ES2838673T3 - Dispositivo de frenado con un freno y procedimiento para controlar un freno - Google Patents

Abstract

Dispositivo de frenado (1) con un freno (2) y un aparato de control de frenado (10) al cual, del lado de entrada, se aplica una variable objetivo de frenado (Fobjetivo), y del lado de salida está conectado a un accionamiento de frenado (6) que está provisto de un dispositivo sensor para obtener una variable real de frenado (Freal) que depende de un estado de funcionamiento del freno (2), caracterizado porque el aparato de control de frenado (10), mediante un circuito en serie (19) de un primer dispositivo de conmutación (20) y de un segundo dispositivo de conmutación (21), está conectado al accionamiento de frenado (6), donde el primer dispositivo de conmutación (20), desde una primera unidad de monitoreo (15), puede conmutar desde la conexión con el aparato de control de frenado (10) a una conexión con una unidad de liberación de frenado (22), cuando la variable real de frenado (Freal) supera un valor máximo de frenado admisible (Fmax), y el segundo dispositivo de conmutación (21), desde una segunda unidad de monitoreo (16), puede conmutar desde la conexión con el primer dispositivo de conmutación (20) a una conexión con una unidad de cierre de frenado (23), cuando la variable real de frenado (Freal) se ubica por debajo de un valor mínimo de frenado (Fmin).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de frenado con un freno y procedimiento para controlar un freno

La presente invención hace referencia a un dispositivo de frenado con un freno y un aparato de control de frenado, al cual, del lado de entrada, se aplica una variable objetivo de frenado, y del lado de salida está conectado a un accionamiento de frenado que está provisto de un dispositivo sensor para obtener una variable real de frenado que depende del estado de funcionamiento del freno.

Un dispositivo de frenado de esa clase está representado y descrito en la solicitud internacional WO 03/100282 A1. En ese dispositivo de frenado conocido se registra la velocidad angular de rotación de una rueda de un vehículo, equipada con el dispositivo de frenado, y la variación temporal del par de frenado en la rueda; si los dos valores son iguales a cero, el vehículo entonces se encuentra efectivamente en el estado de reposo y el freno puede permanecer cerrado o bloqueado. Si uno de los dos valores es distinto de cero, el vehículo se encuentra en movimiento y el freno debe abrirse por emergencia o debe permanecer abierto.

El objeto de la presente invención, en el caso de un dispositivo de frenado de la clase antes indicada, consiste en asegurar siempre de manera sencilla que el freno, por una parte, no produzca una fuerza de frenado demasiado elevada y, por otra parte, que ponga a disposición una fuerza de frenado mínima (para el frenado de emergencia).

Para solucionar ese objeto, en un dispositivo de frenado de la clase indicada en la introducción, según la invención, el aparato de control de frenado, mediante un circuito en serie de un primer dispositivo de conmutación y de un segundo dispositivo de conmutación, está conectado al accionamiento de frenado, donde el primer dispositivo de conmutación, desde una primera unidad de monitoreo, puede conmutar desde la conexión con el aparato de control de frenado a una conexión con una unidad de liberación de frenado, cuando la variable real de frenado supera un valor máximo de frenado admisible, y el segundo dispositivo de conmutación, desde una segunda unidad de monitoreo, puede conmutar desde la conexión con el primer dispositivo de conmutación a una conexión con una unidad de cierre de frenado, cuando la variable real de frenado se ubica por debajo de un valor mínimo de frenado. De este modo, para formar las variables objetivo de frenado, las variables reales de frenado y los valores máximo de frenado y mínimo de frenado pueden emplearse diferentes variables físicas que pueden medirse en el freno; de este modo, por ejemplo, la fuerza de aplicación del freno o el par de frenado pueden emplearse para respectivamente, a partir de ello, formar las variables y los valores antes indicados.

El dispositivo de frenado según la invención no sólo puede utilizarse en el área de los vehículos ferroviarios; más bien, el dispositivo de frenado según la invención también puede emplearse en vehículos a motor y en accionamiento de máquinas herramienta.

Una ventaja esencial del dispositivo de frenado según la invención reside en el hecho de que el mismo se encuentra estructurado de forma comparativamente sencilla, porque éste sólo requiere dos unidades de monitoreo con dispositivos de conmutación asociados, a los cuales, por una parte, está conectada una unidad de liberación de frenado diseñada de forma sencilla y, por otra parte, está conectada una unidad de cierre de frenado realizada igualmente de forma sencilla. Esa estructura sencilla conduce a un modo de trabajo muy fiable del dispositivo de frenado según la invención.

