CN107074260A - 用于铁路制动系统的车轴发电机 - Google Patents

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Abstract

一种用于铁路车辆的制动系统的车轴发电机组件包括适合于从货车的车轴端部驱动的马达。可以对全部两相进行整流以便为制动系统发电，该组件还包括用以检测相的频率的频率检测电路。所述相中的一相或全部两相的频率然后用于产生速度信号。

Description

用于铁路制动系统的车轴发电机
技术领域
本发明涉及一种车轴发电机，它用于结合有车轮滑行保护的铁路车辆的制动系统。
背景技术
铁路车辆制动系统典型地是空气制动器。近年来，在客运列车市场上已经建立了这种结合车轮滑行控制和车轮空转控制的系统。车轮滑行和车轮空转都源于车轮对轨道的低附着。车轮滑行典型地在制动轨道车时发生，并且是车轮损坏的主要原因，该车轮损坏可能导致轨道毁坏。
典型的车轮滑行控制系统包括处在车辆的各车轴上的传感器，这些传感器测量车轴的旋转速度。这些传感器分别地通过导线连接回中央车辆制动控制单元。在使用中，传感器的输出然后被供应到制动控制单元中，该制动控制单元将这些值与相邻车轴的值进行比较，如果差值超过预先确定的限值，则释放和再施加制动压力，直到车轴速度落在可接受的限制之内。该系统已经在实践中得以证明，并且改进了制动性能并降低了车轮和轨道被损坏的可能性。车轮被损坏的问题在货运列车上特别严重，这因此导致行进地比将以其它方式可能的更慢。
货运车辆通常具有大的制动缸。这导致多个问题，特别地涉及在车轮滑动操作期间需要释放的较大量的空气，这需要使用高流量阀。
大部分货车不具有自主电源，这已经有效地阻止了车轮滑行保护在货车中的广泛采用。因此，货车往往行进地比客运列车慢得多，以避免车辆损坏，特别是由车轮滑行事件导致的车轮扁疤引起的车辆损坏。
US5488287(Keschwari)公开了一种通过将发电机联接到车轴上来从车轴的旋转运动产生电能的方法。该布置具有转子和定子，该转子联接到车轴上并具有分布在周边上的永磁体，该定子设置有感应线圈和用于评估功能的电子单元。在被供应到整流器之前，定子的直接的三相输出被并联地获取，并且供应到光耦合器的布置中，所述光耦合器布置成使得这些光耦合器总是布置在两个相之间，其中一个耦合器处理上半波，一个处理下半波。在被供应到电子控制单元之前，信号被供应通过Rc部段、Schmitt触发器和单稳态多谐振荡器，以保证假信号远离ECU(电子控制单元)。所公开的布置提供了关于时间适当偏移6个脉冲宽度的信号，并且最终在逻辑单元中结合和关于时间协调和评估。
所提出的解决方案使得能在车轮的1/6圈之后评估旋转速度，当在车轮滑动保护系统中使用时，这具有特别的相关性。
已经证明该布置不特别有效，并且需要各零件在车轴端部的精确对齐。该文献的解决方案难以实施，仅能够与车轴箱一起使用，并且需要将车轴本身制成发电机，这可能不可靠。
发明内容
本发明寻求提供一种车轴端部发电机，对于在铁路制动系统中的使用，该车轴端部发电机可以既用于发电又用于速度感知，它比现有的已知解决方案更加可靠且成本更低。
根据本发明，提供了一种用于铁路车辆的制动系统的车轴发电机组件，该车轴发电机组件包括适合于从货车(货运列车)的车轴端部被驱动的马达(电机)，其中，该马达是两相马达，使得可以整流全部两个相来为制动系统发电，该组件还包括频率检测电路，以检测这些相的频率，其中，使用所述相中的至少一个的频率来产生速度信号。
优选地，使用全部两个相来确定铁路车辆的方向。
优选地，该马达包括步进马达，该步进马达特别地具有至少6步，更优选地具有更多步。优选地，频率检测电路的频率响应(frequency response)被过滤，以限制由车轴的速度得到的期望频率。
