JP2014530138A - レール車両のための改善された制動 - Google Patents

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Abstract

本発明は、レール車両(10)のブレーキ設備用の制御装置(60)であって、ブレーキ設備は、少なくとも、制動中に操作力により操作可能な第1のブレーキ装置(41〜48)及び第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)を有する制御装置(60)に関する。第1のブレーキ装置(41〜48)及び第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)は、粘着力に基づくブレーキ装置である。制御装置(60)は、第1及び/又は第2のブレーキ装置(41〜48)についての不十分な粘着力を示す粘着力不足信号を受信及び/又は発生可能であり、さらに制動中、粘着力不足信号の提示に応じて、第1及び/又は第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)を高められた操作力により操作するように形成されている。さらに本発明は、このような制御装置を有するレール車両用のブレーキ設備及び相応のレール車両並びに制御装置によりレール車両のブレーキ設備を制御する方法に関する。

Description

本発明は、少なくとも第1及び第2のブレーキ装置を有するレール車両用のブレーキ設備用の制御装置、レール車両用のブレーキ設備及びレール車両並びにレール車両のブレーキ設備を制御する方法に関する。
レール車両を制動するために、種々異なる形態のブレーキが使用される。通常に用いるべき常用ブレーキとして、一般に、摩擦力結合(摩擦力(粘着力)による束縛)に基づくブレーキ(kraftschluessabhaengige Bremse)が使用される。このような粘着力に基づくブレーキは、ブレーキ力を車輪とレールとの間の接触を介して伝達する。しかし、このような接触の、ブレーキ力を受容する能力は、限られている。車輪とレールとの接触を介したブレーキ力の受容能力は、接線力係数あるいは粘着力係数(Kraftschlussbeiwert)によりパラメータ化可能な、車輪とレールとの間の粘着力により規定されている。車輪を制動する操作力が、粘着力により伝達可能なブレーキ力を上回ると、車輪は、滑走又はロックに陥る場合がある。滑走又はロックを回避するために、レール車両のブレーキ設備は、一般に、粘着力が超過されたときにブレーキの操作力を弱めることが可能な滑走防止装置を有している。さらに、粘着力が超過されたときは、レール車両を制動するための、予め決められた総ブレーキ力を加えることができない。これにより、ブレーキ距離が長くなってしまう場合がある。粘着力は、車輪とレールとの間の摩擦条件に強く依存しており、特に比較的長いレール車両の場合は、それぞれ異なるレール条件に基づいて車輪毎に異なっている場合がある。
本発明の課題は、粘着力に基づくブレーキ装置を有するブレーキ設備による改善された制動を可能にすることである。
この課題は、独立請求項の特徴により解決される。
本発明の別の好ましい形態及び構成は、従属請求項に係る発明である。
本明細書の枠内で、レール車両は、独自の動力装置を有するか、又は有しない単数又は複数の車両、及び/又は牽引車両の任意の組み合わせを指している。レール車両は、特に動力車両を有していることができる。レール車両の車両には、単数又は複数の回転可能な台車が設けられており、台車には、それぞれ単数又は複数の車軸が設けられていてよい。1つの車軸は、それぞれ2つの車輪を固定式に互いに結合するか、又は1つの車輪を独立懸架するために用いられることができる。ブレーキ設備は、複数のブレーキ装置、特に複数の粘着力に基づくブレーキ装置を有していることができる。粘着力に基づくブレーキ装置は、ブレーキ装置により制動のために加えられるブレーキ力を車輪とレールとの接触を介してレールに伝達することができる。粘着力に基づくブレーキ装置は、特にブロックブレーキ(踏面ブレーキ)、ディスクブレーキ、又はブロックブレーキとディスクブレーキとが組み合わされた複合式のブレーキを有していてもよい。摩擦ブレーキ装置は、レール車両及び/又はこのレール車両の車輪を制動するために、操作力を働かせ、摩擦要素を互いに摩擦接触させることが可能である。摩擦ブレーキ装置は、一対の摩擦対偶を有していることができる。この場合、摩擦対偶は、操作時に互いに接触させられる少なくとも2つの摩擦要素を有している。摩擦対偶は、摩擦要素として例えばブレーキブロックのブレーキライニングと、車輪の踏面とを有しているか、又はブレーキディスクと、ディスクブレーキキャリパの単数又は複数のブレーキライニングとを有している。個々の摩擦ブレーキ装置は、個々の車輪又は個々の車軸を制動するために形成されていてよい。ブレーキ装置は、ブレーキ力をレールに伝達可能な、対応配置された少なくとも1つの車輪を制動するために形成されていてよい。一般にブレーキ装置は、1つの車輪及び/又は1つの車軸及び/又は1つの台車に対応配置された複数の車輪若しくは車軸を制動する単数又は複数の摩擦ブレーキ装置、例えば単数又は複数のブレーキディスク及び対応配置されたブレーキキャリパ又は単数又は複数のブレーキブロックを有していてよい。ブレーキ装置は、単数又は複数の力発生器を有していてよい。力発生器は、対応配置された1つの車輪、対応配置された1つの車軸、1つの台車に配置された複数の車輪若しくは車軸、又は1つの車両に取り付けられた複数の車輪若しくは車軸を制動する操作力を発生させるために設けられていてよい。単数又は複数の力発生器は、独立して1つの車輪又は1つの車軸を制動するために制御可能であり、かつ/又はブレーキ圧又はブレーキ電流が供給可能である。車輪又はレール車両を制動するためにレールに対して作用する力は、ブレーキ力とも称呼可能である。