Puesto que el primer dispositivo de conmutación puede conmutar entre una conexión con el aparato de control de frenado y una conexión con la unidad de liberación de frenado, el primer dispositivo de conmutación puede interrumpir la conexión desde el aparato de control de frenado hacia el accionamiento de frenado, y puede forzar una apertura de un dispositivo de frenado accionado por el accionamiento de frenado.

Puesto que el segundo dispositivo de conmutación puede conmutar entre una conexión con el primer dispositivo de conmutación y una conexión con la unidad de cierre de frenado, el segundo dispositivo de conmutación puede rechazar una conmutación que ha tenido lugar de forma incorrecta y puede forzar un frenado de emergencia mediante el cierre del dispositivo de frenado accionado por el accionamiento de frenado.

Por el documento DE 101 35797 A1 se conoce un dispositivo de control de frenado para vehículos ferroviarios que están equipados con un freno eléctrico y con un freno neumático, en los cuales, mediante un dispositivo de conmutación, por una parte, puede suprimirse una función de frenado del freno neumático, para evitar un frenado excesivo, y por otra parte, puede posibilitarse un frenado rápido cuando el freno eléctrico no produce una potencia de frenado suficiente. En ese dispositivo de control de frenado conocido, una entrada de tensión de suministro, mediante el dispositivo de conmutación, está conectada a una entrada de control eléctrica de una válvula de retención, donde el freno neumático está conectado a una salida de potencia de frenado neumática de la válvula de retención. El dispositivo de conmutación mencionado presenta un primer interruptor, un segundo interruptor y un tercer interruptor, donde el segundo interruptor y el tercer interruptor forman un circuito en paralelo, que está conectado en serie con respecto al primer interruptor. El primer interruptor está cerrado cuando en el caso de un frenado con el freno eléctrico, el freno eléctrico produce una potencia de frenado mínima predeterminada. El segundo interruptor está cerrado cuando se supera una corriente del motor de tracción mínima predeterminada. El tercer interruptor está cerrado cuando una presión del conducto general del freno es mayor que 2,8 bar. Para accionar el primer interruptor se utiliza un aparato de control de accionamiento. Para accionar el segundo interruptor se utiliza un relé de corriente mínima, y para accionar el tercer interruptor se utiliza una señal eléctrica de un medidor de presión o de un detector de presión.

En el dispositivo de frenado según la invención, la unidad de liberación de frenado puede estar diseñada de diferentes formas; por motivos relacionados con los costes se considera especialmente ventajoso que en la unidad de liberación de frenado esté almacenado un patrón de pulsos; la unidad de liberación de frenado, de manera especialmente ventajosa, puede tratarse de un circuito de conmutación integrado.

La unidad de cierre de frenado puede estar diseñada de modo correspondiente, de manera ventajosa igualmente como un circuito de conmutación integrado, en el cual se encuentra almacenado otro patrón de pulsos.

Para impedir una generación de fuerza demasiado elevada por parte de la unidad de cierre de frenado, en la conexión del segundo dispositivo de conmutación con la unidad de cierre de frenado, está dispuesto un interruptor de un dispositivo de valor umbral, que abre el interruptor al superarse un valor de referencia de frenado. Ese valor de referencia de frenado puede ser por ejemplo 75% de la fuerza de frenado máxima, cuando la fuerza de frenado se regular en el dispositivo de frenado según la invención.

De manera ventajosa, el dispositivo de valor umbral presenta un sensor que está colocado en el accionamiento de frenado.

El dispositivo de frenado según la invención, de manera ventajosa, ofrece también la posibilidad de estar provisto de una función de frenado de emergencia, al diseñarse la segunda unidad de monitoreo de manera que la misma se activa al aplicarse una señal de frenado de emergencia del lado de entrada. Si la variable real de frenado cae entonces por debajo del valor mínimo de frenado tiene lugar un accionamiento del segundo dispositivo de conmutación.

Por otra parte, para alcanzar una función de frenado de emergencia, la segunda unidad de monitoreo puede estar diseñada de manera que la misma, en el caso de una aplicación de una señal de frenado de emergencia del lado de entrada, dispone una conexión del segundo dispositivo de conmutación. Esa conmutación tiene lugar entonces directamente sin comprobar si la variable real de frenado se ha ubicado por debajo del valor mínimo de frenado. El dispositivo de frenado según la invención puede estar realizado de diferentes formas, por ejemplo puede ser un freno electromecánico o electromotriz. En ambos casos, de manera ventajosa, el dispositivo sensor es adecuado para obtener la variable real de frenado, para generar una variable real de frenado que depende de la fuerza de frenado; la variable objetivo de frenado es entonces una variable objetivo de la fuerza de frenado.

