CN110997392B - 用于借助中继阀来控制集电器的压紧力的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制车辆(10)集电器(12)到滑接线(20)上的所需压紧力的设备(22)，以及一种使用这种设备(22)的方法和一种具有至少一个这种设备(22)的牵引车(10)，其中，该设备(22)具有预控制回路(32)、工作压力控制回路(60)和包括中继阀(40)的调节设备(50)。所述预控制回路(32)调设预控制压力，并且所述中继阀(40)使用预控制压力，以便控制动力压力，从而为集电器的压紧力提供所需的工作压力。

Description

用于借助中继阀来控制集电器的压紧力的设备
技术领域
本发明涉及一种用于借助中继阀来控制车辆(例如，牵引车)的集电器到滑接线上的压紧力的设备，涉及一种用于实施这种设备的方法以及一种具有至少一个这种设备的车辆。
背景技术
电力牵引车的集电器要求到滑接线上的限定的压紧力。在当前情况下，滑接线是常规设计或创新设计的上部滑接线，例如架空导线轨。
如果该压紧力太小，则集电器开始跳动。由此导致的接触中断和电弧会不利地影响集电器接触条和滑接线的使用寿命。如果该压紧力太大，则滑接线过度升高。如果不允许的力引入到滑接线中，则不能确保其机械定位，典型的后果就是集电器“穿入”和滑接线扯脱。
根据DIN EN 50637：2012，特别是在高速运行(>200km/h)的情况下，所需的压紧力会明显增大，直至达到停止状态值的两倍左右。为了确保这种增大，根据现有技术在集电器中使用导风板，该导风板一方面在空气动力学上施加附加力，另一方面补偿动态升力。在此不利的是，这些导风板的设计和操纵不能容易地适配于不同的运行情况。例如，在高速隧道中空气动力学的附加力明显比在空旷路段上高。但是，该附加力还取决于车辆形状、隧道横截面、阻塞比(车辆横截面与隧道横截面的比值)、横截面跃变以及集电器在列车组中的位置。该附加力还取决于行驶方向(例如，根据不对称单臂集电器的针杆或关节运动)。
此外，为了在所提供的车辆中在由照明、空调系统和乘员信息系统导致大电流的情况下避免在接触点中接触条和滑接线材的过热和损坏，在停止状态下要提高集电器压紧力的需求不断增加。但是，当牵引车处于停止状态时，导风板不能施加任何附加力。
如今，从现有技术已知单级和两级(固定的但可调节的)压力，其通过可变容积的行程波纹管将集电器压到滑接线上。在个别情况下，已经使用电气动(ep)调解的压力控制器，例如由EP1539528A1已知。其中示出了：在ep调解器发生故障的情况下，如何通过转换阀实现铁路运营商所需的回复水平。在发生故障的情况下，将ep调解器转换到固定的可调节的减压阀。该ep调解器在牵引车正常运行时控制压紧力。在此不利的是，通过该调解器不能以足够的精度控制压紧力，并且导致高的空气消耗。
发明内容
因此，本发明基于以下目的：提供一种设备，该设备对在集电器和滑接线之间所需的压紧力进行更精确的控制，该设备更好地适配于不同的运行情况。
根据本发明，该目的通过用于控制或调节(Steuerung oder Regelung)在车辆集电器与滑接线之间的压紧力的设备来实现。此外，该目的使用这种设备的方法实现。
根据本发明，该目的以一种用于控制在车辆集电器与滑接线之间的压紧力的设备来实现，所述压紧力被气动地或液压地操纵。在此，例如空气或油可用作压力介质。当集电器升高或降低时，介质压力与集电器的重力(重量)保持平衡。所需的压紧力通过增大工作压力的压力实现，这可借助来自预控制回路的预控制压力通过控制或调节动力压力来实现。如果运行状况需要附加的压紧力，则调设预控制回路中的预控制压力，以便控制动力压力并增大工作压力。
优选地，所述预控制回路具有：基础控制回路，该基础控制回路包括用于调设第一预控制压力(基础预控制压力)的基础控制设备(例如减压阀)；附加控制回路，该附加控制回路包括用于调设第二预控制压力的附加控制设备(例如调节器)；以及调整设备，该调整设备包括用于控制动力压力和用于提供工作压力的中继阀。在调整设备之后，工作压力被引导到集电器上，其中，可居间连接有用于影响压力或体积流量的另外的元件。设置有工作压力控制回路，其确定要将工作压力快速还是缓慢地导向集电器。附加地，工作压力控制回路可配置为使得将工作压力按照最大值进行限制，以便避免到集电器或滑接线上过大的压力，从而防止损坏。
