CN1325313C - 用于有轨车辆的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于有轨车辆(1)的制动系统(100)，具有一压缩空气容器主管道，它由压缩空气发生器(22)供气。每个转向架(3)至少通入一条压缩空气管，它例如通过一闭锁阀，一单向阀和一压缩空气容器与压缩空气容器主管道连接，或者直接与它连接，压缩空气管例如给用来对转向架(3)的制动器加载的运行制动阀或用于弹簧储能制动器的控制单元和/或用于其他辅助装置的其他控制单元供气。运行制动阀的控制和/或弹簧储能制动器的控制和/或其他辅助装置的控制通过至少一个局部的、电子制动控制单元(31)进行。

Description

用于有轨车辆的制动系统
本发明涉及一种按权利要求1，4，28和30前序部分的用于有轨车辆的制动系统。其次还涉及按权利要求33，34，36和37前序部分的适用于这种制动系统的转动架，以及一种按权利要求38前序部分的适用于这种制动系统的制动控制单元。
用于有轨车辆的现代控制系统既包含气动和/或液压元件也包含电子控制元件。在干线铁路范围内大多采用气动系统，借助于它既控制有轨车辆的制动装置，也控制其他辅助装置，例如弹簧储能制动器，轮缘润滑装置，洁面闸瓦，砂处置装置(Sandungseinrichtung)，等等。在此有轨车辆具有一压缩空气发生装置，它通常直接输送到主贮气罐管道以及另外通过一列车制动阀供给一主输气管。这里火车的制动装置和辅助装置通过主贮气罐管道供给压缩空气。此外一列火车的辅助装置，例如开门装置也通过主贮气罐管道控制。通过火车制动阀供给的主输气管用来控制一列火车各车厢的制动器，也可以用作用于火车制动系统其他附加的控制。
但是这种类型的结构要求在一列火车内，特别是驾驶台和火车转向架之间广泛的气动设备。由此使得在这种类型的有轨车辆设计时设计的自由度受到限制，因为(气动管道)要求占用可观的空间。其他的缺点是，这些设备的重量和特别是安装所需要的费用。这种类型的气动控制单元例如由EP 0855319A2可知。
由同一个专利申请人的DE-AS2105564和DE 2801778A1已知例如用于有轨车辆的电子气动制动器。其次在资料US 5,503,469和US 5,538,331中介绍了电子气动制动系统，其中采用中央计算机作为控制单元，以简化系统和节省元件，例如微型开关。此外中央计算机允许通过相应的编程连接不同的电子气动车辆系统。最后由DE 2840262C2已知，在中央计算机内处理实际运行数据并在控制制动装置时加以考虑。
同一专利申请人的DE 3833922A1还有EP 0363827A2公布了一种用于轨道连接的带转向架车辆的制动系统，它在每个转向架中有一液压压力供给单元。
由DE 4022671A1已知一种用于公路车辆的制动系统，其电子装置做成分散的，具有一个中央模块和多个车轮模块。此外在DE 4339570A1中介绍了一种用于机动车辆或公路车辆的电子制动系统，它具有一中央模块和配设于制动回路或轮系或车轮的制动模块，它们得到由中央模块规定的制动压力理论值。制动踏板与一主制动气缸相连。中央模块可以进行ABS-ASR运算并负责把制动力分配到公路车辆的轮子上。其次DE19634567A1介绍了一种用机动车的电子制动系统。
DE 2611924C2叙述一种用于高速行驶有轨车辆的摇枕式转向架，其中车轴通过轴箱体借助于一主弹簧支承在大致成H形的转向架框上，并借助于板簧导向件铰接在它上面。摇枕架通过空气弹簧摆放在弹簧支架上。空气弹簧由装在摇枕架上的附加空气容器供给压缩空气。其次WO93/01076叙述一种用于高速行驶有轨车辆的转向架，它带一固定在摇枕架支座上的附加空气容器。
其次DE 4322716A1公布一种用于载重汽车的车框。它由一前桥分框架、中分框架和后桥分框架构成。前桥和后桥分框架由与横梁连接的车架纵梁分段组成。中间的第二个分框架承担车架纵梁固有的功能并使第一个分框架和第三分框架连接。其中中分框架的纵梁分段的封闭构件做成工作介质贮存罐。其次DE 3940250A1公布了机动车或小轿车中安装在大梁型材内的压力介质容器。
在DE 19510755A1中推荐一种用来在紧急制动时测量和监控有轨机车制动效果的装置。为了在用于由多个各带有至少一辆机车和多节从属的列车的列车单元组成的列车组的制动装置中达到无滞后的制动和避免列车组中调节阀的不必要的运行，DE 19739444A1建议，列车数据总线通过调节阀与一指令器械建立双向通讯，以使压力管道同步供给压力介质，其中列车数据总线控制列车组中的制动阀，以同步操纵制动器。
