案中提出：制动作用管理系统设置用于：在第一动车单元的制动装置故障时，将要补偿的制动作用的至少一部分分配给第二动车单元的至少一个制动单元。由此能够有利地由第二动车单元的至少一个制动单元支持要借助有故障的制动装置执行的制动过程。如果要补偿的制动作用分配到第一动车单元的制动单元和第二动车单元的制动单元上，那么能够实现对有故障的制动作用的保护制动装置的补偿。
要补偿的制动作用应理解为由于故障运行而相对于无故障的运行所损失的制动作用。
此外，如果制动作用管理系统设置用于在第一动车单元的制动装置的一个制动单元完全失效时将要补偿的制动作用均匀地分配到动车单元的其余的制动单元上，那么制动作用补偿能够尤其经济地且借助于简单的分配算法来实现。原则上，失效的制动单元不需要通过制动作用管理系统进行分开的处理，因为该情况能够通过报告可提供的制动作用为零来覆盖。
在本发明的一个有利的改进形式中提出：至少两个动车单元的制动装置分别具有控制设备，至少两个动车单元分别包括控制系统，其中控制系统在轨道车辆组的耦联的状态中彼此连接，并且制动作用管理系统至少由经由控制系统彼此连接的控制设备形成。由此，能够放弃装入专门设置用于制动作用管理系统的功能的、与控制设备分开的单元。在此，能够有利地使用控制设备与相应的动车单元的所配设的制动单元的现有的互联以及现有的控制系统。这例如能够通过如下方式尤其简单地进行，即借助分配算法对控制设备中的至少一个控制设备编程。此外，能够实现鉴于控制设备中的一个控制设备失效的有利的冗余。
此外，本发明涉及一种用于制动轨道车辆组的方法，所述轨道车辆组包括第一动车单元和至少一个第二动车单元，所述第一动车单元和第二动车单元分别具有驱动装置和制动装置，其中至少两个动车单元的制动装置分别具有多个制动单元。
提出：
-在轨道车辆组的耦联的状态中，形成置于制动装置上级的、与所述制动装置连接的制动作用管理系统，
-通过制动作用管理系统将制动作用分配到至少两个动车单元的制动单元上，和
-根据制动作用分配实施制动过程。
所提出的方法的有利的作用参考关于轨道车辆组的上面的实施方案。
附图说明
根据附图阐述本发明的实施例。其示出：
图1示出具有两个动车单元的轨道车辆组的示意侧视图，
图2示出正常运行中在组的制动单元上进行的制动作用分配，
图3示出故障运行中在组的制动单元上进行的制动作用分配，
图4示出正常运行中在组的制动单元上进行的、替选的制动作用分配，以及
图5示出故障运行中在组的制动单元上进行的、替选的制动作用分配。
具体实施方式
图1示出轨道车辆组10的示意侧视图。在所观察的实施方案中，轨道车辆组10构成为两个动车单元12.1和12.2的组合。同样能够考虑具有多于两个动车单元的其他的实施方案。
特别地，每个动车单元12设计用于运送乘客。每个动车单元12具有多个彼此耦联的、构成为车厢的车辆单元14，所述车辆单元分别配设有乘客空间。此外，每个动车单元12构成为在驱动方面自给自足的动车。由此，动车12.1、12.2能够彼此分开地且彼此单独地运行。根据对要运送的乘客的容量的需求来进行驱动单元12.1、12.2的用于形成或分离轨道车辆组10的耦联或脱耦。
每个动车单元12具有至少一个驱动装置16，所述驱动装置实现各个动车单元12的自给自足的驱动。在此，第一动车单元12.1的驱动装置16至少在轨道车辆组10的分开的状态中独立于第二动车单元12.2的驱动装置16，并且反之亦然。在所观察的实施方案中，动车单元12.1、12.2的驱动装置16具有驱动部件18.a、18.b。驱动部件18.a分别构成为驱动马达，所述驱动马达安装在各个动车单元12的转向架20中。驱动部件18.b分别构成为功率供应单元、尤其逆变器形式的功率供应单元，所述功率供应单元对所分配的驱动马达供应电功率。
根据所示出的实施方案，驱动装置16的驱动部件18集中地设置在两个车辆单元14中。在此，分别涉及头车。同样能够考虑将驱动装置16集中在一个或多个中间车厢中。其中驱动装置16的部件18在多个车辆单元14之上分配的另一实施方案也是可行的。所观察的实施方案中的头车分别构成为包括乘客空间的动车。也能够考虑作为不设置用于运输乘客的动车的替选的构成方案。
为了对驱动装置16供应电能，在每个动车单元中分别设有至少一个集电弓22、主开关24和用于将借助于集电弓22截取的电网侧的直流或交流电压进行转换的馈电电路26(分别极其示意地示出)。馈电电路26对未详细示出的中间回路馈电，驱动装置16和必要时辅助运行供应装置从所述中间回路中提取电能。
