CN107428259B - 驱动系统和用于控制换挡过程的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轨道车辆的具有多个驱动系的驱动系统，这些驱动系分别具有电驱动机和换挡变速器，该换挡变速器具有至少一个用于实现多个传动比的形状锁合的换挡离合器。在此，电驱动机经由共同的交流变流器来供电。驱动系统的至少一个驱动系具有部分负载换挡元件，用以使形状锁合的换挡离合器上的输入转速与输出转速同步。此外，还提供了一种用于控制相应的换挡过程的方法。

Description

驱动系统和用于控制换挡过程的方法
技术领域
本发明涉及驱动系统和用于在电动马达驱动的轨道车辆中控制换挡过程的方法。
背景技术
近日以来，所追求的是为轨道车辆的以电动马达运行的驱动系统装备换挡变速器，从而可以提供多个传动比或挡级。由此，使得电驱动机总是在有利的效率范围内运行，从而得到更低的能耗。轨道车辆的在此提到的电驱动机(它为轨道车辆的驱动提供主要的功率)也被称为牵引马达。
此外，公知有如下的以电动马达驱动的轨道车辆，其中，多个分别配属于一个或者多个驱动车桥或轮组的电动马达经由共同的交流变流器来供电。在此，于是多个电驱动机并联地电联接，使得电驱动机从共同的交流变流器不断地获得相同的转速预定和/或扭矩预定。
由于在制造时的公差并且由于不同的磨损状态，轨道车辆上的不同轮组的轮盘具有不同的直径。由此尽管由共同的交流变流器为多个电驱动机或牵引马达预定了共同的转速预定及扭矩预定，但是在各个轮组上形成略微不同的输出转速。在理论上，据此，由共同的交流变流器预定的统一的驱动转速与各个驱动系上的输出侧的不同的转速相对立。于是，驱动马达上的预定的驱动转速和其中至少一个驱动系的输出转速之间形成转速差。
平衡所描述的转速差的第一种可能性在于，将电动马达实施为异步机。在此，所描述的转速差可以经由并联联接的电动马达中的滑差得以平衡，因为异步机由结构方式决定具有能以依赖于负荷的方式变化的滑差。电动马达的滑差在这里理解为由定子产生的旋转场和转子之间的转速差。
平衡所描述的转速差的第二种可能性由EP 1393950 A2中公知。其中描述了一种用于轨道车辆的驱动底盘，其中，多个并联联接的永励同步马达驱动不同的轮组。在这里，因为并联联接的同步马达以转速不变的方式相联，使得不存在像在异步马达中那样的电滑差离合器。取而代之地，这里应充分利用轮轨接触(Rad-Schinene-Kontakt)的具体特性，其方式是：所描述的轮直径差和因此造成的转速差通过车轮和轨道之间的机械滑差得以补偿。
在所描述的用于平衡多个轮组上的所描述的转速差的两种可能性中，在经由共同的交流变流器和多个电驱动机驱动的驱动系中形成张紧力和机械负荷。
即使在开头所描述的轨道车辆的以电动马达运行的具有换挡变速器的驱动系统中，出于成本原因也应使多个电驱动机经由一个交流变流器来供电。所描述的转速差和由此造成的张紧力也会在这些能切换的驱动系统或驱动系中出现。驱动系中的这类张紧力或拉紧力却在换挡变速器中切换挡级时、尤其是在形状锁合(formschlüssig)的换挡离合器的情况下引发问题。例如，确定的换挡完全不能或者只能延迟地执行，因为要相互嵌合的换挡爪或离合器齿部在接合时以不同的转速旋转。由此可能在换挡爪和离合器齿部上也引起机械损伤。由于轨道车辆的驱动侧的驱动系部分的高惯性力矩和其输出侧的驱动系部分的高惯性力矩，换挡离合器的形状锁合的元件在极端情况下可能在尚未准确同步的换挡过程中就例如因为爪式换挡离合器的个别爪或者所有爪被剪断而已经损坏。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供轨道车辆的具有电驱动机的驱动系统，其中，多个电驱动机经由共同的交流变流器来供电，并且其中，为其中每个提到的驱动机分别配属换挡变速器。此外，还要提供相应的用于在以电动马达驱动的轨道车辆中对至少一个自动化的换挡变速器进行换挡控制的方法。