在德国专利申请DE 19513004A1中为了使系统简化建议将制动系统的电子和气动或液压的控制和/或监测元件合并在驾驶台的一个单元内。这种结构具有至少在车辆制造方面减少安装费用的优点，然而即使在这种结构形式中在有轨车辆的驾驶台和转向架之间仍然需要广泛地铺设管道，以便能够气动控制制动器和辅助器械。
其次这种用于有轨车辆的制动系统必须提供紧急刹车装置，在有故障的情况下可以通过这种装置使列车可靠地停止。为此常见的制动系统有一气动装置，它例如在操作一紧急制动器的情况下使车辆制动。这例如通过纯气动操纵管道或电信号导线进行，它们控制按静电流原理工作的紧急制动阀。
但是这种在实践中完全得到验证的系统有这样的缺点，要实现它需要可观的费用。配备电气紧急制动信号线的车辆必须配备纯机械-气动元件，以使制动力与客观条件、例如承载状态相适应。此外昂贵的气动元件还要求复杂的管道铺设。
此外需要大量相应的、作用在气动系统上的装置，以使乘客也能发出紧急制动信号。即使在其他部位在压缩空气系统出现故障时，也必须自动地进行紧急制动。
因此已知的紧急情况系统要求大量的安装费用。这在材料和安装费用方面起着不利影响。另一个缺点是，这个系统比较重，这对有轨车辆运行时的能量消耗不利。
因此本发明的目的是，提供一种用于有轨车辆的制动系统，它使控制系统得到简化。
这个目的通过具有权利要求1表示的特征的用于有轨车辆的这种类型的制动系统的改进结构来实现。
因此按照本发明可以用特别有利的方法减少驾驶台和转向架之间的安装费用。这里可以通过至少一条压缩空气管道除制动器外还带动辅助装置。由此使系统大大简化，并使材料和安装费用少于已知的结构形式时。此外由此可以减小整个设施的重量。
电子制动控制单元的分散化以特别有利的方式允许借助于在转向架内的局部电子制动控制单元使必要的气动装置也移到转向架内。由此显著地减少敷设管道的费用。因此气动系统的任务按照本发明仅仅局限于在通过电子系统控制所希望的功能时将这个动能引入现场，也就是转向架内。对于为此所必需的电气铺线只需要比对于现有技术中的气动控制少得多的费用。特别是这样可以大大减少控制装置的空间占用并减小重量。其次也显著减少安装费用。由此也进一步减少整个系统的设计费用，其中可以达到可在转向架预装的分散控制装置的模块化结构。
另一个优点是，由此提高了系统的可靠性。在按本发明的制动系统中如果许多局部制动控制单元中的一个失效，还不会对列车组的整个制动系统的工作能力产生决定性的影响。
通过在局部制动控制单元的输入端存在可由驾驶员操作的设定装置的信号和用来测量实际运行参数-例如打滑、车轴载荷、车轮转速、实际减速度和转向架载荷-的局部装置的信号和/或用来监控和自动驾驶(ATO，ATC，ATP)装置的信号的方法，可以在每次制动过程中有利地考虑这些信号。这样可以更准确地控制有轨车辆和列车组的制动特性。特别是由此可以在各个分散模块之间交换实际运行数据，由此进一步提高在制动情况下列车组的稳定性。由此即使在极其不同的有轨车辆和周围条件的情况下也能保持有轨车辆的制动特性，这大大提高例如客运列车的舒适性。
如果制动信号通过一有轨车辆中央数据总线传导给至少一个做成合适接口的网间连接器(Gateway)，从那里出发将这个或相关的制动信号通过中央制动数据总线传导给局部制动控制单元，那么不同结构类型的有轨车辆也可以和不同的车辆控制技术相互组合，并共同利用按本发明的制动系统。这里做成接口的网间连接器允许数据格式和当时的有轨车辆种类或其控制逻辑相匹配。
相反，如果有轨车辆只和一种同样结构的控制技术(Leittechnik)相互连接，那么制动信号可以有利地选择直接由有轨车辆中央数据总线直接传到局部的制动控制单元。由此进一步减少制动系统的结构费用。
如果局部制动控制单元按车轴和/或按转向架固定在转向架内或车厢上的转向架区域内，更加有利。这样这个模块可以预先安装，由此简化整个系统的安装。其次由此达到，局部制动控制单元安装在它可以发挥其作用的区域附近，由此减少用于控制逻辑装置的费用，特别是只需要短的导线。
如果用于测量实际运行参数的局部装置按车辆和/或按车轴和/或在转向架内设置，这些数据也可以在当地测量并以短的路程传入局部制动控制单元。因此可以避免长的连接导线以及与此关联的损坏危险，并可以直接利用数据。
如果各局部制动控制单元提供这样的数据，用这个数据可以使设定装置的信号与运行参数测量装置的信号进行连接。这样这些信息可以有效地用来优化制动过程。
如果借助于在局部制动控制单元中存有的数据这样地进行制动信号转换，使得可以达到制动器尽可能均匀的磨损，那么可以加大对于有轨车辆的维修间隔。此外由于制动器的均匀磨损它将得到最佳的充分利用，因为在单个有轨车辆上制动器每次都是全部更换的，即使某些制动面还没有完全磨损。因此可以达到有利的节约效果。
