CN105940221B - 用于轨道车辆的压缩机系统和具有安全的紧急运行的压缩机系统的运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于轨道车辆的压缩机系统，其包括由电机(1)经由驱动轴(2)驱动的压缩机(3)，压缩机用于为压缩空气容器(4)产生压缩空气，电机能至少间接地经由调节装置操控以使电机以在最大转速和最小转速之间的额定转速运行，在设置在压缩机下游的引导压缩空气的管路中设有压力传感器用于为调节装置确定压力，用于连续影响电机转速的执行机构设在供电装置和电机之间，执行机构能经由调节装置操控并在设在压缩机下游的引导压缩空气的管路中设有压力开关用于监控在压缩空气容器中的压力并用于影响至少电机的转速，仅当压力达到最小压力或高的关断压力时，压力开关影响至少压缩机的转速。本发明还涉及一种用于控制所述压缩机系统的方法。

Description

用于轨道车辆的压缩机系统和具有安全的紧急运行的压缩机 系统的运行方法
技术领域
本发明涉及一种用于轨道车辆的压缩机系统，其包括由电机经由驱动轴驱动的压缩机，该压缩机用于为至少一个压缩空气容器产生压缩空气，其中，电机能至少间接地经由调节装置操控，用以使电机以至少一个处在最大转速和最小转速之间的额定转速运行，此外在设置在压缩机下游的引导压缩空气的管路中设置有至少一个压力传感器，用于为调节装置确定压力。本发明还涉及一种用于控制按照本发明的压缩机系统的方法。
背景技术
对轨道车辆中的压缩机提出了多方面的部分相反的要求，例如高的供给功率、足够的接通持续时间、小的声音排放、低的能量消耗、小的结构空间以及低的购置成本和寿命周期成本。在此，根据轨道车辆的运行状态的不同，压缩机必须满足非常不同的需求特点。在设计压缩机时提出的典型问题是在这些需求之间找到最佳的折中，该折中在轨道车辆的所有运行状态下是可接受的。通常，在轨道车辆中使用电驱动的压缩机。压缩机在低的接通压力和高的关断压力之间以恒定的转速，即所谓的额定转速在接通/关断运行中运行。压缩机这样确定尺寸，使得实现预定的充风时间并且在运行中不低于最小的接通持续时间。
由通常已知的现有技术得知，在轨道车辆的不同运行状态之间，压缩机的运行没有区别。冷却系统的风扇在此经历与压缩机相同的运行管理，因为风扇通常直接由压缩机连带驱动。
此外已知，压缩机系统的不同于通常运行的更复杂的运行和不同于通常构造的更复杂的构造具有附加的尤其是电子部件，这些部件可能具有附加的失效概率或者至少附加的故障易发性。换言之，由于在压缩机系统中引入附加的电子部件，也将各个电子部件的附加的失效概率连带引入压缩机系统中。因此，压缩机系统的故障概率和失效风险提高。因为压缩机系统给制动设备供给压缩空气，所以压缩机系统的失效通常导致轨道车辆停止。
发明内容
因此，本发明的目的是，这样优化压缩机系统和用于使压缩机系统运行的方法，使得压缩机系统的能量有效的并且降低声音排放的运行在不提高压缩机系统故障概率和失效风险的情况下是可能的。
在设备技术方面，所述目的从一种如下所述的压缩机系统实现。在方法技术方面，所述目的按照如下所述的特征实现。
按照本发明的用于轨道车辆的压缩机系统包括由电机经由驱动轴驱动的压缩机，该压缩机用于为至少一个压缩空气容器产生压缩空气，其中，电机能至少间接地经由调节装置操控，用以使电机以至少一个处在最大转速和最小转速之间的额定转速运行，此外在设置在压缩机下游的引导压缩空气的管路中设置有至少一个压力传感器，用于为调节装置确定压力，其中，用于连续影响电机转速的执行机构设置在供电装置和电机之间，执行机构能经由调节装置操控，并且在设置在压缩机下游的引导压缩空气的管路中设置有压力开关，用于监控在所述至少一个压缩空气容器中的压力并用于影响至少电机的转速，其中，仅当压力达到最小压力或高的关断压力时，压力开关影响至少压缩机的转速。