所描述的任务的解决通过一种轨道车辆的的驱动系统并且通过一种用于在所述的驱动系统中控制换挡过程的方法得以实现。有利的设计方案和改进方案由以下说明中得出。
据此，请求保护轨道车辆的具有多个驱动系的驱动系统，其中，这些驱动系分别具有电驱动机和换挡变速器，该换挡变速器具有至少一个用于实现多个传动比的形状锁合的换挡离合器。电驱动机在此经由共同的交流变流器来供电，从而为共同受驱控的电驱动机预定共同的给定转速，这个给定转速相当于配属的换挡变速器和换挡离合器上的共同的输入转速。此外，驱动系统的至少一个驱动系具有部分负载换挡元件，用以使形状锁合的换挡离合器上的输入转速与输出转速同步。
提到的部分负载换挡元件可以构造为能负载换挡的换挡元件，并且用于在换挡过程期间平衡开头提到的转速差和用于这样加速并改进换挡过程。这种换挡过程在此可以包括在驱动系统的多个换挡变速器中的传动比。驱动系统的多个换挡变速器的变换在此同时发生，或者在例如小于一秒的短暂时间段内发生。变换应理解为如下换挡过程，其中，从原始挡挂出并且挂入目标挡。
电驱动机例如构造成异步马达。无需驱动机与换挡变速器之间的单独的起动离合器，因为电驱动机在每个运行阶段都可以提供所需的驱动功率或所需的驱动扭矩，并且相比内燃机更快地对调节预定做出反应，因此能够更精确并且更快速地调节。
经由共同的交流变流器对多个电驱动机的共同驱控例如包括如下实施方式，其中，两个电驱动机经由共同的交流变流器来供电或驱控，其中，两个电驱动机中的每一个电驱动机分别驱动轨道车辆的转向架的两个轮组中的一个轮组。同样地，四个电驱动机可以经由共同的交流变流器来供电或驱控，其中，每两个电驱动机配属于一个带有两个布置其上的轮组的转向架。此外，还可以设置将多个驱动机以其他数量或其他配属方式配属给一个交流变流器。
根据第一实施方式，部分负载换挡元件可以布置在驱动系的输出区域内，也就是在换挡变速器的形状锁合的换挡离合器与至少一个轨道轮之间。特别优选地，在此可以使用轨道车辆的本来就布置在驱动系上的行车制动器。为此，轨道车辆的行车制动器可以以如下方式设计并且能以如下方式受驱控，即，使得它能够同时负责部分负载换挡元件的功能。行车制动器因此可以不仅用于根据交通情况使轨道车辆减速，还可以通过使轨道车辆减速而同步换挡变速器中的换挡过程。通过行车制动器的这种多功能减少了用于所提出的驱动系统的额外耗费。
在借助布置在驱动系的输出区域内的部分负载换挡元件进行同步时，可以通过使输出侧的驱动系部件减速实现各自的形状锁合的换挡离合器上的输入转速与输出转速等速(Gleichlauf)。依赖于轨道轮与轨道之间可能出现的滑差，在此可以短暂地同时使轨道车辆减速，或者有意地使轨道车辆承受轨道轮与轨道之间的短时间的滑差。
根据优选的第二实施方式，部分负载换挡元件布置在驱动系的驱动区域内。也就是说，部分负载换挡元件布置在电驱动机与换挡变速器的形状锁合的换挡离合器之间。在借助布置在驱动系的驱动区域内的部分负载换挡元件进行同步时，可以通过使驱动侧的驱动系部件减速实现各自的形状锁合的换挡离合器上的输入转速与输出转速等速。
另一优选的实施方式设置的是，部分负载换挡元件连同形状锁合的换挡离合器一起实施为一个结构单元。
特别优选地，部分负载换挡元件可以连同形状锁合的换挡离合器实施为所谓的负载换挡爪。换句话说，在此部分负载换挡元件整合在换挡离合器中。这类换挡离合器例如在DE 10101864 A1中得以描述。
作为部分负载换挡元件可以优选地使用例如摩擦片结构方式的摩擦换挡元件。尤其是可以设置摩擦片式制动器。由于在所描述的同步过程中必须被调控或被克服的高惯性力矩，使用可以被设计用于比较高的制动负荷的多盘摩擦片式制动器。
