CN113453968A - 检测轨道车辆制动动作的方法及轨道车辆的紧急制动方法 - Google Patents

Abstract

所描述的是一种用于检测轨道车辆(RV)的制动动作的方法，包括以下步骤：根据行进方向(d)，监视从跟随在轨道车辆(RV)的第一轮轴(100)之后的第二轮轴(102)到该第一轮轴(100)的负载转移；以及，如果负载转移超出预定阈值，则确定轨道车辆(RV)正在制动。还描述了一种紧急制动方法，包括以下步骤：检测紧急制动请求；当检测到紧急制动请求时，激活电动制动系统以使轨道车辆减速；应用用于检测轨道车辆的制动动作的方法；以及如果确定轨道车辆正在制动，则确定电动制动系统正确操作，并使用电动制动系统来至少部分满足紧急制动请求；以及如果确定轨道车辆没有制动，则确定电动制动系统没有正确操作，并使用气动制动系统来满足紧急制动请求。

Description

检测轨道车辆制动动作的方法及轨道车辆的紧急制动方法

技术领域

本发明主要涉及轨道车辆制动方法领域；特别地，本发明涉及一种用于检测轨道车辆制动动作的方法以及一种轨道车辆的紧急制动方法。

背景技术

常规的轨道制动系统执行用轨道车辆所处的状态表征的不同功能。两个主要功能被称为“行车制动”和“紧急制动”。

行车制动是轨道车辆在正常运行行车阶段期间减速的状态。在该状态中，制动性能必须得到保证，且失败概率要小于10^-7。这个值与标准EN50126中提到的安全完整性等级SIL2相对应。

紧急制动是列车必须在由国际标准预定的停车距离以内提供制动处理且未实现该性能的概率通常要等于或小于10^-9的状态。这个值与标准EN50126的安全完整性等级SIL4相对应。

就行车制动的实施而言，与轨道车辆相关的制动系统现在完全由与在制动(即电动制动)期间以再生模式使用的牵引电机控制系统以及TCMS系统“列车控制和监视系统”交互的电子控制管理，以便持续交换诊断信息以及实时管理用于补偿行车制动系统或电动制动可能出现的故障的方式。

这种借助于电子系统的实施方式极大地提升了乘客的舒适度，例如通过确保可容忍的加速度变化，或者在保持均匀减速的同时动态补偿摩擦材料的摩擦系数随着速度的改变而发生的变化。

另一方面，此类以执行大量软件代码的微处理器架构为基础的电子行车制动控制系统变得越来越复杂，其中所述软件代码不但与用于制动管理的实时进程相关联，而且还与复杂制动系统的诊断进程的管理以及复杂通信协议(例如以太网或MVB)的管理相关联。因此，该行业的主要运营商偏好在紧急制动阶段使用纯气动解决方案。

此外，该行业的主要运营商偏好在紧急制动阶段使用纯气动解决方案的原因还在于无法验证与在制动(即电动制动)期间以再生方式使用的牵引电机控制系统交互的电子控制的正确操作。

轨道标准EN16185的发布证明了这一点。该标准对制动系统进行了标准化，其中提供了两个并发的气动请求通道来进行紧急制动。

随着时间的推移，与电子系统的较低的可靠性相比，所使用的气动架构和气动组件展示出固有的高安全系数和可靠性，而运营商做出以上选择的原因亦与此关联。这种较低的可靠性主要与潜在存在的共模软件的缺陷相关联，这些缺陷有可能在紧急制动期间同时在整个列车上发生，由此部分或全面危害停车距离的实现。然而，对于紧急制动期间的停车距离的精度的需求正在不断增长，而这种技术选择也开始与这种需求产生冲突。

有鉴于这些限制，即使轨道车辆具有和在制动(即电动制动，其通常被用在行车制动期间)期间以再生方式使用的牵引电机控制系统交互的电子控制，在紧急制动期间也不会使用这种电动制动。相反，在紧急制动期间仅仅会使用气动系统和组件，即使后者会遭遇到因为依赖于弹簧和橡胶子组件温度以及它们的老化程度而导致的不精确性。

另一方面，在已知的轨道车辆中，为了验证制动系统正常工作以及轨道车辆实际正在减速，有必要实时了解轨道车辆的行驶速度和/或所述车辆的即时减速度。通过测量车轮的角速度(借助适当的传感器和音轮来实现)来估计车辆行驶速度并不总是可靠的，例如在因为抓地力状况下降而导致车轮整个或部分打滑的情况下。使用专用卫星的系统(GPS系统)也不是始终可用的，例如在低覆盖/无覆盖区域和/或隧道中。惯性系统或加速度计是很难校准的，并且其在车辆行驶过程中会受到振动的影响。此外，即使以混合方式使用上文引用的技术解决方案，这些技术解决方案仍旧需要专用设施，由此会产生成本。

DE 10 2015 11 5852 A1描述了一种用于检测制动动作的方法，但是上述问题仍未得到解决。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于验证轨道车辆制动系统的正确操作的解决方案。与已知的解决方案相比，该解决方案更加可靠，并且通过使用通常已经出于其他主要目的而被安装在轨道车辆上的设备和传感器(悬架)降低了上述成本。

