CN108602495A - 用于轨道车辆的具有适应性衬片特征曲线的制动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制轨道车辆的制动装置的设备和方法，其中，借助特征曲线改变装置(13)依据在制动装置中所使用的制动衬片品类的摩擦特性来改变制动装置的压力特征曲线。

Description

用于轨道车辆的具有适应性衬片特征曲线的制动控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制轨道车辆所用制动装置的设备和方法。

背景技术

在现代轨道车辆中，通常使用气动式或液压式的制动装置，所述制动装置由电子制动控制装置进行控制。在车辆认证过程中，要将用于负载压力的气动式或机械式工作的调节及限制阀适配于制动衬片的特性。在此，通常使用在制动摩擦面(例如制动衬片与制动盘)之间在时间上取平均的摩擦系数(μ)，该摩擦系数表示制动衬片类型(Bremsbelagtyp，制动衬片型式)或制动衬片品类(Bremsbelagsorte，制动衬片品级)的特征。然后这样地调整压力调节系统，使得(附加地通过负载压力补偿)在快速制动时产生所期望的制动缸压力。

由WO 2010/069520 A2已知一种轨道车辆的制动装置，其对摩擦条件的微小波动进行补偿，在该制动装置中，通过如下方式减少制动装置的制造和维护费用，即：借助传感器装置测量至少一个参量(如车轮转动速度、车轮周向加速度、制动力、制动力矩或制动压力)关于时间的变化曲线，所述参量代表着在车轮与轨道之间和/或在制动衬片与制动盘之间的摩擦条件的波动，并依据所测参量关于时间的变化曲线与该参量的预定或预期的关于时间的变化曲线之偏差，来适配调整由制动执行器所产生的制动力。

通常，轨道车辆与特定的制动衬片品类一起获得认证，该制动衬片品类于是也最终决定了代表摩擦条件波动之参量的上述预定的关于时间的变化曲线。这一点限制了运营方对于可能的制动衬片品类的选择，并导致在计划更换制动衬片品类时增加技术费用。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于控制轨道车辆所用制动装置的设备和方法，借助该设备和方法，在减少技术费用的情况下可以在运行中使用具有不同摩擦特性的多种制动衬片品类。

此目的通过按照独立权利要求所述设备和方法的特征得以实现。

由从属权利要求可得知本发明的一些进一步有利的实施方案和发展设计。

因此，按照本发明，使制动装置(例如制动执行器)的压力特征曲线依据制动装置(例如制动执行器)的压力特征曲线进行改变。于是，例如可以提供至少两个不同的特征曲线，在这两个特征曲线之间可根据所安装使用的衬片类型，例如在维护活动期间或者以自识别方式自动地切换。所述改变例如可以是压力-速度特征曲线沿着压力轴的竖向位移。与负载校正无关，例如在快速制动时可以使压力特征曲线这样地位移，即：将当前所使用的制动衬片品类的不同的平均摩擦系数(μ)纳入考虑并且进而对其实施补偿。由此便可以省却在更换制动衬片品类之后高成本的改装或者对制动控制的重新编程。

按照有利的第一种发展设计，可以设置一确定装置，用于根据控制信号来确定摩擦特性，该控制信号表明所选择的制动衬片品类。这就提供了如下可能性：通过在不同控制信号值之间手动或自动地进行切换来实现简单的控制，所述控制信号值分别对应一种制动衬片品类。具体而言，例如可以响应于手动、电动、电子或电-气动方式的切换而产生控制信号，该切换与新的制动衬片品类的使用相关联。

按照有利的第二种发展设计，不仅在快速制动时而且在正常行车制动时都可以产生用于改变压力特征曲线的控制信号，从而也可以在更换制动盘品类的情况下对行车制动器施加影响。

按照有利的第三种发展设计，特征曲线改变装置可以设计为，在压力转换器中通过给附加的先导控制体积充气或通过将两个控制室相连而产生附加的活塞面，从而达成压力-速度特征曲线的竖向位移。在此，例如可以通过操控电磁阀、尤其是脉冲阀来执行给附加的先导控制体积充气或产生附加的活塞面。这样能够实现在技术上可简单实现的特征曲线位移。

按照有利的第四种发展设计，特征曲线改变装置设计为，在压力转换器中通过第二控制室内的压力改变来达成压力-速度特征曲线的竖向位移。在此，特征曲线改变装置例如可以设计为，多级地执行压力改变。

在本说明书的范围内，所述特征曲线改变装置和所述确定装置可以使用软件组件和/或硬件组件来实现。这些装置可以包括一个或多个接口，以便能够与轨道车辆的其他装置交换合适的数据，和/或作为一个或多个模块和/或进程和/或对象和/或线程予以实现。