レール車両に作用する総ブレーキ力は、作用するすべてのブレーキ装置と、制動の効果とによって提供される個々のブレーキ力の合計として生じる。制動のために摩擦ブレーキ装置に加えられる力は、操作力とも呼ばれる。操作力は、例えばブレーキキャリパにより加えられることができ、ブレーキキャリパは、単数又は複数のブレーキライニングをディスクブレーキのブレーキディスクと摩擦接触させる。ブレーキブロックを車輪踏面に摩擦接触させる力も、操作力と見なされ得る。ブレーキ装置を操作するために加えられる操作力は、同一の車輪又は同一の車軸を制動するためにブレーキ装置の摩擦ブレーキ装置に加えられる操作力の合計により規定可能である。ブレーキ装置を操作するために加えられる操作力は、1つの台車の複数の車輪又は車軸を制動するためにブレーキ装置の摩擦ブレーキ装置に加えられる操作力の合計により規定されてもよい。1つの摩擦ブレーキ装置内の摩擦効果と、車輪とレールとの間の摩擦効果とにより、すべての操作力がブレーキ力に変換されるわけではない。操作力を発生させるために、ブレーキ装置は、対応配置された少なくとも1つの力発生器又は力変換器を有していることができる。この種の力発生器は、例えばブレーキ圧が供給される圧力シリンダであるか、又は電気操作可能なアクチュエータであってもよい。ブレーキ圧が空気圧式に提供される場合は、空気圧式のブレーキ装置である。ブレーキ圧が液圧式に提供される場合は、液圧式のブレーキ装置である。電気操作可能なアクチュエータにブレーキ電流が供給され、アクチュエータがブレーキ電流を操作力に変換するようになっている場合は、電気式又は電気機械式のブレーキ装置である。ブレーキ圧を制御するために電気制御可能な弁装置、例えば電磁弁が設けられていてもよい。このような電気制御可能な弁装置を有するブレーキ装置は、電空式又は電気液圧式のブレーキ装置と称呼可能である。あるブレーキ装置は、他のブレーキ装置とは別の1つの車輪、別の1つの車軸、別の複数の車輪及び/又は別の複数の車軸を介してブレーキ力をレールに伝達できるようになっている点において、他のブレーキ装置とは区別可能である。1つのブレーキ装置は、1つの共通の制御ユニット、例えば1つの共通の制御弁装置を介して制御されるかつ/又は1つの共通のブレーキ圧が供給される力発生器により特定されてもよい。ブレーキ装置の制御とは、所定のブレーキ圧又はブレーキ電流の供給、及び/又は所定の操作力及び/又はブレーキ力が加えられるような制御を意味していることができる。このような制御は、制御装置、特に電子式の制御装置によって実施可能である。例えば電子式の制御装置は、ブレーキ装置の電気制御可能な弁装置を制御し、単数又は複数の力発生器にそれぞれ1つの所定のブレーキ圧を供給し、単数又は複数の力発生器がブレーキ圧をそれぞれ1つの操作力に変換することができるように形成されていてよい。単数又は複数のブレーキ装置の力発生器は、それぞれ同一の操作力を加えるか、又はそれぞれ異なる操作力を加えるように制御されてもよい。このために、例えば、力発生器又は摩擦ブレーキ装置は、個々に又はグループ毎に独立して制御可能であるようになっていてもよい。特に、空気圧式又は液圧式のブレーキ装置の力発生器にそれぞれ制御弁装置が対応配置されており、それぞれの制御弁装置を介して、複数の力発生器に供給される主ブレーキ圧がそれぞれ個別に個々の力発生器のためにか、又は複数の力発生器からなる群のために変更されてもよい。特に減圧弁が設けられていてもよく、減圧弁を介して、力発生器に作用するブレーキ圧は減圧可能である。この種の減圧弁は、滑走防止装置の一部であってよい。
本発明は、レール車両用のブレーキ設備用の制御装置であって、ブレーキ設備が、少なくとも、制動中に操作力により操作可能な第1のブレーキ装置及び第2のブレーキ装置を有する制御装置に関する。第1のブレーキ装置及び第2のブレーキ装置は、粘着力に基づくブレーキ装置である。制御装置は、第1及び/又は第2のブレーキ装置についての不十分な粘着力を示す粘着力不足信号を受信又は発生可能である。さらに制御装置は、制動中、粘着力不足信号が提示されると、第1及び/又は第2のブレーキ装置を高められた操作力により操作するように形成されている。これにより、本発明により、粘着力不足信号に応じて、高められた操作力が、ブレーキ設備の複数のブレーキ装置の少なくとも1つに加えられるようになっている。その際、すべての車輪及び/又は対応配置されたブレーキ装置が、粘着力の不足を示しているのではなく、少なくとも1つの車輪及び/又は対応配置されたブレーキ装置が、高められたブレーキ力を受容可能な粘着力の余剰を有していることを前提とする。これにより、このブレーキ装置によって、粘着力不足に基づいて伝達不能なブレーキ力を補填する付加的なブレーキ力が発生可能である。その際、第1のブレーキ装置は、第1の車軸に対応配置されていることが可能な第1の車輪を制動するために形成されていてよい。第2のブレーキ装置は、第2の車軸に対応配置されている第2の車輪を制動するために形成されていてよい。第1の車輪及び第2の車輪は、互いに独立的に回転可能、例えば1つの共通の車軸に配置されていないことにより互いに独立的に回転可能である。第1の車軸は、第2の車軸とは異なる台車に設けられていてもよい。一般的には、第1のブレーキ装置は、第1の台車の単数又は複数の車輪を制動するために形成されていてよく、第2のブレーキ装置は、第2の台車の単数又は複数の車輪を制動するために形成されていてよい。ブレーキ装置は、制動中、粘着力不足信号が提示されると、高められた操作力より低い操作力により操作されるようになっていてもよい。第1及び/又は第2のブレーキ装置を操作する操作力の上昇は、例えば制御装置により、それぞれのブレーキ装置の既に操作された単数又は複数の摩擦ブレーキ装置の操作が、高められた力により制御されることにより達成可能である。このために、例えば相応の高められたブレーキ圧又はブレーキ電流が制御可能である。