CN107567404B - 用于轨道车辆的选择性的制动力分配 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制轨道车辆(100)的制动设备的装置和方法，该制动设备具有多个配设于多个单个转向架(31‑34)或车厢的摩擦制动装置(312、322、332、342)，其中，在停车过程中将总制动力选择性地分配到摩擦制动装置的子组上，使得至少一个转向架或车厢保持没有制动力并且被制动的转向架或车厢的摩擦制动装置被加载相应提高的制动力，所述子组包括预定数量的位于轨道车辆(100)端部处的摩擦制动装置(342)，从而在轨道车辆(100)的前部区域内的摩擦制动装置(312、322、332)保持没有制动力。

Description

用于轨道车辆的选择性的制动力分配

技术领域

本发明涉及一种用于控制轨道车辆的制动设备的装置和方法，该制动设备具有多个配设于多个单个转向架或车厢的摩擦制动装置。此外，本发明涉及一种包括代码手段的计算机程序，所述代码手段用于在计算机系统上执行前述方法的步骤，以及本发明还涉及一种计算机可读的存储介质，在该存储介质上存储有包括计算机程序的代码手段的程序代码。

背景技术

在铁路车辆或轨道车辆中的制动系统这样设计，使得所述制动系统必须使大的运动质量在预定路程的范围内可靠地停止。为此，例如已开发了所谓的制动闸瓦压力表，所述制动闸瓦压力表设定用于预定的制动路程。在制动闸瓦压力表中，建立在轨道车辆(例如列车)的制动路程、最高速度、倾斜比例和制动能力之间的关系。由此，随着持续升高的最高速度在轨道交通中也需要越来越有工作能力的制动系统。

通常，在轨道车辆中设有产生制动力的不同的可能性。根据物理作用原理，制动器可分为摩擦制动器(通过固体摩擦产生制动力)、电子动力制动器(例如涡流制动器)和液力制动器(例如液压制动器)。

在开发用于轨道车辆的制动设备时，必须考虑不同的条件，以便能提供制动设备。一方面必须考虑制动设备的特性，另一方面必须满足有可能的顾客需求和法律规定。特别是在包括多个具有不同作用方式的制动器的制动设备中，开发制动设备可能是非常复杂的。除了在要实现的制动力或制动力分配方面的要求外，例如也必须满足在制动力过程中的热力条件。

从以下问题提出，得到在设计制动设备时进一步的要求。

动车组是设有自己的驱动装置的在正常运行中不可分的由多节车组成的单元，这些车根据功能称为动力车厢/驱动头、中间和控制车。多部分的铰接驱动车例如被称为动车组。在这样的动车组中，为了制动在正常情况下使用(所谓的行车制动器)动力制动装置和摩擦制动装置。在大多数情况下，在动车组中动力制动装置典型地在低的速度范围内、即在停车附近和/或在停车前不久被撤回，从而制动作用仅仅由摩擦制动装置得到。为了实现平稳的并且因而均匀的停车，最后摩擦制动装置的制动力也被撤回。在该阶段中，由于静摩擦和滑动摩擦之间的差别产生不希望的尖锐的摩擦噪声。

发明内容

因此，本发明的目的在于，这样进一步开发用于轨道车辆的制动设备，使得能够避免或者至少减小在停车过程中不希望的摩擦噪声。

所述目的通过如下所述的特征来实现。按照本发明的用于控制轨道车辆的制动设备的装置具有多个配设于多个单个转向架或车厢的摩擦制动装置，其中，所述装置构成为用于在停车过程中将总制动力选择性地分配到所有摩擦制动装置的子组上，使得至少一个转向架或车厢保持没有制动力并且被制动的转向架或车厢的摩擦制动装置被加载相应提高的制动力，其特征在于，所述子组包括预定数量的位于轨道车辆端部处的摩擦制动装置，从而在轨道车辆的前部区域内的摩擦制动装置保持没有制动力。