其次通过将局部制动控制单元，列车控制器、驾驶台上的设定装置、转向架和某些情况下局部的运行参数测量装置通过一安全回路相互连接，可以提供更可靠的紧急制动系统。由此进一步提高制动系统的可靠性。
如果局部制动控制装置具有一局部控制电子装置，一“故障保险”装置和一压力控制装置，那么即使在紧急制动的情况下也能进行受控的制动，它考虑到例如车辆特征值和实际运行参数还有防止滑动调节装置。因此这种系统可以可靠地进行例如安全制动，这时制动路程的长度往往不是特别重要。
如果压力控制装置最好具有两个串联的电子气动阀，以根据存在的制动信号理论值和存在的防止滑动信息通过进气或排气调节制动压力，更加有利。通过两个串联的阀可以更好地调整所希望的压力比或反应时间。
如果两个阀做成最好是小功率的电磁阀，开关耗能可以保持很小，而且其中可以达到很快的反应时间。
通过压力控制装置具有一安装在两个阀下游的流量放大器的方法，在制动气缸上可以提供足够的气动压力或足够的流体流量。其次由此还可以在按本发明的制动系统中达到更好的开关特征。
其次按照本发明如果紧急制动借助于一电信号触发，那么可以用较少的结构费用实现可靠的紧急制动系统，其中紧急制动的触发由一“故障保险”装置监控，它在没有正确进行紧急制动时激活-返回层面。因此已知结构的基本上由气动元件组成的紧急制动系统可以用这样的系统代替，在这种系统中紧急制动系统的控制利用有轨车辆的电子控制装置的能力进行和完成紧急制动。紧急制动电信号用来触发紧急制动，并且这时由“故障保险”装置监控。由此确保，在电子控制装置没有正确工作时仍然进行紧急制动，因为通过“故障保险”装置可以激活返回层面。
因此本发明可以提供一种特别可靠的安全系统。其次电线的安装费用和空间需求大大小于常见系统中的气动管道。此外还可以显著减小整个安全装置的重量。因此按本发明的制动系统可以更快和成本更低地制造。
通过在非紧急制动运行时作为正常工作信号形式的上述电信号通过一安全电线传递的方法，可以方便地建立一可随时提供的和可靠的故障监控系统。与不断提供一一定的工作压力的气动系统不同，电信号可以用已知装置方便地提供，而气动系统则要用昂贵的装置维持。
如果在紧急制动情况下一相应的紧急制动信号或正常工作信号的消除触发紧急制动，更有好处。由此存在这样的可能性，既可以被动地也可以主动地触发这种紧急制动。也就是说如果列车组内的电信号导线假如由于车辆的撕拉等等而断裂，那么不用人的附加作用，便自动导致紧急制动。但是此外也可以通过驾驶员或乘客通过紧急制动装置发出相应的紧急制动信号，或者促使电信号中断。这里正常工作电信号的中断是结构比较简单的方案。
与通常的制动系统不同，通过对于紧急制动也采用电子控制装置，还可以将同一执行环节(电子气动阀)用来调整紧急制动压力。由此进一步减少结构费用。这样也可以很好地调整所希望的压力。
通过在正常运行时通过局部的电子制动控制单元控制运行制动阀以及激活用于弹簧储能制动器的控制单元和/或用于其他辅助装置的其他控制单元(它们通过一共同的制动数据总线相互连接)，各个车轴上的制动特性可以相互匹配。因此可以更好地控制制动过程。这特别是使得可以考虑车辆特定的参数，例如列车组的种类、长度和重量。这特别是在驾驶员紧急制动或安全制动时有意义，以便在制动技术装置有故障时确保在确定的条件下停车。对于这种类型的制动必须保证一定的安全性；而不致总是要求尽可能短的制动路程。因此这种类型的紧急制动确保，可以使车辆停住，此时由于有轨车辆出现减速对乘客造成的负担可以控制在一定范围内。
如果制动系统具有一通过列车制动阀由压缩空气发生装置供气的主输气管，它通过一控制阀操纵制动器，那么本发明也可以用于做成这样的有轨车辆中。
在激活返回层面时给制动器输送预先调整好的制动压力，通过这样的方法确保，如果需要紧急制动时可以提供足够的制动压力。
如果预先调整好的制动压力是一固定调整的制动压力，它在运行期间保持不变，那么用于制动系统的结构费用可以进一步降低，因为可以不用控制元件。
如果制动压力和车辆的载荷相匹配，那么制动过程可以更符合目的和有控制地进行。
此外本发明提供一种用于有轨车辆的制动系统，这种制动系统中降低用于运行制动器的制动系统和可能的辅助装置的结构费用，因为单向阀和/或压缩空气容器可以装在转向架内。因此通过制动系统的这种结构分散化对于功能所需要的装置可以有利地安装在实际上可以发挥其作用的地方。因为由此在每个转向架和车辆车身之间只需要一条从压缩空气主容器管道通出的输入管，大大降低了这个区域之间的结构费用。