択一的又は付加的に、これまで作動又は操作されていなかったブレーキ装置の単数又は複数の摩擦ブレーキ装置又は力発生器が、操作されるようになっていてもよい。その際、第1及び第2のブレーキ装置の少なくとも一方は、単数又は複数の付加的な摩擦ブレーキ装置及び/又は力発生器を有していてもよい。第1及び第2のブレーキ装置は、それぞれ異なる数の摩擦ブレーキ装置を有していてもよい。この場合、ブレーキ装置は、より多数の摩擦ブレーキ装置でもって、高められた操作力により操作するために制御されるようになっていてもよい。相応の制御は、例えば制動要求に基づいて制御装置により実施可能である。制動要求に基づく制御及び/又は相応の操作力による操作は、別の制御装置、例えばブレーキ制御装置によって実施されてもよい。実際に少なくとも1つの車輪において不十分な粘着力が存在するときだけ、粘着力不足信号が提供されることは自明である。一般にブレーキ装置は、粘着力不足信号が提示される前、制御に基づいて、高められた操作力より低い第1の操作力により操作されていてもよい。粘着力信号は、制御装置により発生され、かつ/又は受信されたとき、提示されたと見なされ得る。ブレーキ設備は、滑走防止システムを有していてもよい。滑走防止システムは、1つの車輪及び/又は1つの対応配置されたブレーキ装置について粘着力が不足しているとき、対応配置されたブレーキ装置を、対応配置された単数又は複数の車輪の滑走又はロックが防止されるように、当該ブレーキ装置の操作力を減じるように制御し、かつ/又はブレーキ力がレールを介して受容され得るように、加えられるブレーキ力を減じるように制御することができる。一般に粘着力不足信号は、ある車輪における粘着力が、この車輪を制動するために形成されたブレーキ装置によって加えられる操作力を、制動要求を充足するに十分な大きさのブレーキ力に変換するには、不十分であることを示すことができる。このような場合は、車輪の制動のために設けられたブレーキ装置のために十分な粘着力がないことを意味している。粘着力不足信号は、粘着力測定に基づいて形成される信号であることができる。粘着力不足信号は、粘着力を定量的に表し、かつ/又は粘着力が不足していることを定性的に示すことができる。粘着力不足信号は、レール車両の減速実際値と減速目標値との間の比較に基づいていてもよい。この比較は、制御装置により相応の信号に基づいて実施可能である。相応の信号は、粘着力不足信号を発生させるために、適当なセンサ装置又は制御装置により提供可能である。相応の粘着力不足信号は、制御装置に伝送されてもよい。一般に制御装置は、粘着力に関するデータに基づいて粘着力不足信号を形成するために形成されており、かつ/又は粘着力に関するデータに基づいて形成される粘着力不足信号を受信することができるようになっていることができる。制御装置は、少なくとも第1のブレーキ装置及び第2のブレーキ装置を制御するために接続されているか、又は接続可能であることができる。所定の操作力によるブレーキ装置の操作は、ブレーキ設備及び/又はブレーキ装置の要素を、ブレーキ装置の単数又は複数の力発生器が所定の操作力を提供し、かつ/又は所定の、例えば高められた操作力が提供されるように制御することを含んでいてもよい。このような制御は、適当な制御装置、特に粘着力不足信号の受信及び/又は発生のために形成された制御装置により実施可能である。このために、例えば制御装置が単数又は複数の制御弁装置を制御し、操作力を発生させるために単数又は複数の力発生器に所定のブレーキ圧が作用するようにしてもよい。制御装置によるブレーキ装置の制御は、所定のブレーキ圧を提供したり、所定の操作力及び/又はブレーキ力を発生させたりするために、ブレーキ装置を例えばブレーキ力マネージャ等の電子式の制御装置により制御することを含んでいてもよい。ブレーキ圧及び/又は操作力を減じるために、滑走防止装置又は滑走防止コンピュータによるブレーキ装置の制御も、制御装置による制御と見なされ得る。この場合、滑走防止装置又は滑走防止コンピュータは、制御装置に相当する。さらに制御装置は、他の制御装置又はセンサ装置から粘着力不足信号を受信するように形成されていてもよい。操作力は、制動要求が同じであるとき、この制動要求を充足するために制御すべき操作力又は制御される操作力よりも高いと、高められていると見なされ得る。粘着力不足信号を発生させるために、粘着力センサが設けられていてもよい。この関連で、例えば車輪回転数センサが粘着力センサと見なされてもよい。これは、車輪回転数データから車輪スリップが求められるからである。車輪スリップから、粘着力が不足していることが推定されるか、又は例えば支配しているブレーキ力及び/又は操作力が判っている場合には、粘着力の値が推定される。制御装置は、示された粘着力が予め決められた粘着力を下回っているとき、粘着力を定量的に表す信号を粘着力不足信号と解するように形成されていてもよい。少なくとも1つの車輪及び/又は車輪に対応配置された少なくとも1つのブレーキ装置について、制動要求又は制動目標値を達成するには、粘着力が不足していると、粘着力不足が存在するとされ、かつ/又は粘着力不足信号が形成されるようになっていてもよい。制動要求又は制動目標値は、例えば外部の制御部を介して制御装置に、例えば列車運転手の入力によってか、又は上位又は同列に配置された制御装置によって提供可能である。ブレーキ設備が2つより多くの粘着力に基づくブレーキ装置を有していてもよいことは、自明である。制御装置は、粘着力不足信号に基づいて、相応の粘着力に基づくブレーキ装置、特に1つの共通の型式のブレーキ装置の、全車両にわたる制御を実施するように形成されていてもよい。ブレーキ装置は、その操作力が同じような方法で形成され、かつ/又はブレーキ装置が操作力を同じような方法でブレーキ力に変換することができるようになっている場合、1つの共通の型式に属することができる。特にディスクブレーキ及びブロックブレーキ等の摩擦ブレーキ装置は、それぞれ同じ型式に属する。