在本说明书的范围内，轨道车辆可以设定用于在轨道上运行。轨道车辆可以具有一个或多个车厢和/或牵引车。轨道车辆的车厢可以是具有自己的驱动装置的动力车厢。用于控制轨道车辆制动设备的控制装置可以实施为软件、硬件或者软件和硬件的组合。该控制装置可以具有一个或多个接口，以便能与轨道车辆的其他装置交换适当的数据。控制装置可以实施为一个或多个模块和/或程序和/或项目和/或线程。轨道车辆的制动设备通常可以具有多个按不同的原理工作的制动器。这样的制动器例如可以是摩擦制动器、动力制动器、轨道制动器或其他制动器、例如空气动力制动器。一个制动器可以具有多个制动装置，这些制动装置可以设定用于制动轨道车辆的个别车厢、车轮和/或轮轴。摩擦制动器例如可以是蹄式制动器、盘式制动器或组合的蹄-盘式制动器。摩擦制动器可以是能被液压、气动或电力操纵的。被液压操纵的摩擦制动器可以称为液压制动器。被气动操纵的摩擦制动器可以称为气动制动器。气动制动器可以是直接的或间接的气动制动器。在直接的气动制动器中，制动压力被直接控制到制动装置上，而在间接的气动制动器中在主控制管路中的制动压力降用于间接操纵制动装置。摩擦制动器用作对于动力制动器的可靠补充，因为动力制动器通常不能在所有制动工况下提供必需的制动力。特别是，摩擦制动器用作紧急制动器，因为所述摩擦制动器具有高的运行安全性并且即使在控制单元失效时也能可靠地提供高的制动力。动力制动器可以是电子动力制动器、旋转式涡流制动器或液力制动器。电子动力制动器例如可以是具有电机的轨道车辆的电机制动器。动力制动器是基本上无磨损的制动器。动力制动器可以是发电机式制动器或再生制动器，其能够在操纵时在制动期间从制动回收能量和必要时储存该能量。

所列举的制动器类型分别具有不同的制动作用原理，在所述制动作用原理下以不同方式产生制动力或者不同的操纵力起作用用以产生制动力。一个制动设备的各制动器可以彼此单独可操控地设置在一个轨道车辆上。在现代轨道车辆中优选使用动力制动器，以便能使制动器的磨损尽可能小。因为动力制动器与摩擦制动器相比通常能够施加更小的制动作用，所以其制动作用不足以针对所有制动工况。因此，在制动过程中通常除了动力制动器之外还使用摩擦制动器和/或不依赖于力锁合的制动器，以便实现所希望的制动作用。然而，在设计制动设备时必须考虑有可能一个摩擦制动器必须能单独地执行紧急制动。

通常，制动力或制动作用描述导致轨道车辆制动的力或作用。在此，在车辆上可以作用可由多个在制动过程中被操纵的制动器的各单个的制动力分量组成的总制动力。施加到制动装置上以便产生制动力的力可被看作操纵力。操纵力可以由力发生器、例如气动制动器的被气动操作的缸提供。通常，在使用多个制动器时必须将要施加的制动力同时分配到不同的制动器上。该制动力分配也被称为“混合(Blending)”。混合特别是可以称为在动力制动器和摩擦制动器之间的制动力分配。

按照本发明设定一种用于控制轨道车辆的制动设备的装置，所述制动设备具有多个配设于多个单个转向架或车厢的摩擦制动装置。该装置构造成用于在停车过程中将总制动力选择性地分配到所有摩擦制动装置的子组上，使得至少一个转向架或车厢保持没有制动力并且被制动的转向架或车厢的摩擦制动装置被加载相应提高的制动力。

通过这些措施可以实现，在没有制动力的转向架或车厢上的不希望的摩擦噪声完全消失并且在被加载相应提高的制动力的转向架或车厢上的不希望的摩擦噪声减小或者被完全避免，因为提高的制动力不引起干扰性的摩擦噪声。

优选，所述装置可构造成用于响应于触发信号启动选择性的制动力分配。由此，按照本发明的选择性的制动力分配仅仅用在确定的应避免不希望的摩擦噪声时的运行工况中。

触发信号例如可以借助速度传感器在轨道车辆低于预定的速度时产生，其中，低于预定的速度表示停车过程和与之关联的摩擦噪声。

附加地或替代地，触发信号可以由位置传感器产生，该位置传感器指明轨道车辆的地理位置，从而在达到在预定的地点区域之内的位置时输出触发信号。由此可以确保，降低噪声的选择性的制动力分配仅仅用在发生干扰性噪声的地方。