La invención hace referencia además a un procedimiento para controlar un freno con un aparato de control de frenado asociado al mismo, al cual, del lado de entrada, se aplica una variable objetivo de frenado, y del lado de salida está conectado a un accionamiento de frenado que está provisto de un dispositivo sensor para obtener una variable real de frenado que depende de un estado de funcionamiento del freno, tal como puede apreciarse en la solicitud internacional mencionada en la introducción, y se plantea el objeto de conformar ese procedimiento de modo que pueda realizarse de forma sencilla y fiable.

Para solucionar ese objeto, partiendo del procedimiento conocido, según la invención, desde un circuito en serie de un primer dispositivo de conmutación y de un segundo dispositivo de conmutación que conecta el aparato de control de frenado con el accionamiento de frenado, el primer dispositivo de conmutación, desde una primera unidad de monitoreo, se conmuta desde la conexión con el aparato de control de frenado a una conexión con una unidad de liberación de frenado, cuando la variable real de frenado supera un valor máximo de frenado admisible, y el segundo dispositivo de conmutación, desde una segunda unidad de monitoreo, se conmuta desde la conexión con el primer dispositivo de conmutación a una conexión con una unidad de cierre de frenado, cuando la variable real de frenado se ubica por debajo de un valor mínimo de frenado.

Con ello, de manera conveniente, resultan las mismas ventajas que las indicadas con relación al dispositivo de frenado según la invención.

El procedimiento según la invención puede utilizarse en frenos de diferente realización. Si el freno se trata de un freno mecánico con un accionamiento mecánico, como variable objetivo de frenado se utiliza una variable objetivo de frenado de la fuerza de frenado, y como variable real de frenado se utiliza una variable real de la fuerza de frenado, porque esas variables puede formarse de forma relativamente sencilla; también con el par de frenado pueden formarse variables correspondientes.

En el caso de un freno electromotriz con un motor eléctrico como accionamiento de frenado, de manera ventajosa, como variable objetivo de frenado puede utilizarse una variable objetivo de la corriente del motor, y como variable real de frenado puede utilizarse una variable real de la corriente del motor.

En el procedimiento según la invención, como valor máximo de frenado admisible y como valor mínimo de frenado, pueden utilizarse valores regulados de forma fija.

Un comportamiento de frenado particularmente bueno y adaptado al respectivo estado de carga del vehículo equipado con el dispositivo de frenado según la invención, sin embargo, puede alcanzarse cuando el valor máximo de frenado y el valor mínimo de frenado se regulan en función de la carga del peso real de una rueda del vehículo, equipada con el freno.

Además, se considera ventajoso que en el caso de una aplicación de una señal de frenado de emergencia a la segunda unidad de monitoreo, del lado de entrada, el segundo dispositivo de conmutación se conecte cuando de ese modo, de manera sencilla, con el procedimiento según la invención, puede realizarse también un frenado de emergencia.

Para explicar mejor la invención, muestran

Figura 1 un ejemplo de ejecución del dispositivo de frenado según la invención, con un freno electromotriz para un vehículo ferroviario, y

Figura 2 un diagrama en donde se muestra una fuerza de aplicación como variable real de frenado F^real, en el recorrido de aplicación x.

La figura 1, en una representación esquemática, muestra un dispositivo de frenado 1 con un freno 2, que presenta una pinza de freno 3. La pinza de freno 3 actúa sobre un componente rotativo 4 que debe frenarse, como por ejemplo un disco de freno, para aplicar una fuerza de frenado. Mediante un sistema mecánico adecuado, el freno 2 está conectado de forma fija con una estructura 5, que puede tratarse de un bogie o de un chasis de un vehículo ferroviario. Para accionar el freno 2 se utiliza un accionamiento de frenado, que en el ejemplo representado se trata por ejemplo de un motor eléctrico 6. El motor eléctrico 6, en su entrada 7, recibe órdenes de control, y a continuación genera fuerzas de aplicación correspondientes en el freno 2.

Para generar las órdenes de control para el motor eléctrico 6, en el ejemplo de ejecución representado, se utiliza una disposición de control 8 que comprende un dispositivo de control de frenado 9 central y un aparato de control de frenado 10. Espacialmente, el dispositivo de control de frenado central 9 se coloca particularmente en el vagón o en la estructura del vehículo ferroviario, mientras que el aparato de control de frenado 10 está dispuesto en una proximidad directa con respecto al freno 2.

