CS244804B2 - Regulation method of braking forces in breaking system - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu regulace brzdicích sil v brzdicta ústrojí zejména kolejových vozidel s regula^ta obvodem pro zarození blokování kol, obsahující kolový geneeátor, vysilač srovnávacích hodnot, derivační obvod, srovnávací obvod míjivých hodnot a vyhodnocovací obvod, při němž se kódované signály kolového generátoru, úměrné otáčkám sledovaného kola, přivádějí na derivační obvod, na jehož výstupu se snímá hodnota signálu, úměrná zrychlení nebo zpomalení sledovaného kola vozidla, která se potom v derivačnta obvodu porovnává s předem nastavenými míjivými hodnotami z v/s^lače míjivých srovnávacích hodnot, simulljjcími rychlost vozidla.

Při způsobu podle vynálezu se v obvodu míjivých hodnot porovnávvaí signály, w^c^í^v^Ij^cí rychlost sledovaného kola a/nebo rozdílové signály mezi signály o rychlosti sledovaného kola a referenčními signály s předem stanovenými míjinými hodnotami a výstupní signály obou porovnávacích obvodů míjivých hodnot se přivádějí na obvod, který v závvslosti na těchto výstupních signálech snižuje brzdicí tlak, udržuje brzdicí tlak na na konstantních hodnotách nebo zvyšuje brzdicí tlak, přičemž zvyšování nebo snižování brzdicího tlaku probíhá v závvslosti na výstupních signálech srovnávacího obvodu míjivých hodnot 'rychle nebo stupňovitě a tm poimlu.

Rgulace brzdicích sil, vyvozovaných brzdicm obvodem u kolejových vozidel, tmto způsobem je v podstatě. známá a používaná, přičemž při těchto způsobech se jako mezního kritéria pro rozhodnutí o snížení brzdicího tlaku při brozícta neJbezjpeČč blokování kol používá míjivých hodnot zpomalí kola, takzvaného b-kritéria, nebo mjivé hodnoty kluzu, takzvaného 4 V-kritéria, přičmž jednotlivé míjivé hodnoty jsou modfikovány v závvslosti na absolutní rycH-ooti kola nebo je moifikován brzdicí tlak.

U těchto známých regulačních procesů, vyiuívaaících mesrního kritéria, sledujícího zpommaení kol, se při prvním překročení první negativní míjivé hodnoty kolového zpomaení brzdicí tlak, který se předtm stále zvyšovvl, sníží. .

K tomu je třeba poznament, že v dalšta popisu bude C^sltěužíváno pojmu zrychlení kola v přísně matematickém významu, to znamená negativní zrychlení bude vlastně V jedovat zpommaení kola.

Pojem překročení míjivé hodnoty se vztahuje k překonání této hodnoty v obou smě*· rech, tedy také od vyšších hodnot směrem k nižšta, přičmž v takovém případě bude druh pře- . . kročení blíže určován.

První zvolená míjivá hodnota mněla být pouHta poaějičě nízká, aby bylo včas Zjištěno nehezjpečí blokování. Tato skutečnost vedla k tomu, že sledované kolo nedocházelo ke skluzu a nebyla tak vyiHta maaciíminí přilnavost. Brzdná dráha' se 'tak prodlužuje, .i když na druhé straně je pravděpodobně dosaženo zarození blokování kola.

Úkolem vynálezu je v^řešt způsob regulace brzdicích sil, kterém by se dosá&Lo zkrácení brzdné dráhy při současnem zarození blokování kol. ,

Tento úkol je vyřešen způsobem podle vynálezu, při kterta se v zásadě postupuje obdobně jako u dosud známých postupů, ale jehož podstata spočívá v tom, že při spouutěcí fázi na počátku brzdění se brzdicí tlak udržuje při překročení první negativní mjvé hodnoty zrychlení kola na konntantní úrovni, přičimž při překročení první negativní míjivé hodnoty zrychlení kola v opačném smyslu se brzdicí tlak zvýší.

Spouštěcí fáze v tomto případě představuje počátek brzdění, začtaaaící zpravidla na jízdnta úseku s konstčrnttní rychlootí. V konkrétum provedení způsobu podle, vynálezu se spouštěcí fáze ukončí, jakmile hodnota zrychlení kola překročí další, podstatně vyšší míjivou hodnotu s negatinnta znaménkem, kdy se brzdicí tlak rychle sníží.