优选，所述子组可以包括预定数量的位于轨道车辆端部处的摩擦制动装置，从而在轨道车辆的前部区域内的摩擦制动装置保持没有制动力。这特别是在火车站区域内的停车过程中是有利的，因为通过该措施，可能的剩余的噪声发生被限制到轨道车辆的端部上。子组也可以仅仅是轨道车辆的最后面的或者最后一个转向架或车厢的摩擦制动装置。

此外，本发明涉及一种具有多个摩擦制动装置和至少一个包括根据本发明的装置的驱动车的轨道车辆。

本发明还涉及一种用于控制轨道车辆的制动设备的方法，所述制动设备具有多个配设于多个单个转向架或车厢的摩擦制动装置，用以避免摩擦噪声，其中，所述方法包括在停车过程中将总制动力选择性地分配到摩擦制动装置的子组上的步骤，使得至少一个转向架或车厢保持没有制动力并且被制动的转向架或车厢的摩擦制动装置被加载相应提高的制动力。

在按照本发明的方法的一种优选的实施方案中，选择性分配制动力的步骤响应于接收到触发信号而进行。

在按照本发明的方法的一种进一步优选的实施方案中，所述方法包括在轨道车辆低于预定的速度时或在轨道车辆到达预定的地点区域时产生触发信号的步骤。

本发明还涉及一种计算机可读的存储介质，在该存储介质上存储有能在计算机系统上执行的程序代码，所述程序代码产生或执行前述方法的步骤。

此外，本发明涉及一种包括代码手段的计算机程序，当在计算机系统上执行这些代码手段时这些代码手段产生或者执行前述方法的步骤。

附图说明

下面依据实施例参照附图更详细地阐述本发明。图中：

图1示出具有按照第一实施例的制动力控制装置的轨道车辆的示意性方框图；

图2示出按照第二实施例的制动力控制方法的流程图；

图3示出具有按照现有技术的均匀的制动力分配的示意图；和

图4示出具有按照第一和第二实施例的按照本发明的选择性制动力分配的图表。

具体实施方式

下面依据具有四个转向架的示例性的轨道车辆描述有利的实施例，这四个转向架可以通过相应的动力制动装置和摩擦制动装置制动。

图1示出具有四个转向架31至34的轨道车辆100的示意性方框图，这四个转向架能分别借助一个配设的动力制动装置(DB1至DB4)311、321、331、341和一个摩擦制动装置(RB1至RB4)312、322、332和342制动。转向架31至34是轨道车辆100的行驶机构，在这些行驶机构中两个或更多个轮组可弹性地支承在一个框架中，该框架在轨道车辆100行驶时能在圆弧上相对于相应的车厢转动。这样的所谓的双重转盘转向能实现较长车辆的结构或驶过较狭小的弯道。

替代地，在图1中的方框31至34也可以表示轨道车辆100的相应的车厢。

为了控制要由动力制动装置311、321、331和341以及摩擦制动装置312、322、332和342产生的制动力，设有制动力控制装置20，该制动力控制装置为相应的制动装置输出相应的控制信号，以便由此在不同的转向架31至34上实现希望的制动力分配。

在轨道车辆100的停车过程中，制动力控制装置20例如可通过相应的触发信号而被置于如下的运行方式中，在该运行方式中制动力这样分配到不同的转向架31至34上，使得尽可能地避免不希望的摩擦噪声。因为摩擦噪声仅仅由摩擦制动装置312、322、332和342产生并且动力制动装置311、321、331和341在停车过程中典型地不运行，所以对于停车必需的总制动力仅仅分配到摩擦制动装置312、322、332和342上。为了避免摩擦噪声而提出，放弃总制动力到不同转向架31至34上的常规的均匀的分配。

图3以具有四个转向架DG1至DG4的当前轨道车辆为例示出这样的传统的均匀的制动力分配。如在图3中可看出，输入给相应摩擦制动装置312、322、332和342的制动力在所有四个转向架DG1至DG4上具有相对值“1”。该值相当于用于预定制动作用的预定的制动力。

