ES2944888T3 - Vigilancia de una fuerza de frenado de un vehículo - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método y a un vehículo que tiene un controlador de vehículo para llevar a cabo el método con los siguientes pasos del método: - detección de una posición de un elemento de control para regular la potencia de accionamiento, - predefinición de un valor de aceleración de acuerdo con la posición detectada del elemento de control para regular la potencia de accionamiento, - detectar un valor instantáneo de aceleración del vehículo; - comparar el valor de aceleración detectado con el valor de aceleración predefinido, - inferir que hay una fuerza de frenado desconocida cuando se detecta una desviación del valor de aceleración detectado del valor de aceleración predefinido en al menos una cantidad predefinida, - emitir una señal sobre un frenado desconocido fuerza al conductor del vehículo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Vigilancia de una fuerza de frenado de un vehículo

La invención se refiere a un procedimiento para operar un vehículo y a un vehículo, en particular con un freno de acumulación por resorte.

Se conocen desde hace mucho tiempo vehículos con frenos de acumulación por resorte. Así encuentran aplicación frenos de acumulación por resorte en camiones y ómnibus, pero en particular en vehículos ferroviarios. Los frenos de acumulación por resorte son considerados como frenos seguros frente al fallo, ya que la fuerza de frenado se aplica mediante resortes pretensados. Para soltar el freno y mantenerlo abierto, debe aplicarse correspondientemente una fuerza contrapuesta a la fuerza del resorte, usualmente de forma neumática o hidráulica. Cuando falla este sistema de accionamiento, por ejemplo cuando hay una fuga en el sistema de aire comprimido, se aplica el freno automáticamente y a continuación permanece cerrado.

Un aparato de control de frenos averigua la presión aplicada en el sistema de accionamiento. Cuando la presión no es suficiente, se emite una indicación óptica al conductor. Pero en caso de falta puede llegarse, incluso con una presión suficiente y señalizada, a tener un freno cerrado. Si entonces se realiza la marcha contra un freno aplicado, pueden producirse graves daños en el vehículo. El documento DE 10 2011 078 664 A1 da a conocer un procedimiento para comprobar una instalación de frenado de un vehículo, deduciéndose cuando hay una desviación entre una aceleración prescrita y una aceleración real medida y no está accionada la instalación de frenado, que actúa sin pretenderlo un freno de la instalación de frenado.

El documento EP 2769866 A2 da a conocer un sistema de asistencia al conductor para acelerar un vehículo mediante un pedal acelerador con un equipo de control, al que se conduce una velocidad real y al que se prescribe una velocidad de consigna y que en base a parámetros de marcha y/o parámetros del vehículo, determina y prescribe una aceleración eficiente y optimizada.

La invención tiene como objetivo básico detectar de manera fácil y segura que está aplicado un freno.

El objetivo se logra mediante los objetos de las reivindicaciones independientes 1 y 9. En las características de las reivindicaciones dependientes se encuentran perfeccionamientos y mejoras de la invención.

Un procedimiento de acuerdo con la invención para operar un vehículo, en particular con un freno seguro frente a fallos, en particular un freno según el principio de acumulación por resorte, incluye las siguientes etapas del procedimiento:

- captación de una posición de un elemento de control para regular la potencia de accionamiento,

- prescripción de un valor de aceleración en función de la posición captada del elemento de control para regular la potencia de accionamiento,

- captación de un valor de la aceleración instantánea del vehículo,

- comparación del valor de aceleración captado con el valor de aceleración prescrito,

- deducción de que existe una fuerza de frenado desconocida cuando se detecta una desviación entre el valor de aceleración captado y el valor de aceleración prescrito en al menos una medida predeterminada,

- emisión al conductor del vehículo de una señal relativa a una fuerza de frenado desconocida.

Un vehículo de acuerdo con la invención, en particular un vehículo ligado al carril, en particular un vehículo ferroviario, en particular un vehículo ferroviario para pasajeros, incluye al menos un freno, en particular seguro frente a fallos, en particular un freno de acumulación por resorte, así como al menos un sistema de control del vehículo, por ejemplo en forma de una microcomputadora u otra clase de ordenador. El sistema de control del vehículo está diseñado de acuerdo con la invención para realizar el procedimiento. El vehículo tiene los detectores de valores de medida para captar la posición del elemento de control para regular la potencia de accionamiento y para captar un valor de aceleración instantánea del vehículo. Estos últimos detectores de valores de medida pueden también estar configurados para captar una velocidad. El sistema de control del vehículo está configurado entonces para determinar el valor de la aceleración instantánea a partir de los valores de velocidad captados. De acuerdo con la invención, está configurado y diseñado el sistema de control del vehículo

- para prescribir un valor de aceleración en función de la posición captada del elemento de control para regular la potencia de accionamiento y

- para comparar el valor de aceleración captado con el valor de aceleración prescrito, deduciéndose que hay una fuerza de frenado desconocida cuando se detecta una desviación entre el valor de aceleración captado y el valor de aceleración prescrito en al menos una medida predeterminada, así como

- para emitir al conductor del vehículo una señal relativa a una fuerza de frenado desconocida.