这种摩擦换挡元件的一种可能的结构方式例如在DE102014200854.9中得以描述。在此，设置了至少一个配属于第一载体、例如内摩擦片载体的第一摩擦元件和至少一个配属于第二载体、例如外摩擦片载体的第二摩擦元件，其中，第一摩擦元件和第二摩擦元件作为具有相互覆盖的摩擦面的摩擦配合件可以彼此接触，用以扭矩传递。多个摩擦元件形成摩擦片组，其中，第一和第二摩擦元件在轴向上前后交替地布置，并且经由操纵在摩擦换挡元件的闭合状态下相互压紧，以便分别在第一和第二摩擦元件的摩擦片组之间实现扭矩传递。此外在此还可以设置的是，第一或第二摩擦元件具有大致环形实施的摩擦面，其中，相应另一摩擦元件具有至少一个在径向上伸入覆盖区域的摩擦面元件作为相对应的摩擦面。
以这种方式减少了两个摩擦元件之间的接触面或相对应的摩擦面，因为通过在其中一个摩擦元件上设置各个摩擦凸起或摩擦齿使摩擦面在周向方向上被多次中断。在周向方向上的中断例如通过设置的摩擦面元件或摩擦凸起或摩擦齿之间的留空部实现。据此，能相互摩擦锁合的第一和第二摩擦元件除了分别凸出的摩擦面元件之外在径向上彼此间隔开，用以减少相互覆盖的摩擦面。由此，使得冷却剂和润滑剂，例如油或者类似物几乎能够不受阻碍地在径向上穿流。此外，接触面被限制到最小，在该接触面中通过剪切冷却剂和润滑剂而产生拖曳力矩。
在本发明的范围内可以设置的是，并不是其中每个经由共同的交流变流器驱动的驱动系都具有部分负载换挡元件。于是可以在如下布置中，在其中，两个电驱动机经由共同的交流变流器来供电，仅仅在其中一个从属的驱动系上设置部分负载换挡元件。在这种情况下，可以仅仅通过经由共同的交流变流器和从属的电驱动机准确地驱控等速转速来实现没有部分负载换挡元件的驱动系中的形状锁合的换挡离合器上的同步，而在其他的具有不一致的输出转速的驱动系中，借助布置在那里的部分负载换挡元件实现同步。也就是说，在驱动系统的多个换挡变速器的变换期间，所需的对两个驱动系上的不一致的输出转速进行的平衡百分之百地由一个部分负载换挡元件来产生。
此外，然而在另一实施方式中也有可能的是，在驱动系统的换挡变速器的变换期间，所需的对多个驱动系上的不一致的输出转速进行的平衡在有多个部分负载换挡元件参与的情况下来产生。为此设置的是，优选地，每个其电驱动机经由共同的交流变流器来供电的驱动系都具有部分负载换挡元件。特别优选地，提到的对转速差进行的平衡均匀地分配给参与的部分负载换挡元件。
为了控制和调节换挡过程的目的，驱动系统优选地包括电子控制装置、用于在每个驱动系上检测各自的输出转速的转速传感器和分别用于对每个换挡变速器的形状锁合的换挡元件进行操纵的促动器。此外，电子控制装置以传递信号的方式与转速传感器并且与促动器连接。
借助转速传感器可以检测其中每个驱动系或换挡变速器上各自的输出转速。相当于各自的转速的数据被导向控制装置，并且由这个控制装置可以在驱控促动器时将这些数据用于操纵形状锁合的换挡元件。输出转速可以要么是换挡变速器本身的变速器输出轴的转速，要么是驱动系的输出区域内的以相对于变速器输出轴的固定的转速关系旋转的元件的转速。在需要的情况下，根据这个固定的转速关系可以由控制装置换算出由转速传感器检测的转速，从而使得它最终相当于作用在形状锁合的换挡离合器上的输出转速，这个输出转速必须与驱动侧的输入转速同步。
优选地，驱动系统还分别包括用于操纵每个部分负载换挡元件的另外的促动器，其中，其中每个另外的促动器同样也与电子控制装置以传递信号的方式连接。电子控制装置能够这样借助促动器控制和调节以下描述的换挡过程，其中，提到的促动器在完全确定的时间点被操纵。
所描述的部分负载元件可以在打开和/或闭合的状态下还能锁止，从而这样避免了用于使部分负载换挡元件保持打开或闭合而较长时间地持续的能量使用。
此外，还建议了用于在以上描述的驱动系统中控制换挡过程的方法。所描述的方法具有以下方法步骤：
a)电驱动机经由共同的交流变流器来供电，使得换挡变速器中的换挡离合器上的变速器输入力矩等于零，或者至少在为了切换各自的形状锁合的换挡离合器而最大允许的变速器输入力矩之下；
b)将形状锁合的换挡离合器切换到中间位；
c)在每个驱动系上各个地检测输出转速，并且将输出转速导引至电子控制装置；
d)由共同的交流变流器预定的输入转速和输出转速通过电驱动机在所有形状锁合的换挡离合器上共同地进行粗略同步；