制御は、粘着力不足信号の受信又は発生に応じて実施される場合、つまり粘着力信号が提示されるときに実施される場合、粘着力不足信号に基づくと見なされ得る。制御装置は、粘着力不足信号が提示されると、これらのブレーキ装置の単数又は複数のブレーキ装置を高められた操作力で制御するように形成されていてもよい。制御装置は、他のブレーキ装置におけるより高い粘着力を提供する車輪に対応配置された所定のブレーキ装置を高められた操作力で操作する一方、他のブレーキ装置を不変のかつ/又はより低い操作力により操作することができるようになっていてもよい。制御装置は、複数のコンポーネント、例えばデータ伝送のために互いに接続された複数の制御機器を有していてもよい。制御装置は、滑走防止コンピュータ、ブレーキコンピュータ、ブレーキ力マネージャ又は列車コンピュータであるか、又はこれらの装置の複数を有していてもよい。制御装置は、単数又は複数の車輪及び/又は単数又は複数のブレーキ装置に関する粘着力データを受信し、粘着力データに基づいてブレーキ設備及び/又はブレーキ装置を制御するように形成されていてもよい。粘着力データは、例えば適当なセンサ装置によって求められ、提供されていてもよい。一般には、ブレーキ装置及び/又は対応配置された車輪が、高められた操作力をブレーキ力に変換可能なときは、ブレーキ装置を高められた操作力でのみ操作するように、制御装置を形成することが有利な場合がある。このために、対応する車輪の粘着力の監視を行ってもよい。特に制御装置は、粘着力不足信号に基づいて、どのブレーキ装置が、不足している粘着力に基づいて所望のブレーキ力をレールに伝達することができないのか、分類を行うことができるようになっていてもよい。好ましくは、制御装置は、相応のブレーキ装置を高められた操作力で操作しないように形成されていてもよい。択一的又は付加的には、制御装置は、単数又は複数のブレーキ装置及び/又は車輪のために粘着力を高める手段を制御するようになっていてもよい。一般には、制御装置が、例えば砂撒き等の手段により高められた操作力をブレーキ力に変換することが予測され得るブレーキ装置について、高められた操作力による操作を制御するように形成されていると、有利な場合がある。
制御装置は、粘着力不足信号が提示されている間、第1及び/又は第2のブレーキ装置を高められた操作力で操作するように形成されていてもよい。これにより、特に目下提示されている粘着力不足に反応することができる。その際、実際に少なくとも1つの車輪に粘着力不足が提示されているとき、粘着力不足信号がリアルタイムに形成されることを前提とすることができる。
制御装置は、高められた操作力をブレーキ圧の上昇によって制御するように形成されていると、有利な場合がある。このことは、特に簡単な形式で、高められた操作力を圧力操作式のブレーキ装置のために提供することが可能である。その際、高められたブレーキ圧は、単数又は複数のブレーキ装置のために提供可能である。
一態様において、制御装置は、粘着力不足信号が提示されると、粘着力を高める粒子をレール上に撒くために、少なくとも1つの粒子撒布設備を制御するように形成されていてもよい。これにより、少なくとも1つの粒子撒布設備の制御により、少なくとも幾つかの車輪のための粘着力は、増大可能である。粒子撒布設備は、レール上に粒子を供給する供給装置を有していることができる。粒子は、例えば砂又はセラミック材料を含んでいてよい。粒子撒布設備は、単数又は複数の車輪に対応配置されていてよく、粒子を撒くことにより、車輪の粘着力を高めることができるようになっている。粒子撒布設備は、それぞれ、レール車両の進行方向で粒子撒布設備の後方に配置されている車輪に対応配置されていてよい。その際、制御装置は、粒子撒布設備の対応配置を進行方向に合わせて調整するように形成されていてもよい。粒子撒布設備の制御は、粘着力不足信号が提示されたときに、高められた操作力が制御される前に実施されてもよい。これにより、粘着力不足信号に対する2段階の反応が実施可能である。第1のステップにおいて、少なくとも幾つかの車輪の粘着力を改善するために、少なくとも1つの粒子撒布設備の制御が行われる。粒子撒布設備では不十分であるとき、第2のステップにおいて、付加的に、単数又は複数のブレーキ装置のための操作力の増大が実施可能である。粒子撒布設備の制御と、高められた操作力の制御とは、略同時に実施されてもよい。制御装置は、粘着力を高める択一的又は付加的な手段として、レールクリーニング装置を制御し、かつ/又はレールをクリーニングするために電磁吸着ブレーキ装置を制御してもよい。
制御装置は、粒子撒布設備に対応配置された車輪を制動可能なブレーキ装置を高められた操作力で制御するように形成されていてもよい。これにより、相応の車輪を介して、高められた操作力が高められたブレーキ力にも変換され得ることが保証可能である。ブレーキ装置は、第1及び/又は第2のブレーキ装置であってよい。
制御装置は、第1のブレーキ装置及び/又は第2のブレーキ装置を高められた操作力で操作するために少なくとも1つの付加的な力発生器を操作するように形成されていてもよい。付加的な力発生器は、特に、ブレーキ装置により車輪又は車軸を制動するために加えられる操作力及び/又は作用するブレーキ力を高めるようになっていてもよい。付加的な力発生器は、付加的な操作力を、既に操作力が加えられている摩擦要素に加えるようになっていてもよい。付加的な力発生器には、少なくとも1つの付加的な摩擦要素、例えば付加的なブレーキブロックが対応配置されていてもよい。付加的な摩擦要素は、付加的な力発生器の操作時、車輪を制動するために加えられる全操作力を高めるために、制動される車輪と摩擦接触可能である。高められた操作力が加えられない通常の制動中は、付加的な力発生器が操作されず、特にブレーキ圧が供給されないようになっていてもよい。第1及び/又は第2のブレーキ装置には、それぞれ少なくとも1つの付加的な力発生器及び/又は付加的な摩擦ブレーキ装置が対応配置されていてもよい。