CN110446623A - 用于轨道车辆的制动装置以及用于制动轨道车辆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于轨道车辆的制动装置，其具有：第一要求装置(20)，所述第一要求装置具有至少一个用于触发轨道车辆(10)紧急制动的触发器(22)；至少一个制动控制装置(16)，所述制动控制装置用于操控轨道车辆(10)的至少一个制动系统；列车制动管理器(14)，其中，所述列车制动管理器(14)设计用于在激活所述第一要求装置(20)时根据第一紧急制动模式操控所述至少一个制动控制装置(16)。所述制动装置还具有第二要求装置(26)，该第二要求装置用于根据第二紧急制动模式操控所述至少一个制动控制装置(16)。此外设置有监控装置(24)，该监控装置用于监控轨道车辆(10)的通过第一要求装置(20)所触发的第一紧急制动模式的制动作用(Aist)，其中，所述监控装置(24)根据第一紧急制动模式的被监控的制动作用(Aist)激活第二要求装置(26)。

Description

用于轨道车辆的制动装置以及用于制动轨道车辆的方法
技术领域
本发明涉及一种用于轨道车辆的制动装置、一种具有这种制动装置的轨道车辆或者一种具有这种制动装置的轨道车辆的联合体以及一种用于制动轨道车辆的方法。
背景技术
通常车辆驾驶员完全负责包括加速和制动在内的轨道车辆的运行。通常设置有附加的安全系统，该安全系统支持或者监控车辆驾驶员并且必要时能够强迫轨道车辆停住。例如安全行驶控制器(SiFa)或列车控制系统如线性列车自动控制装置(LZB)或欧洲列车控制系统(ETCS)都属于此。
轨道车辆通常配备有多种制动器结构型式，这些制动器结构型式在不同的制动类型中使用。尤其是气压制动器、摩擦制动器、动态制动器以及电动力制动器都属于所述制动器结构型式。此外，电动气动制动器例如用作用于操控气压制动器的装置，所述气压制动器用于同时制动或松开轨道车辆的一个车厢的亦或轨道车辆的多个车厢或所有车厢的制动执行器。尤其是行车制动和紧急制动都属于所述制动类型，所述行车制动可以通常由机车驾驶员触发并且根据其判断发生改变，所述紧急制动的特性通过约定的安全水平确定。紧急制动可以由不同的装置触发，例如由机车驾驶员触发(“快速制动”)亦或由列车控制系统触发(“强制制动”)。目前紧急制动通常由摩擦制动器、磁轨制动器、涡流制动器和电动力制动器执行，并且在气动摩擦制动器的情况下例如通过降低主空气管路中的压力或者通过断开相应的安全回路而被触发。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于轨道车辆的制动装置和一种用于制动轨道车辆的方法，借助它们能够改进在紧急制动时的功能特性。
所述任务通过独立权利要求的教导来解决。本发明的特别有利的实施形式在从属权利要求中给出。
按照本发明的用于轨道车辆的制动装置具有：第一要求装置，所述第一要求装置具有至少一个用于触发轨道车辆紧急制动的触发器；至少一个制动控制装置，所述制动控制装置用于操控轨道车辆的至少一个制动系统；列车制动管理器，所述列车制动管理器设计用于在激活所述第一要求装置时根据第一紧急制动模式操控所述至少一个制动控制装置；第二要求装置，所述第二要求装置用于根据第二紧急制动模式操控所述至少一个制动控制装置；以及监控装置，所述监控装置用于监控轨道车辆的通过第一要求装置所触发的第一紧急制动模式的制动作用，该监控装置根据第一紧急制动模式的被监控的制动作用激活第二要求装置。