另一个优点是，用这种方法在转向架内假如用于向各个车轴分配控制压力只需非常短的铺管路程。由此既可以减少材料费用又可以减小装置的重量。
其次有利的是，单向阀和/或压缩空气容器可以预先装在转向架内，从而大大简化有轨车辆的最终装配。由此可以达到更合理的制造流程，这在制造周期和成本方面起有利的作用。
其次按本发明的制动系统与已知系统相比逻辑可以大大简化，由此可以更可靠和更方便地监控。
这里另一个优点是，由此在车辆车身内给其他装置提供更多的位置。这里单向阀和/或压缩空气容器安装在转向架内相对来说没有什么问题，因为这里有足够的位置。因此对于有轨车辆的构造拓宽了设计可能性。
转向架的框架或其他结构元件至少部分做成压缩空气容器，通过这种方法可以进一步减少在这个区域内的空间位置的需求。这里以特别合适的方式充分利用了大多做成焊接结构的转向架的框架结构。这在转向架框架内存在的空腔除了其静态利用外还带来额外的利用。由此也减少结构费用，因为不必在这个区域内设置额外的压缩空气容器。这里框架内为了存放压缩空气所需要的密封性可以用常规的方法通过密封焊接等等建立。
作为一种选择转向架框架或其他结构元件也可以至少部分地用于安装压缩空气容器。这样便合理地利用在框架结构中存在的空腔，因此压缩空气容器的位置需求可以很小。这里框架结构也可以做成部分或完全封闭的一个区域的外壳，并将压缩空气容器镶入。这样框架也可以用作压缩空气容器对于外界作用的防护机构。
如果利用至少另一个控制单元作为监控紧急制动触发的监控单元，那么它提供更高的防故障能力的优点。紧急制动安全导线与控制单元和“故障保险”装置连接。后者作为第一控制主管监控控制单元的输出，以确保控制单元正确地进行受控的紧急制动。如果不应该是这种情况，那么促使切换到气动返回层面，也就是说安排系统的气动紧急制动。采用另一个控制单元作为附加的监控单元或第二控制主管帮助确保，只有确实在绝对紧急情况下才切换到气动返回层面，此外使得更好地检测和根据载荷调节正确进行的、受控制的紧急制动，因此在进行紧急制动时可以根据附加的监控单元或者说第二控制主管的比较数值不同地考虑车辆特定的数据或实际运行参数，这有助于例如在更好的打滑调节和最佳地利用粘着数值达到要求的制动路程并进一步避免磨平部位以及与此有关的修理费用。此外用这种方法即使在第一种监控单元失效时也能自动地保证可靠的紧急制动。这里另一个监控单元或第二控制主管最好可以安装在另外的、第二个转向架内。
根据本发明另一种想法，提供一种用于有轨车辆的转向架，其中其框架至少部分做成压缩空气容器。按本发明的这种转向架的特征是功能的多重利用。例如它通常还用来支承车轴和承受由车厢带来的载荷。此外它还作为空心体，它里面可以储存压缩空气。因此按本发明的转向架是简化有轨车辆的一种特别好的模块。由此可以达到显著的结构、装配技术和费用方面的优点。
作为一种选择，按照本发明另一种想法提供一种用于有轨车辆的转向架，其中转向架的框架和/或其它结构元件至少部分用来安装一单独的压缩空气容器。因此在转向架的框架内可以安装一用框架保护的压缩空气容器，而不必为此要求附加的可观的安装位置。
如果在转向架内或上安装一个压缩空气管的单向阀，它用来将压缩空气从主容器管道输送到工作制动阀，以给转向架上的制动器供气，或者给弹簧储能制动器的控制单元和/或用于其他辅助装置的其他控制单元供气，那么可以提供一种这样的转向架模块，它已经内置了对于控制制动系统所需要的主要装置。因此这种类型的转向架可以有利地为减少有轨车辆的装配费用作出很大贡献。
按照本发明又一种想法提供一种用于有轨车辆制动系统的制动控制单元，其特征是，制动控制单元装在转向架内，其中制动信号通过一中央制动数据总线输送给制动控制单元。制动控制单元用来控制运行制动阀和/或控制弹簧储能制动器和/或控制其他辅助装置。
按本发明的制动控制单元可以设置为转向架上的独立模块，并使得在车辆车身方面有更大的设计自由度。其次用这种制动控制单元可以达到上面所讨论的附加优点。
下面在实施例中借助于附图对本发明作较详细的说明。它们表示：
图1按本发明的制动系统的示意结构；
图2关于按本发明的在转向架上的制动系统的具体装置的概况示意图；
图3制动系统的电子气动压力控制装置的局部示意图；
图4气动制动模块的示意图；
图5用于按本发明的制动系统的信号路径的示意图；
图6按本发明的制动系统的另一种系统图示。
按图1中的示意图有轨车辆1主要具有一车辆车身2和在本实施例中三个转向架3。这里有轨车辆1表示为列车车辆，其中也可以连接在其它有驱动或不带驱动的车辆以构成一列车组。
