CN109070854A - 用于开环控制或闭环控制制动设备的方法和装置 - Google Patents

Abstract

轨道车辆的制动设备(10)包括至少一个具有满足快速制动要求的高的安全性水平的第一制动系统(14)和至少一个具有较低安全性水平的第二制动系统(16)。在开环控制或闭环控制这样的制动设备(10)时，在触发快速制动之后，首先激活至少一个第二制动系统。之后仅当由制动设备(10)产生的制动作用低于阈值时，才激活至少一个第一制动系统(14)，其中，使该阈值匹配于制动系统(14、16)的可达到的制动作用。

Description

用于开环控制或闭环控制制动设备的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于开环控制或闭环控制制动设备、尤其是轨道车辆的制动设备的方法和装置。本发明还涉及一种具有这样的开环控制或闭环控制装置的制动设备和轨道车辆。此外，本发明涉及一种计算机可读的具有相应程序代码的存储介质和一种具有相应代码手段的计算机程序。

背景技术

轨道车辆通常装备有制动设备，所述制动设备包括多个不同的制动系统，这些制动系统用于不同的运行工况。常见的制动系统尤其是包括压缩空气制动器、电子气动制动器(EP)、空气动力制动器、电子动力制动器(ED)、柴油车中的减速器制动器、磁轨制动器(Mg)和涡流制动器(WB)。电子气动制动器例如作为用于操控压缩空气制动器的附加装置用于同时制动或缓解轨道车辆一节车厢的所有制动器促动器亦或轨道车辆的多个车厢或所有车厢的制动器促动器。此外，对于压缩空气制动器来说有直接起作用的制动器和间接起作用的制动器之分。

在本发明的范围内应包括所有类型的快速制动、强制制动和紧急制动的快速制动必须以高的安全性水平进行。因此，在制动设备中要区分具有满足快速制动要求的高的安全性水平的制动系统(关于制动器重量考虑的制动器)和具有较低安全性水平的制动系统(不可考虑的制动器)。在这种意义上高安全性的制动系统尤其是包括液压操纵的、气动操纵的或电子气动操纵的摩擦制动器(液压摩擦制动器、压缩空气摩擦制动器、P/EP摩擦制动器或下文通常简称为“摩擦制动器”)。在现今的轨道车辆中，在快速制动时除了摩擦制动器之外可以使用附加的制动系统(可附加考虑)。摩擦制动器在快速制动时总是被激活并且因而必然经受磨损。

在常规的制动设备中这样操控用于快速制动的制动系统，使得高安全性的摩擦制动器被激活并且不可考虑的安全性水平低的或者甚至没有安全性水平的制动系统被去激活。按这种方式应保证高的安全性水平。然而在该常规的控制方法中缺点在于，在快速制动的情况下去激活磨损低的并且在有些情况下回馈能量的制动系统并且仅仅经受磨损的摩擦制动器是起作用的。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种改善的用于开环控制或闭环控制制动设备的方法和装置，该方法和装置能实现尽可能低磨损地运行制动设备。

所述目的通过独立权利要求的教导实现。本发明的有利的实施方案是从属权利要求的主题。

在用于开环控制或闭环控制制动设备的方法中，该制动设备包括至少一个具有满足快速制动要求的高的安全性水平的第一制动系统和至少一个具有较低安全性水平的第二制动系统，按照本发明，在触发快速制动之后首先激活至少一个第二制动系统。之后当由制动设备产生的制动作用低于阈值时，激活至少一个第一制动系统，其中，使该阈值匹配于制动系统的可达到的制动作用。

按照本发明，制动设备包括至少一个具有满足快速制动要求的高的安全性水平的第一制动系统和至少一个具有较低安全性水平的第二制动系统，用于开环控制或闭环控制该制动设备的装置具有：用于在触发快速制动之后激活至少一个第二制动系统并且当由制动设备产生的制动作用低于阈值时激活至少一个第一制动系统的器件；和用于使该阈值匹配于制动系统的可达到的制动作用的器件。

与在快速制动情况下仅仅激活高安全性的摩擦制动器的常规制动设备相反，本发明建议，在触发快速制动之后首先激活至少一个第二制动系统，并且之后仅当由制动设备产生的制动作用低于阈值时，才激活至少一个第一制动系统，其中，持续地使该阈值匹配于制动系统的、尤其是第二制动系统的可达到的制动作用、亦即匹配于在环境条件下当前真实可达到的制动作用或实际可实现的制动力。按这种方式可以在快速制动中也使用安全性水平较低的制动系统，所述安全性水平较低的制动系统通常低磨损地并且在有些情况下回馈能量地工作。高安全性的通常经受磨损的制动系统只有在稍晚的时刻才使用或者说接通，当这被判定为必要和满足目的时。总之，因而可以降低制动设备的磨损，而不限制所希望的安全性水平。