V průběhu spouštěč^ .fáze se po překročení předem nastavené srovnávací hodnoty rychlosti sladovaného kola přejde z udržování konstantního tlaku v brzdicí soustavě na jeho postupné snižování.

V průběhu spouštěcí fáze se po překročení další nižší předem stanovené srovnávací rychlosti sledovaného kola přejde z udržování konstantního tlaku v brzdicí soustavě, popřípadě z pomalého snižování brzdicího tlaku na rychlé snižování brzdicího tlaku.

Rychlým snížením brzdicího tlaku po překročení podstatně vyšší negativní míjivé hodnoty zrychlení kola se zamezuje blokování kol, přičemž rychlost otáčení kol.se udržuje velmi malá, přičemž při poklesu rychlooti kola pod stanovenou srovnávací.hodnotu se brzdicí tlak opět mírně sníží, aby se kolo udrželo v otáčení stanovenou rychlostí. Pokud by došlo ke snížení rychlosti kola k další mezní hodnotě, je vydán pokyn k rychlému a výraznějšmu snížení brzdicí ho tlaku.

Na rozdíl od známých regulačních soustav se u způsobu podle vynálezu udržuje kolo v poměrně značném prokluzu, aniž by se přitom připustilo zablokování kola, takže se v maximální míře využívá daný souuinitel tření mezi kolem a jízdní dráhou.

Regiuací podle vynálezu se dosahuje také klidnějšího Chodu brzděného kola, protože v průběhu brzdění se vyskytuje menší poCet regulačních cyklů se zvyšováním, snižováním nebo udržováním brzdicího tlaku než při regulaci se snižovánm tlaku hned od začátku ovládacího cyklu.

Způsob regulace brzdicích sil v brzdi cm ústrojí je blíže vysvětlen pomocí následujících příkladů provedení, kde obr. 1 znázorňuje časový průběh zrychlení kola v negativním smyylu v průběhu brzdění, na obr. 2 je uveden přehled brzdicích povelů, vydávaných v závislosti na různých kritériích, odvozených z rychlosti otáčení kola, na obr. 3 je měřicí diagram časového průběhu brzdicího tlaku u čtyřnápravového kolejového vozidla, na obr. 4 je mělcí diagram rychlooti kol při průběhu brzdicího tlaku podle obr. 3, rychlooti vozidla a referenční rychhoosi, na obr. 5 je podobný měěici diagram jako na obr. 4, přičimž brzdicí tlak byl v počáteční spouutěcí fázi ještě zvýšen, a na obr. 6 je blokové schéma regulačního obvodu pro regulaci brzdicích sil podle vynálezu.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn časový průběh zrychlení kola v průběhu brzdění, při němž se regulace provádí v závislosti na dosažení nastavených jednotlivých míjivých hodnot Ys'· Yq, vztahujících se ke zrychlení sledované! . ' . ola.

Počáteční fáze brzdění začíná v okammiku dosednutí brzdicích čelistí na povrch kola, to znamená v časovém okammiku .tj /obr. 1/, který je současně závěrem nebnzděné jízdy, a končí ve druhém časovém okamžiku t_Q, kdy negativní zrychlení, tedy zpommaení kola překročí poměrně velkou negativní hodnotu Y_Q~ ·

Tvar křivky na obr. 1 závisí na řadě brzdicích parametrů jako je povrch kola, povrch jízdní dráhy, adheze, brzdicí tlak v brzdicm systmu a podobně. Na velikosti těchto paramtrů je závislý průběh brzdění a také tvar křivky, jak je patrno ' ze srovnání průběhu plné a . čárkované křivky.

ŘŠení podle vynnáezu se vztahuje pouze na způsob regulace brzděni v počáteční startovací fázi, takže není nutno se podrobný! zabývat dalšmi míjivými hodnotami.

