CN118302343A - 用于影响轨道车辆的行驶速度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于影响轨道车辆的行驶速度的方法，所述轨道车辆具有包括至少一个摩擦元件(1、2)的摩擦制动系统，其中，所述影响根据至少一个伴随现象、特别是制动衬片磨损、制动噪音和/或制动气味来进行，所述伴随现象会在通过摩擦制动系统在轨道车辆的当前行驶运行情况下虚拟地实施的制动过程中产生。

Description

用于影响轨道车辆的行驶速度的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1和9前序部分的用于影响轨道车辆的行驶速度的方法和装置，该轨道车辆具有包括至少一个摩擦元件的摩擦制动系统。本发明还涉及一种根据权利要求17所述的具有这种装置的轨道车辆以及一种包含该方法的计算机程序18。

背景技术

轨道车辆通常具有电动制动器并且附加地具有摩擦制动系统(混合制动)，其中优先使用电动制动器，以便降低摩擦制动系统的制动磨损。一些轨道车辆虽然具有摩擦制动系统，但不具有电动制动器。

因此，在电动制动器完全失效或部分失效的情况下可能出现行车制动必须主要或仅利用摩擦制动系统来实施。轨道车辆的制动进入速度越高，也就是说开始摩擦制动时的速度越高，则能量输入越高并且因此制动盘和制动衬片的温度升高越高。作为结果，制动盘-制动衬片配对的摩擦系数μ的波动增大并且因此摩擦系数μ减小的概率增大。因此，在制动进入速度高的情况下，存在制动距离由于制动减弱而延长的危险。

在此，制动减弱(制动衰减)理解为摩擦制动系统的制动作用由于生热而减弱。为了避免制动减弱，轨道车辆的最大速度由情况决定地通过最大允许速度来限制。此外，由此应当最小化制动的不期望的伴随现象，如制动磨损、制动噪音和/或制动气味或烟雾。

这种类型的WO2018/054736A1公开了一种用于影响特别是轨道车辆的主要允许的行驶速度的方法，该轨道车辆具有摩擦制动系统，在该摩擦制动系统中制动作用通过将各摩擦元件彼此相对挤压而产生，其中，至少从关于车辆的速度、制动压力和外部温度以及关于绝对时间的信息中至少预测摩擦元件之一的温度，其中，也考虑通过摩擦元件的热传导以及该摩擦元件的与速度相关的冷却，以便在所计算的允许的行驶特性方面影响主要允许的行驶速度。

也就是说，在计算的范围内能够相当精确地考虑通过摩擦元件的热传导，因为在此涉及具有小的分散宽度的与材料相关的影响因素。然而，这不适用摩擦元件的与速度相关的冷却的影响因素。因为与此相关的影响、如空气流动中的干扰或改变的空气湿度产生相当高的分散宽度，这可能歪曲预测结果。

发明内容

本发明的任务在于，这样进一步改进上述类型的方法和装置，使得可靠减少在制动中的不期望的伴随现象，而不必过度降低轨道车辆的速度。同样应该提供一种具有这种装置的轨道车辆。

根据本发明，所述任务通过独立权利要求1、9、17或18的特征来解决。

根据本发明的构思的背景是，在轨道车辆的运行或行驶中，在当前行驶运行情况下确定表征当前行驶运行情况的至少一个参数，并且从当前行驶运行情况出发虚拟地实施、例如模拟制动过程。

因此，初始情况形成当前行驶运行情况，在该当前行驶运行情况下轨道车辆例如以确定的速度和负荷并且在确定的环境和路段条件下沿例如平坦的或具有确定的下坡坡度或确定的上坡坡度的路段行驶。例如，速度、负荷、路段的下坡坡度或上坡坡度然后作为参数被检测。

不期望的伴随现象应该不仅关于当前行驶运行情况降低，而且对于在当前行驶运行情况下实施定义的制动的情况也应当保持在预定义的范围内。

然后，通过例如在确定的环境温度下发生的当前行驶运行情况——所述环境温度然后同样作用于摩擦制动元件，并且通过虚拟地实施的、例如模拟的制动过程，在所述至少一个摩擦制动元件上或中会出现预测的(预期的)温度T_pred，该预测的温度借助模型计算或估计。摩擦元件的预测温度T_pred是当前温度T_act和由虚拟制动产生的温度上升ΔT的总和：基于当前行驶运行情况和虚拟地实施的制动过程计算或估计的预测温度T_pred然后会引起确定程度的不期望的以在摩擦元件上的制动磨损形式的第一伴随现象、和/或确定程度的不期望的以制动噪音形式的第二伴随现象、和/或确定程度的不期望的以制动烟雾或制动气味形式的第三伴随现象。

本发明基于如下认识：不期望的伴随现象分别与特定的最大允许制动元件温度相对应，该最大允许制动元件温度在行驶运行期间不允许被超过，因此相应的伴随现象的程度保持低于期望的界限。

