CN111406006A - 至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种包括多个减速影响装置(2)的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法，该方法包括以下步骤：‑计算目标减速与至少估计有效减速之间的减速差；‑根据减速差及以下决定因素中的至少一个决定因素选择至少一个影响装置(2)：a)任务因素，b)每个减速影响装置固有的优势和劣势因素，c)现场响应因素，指示至少一种轨道车辆周围的环境条件，以及(d)系统状态因素；‑根据减速差以及上述决定因素中的至少一个决定因素控制所选择的至少一个减速影响装置。

Description

至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法
技术领域
本发明总体涉及轨道车辆的控制方法的领域；具体地，本发明涉及至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法。
背景技术
在大多数现有的轨道车辆制动系统和方法中，制动系统的激活和控制，无论从属或者独立于附着力，均独立于彼此操作，无需任何具体的顺序或者规则。
这些系统未提供各种制动选项的收集、分析及管理的集中化。
在一些最近的情况下，然而，已使用各种基于附着系数的制动选项的集中化。然而，该方法没有考虑可能影响轨道车辆的减速的所有潜在的相互作用因素。
在其他最近情况下，制动力是根据期望制动力的估计和应用的制动力生成的。在该情况下，这些估计未考虑任何非线性条件和大气条件。因此，减速管理将是次佳的。
例如，WO 2016207078 A2描述了一种制动系统，其中，提供了通过减速确定制动功率并且适应制动力目标的当前制动力的制动目标和加速计。在该文献中仅描述了每个组件的制动力的单独估计。
在US 9126605 B2中，描述了一种用于提供附着力不足信号的轨道车辆以及各种附着类型的制动器的制动方法。该文献仅描述在附着力可利用的轴上增加制动力的可能性。
此外，US 9254830 B2仅描述基于来自加速计的数据和车轮转速生成制动缸的制动力。
上述系统和方法没有优化制动行为，因为没有呈现任何一般观点，没有考虑磨损以及制动影响装置的效用。因此，上述缺点导致没有利用轨道车辆的全部制动潜力并且导致缺乏选择应用防范措施来改善轨道车辆的制动。
因此，在已知的系统中，由于制动影响装置的过度磨损，并且具体地，由于差的制动性能，频繁出现比期望更长的制动距离，这可能导致事故。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法，该方法能够使用轨道车辆的制动系统的全部潜力并且还能够选择应用防范措施来改善轨道车辆的制动。以这种方法，制动距离可以减小并且因此事故也减少。
总之，为了获得该结果，至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法是基于对期望目标(即，轨道车辆的减速)的分析，保证一个更加完整并且可靠的方法来制动。
根据本发明的一方面，通过具有权利要求1中限定的特性的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法实现了上述的及其他目的和优势。本发明的优选实施方式被限定在从属权利要求中。
附图说明
现在将描述根据本发明的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法的一些优选实施方式的功能特性及结构特性。参考附图，其中：
-图1通过示例的方式示出适于实现根据本发明的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法的系统；
-图2示出图1中的系统的附着力管理模块的内部结构的框图；以及
-图3示出图2中的附着力管理模块的最佳附着力控制模块的内部结构的框图。
具体实施方式
在详细说明本发明的多个实施方式之前，应注意，本发明不限于将其应用于以下描述中所呈现的或在附图中示出的组件的构造细节和布置。本发明可以设想其他实施方式并且以基本上不同的方式实施或实现。还应当理解的是，用语和术语仅仅是为了描述的目的，而不应被视为是限制。“包括(include)”及“包含(comprise)”及其变型的使用应理解为含有在下文中陈述的元件及其等同物，以及附加元件及其等同物。
至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法包括多个减速影响装置2，在第一实施方式中，包括计算目标减速与至少估计有效减速之间的减速差的步骤，以及根据减速差以及在下文中列出的至少一个决定因素从多个减速影响装置2中选择至少一个影响装置的步骤。