一般的には、単数又は複数の所定のブレーキ装置に、少なくとも1つの付加的な力発生器及び/又は付加的な摩擦ブレーキ装置が対応配置されていてもよい。この場合、ブレーキ装置毎に1つの付加的な力発生器が対応配置されている必要はない。付加的な力発生器には、圧力操作式のブレーキ装置のために、対応するブレーキ装置の単数又は複数の別の力発生器と同じブレーキ圧が供給されるようになっていてもよい。これにより、圧力制御部及び圧力管路システムの設計は、従来のシステムと同じままとすることができる一方で、高められた操作力が提供される。さらに、既存のブレーキ設備に、簡単に付加的な力発生器が、例えば滑走防止システムにおける僅かな変更により後付けされる。付加的な力発生器に付加的な制御弁が対応配置され、付加的な制御弁を介して付加的な力発生器にブレーキ圧が供給され得るようになっていてもよい。制御装置は、この制御弁を粘着力不足信号に基づいて制御して、付加的な力発生器にブレーキ圧が供給されるように形成されていてもよい。特に、付加的な制御弁は、粘着力不足信号が提示されるときか、又は提示されるときだけ、付加的な力発生器のためのブレーキ圧を提供するために制御装置により制御されるようになっていてもよい。
粘着力不足信号は、レール車両の滑走防止装置により提供されるようになっていてもよい。この種の滑走防止装置は、一般に、粘着力不足を検出し、相応の信号を出力するように形成されている。これにより、レール車両の既存のシステムが引き続き使用可能である。粘着力不足信号は、滑走防止装置の作動を示す信号であってもよい。
本発明は、レール車両用のブレーキ設備であって、粘着力に基づく第1及び第2のブレーキ装置と、上述の制御装置と、を備え、第1及び第2のブレーキ装置は、制御装置に応じて操作力により操作可能である、レール車両用のブレーキ設備にも関する。
さらに本発明は、上述のブレーキ設備及び/又は上述の制御装置を備えるレール車両に関する。
さらに本発明は、制御装置によりレール車両のブレーキ設備を制御する方法であって、ブレーキ設備は、少なくとも第1のブレーキ装置及び第2のブレーキ装置を有する、制御装置によりレール車両のブレーキ設備を制御する方法に関する。第1及び第2のブレーキ装置は、粘着力に基づくブレーキ装置であり、制動中に操作力により操作可能である。本発明に係る方法は、制御装置により、第1及び/又は第2のブレーキ装置についての不十分な粘着力を示す粘着力不足信号を受信及び/又は発生するステップと、制御装置により、制動中、粘着力不足信号が提示されると、第1及び/又は第2のブレーキ装置を高められた操作力により操作するステップと、を有する。制御装置は、上述の制御装置であってもよい。ブレーキ設備は、上述のブレーキ設備であってもよい。本発明に係る方法は、粘着力不足信号の受信のステップ前に、所定の第1の操作力により制動するために第1及び第2のブレーキ装置を制御するステップを有していてもよい。高められた操作力は、この第1の操作力より大きくてよい。上述の制御装置又は別の制御装置は、所定の第1の操作力による制動を制御するように形成されていてもよい。制御装置は、粘着力不足信号が提示されている間、少なくとも第1及び/又は第2のブレーキ装置を高められた操作力で操作するように形成されている。制御装置は、高められた操作力をブレーキ圧の上昇によって制御可能である。制御装置は、粘着力不足信号が提示されると、粘着力を高める粒子をレール上に撒くために、少なくとも1つの粒子撒布設備を制御するようになっていてもよい。一態様において、制御装置は、少なくとも1つの粒子撒布設備に対応配置されている車輪を制動可能なブレーキ装置を高められた操作力で制御するようになっていてもよい。制御装置は、少なくとも第1及び/又は第2のブレーキ装置を高められた操作力で操作するために少なくとも1つの付加的な力発生器を操作するようになっていてもよい。粘着力不足信号は、レール車両の滑走防止装置により提供されてもよい。
以下に、本発明について、添付図面を参照しながら有利な実施の形態に基づいて例示的に説明する。
ブレーキ設備を有するレール車両の概略図である。 様々なブレーキ状態におけるブレーキ力分布の概略図である。
図1は、概略的にレール車両10を示している。レール車両10は、複数の車両を有しており、これらの車両は、それぞれ回転可能な第1の台車12、第2の台車14、第3の台車16及び第4の台車18を有している。第1の台車12には、車軸21,22が配置されている。第2の台車14には、車軸23,24が設けられている一方、第3の台車16には、車軸25,26が、第4の台車18には、車軸27,28が設けられている。1つの台車の複数の車軸には、それぞれ、1つの共通の制御弁を介してブレーキ圧が供給される圧力操作式のブレーキ装置が対応配置されている。こうして、第1の台車12には、第1の制御弁32が、第2の台車14には、第2の制御弁34が、第3の台車16には、第3の制御弁36が、第4の台車18には、第4の制御弁38が、それぞれ対応配置されている。制御弁32,34,36,38は、主圧力管路に接続されている。主圧力管路は、1つのブレーキ制御部40を介した制御に合わせて、公知の形式で制御圧を制御弁装置32,34,36及び38に供給する。制御弁装置32,34,36及び38は、制御圧に基づいてブレーキ圧を提供するように形成されている。択一的には、ブレーキ圧は、車両毎のブレーキ制御部によって提供されてもよい。車両毎のブレーキ制御部は、中央の電気的なブレーキ信号を受信し、それぞれ1つのブレーキ圧に変換可能である。各々の車軸21〜28には、本例では摩擦ブレーキ装置41,42,43,44,45,46,47あるいは48が対応配置されている。摩擦ブレーキ装置41,42,43,44,45,46,47あるいは48は、それぞれの車軸を制動することができる。