但是，在真实条件下确保制动元件的温度始终低于最大允许制动元件温度是不够的。因为始终会以相应最大允许制动元件温度制动，然后在例如紧急制动的情况下必然会发生制动元件的不确定的过热。

为了消除该问题，根据本发明提出，将轨道车辆的与第一、第二和/或第三伴随现象相关的特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed与摩擦元件的预测的摩擦元件温度T_pred相配设，其中，相应伴随现象的在摩擦元件的预测的摩擦元件温度T_pred下出现的程度与该伴随现象的预定义地最大允许的程度一样大。将轨道车辆的当前的行驶速度v限制到轨道车辆的特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed。

亦即换句话说，在根据本发明的解决方案中，与温度相关地限制轨道车辆的行驶速度，使得在制动时降低多个环境或构件负担的伴随现象、尤其是制动衬片磨损、制动噪音和制动气味直至制动烟雾中的至少一个的程度。

由于摩擦元件的预测温度T_pred对上述伴随现象的相应程度有决定性的影响，所以从如下事实出发，即，摩擦元件的预测温度T_pred代表伴随现象的程度。当然在此也存在摩擦元件的预测温度T_pred与轨道车辆的行驶速度v之间的关联，因为从相对高的行驶速度v开始的制动导致相对高的预测温度T_pred。

因此，在模型中建立在预测温度T_pred和轨道车辆的行驶速度v之间的相关性或配设关系。在此，通过模型确定特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed，该最大允许行驶速度与相应的伴随现象相关，并且该最大允许行驶速度不仅考虑当前行驶运行情况，而且附加地还考虑虚拟地实施的制动。这意味着，如果例如机动车驾驶员或列车自动运行系统(ATO)将在具有行驶速度v——该行驶速度最多与特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed一样大——的行驶运行情况下引起制动过程，则相应的伴随现象将始终仍然处于允许的范围内。

另一方面，在影响轨道车辆的行驶速度v时应当充分利用速度潜力，当在当前行驶运行情况下例如还未达到所涉及的伴随现象的最大程度时，例如还未达到对于制动磨损和/或对于制动烟雾和/或对于制动气味和/或对于制动噪音的允许的上限时，所述速度潜力在当前行驶运行情况下仍然存在，直到达到所涉及的伴随现象的最大程度。因此，特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed也可以构成最佳的速度。

根据第一方面，本发明涉及一种用于影响轨道车辆的行驶速度的方法，该轨道车辆具有包括至少一个摩擦元件的摩擦制动系统，其中，所述影响根据第一伴随现象、第二伴随现象或第三伴随现象的至少一个程度来进行，所述伴随现象会在通过摩擦制动系统在轨道车辆的当前行驶运行情况下虚拟地实施的制动过程中产生，其中，在该方法中

a)检测表征轨道车辆的当前行驶运行情况的至少一个参数，并且

b)采用所述至少一个摩擦元件的在当前行驶运行情况下通过虚拟地实施的制动过程所引起的制动磨损作为第一伴随现象，和/或采用在当前行驶运行情况下通过虚拟地实施的制动过程所引起的噪音作为第二伴随现象，和/或采用在当前行驶运行情况下通过虚拟地实施的制动过程所引起的制动气味或烟雾作为第三伴随现象，并且借助模型、优选借助模拟模型

c)基于所检测到的所述至少一个参数和在当前行驶运行情况下虚拟地实施的制动过程来计算或估计摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)，当在轨道车辆的当前行驶运行情况下虚拟地实施制动过程时，在摩擦元件中或上会出现所述预测的摩擦元件温度，并且

d)以如下配设关系(Γ)将轨道车辆的与第一伴随现象和/或第二伴随现象和/或第三伴随现象相关的特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)与摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)相配设，在该配设关系中，第一伴随现象的在摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)下出现的程度与第一伴随现象的最大允许程度一样大，和/或，在该配设关系中，第一伴随现象的在摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)下出现的程度与第二伴随现象的最大允许程度一样大，和/或在该配设关系中，第三伴随现象的在摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)下出现的程度与摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)的第三伴随现象的最大允许程度一样大，并且

e)将轨道车辆的行驶速度(v)限制或设定到轨道车辆的特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)。

根据第二方面，本发明涉及一种用于影响轨道车辆的行驶速度的装置，该轨道车辆具有包括至少一个摩擦元件的摩擦制动系统，其中，所述装置构造用于根据第一、第二或第三伴随现象的至少一个程度进行所述影响，所述伴随现象会通过摩擦制动系统在轨道车辆的当前行驶运行情况下虚拟地实施的制动过程中产生，其中，所述装置包括至少以下内容：