所述中继阀设计为使得设有：具有相应的小横截面的用于一个或多个预控制压力的一个或多个输入部；和具有大横截面的、用于动力压力的输入部和用于工作压力的输出部，因此，高动态的预控制压力调节通常可1：1转换到体积明显的工作压力。此外，在一种实施变型中，可实现不同于1∶1的转换比。例如，如果选择转换比1：5，则预控制回路中的10bar实现在中继阀的输出部处2bar的输出压力。在这种情况下，偏差也成比例地减小。例如，如果预控制回路中的偏差为±0.1bar，则中继阀输出部中的偏差仅为±0.02bar，这对应于偏差的绝对减小，因此可提高控制精度并减少迟滞。
优选地，除了调节器之外，预控制回路还具有一个压力传感器和两个调节阀。压力传感器设置用于使压力信号可供预控制回路的调节器使用。由于预控制回路的小的控制体积，较高的动态特性可有助于实现较高的控制精度。通过压力传感器的高分辨率可实现附加控制回路的调节器的低调节水平(小的压力)，由此可在迟滞较小的同时实现较小的公差(较高的调节精度)。
始终给预控制回路提供恒定的控制体积，因为可变的工作体积被中继阀分开。相比于具有可变体积的工作压力的直接调节器而言，该预控制回路的调节器能够更精确地调设压力。
在本发明的一个有利构型中，尤其设有状况自动装置用于监控所述调节器，以便监控工作压力：该工作压力是否低于最小压力规定、超过最大压力规定或偏离在额定值与实际值之间的带宽。如果发生这些情况之一，则会快速关断。快速关断会影响预控制回路。根据将第二预控制压力构建为基础预控制压力的附加调节或构建为绝对的预控制压力调节，可调设一定的快速关断工作压力。此外，快速关断还会影响动力压力，从而阻止中继阀的供应，由此在任何情况下都会停止工作压力。这可通过主操纵阀或通过放置在集电器附近的活塞阀或紧急制动阀借助内部压力比较和参考压力体积实现。代替状况自动装置，例如，电动、电子或微处理器单元(必要时具有根据安全级别分级的软件)可用于监控工作压力。用于该监控装置的比较信号可从附加控制回路的压力传感器和/或为工作压力设置的压力传感器获得。
本发明的另一个优点是，该设备被实施为使得在压紧力不改变的情况下不消耗压力介质，从而避免了持续的介质消耗，持续的介质消耗导致车辆的压缩机运行循环次数多，压缩机运行循环次数多导致显著的能量浪费、噪音产生和压缩机磨损。由此实现的能量效率确保车辆的能量供应，尤其是在用于照明和空调的大量能量需要通过集电器向车辆供应时。
附图说明
下面参考附图更详细地解释本发明的四个示例性实施例。
附图中：
图1示出根据本发明的集电器的控制设备的示意图；
图2示出根据本发明的第一实施例的集电器的控制设备的预控制回路的示意图；
图3示出根据本发明的第二实施例的集电器的控制设备的预控制回路的示意图；
图4示出根据本发明的第三实施例的集电器的控制设备的预控制回路的示意图；
图5示出根据本发明的第四实施例的集电器的控制设备的预控制回路的示意图。
具体实施方式
图1示出了车辆10的一部分、集电器12、滑接线20和集电器12的控制设备22。压力介质将空气从压力输入部24沿流入方向90通过空气过滤器34流入控制设备22。
当车辆10在运行或待机模式时，控制设备22通过转换阀28a接通。切换阀28b和装置30代表监控装置。
在车辆10的运行期间，在集电器12与滑接线20之间需要确定的压紧力，以确保能量从滑接线20经由集电器12可靠地传递至车辆10。该工作压力通过具有调整设备50的预控制回路32实现，然后由工作压力调整回路60控制。
预控制回路32具有基础控制回路56、附加控制回路26以及调整设备50。动力压力被供应给第一压力介质管路52、基础控制回路56和附加控制回路26。基础控制回路56调设第一预控制压力(基础预控制压力)，附加控制回路26调设第二预控制压力，其中，第一预控制压力和第二预控制压力分别通过一个第二压力介质管路54继续导向调整设备50，以便在其中控制控制来自第一压力介质管路的动力压力。
图2示出了根据本发明的第一示例性实施例的控制设备22的预控制回路32。预控制回路32具有减压阀36、转换阀28c、包括调节器38的附加控制回路26、压力传感器72a、用于减压的第一调节阀76、用于增压的第二调解阀78、中继阀40和压力传感器72b。