Las señales y los parámetros (del vehículo) necesarios para generar una orden de frenado se transmiten al dispositivo de control de frenado central 9, como por ejemplo la petición de frenado del conductor/conductor del tren, una señal de frenado de emergencia o una señal de frenado rápido SBS, una presión en el conducto general de freno (conducto HL), datos sobre el peso del vehículo ferroviario, velocidad del vehículo ferroviario, etc., y allí se procesan de forma centralizada. Por ejemplo, en el dispositivo de control de frenado central 9 están implementados un sistema de anti-bloqueo, una regulación de la dinámica de marcha y otras funciones. Para la entrada de señal 11 del dispositivo de control de frenado central 8 se encuentra a disposición una conexión 12, por ejemplo un sistema BUS.

A partir de las señales en su entrada 11, el dispositivo de control de frenado central 8, como variable objetivo de frenado F^objetivo, genera una señal de frenado para el aparato de control de frenado 10 y transmite esa señal BS, por ejemplo mediante una conexión de comunicación de BUS 13, hacia el aparato de control de frenado 10. Aquí, la señal de control de frenado BS enviada desde el dispositivo de control de frenado central 8 se transforma en una señal de activación AS para el motor eléctrico 6. Para ello, la variable objetivo de frenado F^objetivo desde el aparato de control de frenado 10 se compara con una variable real de frenado F^real que efectivamente se encuentra presente, de manera que en el caso de una desviación entre la variable objetivo F^objetivo y la variable real F^real, la señal de activación AS puede ser adaptada por el aparato de control de frenado 10, con la ayuda de un circuito de control. Para obtener la variable real de frenado, en el presente ejemplo de ejecución el valor real de la fuerza de aplicación F^real, el freno 2 está equipado con un sistema de sensores, no representado en la figura 1, para determinar la fuerza de aplicación F^real; el sistema de sensores por ejemplo puede estar integrado directamente en la pinza de freno 3. De manera adicional o alternativa con respecto a la fuerza de aplicación F^real, puede determinarse el par de frenado del freno 2 u otro valor sustituto, mediante el cual pueda deducirse la fuerza de frenado (por ejemplo la corriente del motor). Los procedimientos correspondientes ya son conocidos. Con la finalidad de una mayor claridad, a continuación se apunta solamente a la fuerza de aplicación.

La variable real de frenado F^reai, determinada mediante el sistema de sensores, de la fuerza de aplicación, se suministra al aparato de control de frenado 10 mediante un punto de acoplamiento 14. Además, la variable real de frenado F^real de una primera unidad de monitoreo 15 y de una segunda unidad de monitoreo 16 se proporciona en sus entradas 17, así como 18. La unidad de monitoreo 15 verifica si la variable real de frenado F^real supera un valor máximo de frenado admisible F^max; la segunda unidad de monitoreo 16, en cambio, verifica si la variable real de frenado F^real se ubica por debajo de un valor mínimo de frenado F^min determinado. Esos valores pueden definirse como constantes invariables o puede ser predeterminados por el dispositivo de control de frenado central 8 o por el aparato de control de frenado 10, como variables modificables. Por ejemplo, el valor máximo de frenado admisible F^max puede determinarse en función del peso real del vehículo ferroviario, de manera que en el caso de un vehículo cargado con menos peso la fuerza máxima de frenado admisible se reduce debido a la fuerza de fricción más reducida posible que puede transmitirse, para prevenir un bloqueo por una fuerza de frenado demasiado elevada. Además, en un vehículo, en función de la distribución del peso en el vehículo ferroviario y/o del traslado del peso durante un frenado, los valores máximos de frenado y los valores mínimos de frenado pueden determinarse individualmente para cada freno. De este modo puede impedirse que los frenos de un eje del vehículo sólo levemente cargado frenen de forma excesiva debido a un valor de referencia regulado de forma demasiado elevada.

El aparato de control de frenado 10, mediante un circuito en serie 19 de un primer y de un segundo dispositivo de conmutación 20, así como 21, está conectado a la entrada 7 del motor eléctrico 6. De este modo, el primer dispositivo de conmutación 20 puede conmutar mediante la primera unidad de monitoreo 15, de manera que el primer dispositivo de conmutación 20 puede conmutar desde la posición de conmutación representada (conexión con el aparato de control de frenado 10), a otra posición de conmutación, en la cual puede producirse una conexión hacia una unidad de liberación de frenado 22. La segunda unidad de conmutación 21 puede ser accionada por la segunda unidad de monitoreo 16 y puede conmutar desde la posición de conmutación representada - existe una conexión hacia el primer dispositivo de conmutación 20 - hacia una posición de conmutación en la cual está conectada una unidad de cierre de frenado 23 y con la cual se encuentra conectada la entrada 7 del motor eléctrico.