图1中表示有轨车辆1的制动系统的电子控制装置。在车身2内设有一中央控制单元21和一压缩空气发生装置22。中央控制单元21通过车辆数据总线23得到关于整个有轨车辆或整个列车组的运行数据。由这里发出的用于有轨车辆制动系统的控制数据通过制动数据总线24传递到转向架3上的压缩空气发生装置和局部控制单元31以及任选的存在的其他功能模块上。通过连接单元25还可以将这些数据传递到列车组的其他车辆上。由图2可以看到气动装置。
图2中更详细地表示制动系统100的实施形式。这里制动系统100在有轨车辆1的总共三个层面上延伸，它们在图2右侧用罗马字I、II和III表示。在用I表示的区域内表示设置在车身内的装置。II表示在车厢内的装置，而III表示安装在转向架内的电子和气动模块。
图2中除电线外还表示出气动管道。例如气动制动模块160由一压缩空气管道111和在该实施形式中由一气动控制管道112供气。这里气动控制管道112和压缩空气管道111作用在一带取决于载荷的限压阀和一闭锁装置的控制阀113上，控制阀安装在车厢内。此外压缩空气管道111内的气动压力加在一带一闭锁装置的用于供气压力的缓冲装置114上，它同样装在车厢内。
控制阀113和缓冲装置114的输出压力输送给转向架内的压力控制器161。该压力控制装置161通过电子气动压力控制装置162，切换模块163和起流量放大作用的中继阀164调节输出部位C处所希望的制动缸压力。此输出压力通过一压力传感器165监测。
其次压力控制装置161还作用在一用于停车制动器P的控制单元166上。
安装在转向架内的局部制动控制单元150具有一控制电子装置151和一“故障保险”监控单元152。
如图2可见，控制单元151通过制动数据总线24由中央制动控制单元21供给控制信号。其次回线171连接紧急制动安全导线170和控制单元151以及“故障保险”监控单元152。控制单元151控制电子气动压力控制装置162。如果通过回线171显示需要紧急制动，那么为此“故障保险”监控单元152监控控制单元151的输出信号，以便确保，控制单元151正确地准备并进行紧急制动。
如果不是这样，那么故障保险监控单元152直接作用于切换模块163，并促使切换到气动返回层面，也就是说系统的气动紧急制动。
如果控制单元151正确地引入了紧急制动，它便受控地进行，那么在进行紧急制动时可以像例如打滑调节一样考虑车辆特定的数据和实际的运行参数。
其次如图2中所示，中央制动控制单元21也可以和紧急制动安全线170连接，以便通过制动数据总线24作用于分散控制单元151。但是在相应地设计用来处理这种附加数据的电子控制单元151时也可以独立于中央制动控制单元21和分散地执行紧急制动。
图2表示在有轨车辆1的车轴或转向架上的系统结构。设置在车厢内的构件和特别是设置在转向架内的装置设置在每个单独的车厢和转向架上，其中车辆车身方面的中央制动控制单元21每个列车或列车组只需要一套。
下面对分散制动控制单元的功能和结构加以详细说明。在转向架上执行以下功能：
·可调节地调整用于转向架或每个单独的车轴的所要求的制动缸压力；
·滑动防护：测量和判定车轴或车轮转速。当制动期间出现不允许的过高打滑量时求出按转向架或车轴调整的制动缸压力的迅速变化并相应地立即校正制动缸压力；
·例如由两个膜盒式压力计测出转向架的承载状况；和
·监控和诊断所有受影响的电子气动和传感元件。
按这种实施形式的分散制动控制模块是为控制主动制动缸设计的。如前面已经说明的那样这种举例说明的模块由一紧凑的阀组件，一与控制功能相匹配的电子控制装置以及一对于保证模块信号技术安全所需要的监控组件组成。除机械元件外这个模块还可以包括一标准化的功能软件。制动控制模块主要通过两条信号路径：制动系统总线和紧急制动回线，得到制动指令。
这里每个制动指令借助于电子控制装置和相应的作为执行环节的电磁阀电子气动地执行。因此紧急制动回线的信号也由电子控制装置读入并加以处理。通过这种信号路径触发的制动是按载荷校正的并通过滑动防护得到支持。
此外在电子/电子气动控制装置出现严重故障的情况下制动控制模块提供纯粹气动执行的返回层面，它在得到制动指令时通过紧急制动回线采用一固定的制动压力，它不按载荷校正，并且也不具备滑动防护调节。
图3表示电子气动压力控制装置162的一部分，特别是两个串联的电子气动阀180和181。其中阀180可以用来建立压力，而另一个阀181用来撤消压力。由此在小的压缩空气压降时可以达到很快的反应时间。连接在后面的流量放大器164最终提供足够的压缩空气流量，由此制动缸可以通入希望的制动压力。
图4表示一个适合于用来实现规定功能的气动控制装置的结构的例子。
