CN106536301B - 轨道车辆制动系统、调整装置及用于运行调整装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括调整装置(10)的轨道车辆制动系统，其对于每个轴(4)具有至少一个盘式制动器，其中，调整装置具有控制装置(11)。所述调整装置形成封闭的并且独立的系统，该封闭的并且独立的系统包括气动执行器和电子控制器，该电子控制器根据列车配置仅仅控制由轨道车辆组成的列车的或列车编组的气动制动系统的部分，并且所述调整装置(10)为了选择性控制对于每个轴(4)的所述至少一个盘式制动器而构成为带有至少一个车厢控制单元(14)和至少一个耦合单元(16)。本发明还涉及一种调整装置(10)和一种用于运行调整装置(10)的方法以及一种用于对轨道车辆制动系统的制动单元(5)除冰和/或防止制动单元结冰的方法。

Description

轨道车辆制动系统、调整装置及用于运行调整装置的方法
技术领域
本发明涉及一种包括调整装置的轨道车辆制动系统，特别是用于高速轨道车辆。本发明也涉及一种相应的调整装置。此外，本发明涉及一种用于运行这样的调整装置的方法和一种用于对轨道车辆制动系统的制动单元除冰和/或防止其结冰的方法。
背景技术
轨道车辆制动系统通常配备有包括盘式制动器的气动式制动系统。在此，不仅摩擦衬片/制动盘的界面而且盘式制动器的制动钳的运动可能受到冬季条件的负面影响，例如受到结冰、冻结的融水、雪尘(雪烟)等的负面影响。
不同类型的调整制动已经被提出，以在一定条件下改善制动效果，所述调整制动例如称为雪地制动或抛光制动。这些制动可以作为驾驶员指令或自动地被激活。列举文献BVF5R2、ISBN 978-91-7501-121-9作为用于说明的例子。通常应用小的制动压力，以避免过度地使轨道车辆减速或者避免过度地对抗牵引要求。
在冬季条件下，在摩擦衬片与制动盘之间水膜的形成和/或对于高速交通中的轨道车辆而言过低的制动压力可能是所谓金属粘接(Metal Pickups)的重要原因。这可能导致在制动盘上的侵蚀现象。
发明内容
因此，本发明的任务在于，实现一种改善的轨道车辆制动系统。
另一任务在于，提供一种改善的调整装置。
又一任务在于，给出一种用于运行调整装置的方法。
再另一任务在于，给出一种用于对轨道车辆制动系统的制动单元除冰和/或防止制动单元结冰的方法。
该任务通过一种具有如下所述特征的轨道车辆制动系统解决。轨道车辆制动系统，特别是用于高速轨道车辆，包括气动制动系统和调整装置，对于每个轴具有至少一个盘式制动器，其中，调整装置包括控制装置，所述轨道车辆制动系统的特征在于，所述调整装置形成封闭的并且独立的系统，该封闭的并且独立的系统包括气动执行器和电子控制器，该电子控制器根据列车配置仅仅控制由轨道车辆组成的列车的或列车编组的气动制动系统的部分，并且所述调整装置为了选择性控制所述对于每个轴的至少一个盘式制动器而构成为包括至少一个车厢控制单元和至少一个耦合单元。
该另一任务通过一种具有如下所述特征的调整装置解决。该调整装置用于轨道车辆制动系统，所述轨道车辆制动系统根据本发明构成。
而该又一任务通过一种具有如下所述特征的方法解决。用于运行按照本发明的调整装置的方法，包括以下方法步骤：(S1)激活调整装置；(S2)在调整装置的控制装置的输入端上检测项目特定的因素，其中，项目特定的因素代表速度、车辆配置、装载量、摩擦系数、外部温度、牵引功率或路段；(S3)选择性控制轨道车辆制动系统的制动单元，用以运行调整装置。
并且该再另一任务通过一种具有如下所述特征的方法解决。用于对根据本发明的轨道车辆制动系统的制动单元除冰和/或防止制动单元结冰的方法，其特征在于，以下方法步骤：(S1)激活调整装置；(S2)在调整装置的控制装置的输入端上检测制动单元的制动温度；和(S3)选择性控制轨道车辆制动系统的制动单元，用以对制动单元除冰和/或防止制动单元结冰。