a)与轨道车辆连接的检测机构，所述检测机构构造用于检测表征轨道车辆的当前行驶运行情况的至少一个参数，

b)计算单元，在所述计算单元中实现模型、尤其是模拟模型，

c)控制装置，所述控制装置构造用于影响轨道车辆的行驶速度，其中

d)所述模型执行步骤和计算，使得

d1)所述模型采用所述至少一个摩擦元件的在当前行驶运行情况下虚拟地实施的制动过程中所引起的制动磨损作为第一伴随现象，和/或采用在当前行驶运行情况下通过虚拟地实施的制动过程所引起的制动噪音作为第二伴随现象，和/或采用在当前行驶运行情况下通过虚拟地实施的制动过程所引起的制动烟雾或制动气味作为第三伴随现象，并且

d2)所述模型基于所述至少一个参数和在当前行驶运行情况下虚拟地实施的制动过程计算或估计摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)，并且

d3)所述模型以如下配设关系(Γ)将轨道车辆的与第一伴随现象和/或第二伴随现象和/或第三伴随现象相关的特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)与摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)相配设，在该配设关系中，第一伴随现象的在摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)下出现的程度与第一伴随现象的最大允许程度一样大，和/或在该配设关系中，第一伴随现象的在摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)下出现的程度与第二伴随现象的最大允许的程度一样大，和/或在该配设关系中，第三伴随现象的在摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)下出现的程度与摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)的第三伴随现象的最大允许程度一样大，并且

e)所述计算单元构造成使得，所述计算单元基于所述模型的步骤和计算产生用于控制装置的输出信号，所述控制装置然后基于所述输出信号将轨道车辆的行驶速度限制或设定到所述特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)。

因此，可以从由第一伴随现象、第二伴随现象和第三伴随现象组成的组中选择或采用仅一个伴随现象亦或两个伴随现象或所有三个伴随现象，以便确定特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed。当采用多个伴随现象时，则例如将特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed选择为轨道车辆的允许的最大行驶速度，该最大行驶速度具有绝对最小值。因此，最大允许行驶速度v_maxAllowed也是特定的，因为其涉及确定的伴随现象，在这种情况下正是涉及具有针对特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed的最小值的伴随现象。替代地，例如可以逐步地分别将三个特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed的一个采用作为轨道车辆的最大行驶速度。也可设想在确定轨道车辆的最大行驶速度时对针对至少两个伴随现象的特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed进行加权。

因此，如果轨道车辆的行驶速度v被限制到轨道车辆的特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed，则该特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed构成轨道车辆的允许的最高速度，该最高速度与第一伴随现象和/或第二伴随现象和/或第三伴随现象相关。在此当然可能的是，轨道车辆以相对于特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed更低的行驶速度运行。

如果轨道车辆的行驶速度v被设定到特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed时，则该特定的最大允许的行驶速度v_maxAllowed附加地也构成轨道车辆的最佳速度，因为这时完全充分利用以上所描述的潜力。

轨道车辆应该在这里应理解为任何类型的具有驱动机的有轨车辆(特别是牵引车辆)亦或没有驱动机的有轨车辆(如在轨道车辆组合中的车厢)以及由多个轨道车辆组成的轨道车辆组合。

模型应该理解为任何数学模型，该数学模型能够通过在计算单元中的可存储程序来实现并且借助该数学模型能够基于参数计算所提及的参量。

参数特别是可以不是温度参量。换句话说，这时模型的目的在于，由所述至少一个参数估计或计算预测的摩擦元件温度T_pred，但其中预测的摩擦元件温度T_pred优选不由温度传感器测量。这时能够有利地避免温度传感器，所述温度传感器的装配、布线、校准和实现的耗费相对高。

但另一方面也可能的是，借助至少一个直接或间接在摩擦元件上布置的温度传感器测量预测的摩擦元件温度T_pred的如下份额，所述份额仅由当前行驶运行情况产生。

在从属权利要求中示出在独立权利要求中给出的本发明的有利的进一步改进方案。

所述方法的一个进一步改进方案提出，在模型中，将摩擦元件的当前的摩擦元件温度T_act的第一值与轨道车辆的行驶速度v_act的第二值相配设，使得由第一值T_act和第二值v_act定义允许的范围(T_act、v_act)，在该允许的范围中，第一伴随现象在摩擦元件的预测的摩擦元件温度下出现的程度最多与第一伴随现象的最大允许程度一样大，和/或在该允许的范围中，第二伴随现象在摩擦元件的预测的摩擦元件温度下出现的程度最多与第二伴随现象的最大允许程度一样大，和/或在该允许的范围中，第三伴随现象在摩擦元件的预测的摩擦元件温度下出现的程度最多与第三伴随现象的最大允许程度一样大。在此，允许的范围(T_act、v_act)由边界曲线Γ限定，该边界曲线定义特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed与预测的摩擦元件温度T_pred之间的配设关系。

换句话说，摩擦元件的当前温度T_act被确定、测量或估计。此外已知车辆的当前速度v_act。当在当前时刻实施定义的制动时，由给定的T_act和v_act计算预测的摩擦元件温度T_pred，即虚拟的目标温度。但T_pred应当从未大于T_max，在理想情况下T_pred大约位于其下方。可以从边界曲线Γ中读取实际允许多大的T_pred。如果识别出T_pred还远低于T_max，则可以推断出仍然远未充分利用行驶动力学潜力，即v_act还可以提高，更确切地说还可以提高直到v_maxAllowed。该v_maxAllowed处于边界曲线Γ的边界上。