按照第一实施例，这样改变该常规的制动力分配，使得预定数量或子组的转向架或车厢保持没有制动力，而剩余数量或子组的转向架或车厢被加载相应提高的制动力。由此可实现，在未被制动的转向架或车厢中以及在被加载提高的制动力的转向架或车厢中都不产生干扰性的摩擦噪声。

图4示出具有示例性的制动力分配的图表，在该制动力分配中轨道车辆的转向架DG1至DG3没有制动力，而仅仅最后一个或者说最后面的转向架DG4被制动，其中，输入的制动力例如大致为按照图3的每一个转向架的相应均匀分配的制动力的四倍，以便由此实现相当的总制动力。选择性输入给第四转向架DG4的提高的制动力因此大致具有相对值“4”。但要说明的是，在按照图4的实例中仅仅涉及示例性的制动力分配，绝对不应理解成限制性的。按照本发明，其他任何制动力分配都是可能的，只要轨道车辆的至少一个转向架或车厢被控制成无制动力的。

可选的用于选择性制动力分配运行的触发信号例如可以由传感器(S)10输出，该传感器可以是位置传感器、速度传感器或类似传感器。位置传感器可以测定轨道车辆的地理位置，并且一旦轨道车辆100位于预定地点区域之内的位置中(地点处)，就可以输出触发信号。该地点区域例如可以是火车站区域或不希望发生噪声的其他区域。

在替代性的或补充性的速度传感器中，当低于轨道车辆100的预定速度并且由此表明停车过程已启动时，便产生触发信号。

替代地，触发信号也可以通过轨道车辆100的驾驶员的人工输入(例如操纵开关、踏板等等)产生。

因此可以确保，在确定的地点区域中、在确定的速度时和/或按轨道车辆100的驾驶员的愿望可执行停车过程，而没有干扰性的摩擦噪声或至少带有明显减小的摩擦噪声。

因此，通过提出的选择性的制动力分配可以使总共要产生的制动力朝向轨道车辆的最后一个转向架或最后多个转向架“移动”。最先的转向架或车厢便保持没有制动力，从而首先驶入火车站中的列车部分不产生制动噪声，并且后面的一个/后面的一些列车部分或后面的转向架或车厢的制动装置在更好的工作范围内运行并且由此产生更少的制动噪声或者甚至不产生制动噪声。

图2示出按照第二实施例的制动力控制方法的流程图，该制动力控制方法例如可以作为软件在计算机控制的制动控制装置中执行。

在程序开始之后，在步骤201中首先启动借助所有动力制动装置和摩擦制动装置的用于轨道车辆行驶运行的常规的制动力控制。之后持续检查至少一个预定的触发信号是否是激活的，该触发信号表明噪声低的停车过程启动。只要情况为否，则进程返回至步骤201并且用于行驶运行的常规的制动力控制得以维持。然而在步骤202中一识别到激活的触发信号、例如在图1中的传感器10的信号，则进程进行至步骤203并且用于停车运行的具有噪声小的选择性的制动力分配的制动力控制被启动。这意味着，预定的摩擦制动装置(例如轨道车辆的前部区域)被控制成不制动并且剩下的摩擦制动装置(例如轨道车辆的后部区域)被加载相应更高的制动力。之后，控制程序结束并且可以在轨道车辆起动之后重新开始。

要说明的是，在之前描述的实施例中可以考虑附加的参数用于制动力分配。仅仅在制动力控制的对于本发明重要的特征方面进行了描述。在计算和/或确定各制动器的制动力的时间历程时，特别是可以考虑摩擦部件的热负荷，所述热负荷可能对摩擦部件的摩擦值因而以及对施加的制动力有影响。制动力分配也可以为不同的制动条件设定制动力到不同制动装置上的不同分配。在此，优化可以针对不同的制动条件得到制动力到各制动装置上的不同分配。