根据本发明提出，在触发紧急制动时例如通过机车驾驶员首先在第一紧急制动模式中操控轨道车辆的所述至少一个制动系统的所述至少一个制动控制装置并且借助监控装置监控由此获得的制动作用。如果在所述监控时确定对于紧急制动的制动作用不足，则自动从第一紧急制动模式变换到第二紧急制动模式。也就是说，紧急制动的功能安全性或者可靠性通过所述监控以及在需要时后续的第二紧急制动模式来确保。通过在第一紧急制动模式中监控制动作用并且由第二紧急制动模式确保制动作用，对于第一紧急制动模式也可以考虑其它用于传统紧急制动的标准。这些标准例如可以根据轨道车辆的操作者、轨道车辆的运行状态、路段曲线等可变地选择。而对于第二紧急制动模式如在传统紧急制动时那样首先考虑制动的功能安全性或者可靠性，对于第一紧急制动模式例如制动系统的磨损、制动期间的能量回收、制动系统的状态、制动系统的可用性等标准也可以起到作用。
优选地，所述列车制动管理器设计用于在第一紧急制动模式中这样操控所述至少一个制动控制装置，使得所述至少一个制动控制装置灵活地且动态地操控所有可供使用的制动系统以获得制动作用，该制动作用对应于紧急制动。也就是说在第一紧急制动模式中，类似于在行车制动时(但目标是相应更高的制动作用)灵活地从所有可供使用的制动系统中选择制动系统并且所选择的制动系统的制动功率能够动态地匹配。因此，例如根据轨道车辆的操作者的愿望这样在第一紧急制动模式中实施紧急制动，使得制动系统的磨损减少，其方式为尤其是选择低磨损的制动系统。
优选地，所述第二要求装置设计用于在第二紧急制动模式中这样操控所述至少一个制动控制装置，使得所述至少一个制动控制装置操控对于紧急制动确定的或预先给定的制动系统以获得对应于紧急制动的制动作用。也就是说对于第二紧急制动模式存在类似于在传统紧急制动时用于选择制动系统的固定规则，以确保功能安全性或者可靠性。在需要时仅补偿各个失效的制动系统。用于第二紧急制动模式的固定规则必要时可以根据国家规章、车辆操作者、路段曲线、运行状态等确定。
就此而言，所述制动作用可以借助一个或多个参数来确定。尤其是轨道车辆的减速度、轨道车辆的总制动力、轨道车辆的速度或者速度变化、轨道车辆在两个测量点之间经过的路程、能量回收在其转换、导出或存储时的能量量等都属于此。
就此而言，第一要求装置和/或第二要求装置可以例如由安全回路或总线系统构成。在此，所述要求装置例如可以在车辆范围内(即在车辆内部)或在列车范围内(即在由多个车辆构成的联合体上)延伸。
就此而言，列车制动管理器是适合于例如直接地或通过网络(例如车辆总线)管理或控制轨道车辆的制动控制装置的任何控制装置。优选地，列车制动管理器也适合于监控轨道车辆的制动控制装置和/或由该制动控制装置操控的制动系统。列车制动管理器优选集成于较大的控制装置(例如车辆控制装置)中或设计成单独的控制装置。列车制动管理器优选与车辆控制装置连接或集成于所述车辆控制装置中。
在本发明的一种有利的实施方案中，所述监控装置与第二要求装置的触发器连接。监控装置根据第一紧急制动模式的被监控的制动作用操纵所述触发器，以便激活第二要求装置。
在本发明的一种有利的实施方案中，所述监控装置这样设计，使得该监控装置将第一紧急制动模式的被监控的制动作用(Aist)与预先给定的制动作用界限值(Asoll)进行比较，并且如果被监控的制动作用低于(Aist＜Asoll)或者不超过(Aist≤Asoll)所述制动作用界限值，则激活第二要求装置。
此外优选地，所述监控装置这样设计，使得仅在对于第一紧急制动模式的不足的制动作用的预先确定的公差标准的预先给定的界限值被(向上或向下)超过的情况下，该监控装置激活第二要求装置。所述公差标准例如是时间窗，使得仅在不足的制动作用的持续时间(Tist)超过(Tist＞Tlimit)或者不低于(Tist≥Tlimit)预先给定的时间界限值的情况下，激活第二要求装置。一般而言，不足的制动作用的公差标准例如可以与时间相关、与路程相关和/或与速度相关。
在本发明的另一种有利的实施方案中，所述监控装置这样设计，使得如果第一要求装置被停用，则该监控装置在第二紧急制动模式中又使第二要求装置停用。以这种方式，例如机车驾驶员可以在需要时又中断或中止由其触发的快速制动，即使所述行车制动已经在第二紧急制动模式中被实施。
本发明的主题也是一种轨道车辆，该轨道车辆具有本发明的至少一个上述的制动装置。
此外，本发明的主题是一种轨道车辆的联合体，该联合体具有本发明的至少一个上述的制动装置。