换言之，执行机构在功率流中位于电机上游并且因此连接在电机之前。执行机构允许电机以不同的转速运行。特别是变频器或逆变器适合于此。根据频率的不同，匹配电机的转速因而以及压缩机的运行。然而，由于用于调节转速的附加的电子部件、尤其是由于附加的传感器、电缆和执行机构，压缩机系统的故障概率和失效风险提高。
通过用于监控在所述至少一个压缩空气容器中的压力的压力开关，提高了这种压缩机系统的安全性并且实现了安全的紧急运行的可能性。也就是，在压力下降时，压力开关可以间接地影响至少电机的转速。通过压力开关的信号“低于所述至少一个压缩空气容器中的确定的低的压力”，压缩机可以被这样操控，尤其是压缩机的转速提高，以便将所述至少一个压缩空气容器中的压力提高直至确定的高的压力。因此，仅当压力达到最小压力或高的关断压力时，压力开关便影响至少压缩机的转速。在达到最小压力时转速提高，达到高的关断压力至少降低转速或者关断压缩机。换言之，在压缩机系统中有导致达到在所述至少一个压缩空气容器中的最小压力的故障时，重新开始压缩机的通常运行，从而压缩机以额定转速运行。
按照一种优选的实施例，压力开关为了间接地影响电机的转速而与调节装置作用连接。换言之，压力开关将产生的信号传送给调节装置，其中，该调节装置优选经由集成的控制算法使电机的转速匹配于所获得的信号。
按照另一种优选的实施例，用于将调节装置和执行机构与电机断开的功率开关连接在执行机构之后。在此，功率开关尤其是设置在供电装置和电机之间并且因此不仅构成执行机构和电机之间的桥、而且构成供电装置和电机之间的桥。
此外优选，压力开关与功率开关经由设置在其间的控制逻辑单元连接。因此，功率开关独立于调节装置并且可以经由从压力开关获得信号的控制逻辑单元运行。
优选，调节装置至少间接地操控设置在压缩机下游的具有冷却风扇的冷却单元，调节装置能连续地调定冷却风扇的转速。为此，在冷却单元中优选集成有执行机构。替代地也可想到，执行机构至少连接在冷却单元之前。同样可想到，执行机构具有两个控制输出端，从而经由一个共同的执行机构不仅操控电机、而且操控冷却风扇。
在按照本发明的用于控制根据本发明的压缩机系统的方法技术方面，压缩机以可变的在最大转速和最小转速之间取任意中间值的转速运行，压力开关监控在所述至少一个压缩空气容器中的压力并且间接地至少影响电机的转速，其中，仅当压力达到最小压力或高的关断压力时，压力开关影响至少压缩机的转速。通过冷却单元既不直接、也不间接地与压缩机连接，实现单独地操控冷却单元和因而单独地调定冷却风扇的转速。有利地也可以关断压缩机和冷却风扇。
按照另一种实施例，调节装置在达到所述至少一个压缩空气容器中的最小压力时从压力开关获得信号，用以操控执行机构以使压缩机至少以额定转速运行，直至达到关断压力。由此可以尤其是抵抗有故障的传感器和/或电缆。亦即，调节装置依照压力开关操控执行机构。
按照另一种实施例，控制逻辑单元在达到所述至少一个压缩空气容器中的最小压力时从压力开关获得信号，用以操控功率开关并将调节装置和执行机构与电机断开，其中，压缩机经由功率开关以额定转速运行，直至达到关断压力。根据功率开关的调定，也可以为电机产生较高的转速作为额定转速。为此，功率开关将电机直接与供电装置连接。因此，调节装置不会影响电机并且因而不会影响压缩机的转速。由此可以尤其是抵抗整个调节装置连同所有所属传感器以及执行机构的失效或故障。
特别优选，在所述至少一个压缩空气容器中的压力至少两次下降到最小压力之后，电机间歇性地在至少当压力下降到最小压力时的额定转速和当达到关断压力时压缩机关断之间运行。换言之，电机的转速因而以及压缩机的转速不再改变，以便在所述至少一个压缩空气容器中保持相对恒定的压力。但也可想到，压缩机以最大转速、而不是以额定转速运行，以便能实现更快速地填充所述至少一个压缩空气容器。
