CN108602501B

CN108602501B - 用于轨道车辆的带有时间连续斜坡的制动压力切换系统

Info

Publication number: CN108602501B
Application number: CN201680081682.0A
Authority: CN
Inventors: M-O·赫登
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2036-12-21
Also published as: CN108602501A; EP3402704A1; EP3402704B1; DE102016100290A1; WO2017121595A1

Abstract

本发明涉及用于控制轨道车辆制动装置优选紧急制动装置的设备和方法，其中，检测至少一个用于改变制动装置的通过压力转换器(26)产生的制动压力的切换参数，并且响应于该切换参数的所确定的预定值而产生触发信号(Tr)。用于压力转换器(26)的制动控制压力被引入储气罐(28)中，并且响应于所述触发信号(Tr)而开启制动控制压力从储气罐(28)到压力转换器(26)的供给。

Description

用于轨道车辆的带有时间连续斜坡的制动压力切换系统

技术领域

本发明涉及用于控制轨道车辆制动装置的设备和方法。

背景技术

在现代轨道车辆中常常使用气动式制动装置，这种制动装置通过电子制动控制装置进行控制。特别是，紧急制动装置应该确保提供一个最小紧急制动控制压力用以操纵气动式制动系统的制动执行器。然而，在紧急制动时存在着下述提高的危险：强劲地进行制动，以至于施加的制动力不再能够由车轮与轨道之间的摩擦接触所承负。这样可能导致车轮抱死。另外紧急制动还常常导致轨道车辆猛冲动作，由此，特别是站立的乘客可能会被置于危险境况。

为避免发生抱死，而提出了两级式的压力调节，其中，与速度相关地分两级对用于紧急制动的c-压力进行调节。于是，即便在紧急制动期间依然能够避免车轮抱死并实现平稳制动。

图1示出了一个线图，其显示出这种依据轨道车辆速度(v)对用于气动式制动装置的制动压力(C)进行两级调节的示意性曲线。在传统的紧急制动装置中，从预定的速度水平起，例如利用压力转换器(EDU)，与速度相关地例如分两级(高/低)对用于紧急制动的制动压力(或者也称为“c-压力”)进行调节。例如可以按下述方式来实现这一点，即：从轨道车辆的某一固定速度起，对第二压力室填充预控压力，使得c-压力然后跳跃式上升。然而，这样却导致制动力中的功率峰值，对于摩擦制动器，该功率峰值造成高磨损。这种功率峰值应予避免。

由DE 10 2011 110 047 A1已知一种用于轨道车辆的紧急制动装置，其具有为轨道车辆的气动式制动装置提供紧急制动控制压力的紧急制动控制阀装置。所述紧急制动装置包括一个紧急制动压力调整装置，该紧急制动压力调整装置用于依据轨道车辆的负载值或者轨道车辆的速度值来调整紧急制动控制压力。在此，也可以在一个与速度相关的切换范围之内，分多个与速度相关的级进行切换或者连续地调节切换，从而可降低或者避免前述的功率峰值。

然而，在传统系统的改造中，对于改造型紧急制动压力调整装置或者附加电子系统的需求导致增加的技术开支和与之相关的高的加装开支。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种用于控制轨道车辆紧急制动装置的设备和方法，借其能够以技术上简单的方式降低摩擦制动器的与车轮防抱死相关的较高磨损。

为此，本发明提出一种用于控制轨道车辆制动装置的设备，其包括：-压力转换器，用以产生制动压力，该制动压力用于操纵制动装置的至少一个制动执行器，-传感装置，用以检测至少一个用于改变制动装置的制动压力的切换参数，-触发装置，用以响应于切换参数的通过传感装置确定的预定值而产生触发信号，-储气罐，用于压力转换器的制动控制压力能被供给至该储气罐，和-打开装置，用以响应于所述触发信号而开启所述制动控制压力从储气罐到压力转换器的供给。

此外，本发明提出一种用于轨道车辆的制动系统，其包括根据本发明的设备。

本发明还提出一种用于轨道车辆的紧急制动装置，其包括根据本发明的设备。

本发明还提出一种用于控制轨道车辆制动装置的方法，其包括下列步骤：

-检测至少一个切换参数，该切换参数用于改变制动装置的通过压力转换器产生的制动压力，

-响应于切换参数的所确定的预定值而产生触发信号，

-将用于压力转换器的制动控制压力引入储气罐中，和

-响应于所述触发信号而开启所述制动控制压力从储气罐到压力转换器的供给。

本发明还提出一种计算机可读介质，其包括具有代码工具的计算机程序，所述代码工具用于当该计算机程序在计算机系统中执行时生成根据本发明的方法。

于是，根据本发明，控制设备具有储气罐，该储气罐可以填充用于压力转换器的制动控制压力，其中，该制动控制压力响应于触发信号而借助打开装置从储气罐供给至压力转换器。因此，由于居间连接的储气罐之故，压力不是跳跃式地、而是在时间上连续地(例如以斜坡形式)上升。由此降低了功率峰值并减少了摩擦制动器的磨损。在此，切换的启动点与参数相关地(例如与列车运行速度相关地)实现。