本发明有利地使用两相步进马达，其中，全部两相都用于发电，但是一相或两相用于频率检测。由于两相彼此不同相，因此可以使用本发明的解决方案确定方向。
在根据本发明的解决方案中，不存在内部的假信号源，因此保护主要用于从外部影响感应的信号。这些主要是EMI或EMC，并且可以明显受整流部段的阻抗限制。根据本发明的解决方案有利地省略了现有技术解决方案的光隔离器，由此使得能够明显简化电路，因为不需要电流隔离。该过滤布置还使得能够省略脉冲抑制电路。步进马达的使用使得能比现有技术更快速地评估旋转速度。
附图说明
现在将参考附图更加详细地描述示例性实施例，图中：
图1示出第一联接布置。
图2示意性地示出电路框图。
具体实施方式
图1示出适合于用于通用车轴箱的第一联接布置，它具有外部支承件，该支承件包括车轴联接毂部1，该车轴联接毂部1适合于固定到具有轴向孔(开口)的车轴毂部上，该轴向孔适合于接收大体上圆柱形的联接件2。联接毂部1包括刚性地连接到车轴端部的第一部分a和可旋转地连接到该部分a的第二部分。联接件2在其远离车轴的端部处设置有大体上矩形的孔，该矩形孔从该端部的表面略微凹入。
该矩形孔适合于接纳销钉，该销钉刚性地且可旋转地连接发电机8。发电机8包括两相步进马达。销钉适合于接合发电机8中的驱动轴，从而在运动时发电。
在使用中，可以对两相中的任一相或全部两相进行整流以便为制动系统供电，一相或全部两相的频率可被制动ECU使用以确定车辆的速度。由于两相彼此偏移，因此也可使用这两相来确定车辆的方向。
图2示意性地示出具有四个车轴端部发电机30、31、32和33的电路框图。各个车轴端部发电机均具有两对输出，这两对输出代表两相，并且每对输出代表视系统需求而定的可能不同的构型。通常，每个车轴仅需要一个车轴端部发电机。车轴端部发电机包括200步的步进马达，该步进马达每圈提供50个脉冲。原则上，这使得能够在1/50圈时确定瞬时速度，这比现有技术的解决方案明显更快。
对于车轴端部发电机30，全部两个输出都被整流以便为制动系统发电，并且制动ECU(未示出)通过分析相应的相来获得方向。仅从这些输出中的一个获得频率以对车辆速度提供指示，该车辆速度又可通过ECU确定。频率转换使用具有有限带宽的差分放大器，其输出然后被施密特(Schmitt)触发，以提供方波形式来用于进一步处理。通过获得全部两相的该方波形式和将它们输入D型触发器(触发电路，flip flop)来提取方向。
对于车轴端部发电机31，再次对全部两个输出进行整流以便为制动系统发电，并且从全部两个输出获得频率，以对车轴速度提供指示。
对于车轴端部发电机32和33，仅对一个输出进行整流以便发电，并且仅从一个输出获得频率，以对车轴速度提供指示。
频率检测电路的频率响应受限于与最大车轴速度相关的预期频率。

Claims (5)

1.用于铁路车辆的制动系统的车轴发电机组件，该车轴发电机组件包括适合于从货车的车轴端部被驱动的马达，其中，该马达是两相马达，使得可以对全部两个相进行整流以便为制动系统发电，该组件还包括频率检测电路，以用于检测这些相的频率，其中，所述相中的一相或全部两相的频率用于产生速度信号。
2.根据权利要求1所述的车轴发电机组件，其中，全部两相都被用来确定铁路车辆的方向。
3.根据权利要求1或2所述的车轴发电机组件，其中，该马达包括步进马达。
4.根据权利要求3所述的车轴发电机组件，其中，该马达至少具有10步。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车轴发电机组件，其中，该频率检测电路的频率响应被过滤，以将与最大车轴速度相关的频率响应限制于发电机的期望带宽。
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