决定因素可以是指示目标减速对应于工作制动或者紧急制动，或者轨道车辆行进的一段距离防止使用特定的减速影响装置的任务因素，每个减速影响装置固有的、指示积极和消极操作特性的优势和劣势因素，指示至少一种轨道车辆周围的环境条件的现场响应因素以及指示制动系统的当前状态的系统状态因素。
指示制动系统的当前状态的系统状态因素其中可包括指示制动系统的磨损状态的因素和/或指示每个减速影响装置2的当前激活级别的因素。
至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法进一步包括控制根据减速差和至少一个所述决定因素选择的至少一个影响装置的步骤，如上文已指示的，决定因素可以是任务因素、每个减速影响装置固有的优势和劣势因素、现场响应因素和制动系统状态因素。
每个减速影响装置2可以是适于积极地或者消极地更改车轮与导轨之间的摩擦系数的材料注入设备，和/或作用于电动气动、电动力、机械、液压类型、或其组合的盘或者轴的制动器，和/或作用于导轨的制动器，和/或车轮防滑保护装置(WSP)和/或涡流制动器。
明显地，用于触发列车相对于其自然减速(空气以及滚动阻力以及在一些情况下的导轨斜率)的进一步减速的装置较多。一些减速影响装置可以连接至车轮与导轨之间的相同触点，其他的减速影响装置可以允许改变车轮与导轨之间的触点的性质(也被称为清洁效果)，因此允许更大的减速。其他减速影响装置能够改变局部触点的接触性质或者能够改变车轮/导轨触点的性质以及增加单独触点。
此外，减速影响装置可完全独立于车轮与导轨之间的触点。
减速控制系统中包括的上述减速影响装置实际上可以是根据其(积极的和消极的)操作特性和/或根据轨道车辆周围的环境条件控制的。例如，环境条件可以包括轨道车辆的车轮与导轨之间的附着值。
举例来说，为了选择适当的减速影响装置，可以使用示出了每个减速影响装置的主要特性的简单图表。
实际上，每个减速影响装置的优势和劣势是众所周知的并且可以加权在一起，以根据两个上述主要方面激活最合适的减速影响装置。
如上所述的，至少一个减速影响装置可以根据目标减速是否对应于工作制动或者紧急制动来控制。
最相关的标准可以是减速以及制动相关联的安全级别，具体地，后者是用于避免制动系统的磨损。
估计有效减速可以由至少第一传感器装置测量和/或根据由第二传感器装置测量的轨道车辆的至少一个车轮的速度估计。
具体地，第一传感器装置可以是加速计并且第二传感器装置可以是角速度传感器。
明显地，为了估计有效减速，例如，通过计算车辆的速度的导数，有效速度可以转变为有效加速度。
另一方面，目标减速可以由驾驶员通过操作预定制动杆给予或者通过源自例如指示轨道车辆需要实行比当前速度更低的速度的信号的由自动列车控制给出的命令给予。
此外，控制根据减速差与至少一个以下决定因素选择的至少一个影响装置的步骤可以包括激活和停用所选择的影响装置。可选地，或者另外，还可以包括调节所选择的影响装置的致动强度。例如，材料注入设备可以激活、停用，和/或因此可以控制注入的材料的量。
现在参考图1，以示例的方式示出布置为实现以上描述的方法的系统1。
如在图2中示出的，该系统1可包括附着力管理模块4，该附着力管理模块4包括加速处理模块6和加速计算模块8。加速处理模块6通过使用传感器(诸如加速计)接收列车的加速7。加速计算模块8接收车轮的速度9并且从中得出加速。两个模块各自产生对列车减速的估计，然后彼此相比较。然后可以在另外的当前减速模块10中校正这些减速估计。
列车的当前减速11将被发送至减速差模块12。该模块也接收减速请求14，例如，减速请求14可来自不同的来源，其中诸如，BCU(刹车控制单元)、TCM、数字信号等。
减速差模块然后将减速请求与当前减速之间的差15传输至最佳附着力控制模块16。减速请求与当前减速之间的差值可以是正的或者负的。
最佳附着力控制模块可基于例如，制动设备的当前状态、减速差符号和大小及其他信号决定激活哪个减速影响装置。
如在图3中示出的，最佳附着力控制模块16可包括五个模块：
-任务因素模块22，能够理解来自信号发送系统或者来自TCM的消息23；一个示例可以是安全周期(紧急情况)并且另一示例可以是由于轨道车辆行进的路线的路段的特殊性引起的MTB禁止信号；
-固有优势和劣势的模块24，可包括其中列出各种减速影响装置的特性的表格。该模块还可以整合过去不同装置的使用偏好。
-现场响应因素的模块26，分析表示列车与其周围环境之间的接口的状态，例如，导轨的状态的信息27。该模块还可以提出如何提高减速的建议。周围环境的附着值和宏观描述可以是可以提供至该模块的输入的示例；