Na obr. 2 je naznačeno, jaká opatření pro regulaci brzdicího tlaku je třeba provádět v záviltsti na jednotlivých uvolňovacích kritériích. Srovnávací rychlooti· v, odpotУíaaící skutečné rychlosti vozidla, a předem stanovenými míjivými hodnotami. νχ, v₂, . . . v4 . rychlosti kola je určeno pět rychlostních oblaati, takzvaných rychlostních korUToiST

Obvodová rychlost otáčejícího se kola, která je v tomto popisu označována poněkud nepřesně rychlostí kola, se na obr. 2 postupně shora dolů zimnnuue. Sloupce. Уз|/. Ygf přiom oznáčuuí stavy, při kterých jsou hodnoty. Y_e překročeny směrem dolů nebo opět od nižších hodnot jsou překonány směrem nahoru. ~

V okamžiku t. /obr. 1/ se začíná brzdění zavedením brzdicího tlaku, přičemž sledované kolo se začíná zpomlovvt. Brzdicí tlak se zvyšuje tak dlouho, dokud zpomalení kola nedosáhne ve druhém okamaiku t_g aíjivé hodnoty Y_g.

NaaCháí-li se rychlost kola v jednom ze tří prvních rychlostních koridorů, vymezených mijivými hodnotami v, v₁, v^, . v^, udržuje se brzdicí tlak na stálé hodnotě, což se může dosáhnout například tím? žě“pri—zavřeném odpadním ventilu se zavře také přívodní ventil tlakové tekutiny.

Jak ukazuje křivka t.. na obr. 3, může fáze udržování tlaku trvat poměrné dlouho a v některých případech dokonce po celou dobu brzdění. Je-li nyní tento udržovaný brzdicí tlak dostatečně velký, aby zpommlení kola překročilo míjivou hodnotu Y_s /obr. 1/ od nižších hodnot k vyšším, jak je naznačeno čárkovanou čarou na obr. 5, pak se vtokammiku t₂ brzdicí tlak opět zvýší.

Předpokládá se přitom, že zpoi^^ní kola dosud nedosáhlo hodnoty y_q, to znamená, že stále ještě probíhá počáteční startovací fáze. Zn^Šování brzdicího tlaku se provádí tak dlouho, dokud zpommaení kola opět nepřekročí míjivou hodnotu Y_g. Je-li velikost udržovaného brzdicího tlaku pro další průběh brzdění příliš velká, naapříklad sníží-li se adhezní hodnoty, jsou možné následující případy:

V prvé řadě může zrychlení kola v negativním smyslu stále klesat, až klesne pod míjivou hodnotu Υθ. Tato míjivá hodnota Υθ je zvolena pommrně vysoko, takže při jejm dosažení vzniká akutnTnebezpečí zablokování ičla.

V takovém případě se stávající brzdicí tlak rychle snižuje, což se provádí například plným otevřením odpadního ventiilu. Tím je ukončena počáteční startovací fáze a další regulační cyklus probíhá podle regulačních kritérií, které nejsou řešeny tímto vynálezem.

Ve druhém případě se míjivé hodnoty Y. nedosáhne, avšak diference A v mm zi referenční rychlostí vozidla a rychlostí otáčení koTa se zvětšuje tak výrazně, že ' sledované kolo se otáčí jen pomalu a je rovněž těsně před zablokováním.

V takovém případě se v rychlostním koridoru mmzi hodnotami v^, brzdicí tlak pomalu snižuje, což se provádí pulzačním uzavíráním odpadního ventilu. Klesne^Ti však rychlost kola pod hodnotu v₄ a tím je rychlostní rozdíl velmi vysoký, brzdicí tlak se rychle sníží.

Obr. 3, 4, 5 znázorn^í prakticky na^^^ířené hodnoty pro čtyřnápravový kolejový podvozek kolejového vozidla. Indexem jsou označeny hodnoty, nammřené na přední nápravě předního otočného podvozku, index se vztahuje k zadní nápravě předního podvozku, indexem 3. jsou označovány naměřené hodnoty přední nápravy zadního otočného podvozku a index £ se vztahuje k zadní nápravě zadního otočného podvozku.

Křivka V„ označuje skutečnou rychlost pojezdu vozidla, která je snímána nebrzděným r z mměicím kolem.Křivka V označuje takzvanou pornyylnou rychlost, která je určitou modelovou rychloosí, která však není u obvyklých vozidel prakticky dosažžtelná.

Pro lepší názornost jsou na obr. 3 a 4 jednotlivé křivky kresleny vzájemně posunuty. Pro přesné srovnání by muuely být křivky svými počátečními body v okamžiku tj posunuty do společného bodu, ze kterého by všechny společně začínaly. Časové mměltko v obr. 3, 4, 5 je stejné. ZvváŠtě je třeba upozornnt na průběh pohybu prvního kola, u kterého se brzdicí tlak podle příkladného provedení vynálezu po počátečním zvýšení udržuje po celou dobu brzdění na konttlntní hodnotě /obr. 3/.