e)输入转速和各自的输出转速在每个形状锁合的换挡离合器上单独地经由分别配属的部分负载换挡元件进行精细同步；
f)将形状锁合的换挡离合器闭合。
借助这种方法，能够迅速并且运行可靠地执行在由受共同驱控的电驱动机驱动的多个换挡变速器上的换挡过程。
作为在方法步骤c)中描述的、在每个换挡过程中单独地检测输出转速的替选方案，也可以连续不断地或以定期的短暂时间间隔检测输出转速，并且将其导向控制装置，从而在控制装置中持续地存在有关瞬时输出转速的数据。在这种情况下，可以在每个换挡过程中省去单独的方法步骤c)。
输入转速是换挡离合器的驱动侧部分旋转时的转速，并且输出转速是换挡离合器的输出侧部分旋转时的转速。也就是说，在接合以后，经由换挡离合器的形状锁合必然会存在准确的同步转速，其中，输入转速等于输出转速。作为输入转速例如可以使用电驱动机的在控制中检测到的马达转速。作为替选，针对提出的方法也可以由单独的转速传感器分别检测输入转速和输出转速，并且将各自的转速信号或转速数据转送至控制装置。
优选地，在此为了粗略同步，预定针对所有共同受驱控的驱动系的输入转速的共同的第一目标转速窗，并且为了精细同步，预定针对每个形状锁合的换挡离合器上的输入转速的单独的第二目标转速窗。第一目标转速窗在此宽于第二目标转速窗。配属于粗略同步的较宽的第一目标转速窗据此还允许与准确的同步转速有较大的偏差，而在精细同步时使用的、较窄的第二目标转速窗仅允许与准确的同步转速有很小转速偏差或者完全没有能测出的转速偏差。
以这种方式可以实现对形状锁合的换挡离合器的无问题的啮合，其方式是：在其中一个形状锁合的换挡离合器上达到第二目标转速窗时，由控制装置驱控分别配属的促动器，用以闭合各自的换挡离合器。
在达到第一目标转速窗时，可以在其中至少一个形状锁合的换挡离合器上导入随后的精细同步方法步骤，其方式是：由控制装置驱控用于操纵所配属的部分负载换挡元件的各自的另外的促动器，使得实现了精细同步。在精细同步时，让输入转速至少如此接近各自的输出转速，使得输入转速处于较窄的第二目标转速窗内。在精细同步时，参与的驱动系的换挡离合器于是彼此单独地同步。这又意味着，尽管在多个换挡变速器上同时导入换挡过程，但形状锁合的换挡离合器的啮合可能有时间偏移。时间偏移的大小或各个换挡离合器上的换挡之间的延迟在此依赖于参与的驱动系上的输出转速之间的偏差的大小。
有利地，各个换挡过程之间的延迟可以借助部分负载换挡元件来控制，使得经由共同的逆变器驱控的驱动系上的牵引力中断有针对性地最小化。为此，各个方法步骤由电子控制装置以如下方式延迟，即，使得驱动系统的各个换挡离合器的变换依次地实现。也就是说，驱动连接被中断的时间区间在驱动系统的各个驱动系上在时间上彼此错开。
此外还可以在具有多个驱动系统的轨道车辆中通过使各个驱动系统在时间上依次地变换而避免牵引力中断。
利用所描述的方法例如可以有利地运行电动力车组，所谓的电动车组(Electrical-Multiple-Units，缩写EMU)。动力车组通常应理解为由多个车辆/列车段组成的不能分离的单元，其中，动力车组具有车辆自身的驱动器。在此，动力车组的一个车辆/列车段、多个车辆/列车段或者所有车辆/列车段分别具备一个或者多个驱动系。
附图说明
下面借助附图示例性地详细阐述本发明。其中：
图1示出轨道车辆的两个转向架的示意图，其中，各两个驱动车桥能经由一个交流变流器驱动，
图2示出轨道车辆的两个转向架的示意图，其中，四个驱动车桥能经由一个交流变流器驱动，以及
图3示出根据本发明的轨道车辆的示意性示出的驱动系统。
具体实施方式