借助于包括车厢控制器和耦合单元的、用于选择性控制每个轴的盘式制动器的调整装置，可以实现在高的温度水平上可靠地调整摩擦副，其中，在调整制动期间仅仅需要很小地提高列车的牵引功率。
通过这种方式可以实现，显著降低制动盘和摩擦衬片的表面的损坏，其中，制动盘的修整和摩擦副——摩擦衬片/制动盘的更换不必较经常地进行。
按照本发明的轨道车辆制动系统包括调整装置，对于每个轴具有至少一个盘式制动器，具有包括控制装置的调整装置。该调整装置为了选择性控制对于每个轴的所述至少一个盘式制动器而构成为包括至少一个车厢控制单元和至少一个耦合单元。
按照本发明的用于运行调整装置的方法具有以下方法步骤：(S1)激活调整装置；(S2)在调整装置的控制装置的输入端上检测项目特定的因素；和(S3)选择性控制轨道车辆制动系统的制动单元，用以运行调整装置。
按照本发明的用于对轨道车辆制动系统的制动单元除冰和/或防止制动单元结冰的方法具有以下方法步骤：(S1)激活调整装置；(S2)在调整装置的控制装置的输入端上检测制动单元的制动温度；和(S3)选择性控制轨道车辆制动系统的制动单元，用以对制动单元除冰和/或防止制动单元结冰。
在一个实施方案中，调整装置为了在轴层级上选择性控制所述每个轴的至少一个盘式制动器而如此构成，使得控制装置与所述至少一个盘式制动器的轴制动控制器耦合。因此可以独立于其他轴地单独地控制对于每个轴的制动器。所有轴的依次进行的控制是可能的，由此仅仅需要少量地提高牵引功率。
备选地，调整装置可以为了在转向架层级和/或车厢层级上选择性控制所述每个轴的至少一个盘式制动器而如此构成，使得控制装置经由车厢控制单元与每个所述每个轴的至少一个盘式制动器的轴制动控制器耦合。根据项目特定的因素，例如速度、列车配置、装载量、摩擦系数、温度、天气条件、路段条件，由此可能的是，不仅逐轴地、而且在更大数量的轴中实施调整制动，其中，可以将牵引功率的提高保持很小。
在另一实施方案中，调整装置经由所述至少一个耦合单元与所述至少一个盘式制动器的轴制动控制器耦合。这产生的优点在于，可以大部分地保留已有的设施，其中，耦合单元形成在调整装置与已有的制动系统之间的接口。仅需要选择性控制列车或列车编组的气动制动系统的一部分。
调整装置构成为一个封闭的并且独立的系统，该封闭的并且独立的系统包括气动执行器和电子控制器。由此得到紧凑且节省空间的结构。
如果调整装置还包括操作单元，则可以实现用于激活/去激活和施加影响的手动干预。
在另一实施方案中设定，所述调整装置的控制装置包括项目特定因素的输入端，其中，项目特定的因素例如代表速度、车辆配置、装载量、摩擦系数、外部温度、牵引功率、路段以及诸如此类。输入端可以与上级的控制系统(制动控制器、车辆控制器)连接并且因此获得用于控制的重要参数。
对于特别紧凑的结构，调整装置构成为制动控制器的、车辆控制器的一体的、独立的组成部分或者构成为分开的功能单元。
按照本发明的调整装置构成为用于上述轨道车辆制动系统。
在按照本发明的方法的一种实施方案中，在方法步骤(S1)中自动或/和手动地进行激活。由此可以通过人员进行上级的干预。
如果在方法步骤(S2)：检测项目特定的因素中，检测到附加的参数，例如在制动单元的或制动单元功能构件的紧邻附近的温度，那么选择性控制的有利的匹配是可能的。
在方法步骤(S3)：选择性控制中，根据列车配置，可以在轴层级、转向架层级或车厢层级上以限定的顺序对于确定的时间实施控制。这些时间可以被预定，但是也可以事后被影响，例如通过学习软件或通过手动干预。