Příslušná rychlost V_R1 kola zaznamenává odchylky od plynulého průběhu, které jsou způsobeny nerovnoměrnou přilnavostí mmzi kolem a kolejnicí. Tyto změny však nejsou natolik výrazné, aby byly důvodem ke změně brzdicích tlaků při daných brzdových kritériích.

Důležité je také chování kol první nápravy u příkladu na obr. 5, u kterého se kolo nachází v průběhu celého brzdění v počáteční startovací fázi regulace brzdicích sil. čárkovaná křivka přUou označuje brzdicí tlak, při němž by teprve mohlo dojít k překročení uíjivé hodnoty Ys· ^při jednotlivých stupních by se vždy uíjivá hodnota Yg mohla překroččt směrem dolů, kdy-se brzdicí tlak udržuje konntutní, nebo směrem nahojruVkdy se brzdicí tlak zvyšuje.

Ootatní kola vykazuj větší nebo menší odchylky od plynulého průběhu zpocení, přiTřetí náprava však má poměrně tlak.

čemž proti těmto odchylkám se provádějí příslušná opatření. dlouhé stabilní periody, při nichž není nutno měnit brzdicí

Obr. 6 zobrazuje schematicky blokové schéma zařízení k provádění způsobu regulace brzdicího tlaku podle vynálezu. Tímto zařízením je regulační obvod pro regulaci brzdicího tlaku, který sestává z kolového generátoru £, napojeného na sledované kolo podvozku a vysílajícího signály, ve kterých je zakódován počet otáček kola za jednotku času.

současné době se používá kolových generátorů £, vysílajících signál ve fojmě řady * jejichž frekvence je úměnrná počtu otáček kola. Tento impulzový signál o rychlost:»

V im>ulzů, otáčení kola se přivádí na kondenzátorový vybbjecí spínací obvod £ známého provedenb, ve kterém se vytváří signál o velikosti hodnoty v.

Tento signál se potom společně se signálem, oznauuiící rychlost v_R kola, přivádí na porovnávací člen £, který přijaté signály zpracovává na rozdílový sigňZl Av, který udává rozdíl imzi vstupními signály.

Signál o rychlosti v_R a rozdílový signál Δ v se přiváděěí na koímpartor £, kde se srovnávaj se signálem, přicházejícím z generátoru £ referenčních hodiot. Geneátor £ referenčních hodnot má nastaveny mbjivé hodnoty pro jednotlivé rychlostní koridory mezi hodnotami νχ, V.' v3' v₄·

Výstupy kommaartoru £ jsou spojeny s vyhodnocovací obvodem £, na který přivádějí signály, které označuj příslušné rychlostní koridory, popřípadě kritéria, oipaoidělící rozdílovým signálům Av,

Z kolového generátoru £ je signál, ozneanující rychlost otáčení sledovaného kola, přiváděn také na diferenciální derivační obvod 11, na jehož výstupu se objevuje signál, ttěpρoídějící zpommlení sledovaného kola.

Tento signál se přivádí na druhý kompartor společně s míjivýhai hodnotami. Y^ -Yv' přicházejícími z druhého generátoru £ referenčních hodnot. V závislosti na provedeném ' ~ srovnání se na výstupu druhého komupartoru £ ob je vij signály, které oznamu!, které ze zpomaliících kritérií je splněno. Tyto signály se rovněž přivá^i^jí na vyhodncoovací obvod' - £.

Vyhoddocovací obvod £ provádí logické operace, naznačené v tabulce na obr. : výstupech se objevní ldpaoidělící povelové signály pro ovládání brzdových ventilů Ve spojovacím vedení je zapojen generátor £ impulsů, který řídí pulzační otevírání ní brzdových ventilů 10 pro pomalém zvyšování nebo snižování brzdicího tlaku.

a na jeho

Í0· : a zavíráV tabulce na obr. 2 jsou uvedeny jen tři základní povelové signály, přičemž vodorovná čárka oznamuj pokyn k udržování brzdicího tlaku, dolů směřuje! šipka přikazuje rychlé snížení tlaku a nahoru smějící šipka přikazuje rychlé zvýšení brzdicího tlaku.