El freno seguro frente a fallos es en particular un freno mecánico, en particular un freno de acumulación por resorte. El procedimiento es entonces adecuado para detectar un freno de acumulación por resorte aplicado y por lo tanto adecuado para vigilar el funcionamiento del freno de acumulación por resorte.

Según un perfeccionamiento de la invención, si el vehículo tiene un freno seguro frente a fallos, cuando se detecta una desviación entre el valor de aceleración captado y el valor de aceleración prescrito en al menos la medida predeterminada, se deduce que hay un freno seguro frente a fallos aplicado y se emite al conductor del vehículo una señal relativa a un freno aplicado, seguro frente a fallos.

El elemento de control para regular la potencia de accionamiento se ha operado hasta ahora tradicionalmente mediante un conductor humano.

No obstante, en una marcha autónoma puede realizar la operación también una máquina, que entonces toma el papel del conductor. El citado elemento de control es por ejemplo un pedal de aceleración, en particular en un vehículo automotor o bien una palanca de conducción o también palanca de frenado en un vehículo ferroviario. En este sentido, en un perfeccionamiento se capta la posición de la palanca de conducción de un vehículo ferroviario. La misma representa la potencia de accionamiento cedida. La aceleración instantánea del vehículo depende además de otros factores, como por ejemplo el peso del vehículo en ese instante, que puede estar sometido a oscilaciones debido a la carga, o bien el perfil del tramo, es decir, en particular una pendiente ascendente o descendente a recorrer. Además puede estar prescrita una aceleración máxima por prescripciones legales. El elemento de control sirve así para regular la aceleración del vehículo en un marco predeterminado teniendo en cuenta otros factores influyentes.

Además de la posición del elemento de control para regular la potencia de accionamiento, se capta la aceleración instantánea o al menos un valor de la aceleración del vehículo. Esto puede realizarse por un lado mediante sensores de aceleración correspondientemente adecuados y configurados. Por otro lado, puede determinarse la aceleración instantánea del vehículo también indirectamente. Para ello puede captarse al menos un valor de medida relacionado con una magnitud de medida predeterminada, representativa de la aceleración, a partir del cual se determina el al menos un valor de la aceleración instantánea. Así se vigila usualmente la velocidad del vehículo. A partir de la variación en el tiempo puede calcularse fácilmente la aceleración. También a partir de velocidades de giro de motores de accionamiento o ruedas pueden determinarse la velocidad y la aceleración de manera sencilla.

Según una forma de realización de la invención, incluye el vehículo al menos un detector de un valores de medida, para captar una velocidad de giro de al menos un accionamiento, en particular de un motor de accionamiento, o al menos de una rueda accionada. Se captan valores relativos a velocidades de giro del accionamiento y/o de la rueda del vehículo a lo largo de un periodo de tiempo predeterminado y a partir de los valores captados relativos a las velocidades de giro del accionamiento y/o de la rueda del vehículo, se determina el valor captado de la aceleración del vehículo. Esto se realiza en particular mediante el sistema de control del vehículo. Este sistema de control del vehículo está configurado entonces correspondientemente adecuado para determinar el al menos un valor de la aceleración instantánea del vehículo.

Mediante un dispositivo comparador adecuado, en particular un ordenador, del sistema de control del vehículo, se compara el valor de aceleración captado, es decir, medido directamente o calculado indirectamente, con un valor de aceleración prescrito. Se realiza así una comparación sencilla prescrito/real. Si se desvía demasiado el valor real captado de la aceleración instantánea, es decir, al menos en una medida predeterminada, del valor de consigna prescrito para la aceleración, se deduce que hay una fuerza de frenado desconocida y se emite al conductor del vehículo una señal correspondiente relativa a la fuerza de frenado desconocida detectada. Esto puede realizarse ópticamente mediante una pantalla, por ejemplo visualizando un aviso de falta, o bien acústicamente a través de una campana de alarma o similar.

El valor de aceleración prescrito se prescribe entonces al menos en función de la posición captada para el elemento de control para regular la potencia de accionamiento. Tal como ya se ha indicado antes, puede depender la aceleración de otros factores.

Un perfeccionamiento de la invención prevé que se prescriba el valor de aceleración prescrito, adicionalmente a la posición captada de un elemento de control para regular la potencia de accionamiento, en función de una aceleración máxima prescrita para el vehículo.