因为在传统的两级式制动压力调节中已经使用了触发信号用于压力切换，所以，通过仅居间连接带有受控的打开装置的储气罐，就能够简单地以及伴随很少技术开支地实现对传统制动系统的改造。

根据第一种有益的发展设计，压力转换器可以具有第一压盘和第二压盘，其中第二压盘大于第一压盘，并且压力转换器的与储气罐连接的输入通向第二压盘，从而通过打开装置开启供给而导致制动压力连续提高。于是，由较大的第二压盘所引起的较高制动压力首先逐渐地和连续地上升，并且在一定迟延时间之后才全力(in voller

以完全水平)作用到制动装置的执行器上。经由压力调整装置或者其他电子系统持续进行时间控制是不必要的。按照传统方式产生触发信号就足够了。

根据第二种有益的发展设计，打开装置可以包括用于将制动控制压力供给到压力转换器的喷嘴或者线性阀。所述喷嘴或者线性阀导致制动压力在时间上呈斜坡状的所期望的上升。

根据第三种有益的发展设计，打开装置可以包括经由触发信号控制的电磁阀。通过该电磁阀，可以时间精确地响应于触发信号而启动制动控制压力从储气罐向压力转换器中的受控供给。

该受控的制动装置优选为紧急制动装置，从而能够利用两级制动压力(为了避免车轮抱死)和利用制动压力在两个制动压力级之间的连续上升(为了避免功率峰值)实现紧急制动。

在本说明书的范围内，用于控制紧急制动装置的设备可以由软件组件(例如触发信号产生、参数检测采集等等)和硬件组件来实现。该设备可以具有一个或者多个接口，以便能够与车辆的其他装置交换适当的数据。所述控制装置可以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

下文将借助实施例参照附图更详细地阐释本发明。附图示出：

图1为一个线图，其示出在传统紧急制动装置中与速度相关的制动力的示意性两级曲线；

图2为根据第一实施例的紧急制动装置的示意性机组连接框图；

图3为一个线图，其示出在按照第一实施例的紧急制动装置中制动力的得以改善的斜坡状曲线；和

图4为根据第二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紧急制动装置对有益实施例进行说明，该紧急制动控制装置用于为轨道车辆的气动式制动装置提供紧急制动控制压力。

图2示意性地示出了带有紧急制动压力调整装置(NBD)22和紧急制动控制阀装置(SVE)24的紧急制动装置。紧急制动控制阀装置24可以与未示出的主风管连接。另外，紧急制动控制阀装置24与单位压力转换器(EDU)26连接，该单位压力转换器将作用的控制压力(例如紧急制动控制压力Cv)转换为相应的制动压力C，该制动压力被供给至气动式制动装置(例如摩擦制动器)的至少一个制动执行器。应当注意的是：也可以代替所述单位压力转换器26而使用一种增压器，该增压器不仅将施加的控制压力Cv传递到更大的体积，而且还加以提升。

在紧急制动情况中，紧急制动装置被操纵或者以其他方式被激活，使得必要时绕过对于常规制动过程所用的主控制阀装置(未示出)。

紧急制动控制阀装置24例如可以通过轨道车辆主风管内的压降进行操控，以引入紧急制动措施。紧急制动控制阀装置24相应地提供紧急制动控制压力Cv，该紧急制动控制压力被传输给单位压力转换器26。所述紧急制动控制压力Cv通过由紧急制动压力调整装置22提供的气动负载控制压力加以修正。为此，向紧急制动控制阀装置24上施加一个气动负载压力信号。紧急制动控制阀装置24根据经修正的负载压力信号通过适当的气动元件调整由其输出的控制压力。

紧急制动压力调整装置22例如可以按下述方式设计：它接收气动负载压力信号，该气动负载压力信号表示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)。另外，还向紧急制动压力调整装置22供给一个由速度传感器(S)21产生的速度信号。该信号可以是电信号或者气动信号。紧急制动压力调整装置22设计为，使其基于速度信号产生和发出一个触发信号Tr用以切换紧急制动压力C。具体而言，若速度信号表明已经达到了轨道车辆的预定速度，紧急制动压力调整装置22便产生触发信号Tr。