在另一实施方案中，在方法步骤(S3)：选择性控制中，以同时检测的测量值例如行驶速度、牵引功率、制动压力、制动温度等进行调节，使得整个车辆的运行速度不改变或仅仅不明显地改变。由此在调整制动的同时可以有利地经济地使牵引功率最小化。由此也能实现在调整制动时更高的压紧力。
在另一实施方案中，在方法步骤(S3)：选择性控制中，当因素低于或高于事先确定的边界值时，可以根据所检测的项目特定的因素在限定的顺序之外进行摩擦制动器的控制。由此可以快速地实现匹配于环境条件。
此外，本发明产生以下优点，其中避免了有利于金属粘接的、在冬季条件下的状态。
■可靠地调整摩擦副至所要求的高的温度水平。
■结合整个车辆的尽量小的减速度，使用高的衬片压紧力。
■在调整制动期间尽量小地增加整个车辆的牵引功率。
■在连续的调整制动期间，保持运行速度。
附图说明
下面根据附图描述本发明的实施例。
其中：
图1以示意图示出按照本发明的轨道车辆制动系统的按照本发明的调整装置的实施例；
图2以方框示意图示出根据图1的调整装置；以及
图3示出按照本发明的用于运行根据图1的调整装置的方法的流程示意图。
具体实施方式
在图1中以示意图示出了按照本发明的轨道车辆制动系统100的按照本发明的调整装置10的实施例。图2以方框示意图示出根据图1的调整装置10。
可以将术语“整个车辆”理解为由多个轨道车辆1、2组成的编组或列车。
轨道车辆1、2在此示意地以高速列车的两个车厢示出。在此，在图1中在左侧示出一个控制车厢作为第一车厢，该第一车厢可以与耦联的列车沿行驶方向23向前运动。每个车厢在该实施例中具有两个转向架3，所述转向架分别具有两个轴4和多个车轮4a。
整个车辆配备有轨道车辆制动系统100。在此，轨道车辆制动系统100包括通常的已知的气动制动系统并且包括调整装置10。该气动制动系统在此未进一步阐明。
这里，给每个轴4配置有两个制动单元5。制动单元5构成为盘式制动器。一个制动单元5包括一个轴制动控制器6和两个制动缸7，所述制动缸分别具有一个制动钳8，该制动钳的未示出的具有摩擦面的制动元件设置在一个制动盘9的两侧。轴制动控制器6与配置的轴4的制动缸7有效连接。轴制动控制器6例如与所属的压缩空气系统和所属的通常的制动控制器的连接未示出，其中，其功能以及这样的盘式制动器的功能是已知的并且在此不必进一步阐明。
调整装置10用于在高的温度水平上调整摩擦制动器的摩擦副。摩擦副是制动盘9和相应的制动单元5的摩擦元件。调整装置10在该实施例中包括一个控制装置11、至少一个车厢控制单元14和至少一个耦合单元16。
调整装置10形成一个封闭的并且独立的系统，该系统包括气动执行器和电子控制器，该电子控制器根据列车配置仅仅控制由轨道车辆1、2组成的列车的或列车编组的气动制动系统的部分。
该功能可以根据要求连续地在运行中在相应的天气条件下、尤其是在外界温度在0摄氏度左右或低于0摄氏度时，独立于其他制动要求地得以应用。
控制装置10具有多个输入端12，通过所述输入端给控制装置10提供不同的项目特定的因素。这样的因素例如是轨道车辆1、2的速度、车辆配置、装载量、制动系统的摩擦系数、温度(例如外部温度、制动器的温度等)、牵引功率、路段信息等。这些因素的提供例如通过轨道车辆1、2的上级控制系统(例如制动控制器)和/或相应的传感装置实现。为此，控制装置10与相应的仪器连接，所述仪器以适合的形式(例如电信号)提供项目特定的因素。
控制装置10经由输出端13、13a、13b分别与一个车厢控制器14连接。每个车厢控制单元14又通过输出端15、15a、15b、15c经由各一个耦合单元16与一个轴制动控制器6耦合。因此例如第一轨道车辆1的第一轴4(在图1中在附图中的左侧)的轴制动控制器6经由输出端15而与第一轨道车辆1的车厢控制单元14连接，而沿相反的行驶方向23连接的第二轴4的轴制动控制器6与车厢控制单元14经由输出端15a连接。在第一轨道车辆1的第二转向架3的情况下，左轴4的轴制动控制器14经由输出端15b、而右轴4的轴制动控制器14经由输出端15c连接到车厢控制单元14上。该配置也代表第二轨道车辆2以及所属列车配置的另外的这里未示出的轨道车辆。