就此而言，具有或不具有自身驱动装置的所有类型的车厢和由多个这种车厢组成的固定耦联的单元被称作轨道车辆。轨道车辆的联合体通常也被称作列车并且通过可变地耦联多个轨道车辆而形成。
按照本发明的用于制动轨道车辆的方法包含以下步骤：当通过第一要求装置触发紧急制动时，根据第一紧急制动模式操控轨道车辆的制动系统；监控通过第一要求装置所触发的第一紧急制动模式的制动作用；并且根据第一紧急制动模式的被监控的制动作用根据第二紧急制动模式操控轨道车辆的制动系统。
优选地，在第一紧急制动模式中灵活地且动态地操控轨道车辆的所有可供使用的制动系统以获得制动作用，该制动作用对应于紧急制动。
优选地，在第二紧急制动模式中操控轨道车辆的对于紧急制动确定的或预先给定的制动系统以获得制动作用，该制动作用对应于紧急制动。
利用本发明的所述方法可以获得与上面结合按照本发明的制动装置所阐述的优点相同的优点。
在本发明的一种有利的实施方案中，将第一紧急制动模式的被监控的制动作用与预先给定的制动作用界限值进行比较，并且如果被监控的制动作用低于或者不超过所述制动作用界限值，则触发第二紧急制动模式。
优选地，仅在对于不足的制动作用的预先确定的公差标准的预先给定的界限值被(向上或向下)超过的情况下，触发第二紧急制动模式。
在本发明的一种有利的实施方案中，如果取消行车制动，也就是说不再存在激活第一要求装置，则取消第一和第二紧急制动模式。
在本发明的另一种有利的实施方案中，通过监控装置监控通过第一要求装置触发的第一紧急制动模式的制动作用并且监控所述监控装置的功能性。优选显示功能性(例如按照规定的功能、功能准备等)的监控结果、优选将其显示给轨道车辆的机车驾驶员。在识别出监控装置故障的情况下，监控装置优选自动地或手动地被停用。在监控装置被停用时，通过第一要求装置触发紧急制动优选直接导致激活第二要求装置。
附图说明
本发明的上述以及其它的优点、特征和应用可能性借助附图从实施例的下述说明中更好地理解。附图中大部分示意性地示出：
图1示出根据本发明的用于轨道车辆的制动装置的原理；
图2示出根据本发明的用于制动轨道车辆的方法的流程图；以及
图3示出根据本发明的用于制动轨道车辆的方法的状态图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一种实施例的用于轨道车辆的制动装置的构造和工作原理。图1示例性地示出以机车或车厢形式的轨道车辆10作为由多个相互耦联的轨道车辆组成的列车或车辆联合体的一部分。
列车范围内的车辆总线12将列车的多个轨道车辆10相互连接。车辆总线12例如可以由有线总线系统和/或无线总线系统(无线电、WLAN等)构成。
轨道车辆10具有列车制动管理器14和一个或多个制动控制装置16，所述列车制动管理器和制动控制装置分别连接到车辆总线12上。制动控制装置16分别操控轨道车辆的一个或多个、相同的或不同的制动系统。由制动控制装置16操控的制动系统例如具有气压制动器、摩擦制动器、动态制动器、电动力制动器、涡流制动器、磁轨制动器等。
列车制动管理器14和/或车辆总线12与行车制动装置的触发器18耦联。通过所述触发器18，轨道车辆或者列车的车辆驾驶员或自动的安全和/或控制装置能够促使行车制动。所述行车制动不是本发明的主题，按照本发明的用于轨道车辆的制动装置原则上可以与所有种类的装置以及用于实施行车制动的方法组合。
如在图1中所示，轨道车辆10配设有紧急制动回路作为第一要求装置20。所述第一要求装置20例如设计成电安全回路或总线系统，该电安全回路或总线系统具有一个或多个触发器22，通过操纵该触发器可以触发轨道车辆10的电子监控的紧急制动。触发器22例如可以在需要时在机车的驾驶台中由车辆驾驶员操纵(“快速制动”)，另一个触发器22例如可以由列车控制系统操纵(“强制制动”)。
第一要求装置20与列车制动管理器14连接。在通过操纵触发器22激活第一要求装置20时，列车制动管理器14通过车辆总线12根据第一紧急制动模式来操控制动控制装置16，所述第一紧急制动模式随后将描述。