图1示出了第一转向架1和第二转向架51，它们布置在轨道车辆的底部结构中。每个转向架1、51都具有两个驱动系。每个驱动系分别包括电驱动机2、22、52、72和换挡变速器3、23、53、73，换挡变速器3、23、53、73分别用于驱动具有多个可能的传动比的轮组轴4、24、54、74。两个分别配属于一个转向架的电驱动机2和22或52和72在此经由共同的交流变流器100或101来供电。由换挡变速器3、23、53、73将驱动功率进一步传递给分别配属的轮组轴4、24、54、74和布置其上的轨道轮5、6、25、26、55、56、75、76。分别配属于一个转向架1、51的两个电驱动机2、22、52、72经由共同的交流变流器100或101来供电。
图2同样也示出了在轨道车辆的底部结构中的两个转向架1和51，它们具有和图1中机械结构相同的驱动系。图2所示的驱动系统与图1所示的驱动系统的区别在于，所有四个电驱动机2、22、52和72经由仅一个共同的交流变流器102来供电。
共同的交流变流器100、101和102在相同的时间为分别配属于它们的电驱动机分别提供相同的转速预定及扭矩预定。
在图3中详细地示出了两个驱动系，它们配属于图1所示的第一转向架1，并且它们的电驱动机2、22经由共同的交流变流器100受驱控。共同的交流变流器经由电流供应部103被供应所需的电能。
图3还示出的是，两个换挡变速器3和23分别实施为中间轴结构形式的圆柱齿轮变速器。两个换挡变速器2和23中的每一个都具有输入轴7或27和输出轴8或28，它们可以经由两个不同地变速的圆柱齿轮副以有选择地以起驱动作用的方式相互连接。
为了变换传动级或挡级，在其中每个换挡变速器3和23中设置了形状锁合的换挡离合器9、29。换挡离合器9、29能分别通过促动器10、30来操纵。像换挡杆、拨杆和/或换挡叉这样的换挡元件11、31将由促动器10、30实施的换挡运动传递给形状锁合的换挡离合器9、29或它们的滑动套筒。促动器10、30例如可以以能气动操纵、能液压操纵、能电动马达式操纵或能电磁操纵的方式实施。其中每个形状锁合的换挡离合器9、29都具有三个切换位，也就是居中的中间位和两个换挡位，在中间位中，机械的驱动连接被中断，在换挡位中，具有不同的传动比的驱动系被闭合。也就是说，在换挡位中，在电驱动机2与所配属的轨道轮5、6之间存在机械的驱动连接。
驱动系统的两个驱动系此外还分别具有部分负载换挡元件12、32，其用于使输入转速与各自的换挡变速器3、23中的输出转速同步。部分负载换挡元件在这种实施方式中布置在换挡变速器3的输入轴7或27上。因此它位于驱动系的驱动区域内，也就是说在电驱动机2与换挡变速器3的形状锁合的换挡离合器9之间。部分负载换挡元件13、23例如可以分别实施为摩擦片式制动器。用于操纵部分负载换挡元件13、23的另外的促动器没有示出。另外的促动器可以和形状锁合的离合器的促动器一样例如以能气动操纵、能液压操纵、能电动马达式操纵或能电磁操纵地实施。
原则上，在每个驱动系(其电驱动机经由共同的交流变流器来供电)中刚好设置了一个部分负载换挡元件。这一个部分负载换挡元件可以布置在驱动系的不同位置上。除了部分负载换挡元件在分别配属的换挡变速器的输入轴上的上述布置之外，在图3中绘出的部分负载换挡元件位置13、14、15和33、34、35也是可能的。
在这里，位置13、14、33和34布置在驱动系的输出区域内，也就是说在换挡变速器的形状锁合的换挡离合器与轨道轮之间。在这种输出侧的布置中，例如可以使用轨道车辆的布置在驱动系上的行车制动器作为部分负载换挡元件。借此能够通过使轨道车辆减速而同步各个换挡过程。
用于部分负载换挡元件的另一个可能的位置用附图标记15或35标识。在这种实施方式中，部分负载换挡元件整合在换挡离合器中，也就是说，它连同形状锁合的换挡离合器9一起实施为一个结构单元。这类换挡单元例如被称为负载换挡爪。
换挡变速器中的换挡过程借助电子控制装置110来控制。在此，它例如可以是用于控制整个列车的换挡过程的列车控制器。控制装置110分别与配属于它的交流变流器100、与促动器10、30并且与部分负载换挡元件12、32或它们的促动器以传递信号的方式连接，从而驱动系统的提到的元件能够由控制装置110驱控。