Con el dispositivo de frenado 1 representado puede impedirse un frenado con fuerzas de frenado elevadas no permitidas - la variable real de frenado F^real es mayor que el valor máximo de frenado admisible F^max, tal como se describe a continuación:

La figura 2 muestra que la variable real de frenado F^real, así como en el caso tratado, la fuerza de aplicación F^real del freno 2 se incrementa al aumentar el accionamiento del motor eléctrico 6, así como con un recorrido de aplicación x que se vuelve más grande, donde con la finalidad de una mayor claridad se supone que el accionamiento del motor eléctrico 6 se manifiesta como recorrido de aplicación x y que se encuentra presente la fuerza de aplicación F^real. De este modo, la fuerza de aplicación F^real, de manera correspondiente el recorrido de aplicación x, puede alcanzar fuerzas de aplicación F^real entre cero y la fuerza de frenado máxima F100%. Sin embargo, tan pronto como se haya superado el valor máximo de frenado admisible (que puede parametrizarse de forma variable), así como la fuerza de aplicación máxima admisible F^max, el primer dispositivo de conmutación 20 es accionado por la unidad de monitoreo 15. De este modo, como se muestra en la figura 1, se interrumpe una trasmisión de señal desde el aparato de control de frenado 10 hacia el motor eléctrico 6, y se pasa a la unidad de liberación de frenado 22, que dispone de un patrón de pulsos PL. Esto tiene como consecuencia el hecho de que el motor eléctrico 6 se activa independientemente de las señales emitidas del dispositivo de control de frenado central 9 o del aparato de control de frenado 10, solamente con el patrón de pulsos PL. El patrón de pulsos PL no puede perderse y puede estar realizado por ejemplo en forma de un circuito de conmutación integrado (por ejemplo en forma de una matriz de puertas lógicas programable).

El patrón de pulsos PL se envía al motor eléctrico 6 y dispone al mismo para reducir la fuerza de aplicación F^real, así como para liberar el freno 2. Si la fuerza de aplicación F^real del freno 2 cae por debajo del valor máximo de frenado F^max admisible, entonces se cancela nuevamente la conmutación del primer dispositivo de conmutación 20, desde la primera unidad de monitoreo 15, y el freno 2 es activado nuevamente mediante el aparato de control de frenado 10. Para impedir que debido a fluctuaciones de la fuerza de aplicación F^real, detectada mediante sensores no representados, en el rango de valor estrecho del valor máximo de frenado admisible F^max, la primera unidad de monitoreo 15 pueda conmutar de forma reiterada una y otra vez el primer dispositivo de conmutación 20, presentándose una así llamada vibración, el valor umbral para el retorno del primer dispositivo de conmutación 20 puede seleccionarse un poco por debajo del valor máximo de frenado admisible F^max, por ejemplo fijando un comportamiento de histéresis mediante un regulador de conexión- desconexión.

Dependiendo de cómo está proporcionado el patrón de pulsos PL de la unidad de liberación de frenado 22, abre el freno 2 de forma completa o sólo de forma parcial. En función de ello se presenta una fuerza de aplicación F^real correspondiente. Adicionalmente, para aumentar la seguridad puede estar proporcionado un interruptor redundante, que se activa en el caso de una apertura completa del freno 2, y comunica el estado abierto al dispositivo de control de frenado central 9 o al aparato de control de frenado 10.