用于轨道车辆10的制动装置还具有监控装置24。所述监控装置24与第一要求装置20连接，以便被通知关于第一要求装置20的激活。
轨道车辆10还具有列车范围的紧急制动回路作为第二要求装置26。第二要求装置26例如是安全回路，该安全回路能够通过紧急制动阀30激活轨道车辆10的制动。
第二要求装置26具有触发器28。所述触发器28与监控装置24耦联，使得该触发器可以由监控装置24操纵。此外，第二要求装置26与轨道车辆10的或列车的轨道车辆的制动控制装置16耦联。在通过操纵触发器28激活第二要求装置26时，根据第二紧急制动模式操控制动控制装置16，该第二紧急制动模式随后将描述。
第一要求装置20和第二要求装置26通过操纵相应的触发器22、28被激活。在此，在安全回路的情况下，通常通过断开安全回路实现激活。
在通过第一要求装置20的触发器22所触发的第一紧急制动模式的情况下，所述监控装置24检查是否存在对于紧急制动足够的制动作用。为此目的，监控装置24例如这样设计，使得该监控装置将第一紧急制动模式的被监控的制动作用Aist与预先给定的制动作用界限值Asoll进行比较，并且如果被监控的制动作用Aist低于(Aist＜Asoll)或者不超过(Aist≤Asoll)所述制动作用界限值Asoll，则通过触发器28激活第二要求装置26。在此，制动作用可以由监控装置24借助一个或多个参数来确定。合适的参数尤其是轨道车辆10的减速度、总制动力和速度或者速度变化、轨道车辆10在两个测量点之间驶过的路程、制动系统上的制动力、反作用力和/或力矩以及在制动过程中能量回收在其转换、导出或存储时的能量量。
为了避免例如由于制动作用的被监控的参数的短时间波动而不必要地通过激活第二要求装置26触发第二紧急制动模式，优选地规定，仅在对于第一紧急制动模式的不足的制动作用超过或低于预先确定的公差标准的预先给定的界限值的情况下，监控装置24激活第二要求装置26。所述公差标准例如可以是时间窗，使得仅在不足的制动作用的持续时间(Tist)超过(Tist＞Tlimit)或者不低于(Tist≥Tlimit)预先给定的时间界限值(Tlimit)的情况下，激活第二要求装置26。一般来说，不足的制动作用的公差标准可以设计成与时间相关、与路程相关和/或与速度相关。
在第一紧急制动模式中，列车制动管理器14这样操控制动控制装置16，使得所述制动控制装置灵活地且动态地操控所有可供使用的制动系统以获得制动作用，该制动作用对应于紧急制动。因此在第一紧急制动模式中，轨道车辆10的制动系统类似于在行车制动时(仅具有必要时更高的制动作用)灵活地从所有可供使用的制动系统中选择并且所选择的制动系统的制动功率能够动态地匹配。以这种方式，例如根据轨道车辆10的操作者的愿望这样在第一紧急制动模式中实施紧急制动，使得制动系统的磨损减少，其方式为尤其是使用低磨损的制动系统。
紧急制动的所要求的功能安全性或者可靠性在按照本发明的制动装置中通过监控装置24监控制动作用和在需要时后续的第二紧急制动模式确保。在第二紧急制动模式中这样操控轨道车辆10的制动控制装置16，使得该制动控制装置操控对于紧急制动确定的或预先给定的制动系统。也就是说对于第二紧急制动模式存在类似于在传统紧急制动时用于选择制动系统的固定规则，以确保功能安全性或者可靠性。在需要时仅补偿各个失效的制动系统。在第二紧急制动模式中尤其是使用摩擦制动器。
如果车辆驾驶员通过控第一要求装置20又取消紧急制动，则第一紧急制动模式自动结束或者如果监控装置24通过触发器28已激活第二要求装置26，则自动取消第二紧急制动模式。也就是说车辆驾驶员优选具有这样的可能性，即在一定的前提下可以中断或结束紧急制动。
图2和图3示例性地示出根据本发明的用于实施轨道车辆10的电子监控的紧急制动的方法。