装在转向架上的气动控制装置200在外部输入一侧首先具有一辅助脱开阀201。通过一压力传感器202气动压力通到压力控制阀203上并同时通到减压阀204上。连接在它上面的紧急制动换向阀206前面连接一测量接头205。在紧急制动换向阀206的输出侧接有一中继阀207，此外在它上面还直接通入起始空气压力。在中继阀207的输出端设有另一个用来测量制动压力的压力传感器208。此外与这个装置并联一个单向阀209。其次在中继阀207之后设有一压力开关210和一检测接头211，通过它可以松开制动器。由中断阀207输出的气动压力作用在制动缸上。为此设有另外的T-压力传感器212和213。
下面对这些元件作较详细的说明：
压力传感器202测量加在模块200上的供给压力。两个传感器212和213用来单独测量两个空气膜盒的载荷压力，以得到关于有轨车辆载荷状况的启示。压力控制阀203作为压力调节回路的执行环节包含两个操纵阀，如图3中所示。在两个阀未受控制的状态压力调整到0Bar。这里可以采用两个二位二通换向阀，其中第一个阀可以做成NC(充气阀)，第二个阀做成NO(排气阀)。作为一种选择第二个阀也可以做成二位三通换向阀，这些压力控制阀受电子装置控制，并用稳压电源供电。在本实施例中它也是24伏。
与压力控制阀203并联的减压阀204用来调整压力，它在激活气动返回层面时用作制动缸压力。紧急制动转换阀206在电子支持的制动功能有故障时激活气动返回层面。
连接在后面的中继阀207用来放大空气流量。这里它满足滑动防护功能所需要的进气和排气梯度。
中继阀207后面的压力传感器208用来测量制动压力的实际值，它是压力调节回路的调节量。这里传感器满足对于压力调节的足够精度，其输入端连接在模块的电子控制装置上。
在按车轴控制时这种元件基本上有两套。
在图5中表示列车组内关于紧急制动装置的综览示意图。这里制动系统100具有中央电子制动控制单元21，它通过有轨车辆或列车组的数据总线23供给车辆特有的信息和实际运行数据。制动数据总线24从中央制动控制单元21通向许多局部制动控制单元150，它们分别装在转向架3内。每个局部制动控制单元150连接在一气动制动模块160上，它们通过有轨车辆1的气动系统供给压缩空气。每个气动制动模块160具有制动装置和与它共同作用的装置，并通过各局部制动控制单元150控制。
另外制动系统100还具有紧急制动安全导线170，它通过回线171与局部制动控制单元150连接。紧急制动安全导线170穿过整个列车组，并在工作时加上电信号。如果这个电信号中断，那么它在局部制动控制单元150内触发进行列车组的紧急制动。
系统内的压力调节通过压力调节回路实现，其中向分散制动控制模块传输的制动指令(制动理论值通过制动数据总线，固定布线的制动指令)由压力调节回路进一步处理成压力理论值，这里压力调节回路由一由软件实现的压力调节器(电子控制装置)、用来测量调节量的电子控制装置的一压力传感器和所属的模拟输入器(输入放大器和模数转换器)，电子控制装置的输出末级。作为执行环节的电子气动压力控制阀和用于气动流量放大的中继阀构成。
这里在制动缸压力调节时在分散的制动控制系统中重复精度实际上比调整好的压力值的绝对精度更重要，因为驾驶员总是希望保持不变的制动特性，而不太注意确切的制动压力。因此应该考虑外界影响因素如温度、漂移、老化，电压波动等等对元件的影响。
按本发明的制动控制模块是为控制转向架的运行制动和紧急制动设计的。它包括在规定压力范围内的连续制动压力调节、紧急制动压力的应用和滑动防护功能。对于转向架模块要求确定的停车特性，即在每种运动状态时建立一个明确地规定的制动状态：
·如果电子装置无差错地工作，那么制动器松开或者可通过制动指令调整；
·电子装置无差错地工作并且触发紧急制动，那么激活带载荷校正和滑动防护的制动器；
·如果电子装置工作出故障并且没有触发紧急制动，那么制动器松开；
·如果电子装置工作有故障并且触发紧急制动，那么激活带有固定级别的制动器。
此外按本发明的制动系统进行滑动防护调节，其中滑动防护调节回路即使在车轮和铁轨之间的粘着数值条件很差的情况下也能够保持许可的滑动系数。通过滑动防护调节回路有效地防止车辆滑动。为此调节回路主要由在轮系或传动箱上的用来测量实际车轮速度的转速传感器，一由软件实现的处理逻辑和一合适的用来调制所调节的制动缸压力的执行环节组成，处理逻辑用来计算作为实际车辆速度的尺度的基准速度，并求出执行指令，以便在个别轮系上出现过高的滑动系数(Schlupfwert)时影响制动缸的压力。
在分散的制动控制模块时制动缸压力也可以仅仅通过压力控制装置来调制。这里滑动防护调节装置要不与压力调节器同时干预压力控制阀，要不利用压力调节回路作为执行环节。