每个动车单元12还配设有制动装置30。每个制动装置30设计为针对各个动车单元12在轨道车辆组合件10的分开的状态中的自给自足的运行。特别地，制动装置30分别满足所有规定的安全要求，使得每个动车单元12.1或12.2关于这些要求允许与其他的动车单元12中的一个动车单元分开的运行。
每个制动装置30具有至少两个制动系统32、34，所述制动系统在制动技术方面彼此不同。在所观察的实施方案中，将第一制动系统32构成为摩擦制动器。将再生制动器设置作为第二制动系统34，所述再生制动器至少由各个驱动装置16的组成部分、尤其由驱动部件18.a形成。轨道车辆中的摩擦制动器和再生制动器的结构和工作方式通常是已知的并且在此不详细阐述。
此外，动车单元12分别配设有控制系统36。该控制系统尤其提出借助于至少一个总线系统38将各个驱动单元12的要控制的最终功能部件和相应的控制单元在数据和控制方面互联。这同样是普遍已知的并且在此不详细阐述。例如在TCN标准(或者“TrainCommunicationNetwork列车通信网络”)中描述铁路范围的通信的标准化的结构。
在轨道车辆组10的耦联的状态中，进行动车单元12.1、12.2的控制系统36彼此间的数据和控制方面的联接。特别地，为此，将各个总线系统38借助于接口40彼此耦联。所述接口尤其设置在动车单元12的耦联区域中。特别地，接口40分别设置在各个动车单元12.1或12.2的术语称作“车头联接器”的联接单元中。
在每个动车单元12中的制动装置30具有至少一个制动控制单元42，所述制动控制单元设置用于控制各个制动系统32、34。制动控制单元42包括一组在车辆单元14中分配地设置的本地的控制单元43，所述控制单元分别用于本地控制制动系统32、34的制动部件。为了附图的概览，在这些控制单元43中仅示出在车辆单元14中的一个本地的控制单元。此外，制动控制单元42具有中央的、相对于本地的控制单元43置于上级的控制设备44，所述控制设备与所述控制单元经由总线系统38连接。
借助于本地的控制单元43和中央的控制设备44实现分级的制动控制系统，在下面阐述所述制动控制系统。描述通常涉及动车单元12，然而可应用于所观察的实施例的这两个动车单元12.1、12.2。
在动车单元12中，将制动单元46分配给每个车辆单元14(见图2)。所述制动单元由这些车辆单元14的本地的控制单元43或本地的控制单元43的和制动系统32、34的本地的制动部件形成。与车辆单元14的本地配设无关地进行，尤其与相应的车辆单元14是否具有驱动装置16的驱动部件18.a、18.b或者仅具有制动系统32的部件无关地进行分配。车辆单元14配设有制动系统32的和/或制动系统34的部件，其中所分配的制动单元46设置用于机械制动或再生制动。该组制动单元46形成分级的制动控制系统的下层面，所述制动系统在置于其上级的、中间层面中具有中央的控制设备44。
中央的控制设备44的功能尤其在于：收集由本地的控制单元43提供的数据。该数据基于如下特征值，所述特征值在车辆单元14中被检测，并且至少代表各个制动单元46的实际状态。例如，该数据能够代表瞬时的制动作用，所述制动作用能够与本地条件相关地通过制动单元46提供。
在中央的控制设备44中执行分配算法，所述分配算法基于预设的、可由制动装置30提供的理论制动作用和收集的数据将该理论制动作用划分成部分制动作用，所述部分制动作用分别分配给动车单元的不同的制动单元46。
在轨道车辆组10的耦联的状态中，通过耦联各个总线系统38进行这两个动车单元12.1、12.2的制动装置30——尤其制动控制单元42——的联接。如下利用该物理联接：提供置于制动控制单元42上级的、组范围中的控制层面。这借助于中央的控制设备44进行，所述中央的控制设备分别准备用于：以经由总线系统38共同作用的方式形成该组范围内的、上级的控制层面。
关于制动作用分配，由控制设备44形成组范围内的制动作用管理系统47，其中所述控制设备经由彼此耦联的控制系统36彼此连接。制动作用管理系统47的功能尤其是将制动作用分配到动车单元12.1、12.2的制动单元46上。在所观察的实施方案中，第一动车单元12.1的控制设备44构成为制动作用管理系统47的控制单元。为此，所述控制单元配设有相应的分配算法。在替选的实施方案中能够考虑的是：由第二动车单元12.1的控制设备44实施该功能或由两个控制设备44以共同作用的方式实施该功能。