换言之，利用本发明创造了一种成本低廉的可能性：可以将现今的制动系统在不改动这些制动系统的情况下用在快速制动的高安全性相关的运行模式中，尽管这些制动系统(尤其是其电子部件)不是针对该安全性目标而研发的并且尽管这些制动系统的起作用或激活受其他复杂的控制系统、例如防滑保护装置连同环境条件(例如车轮/轨道的传力)影响。

其安全性水平满足快速制动要求的高安全性的制动系统在这方面尤其是包括开头已经提到的摩擦制动器。

本发明尤其是基于以下考虑：使用高安全性的、但有磨损的摩擦制动器用于快速制动的固定预设构成在常规制动设备中的缺点。但为了仍能在快速制动中利用不可考虑的制动系统，至少一个高安全性的监控装置以及主动抑制高安全性的摩擦制动器和为此有效的安全性标准(例如减速度)是必需的。在此，在最简单的情况下将会首先不考虑变化的会对制动设备的可达到的制动作用有明显影响的外部影响因素(例如环境、天气条件)。这对于轨道车辆的制动设备意味着：高安全性的监控系统在不知晓例如会引起差的附着系数和因而差的减速度(以及因而低于例如阈值“最小减速度”)的外部影响的情况下必须去激活附加的具有较低安全性水平或没有安全性水平的制动系统(尤其是ED制动器)并且仅须激活考虑的压缩空气摩擦制动器。由此虽然遵守了所希望的安全性水平，但又消除了在低磨损的制动(回馈/电阻制动)方面的优点，尽管这些制动系统没有失效。因此，系统性地并且过分地降低了这种无磨损的制动系统的可用性。

利用按照本发明的解决建议，在通过具有较低安全性水平的第二制动系统实现的制动作用不足时首先检测制动设备的制动系统、亦即第一和/或第二制动系统的、所有或仅一部分可用制动系统的当前可达到的制动作用。如果在这里可达到的制动作用例如由于在车轮和轨道之间的附着降低而减小，并且判定使用高安全性的摩擦制动器也不可能改善制动作用(因为这例如同样涉及与传力相关的制动器)，则结果应继续使用低磨损的第二制动系统。只有当在制动作用不足的情况下希望高安全性的第一制动系统能实现较强的制动作用时，才激活该第一制动系统。这按照本发明通过如下方式实现，即，在可达到的制动作用降低的情况下匹配用于足够的制动作用的阈值(安全性标准)。在此，高安全性的第一制动系统的激活可以附加于保持激活的第二制动系统地或者代替第二制动系统地实现。

用于使制动设备转移到快速制动的安全状态中的判定阈值是动态的并且匹配于制动系统的有效性。切换到安全的“备用”状态(取消对第一制动系统的抑制)只有在违背所匹配的阈值(安全性标准)时才进行。只有当低于该持续地例如适配于轨道和车轮之间的附着工况的阈值时，才取消对高安全性的第一制动系统(例如气动的压缩空气摩擦制动器)的抑制并且因此继续确保快速制动。

通过按照本发明的解决方案，与采用固定预设地使用高安全性的第一制动系统相比，提高了(尤其是低磨损的)第二制动系统的运行可用性和使用持续时间。由此，在有些情况下同样存在的复杂的缩短制动距离的控制功能和辅助功能“更长时间地”起作用，将区分于失效的单元或(出于任何原因)不起作用的单元的尤其是系统性的环境影响例如污染、雨纳入控制。

在本发明的一种有利的实施方案中，所述方法具有检测由激活的第二制动系统产生的当前制动作用的步骤。制动作用优选依据例如轨道车辆的减速度来判断。

在本发明的一种有利的实施方案中，所述方法具有检测至少一个所述第一制动系统的和/或至少一个所述第二制动系统的当前可达到的制动作用或可实现的制动力的步骤。制动系统的可达到的制动作用在与传力相关的制动器中优选依据滑动状态来判断。在车轮和轨道之间的滑动状态例如受轨道状态、在轨道上的潮湿/湿润的或润滑的层(例如由于雨、雪、树叶等引起)、相应制动系统的状态和类似物影响。