正如文首参照图1阐述的那样，在低于预定速度时，应该将制动压力切换到更高的级上。在当前的第一实施例中，使用两个不同大小的压盘(也称为“Cv-盘”)来实现单位压力转换器26中的压力转换，所述压盘的压力室可以经由单位压力转换器26的不同输入Cv1和Cv2被加载紧急制动控制压力Cv。经由平衡梁(未示出)，可以依据前述负载值附加地实现一种与负载相关联的变换调定。根据本实施例，在紧急制动时首先给单位压力转换器26的Cv1-室加载控制压力Cv，该控制压力由于压盘尺寸较小之故而施加较小的力并因此产生较小的制动压力C。在第二紧急制动级中从低于极限速度起，通过经由第二输入Cv2给Cv2-室加载控制压力利用提高的制动压力C实现制动。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。

但根据本发明，并不是直接从紧急制动控制阀装置24给单位压力转换器26的第二输入Cv2加载控制压力Cv，而是经由储气罐(LB)28或者附加的压力室给单位压力转换器的第二输入加载控制压力，其中，响应于触发信号Tr然后经由可控的打开装置29将所含压缩空气供给至单位压力转换器26的Cv2-室。通过这项能够以微少技术开支整合到传统系统中的措施实现了：制动压力不是跳跃式或者梯级式上升，而是在时间上连续地(例如以斜坡形式)上升。由此降低了功率峰值并减少了摩擦制动器的磨损。

切换的时刻也可依据速度以外的其他切换参数(例如持续时间、轮-轨打滑、行程距离等等)实现。

直至达到Cv2-室内最大紧急制动控制压力为止的连续上升持续时间尤其取决于储气罐28的体积和打开装置通流口的体积，因而在紧急制动时最终并不是依据速度、而是定时控制地达到最大制动压力。只有连续压力上升的启动是响应于检测到预定速度值而进行的。通过在轨道车辆速度降低的同时连续地提高制动缸压力，自然也产生制动力随速度的连续上升。因此，通过紧急制动压力调整装置22或者其他电子系统基于速度或其他切换参数对紧急制动控制压力Cv进行连续调节和与之相关的高昂技术改造费用是不必要的。

为了避免文首述及的不利的功率峰值，于是对控制压力向单位压力转换器26的供给进行修正，使得压力上升非跳跃式地实现。往Cv2-室的较大压盘上应该作用一种连续上升的控制压力。受控的打开装置29为此可以具有喷嘴或者线性阀，借其连续地从储气罐28填充单位压力转换器26的Cv2-室。所述填充可以通过附加的电磁阀(未示出)启动，该电磁阀经由触发信号Tr控制。

图3示出了一个线图，其显示出在根据上述第一实施例的紧急制动装置中随轨道车辆速度(v)呈斜坡状上升的用于气动式制动装置的制动压力(C)的示意性曲线。

在触发紧急制动器时，首先将制动控制压力Cv直接供给至单位压力转换器26的Cv1-室，这样导致制动压力C的(较低的)第一级。基于经由传感装置所获取的速度数据，在达到预定速度时便产生触发信号Tr，接着，经由储气罐28和打开装置29控制地和连续上升地实现压力提升，直至达到最大的制动压力。

图4示出了用于根据第二实施例的紧急制动装置的控制方法的流程图，该方法例如在紧急制动控制装置中可以实施为软件用于计算机控制。

程序启动例如在触发紧急制动时开始。在步骤401中，对切换参数(例如可用速度信号的速度数据v)进行分析处理，必要时参考可用的负载数据T，以便例如借助于一种存储表或者一种算法对有关轨道车辆的减速特性作出预测。然后，从预测的减速特性出发，确定出用于开始连续(例如呈斜坡状)改变紧急制动压力的切换值(例如切换速度)。作为备选方案，也可以确定出一个切换范围，切换应该在该切换范围之内进行。此后，在步骤402中，通过与当前速度值的比较来检查：是不是已经达到所确定的切换值或者切换范围。若未达到，则一直重复步骤401和402，直至达到所确定的切换值或者切换范围为止。一旦在步骤402中确认：已经达到了所确定的切换值或者切换范围，流程便迈进至步骤403，并且产生一个用于开启来自储气罐的补充压缩空气供应的触发信号。最后，在步骤404中，响应于所述触发信号而开启从储气罐到单位压力转换器的补充压缩空气供应。

因此，至少对于在紧急制动时引入连续提高制动压力的控制可以通过在紧急制动装置中所设置的程序控制的计算机装置来实现，其中借助计算机程序对图4的步骤进行控制，所述计算机程序例如存储在计算机可读的存储介质上或者可以通过网络(例如因特网或局域网)下载。