减压阀36设计用于调设第一预控制压力(基础预控制压力)，调节器38设计用于调设第二预控制压力(附加预控制压力)，其中，基础预控制压力和附加预控制压力分别通过第二压力介质管路54导向中继阀40的输入部46a和46b。中继阀40设计为使得在输入部46a和46b之后这些预控制压力相加，以便通过相加的预控制压力控制来自第一压力介质管路52的动力压力，并从中继阀40的输出部42输出工作压力。转换阀28c设置用于在紧急情况下切断所述附加控制回路。压力传感器72a和72b设置用于测量附加控制回路26中的附加预控制压力和中继阀的输出部42处的工作压力。
图3示出了根据本发明的第二示例性实施例的控制设备22的预控制回路32。与图2相比，图3中的预控制回路32也具有减压阀36、转换阀28c、包括调节器38的预控制回路26、压力传感器72a、用于减压的第一调节阀76、用于增压的第二调节阀78、中继阀40和压力传感器72b。与图2的区别在于，转换阀28c在其位置方面被转移，附加地设置有一个双止回阀80，并且中继阀40具有仅一个输入部46。
转换阀28c转移到图3中的如下位置，在该位置处可在第一预控制压力和第二预控制压力之间进行转换。双止回阀80设置用于在预控制压力之间进行压力比较并允许相应较大的压力进一步导向中继阀40的输入部46。
图4示出了根据本发明的第三示例性实施例的控制设备22的预控制回路32。与图3相比，该预控制回路32也具有减压阀36、转换阀28c、包括调节器38的附加控制回路26、压力传感器72a、用于减压的第一调节阀76、用于增压的第二调节阀78、中继阀40和压力传感器72b。与图3的区别在于，预控制回路32省去了双止回阀80，并且中继阀40设置有两个输入部46a和46b。类似于图3的压力比较被集成到中继阀40的输入部46a，46b中，从而为了控制动力压力，仅第一预控制压力(基础预控制压力)和第二预控制压力(必要时包括基础预控制压力)中相应较大的压力起作用。
图5示出了根据本发明的第四示例性实施例的控制设备22的预控制回路32。与图4相比，该预控制回路32也具有减压阀36、转换阀28c、包括调节器38的附加控制回路26、压力传感器72a、第一调节阀76、第二调节阀78、中继阀40和压力传感器72b。与图4的区别在于，转换阀28c在其位置方面被转移到预控制回路32内部，并且中继阀40具有仅一个输入部46。转换阀28c被转移到那里，以便在第一和第二预控制压力之间进行转换，并且为了控制动力压力，允许第一和第二预控制压力中的仅一个压力进一步导向中继阀。
附图标记列表
10 车辆
12 集电器
20 滑接线
22 控制设备
24 压力输入部
26 附加控制回路
28a，28b，28c 转换阀
30 装置
32 预控制回路
34 空气过滤器
36 减压阀
38 调节器
40 中继阀
42 中继阀的输出部
46、46a，46b 中继阀的输入部
50 调整设备
52 第一压力介质管路
54 第二压力介质管路
56 基础控制回路
60 工作压力控制回路
72a，72b 压力传感器
76 第一调节阀
78 第二调节阀
80 双止回阀
90 方向箭头

Claims (17)

1.用于控制车辆(10)集电器(12)到滑接线(20)上的压紧力的设备(22)，其中，所述压紧力借助气动或液压的工作压力来操纵，其中，该设备(22)具有：
-预控制回路(32)和工作压力控制回路(60)；
-中继阀(40)，所述中继阀配置用于根据预控制压力来控制可供使用的动力压力并将其作为工作压力输出到工作压力控制回路(60)中，
其中，所述中继阀(40)包括至少一个具有小横截面的用于预控制压力的输入部(46、46a，46b)和具有大横截面的用于动力压力的输入部和具有大横截面的用于工作压力的输出部(42)，使得设置有预控制压力与工作压力的转换比，在所述中继阀(40)上在预控制压力侧上设置有至少两个输入部(46a，46b)，并且所述中继阀配置为使得在所述输入部处将多个预控制压力相加，以便控制动力压力。
2.用于控制车辆(10)集电器(12)到滑接线(20)上的压紧力的设备(22)，其中，所述压紧力借助气动或液压的工作压力来操纵，其中，该设备(22)具有：
-预控制回路(32)和工作压力控制回路(60)；
-中继阀(40)，所述中继阀配置用于根据预控制压力来控制可供使用的动力压力并将其作为工作压力输出到工作压力控制回路(60)中，