V jiných případech by se ještě mohl vyskytnout povel k pomalému pulzačními snižování tlaku, oznamovaný šipkou, vedoucí dolů k vodorovné čárce; a povel k pomalému pulsa^mn zvyšování tlaku, naznačený opačně orientovanou šipkou. Na základě těchto druhů povelů je možno snadno vytvoUt příslušný vyhodnocovací obvod £ pro vytváření těchto signálů.

Způsobem regulace brzdicích sil podle vynálezu je tedy dosaženo lepšího průběhu brzdění, při němž se podstatně zkracuje brzdná dráha vozidla. Základní myylenka tohoto brzdného procesu spočívá v tom, že po dosažení první míjivé hodnoty negativního zrychlení sledovaného kola se brzdicí tlak, působící právě y tomto okanmiku, udržuje na stálé hodnotě nebo se dokonce ještě zvyšuje na rozdíl od dosud praktikovaného postupu, kdy se v této fázi brzdicí tlak snižoval.

Tím je možno na sledovaném kole dosáhnout vyššího prokluzu, což vede k dokonalejšmu využití maxirnmání možné soudržnooti mzi kolem a kolejnicí. I když dosud nejsou plně objasněny všechy fyzikální pochody, k nimž dochází imzi kolem a kolejnicí v závislosti na prokluzu kola, je možno předpoJcládat, že poměrně značnýfo prokluzem mzi kolem a jízdní dráhou dochází ke zdrsňování nebo jistému očišťování jízdní dráhy a/nebo běžné plochy kola, což vede ke zvýšení soudržnooti a kooficientu tření.

Claims (4)

1. Způsob regulace brzdicích sil v brzdicm ústrojí zejména kolejového vozidla regu- lačním obvodem pro zammzení blokování brzděných kol, obsahujícím kolový genneátor, generátor referenčních hodnot, derivační obvod, srovnávací obvod míjivých hodnot a vyhodnocovací obvod, při kterém se kódované signály kolového generátoru, úmmrné otáčk<ta sledovaného kola, přivádějí na derivační obvod, na jehož výstupu se odebírá signál, úměrný zponmlení sledovaného kola vozidla, který se v derivačnm obvodu porovnává s předem nastarenými' míjivým hodnotami z generátoru referenčních hodnot, simulujícími rychlost vozidla, přičemž ve dxuhéta srovnávacím obvodu míjivých hodnot se porovnává^ signály, udáva^cí rychlost sledovaného kola a/nebo rozdílové signály mszi signály o rychlosti sledovaného kola a referenčními signály s předem nastavenými míjivými hodnotami a výstupní signály srovanávacích obvodů míjivých hodnot se přivádějí na vyhoťdiocovací obvod, který v závvslosti na hodnotách výstupních signálů snižuje brzdicí tlak, udržuje brzdicí tlak konntentní nebo zvyšuje brzdicí tlak, přičemž zvyšování nebo snižování brzdicí ho tlaku se provádí v na výstupních signálech srovnávacího obvodu míjivých hodnot rychle nebo stupňovitě a přiom pomlu, ayznslující se tím, že v počáteční spouštěcí fázi brzdění se brzdicí tlak udržuje při překročení první negativní hodnoty zrychlení, která je první míjivou hodnotou zpoomaení kola, na konntantní úrovii, přičemž při překročení první míjivé hodnoty zpomaení kola v opačném smyylu se brzdicí tlak zvýší. .

2. způsob podle bodu 1, v^3^x^n^auj^(^:í se tm, že počáteční spouutěcí fáze se Ukončí, jakmile hodnota zpoimtení kola překročí další vyšší míjivou hodnotu a při tomto překročení se brzdicí tlak rychle sníží.

3. Způsob podle bodů 1 a 2, ^znnauuiící se tm, Že v průběhu počáteční fáze se po překročení předem nastavené referenční hodnoty rychlosti sledovaného'kola přejde z udržování konstantního brzdicího tlaku na jeho pomQé snižování.

4. Způsob podle bodů 1 nebo 3, ayznslující se tm, že v průběhu ^čáte&ií spouutécí fáze se po překročení další nižší předem nastavené referenční rychlooti sledovaného kola přejde z udržování konntlstsíhs brzdicího tlaku, popřípadě z pomlého snižování brzdicího tlaku na rychlé snižování brzdicího tlaku.