制动作用管理系统47的控制单元——在执行根据分配算法的程序时——评估制动参数，所述制动参数由两个动车单元12.1、12.2的制动单元46告知。所述数据经由数据接口48接收(见图1)。尤其将瞬时的——即在当前运行时刻中——可提供的制动作用和要制动的质量构成为制动单元46的运行参数。如果制动单元46构成有防滑设备(在附图中未示出)，那么所述制动单元46的另一运行参数构成为防滑设备的运行状态。
现在，根据图2和3描述特别的应用情况。所述附图示出动车单元12.1、12.2的车辆单元14。借助于柱形图示出在每个车辆单元14中的部分制动作用，所述部分制动作用由各个动车单元12.1或12.2的中央的控制设备44分配给相应的制动单元46。在所观察的实例中，从图2中得出：在正常情况下，在每个动车单元12中将理论制动作用均匀地在各个制动单元46中分配。
在图3中示出的运行情况下，由第一动车单元12.1中的制动单元46通知中央的控制设备44：例如由于技术故障而不能够提供制动作用。随后实现将可由这两个制动装置30提供的理论制动作用重新分配到轨道车辆组10的制动单元46上。这借助于制动作用管理系统47来进行，所述制动作用管理系统基于轨道车辆组10的所有制动单元46的数据将部分制动作用分配给所述制动单元46。数据的收集以及部分制动作用的分配和分布能够通过中央的控制设备44或通过所述中央的控制设备的共同作用并且借助于经由彼此耦联的总线系统38进行的数据传输来进行。通过组范围的分配能够实现缺少的、不能由故障的制动单元46提供的制动作用的组范围的补偿，所述制动作用作用于整个轨道车辆组10的制动单元46上。要补偿的制动作用在所观察的实施方案中均匀地分配到整个轨道车辆组10的作用良好的制动单元46上。在将补偿不利地限制于发生故障运行的动车单元12.1的情况下，与根据图3的分配相比，该动车单元12.1的制动单元46会受到更高的负荷。
在图2和3的附图中不在机械制动和再生制动之间进行区分。
图4和5另一方面借助于柱形图示出各个制动单元46中的部分制动作用的分配，其中针对分别配设有驱动装置16的驱动部件18的头车在机械部分(分别为左侧的柱)和再生部分(分别为右侧的柱)之间进行区分。
如图4中针对正常的运行情况示出的那样，在分配部分制动作用时制动装置30的低磨损的再生部件被优先考虑。在所示出的情况下，在每个动车单元12中将理论制动作用均匀地分配到制动单元46的再生部件上。
在图5中示出的运行情况下，由第一动车单元12.1的第一头车的制动单元46通知：例如由于技术故障不能够由制动单元46的再生部件提供制动作用。随后将要由两个制动装置30提供的理论制动作用重新分配到轨道车辆组10的制动单元46上。这在组范围的控制层面中借助于制动作用管理系统47来进行，所述制动作用管理系统基于轨道车辆组10的所有制动单元46的数据将部分制动作用分配给所述制动单元46。在此，制动单元46的再生部件也被优先考虑。能够通过中央的控制设备44或通过其共同作用并且借助于经由彼此耦联的总线系统38进行的数据传输进行数据的收集以及部分制动作用的分配和分布。通过组范围的分配，能够实现缺少的、不可由故障的制动单元46提供的制动作用在组范围内的补偿，所述制动作用作用于整个轨道车辆组10的适合于再生制动的制动单元46上。在将补偿不利地限制于发生故障运行的动车单元12.1的情况下，与根据图5的分配相比，配设有再生部件的其他的制动单元46会受到更高的负荷和/或需要所述动车单元12.1的制动单元46的机械部件的激活。
在所观察的实施例中，附加地将附着系数优化利用作为分配算法的基础。在此，能够计算要分配的部分制动作用以便最小化所利用的附着系数，其中制动单元46优选被加载至限定的附着系数极限值。如果配设有防滑设备的制动单元46都没有报告所分配的防滑设备的工作的运行状态，那么分配算法考虑限定的第一附着系数极限值。如果所述制动单元46中的至少一个制动单元报告所分配的防滑设备的工作的运行状态，那么分配算法考虑限定的、较低的第二附着系数极限值。因此，制动作用的分配能够通过分配算法简单地匹配于差的轨道情况。

Claims (11)