此外，针对控制装置110存在与每个配属于它的驱动系的驱动区域内和输出区域内的转速有关的信息。控制装置110因此知道每个要切换的形状锁合的换挡离合器上的输入转速和输出转速。这些转速信息可以例如由直接布置在各自的输入轴7、27和各自的变速器输出轴8、28上的转速传感器传送至控制装置110。对于本领域技术人员来说，公知了许多不同类型的用于检测期望转速的转速传感器及它们在驱动系统中的布置方式。因此，转速传感器在这里未详尽描述，并且在所示附图中未示出。借助与每个驱动系的驱动区域和输出区域内的转速有关的信息，控制装置110控制配属于它的换挡变速器3、23中的换挡过程。在这里，控制装置110借助电驱动机2、22和部分负载换挡元件12、32使各自的形状锁合的换挡离合器9、29上的输入转速和输出转速同步。在同步以后，各自的换挡离合器9、29通过促动器10、30再次闭合，其中，促动器10、30也由控制装置110驱控。这种同步在具有粗略同步和精细同步的两个相继的方法步骤中实现，正如在下面详尽描述的那样。
在多个驱动系(它们的电驱动机经由共同的交流变流器来供电)中的变换过程由电子控制装置110以下面的相继的方法步骤来控制。
首先，驱控共同的交流变流器100，使得它为各个电驱动机2、22分别预定转速，其中，换挡变速器中的换挡离合器上的变速器输入力矩等于零或者至少在为了切换各自的形状锁合的换挡离合器9、29而最大允许的变速器输入力矩之下。随后，形状锁合的换挡离合器的促动器如下地受驱控，使得促动器将各自的换挡离合器变换到中间位。在此期间或者之后，各个地检测每个驱动系上的输出转速，并且将其导引至电子控制装置。控制装置在此之后通过经由共同的交流变流器来供电的电驱动机在所有形状锁合的换挡离合器上共同地粗略同步输入转速和输出转速，也就是说，输入转速和输出转速被带到宽的第一目标转速窗内。
然后，输入转速和每个形状锁合的换挡离合器9、29上的各自的输出转速单独地通过分别配属的部分负载换挡元件12、32被精细同步，其中，输入转速和/或输出转速被带到相对于第一目标转速窗较窄的第二目标转速窗。也就是说，形状锁合的换挡离合器9的驱动侧部分在精细同步以后至少几乎以与输出侧部分一样的转速旋转，从而在此之后能够快速并且毫无问题地闭合各自的形状锁合的换挡离合器9，其方式是：电子控制装置110相应地驱控分别配属的促动器10、30。
附图标记列表
1 转向架
2 电驱动机
3 换挡变速器
4 轮组轴
5 轨道轮
6 轨道轮
7 输入轴
8 变速器输出轴
9 形状锁合的换挡离合器
10 促动器
11 换挡元件
12 部分负载换挡元件
13 部分负载换挡元件位置
14 部分负载换挡元件位置
15 部分负载换挡元件位置
16 输出小齿轮
17 轮组轴齿轮
22 电驱动机
23 换挡变速器
24 轮组轴
25 轨道轮
26 轨道轮
27 输入轴
28 变速器输出轴
29 形状锁合的换挡离合器
30 促动器
31 换挡元件
32 部分负载换挡元件
33 部分负载换挡元件位置
34 部分负载换挡元件位置
35 部分负载换挡元件位置
36 输出小齿轮
37 轮组轴齿轮
51 转向架
52 电驱动机
53 换挡变速器
54 轮组轴
55 轨道轮
56 轨道轮
72 电驱动机
73 换挡变速器
74 轮组轴
75 轨道轮
76 轨道轮
100 交流变流器
101 交流变流器
102 交流变流器
103 电流输送
110 控制装置

Claims (13)

1.一种轨道车辆的驱动系统，所述驱动系统具有多个驱动系，所述多个驱动系分别具有
电驱动机(2、22)；和
换挡变速器(3、23)，所述换挡变速器具有至少一个用于实现多个传动比的形状锁合的换挡离合器(9、29)，
其中，所述电驱动机经由共同的交流变流器来供电，
其特征在于，所述驱动系统的至少一个驱动系具有部分负载换挡元件，用以使所述形状锁合的换挡离合器上的输入转速与输出转速同步，
所述部分负载换挡元件布置在驱动系的输出区域内，也就是布置在所述换挡变速器的所述形状锁合的换挡离合器与至少一个轨道轮之间。