车厢控制单元14、14a分别与控制装置11的一个输出端13、13a连接。输出端13b表示与列车配置的另外车厢的车厢控制单元14的连接。
控制装置11在该实施例中具有控制模块17、输入模块18、输出模块19和存储模块20。此外，控制装置11可以与操作单元21连接。
控制模块17例如具有微型计算机并且设有相应的控制软件。由此，控制模块17可以通过输出模块19经由输出端13、13a、13b经由所属的轴制动控制器6选择性控制相应的摩擦制动器。这样的控制用于实施调整制动，并且不仅根据在控制软件中事先确定的流程、而且根据与输入模块18连接的输入端12的项目特定的因素的值实现。输入模块18以相应的方式为控制模块17准备在输入端12所提供的项目特定的因素的值。
存储模块20用于存储例如表格值、程序等。该存储模块也可以是控制模块17的组成部分。
控制模块17借助于其控制软件自动执行调整制动的过程，其中，考虑在输入端12上的项目特定的因素。因此实现相应的摩擦制动器的选择性控制，以便获得相应的最低温度和/或最低功率或必需的制动压力，例如避免在摩擦元件与制动盘9之间的有害的水膜。这通过调整装置10的封闭并且独立的系统在轴层级、转向架层级或车厢层级上根据列车配置以限定的顺序对于确定的时间实现。通过这种方式能实现更高的制动压力和温度，以避免在摩擦副之间的有害的水膜。
在轴层级上的选择性控制表示：控制装置11经由车厢控制单元14首先控制用于第一轴4(图2，左轴4)的轴制动控制器6，然后经由车厢控制单元14控制用于第二轴4的轴制动控制器6，等等。
如果在转向架层级上执行选择性控制，那么相应的转向架3的两个(或所有)轴4的控制由控制装置11经由车厢控制单元14在转向架3的各轴4的轴制动控制器6上实现(参见图1和2)。
在图1中可看到在车厢层级上的选择性控制，其中，控制装置11经由车厢控制单元14作用到所属车厢的所有轴4的所有轴制动控制器6上。
耦合单元16形成在车厢制动控制器14与相应轴制动控制器6，例如电子气动执行器之间的接口。
操作单元21借助于适合的操作元件能实现手动干预。这允许独立于其自动系统地接通或/和关断调整装置10。
在制动单元5上可以设置有附加的测量装置22，该测量装置例如构成为用于温度、湿度等的传感器。这些测量装置22在此经由车厢控制单元14与控制装置11连接并且用作调整装置10所使用的附加的因素。
图3示出按照本发明的用于运行根据图1的调整装置10的方法的流程示意图。
图3还示出按照本发明的用于对根据图1的轨道车辆制动系统100的制动单元5除冰和/或防止制动单元结冰的方法的流程示意图。
在第一方法步骤S1中激活调整装置10的运行。这自动地根据事先确定的时间计划在同样事先确定的时间段中实现。调整装置10的运行也可以被手动地接通/关断和/或影响。
在第二方法步骤S2中，在控制装置11的输入端12上检测项目特定的因素。在这里也可以确定另外的参数，例如在制动单元的或制动单元功能构件(制动钳、摩擦元件、制动盘)的紧邻附近的当前温度。
在所述用于对制动单元5除冰和/或防止制动单元结冰的方法中，在第二方法步骤S2中在调整装置10的控制装置11的输入端12上检测制动单元5的制动温度。
然后如此运行调整装置10用于调整制动，使得在第三方法步骤S3中根据检测的项目特定的因素选择性控制摩擦制动器的制动单元。选择性控制根据列车配置在轴层级、转向架层级或车厢层级上以限定的顺序对于确定的时间实施。