此外，可以在所述方法中以确定的制动作用、确定的制动力或以确定的制动压力或以确定的制动力矩实施虚拟的制动过程。

也可以在所述方法中以标准化的制动类型实施虚拟的制动过程，其中，作为标准化的制动类型采用以下制动类型中的至少一个制动类型：按照DIN EN 14478:2005-06的紧急制动、强制制动、快速制动、危险制动、行车制动。

根据所述方法的一个进一步改进方案，作为表征轨道车辆的当前行驶运行情况的参数可以采用以下参数中的至少一个参数：轨道车辆的当前速度、当前制动力、当前制动力矩、当前制动压力、轨道车辆的环境温度、轨道车辆的当前负载和/或当前负荷、由轨道车辆行驶的路段的上坡坡度或下坡坡度。

摩擦元件尤其是可以包含摩擦制动系统的盘式制动器的制动盘和/或制动衬片。

尤其是可以通过列车自动运行系统(ATO)或通过机动车驾驶员(Tf)来实施将轨道车辆的行驶速度限制或设定到特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)。

根据一个进一步改进方案，对于轨道车辆的摩擦制动系统包括多个摩擦制动装置的情况，对轨道车辆的行驶速度的影响可以借助车轮制动装置进行，对于该车辆制动装置确定了特定的最大允许的或准许的行驶速度v_maxAllowed的最小数值。

通过确定特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)对行驶速度的上述影响可以涉及局部的摩擦制动装置、即例如涉及确定的盘式制动器。因此，在具有部段区段层面、组成层面和列车层面(Segment-,Consist-und Zugebene)的列车分级结构中，可以将在摩擦制动装置i上局部确定的最大允许列车速度v_{maxAllowed i}合并在列车分级结构之内。为了这种合并可以使用不同的方法：

-在最简单的情况中采用绝对最小的特定的最大允许速度v_maxAllowed(通过在列车中的所有摩擦制动装置确定)作为整个轨道车辆组合的最大允许行驶速度。

-此外，用于消除统计学离群值的不同的方法可供使用。例如，所有确定的值v_maxAllowedi可以以递增序列排序并且从最小X百分数(其中X是预定义的百分比)中然后采用最小X百分数的平均值或最高值。

如已经详细阐述的，表征当前行驶运行情况的参数可以是以下参数中的至少一个参数：轨道车辆的当前速度、当前制动力、当前制动力矩、当前制动压力、轨道车辆的环境温度、轨道车辆的当前负载和/或当前负荷、由轨道车辆行驶的路段的上坡坡度或下坡坡度、行车制动或紧急制动，其制动作用小于在定义的制动类型中的制动作用。该列举不是穷举的。此外可设想其它参数，这些参数可以表征轨道车辆的当前行驶运行情况，例如也可设想车轮和轨道之间的摩擦系数。

优选地，摩擦制动系统的所述至少一个摩擦元件可以包含摩擦制动系统的盘式制动器的制动盘和/或制动衬片。

根据所述装置的一个进一步改进方案，所述模型可以构造成，使得所述模型将摩擦元件的当前的摩擦元件温度(T_act)的第一值与轨道车辆的行驶速度(v_act)的第二值这样相配设，使得由第一值(T_act)和第二值(v_act)定义允许的范围(T_act、v_act)，在该允许的范围中，第一伴随现象在摩擦元件的当前的摩擦元件温度(T_act)下出现的程度最多与第一伴随现象的最大允许程度一样大，和/或在该允许的范围中，第二伴随现象在摩擦元件的当前的摩擦元件温度(T_act)下出现的程度最多与第二伴随现象的最大允许的程度一样大，和/或在该允许的范围中，第三伴随现象在摩擦元件(1)的当前的摩擦元件温度(T_act)下出现的程度最多与第三伴随现象的最大允许程度一样大，其中，允许的范围(T_act、v_act)由边界曲线(Γ)限定，该边界曲线定义特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)与预测的摩擦元件温度(T_pred)之间的配设关系。

优选地，在所述装置中，控制装置可以被列车自动运行系统(ATO)所包括。

所述装置也可以包括与模型配设作用的第一选择机构，利用该第一选择机构能选择第一伴随现象和/或第二伴随现象和/或第三伴随现象。该选择机构尤其是还可以包括操作区，操作人员可以利用该操作区选择第一伴随现象和/或第二伴随现象和/或第三伴随现象，其中，所述模型然后基于所选择的伴随现象实施以上所描述的计算、配设和步骤。

在所述装置中，所述模型也可以构造成，以确定的制动作用、确定的制动力或以确定的制动压力或以确定的制动力矩实施虚拟的制动过程。

此外，在所述装置中，所述模型可以构造成，以定义的制动类型实施虚拟的制动过程，其中，所述模型采用以下制动类型中的至少一个制动类型作为定义的制动类型：紧急制动、强制制动、快速制动、危险制动、行车制动。