-系统状态模块28，能够理解当前系统状态并且将其与减速请求命令29相比较，以理解发送的命令与有效测量值之间的任何偏差。该模块还可以用来计算系统必须提供的剩余灵活性。其他输入可包括列车的速度和负载；速度可影响车轮与导轨之间存在的附着力并且负载可影响在不考虑负载的情况下为了获得恒定制动力需施加的力。状态变量可整合一个或多个变量。一些示例可以是：
-缸内压力；
-速度；
-滑动；
-负载；
-原砂的可用性；
-磨损状态。
最佳附着力控制中包括的上述的四个模块，以及减速差值可以用于生成各种减速影响装置的激活命令的决定模块20。
清楚地，以上描述的系统表示可实现本发明的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法的潜在控制系统中的一个；然而，本发明不旨在局限于该实施方式。
有利地，在如上所述的方法和系统中，至少一种轨道车辆的制动系统的控制回路接近所希望的效果，即减速。因此，适当地输入控制以保证更全面的方法。
已描述根据本发明的至少一种轨道车辆的制动系统的系统和控制方法的各个方面和实施方式。应理解的是，每个实施方式可以与任何其他实施方式结合。此外，本发明不限于所描述的实施方式，而且可在所附权利要求限定的范围内变化。

Claims (8)

1.一种包括多个减速影响装置(2)的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法，包括以下步骤：
-计算目标减速与至少估计有效减速之间的减速差；
-根据所述减速差及以下决定因素中的至少一个决定因素选择所述多个减速影响装置(2)之间的至少一个影响装置：
a)任务因素，指示所述目标减速对应于工作制动或者紧急制动，或者所述轨道车辆行进的路段阻止使用特定的减速影响装置(2)的事实；
b)每个减速影响装置固有的优势和劣势因素，指示能够是积极的和消极两者的操作特性；
c)现场响应因素，指示所述至少一种轨道车辆周围的环境条件；
d)系统状态因素，指示所述制动系统的当前状态；
-根据所述减速差以及以下决定因素中的至少一个决定因素控制所选择的至少一个减速影响装置：
a)任务因素，指示所述目标减速对应于工作制动或者紧急制动，或者所述轨道车辆行进的路段阻止使用特定的减速影响装置(2)的事实；
b)每个减速影响装置固有的优势和劣势因素，指示积极的和消极的操作特性；
c)现场响应因素，指示所述至少一种轨道车辆周围的环境条件；
d)系统状态因素，指示所述制动系统的当前状态。
2.根据权利要求1所述的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法，其中，每个减速影响装置(2)能够是适于更改车轮与导轨之间的摩擦系数的材料注入设备，和/或作用于电动气动的、电动力的、机械的、液压类型的、或其组合的盘或轴的制动器，和/或作用于所述电动气动的、机械的、液压的车轮的制动器和/或作用于所述导轨的制动器、和/或车轮防滑装置WSP、和/或涡流制动器。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法，其中，根据所述减速差和所述决定因素中的至少一个决定因素控制所选择的至少一个减速影响装置的步骤包括所选择的减速影响装置的激活和停用和/或所选择的影响装置的激活强度的调整。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法，其中，所述估计有效减速是由至少第一传感器装置检测的和/或根据由第二传感器装置检测的所述轨道车辆的至少一个车轮的速度估计的。
5.根据权利要求4所述的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法，其中，所述第一传感器装置是加速计并且所述第二传感器装置是角速度传感器。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法，其中，指示所述至少一种轨道车辆周围的环境条件的所述现场响应因素中至少一个因素是指示所述轨道车辆的轮与所述导轨之间的附着值的因素。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法，其中，指示所述制动系统的当前状态的所述系统状态因素中至少一个因素是指示所述制动系统磨损的因素和/或指示每个减速影响装置(2)的当前激活级别的因素。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的至少一种轨道车辆的制动系统的控制方法，其中，所述目标减速是由所述驾驶员通过致动预定制动杆给出的值或源自信号发送装置的对应于由自动列车控制提供的命令的值。
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