从状态Z0出发，在该状态中不实施紧急制动，也就是说例如根本不发生制动或实施行车制动，在第一步骤S10中检查是否存在要求紧急制动，也就是说例如车辆驾驶员是否已经操纵第一要求装置20的触发器22。如果不是这种情况，则不执行用于实施紧急制动的其它步骤。否则的话在步骤S12中触发紧急制动模式，从而制动装置变换到状态Z1中。
随后在步骤S14中，轨道车辆10的当前制动作用Aist例如以轨道车辆10的减速度、总制动力或速度变化的形式来确定。
在步骤S16中监控装置24然后检查当前制动作用Aist是否对于轨道车辆10的紧急制动是足够的。为此，该监控装置例如将制动作用的实际值Aist与预先给定的制动作用界限值Asoll进行比较。
如果制动作用的实际值Aist低于制动作用的额定值Asoll(Aist＜Asoll)，也就是说在步骤S16中“是”的决定的情况下制动装置进入状态Z2。在所述状态Z2中继续执行第一紧急制动模式，但此外监控用于不足的制动作用的公差标准。如在图2所示，例如在步骤S18中启动计时器，以确定持续时间Tist，不足的制动作用存在多长时间。在步骤S20中将持续时间Tist与预先给定的时间界限值Tlimit进行比较。如果不足的制动作用的持续时间Tist仍低于时间界限值Tlimit(在步骤S20中“否”)，则在步骤S21中继续监控制动作用并且此外在此监控时间上的公差标准。
如果确定制动作用在时间界限值Tlimit之内又变得足够(在步骤S21中“否”)，则制动装置又返回到状态Z1中，以便继续第一快速制动模式。
而如果不足的制动作用的持续时间Tist超过预先给定的时间界限值Tlimit(在步骤S20中“是”)，也就是说如果一般来说超过或低于预先确定的公差标准的预先给定的界限值，则通过在步骤S22中触发第二紧急制动模式将制动装置转换到状态Z3。如上所述，这通过例如由监视装置24的相应信号操纵第二要求装置26的触发器28实现。
随后在步骤S24中检查是否例如通过车辆驾驶员又取消电子监控的紧急制动。如果是这种情况，则结束整个制动方法并且制动装置从状态Z1、状态Z2或状态Z3出发又转换回到没有紧急制动的初始状态Z0中。否则(步骤S24中的“否”)制动方法例如又通过步骤S14继续。
附图标记列表
10 轨道车辆
12 车辆总线
14 列车制动管理器
16 制动控制装置
18 行车制动装置的触发器
20 第一要求装置
22 第一要求装置的触发器
24 监控装置
26 第二要求装置
28 第二要求装置的触发器
30 紧急制动阀
Aist 制动作用的实际值
Asoll 制动作用的额定值
Tist 公差标准的当前值(例如不足的制动作用的持续时间)
Tlimit 公差标准的界限值(例如不足的制动作用的时间界限值)

Claims (16)

1.用于轨道车辆的制动装置，其具有：
第一要求装置(20)，所述第一要求装置具有至少一个用于触发所述轨道车辆(10)的紧急制动的触发器(22)；
至少一个制动控制装置(16)，所述制动控制装置用于操控所述轨道车辆(10)的至少一个制动系统；以及
列车制动管理器(14)，所述列车制动管理器(14)设计用于在激活所述第一要求装置(20)时根据第一紧急制动模式操控所述至少一个制动控制装置(16)，
其特征在于，
设置有第二要求装置(26)，所述第二要求装置用于根据第二紧急制动模式操控所述至少一个制动控制装置(16)；和
设置有监控装置(24)，所述监控装置用于监控所述轨道车辆(10)的通过所述第一要求装置(20)所触发的第一紧急制动模式的制动作用(Aist)，其中，所述监控装置(24)根据所述第一紧急制动模式的被监控的制动作用(Aist)激活所述第二要求装置(26)。
2.根据权利要求1所述的用于轨道车辆的制动装置，其中，所述列车制动管理器(14)设计用于在第一紧急制动模式中这样操控所述至少一个制动控制装置(16)，使得所述至少一个制动控制装置(16)灵活地且动态地操控所有可供使用的制动系统以获得对应于紧急制动的制动作用。