本发明的另一个目的是提供一种即便在紧急制动期间也允许安全使用轨道车辆的电动制动系统的解决方案。

根据本发明的一个方面，前述及其他目标和优点是通过具有权利要求1中限定的特征的用于检测轨道车辆的制动动作的方法以及通过根据权利要求10的轨道车辆的紧急制动方法实现的。本发明的优选实施例在从属权利要求中限定，其内容也被作为本说明书的组成部分。

附图说明

现在将对根据本发明的用于检测轨道车辆的制动动作的方法以及轨道车辆的紧急制动方法的一些优选实施例的功能和结构特征进行描述。参考附图，其中：

图1示出了轨道车辆在其未遭受到制动动作时的同一个转向架的两个轮轴之间的负载分布；

图2示出了轨道车辆在其遭受到制动动作时的同一个转向架的两个轮轴之间的负载分布；

图3示出了轨道车辆在其未遭受到制动动作时的两个不同的转向架的两个轮轴之间的负载分布；以及

图4示出了轨道车辆在其遭受到制动动作时的两个不同的转向架的两个轮轴之间的负载分布。

具体实施方式

在详细阐述本发明的多个实施例之前，应该指出的是，本发明的应用并不局限于在以下的描述中给出以及在附图中显示的构造细节和组件配置。本发明可以采用其他实施例，并且实际可以采用不同的方式实施或执行。此外还应该理解，措词和术语是用于描述性目的的，其不应被解释成是限制性的。使用“包括”和“包含”及其变体的目的是包含其后引用的元素及其等价物，以及附加的元素及其等价物。

首先参考图1，一种用于检测轨道车辆RV的制动动作的方法包括以下步骤：

根据轨道车辆的行进方向d，监视从跟随在轨道车辆RV的第一轮轴100之后的轨道车辆RV的第二轮轴102到所述第一轮轴100的负载转移；

如果所述负载转移超出预定阈值，则确定轨道车辆RV正在制动。

对于轨道车辆RV的第二轮轴102来说，可以将跟随在第一轮轴100之后理解成是这样一种情形，其中第二轮轴102是紧接在第一轮轴100之后布置的轮轴，也就是在它们之间没有其他轮轴的情形，或者也可以将其理解成是这样一种情形，其中第二轮轴102被布置在第一轮轴100之后，但在它们之间存在一个或多个轮轴。

负载转移被定义成是与静态状况相对的、轨道车辆的第一轮轴和第二轮轴上称得的重量份额的变化。

优选地，监视从轨道车辆RV的第二轮轴102到轨道车辆RV的第一轮轴100的负载转移的步骤可以包括以下步骤：

测量作用于所述轨道车辆RV的所述第一轮轴100上的压力P1；

测量作用于所述轨道车辆RV的所述第二轮轴102上的压力P2；以及

通过所测量的作用于所述第一轮轴100上的压力P1与所测量的作用于所述第二轮轴102上的压力P2之间的差异来确定负载转移。

优选地，作用于所述轨道车辆RV的所述第一轮轴100上的压力P1可以通过测量与所述第一轮轴100相关联的第一气动减震器的压力来测量，并且作用于所述轨道车辆的所述第二轮轴102上的压力P2可以通过测量与所述第二轮轴102相关联的第二气动减震器的压力来测量。

此外，作用于所述轨道车辆的所述第一轮轴上的压力可以优选通过第一应变式传感器装置(例如应变计)来测量，该第一应变式传感器装置是为了测量与所述第一轮轴相关联的第一减震器的第一弹簧的变形而提供的，并且作用于所述轨道车辆的所述第二轮轴上的压力可以通过第二应变式传感器装置(例如应变计)来测量，该第二应变式传感器装置是为了测量与所述第二轮轴相关联的第二减震器的第二弹簧的变形而提供的。

然后，作用压力可以根据相应弹簧的变形来得到，例如通过使用适当的转换公式。

从图中可以看出，在制动动作期间，轨道车辆相对于搁置(rest)平面x会承受俯仰倾角A。因此，优选地，监视从轨道车辆的第二轮轴到轨道车辆的第一轮轴的负载转移的步骤可以包括测量轨道车辆的俯仰倾角的步骤以及根据测量得到的俯仰倾角确定负载转移值的步骤。