各摩擦ブレーキ装置41,42,43,44,45,46,47あるいは48は、ブレーキブロック等の制輪子と、制御弁装置32,34,36又は38を介して提供されるブレーキ圧を操作力に変換する力発生器として働く空気圧式のシリンダとを有している。摩擦ブレーキ装置41及び42には、制御弁32を介して、摩擦ブレーキ装置43及び44には、制御弁34を介して、摩擦ブレーキ装置45及び46には、制御弁36を介して、摩擦ブレーキ装置47及び48には、制御弁38を介して、それぞれ、ブレーキ圧が供給される。制御弁装置32,34,36及び38は、所望のブレーキ圧を提供するために、純粋に空気圧式又は電子式に制御可能である。ブレーキ装置41,42,43,44,45,46,47,48は、レール車両の標準装備の一部と見なされることができ、通常通りブレーキ圧が供給可能である。摩擦ブレーキ装置にブレーキ圧を供給する択一的な変化態様も考えられる。変化態様の例として、1つの共通の非常ブレーキループを有する非常ブレーキ弁が設けられていても、個別の目標値設定を有する車両毎の制御部が設けられていてもよい。さらに空気圧式のブレーキ設備の代わりに、液圧式、電気式又は電気機械式のブレーキ設備が、適当に操作可能な摩擦ブレーキ装置及び力発生器を備えて設けられていてもよい。さらに各台車には、滑走防止設備に属する滑走防止装置が対応配置されている。特に第1の台車12には、第1の滑走防止装置52が、第2の台車14には、第2の滑走防止装置54が、第3の台車16には、第3の滑走防止装置56が、第4の台車18には、第4の滑走防止装置58が、それぞれ対応配置されている。各滑走防止装置52,54,56,58は、該当する車軸21〜28の車輪回転数データを受信するために、車輪回転数センサに接続されている。車輪回転数データに基づいて、それぞれの車軸又は台車のための滑走防止装置は、粘着力不足を認識することができる。このために滑走防止装置は、例えば単数又は複数の車輪の車輪スリップを監視することができる。さらにブレーキ力マネージャ60が設けられている。ブレーキ力マネージャ60は、滑走防止装置52,54,56及び58と連絡を取り合うことができる。ブレーキ力マネージャ60及び/又は滑走防止装置52,54,56,58を介して、複数の電磁制御可能な減圧弁が制御される。減圧弁のそれぞれは、制御弁32,34,36,38の1つと、当該制御弁を介してブレーキ圧が供給される摩擦ブレーキ装置との間に配置されている。ある滑走防止装置52,54,56,58が粘着力不足を認識すると、減圧弁を介して、対応する摩擦ブレーキ装置に供給されるブレーキ圧を減圧することができる。これにより、対応する摩擦ブレーキ装置に作用する操作力は、低下する。このプロセスは、滑走防止装置の作動と見なされ得る。滑走防止装置は、作動時及び/又は粘着力不足認識時、相応の粘着力不足信号を準備し、粘着力不足信号をブレーキ力マネージャ60に伝送することができる。さらに第1の台車12には、粒子撒布設備63が、第4の台車18には、粒子撒布設備65が、それぞれ対応配置されている。粒子撒布設備63及び65は、ブレーキ力マネージャ60に接続されている。さらに粒子撒布設備63は、第1の滑走防止装置52に接続され、粒子撒布設備65は、第4の滑走防止装置58に接続されている。各粒子撒布設備63,65は、粒子をレール上に撒くために、ブレーキ力マネージャ60及び/又は対応する滑走防止装置52又は58を介して制御可能である。第2の台車14及び第3の台車16には、粒子撒布設備は対応配置されていない。図1に看取可能であるように、粒子撒布設備63又は65は、本例では、車軸22又は車軸28が位置するレール区分に粒子を撒くように形成されている。これにより車軸22及びその車輪は、粒子撒布設備63に対応配置され、車軸28及びその車輪は、粒子撒布設備65に対応配置されている。さらに第1の台車12には、付加的な摩擦ブレーキ装置71,72が設けられている。これらの付加的な摩擦ブレーキ装置71,72は、それぞれ、車軸21又は車軸22を制動することができる。これらの付加的な摩擦ブレーキ装置71,72は、それぞれ、制御弁32を介してブレーキ圧が供給可能な付加的な力発生器を有している。第4の台車18にも、付加的な摩擦ブレーキ装置77,78が設けられている。これらの付加的な摩擦ブレーキ装置77,78は、それぞれ、車軸27又は車軸28を制動することができる。これらの付加的な摩擦ブレーキ装置77,78は、それぞれ、制御弁38を介してブレーキ圧が供給可能な付加的な力発生器を有している。摩擦ブレーキ装置71,72及び摩擦ブレーキ装置77,78には、それぞれ1つの電磁式の弁62,68が対応配置されている。電磁式の弁62,68は、ブレーキ力マネージャ60により制御可能である。電磁式の弁62,68を介して、ブレーキ力マネージャ60による相応の制御に基づいて、付加的な摩擦ブレーキ装置71,72又は77,78にブレーキ圧が供給される。ブレーキ力マネージャ60は、滑走防止装置52,54,56又は58の1つから粘着力不足信号を受けると、レール車両の粘着力状況及び/又はブレーキ力状況を改善する2段階のプロセスを実行可能である。第1のステップにおいて、ブレーキ力マネージャ60は、粒子をレール上に撒くために、粒子撒布設備63及び/又は粒子撒布設備65を制御することができる。これにより、少なくとも車軸22及び28の粘着力は、改善される。これにより、高められた総ブレーキ力がレールに伝達される。この高められた総ブレーキ力が、所望の制動作用を達成するのに不十分であれば、第2のステップにおいて、ブレーキ力マネージャ60は、付加的な摩擦ブレーキ装置71,72,77,78の1つ又は複数を操作することができる。これにより、特に車軸21,22,27及び/又は28に対応配置され、粒子撒布設備63,65が対応配置された摩擦ブレーキ装置41,42,47及び/又は48の操作力が、高められる。これにより、これらの車軸において、より高いブレーキ力が作用し得る。このことは、総ブレーキ力の増大につながる。