在本发明的一种进一步有利的实施方案中，所述方法还具有检测当前可用的制动系统的步骤。由此可以避免不必要地尝试使用第二制动系统，尽管其已经失效或已经被去激活。

在本发明的一种进一步有利的实施方案中，所述方法还具有检测当前的车辆运行数据的步骤。然后优选也可以根据所检测的车辆运行数据(例如车辆速度、车重、路线曲线等等)匹配用于激活所述至少一个第一制动系统的阈值。

本发明的主题也是一种用于轨道车辆的制动设备，其具有本发明的上述开环控制或闭环控制装置。

在本发明的一种有利的实施方案中，制动设备的开环控制或闭环控制装置可以监控和操控多个制动系统。通过同时在中央位置处通过车辆层面上的有效的标准监控多个复杂的控制函数，可以省去局部监控器(分布在车辆/列车或车厢上，其在监控方面同样必须是高安全性的)。因此，可以极大地降低技术耗费并且可以进一步提高整个系统可用性。在系统安全性水平保持相同的情况下也可以在较低的安全性水平上研发第二制动系统的产生制动力的单元，这同样节省了成本和材料。

本发明的主题还是一种轨道车辆，其具有这样的制动设备和/或本发明的上述开环控制或闭环控制装置。

此外，本发明的主题是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，该程序代码在其执行时产生本发明的上述方法。

最后，本发明的主题也是一种计算机程序，其包括代码手段，所述代码手段在其在计算机系统上执行时产生本发明的上述方法。

附图说明

本发明的上述优点以及进一步的优点、特征和应用可能性从借助附图对实施例的以下描述中变得更容易理解。其中，绝大部分示意性地示出：

图1示出按照本发明的一种实施例的用于轨道车辆的制动设备的构造；

图2示出用于开环控制或闭环控制图1中的制动设备的在按照本发明的快速制动运行模式中的程序的流程图；和

图3示出用于开环控制或闭环控制图1中的制动设备的在按照本发明的快速制动运行模式中的另一程序的流程图。

具体实施方式

图1示出按照本发明的用于轨道车辆的制动设备10的大大简化的构造。

轨道车辆可以包括一节或多节车厢，所述车厢分别具有或没有自己的驱动装置。在一车节厢上可以设有一个或多个转向架，在所述转向架上可以分别设有一个或多个轮轴，在所述轮轴上可以分别安装两个尤其是相互刚性连接的车轮。各制动装置优选联网成一个轨道车辆范围内的联合体并且优选由一个共同的开环控制或闭环控制装置12监控和操控。

制动设备10的各制动装置包括多个不同的制动系统。在此，制动设备10具有至少一个第一制动系统14，该第一制动系统具有满足快速制动要求的高的安全性水平并且因而被分级成高安全性的。第一制动系统14例如是压缩空气摩擦制动器。此外，制动设备10包括多个具有较低安全性水平的第二制动系统16，所述第二制动系统例如是磁轨制动器、涡流制动器、电子动力制动器、电子气动制动器和/或空气动力制动器。制动设备10的不同制动系统14、16优选可以彼此独立地由开环控制或闭环控制装置12操控。

每个高安全性的第一制动系统14具有一个控制单元14a、一个或多个传感器14b和一个或多个促动器14c。每个第二制动系统16具有一个控制单元16a、一个或多个传感器16b和一个或多个促动器16c。传感器14b、16b尤其是用于检测车轮相对于轨道的滑动状态、轨道的状态、在轨道上的覆盖物(例如雨水、树叶等)等等。制动系统14、16的控制单元14a、16a经由(例如无线的、有线的、气动的等等)信息传递连接装置18而与开环控制或闭环控制装置12连接。

图2图解示出用于针对快速制动运行模式借助开环控制或闭环控制装置12开环控制或闭环控制制动设备10的示例性的程序。

当在步骤S10中触发快速制动时，轨道车辆的制动设备10被置于快速制动运行模式。这例如可以自动地、由车辆驾驶员、由陪同人员或由乘员来实现。

在快速制动运行模式中，在步骤S12中由开环控制或闭环控制装置12经由信息传递连接装置18首先激活至少一个第二制动系统16，例如电子动力制动器或磁轨制动器，只要这样的制动器可用(参见图3中的步骤S28)。在步骤S14中持续地(亦即与快速制动程序无关地)检测当前的车辆运行数据、例如车辆速度、车辆重量、路段曲线数据等。此外，持续地鉴于制动系统的可用性检测或测定制动系统的当前运行状态(起作用的、去激活的、过热的、等等)、能由制动系统实现的制动力、制动功率或制动力矩等等。