附图说明

后文将借助实施例参照附图更详细地阐释本发明。图中示出：

图1为按照第一实施例的制动控制设备的示意性功能框图；

图2为按照第一实施例的带有两个不同的可选压力-速度特征曲线的线图；

图3为按照第二至第五实施例的用于实现特征曲线切换的压力转换器的剖视图；和

图4为按照第六实施例的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面借助用于轨道车辆的示例性制动装置来说明一些有利的实施例，用于为轨道车辆的气动制动装置提供一种摩擦系数得到补偿的制动控制压力。

图1示出按照第一实施例的制动控制设备的示意性功能框图。

按照第一实施例，负载压力调节、限制或中继阀设计为，可以与借助相应的负载校正单元(L)12对制动压力c进行的负载校正(L)无关地，例如在快速制动中，通过借助增力单元(V)13增大体积来附加地改变(例如移置)压力特征曲线，以便补偿由于更换制动衬片品类而引起的摩擦系数变化。为此，首先需要摩擦系数确定或摩擦系数适配单元11，该单元依据与所用制动衬片品类有关的平均摩擦系数来补偿预设的设定值S或者说将该设定值一并纳入考虑。在此，也可能涉及在不同的与衬片品类有关的设定值之间的简单切换。为此，例如响应于对制动衬片品类的手动或自动确定，而确定出表明制动衬片品类的控制信号BS。因为典型地总是仅安装使用一种衬片品类在轨道车辆中用于制动控制，所以，将压力特征曲线设计为可切换，可能就足够了。例如可以以手动、电动、电子或电-气动方式执行响应于控制信号BS通过增力单元13中的增力变化进行的特征曲线切换。在图1中，负载校正单元12和增力单元13的顺序也可以互换。

负载校正单元12例如可以构成为，使其接收气动的负载压力信号，该负载压力信号说明的是轨道车辆的或者说轨道车辆所配车轴的负载值。这个信号例如可能来自于空气折囊(Luftbalg，气簧)。然后基于该负载压力信号改变制动压力，以实现负载校正。

可选地，还可以规定，将响应于控制信号BS而选择的特征曲线也应用于对正常行车制动器施加影响，以便由此针对正常制动运行也引入摩擦系数补偿。为此，也可以将所选择的制动衬片品类、控制信号BS的值或者用于特征曲线选择的切换位置读入到行车制动器的制动或驱动控制装置中，并且考虑用于控制。

图2示出了带有针对第一制动衬片品类A和第二制动衬片B的两个制动压力特征曲线的线图(制动压力(C)关于速度(v))。如从图2中可看出的那样，两个压力特征曲线的区别在于沿着制动压力轴(也称为“c－压力”)的方向有一竖向位移。因而，第一衬片品类A与第二衬片品类B相比需要更高的制动压力。也就是说，为了补偿从衬片品类B更换到衬片品类A时所改变的摩擦系数，必须将压力特征曲线沿竖向向上位移，以便在运行中建立更高的制动压力。从制动衬片品类A到制动衬片品类B的更换则要求向下沿竖向位移特征曲线，并且因而要求更低的制动压力。

增力单元13中的这种特征曲线位移或改变例如可以借助压力转换器(EDU)获得。这一点例如可以这样地实现，即：将第二压力室充以先导控制压力，使得c－压力然后跳跃式升高。

图3示出了在第二至第五实施例中使用的压力转换器的示意性剖视图。

正如在开头参照图1阐述的那样，应该依据所确定的衬片品类将压力特征曲线并因此将制动压力C切换到更高的级或者低的级(压力特征曲线)。在目前的第二实施例中，使用两个不同大小的压盘(也称为“Cv盘”)32和33来实现压力转换器中的压力转换，所述压盘的各压力室可以经由压力转换器的不同输入端Cv1和Cv2用制动控制压力Cv加载。经由借助气动缸36可控制的平衡梁34，可以依据前述负载值附加地实现一种与负载有关的变换调定。

根据本实施例，在紧急制动时首先使压力转换器26的Cv1室的输入端用控制压力Cv加载，该室由于较小的压盘尺寸而施加较少的作用力并因而产生较小的制动压力C。如果在制动衬片更换时(例如图2中从衬片品类B到衬片品类A)需要提高制动压力C，则通过经由第二输入端Cv2给Cv2室加载控制压力来实现这一点。Cv2室的压盘具有较大的面积，并且差力合计到总力，这便造成较高的制动压力C并因此致使图2中压力特征曲线沿竖向向上位移。

根据第二实施例，因此通过给附加的先导控制体积或附加的活塞面充气或者通过借助手动切换而与第二控制室连接，可以实现制动压力特征曲线的竖向位移。借助位置监控和状态回读可以实现对制动控制(制动控制器)的反馈。