附图说明
下面依据附图连同对本发明优选实施例的描述更详细地阐述进一步的改进本发明的措施。图中：
图1示出按照本发明的压缩机系统的框图，
图2示出按照本发明的根据第二实施例的压缩机系统的框图，和
图3示出两个关联的图表，其中，在上面的图表中关于时间标出压缩机的转速，而在下面的图表中关于时间标出压缩机的压力。
具体实施方式
按照图1，用于轨道车辆的压缩机系统具有电机1，该电机经由驱动轴2驱动用于产生压缩空气的压缩机3。由压缩机3产生的压缩空气经由引导压缩空气的管路6被引导至具有冷却风扇14的冷却单元9。在冷却单元9下游，在引导压缩空气的管路6中设置有压力传感器7和温度传感器13b。此外，引导压缩空气的管路6通入预分离器11中，在该预分离器之后连接有空气处理设备12。然后将干燥的并且清除颗粒的压缩空气供入压缩空气容器4中。此外，在引导压缩空气的管路6中设置有压力开关16，用于监控在压缩空气容器4中的压力和用于间接影响电机1和冷却风扇14的转速。
设置在压缩机3上的温度传感器13a以及温度传感器13b和压力传感器7将测得的温度和测得的压力统统发送给调节装置5。此外，调节装置5也经由信号输入端10从其他的这里未示出的传感器或列车管理系统获得信号。此外，调节装置5不仅适合于控制冷却单元9的转速，而且适合于将信号传导给执行机构8。构成为变频器的执行机构8调定电机1的转速并且因而调定压缩机3的转速。此外，执行机构8具有两个输出端并且因而也通过调节装置5调定冷却风扇14的转速。在此，用于连续影响电机1转速的执行机构8设置在供电装置15和电机1之间。在此，调节装置5在达到压缩空气容器4中的最小压力e时从压力开关16获得信号用以操控执行机构8以使压缩机3以额定转速n运行直至达到关断压力d。
按照图2，用于将调节装置5和执行机构8与电机1断开的功率开关17连接在执行机构8之后。压力开关16与功率开关17经由设置在其间的控制逻辑单元18相连接。在此，控制逻辑单元18在达到压缩空气容器4中的最小压力e时从压力开关16获得信号，用以操控功率开关17并将调节装置5和执行机构8与电机1断开。压缩机3便经由功率开关17以额定转速n运行，直至达到关断压力d。
图3用图表说明由压力开关16测得在压缩空气容器4中有压力下降时的之前描述的进程。在区域a中，压缩机3以在最小转速i和额定转速n之间的转速运行，将压缩空气容器4中的压力保持在确定的范围中。因此，压缩机3在区域a中处于被调节的运行中。转速是可变的并且取决于情况。
在区域b中，压缩空气容器4中的压力下降并且压缩机3的转速自发下降。换言之，在区域b中在被调节的运行中出现导致测得的压力下降的故障。
当压缩空气容器4中的压力达到最小压力e时，压力开关16做出反应并且在区域c中间接地经由功率开关17或者经由执行机构8将电机1的转速因而以及压缩机3的转速提高到额定转速n。因此，在区域c中压力开关16做出反应，该反应导致运行从被调节的运行向不受调节的运行转换。不受调节的运行具有两个状态。一个是压缩机3以额定转速n运行，而另一个是压缩机3关断。这里未示出的冷却风扇14也以与压缩机3的运行类似的方式运行。
在达到压缩空气容器4中的关断压力d之后，将压缩机3关断并且然后才重新以在最小转速i和额定转速n之间的转速运行，从而压缩空气容器4中的压力保持在确定的范围内。
本发明不限于上述优选实施例。而是也可想到对此的包含在所附权利要求书的保护范围之内的改型。因此，例如也可能的是，压缩机3供给多个压缩空气容器4。也可能的是，在达到压缩空气容器4中的最小压力e时将电机1的转速因而以及压缩机3的转速提高到最大转速m，而不是仅仅提高到额定转速n。
附图标记列表：
1 电机
2 驱动轴
3 压缩机
4 压缩空气容器
5 调节装置
6 引导压缩空气的管路