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述轨道车辆的行车制动器被设计成并且能驱控成使得所述轨道车辆的行车制动器能够一同承担所述部分负载换挡元件的功能。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的驱动系统，其特征在于，所述部分负载换挡元件连同所述形状锁合的换挡离合器一起实施为一个结构单元。
4.根据权利要求3所述的驱动系统，其特征在于，所述部分负载换挡元件连同所述形状锁合的换挡离合器一起实施为负载换挡爪。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的驱动系统，其特征在于，所述部分负载换挡元件实施为摩擦片式制动器。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的驱动系统，其特征在于，每个驱动系都具有部分负载换挡元件。
7.根据权利要求中1至2任一项所述的驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括电子控制装置、用于检测每个驱动系上各自的输出转速的转速传感器和分别用于对每个换挡变速器的形状锁合的换挡元件进行操纵的促动器，并且所述电子控制装置以传递信号的方式与所述转速传感器并且与所述促动器连接。
8.根据权利要求7所述的驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括分别用于操纵每个部分负载换挡元件的另外的促动器，并且所述另外的促动器中的每个促动器都与所述电子控制装置以传递信号的方式连接。
9.一种用于在根据权利要求7或8所述的驱动系统中控制换挡过程的方法，其特征在于具有以下方法步骤：
a)电驱动机经由共同的交流变流器来供电，使得换挡变速器中的换挡离合器上的变速器输入力矩等于零或者至少在为了切换各自的形状锁合的换挡离合器而最大允许的变速器输入力矩之下；
b)将所述形状锁合的换挡离合器切换到中间位；
c)在每个驱动系上各个地检测输出转速，并且将所述输出转速导引至电子控制装置；
d)由所述共同的交流变流器预定的输入转速和输出转速通过所述电驱动机在所有形状锁合的换挡离合器上共同地进行粗略同步；
e)所述输入转速和各自的输出转速在每个形状锁合的换挡离合器上单独地通过分别配属的部分负载换挡元件进行精细同步；
f)将所述形状锁合的换挡离合器闭合。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，为了进行粗略同步，在方法步骤d)中，预定针对所有共同受驱控的驱动系的输入转速的共同的第一目标转速窗，并且为了进行精细同步，在方法步骤e)中，预定针对每个形状锁合的换挡离合器上的输入转速的单独的第二目标转速窗，其中，所述第一目标转速窗宽于所述第二目标转速窗。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在其中至少一个所述形状锁合的换挡离合器上达到所述第一目标转速窗时，通过如下方式导入随后的精细同步的方法步骤，即，由所述控制装置驱控各自的另外的促动器以操纵配属的部分负载换挡元件，从而进行精细同步。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在其中一个所述形状锁合的换挡离合器上达到所述第二目标转速窗时，由所述控制装置驱控分别配属的促动器以闭合各自的换挡离合器。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，各个方法步骤由所述电子控制装置进行延迟，从而通过依次进行所述驱动系统的各个换挡离合器的变换来使各自的驱动系统中的牵引力中断最小化。
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