结合同时检测的测量值，例如行驶速度、牵引功率、制动压力、制动温度等如此调节选择性控制，使得整个车辆的运行速度不改变或仅仅不明显地改变。
当在调整制动时存在同时的制动要求的情况下，制动要求自然具有优先权。
也可能的是，可以根据检测的项目特定的因素在限定的顺序之外进行摩擦制动器的控制，例如当制动单元的温度高于或低于作为边界值的确定的温度值时。如果操作人员根据显示的测量值认为有必要，也可以通过手动干预随时运行调整装置10。
如此运行调整装置10，使得在高的温度水平上实现摩擦副的调整。在调整过程中，结合整个车辆的尽量小的减速使用高的压紧力。此外，在调整制动时在调整装置10的运行期间最小地提高整个车辆的牵引功率。由此可以在连续的调整制动期间保持整个车辆的运行速度。
调整装置10可以设置为制动控制器或车辆控制器的一体的、独立的组成部分，或者也可以设置为分开的功能单元。
控制装置11特别是这样构成，使得在低于制动温度的事先确定的边界值时能激活对相应制动单元5的选择性控制。
本发明不限于上述实施例，而是可在权利要求的范围中进行修改。
调整装置10也可以仅仅用于单个轨道车辆、例如高速驱动车。
因此，转向架3也可以具有多于两个轴4。也可以想到未设置在转向架3中的单个轴4。
此外，调整装置10可以与显示装置(未示出)连接，该显示装置显示相应的运行状态和另外的参数，例如温度(外部温度、制动温度等)。
附图标记列表：
1、2 轨道车辆
3 转向架
4 轴
4a 车轮
5 制动单元
6 轴制动控制器
7 制动缸
8 制动钳
9 制动盘
10 调整装置
11 控制装置
12 输入端
13、13a、13b 输出端
14 车厢控制单元
15、15a-15c 输出端
16 耦合单元
17 控制模块
18 输入模块
19 输出模块
20 存储装置
21 操作单元
22 测量装置
23 行驶方向
S1…3 方法步骤

Claims (20)

1.轨道车辆制动系统(100)，包括气动制动系统和调整装置(10)，对于每个轴(4)具有至少一个盘式制动器，其中，调整装置(10)包括控制装置(11)，其特征在于，所述调整装置(10)形成封闭的并且独立的系统，该封闭的并且独立的系统包括气动执行器和电子控制器，该电子控制器根据列车配置仅仅控制由轨道车辆(1、2)组成的列车的或列车编组的气动制动系统的部分，并且所述调整装置(10)为了选择性控制所述对于每个轴(4)的至少一个盘式制动器而构成为包括至少一个车厢控制单元(14)和至少一个耦合单元(16)。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆制动系统(100)，其特征在于，所述调整装置(10)为了在轴层级上选择性控制所述对于每个轴(4)的至少一个盘式制动器而构成为，使得控制装置(11)与所述至少一个盘式制动器的轴制动控制器(6)耦合。
3.根据权利要求1或2所述的轨道车辆制动系统(100)，其特征在于，所述调整装置(10)为了在转向架层级和/或车厢层级上选择性控制所述对于每个轴(4)的至少一个盘式制动器而构成为，使得控制装置(11)经由车厢控制单元(14)与每个对于每个轴(4)的至少一个盘式制动器的轴制动控制器(6)耦合。
4.根据权利要求1或2所述的轨道车辆制动系统(100)，其特征在于，所述调整装置(10)经由所述至少一个耦合单元(16)与所述至少一个盘式制动器的轴制动控制器(6)耦合。
5.根据权利要求1或2所述的轨道车辆制动系统(100)，其特征在于，所述调整装置(10)还包括操作单元(21)。