Para que el freno 2, también en el caso de una función de apertura de emergencia defectuosa - por ejemplo la unidad de monitoreo 15 activa de forma incorrecta una conmutación del primer dispositivo de conmutación 20 pueda continuar accionado, está proporcionado el segundo dispositivo de conmutación 21, que puede ser accionado por la segunda unidad de monitoreo 16 cuando la fuerza de aplicación F^real cae por debajo de un valor mínimo de frenado F^min. Puesto que el segundo dispositivo de conmutación 21, en la ruta de activación para el motor eléctrico 6, está dispuesto aguas abajo del primer dispositivo de conmutación 20, el primer dispositivo de conmutación 20 prácticamente es rechazado por el segundo dispositivo de conmutación 21. Debido a esto puede cancelarse la transmisión de una señal de activación AS, emitida de forma incorrecta por el aparato de control de frenado 10, para la apertura de los frenos, o puede cancelarse un patrón de pulsos PL enviado desde la unidad de liberación de frenado 22, y en lugar de ello puede transmitirse otro patrón de pulsos PS enviado desde la unidad de cierre de frenado 23 o una señal de cierre. El otro patrón de pulsos PS puede estar almacenado en la unidad de cierre de frenado 23 como patrón de pulsos que no puede perderse. Mediante el otro patrón de pulsos PS, se dispone al motor eléctrico 6 para accionar el freno 2 de modo correspondiente.

El otro dispositivo de conmutación 21, por lo tanto, también puede interrumpir una transmisión de señal desde el aparato de control de frenado 10 (en el caso de una posición de conmutación correspondiente del primer dispositivo de conmutación 20, como se muestra en la figura 1) hacia el motor eléctrico 6, y puede asegurar un accionamiento del freno 2 desde la unidad de cierre de frenado 23, cuando el aparato de control de frenado 10 ha generado de forma errónea una señal de apertura o el aparato de control de frenado 10 se ha averiado.

Para impedir una fuerza de aplicación demasiado elevada debido al otro patrón de pulsos de la unidad de cierre de frenado 23, puede integrarse un interruptor 24 en la conexión entre el segundo dispositivo de conmutación 21 y la unidad de cierre de frenado 23. Ese conmutador 24, de manera ventajosa, está diseñado como contacto de apertura, que al superarse un valor de referencia F75% (véase la figura 2), interrumpe la conexión de la unidad de cierre de frenado 23 hacia el motor eléctrico 6, en un recorrido de aplicación x24. Como muestra igualmente la figura 2, ese valor de referencia puede fijarse por ejemplo en 75% de la fuerza de frenado máxima (F100%).

En el dispositivo de frenado según la invención el valor de referencia F75% puede parametrizarse dentro de ciertos límites y puede vincularse con el valor máximo de frenado admisible F^max. Por ejemplo, en el caso de un vehículo poco cargado, el valor de referencia F75% puede reducirse de forma análoga al valor máximo de frenado F^max, para no superar el límite de bloqueo del freno 2 debido al potencial de frenado disminuido por el peso más reducido. Es decir que se impide que se interrumpa demasiado tarde la transmisión del otro patrón de pulsos PS mediante el interruptor 24, y que el freno 2 se bloquee. Para ahorrar la utilización de otro circuito de conmutación para el accionamiento del interruptor 24, el interruptor 24 puede estar diseñado como un interruptor estrictamente mecánico o como sensor de recorrido, que conmuta independientemente del recorrido de aplicación x, en el recorrido de aplicación x24.

En principio, sin embargo, esto aplica también para las unidades de monitoreo 15 y 16, en cooperación con los dispositivos de conmutación 20 y 21, puesto que como se muestra en la figura 2, entre el recorrido de aplicación x y la fuerza de aplicación F existe una asociación (funcional) unívoca; un recorrido de aplicación x20 registrado por una unidad de monitoreo 20, corresponde a la fuerza de frenado F^max, y un recorrido de aplicación x21, registrado por la segunda unidad de monitoreo 21, corresponde a la fuerza de frenado F^min. Con ello puede asegurarse que el freno 2 pueda cerrarse de forma segura independientemente de una falla en el aparato de control de frenado 10 o en la unidad de liberación de frenado 22, y al mismo tiempo que no se supere un valor determinado de la fuerza de aplicación, por ejemplo para prevenir un bloqueo.

En tanto los valores para el valor máximo de frenado admisible F^max y para el valor mínimo de frenado F^min deban regularse de forma variable, puede proporcionarse una conexión para la transmisión de los respectivos valores o parámetros. Por ejemplo, el valor mínimo de frenado F^min es enviado desde el dispositivo de frenado central 9, mediante un recorrido de señal 25, a la segunda unidad de monitoreo 16. Para mejorar la seguridad, ese recorrido de señal 25 puede estar diseñado de forma redundante o como túnel seguro.

De forma análoga a la función de apertura de emergencia, para impedir la así llamada vibración, el valor umbral para el retorno del interruptor 24 puede seleccionarse un poco por debajo de la fuerza de aplicación F75% (por ejemplo fijando un comportamiento de histéresis mediante un regulador de conexión- desconexión).