ブレーキ力マネージャ60が、制御弁32,34,36,38の1つ又は複数を制御し、これらの制御弁32,34,36又は38が、それぞれに対応する操作力を高めるべく、高められたブレーキ圧を提供するように形成されていてもよい。これにより、特に粒子撒布設備に対応配置された車軸21,22,27及び/又は28において、高められたブレーキ力を発生させることができる。制御弁32,34,36又は38のこのような制御は、付加的な摩擦ブレーキ装置71,72,77又は78の操作に対して択一的又は付加的に実施可能である。択一的には、ブレーキ力マネージャ60が、単数又は複数の粒子撒布設備63,65及び単数又は複数の付加的な摩擦ブレーキ装置71,72,77,78を同時に操作し、かつ/又は同時に、少なくとも1つの制御弁32,34,36又は38により提供されるブレーキ圧を高めるようになっていてもよい。ブレーキ力マネージャ60は、図1に符号aで示す、スイッチを有するセンサを介して、高められた粘着力の利用を制御するように、制御可能になっていてもよい。この場合、粘着力不足が存在することを示す信号が運転士に提供されるようになっていてもよい。この信号は、例えば減速を機械的に検出することを介して提供可能である。それぞれの摩擦ブレーキ装置41〜48は、それぞれ異なる粘着力状態にある可能性のあるそれぞれ異なる車輪又は車軸に作用する。摩擦ブレーキ装置41及び71、摩擦ブレーキ装置42及び72、摩擦ブレーキ装置47及び77並びに摩擦ブレーキ装置48及び78は、それぞれ、同じ車軸に作用する。図1に示した変化態様では、それぞれ1つの台車12,14,16又は18に対応配置された摩擦ブレーキ装置に、1つの共通のブレーキ圧が供給可能である。これにより、それぞれ、1つの台車に対応配置されたすべての摩擦ブレーキ装置は、1つのブレーキ装置の一部と見なされ得る。それゆえ、例えば第1のブレーキ装置は、摩擦ブレーキ装置41,42,71及び72を有し、第2のブレーキ装置は、摩擦ブレーキ装置43及び44を有していることができる。相応に、第3のブレーキ装置は、摩擦ブレーキ装置45及び46を有し、第4のブレーキ装置は、摩擦ブレーキ装置47,48,77及び78を有していることができる。ブレーキ力マネージャ60は、本例では、制動中、所定のブレーキ装置に作用する操作力を高めることが可能な電子式の制御装置として形成されている。特に、第1のブレーキ装置に作用する操作力及び/又は第4のブレーキ装置に作用する操作力は、付加的な摩擦ブレーキ装置71,72及び/又は77,78の操作により高められ得る。いわば、これらの付加的な摩擦ブレーキ装置71,72及び/又は77,78は、制動中、付加的に作動され得る。このとき、設定されたブレーキ圧は、一定であってよい。摩擦ブレーキ装置41〜48,71,72,77,78及び制御弁32,34,36,38は、レール車両10のブレーキ設備の一部と見なされ得る。滑走防止装置52,54,56,58及びブレーキ力マネージャ60も、ブレーキ設備の一部と見なされ得る。
図2は、概略的にレール車両のそれぞれ異なる例のブレーキ状態におけるブレーキ力分布を示している。図示しているのは、それぞれ、台車12,14,16,18に対応配置された車軸の典型的な粘着力‐車輪スリップ‐曲線である。その際、1つの台車に配置される複数の車軸に関するレール状況は、変わらないものとする。4つの列A,B,C,Dは、それぞれ異なるブレーキ状態を示している。A列は、所望のブレーキ力F_BRをレールに伝達するために、すべての台車に十分な粘着力が存在する状況を示している。A列では、粘着特性曲線の最大値が、それぞれ、黒の線により示すブレーキ力F_BRの上側にあるため、各台車においてさらに大きなブレーキ力が受容可能であることが看取可能である。B列は、例えば台車12及び14が濡れたレール区分上を走行しているため、これらの台車12及び14において比較的低い粘着力しか存在しない状況を示している。本例では、滑走防止システムが働いて、台車12及び14のブレーキ装置を介して加えられる操作力を引き下げるように制御し、それぞれ、低い粘着力でも受容し得るブレーキ力が生じるようにしている。滑走防止システムにより決定されるブレーキ力は、F_WSPと呼び、破線で示してある。台車16及び18については、A列と同じ状況である。B列の状態では、台車12及び14を介して必要なブレーキ力よりも低いブレーキ力が加えられるため、全体として見れば、所望されるブレーキ力より低いブレーキ力がレールに伝えられる。C列は、制御装置が、台車12,14,16及び18のブレーキ装置のために、それぞれ、高められたブレーキ力に至り得る高められた操作力を制御するブレーキ状態を示している。粘着力条件は、B列の粘着力条件と同じである。台車12及び14のために、滑走防止装置は再び、ブレーキ力F_WSPに変換される操作力しか働かせない。しかし、台車16及び18における粘着力条件は、高められた操作力を、高められたブレーキ力F_BRに変換することを許容する。相応に、台車16,18は、B列の状態より強く制動され、全体として見れば、レール車両に作用するより高いブレーキ力が生じる。D列は、高められた操作力をブレーキ力としてレールに伝達することが可能な車輪に対応配置されたブレーキ装置だけが、高められた操作力により操作されている状態を示している。この場合、制御装置は、台車12及び14の滑走防止装置の作動に基づいて、これらの台車12及び14に対応配置されたブレーキ装置を、高められた操作力により制御していない。これに応じて、台車12,14のブレーキ装置は、レールに伝達可能であれば、ブレーキ力F_BRに相当する、比較的低い操作力でしか操作されていない。実際、これらの台車12,14の滑走防止装置は、操作力をそれぞれ引き下げるように制御して、それぞれの操作力がそれぞれのブレーキ力F_WSPに相当するようにしている。これに対して、台車16,18のブレーキ装置は、ブレーキ力F_BRに相当する高められた操作力で操作される。D列の総ブレーキ力は、C列で台車12,14のブレーキ装置がより高い操作力で制御されたとしても、C列の総ブレーキ力に相当する。