在上述实施例中，所说明的制动控制设备也可以具有电子防滑控制装置或者防滑计算机(Gleitschutzrechner)。该防滑计算机可以与一个或多个排放阀连接以提供防滑功能。为此，所述排放阀在压缩空气回路中设于单位压力转换器26之后，该单位压力转换器为未示出的气动执行器提供制动压力。通过所述排放阀，可以按照防滑计算机的指示降低在特定执行器上作用的制动压力。

防滑计算机例如可以从车轮速度传感器的数据当中确定出车辆速度v。在此，速度数据然后可以由防滑计算机传输给紧急制动压力调整装置22，该紧急制动压力调整装置接收这些信息并且为了预测用于控制压力Cv连续上升的切换值而对其进行分析处理。因此，紧急制动压力调整装置22可以利用已有的数据v、T。不言而喻，所述紧急制动压力调整装置22也可以通过适当方式与其他传感器和/或控制装置连接，以便预测为操控紧急制动控制阀装置24所用的负载压力信号或者说切换值。此外，所述紧急制动压力调整装置22也可设计为，在速度数据v和/或负载值数据T传输失灵时，操控用于后备-紧急制动压力曲线(Rückfall-Notbremsdruckverlauf)的预定切换值。

需要注意的是，并非强制性地在提高制动压力时以及也并非强制性地在紧急制动时必须采用所提出的制动压力曲线连续变化。

概括来说，介绍了一种用于控制轨道车辆制动装置(优选紧急制动装置)的设备和方法，其中，检测至少一个用于改变制动装置的通过压力转换器产生的制动压力的切换参数，并且响应于该切换参数的所确定的预定值而产生触发信号。用于压力转换器的制动控制压力被引入储气罐中，并且响应于所述触发信号而开启制动控制压力从储气罐到压力转换器的供给。

在以上说明中、在附图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

1.用于控制轨道车辆制动装置的设备，其包括：

-压力转换器(26)，用以产生制动压力，该制动压力用于操纵制动装置的至少一个制动执行器，

-传感装置，用以检测至少一个用于改变制动装置的制动压力的切换参数，

-触发装置，用以响应于切换参数的通过传感装置确定的预定值而产生触发信号，

-储气罐(28)，用于压力转换器(26)的制动控制压力能被供给至该储气罐，和

-打开装置(29)，用以响应于所述触发信号而开启所述制动控制压力从储气罐(28)到压力转换器(26)的供给。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述传感装置包括用以检测轨道车辆速度的速度传感器(21)，并且所述压力转换器(26)的输入是用于提高制动压力的输入。

3.如权利要求2所述的设备，其中，所述压力转换器(26)具有第一压盘和第二压盘，其中第二压盘大于第一压盘，并且所述压力转换器的与所述储气罐(28)连接的输入通向所述第二压盘，从而通过所述打开装置(29)开启供给而导致制动压力连续提高。

4.如权利要求1至3之一所述的设备，其中，所述打开装置包括用于将所述制动控制压力供给到压力转换器(26)的喷嘴或者线性阀。

5.如权利要求1至3之一所述的设备，其中，所述打开装置(29)包括经由所述触发信号控制的电磁阀。

6.如权利要求4所述的设备，其中，所述打开装置(29)包括经由所述触发信号控制的电磁阀。

7.如权利要求1至3之一所述的设备，其中，所述制动装置是紧急制动装置。

8.如权利要求4所述的设备，其中，所述制动装置是紧急制动装置。

9.用于轨道车辆的制动系统，其包括如权利要求1至8之任一项所述的设备。

10.用于轨道车辆的紧急制动装置，其包括如权利要求1至6之任一项所述的设备。

11.用于控制轨道车辆制动装置的方法，其包括下列步骤：

-检测至少一个切换参数，该切换参数用于改变制动装置的通过压力转换器(26)产生的制动压力，

-响应于切换参数的所确定的预定值而产生触发信号，

-将用于压力转换器(26)的制动控制压力引入储气罐(28)中，和

-响应于所述触发信号而开启所述制动控制压力从储气罐(28)到压力转换器(26)的供给。

12.如权利要求11所述的方法，其中，开启从储气罐进行供给的步骤设计为，使其导致制动压力呈斜坡状上升。

13.如权利要求11或12所述的方法，其中，制动过程为紧急制动。

14.计算机可读介质，其包括具有代码工具的计算机程序，所述代码工具用于当该计算机程序在计算机系统中执行时生成如权利要求11至13之任一项所述的方法。