在步骤S16中检测由所述至少一个激活的第二制动系统16实现的当前的制动作用。为此目的，例如检测当前的车辆减速度。

在下一步骤S18中检查所检测到的当前的制动作用对于所要求的快速制动是否足够。为此目的，开环控制或闭环控制装置12例如可以将所检测到的当前的车辆减速度与车辆减速度阈值进行比较。

如果在步骤S18中将制动作用判断为足够的，则不变地继续快速制动运行模式。这就是说，为了实施快速制动，所述至少一个第二制动系统16是保持起作用的，并且放弃激活高安全性的第一制动系统14。结果，可以低磨损地执行快速制动。程序跳回检测步骤S14和S16。

而如果在步骤S18中判定当前的制动作用不足够，则程序继续至步骤S20。在这个步骤中检测制动系统14、16的当前可达到的制动作用。在此可以检测仅仅第一制动系统14的可达到的制动作用、仅仅第二制动系统16的可达到的制动作用、不仅第一制动系统14的而且第二制动系统16的可达到的制动作用，其中，这相应地适用于所有存在的制动系统或者仅一部分相应的制动系统。为此，尤其是可以检测或测定由起作用的制动系统引起的当前滑动状态和/或由可附加激活的制动系统引起的预期的滑动状态。此外可以检测会影响制动系统可到达的制动作用的其他的环境条件、例如环境温度、相对湿度、轨道温度等等。

开环控制或闭环控制装置12然后在步骤S22中判断制动系统可到达的制动作用是否减小。此外，优选也确定阈值减小的程度。

如果用于评价制动系统的阈值没有减小，则开环控制或闭环控制装置12必须由于之前确定为不足的制动作用而认为：激活的第二制动系统16对于快速制动不足够并且高安全性的第一制动系统14能实现更好的制动作用。因此，在步骤S26中激活至少一个第一制动系统14。第一制动系统的激活可以代替第二制动系统16实现(这就是说，之前在快速制动运行模式中激活的第二制动系统被去激活)，或者可以附加于起作用的第二制动系统16实现(“混合”)。

而如果制动系统的可达到的制动作用在步骤S22中被判断为减小的，则开环控制或闭环控制装置12认为：起作用的第二制动系统16原则上按照规定工作并且第一制动系统14也不能实现更好的制动作用。这例如可以是在车轮和轨道之间的附着系数差时的情况，因为高安全性的摩擦制动器也只能发挥减小的制动作用(因为同样与力锁合有关)。按照本发明，在该情况中应放弃激活高安全性的第一制动系统14，而是取而代之仅低磨损的第二制动系统16继续保持起作用。

在图2的程序中，在该情况中继续至步骤S24。在这个步骤S24中匹配用于在步骤S18中判断足够制动作用的阈值。例如，在车轮与轨道之间的附着系数差的情况下减小用于车辆减速度的阈值。这导致：在步骤S18中下一次判断时尽管车辆减速度小于期望仍判断该车辆减速度(对于此刻)是足够的。开环控制或闭环控制装置12因此可以保持(beibehalten)激活第二制动系统16，而不激活高安全性的第一制动系统14。这就是说，步骤S14、S16、S18在一个回路中重复执行。

只有当在这个回路中车辆减速度继续减弱时，在步骤S18中的判断结果尽管已经匹配过阈值但仍改变并且可以进一步匹配阈值(步骤S24)或激活第一制动系统14(步骤S26)。在极限情况下(如果例如所有轴滑动)，用于判断足够制动作用的阈值可以根据该原理甚至减小至零。

上面依据图2描述的程序重复执行如此长的时间，直至达到要求的结束。要求的结束例如可以通过车辆的停止(亦即成功的快速制动)或者通过取消快速制动运行状态存在。检查当前的制动作用是否足够和第一制动系统是否应被激活优选(准)连续地、例如以秒节拍进行。

图3示出用于针对快速制动运行模式借助开环控制或闭环控制装置12开环控制或闭环控制制动设备10的程序的另一实施方式。在此，相同的或类似的过程步骤用相同的附图标记标出并且不再结合图3详细阐述。

在图3中图解说明的程序与图2的上面阐述的程序之区别尤其是在于过程步骤的顺序。因此，在图3的实施方式中，过程步骤S20、S22、S24被置于过程步骤S16、S18之前。