本発明の明細書、図面及び特許請求の範囲に開示される構成は、単独でも、任意の組み合わせでも、本発明の実現にとって本質的なものとなり得る。
10 レール車両
12 第1の台車
14 第2の台車
16 第3の台車
18 第4の台車
21,22 車軸
23,24 車軸
25,26 車軸
27,28 車軸
32 制御弁装置
34 制御弁装置
36 制御弁装置
38 制御弁装置
40 ブレーキレバー/ブレーキ制御部
41,42 摩擦ブレーキ装置
43,44 摩擦ブレーキ装置
45,46 摩擦ブレーキ装置
47,48 摩擦ブレーキ装置
52 滑走防止装置
54 滑走防止装置
56 滑走防止装置
58 滑走防止装置
60 ブレーキ力マネージャ
62 電磁式の弁
63 粒子撒布設備
65 粒子撒布設備
68 電磁式の弁
71 付加的なブレーキ装置
72 付加的なブレーキ装置
77 付加的なブレーキ装置
78 付加的なブレーキ装置

Claims (10)

  1. レール車両(10)のブレーキ設備用の制御装置(60)であって、
    前記ブレーキ設備は、少なくとも、制動中に操作力により操作可能な第1のブレーキ装置(41〜48)及び第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)を有し、
    前記第1のブレーキ装置(41〜48)及び前記第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)は、粘着力に基づくブレーキ装置であり、
    前記制御装置(60)は、前記第1及び/又は第2のブレーキ装置(41〜48)についての不十分な粘着力を示す粘着力不足信号を受信及び/又は発生可能であり、さらに
    前記制御装置(60)は、制動中、前記粘着力不足信号が提示されると、前記第1及び/又は第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)を高められた操作力により操作するように形成されている、
    ことを特徴とする、レール車両のブレーキ設備用の制御装置。
  2. 前記制御装置(60)は、前記粘着力不足信号が提示されている間、少なくとも前記第1及び/又は第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)を高められた操作力で操作するように形成されている、請求項1記載の制御装置。
  3. 前記制御装置(60)は、高められた操作力をブレーキ圧の上昇によって制御するように形成されている、請求項1又は2記載の制御装置。
  4. 前記制御装置(60)は、前記粘着力不足信号が提示されると、粘着力を高める粒子をレール上に撒くために、少なくとも1つの粒子撒布設備(63,65)を制御するように形成されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の制御装置。
  5. 前記制御装置(60)は、前記少なくとも1つの粒子撒布設備(63,65)に対応配置された車輪を制動可能なブレーキ装置(41,42;47,48;71,72,77,78)を高められた操作力で制御するように形成されている、請求項4記載の制御装置。
  6. 前記制御装置(60)は、少なくとも前記第1及び/又は第2のブレーキ装置(41,71;42,72;47,77;48,78)を高められた操作力で操作するために少なくとも1つの付加的な力発生器を操作するように形成されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の制御装置。
  7. 前記粘着力不足信号は、前記レール車両(10)の滑走防止装置(52,54,56,58)により提供されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の制御装置。
  8. レール車両用のブレーキ設備であって、
    粘着力に基づく第1及び第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)と、請求項1から7までのいずれか1項記載の制御装置(60)と、
    を備え、前記第1及び第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)は、前記制御装置(60)に応じて操作力により操作可能であることを特徴とする、レール車両用のブレーキ設備。
  9. 請求項8記載のブレーキ設備及び/又は請求項1から7までのいずれか1項記載の制御装置(60)を備えるレール車両。
  10. 制御装置(60)によりレール車両(10)のブレーキ設備を制御する方法であって、前記ブレーキ設備は、少なくとも第1のブレーキ装置(41〜48)及び第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)を有し、前記第1及び第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)は、制動中に操作力により操作可能な、粘着力に基づくブレーキ装置であり、
    ‐前記制御装置(60)により、前記第1及び/又は第2のブレーキ装置(41〜48)についての不十分な粘着力を示す粘着力不足信号を受信及び/又は発生するステップと、
    ‐前記制御装置(60)により、制動中、前記粘着力不足信号が提示されると、前記第1及び/又は第2のブレーキ装置(41〜48;71,72,77,78)を高められた操作力により操作するステップと、
    を有することを特徴とする、制御装置によりレール車両のブレーキ設備を制御する方法。
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