轨道车辆的俯仰倾角可以通过陀螺传感器装置(例如陀螺仪)来测量。同样，轨道车辆的俯仰倾角A可以通过加速度传感器装置(例如加速度计)来测量。

如图1和图2所示，优选地，所述第一轮轴100和所述第二轮轴102属于同一转向架104。

同样，如图3和图4所示，优选地，所述第一轮轴100和所述第二轮轴102属于两个不同的转向架104和106。

本发明还涉及一种轨道车辆RV的紧急制动方法。

该轨道车辆RV的紧急制动方法包括以下步骤：

检测紧急制动请求；

当检测到紧急制动请求时，激活电动制动系统以使轨道车辆减速；

应用根据前述任一实施例所述的用于检测轨道车辆的制动动作的方法；

如果确定轨道车辆正在制动，则确定电动制动系统正确操作，并使用所述电动制动系统来至少部分满足紧急制动请求；

如果确定轨道车辆没有制动，则确定电动制动系统没有正确操作，并使用气动制动系统来满足紧急制动请求。

优选地，确定使用电动制动系统是否充分满足紧急制动请求的步骤还可以包括：将测量得到的负载转移与根据紧急制动请求确定的目标负载转移值相比较的步骤。

由此，本发明实现的优点是提供了一种能够验证轨道车辆制动系统的正确操作的解决方案，并且提供了一种即便在紧急制动期间也能安全使用轨道车辆的电动制动系统的解决方案。

在这里已描述了根据本发明的用于检测轨道车辆的制动动作的方法以及轨道车辆的紧急制动方法的不同方面和实施例。应该理解的是，每一个实施例都可以与其他任何实施例相结合。此外，本发明并不局限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求限定的范围内改变。

Claims (12)

1.一种用于检测轨道车辆(RV)的制动动作的方法，包括以下步骤：

根据所述轨道车辆的行进方向(d)，监视从跟随在所述轨道车辆(RV)的第一轮轴(100)之后的所述轨道车辆(RV)的第二轮轴(102)到所述第一轮轴(100)的负载转移；

如果所述负载转移超出预定阈值，则确定所述轨道车辆(RV)正在制动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中监视从所述轨道车辆(RV)的第二轮轴(102)到所述轨道车辆(RV)的第一轮轴(100)的所述负载转移的步骤包括以下步骤：

测量作用于所述轨道车辆(RV)的所述第一轮轴(100)上的压力(P1)；

测量作用于所述轨道车辆(RV)的所述第二轮轴(102)上的压力(P2)；以及

通过所测量的作用于所述第一轮轴(100)上的压力(P1)与所测量的作用于所述第二轮轴(102)上的压力(P2)之间的差异来确定所述负载转移。

3.根据权利要求2所述的方法，其中作用于所述轨道车辆(RV)的所述第一轮轴(100)上的所述压力(P1)是通过测量与所述第一轮轴(100)相关联的第一气动减震器的压力测量的，以及作用于所述轨道车辆的所述第二轮轴(102)上的所述压力(P2)是通过测量与所述第二轮轴(102)相关联的第二气动减震器的压力测量的。

4.根据权利要求2所述的方法，其中作用于所述轨道车辆的所述第一轮轴上的所述压力是通过第一应变式传感器装置测量的，该第一应变式传感器装置被布置成测量与所述第一轮轴相关联的第一减震器的第一弹簧的变形，以及作用于所述轨道车辆的所述第二轮轴上的所述压力是通过第二应变式传感器装置测量的，该第二应变式传感器装置被布置成测量与所述第二轮轴相关联的第二减震器的第二弹簧的变形。

5.根据权利要求1所述的方法，其中监视从所述轨道车辆的第二轮轴到所述轨道车辆的第一轮轴的所述负载转移的步骤包括以下步骤：

测量所述轨道车辆的俯仰倾角(A)；

根据测量得到的俯仰倾角(A)确定负载转移值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述轨道车辆的所述俯仰倾角(A)是通过陀螺传感器装置测量的。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述轨道车辆的所述俯仰倾角(A)是通过加速度传感器装置测量的。

8.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述第一轮轴(100)和所述第二轮轴(102)属于同一转向架(104)。

9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法，其中所述第一轮轴(100)和所述第二轮轴(102)属于两个不同的转向架(104、106)。

10.一种轨道车辆(RV)的紧急制动方法，包括以下步骤：

检测紧急制动请求；

当检测到所述紧急制动请求时，激活电动制动系统以使所述轨道车辆(RV)减速；

应用根据前述任一权利要求所述的用于检测轨道车辆的制动动作的方法；

如果确定所述轨道车辆(RV)正在制动，则确定所述电动制动系统正确操作，并使用所述电动制动系统来至少部分满足所述紧急制动请求；

如果确定所述轨道车辆(RV)没有制动，则确定所述电动制动系统没有正确操作，并使用气动制动系统来满足所述紧急制动请求。

11.根据权利要求10所述的轨道车辆的紧急制动方法，其中如果确定所述电动制动系统正确操作且被用于至少部分满足所述紧急制动请求，则所述紧急制动方法进一步包括以下步骤：

确定使用所述电动制动系统是否充分满足所述紧急制动请求；

如果确定使用所述电动制动系统不能充分满足所述紧急制动请求，那么还激活所述气动制动系统以满足所述紧急制动请求。

12.根据权利要求11所述的轨道车辆的紧急制动方法，其中确定使用所述电动制动系统是否充分满足所述紧急制动请求的步骤进一步包括以下步骤：

将测量得到的负载转移与根据所述紧急制动请求确定的目标负载转移值相比较。

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