Además, a la segunda unidad de monitoreo 16, del lado de entrada, se puede aplicar una señal de activación Au, de manera que la segunda unidad de monitoreo 16 puede conectar el segundo dispositivo de conmutación 21 exclusivamente al estar presente esa señal de activación Au. Si esa señal de activación se utiliza como señal de frenado de emergencia, de ese modo, a la segunda unidad de monitoreo 16 se le puede conceder una función de frenado rápido, que sólo en un caso de riesgo posibilita un cierre del freno 2. Esa señal de activación Au, que fuerza una conmutación del interruptor principal 26, por ejemplo puede ser automática (en el caso de un automóvil mediante un asistente de frenado de emergencia) o mediante una acción de conducción intencional de una persona. Por ejemplo, en un vehículo ferroviario, por una parte, mediante un conducto 27 denominado como SBS, puede transmitirse directamente una señal eléctrica de frenado rápido/ de frenado de emergencia, que se genera automáticamente al estar presente una situación de riesgo. Por ejemplo, mediante la apertura manual de una válvula no representada por una persona, puede reducirse la presión del aire como una señal neumática en el así llamado conducto HL de un vehículo ferroviario. Ambos eventos propician una conmutación del interruptor principal 26. La conmutación del interruptor principal 26, por su parte, fuerza una conmutación de contactos 28 y 29, debido a lo cual la señal de activación Au no sólo se envía a la segunda unidad de monitoreo 16, sino que también se envía al aparato de control de frenado 10.

La señal de activación Au puede estar realizada como una señal invertida, es decir, que se genera mediante una interrupción de la transmisión de señal, mediante los contactos 28 y 29. De este modo, ciertamente, un frenado de emergencia puede activarse también en el caso de una falla eléctrica de suministro de corriente, de manera que el interruptor principal 26, que por ejemplo se diseña como electroimán, abre automáticamente los contactos 28 y 29 en el caso de una interrupción de la corriente.

En el caso de la utilización de la señal de activación Au como señal de frenado de emergencia, la misma provoca una función de frenado de emergencia correspondiente, que es efectuada por el aparato de control de frenado 10. Si en el aparato de control de frenado 10 se presenta una falla o el aparato de control de frenado 10 es rechazado de forma errónea por el primer dispositivo de conmutación 20, de manera que no se alcanza el valor mínimo de frenado F^min requerido, interviene la segunda unidad de monitoreo 16, ya que mediante el contacto 29 se encuentra presente tanto la señal de frenado de emergencia (señal de activación Au), como también el monitoreo ha determinado que no se ha superado el valor mínimo de frenado F^min. La segunda unidad de monitoreo 16 conecta el segundo dispositivo de conmutación 21, de este modo, sólo al estar presente una señal de frenado de emergencia, utilizándose prácticamente como monitoreo de frenado de emergencia. Como consecuencia de esto, para casos de fallas en los cuales no se encuentra presente una solicitud de frenado de emergencia, podrían tomarse otras medidas seguridad.

El suministro de corriente de todos los consumidores eléctricos del dispositivo de frenado 1 representado se asegura mediante una fuente de corriente 30, por ejemplo mediante una batería o una red de suministro.

Para mejorar la seguridad, el dispositivo de control de frenado 9 central puede estar estructurado de forma redundante y puede disponer de varios componentes parciales 31 y 32. Esos componentes parciales, que se denominan aquí con BSG BT2 y BSG AT1, pueden controlarse de forma mutua y en el caso de una falla pueden tomar contramedidas adecuadas. Los sistemas y controladores de esa clase, estructurados de forma redundante, ya son conocidos.

Además, el aumento de la seguridad puede favorecerse mediante un sistema diverso. Conforme a ello, para los componentes parciales 32 del dispositivo de control de frenado central 9 y el aparato de control de frenado 10 respectivamente es adecuado utilizar un microcontrolador que domine funciones complejas. Para proteger los controladores, para los componentes parciales 31 del dispositivo de control de frenado 9 central, así como para las unidades de monitoreo 20 y 21, deben seleccionarse componentes con una fiabilidad muy elevada, los cuales, en cambio, sólo deben cumplir con funciones de monitoreo sencillas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de frenado (1) con un freno (2) y un aparato de control de frenado (10) al cual, del lado de entrada, se aplica una variable objetivo de frenado (F^objetivo), y del lado de salida está conectado a un accionamiento de frenado (6) que está provisto de un dispositivo sensor para obtener una variable real de frenado (F^real) que depende de un estado de funcionamiento del freno (2), caracterizado porque el aparato de control de frenado (10), mediante un circuito en serie (19) de un primer dispositivo de conmutación (20) y de un segundo dispositivo de conmutación (21), está conectado al accionamiento de frenado (6), donde el primer dispositivo de conmutación (20), desde una primera unidad de monitoreo (15), puede conmutar desde la conexión con el aparato de control de frenado (10) a una conexión con una unidad de liberación de frenado (22), cuando la variable real de frenado (F^real) supera un valor máximo de frenado admisible (F^max), y el segundo dispositivo de conmutación (21), desde una segunda unidad de monitoreo (16), puede conmutar desde la conexión con el primer dispositivo de conmutación (20) a una conexión con una unidad de cierre de frenado (23), cuando la variable real de frenado (F^real) se ubica por debajo de un valor mínimo de frenado (F^min).