其中，所述中继阀(40)包括至少一个具有小横截面的用于预控制压力的输入部(46、46a，46b)和具有大横截面的用于动力压力的输入部和具有大横截面的用于工作压力的输出部(42)，使得设置有预控制压力与工作压力的转换比，在所述中继阀(40)上设置有至少两个输入部(46a，46b)，并且所述中继阀实施为使得在所述中继阀中进行预控制压力的压力比较，以便借助这两个预控制压力中较大的压力来控制所述动力压力。
3.根据权利要求1或2所述的设备(22)，其中，所述中继阀的转换比设置有不同于1：1的转换比，其中，所述转换比被选择为增大或减小。
4.根据权利要求1或2所述的设备(22)，其特征在于，所述预控制回路(32)具有基础控制回路(56)和附加控制回路(26)，所述基础控制回路(56)的基础控制设备通过减压阀(36)形成，以便用于调设第一预控制压力。
5.根据权利要求1或2所述的设备(22)，其特征在于，所述预控制回路(32)具有基础控制回路(56)和附加控制回路(26)，所述附加控制回路(26)的附加控制设备通过调节器(38)形成，以便用于调设第二预控制压力。
6.根据权利要求1或2所述的设备(22)，其特征在于，在所述动力压力回路中在所述动力压力引入到所述预控制回路(32)和所述工作压力控制回路(60)中的引入点之前，设置有转换阀(28a)作为接通和关断阀。
7.根据权利要求1或2所述的设备(22)，其特征在于，所述预控制回路(32)具有基础控制回路(56)和附加控制回路(26)，在所述预控制回路(32)中在分支到所述基础控制回路(56)和所述附加控制回路(26)之前，设置有转换阀(28c)。
8.根据权利要求1或2所述的设备(22)，其特征在于，所述预控制回路(32)具有基础控制回路(56)和附加控制回路(26)，所述基础控制回路(56)和所述附加控制回路(26)与双止回阀(80)连接，所述双止回阀配置为使得相应较大的压力被接通并被引导到所述中继阀(40)上。
9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述预控制回路(32)具有基础控制回路(56)和附加控制回路(26)，在所述预控制回路(32)中在所述基础控制回路(56)和所述附加控制回路(26)之后，设置有转换阀(28c)，所述转换阀配置为使得所述预控制压力中的仅一个压力被接通并被引导到所述中继阀(40)上。
10.根据权利要求5所述的设备(22)，其特征在于，所述附加控制设备配置为使得所述第二预控制压力已经包含基础预控制压力。
11.根据权利要求1或2所述的设备(22)，其特征在于，设置有用于监控所述工作压力的状况自动装置，所述状况自动装置配置为使得在要确定的情况下所述状况自动装置关断所述预控制压力。
12.根据权利要求11所述的设备(22)，其特征在于，所述状况自动装置配置为使得在要确定的情况下所述状况自动装置关断已调节的预控制压力。
13.根据权利要求1或2所述的设备(22)，其特征在于，设有电动、电子或微处理器单元用于监控所述工作压力，所述电动、电子或微处理器单元配置为使得在要确定的情况下所述电动、电子或微处理器单元关断预控制压力。
14.根据权利要求13所述的设备(22)，其特征在于，所述电动、电子或微处理器单元配置为使得在要确定的情况下所述电动、电子或微处理器单元关断已调节的预控制压力。
15.根据权利要求4所述的设备(22)，其特征在于，所述附加控制回路(26)具有调节器(38)、压力传感器(72a)和两个调节阀(76、78)，利用所述两个调节阀能在两个方向上校准所述第一预控制压力。
16.用于控制车辆(10)集电器(12)到滑接线(20)上的压紧力的方法，其中，所述压紧力通过气动或液压的动力压力来操纵，其中，所述动力压力由来自预控制回路的预控制压力来调节，所述方法具有以下步骤：
-在所述预控制回路中调设第一预控制压力，用于调设正常的压紧力，
-在所述预控制回路中调设第二预控制压力，用于调设附加压紧力以及
-根据相应的行驶情况，将所述预控制压力相加，
-借助所述预控制压力和预控制压力与工作压力的转换比来调设所述动力压力。
17.车辆(10)，所述车辆具有至少一个根据权利要求1至15中任一项所述的设备(22)。
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