7 压力传感器
8 执行机构
9 冷却单元
10 信号输入端
11 预分离器
12 空气处理设备
13a、13b 温度传感器
14 冷却风扇
15 供电装置
16 压力开关
17 功率开关
18 控制逻辑单元
a、b、c 区域
d 关断压力
e 最小压力
i 最小转速
m 最大转速
n 额定转速

Claims (9)

1.用于轨道车辆的压缩机系统，包括由电机(1)经由驱动轴(2)驱动的压缩机(3)，该压缩机用于为至少一个压缩空气容器(4)产生压缩空气，其中，电机(1)能至少间接地经由调节装置(5)操控，用以使电机(1)以至少一个处在最大转速(m)和最小转速(i)之间的额定转速(n)运行，此外在设置在压缩机(3)下游的引导压缩空气的管路(6)中设置有至少一个压力传感器(7)，用于为调节装置(5)确定压力，
其特征在于：用于连续影响电机(1)转速的执行机构(8)设置在供电装置(15)和电机(1)之间，执行机构(8)能经由调节装置(5)操控，并且在设置在压缩机(3)下游的引导压缩空气的管路(6)中设置有压力开关(16)，用于监控在所述至少一个压缩空气容器(4)中的压力并用于影响至少电机(1)的转速，其中，仅当压力达到最小压力或高的关断压力时，压力开关影响至少压缩机的转速。
2.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于：所述压力开关(16)为了间接地影响电机(1)的转速而与调节装置(5)作用连接。
3.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于：用于将调节装置(5)和执行机构(8)与电机(1)断开的功率开关(17)连接在执行机构(8)之后。
4.根据权利要求3所述的压缩机系统，其特征在于：所述压力开关(16)与功率开关(17)经由设置在其间的控制逻辑单元(18)连接。
5.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于：所述调节装置(5)至少间接地操控设置在压缩机(3)下游的具有冷却风扇(14)的冷却单元(9)，调节装置(5)能连续地调定冷却风扇(14)的转速。
6.用于控制根据权利要求1至5之一所述的压缩机系统的方法，其特征在于：所述压缩机(3)以可变的在最大转速(m)和最小转速(i)之间取任意中间值的转速运行，压力开关(16)监控在所述至少一个压缩空气容器(4)中的压力并且间接地至少影响电机(1)的转速，其中，仅当压力达到最小压力或高的关断压力时，压力开关影响至少压缩机的转速。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述控制逻辑单元(18)在达到所述至少一个压缩空气容器(4)中的最小压力(e)时从压力开关(16)获得信号，用以操控功率开关(17)并将调节装置(5)和执行机构(8)与电机(1)断开，其中，压缩机(3)经由功率开关(17)以额定转速(n)运行，直至达到关断压力(d)。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在达到所述至少一个压缩空气容器(4)中的最小压力(e)时，所述调节装置(5)从压力开关(16)获得信号，用以操控执行机构(8)以使压缩机(3)至少以额定转速(n)运行，直至达到关断压力(d)。
9.根据权利要求6至8之一所述的方法，其特征在于：在所述至少一个压缩空气容器(4)的压力至少两次下降到最小压力(e)之后，电机(1)间歇性地在至少当压力下降到最小压力(e)时的额定转速(n)和当达到关断压力(d)时压缩机(3)关断之间运行。
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