在所述装置中，所述模型也可以构造成，使得所述模型采用以下参数中的至少一个参数作为表征轨道车辆的当前行驶运行情况的参数：轨道车辆的当前速度、当前制动力、当前制动力矩、当前的制动压力、轨道车辆的环境温度、轨道车辆的当前负载和/或当前负荷、由轨道车辆行驶的路段的上坡坡度或下坡坡度。

本发明也涉及一种具有以上所描述的装置的轨道车辆。

附图说明

下面在附图中示出并且在以下描述中详细阐述本发明的各实施例。在附图中：

图1示出具有制动盘和带有制动衬片的制动钳的气动摩擦制动装置的示例性实施方案的示意图；

图2示出根据本发明的用于实施根据本发明的方法的装置的示例性实施方案的功能图；

图3示出根据本发明的根据一个优选实施方式的方法的流程图；

图4示出图表，在该图表中对于伴随现象“制动磨损”示出当前的摩擦元件温度T_act和行驶速度v之间的配设关系以及允许的范围T。

具体实施方式

轨道车辆的摩擦制动装置的在图1中示意性示出的部分示出气动盘式制动器。该气动盘式制动器包括第一摩擦元件1以及制动钳，第一摩擦元件例如实施为制动盘，该制动盘支承在轨道车辆的未示出的轮组轴上。制动钳具有第二摩擦元件2，该第二摩擦元件包括两个制动衬片。此外，制动钳具有带有压缩空气接头6的制动缸4并且包括活塞5以及连杆3。活塞5操纵连杆3，由此布置在连杆3上的制动衬片、即第二摩擦元件2被挤压到制动盘、即第一摩擦元件1上。通过压缩空气接头6，以来自轨道车辆的未示出的压缩空气系统的压缩空气加载用于操纵连杆3的活塞5。压缩空气系统具有用于控制和调节摩擦制动装置的部件，例如压缩机、制动控制器等。

用于影响轨道车辆的行驶速度的装置的在图2中示出的优选实施方式具有计算单元7，在该计算单元中实现模型，利用该模型按照根据本发明的方法实施计算、配设和步骤。

所述装置还包括调节单元8，利用该调节单元，基于所述模型的计算、配设和步骤的结果来影响轨道车辆的行驶速度v。

第一摩擦元件1和第二摩擦元件2的彼此相对挤压引起对轨道车辆的制动作用。在此，轨道车辆的动能转换成热量，由此引起第一摩擦元件1和第二摩擦元件2的温度升高。第一摩擦元件1和第二摩擦元件2的彼此松脱引起减少或取消对轨道车辆的制动作用。由此以及通过已知的热传递原理的作用，第一摩擦元件1中的以及第二摩擦元件2中的温度降低，即第一摩擦元件1和第二摩擦元件2冷却。所描述的温度特性借助根据本发明的方法来计算或估计。

该装置包括用于检测行驶速度v的行驶速度传感器10、用于检测制动压力p和因此检测制动力F_B的制动压力传感器11、用于检测环境温度T_u的环境温度传感器12、用于检测绝对时间t的时间测量仪13以及显示单元9，它们通过相应的数据线与计算单元7连接。行驶速度传感器10、制动压力传感器11和环境温度传感器12布置在轨道车辆的未示出的底盘中。然而也可设想，将行驶速度v以及制动压力p从轨道车辆的数据总线系统读入计算单元7中。此外也可设想，由减速度和待制动的质量近似地确定制动压力p。在此，减速度例如通过行驶速度v的微分来计算并且待制动的质量m通过负载制动装置来确定。

此外也可设想，代替行驶速度v而检测车轮的角速度或车轮转速并且利用该角速度或利用该车轮转速来实施热计算。

时间测量仪13以及计算单元7(在未示出的控制器中实现)布置在未示出的车厢中。计算单元7经由相应的数据线从行驶速度传感器10接收关于行驶速度v的数据、从制动压力传感器11接收关于制动压力p或制动力F_B的数据、从环境温度传感器12接收关于环境温度T_u的数据以及从时间测量仪13接收关于绝对时间t(时间戳)的数据并且按照根据本发明的方法实施计算操作。此外，轨道车辆的控制输入到计算单元7中的配置数据也可以纳入计算操作中。在此，例如采用行驶速度v、T_u、环境温度T_u、绝对时间t和配置数据来表征轨道车辆的当前行驶运行情况。

按照图3，为了实施根据本发明的方法，基于实际试验和/或技术经验，在预备步骤100中首先构建和提供一个或多个伴随现象个体化的边界曲线Γ，该边界曲线在曲线走向的下方限定所有的值对T__act、v__act的范围，对于这些值对，即使在定义的从T__act、v__act出发的制动中，摩擦元件温度仅如此程度地提高，使得新的温度T__pred