在为轨道车辆的各制动装置测定具体的控制信号时，可以考虑描述车辆参数和/或制动设备参数和/或制动条件参数的数组。存储的数组的配置或者配置部分可以经由读取装置读取和/或经由输入接口由用户提供，以便由此确定所述配置和/或配置部分。配置数据可以具有带有配置的参数的数组。可设想，借助读取装置可以从不同的配置数据源读取配置数据。这样的配置数据源例如可以是文件和/或用户输入接口。在此可以在不同的制动条件下为快速制动和/或紧急制动和/或适应制动设定不同的配置。在此，制动条件特别是可以涉及一定制动器或制动装置的、例如动力制动器的失效，和/或在制动开始时车辆的不同初始速度。

因此，对于具有不同制动要求的紧急制动和/或快速制动和/或适应制动的情况和/或在不同的速度时分别也可以鉴于噪声发生而进行制动力分配的优化。在图1中的制动力控制装置20便可以将存储的控制数据转化成控制指令用于操控制动装置，其中，控制数据例如可以表格式地和/或以算法形式和/或以控制指令的形式提供用于制动力控制装置20。数据例如可以按适当的方式存储在存储介质上。

此外，制动力控制装置20也可以通过程序控制的计算机装置实现，在该计算机装置中借助计算机程序控制图2的步骤以及还有控制数据到用于制动装置的控制指令或控制信号的处理，该计算机程序例如存储在计算机可读的存储介质上或者能经由网络例如因特网或局域网下载。

本发明的在之前的说明书中、在附图中以及在权利要求书中公开的特征不仅可以单独地、而且可以以任意组合对于实现本发明是重要的。

附图标记列表

10 传感器装置

20 制动力控制装置

31-34 转向架1-4

100 轨道车辆

201-203 制动力控制方法的步骤

311、321、331、341 动力制动装置1-4

312、322、332、342 摩擦制动装置

Claims (12)

1.用于控制轨道车辆(100)的制动设备的装置(20)，该制动设备具有多个配设于多个单个转向架(31-34)或车厢的摩擦制动装置(312、322、332、342)，其中，所述装置(20)构成为用于在停车过程中将总制动力选择性地分配到所有摩擦制动装置的子组上，使得至少一个转向架或车厢保持没有制动力并且被制动的转向架或车厢的摩擦制动装置被加载相应提高的制动力，其特征在于，所述子组包括预定数量的位于轨道车辆(100)端部处的摩擦制动装置(342)，从而在轨道车辆(100)的前部区域内的摩擦制动装置(312、322、332)保持没有制动力。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置(20)构造成用于响应于触发信号启动选择性的制动力分配。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述装置(20)具有速度传感器，该速度传感器在轨道车辆(100)低于预定的速度时输出触发信号。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述装置具有位置传感器，在到达在预定的地点区域之内的位置时该位置传感器输出触发信号。

5.根据权利要求1至3之一所述的装置，其中，所述子组仅仅包括轨道车辆(100)的最后面的转向架(34)或车厢的摩擦制动装置。

6.具有多个摩擦制动装置(312、322、332、342)和至少一个包括根据权利要求1至5之一所述的装置的驱动车的轨道车辆(100)。

7.包括根据权利要求1至5之一所述的装置的驱动车。

8.用于控制轨道车辆(100)的制动设备的方法，该制动设备具有多个配设于多个单个转向架(31-34)或车厢的摩擦制动装置(312、322、332、342)，用于避免摩擦噪声，其中，所述方法包括在停车过程中将总制动力选择性地分配到摩擦制动装置(312、322、332、342)的子组上的步骤，使得至少一个转向架或车厢保持没有制动力并且被制动的转向架或车厢的摩擦制动装置被加载相应提高的制动力。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，选择性分配制动力的步骤响应于接收到触发信号而进行。

10.根据权利要求9所述的方法，此外包括在轨道车辆(100)低于预定的速度时或在轨道车辆(100)到达预定的地点区域时产生触发信号的步骤。

11.计算机可读的存储介质，在该存储介质上存储有能在计算机系统上执行的程序代码，所述程序代码在其执行时产生方法权利要求8至10之一的步骤。

12.包括代码手段的计算机程序，所述代码手段在其在计算机系统上执行时产生方法权利要求8至10之一所述的步骤。

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