图6中示意表示转向架3上的制动系统100的另一些局部细节。图6中电气导线用虚线表示。气动管道画成细实线。装在转向架3内的装置放在一点划线框内。
因此电子控制系统具有中央控制单元21，它从车辆数据总线23和附加地由有轨车辆驾驶员操纵的设定装置26那里接收用来控制制动系统所需要的数据。因此中央控制单元具有关于列车组类型、其长度、质量、还有速度方面的信息，还可以考虑实际运行参数，如打滑、车轴载荷、车轮转速、实际减速度和转向架载荷。这些数值由中央控制单元21输出，并通过制动数据总线24输送给每个局部控制单元3l。为了清楚地表示工作原理在图6中这些局部控制单元31分成用来控制不同装置的单独的控制单元区31a至31f。此外通过制动数据总线24还控制一列车制动阀41。
有轨车辆1的气动系统具有压缩空气发生装置22，通过它供给压缩空气容器主管道42。其次还通过列车制动阀41供给压缩空气主管道43。列车组的各个车辆可以通过相应装置连接在压缩空气主管道43上。这里规定这样的压力，在这种压力下列车制动器完全松开。这个压力可以通过中央控制单元的作用这样地调整，使有轨车辆以希望的方式制动。
压缩空气容器主管道42用来控制列车转向架3的制动装置，为此从压缩空气容器主管道分叉出一个压缩空气管道44，并通过闭锁阀27将压缩空气输送到装在转向架3上的单向阀32和压缩空气容器33。这个压缩空气容器33用来确保在压缩空气容器主管道42出故障时各个转向架3的制动装置能够工作。
其次在本实施形式中在压缩空气管道44上连接局部控制单元31a至31e。这里局部控制单元31a和31b具有运行制动阀，借助于它们无级地调整制动装置34和35内所需要的制动缸压力。
此外压缩空气管道44还供应局部控制单元31c，通过它可以激活制动装置34和35中的弹簧储能制动器。
此外压缩空气管道44供给一局部控制单元31d，通过它可以控制清洁闸瓦36。其次还供给局部控制单元31e，它用来控制轮缘润滑装置37。
此外在按图6的本实施形式中表示了另一个局部控制单元31f，它不必非要安装在转向架3内不可，并用来激活一砂处理装置38。但是这个装置也可以不连接在压缩空气管道44上，而直接连接在压缩空气容器主管道42上。
在本实施形式中既有列车制动阀41又有局部控制单元31a和31b内的制动阀按无电工作原则工作。因此在系统出现故障的情况下列车制动阀41使压缩空气主管道排气，而制动阀使制动装置34和35进气。由此触发紧急制动。
图6中以一个转向架3为例说明本发明。根据种类和结构的不同有轨车辆1可以具有不同数量的转向架3。通常导引车辆具有两个或如图1中所示三个转向架。如上所述这些转向架制成分散的模块化系统，它们由车辆车身2还有通过制动数据总线24和压缩空气管道44连接。
为了使转向架3内保持小的结构尺寸，压缩空气容器33可以通过转向架部分区域的密封焊接内置在转向架3的框架内。作为另一种选择压缩空气容器33也可以装在转向架框架的部分区域内。此外按本发明单向阀32也可以装在转向架框架内。
单向阀32和/或压缩空气容器33可以每个转向架3或每个车轴单独设置一套。此外也可是仅仅单向阀32或压缩空气容器33装在转向架内。
此外局部制动控制单元也可以利用用来监控和自动驾驶，例如ATO(火车自动操纵)、ATC(火车自动控制)或ATP(火车自动保护)的装置的信号，以控制制动过程。
按本发明的制动系统的其他细节是先前建立的案卷号为DE19848990.0，DE 19848992.7，DE 19848994.3和DE 19848995.1的德国专利申请的内容，这里完全参照其公布的内容。
因此本发明创造了一种用于有轨车辆的制动系统，其中局部电子制动控制单元有助于大大简化能源供给的逻辑。由此不仅显著减少有轨车辆的结构费用，而且也提供在所有运行状态下所要求的制动功能，以便能够导致有轨车辆安全地停止。

Claims (26)

1.一种用于有轨车辆(1)的制动系统(100)，具有一压缩空气容器主管道(42)，该压缩空气容器主管道由一压缩空气发生装置(22)供气，其中至少一条压缩空气管道(44)通到每个转向架(3)，此压缩空气管道通过一单向阀(32)和一压缩空气容器(33)与压缩空气容器主管道(42)连接，并且压缩空气管道给用来对转向架(3)的制动器(34，35)加载的运行制动阀或用于弹簧贮能制动器的控制单元(31c)和/或用于其他辅助装置(36，37)的其他控制单元(31d，31e)供气，其特征在于：此外压缩空气管道(44)通过一闭锁阀(27)与压缩空气容器主管道(42)连接，并且单向阀(32)和压缩空气容器(33)设置在转向架(3)内或在转向架上。