T__pred＝T__act+ΔT

总是仍然保持低于在最大允许的摩擦元件温度，该最大允许的摩擦元件温度不允许出现或仅允许以小的、可接受的程度出现与此关联的伴随现象、例如制动磨损。边界曲线Γ的形状在此取决于伴随现象的类型和所定义的虚拟的制动类型。

在初始步骤200中采用轨道车辆的当前行驶运行情况FBS，该当前行驶运行情况可以当前被确定或或者该当前行驶运行情况以可调用的方式被存储。在该实施例中，当前行驶运行情况通过以下技术参数来表征：制动压力p或制动力、行驶速度v、摩擦元件(优选制动盘)的表面温度T__act、环境温度T_u、时间(戳)t和不同的配置数据。

在接着的步骤300中确定哪些干扰的伴随现象、即制动磨损、制动噪音、制动气味或烟雾中的哪些伴随现象应该被最小化，虚拟的制动类型的选择和所属的伴随现象个体化的边界曲线Γ的选择也与此相关。在该边界曲线中，根据当前速度v_act对预测温度T_pred的计算已经作为值对隐含在内。

在可选的并行步骤400中，对于没有预先给定或没有完全预先给定边界曲线Γ的情况，基于该输入信息借助虚拟地实施的制动过程计算或估计或测量摩擦元件的预测的摩擦元件温度T_pred，当在轨道车辆的当前行驶运行情况下虚拟地实施制动过程时，所述预测的摩擦元件温度会在摩擦元件中或上出现。由此，同样产生涉及相关联的速度的值对T_pred、v_act。虚拟地实施的制动过程例如可以借助模拟模型进行。

在后续步骤500中确定值对T_act、v_act是否仍然处于边界曲线Γ的曲线走向的下方或替代地在步骤400中计算的温度T_pred是否小于最大允许温度T_max。如果不是，则在虚拟制动时预测温度T_pred将超过最大允许温度。因此，在该情况下输出警告或警报，借此能够手动或自动地借助速度降低来减少干扰的伴随现象的预测程度。

在步骤600中，作为通过虚拟的制动过程获得的关于摩擦元件的预测的摩擦元件温度T_pred的认知的结果，以如下配设关系Γ(T_act)配设轨道车辆的与所配设的伴随现象相关的特定的最大允许行驶速度v_maxAllowed，在该配设关系中，伴随现象在摩擦元件的预测的摩擦元件温度T_pred下出现的程度与摩擦元件的预测的摩擦元件温度T_pred的该伴随现象的最大允许程度一样大。该步骤可以视为步骤500的扩展(优化)：在步骤500中，对驾驶员或自动行驶系统用信号仅表示：轨道车辆过快行驶或过慢行驶，或者轨道车辆是否过快行驶或过慢行驶；而在步骤600中用信号表示具体的最大允许行驶速度。

该最大允许行驶速度v_maxAllowed对于驾驶员例如可以作为对最佳速度的提示在步骤700中显示和/或在调节单元的并行步骤800中作为控制信号预先给定。

在图4中示例性地对于伴随现象为“制动磨损”的情况图示根据本发明的方法。这样选择边界曲线Γ，使得：对于在该边界曲线Γ下方、即在阴影区域中的每个值对T_act、v_act，在预定义的条件下并且在应用预定义的虚拟的或真实的场景的情况下，在行驶运行的任何时刻，制动盘温度的值都不大于对于磨损优化临界的温度值T_max。

边界曲线Γ的定义取决于仪器特定的因素，如制动单元的材料成分和尺寸设计，以及取决于与也在预定义的制动场景下的情况有关的要求，如温度安全性。

在该实施例中，T_act、v_act的优化的值对位于边界曲线Γ的边界上。因此，如果值对T_act、v_act应当处于边界曲线Γ的下方，则在保持温度的情况下可以将速度v提高到值v_maxAllowed，使得值对T_act、v_maxAllowed处于边界曲线Γ的边界上。因此，v_maxAllowed将被用作最大允许速度。

预测的摩擦元件温度T_pred可以利用所述图表以几何的方式确定。通过值对T_act、V_act描述的实际当前状态是在图表中的坐标点。T_pred可以由此出发如下确定：

1.形成通过坐标点的水平的、即与x轴线平行的直线。

2.平行的直线在交点中与曲线Γ相交于。根据坐标点的位置，交点大多位于坐标点的右侧。如果交点与坐标点相同，则交点位于坐标点的左侧。

3.温度变量ΔT在任何情况下都对应于交点与竖直线的距离T＝T_max。

4.T_pred＝T_act+ΔT

但是应注意的是，速度v的优化不是在所有情况下都是期望的或可能的。因为一方面可能的是，伴随现象的减少具有比优化的速度v更高的优先级。例如可能更重要的是，以降低的速度v行驶，以便最小化制动衬片的磨损。另一方面存在由运行决定、不允许这种速度提高的框架条件，例如以降低的速度预定值行驶通过居住区、以降低的速度的驶入停车站等。