详细地，在步骤S14中持续检测当前的车辆运行数据并且也将其提供用于在步骤S10中触发的快速制动运行模式。在步骤S10中触发快速制动之后，在步骤S28中首先检查第二制动系统16、例如电子动力制动器或减速器制动器是否根本可用。这例如依据检测制动系统的当前运行状态(起作用的、去激活的、过热的、等等)来进行。如果在步骤S28中第二制动系统16没有被或不再被分级为可用的，则程序直接分支到最后的步骤S26，在该最后的步骤中高安全性的第一制动系统14被激活并且直至快速制动运行模式的结束保持起作用。

如果第二制动系统16可用，则在步骤S12中激活该第二制动系统。接着测定制动系统14、16的当前可达到的制动作用、尤其是可用的第二制动系统16和优选还有可用的第一制动系统14的当前可达到的制动作用(步骤S20)。如果在步骤S22中判断当前可达到的制动作用减小，则在步骤S24中相应地匹配用于判断足够的当前制动作用的阈值。而如果当前可达到的制动作用在预定的范围内，则用于判断足够的当前制动作用的阈值保持不变并且过程直接继续至步骤S16。

在步骤S16中检测制动设备10的当前的制动作用。在步骤S18中通过与——有可能在步骤S24中匹配过的——阈值比较而判断：所检测的当前制动作用对于要求的快速制动是否足够。如果由所述至少一个第二制动系统16实现的制动作用不足，则在步骤S26中——代替地或补充地——必须激活高安全性的第一制动系统14或者说取消对高安全性的第一制动系统14的抑制。

如果在步骤S18中判断由所述至少一个第二制动系统16实现的制动作用足够，则过程返回至步骤S28或者替代地返回至步骤S20，以便重复运行回路。

Claims (14)

1.用于开环控制或闭环控制制动设备(10)、尤其是轨道车辆的制动设备的方法，其中，制动设备(10)包括至少一个具有满足快速制动要求的高的安全性水平的第一制动系统(14)和至少一个具有较低安全性水平的第二制动系统(16)，其特征在于，在触发快速制动(步骤S10)之后，首先激活至少一个第二制动系统(16)(步骤S12)，并且之后当由制动设备(10)产生的制动作用低于阈值(步骤S18)时，激活至少一个第一制动系统(14)(步骤S26)，其中，使该阈值匹配于制动系统(14、16)的可达到的制动作用(步骤S24)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法具有检测由激活的第二制动系统(16)产生的当前制动作用的步骤(步骤S16)。

3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述方法具有检测至少一个所述第一制动系统(14)的和/或至少一个所述第二制动系统(16)的当前可达到的制动作用的步骤(步骤S20)。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述方法具有检测当前可用的制动系统(14、16)的步骤(步骤S28)。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述方法还具有检测当前的车辆运行数据的步骤(步骤S14)；和也根据所检测的车辆运行数据匹配所述阈值(步骤S24)。

6.用于开环控制或闭环控制制动设备(10)、尤其是轨道车辆的制动设备的装置(12)，其中，所述制动设备(10)包括至少一个具有满足快速制动要求的高的安全性水平的第一制动系统(14)和至少一个具有较低安全性水平的第二制动系统(16)，其特征在于，

所述装置(12)具有：

用于在触发快速制动之后激活至少一个第二制动系统(16)并且当由制动设备(10)产生的制动作用低于阈值时激活至少一个第一制动系统(14)的器件；和

用于使该阈值匹配于制动系统(14、16)的可达到的制动作用的器件。

7.根据权利要求6所述的装置，该装置具有用于检测由激活的第二制动系统(16)产生的当前制动作用的器件。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述装置具有用于检测至少一个所述第一制动系统(14)的和/或至少一个所述第二制动系统(16)的当前可达到的制动作用的器件。

9.根据权利要求6至8之一所述的装置，其中，所述装置(12)还具有用于检测当前可用的制动系统(14、16)的器件。

10.用于轨道车辆的制动设备(10)，其具有根据权利要求6至9之一所述的开环控制或闭环控制装置(12)。

11.根据权利要求10所述的制动设备，其中，所述开环控制或闭环控制装置(12)监控和操控多个制动系统(14、16)。

12.轨道车辆，具有根据权利要求10或11所述的制动设备(10)和/或根据权利要求6至9之一所述的开环控制或闭环控制装置(12)。

13.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，该程序代码在其执行时产生根据权利要求1至5之一所述的方法。

14.计算机程序，其包括代码手段，所述代码手段在其在计算机系统上执行时产生根据权利要求1至5之一所述的方法。