3.根据权利要求1或2所述的用于轨道车辆的制动装置，其中，所述第二要求装置(26)设计用于在第二紧急制动模式中这样操控所述至少一个制动控制装置(16)，使得所述至少一个制动控制装置(16)操控对于紧急制动确定的制动系统以获得对应于紧急制动的制动作用。
4.根据上述权利要求中任一项所述的用于轨道车辆的制动装置，其中，所述监控装置(24)与第二要求装置(26)的触发器(28)连接并且根据第一紧急制动模式的被监控的制动作用(Aist)操纵所述触发器，以便激活所述第二要求装置(26)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的用于轨道车辆的制动装置，其中，所述监控装置(24)设计用于将第一紧急制动模式的被监控的制动作用(Aist)与预先给定的制动作用界限值(Asoll)进行比较，并且如果被监控的制动作用(Aist)低于或者不超过所述制动作用界限值(Asoll)，则激活第二要求装置(26)。
6.根据权利要求5所述的用于轨道车辆的制动装置，其中，所述监控装置(24)设计用于，仅在对于第一紧急制动模式的不足的制动作用的预先确定的公差标准的预先给定的界限值(Tlimit)被超过的情况下，激活第二要求装置(26)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的用于轨道车辆的制动装置，其中，所述监控装置(24)设计用于，如果所述第一要求装置(20)被停用，则在第二紧急制动模式中又使所述第二要求装置(26)停用。
8.轨道车辆(10)，其具有至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的制动装置。
9.由多个轨道车辆(10)组成的联合体，所述联合体具有至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的制动装置。
10.用于制动轨道车辆(10)的方法，其包括以下步骤：
当通过第一要求装置(20)触发紧急制动时，根据第一紧急制动模式操控轨道车辆的制动系统；和
监控通过所述第一要求装置(20)所触发的第一紧急制动模式的制动作用(Aist)，
其特征在于，根据所述第一紧急制动模式的被监控的制动作用(Aist)根据第二紧急制动模式操控轨道车辆(10)的制动系统。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在第一紧急制动模式中灵活地且动态地操控所述轨道车辆(10)的所有可供使用的制动系统以获得对应于紧急制动的制动作用。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，在第二紧急制动模式中操控所述轨道车辆(10)的对于紧急制动确定的制动系统以获得对应于紧急制动的制动作用。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，将第一紧急制动模式的被监控的制动作用(Aist)与预先给定的制动作用界限值(Asoll)进行比较，并且如果被监控的制动作用(Aist)低于或者不超过所述制动作用界限值(Asoll)，则触发第二紧急制动模式。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，仅在对于不足的制动作用的预先确定的公差标准的预先给定的界限值(Tlimit)被超过的情况下，触发所述第二紧急制动模式。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中，如果取消紧急制动，则取消第一紧急制动模式和第二紧急制动模式。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其中，通过监控装置(24)监控第一紧急制动模式的制动作用(Aist)；和监控所述监控装置(24)的功能性。
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