2. Dispositivo de frenado según la reivindicación 1, caracterizado porque en la unidad de liberación de frenado (22) está almacenado un patrón de pulsos (PL).

3. Dispositivo de frenado según la reivindicación 2, caracterizado porque la unidad de liberación de frenado (22) es un circuito de conmutación integrado.

4. Dispositivo de frenado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la unidad de cierre de frenado (23) está almacenado otro patrón de pulsos (PS).

5. Dispositivo de frenado según la reivindicación 4, caracterizado porque la unidad de cierre de frenado (23) es un circuito de conmutación integrado.

6. Dispositivo de frenado según la reivindicación 1, caracterizado porque en la conexión del segundo dispositivo de conmutación (21) con la unidad de cierre de frenado (23) está dispuesto un interruptor (24) de un dispositivo de valor umbral, que al superarse un valor de referencia de frenado abre el interruptor (24).

7. Dispositivo de frenado según la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo de valor umbral presenta un sensor que está colocado en el accionamiento de frenado (6).

8. Dispositivo de frenado según la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda unidad de monitoreo (16) está diseñada de manera que la misma se activa en el caso de una aplicación de una señal de frenado de emergencia (Au) del lado de entrada.

9. Dispositivo de frenado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el freno es un freno electromecánico y el accionamiento de frenado es un accionamiento electromotriz.

10. Dispositivo de frenado según la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo sensor, para obtener la variable real de frenado, es adecuado para generar una variable real de frenado (F^real) que depende de la fuerza de frenado, y la variable objetivo de frenado (F^objetivo) es una variable objetivo de la fuerza de frenado.

11. Procedimiento para controlar un freno (2) con un aparato de control de frenado (10) asociado al mismo, al cual, del lado de entrada, se aplica una variable objetivo de frenado (F^objetivo), y del lado de salida está conectado a un accionamiento de frenado (6) que está provisto de un dispositivo sensor para obtener una variable real de frenado (F^real) que depende de un estado de funcionamiento del freno (2), caracterizado porque desde un circuito en serie (19) de un primer dispositivo de conmutación (20) y de un segundo dispositivo de conmutación (21), que conecta el aparato de control de frenado (10) con el accionamiento de frenado (6), el primer dispositivo de conmutación (20), desde una primera unidad de monitoreo (15), se conmuta desde la conexión con el aparato de control de frenado (10) a una conexión con una unidad de liberación de frenado (22), cuando la variable real de frenado (F^real) supera un valor máximo de frenado admisible (F^max), y el segundo dispositivo de conmutación (21), desde una segunda unidad de monitoreo (16), se conmuta desde la conexión con el primer dispositivo de conmutación (20) a una conexión con una unidad de cierre de frenado (23), cuando la variable real de frenado (F^real) se ubica por debajo de un valor mínimo de frenado (F^min).

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque en el caso de un frenado electromecánico con un accionamiento electromecánico, como variable objetivo de frenado (F^objetivo) se utiliza una variable objetivo de la fuerza de frenado, y como variable real de frenado se utiliza una variable real de la fuerza de frenado (F^real).

13. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque en el caso de un frenado electromecánico con un motor eléctrico como accionamiento de frenado, como variable objetivo de frenado (F^objetivo) se utiliza una variable objetivo de la corriente del motor, y como variable real de frenado se utiliza una variable real de la corriente del motor.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el valor máximo de frenado admisible (F^max) y el valor mínimo de frenado (F^min) se regulan en función de la carga de peso real de una rueda de un vehículo, equipada con el freno (2).

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque en el caso de una aplicación de una señal de frenado de emergencia (Au) a la segunda unidad de monitoreo (16), se conecta el segundo dispositivo de conmutación (16).