但如果框架条件使得速度优化是允许的并且是有意义的，则也可以使用所述方法，以便补偿在适合的路段上的行驶计划中的延迟。

此外要注意，用于优化制动磨损的以上示例性描述的方法相应地可以在使用伴随现象特定的边界曲线Γ的情况下类似地用于每个其余的所提及的伴随现象、亦即也可以用于“制动噪音”和/或“制动气味”直到“制动烟雾”。此外，可以同时规划多个所述方法，然后可以情况特定地选择和使用所规划的方法之一。

附图标记列表

1 第一摩擦元件

2 第二摩擦元件

3 连杆

4 制动缸

5 活塞

6 压缩空气接头

7 计算单元

8 调节单元

9 显示单元

10 行驶速度传感器

11 制动压力传感器

12 环境温度传感器

13 时间测量仪

v 行驶速度

v_act 当前的行驶速度

v_maxAllowed 特定的最大允许行驶速度

T_u 环境温度

p 制动压力

T_act 当前的摩擦元件温度

T_pred 预测的摩擦元件温度

Γ 边界曲线

Claims (18)

1.一种用于影响轨道车辆的行驶速度的方法，所述轨道车辆具有包括至少一个摩擦元件(1、2)的摩擦制动系统，

其特征在于，所述影响根据不期望的第一伴随现象和/或第二伴随现象和/或第三伴随现象的至少一个程度来进行，所述伴随现象会在所述轨道车辆的当前行驶运行情况下通过所述摩擦制动系统附加于虚拟地实施的制动过程的实际制动而产生，其中，在所述方法中

a)检测表征所述轨道车辆的当前行驶运行情况的至少一个参数，并且

b)采用所述至少一个摩擦元件(1、2)的在当前行驶运行情况下通过虚拟地实施的制动过程所引起的制动磨损作为第一伴随现象，和/或采用在当前行驶运行情况下通过虚拟地实施的制动过程所引起的制动噪音作为第二伴随现象，和/或采用在当前行驶运行情况下通过虚拟地实施的制动过程所引起的制动气味或烟雾作为第三伴随现象，并且借助模型

c)基于所检测到的所述至少一个参数和在当前行驶运行情况下虚拟地实施的制动过程来计算或估计所述摩擦元件(1、2)的预测的摩擦元件温度(T_pred)，当在所述轨道车辆的当前行驶运行情况下虚拟地实施制动过程时，在所述摩擦元件(1、2)中或上会出现所述预测的摩擦元件温度，并且

d)以如下配设关系(Γ)将所述轨道车辆的与所述伴随现象中的至少一个伴随现象相关的特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)与所述摩擦元件(1、2)的预测的摩擦元件温度(T_pred)相配设，在所述配设关系中，相应伴随现象的在所述摩擦元件(1、2)的预测的摩擦元件温度(T_pred)下出现的程度与所述摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)的该伴随现象的最大允许程度一样大，并且

e)将轨道车辆的行驶速度(v)设定或限定到所述轨道车辆的特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)，或输出与此相关的信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述模型中，将所述摩擦元件(1)的当前的摩擦元件温度(T_act)的第一值与所述轨道车辆的当前的行驶速度(v_act)的第二值相配设，使得由第一值(T_act)和第二值(v_act)定义允许的范围(T_act、v_act)，在所述允许的范围中，所述第一伴随现象的在所述摩擦元件(1、2)的当前的摩擦元件温度(T_act)下出现的程度最多与所述第一伴随现象的最大允许程度一样大，和/或在所述允许的范围中，所述第二伴随现象的在所述摩擦元件(1、2)的当前的摩擦元件温度(T_act)下出现的程度最多与所述第二伴随现象的最大允许程度一样大，和/或在所述允许的范围中，所述第三伴随现象的在所述摩擦元件(1、2)的当前的摩擦元件温度(T_act)下出现的程度最多与所述第三伴随现象的最大允许程度一样大，其中，所述允许的范围(T_act、v_act)由边界曲线(Γ)限定，所述边界曲线定义所述特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)与所述预测的摩擦元件温度(T_pred)之间的配设关系。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以确定的制动作用、确定的制动力或以确定的制动压力或以确定的制动力矩实施虚拟的制动过程。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，以定义的制动类型实施虚拟的制动过程。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，作为定义的制动类型采用以下标准化的制动类型中的至少一个制动类型：紧急制动、强制制动、快速制动、危险制动、行车制动。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，作为表征所述轨道车辆的当前行驶运行情况的参数，采用以下参数中的至少一个参数：轨道车辆的当前速度、当前制动力、当前制动力矩、当前制动压力、轨道车辆的环境温度、轨道车辆的当前负载和/或当前负荷、由轨道车辆行驶的路程的上坡坡度或下坡坡度。

7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述摩擦元件(1、2)包含所述摩擦制动系统的盘式制动器的制动盘和/或制动衬片。