6.根据权利要求1或2所述的轨道车辆制动系统(100)，其特征在于，所述调整装置(10)的控制装置(11)包括用于项目特定的因素的输入端(12)，其中，项目特定的因素代表速度、车辆配置、装载量、摩擦系数、外部温度、牵引功率或路段。
7.根据权利要求1或2所述的轨道车辆制动系统(100)，其特征在于，所述调整装置(10)构成为制动控制器的、车辆控制器的一体的、独立的组成部分或者构成为分开的功能单元。
8.根据权利要求1或2所述的轨道车辆制动系统(100)，其特征在于，所述控制装置(11)构成为使得在低于制动温度的事先确定的边界值时能激活对相应制动单元(5)的选择性控制。
9.根据权利要求1或2所述的轨道车辆制动系统(100)，其特征在于，所述轨道车辆制动系统(100)用于高速轨道车辆。
10.用于轨道车辆制动系统(100)的调整装置(10)，其特征在于，所述轨道车辆制动系统(100)根据权利要求1至9之一构成。
11.用于运行根据权利要求10所述的调整装置(10)的方法，其特征在于以下方法步骤：
(S1)激活调整装置(10)；
(S2)在调整装置(10)的控制装置(11)的输入端(12)上检测项目特定的因素，其中，项目特定的因素代表速度、车辆配置、装载量、摩擦系数、外部温度、牵引功率或路段；
(S3)选择性控制轨道车辆制动系统(100)的制动单元(5)，用以运行调整装置(10)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在方法步骤(S1)中的激活自动或/和手动地进行。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在方法步骤(S2)：检测项目特定的因素中，检测附加的参数。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述附加的参数包括在制动单元(5)或制动单元(5)功能构件的紧邻附近的温度。
15.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在方法步骤(S3)中，在轴层级、转向架层级或车厢层级上根据列车配置以限定的顺序对于确定的时间实施选择性控制。
16.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在方法步骤(S3)：选择性控制中，以同时检测的测量值进行调节，使得整个车辆的运行速度不改变或仅仅不明显地改变。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述测量值包括行驶速度、牵引功率、制动压力或制动温度。
18.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在方法步骤(S3)：选择性控制中，根据检测的项目特定的因素，当因素低于或高于事先确定的边界值时，在限定的顺序之外进行摩擦制动器的控制。
19.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在方法步骤(S3)：选择性控制中，根据检测的项目特定的因素，当制动温度低于事先确定的边界值时，在限定的顺序之外进行摩擦制动器的控制。
20.用于对根据权利要求1至9之一所述的轨道车辆制动系统(100)的制动单元(5)除冰和/或防止制动单元结冰的方法，其特征在于，以下方法步骤：
(S1)激活调整装置(10)；
(S2)在调整装置(10)的控制装置(11)的输入端(12)上检测制动单元(5)的制动温度；和
(S3)选择性控制轨道车辆制动系统(100)的制动单元(5)，用以对制动单元(5)除冰和/或防止制动单元结冰。
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