En vehículos ferroviarios del transporte de pasajeros público, están prescritos valores límites para sacudidas y aceleración según leyes y/u ordenanzas y deben cumplirse. A partir de ello resulta la aceleración máxima prescrita. Ésta puede alcanzarse en muchos vehículos en la mayoría de las situaciones de marcha reales. Un ejemplo: Si alcanza un tranvía que marcha en una pendiente ascendente, demandándose la plena potencia de accionamiento, el valor prescrito para la máxima aceleración, entonces puede ajustar el conductor de dicho tranvía la palanca de conducción a la máxima potencia de accionamiento posible al iniciarse una pendiente descendente y no obstante no acelera el tranvía más allá del valor prescrito para la máxima aceleración. El valor prescrito para la aceleración (valor de consigna) resulta así en función de la posición del elemento de control (palanca de conducción) para regular la potencia de accionamiento, así como en función del valor de la aceleración máxima.

Según otro perfeccionamiento de la invención, se propone que el valor de aceleración prescrito se prescriba adicionalmente en función de una velocidad máxima prescrita para el vehículo. En todos los tramos rigen limitaciones de velocidad. Sí se alcanza la máxima velocidad admisible, ya no se realiza una aceleración incluso cuando esté situado el elemento de control en la posición para demandar la máxima potencia de accionamiento.

Una variante de mejora de la invención prevé prescribir el valor de aceleración prescrito en dependencia adicional de una evolución prescrita para la aceleración. Poco antes de alcanzar la máxima velocidad admisible, no se acelera el vehículo con la aceleración máxima, para que cuando se alcance la velocidad máxima prescrita no tenga que reducirse bruscamente la aceleración instantánea a cero. En lugar de ello, se aproxima la velocidad instantánea del vehículo a la velocidad máxima prescrita para el vehículo, hasta que se alcanza la misma. Esto se realiza también aquí con un retroceso de la aceleración instantánea, incluso en la posición de la palanca de conducción para demandar la máxima potencia de accionamiento. A partir de la distancia hasta la velocidad máxima, resulta en este caso una aceleración residual prescrita a partir de una evolución prescrita para la aceleración.

El valor de consigna de la aceleración instantánea se prescribe correspondientemente en función adicionalmente de esta evolución prescrita para la aceleración.

En otro perfeccionamiento, se prescribe el valor prescrito para la aceleración adicionalmente en función de una tensión proporcionada para el accionamiento y/o de una proporción de accionamientos disponibles para el vehículo.

Un vehículo ferroviario tiene usualmente varias unidades de accionamiento y por lo tanto varios motores de accionamiento. Si falla un motor de accionamiento, ya no se dispone de la plena potencia de accionamiento. Así, incluso en la posición de la palanca de conducción para demandar la máxima potencia de accionamiento, no podría alcanzarse la máxima aceleración. La aceleración instantánea depende así del número de unidades de accionamiento disponibles, lo cual se tiene aquí en cuenta.

En vehículos accionados por baterías y condensadores, puede caer la tensión debido a un fallo en una batería o en el condensador, lo cual igualmente puede dar lugar a una aceleración reducida.

Con la invención pueden descubrirse muchas formas de fuerzas de frenado desconocidas, así como también obstáculos por parte del tramo. En vehículos con freno de acumulación por resorte seguro frente al fallo puede suceder, pese a disponer de una presión hidráulica suficiente en el sistema de frenado, por ejemplo debido a una fuga o a conducciones obstruidas por partículas de suciedad, que el freno no se levante y por lo tanto no se suelte. El conductor no observa esto inmediatamente. Por lo general no se muestra al conductor activamente un freno aplicado y por lo tanto cerrado. A un aparato de control de frenado se le señaliza usualmente sólo la presión aplicada en el sistema de accionamiento y a menudo sólo se señaliza al conductor cuando la presión es insuficiente. Pero cuando se marcha mucho tiempo con el freno cerrado, pueden producirse grandes daños en el vehículo y/o en la infraestructura del entorno, así como también en las vías.

De acuerdo con la solución prescrita, se realiza una vigilancia activa de fuerzas de frenado desconocidas por parte del sistema de control del vehículo mediante análisis del comportamiento del vehículo en marcha.

Entonces está integrado el procedimiento y con él la función de vigilancia adicional en el sistema de control del vehículo ya existente. El mismo es independiente de un retroaviso procedente de la instalación de frenado. No es necesario reequipar o colocar hardware adicional, como sensores adicionales. Los datos de medida necesarios están ya disponibles en el sistema de control del vehículo.

Así puede implementarse el procedimiento fácilmente también en sistemas ya existentes. El mismo garantiza una seguridad adicional.