8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过列车自动运行系统(ATO)实施将所述轨道车辆的行驶速度限制或设定到所述特定的最大允许的或优化的行驶速度(v_maxAllowed)。

9.一种用于影响轨道车辆的行驶速度的装置，所述轨道车辆具有包括至少一个摩擦元件(1、2)的摩擦制动系统，

其特征在于，所述影响根据至少一个伴随现象的至少一个程度来进行，所述伴随现象会在通过所述摩擦制动系统在所述轨道车辆的当前行驶运行情况下虚拟地实施的制动过程中产生，为此所述装置包括至少以下内容：

a)与所述轨道车辆连接的检测机构(10、11、12、13)，所述检测机构构造用于检测表征所述轨道车辆的当前行驶运行情况的至少一个参数，

b)计算单元(7)，在所述计算单元中执行实现模型，

c)控制装置，所述控制装置构造用于影响所述轨道车辆的行驶速度，其中

d)所述模型执行步骤和计算，使得

d1)所述模型采用所述至少一个摩擦元件(1、2)的在当前行驶运行情况下虚拟地实施的制动过程中所引起的制动磨损作为第一伴随现象，和/或采用在当前行驶运行情况下通过虚拟地实施的制动过程所引起的制动噪音作为第二伴随现象，和/或采用在当前行驶运行情况下通过虚拟地实施的制动过程所引起的制动气味或烟雾作为第三伴随现象，并且

d2)所述模型基于所述至少一个参数和在当前行驶运行情况下虚拟地实施的制动过程计算或估计所述摩擦元件(1、2)的预测的摩擦元件温度(T_pred)，并且

d3)所述模型以如下配设关系(Γ)将所述轨道车辆的与所述伴随现象中的至少一个伴随现象相关的特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)与所述摩擦元件的预测的摩擦元件温度(T_pred)相配设，在所述配设关系中，相应伴随现象的在所述摩擦元件(1、2)的当前的摩擦元件温度(T_act)下出现的程度与所述摩擦元件(1、2)的预测的摩擦元件温度(T_pred)的该伴随现象的最大允许程度一样大，并且

e)所述计算单元构造成使得，所述计算单元基于所述模型的步骤和计算产生用于所述控制装置的输出信号，所述控制装置然后基于所述输出信号将所述轨道车辆的行驶速度限制或设定到所述特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)，或输出与此相关的信号。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述模型构造成，使得所述模型将所述摩擦元件(1、2)的当前的摩擦元件温度(T_act)的第一值与所述轨道车辆的行驶速度(v_act)的第二值相配设，使得由第一值(T_act)和第二值(v_act)定义允许的范围(T_act、v_act)，在所述允许的范围中，所述第一伴随现象的在所述摩擦元件(1、2)的当前的摩擦元件温度(T_act)下出现的程度最多与所述第一伴随现象的最大允许程度一样大，和/或在所述允许的范围中，所述第二伴随现象的在所述摩擦元件(1、2)的当前的摩擦元件温度(T_act)下出现的程度最多与所述第二伴随现象的最大允许程度一样大，和/或在所述允许的范围中，所述第三伴随现象的在所述摩擦元件(1、2)的当前的摩擦元件温度(T_act)下出现的程度最多与所述第三伴随现象的最大允许程度一样大，其中，所述允许的范围(T_act、v_act)由边界曲线(Γ)限定，所述边界曲线定义所述特定的最大允许行驶速度(v_maxAllowed)与所述预测的摩擦元件温度(T_pred)之间的配设关系。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述控制装置被列车自动运行系统(ATO)所包括。

12.根据权利要求9至11之一所述的装置，其特征在于，所述装置包括与所述模型配合作用的第一选择机构，利用所述第一选择机构能选择所述第一伴随现象和/或第二伴随现象和/或第三伴随现象。

13.根据权利要求9至12之一所述的装置，其特征在于，所述模型构造成，以确定的制动作用、确定的制动力或以确定的制动压力或以确定的制动力矩实施虚拟的制动过程。

14.根据权利要求9至13之一所述的装置，其特征在于，所述模型构造成以定义的制动类型实施虚拟的制动过程。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述模型构造成，使得所述模型采用以下制动类型中的至少一个制动类型作为定义的制动类型：紧急制动、强制制动、快速制动、危险制动、行车制动。

16.根据权利要求9至15之一所述的装置，其特征在于，所述模型构造成，使得所述模型采用以下参数中的至少一个参数作为表征所述轨道车辆的当前行驶运行情况的参数：轨道车辆的当前速度、当前制动力、当前制动力矩、当前制动压力、轨道车辆的环境温度、轨道车辆的当前负载和/或当前负荷、由轨道车辆行驶的路程的上坡坡度或下坡坡度。

17.一种轨道车辆，所述轨道车辆具有根据权利要求9至16之一所述的装置。

18.一种计算机程序，所述计算机程序具有用于利用根据权利要求9至16之一所述的装置的计算单元(7)实施根据权利要求1至8之一所述的方法的程序代码模块。