按照第三实施例，对于新的衬片品类，切换也可以自动地借助电磁阀和通过制动控制器进行操控来实现，优选借助脉冲阀，用以保持处于无电流状态中的位置。

根据第四实施例，通过模拟地改变第二控制室中的制动控制压力还可以实现一种特殊的特征曲线位移。这一点可以借助电子调节回路来实施。在此，可以用模拟压力对膜或者压盘加载，该压力然后便在制动期间影响底级的特征曲线。因此，例如可以规定2巴的固定下限，然后按照需要可以将直的或可变的特征曲线添加上去。

按照第五实施例，通过分级地改变第二控制室中的压力也可以实现一种多重分级的特征曲线位移，用以适配于多个衬片品类。这一点可以类似于第四实施例实现，在此，在制动过程期间改变阈限，以便除了不同衬片之外还能实现对衬片性能的补偿。

图4示出一种按照第六实施例用于带有摩擦系数补偿的制动装置的控制方法的流程图，该方法例如在制动控制装置中可以实施为软件用于计算机控制。

程序启动例如在更换制动衬片之时或之后开始。在步骤401中，首先识别制动衬片品类和与之相关联的摩擦系数。这一点例如可以通过手动输入或扫描制动衬片品类的标识或标志来实现，或者通过其他光学的或与应答器结合的识别来实现。此后，在步骤402中，通过与最后一次所使用的制动衬片品类相比较来检查：是否安装了新的制动衬片品类。如果不是，则在下次衬片更换时重复步骤401和402。或者作为另一选择，可以跳转至流程的结束。反之，如果在步骤402中确认：安装了新的衬片品类，则流程迈进至步骤403，并且基于新的衬片品类的所改变的摩擦系数来确定用于制动压力特征曲线位移的控制参量。相应的参数值能被保存在可编程的或可交换的存储器表中。步骤403还可以包括：产生表明衬片品类的控制信号BS。最终，在步骤404中，根据所确定的控制参量，通过引入相应的控制措施(例如针对压力转换器)而促发制动压力特征曲线的位移。然后流程便结束。

应该注意的是，所提出的制动压力特征曲线改变无须强制性地作为竖向位移实现。根据新的制动衬片品类的摩擦特性，通过相应地影响压力转换器或者所供给的控制压力也可实现特征曲线斜率或形状有所改变的其他一些变化，以便实现合适的摩擦系数补偿。

概括来说，介绍了一种用于控制轨道车辆的制动装置的设备和方法，其中，借助于特征曲线改变装置依据在制动装置中所使用的制动衬片品类的摩擦特性来改变制动装置的压力特征曲线。

在以上说明中、在附图中以及在权利要求中所公开的发明特征，不论是单独考虑还是任意组合，对于本发明的实现可能都是重要的。

Claims (13)

1.用于控制轨道车辆的制动装置的设备，所述设备包括特征曲线改变装置(13、404)，该特征曲线改变装置用于依据在制动装置中所使用的制动衬片品类的摩擦特性来改变制动装置的压力特征曲线。

2.按照权利要求1所述的设备，所述设备还包括确定装置(11、403)，该确定装置用于根据控制信号(BS)来确定摩擦特性，该控制信号表明所选择的制动衬片品类。

3.按照权利要求2所述的设备，其中，所述设备设计为，响应于手动、电动、电子或电-气动方式的切换而产生所述控制信号(BS)，该切换与新的制动衬片品类的使用相关联。

4.按照权利要求2或3所述的设备，其中，所述设备设计为，不仅在快速制动时而且在正常行车制动时都产生用于改变压力特征曲线的所述控制信号(BS)。

5.按照上述权利要求之一所述的设备，其中，所述特征曲线改变装置(13、404)设计为，引发压力-速度特征曲线沿压力轴的竖向位移。

6.按照权利要求5所述的设备，其中，所述特征曲线改变装置(13、404)设计为，在压力转换器中通过给附加的先导控制体积充气或通过将两个控制室相连而产生附加的活塞面，从而引发所述压力-速度特征曲线的竖向位移。

7.按照权利要求6所述的设备，其中，所述特征曲线改变装置(13、404)设计为，通过操控电磁阀、尤其是脉冲阀来执行给附加的先导控制体积充气或产生附加的活塞面。

8.按照权利要求5所述的设备，其中，所述特征曲线改变装置(13、404)设计为，在压力转换器中通过第二控制室内的压力改变来引发所述压力-速度特征曲线的竖向位移。

9.按照权利要求8所述的设备，其中，所述特征曲线改变装置(13、404)设计为，多级地执行所述压力改变。

10.用于轨道车辆的制动系统，所述制动系统包括按照权利要求1至9之一所述的设备。

11.用于控制轨道车辆的制动装置的方法，所述方法包括如下步骤：依据在制动装置中所使用的制动衬片品类的摩擦特性来改变制动装置的压力特征曲线。

12.按照权利要求11所述的方法，其中，制动过程是快速制动。

13.计算机程序，其包括代码工具，所述代码工具用于当该计算机程序在计算机系统上执行时生成按照权利要求11所述的步骤。