Si falla un retroaviso procedente de la instalación mecánica de frenado o del sistema de control de frenado debido a una falta en el sistema sensórico, a una fuga, etc. y por lo tanto no puede detectarse sin problemas el estado del freno mecánico, esto no tiene repercusión alguna sobre la función de vigilancia en el sistema de control del vehículo de acuerdo con la invención, ya que el mismo no depende de los citados retroavisos.

Se calcula el comportamiento en marcha del vehículo según consigna. El comportamiento en marcha real se lee a partir de datos del vehículo conocidos (por ejemplo valores de velocidad). Vigilando la desviación entre valores de consigna y reales, detecta el sistema de control del vehículo el comportamiento excepcional en marcha.

Un freno aplicado puede detectarse así fácilmente, con seguridad y económicamente. Caso contrario marcharía el vehículo en contra del freno mecánico aplicado y dañaría así el equipamiento de frenado.

Tal como ya se ha explicado, se capta o determina el valor de la aceleración instantánea del vehículo de forma perfeccionada con independencia del lugar donde se encuentra el vehículo, de la hora, del plan de marcha, de las condiciones del tramo, de equipos de infraestructura, topografía del tramo o del paisaje del entorno y el valor prescrito para la aceleración del vehículo se prescribe con independencia del lugar donde se encuentra el vehículo, de la hora, del plan de marcha, de las condiciones del tramo, equipos de infraestructura, topografía del tramo o del paisaje del entorno.

Un vehículo perfeccionado de forma análoga, es correspondientemente independiente de detectores de valores de medida adicionales y/o sensores para captar el lugar, las condiciones del tramo, la topografía del tramo, etc. Para el procedimiento de acuerdo con la invención, no es necesaria una evaluación de datos de sensores adicionales.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para operar un vehículo,

que incluye las siguientes etapas del procedimiento:

- captación de un valor de la aceleración instantánea del vehículo,

- comparación del valor de aceleración captado con un valor de aceleración prescrito,

- deducción de que existe una fuerza de frenado desconocida cuando se detecta una desviación entre el valor de aceleración captado y el valor de aceleración prescrito en al menos una medida predeterminada,

- emisión al conductor del vehículo de una señal relativa a una fuerza de frenado desconocida, caracterizado por

- captación de una posición de un elemento de control para regular la potencia de accionamiento,

- prescripción del valor de aceleración prescrito en función de la posición captada del elemento de control para regular la potencia de accionamiento.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque el vehículo tiene un freno seguro frente a fallos.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2,

caracterizado porque cuando se detecta una desviación entre el valor de aceleración captado y el valor de aceleración prescrito en al menos la medida predeterminada, se deduce que hay un freno seguro frente a fallos aplicado y se emite al conductor del vehículo una señal relativa a un freno seguro frente a fallos aplicado.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque el valor de aceleración prescrito se prescribe adicionalmente en función de una aceleración máxima prescrita para el vehículo.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado porque el valor de aceleración prescrito se prescribe adicionalmente en función de una velocidad máxima prescrita para el vehículo.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizado porque el valor prescrito para la aceleración se prescribe adicionalmente en función de una tensión proporcionada para el accionamiento y/o en función de una proporción de accionamientos que participan en la aceleración del vehículo.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6,

caracterizado porque se captan valores relativos a velocidades de giro de un accionamiento y/o de ruedas del vehículo a lo largo de un periodo de tiempo predeterminado y a partir de los valores captados relativos a las velocidades de giro del accionamiento y/o de las ruedas del vehículo, se calcula el valor captado de la aceleración.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7,

caracterizado porque el valor prescrito para la aceleración se prescribe con independencia de valores de medida adicionales relativos al lugar donde se encuentra el vehículo, a la hora, al plan de marcha, a las condiciones del tramo, equipos de infraestructura, topografía del tramo o del paisaje del entorno del vehículo.

9. Vehículo con detectores de valores de medida para captar una posición de un elemento de control para regular la potencia de accionamiento del vehículo y para captar un valor de aceleración instantánea del vehículo y con un sistema de control del vehículo,

caracterizado porque el sistema de control del vehículo está configurado

- para prescribir un valor de aceleración en función de la posición captada del elemento de control para regular la potencia de accionamiento y

- para comparar el valor de aceleración captado con el valor de aceleración prescrito, deduciéndose que hay una fuerza de frenado desconocida cuando se detecta una desviación entre el valor de aceleración captado y el valor de aceleración prescrito en al menos una medida predeterminada, así como

- para emitir al conductor del vehículo una señal relativa a una fuerza de frenado desconocida.

10. Vehículo de acuerdo con la reivindicación 9,

caracterizado porque es un vehículo ferroviario.