1.一种轨道车辆组，其包括第一动车单元(12.1)和至少一个第二动车单元(12.2)，所述第一动车单元和第二动车单元分别具有驱动装置(16)和制动装置(30)，其中至少两个动车单元(12.1，12.2)的制动装置(30)分别具有多个制动单元(46)，
其特征在于，
在耦联的状态中，形成置于所述制动装置(30)上级的、与所述制动装置连接的制动作用管理系统(47)，所述制动作用管理系统设置用于：将制动作用分配到至少两个所述动车单元(12.1，12.2)的制动单元(46)上。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆组，
其特征在于，
所述动车单元(12.1，12.2)分别构成为车辆单元(14)的组合，其中所述车辆单元(14)分别配设有相应的所述制动装置(30)的至少一个不同的制动单元(46)。
3.根据权利要求1或2所述的轨道车辆组，
其特征在于，
所述制动作用管理系统(47)设置用于：根据所述第一动车单元(12.1)的制动装置(30)的至少一个制动参数对所述第二动车单元(12.2)的制动装置(30)进行制动作用分配。
4.根据权利要求3所述的轨道车辆组，
其特征在于，
所述制动作用管理系统(47)具有与所述动车单元(12.1，12.2)的制动装置(30)连接的数据接口(48)，经由所述数据接口能够接收所述第一动车单元和所述第二动车单元(12.1，12.2)的多个制动单元(46)的制动参数，并且所述制动作用管理系统配设有分配算法，所述分配算法设置用于：基于所述制动参数至少为所述制动单元(46)分别分配部分制动作用。
5.根据权利要求4所述的轨道车辆组，
其特征在于，
至少一个能够通过制动单元(46)提供的制动作用和要制动的质量构成为所述制动单元(46)的制动参数。
6.根据权利要求5所述的轨道车辆组，
其特征在于，
制动单元(46)配设有防滑设备，其中所述防滑设备的运行状态分别构成为所述制动单元(46)的制动参数。
7.根据权利要求6所述的轨道车辆组，
其特征在于，
所述分配算法设置用于：在所述动车单元(12.1，12.2)中的防滑设备不工作时，对于要分配的部分制动作用的计算考虑第一附着系数极限值；以及在至少一个防滑设备工作时，对于要分配的部分制动作用的计算考虑第二附着系数极限值，所述第二附着系数极限值小于所述第一附着系数极限值。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的轨道车辆组，
其特征在于，
所述制动作用管理系统(47)设置用于：在所述第一动车单元(12.1)的制动装置(30)故障时，将要补偿的制动作用的至少一部分分配给所述第二动车单元(12.2)的至少一个制动单元(46)。
9.根据权利要求8所述的轨道车辆组，
其特征在于，
所述制动作用管理系统(47)设置用于：在所述第一动车单元(12.1)的制动装置(30)的制动单元(46)完全失效时，将要补偿的制动作用均匀地分配到所述动车单元(12.1，12.2)的其余的制动单元(46)上。
10.根据上述权利要求中任一项所述的轨道车辆组，
其特征在于，
至少两个所述动车单元(12.1，12.2)的制动装置(30)分别具有控制设备(44)，至少两个所述动车单元(12.1，12.2)分别包括控制系统(36)，其中所述控制系统(36)在耦联的状态中彼此连接，并且所述制动作用管理系统(47)至少由经由所述控制系统(36)彼此连接的控制设备(44)形成。
11.一种用于制动轨道车辆组(10)的方法，所述轨道车辆组包括第一动车单元(12.1)和至少一个第二动车单元(12.2)，所述第一动车单元和第二动车单元分别具有驱动装置(16)和制动装置(30)，其中至少两个动车单元(12.1，12.2)的制动装置(30)分别具有多个制动单元(46)，
其特征在于，
-在所述轨道车辆组(10)的耦联的状态中，形成置于所述制动装置(30)上级的、与所述制动装置连接的制动作用管理系统(47)，
-通过所述制动作用管理系统(47)将制动作用分配到至少两个所述动车单元(12.1，12.2)的制动单元(46)上，以及
-根据制动作用分配实施制动过程。
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