2.按权利要求1的制动系统，其特征在于：运行制动阀的控制和/或弹簧储能制动器的控制和/或其他辅助装置(36，37)的控制通过至少一个局部电子制动控制单元(31)进行。
3.按权利要求2的制动系统，其特征在于：局部制动控制单元(31)按车轴和/或按转向架安置在转向架(3)内或转向架区域内的车厢上。
4.按权利要求2或3的制动系统，其特征在于：局部制动控制单元(31)在输入端存在可由驾驶员操作的设定装置(26)的信号和用来测量实际运行参数的局部装置的信号和/或用来监控和自动驾驶(ATO，ATC，ATP)的装置的信号。
5.按权利要求4的制动系统，其特征在于：制动信号通过有轨车辆中央数据总线(23)传送给至少一个做成合适接口的网间连接器，从那里出发所述制动信号或相应的制动信号通过中央制动数据总线继续传送给局部制动控制单元(31)。
6.按权利要求4的制动系统，其特征在于：制动信号直接由有轨车辆中央数据总线(23)传送给局部制动控制单元(31)。
7.按权利要求4至6之一项的制动系统，其特征在于：用来测量实际运行参数的局部装置按车轮和/或按车轴和/或在转向架(3)内设置。
8.按权利要求4至7之一项的制动系统，其特征在于：各局部制动控制单元(31)具有这样的数据，借助于这些数据设定装置的信号和运行参数测量装置的信号可以实现连接。
9.按权利要求8的制动系统，其特征在于：借助于存在于局部制动控制单元(31)中的数据，制动信号可以这样地进行转换，使得可以达到制动器尽可能均匀的磨损。
10.按权利要求4至9之一项的制动系统，其特征在于：局部制动控制单元(31)、列车控制器械、驾驶台内的设定装置(26)、转向架(3)和局部运行参数测量装置通过安全回线(170)相互连接。
11.按权利要求2至10之一项的制动系统，其特征在于：局部制动单元(31)具有一局部电予控制装置、一“故障保险”装置(152)和一压力控制装置(161，162，164)。
12.按权利要求11的制动系统，其特征在于：压力控制装置(162)具有两个串联的电子气动阀(180，181)，以根据一存在的制动信号理论值和一存在的滑动防护信息通过进气和排气调节制动压力。
13.按权利要求12的制动系统，其特征在于：所述两个串联的电子气动阀(180，181)做成小功率电磁阀。
14.按权利要求12或13的制动系统，其特征在于：压力控制装置具有一放置在所述两个串联的电子气动阀(180，181)下游的流量放大器(164)。
15.按权利要求11至14之一项的制动系统，其特征在于：紧急制动借助于电信号触发，其中紧急制动的触发受“故障保险”装置(152)监控，该“故障保险”装置(152)在不正确引入紧急制动时激活返回层面。
16.按权利要求15的制动系统，其特征在于：在无紧急制动运行时所述电信号以正常运行信号的形式通过电气安全导线(170)传送。
17.按权利要求15或16的制动系统，其特征在于：在紧急制动情况下相应的紧急制动信号或正常运行信号的消失触发紧急制动。
18.按权利要求15至17之一项的制动系统，其特征在于：在紧急制动情况下运行制动阀或运行制动器的控制和/或弹簧储能制动器的控制通过至少一个电子气动控制阀(162)进行。
19.按权利要求15至18之一项的制动系统，其特征在于：在激活返回层面时给制动器输入预先调整好的制动压力。
20.按权利要求19的制动系统，其特征在于：预先调整好的制动压力是一固定的调整制动压力，该制动压力在运行期间保持不变。
21.按权利要求19或20的制动系统，其特征在于：制动压力与车辆的载荷相匹配。
22.按权利要求1至21之一项的制动系统，其特征在于：该制动系统具有一压缩空气主管道(43)，该压缩空气主管道通过列车制动阀(41)由压缩空气发生装置(22)供气。
23.按权利要求22的制动系统，其特征在于：运行制动阀的控制以及用于弹簧储能制动器的控制装置(31c)和/或用于其他辅助装置(36，37)的控制单元(31d，31e)的激活通过局部的电子制动控制单元(150)进行，这些电子制动控制单元通过一共同的制动数据总线(24)相互连接。
24.按权利要求1至23之一项的制动系统，其特征在于：转向架(3)的框架和/或其他结构元件至少部分做成压缩空气容器(33)。
25.按权利要求1至24之一项的制动系统，其特征在于：转向架(3)的框架和/或其他结构元件至少部分用来安装压缩空气容器(33)。
26.按权利要求15至18之一项的制动系统，其特征在于：至少另一个控制单元(31，151)用作监控紧急制动触发的另一监控单元。
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