JP2015522469A

JP2015522469A - 鉄道車両の電磁式レールブレーキ装置の制御方法

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Publication number: JP2015522469A
Application number: JP2015518845A
Authority: JP
Inventors: レーマンヘンリー; シュラーガーペーター; グロスベアンハート
Original assignee: Knorr Bremse GmbH
Current assignee: Knorr Bremse GmbH
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2015-08-06
Also published as: US20150183447A1; CA2877385C; CA2877385A1; RU2015103885A; WO2014005566A2; RU2627920C2; KR20150036182A; DE102012013520A1; CN104411563B; AU2013286427A1; AU2013286427B2; EP2870044B1; WO2014005566A3; BR112014032750A2; US9561808B2; EP2870044A2; CN104411563A

Abstract

本発明は、鉄道車両の電磁式レールブレーキ装置（１）を制御するための方法であって、電磁式レールブレーキ装置が、電気エネルギー源（２）から給電線路（４）を介して給電される、電磁式レールブレーキ（８）の少なくとも１つの電磁コイル（６）を含み、前記少なくとも１つの電磁コイル（６）の磁力発生のための励磁ないし消磁のために、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、前記給電線路（４）が、電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて接続形成され、さらに電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて遮断される方法に関している。ここでは、ａ）前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、一度接続形成された前記給電線路（４）が、所定のサイクル順序で遮断され、再び接続形成されるか、または、ｂ）前記電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、一度遮断された前記給電線路（４）が、所定のサイクル順序で接続形成され再び遮断される。

Description

本発明は、請求項１の上位概念による、鉄道車両の電磁式レールブレーキ装置を制御するための方法であって、電磁式レールブレーキ装置が、電気エネルギー源から給電線路を介して給電される、電磁式レールブレーキの少なくとも１つの電磁コイルを含み、前記少なくとも１つの電磁コイルの磁力発生のための励磁ないし消磁のために、前記電気エネルギー源と、前記電磁式レールブレーキの前記少なくとも１つの電磁コイルとの間で、前記給電線路が、電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて接続形成され、さらに電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて遮断される方法、並びに、請求項９の上位概念による、鉄道車両の電磁式レールブレーキ装置であって、前記電磁式レールブレーキ装置は、電気エネルギー源から給電線路を介して給電される、電磁式レールブレーキの少なくとも１つの電磁コイルと電子制御装置とを含み、前記少なくとも１つの電磁コイルの磁力発生のための励磁ないし消磁のために、前記電気エネルギー源と、前記電磁式レールブレーキの前記少なくとも１つの電磁コイルとの間で、前記給電線路が、前記電子制御装置内でトリガーされる電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて接続形成され、さらに前記電子制御装置内でトリガーされる電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて遮断される電磁式レールブレーキ装置に関している。

このような電磁式レールブレーキ装置は、例えば、独国特許出願公開ＤＥ１０１１１６８５Ａ１明細書から公知である。電磁式レールブレーキの応力を発生する主要な部品は、制動磁石である。この制動磁石は、基本的には電磁石であり、これは電磁コイル支持体によって支持され、レール方向に延在する電磁コイル６と、本体若しくは支持体を形成している蹄鉄形のマグネットコアとからなっている。この蹄鉄形のマグネットコアは、鉄道車両のレールに面している側に磁極片を形成している。電磁コイル６内を流れる直流電流は、マグネットコア内で磁束を発生する磁化電圧を生じさせる。制動磁石の磁極片がレールに載置されると同時に、マグネットコアは、レールヘッドを介して短絡する。磁極片と磁極片の間の介在空間内にある、非磁性材料からなる介在ストリップは、既に磁極片を介した磁束の短絡を阻止している。レールヘッドを介して短絡される磁束により、磁気的吸引力が、制動磁石とレールとの間で実現される。電磁式レールブレーキは、移動する鉄道車両の運動エネルギーにより、連動部を介してレールに沿って引っ張られる。ここでは、磁気的吸引力に関連した制動磁石とレールとの間の摺動摩擦によって制動力が生じる。

電磁式レールブレーキは、励磁電流の通電によって、すなわち電磁コイルの通電によってよって制動力が作用するアクティブ状態にもたらされるか、または、励磁電流の遮断によって、すなわち電磁コイルの遮断によって、制動力が何も作用しない非アクティブ状態にもたらされる。励磁電流の通電や遮断は、電磁式レールブレーキに制動力を突発的にもたらしたり、鉄道車両の制動力を突発的に解除させたりする。このことは、制動緊締時や制動解除時の不所望な衝撃的ショックをそれぞれもたらす。そのようなショックは、鉄道車両に同乗している乗員にとって潜在的なリスクとなる。

それに対して、本発明の課題は、冒頭に述べたような形式の方法および装置において、電磁式レールブレーキの通電時または解除時の衝撃的ショックができるだけ軽減されるように改善を行うことにある。

前記課題は、独立請求項１及び９の特徴部分に記載された本発明によって解決される。

発明の開示
本発明は、以下のような考察に基づいている。すなわち、
電磁式レールブレーキの通電時に生じる制動緊締時のショックに対抗する手段として、
−電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、電気エネルギー源と、電磁式レールブレーキの少なくとも１つの電磁コイルとの間で、一度接続形成された前記給電線路を、所定のサイクル順序で遮断し再び接続形成するか、
または電磁式レールブレーキの通電解除時に生じる制動解除時のショックに対抗する手段として、
−電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、電気エネルギー源と、前記電磁式レールブレーキの少なくとも１つの電磁コイルとの間で、一度遮断された給電線路を、所定のサイクル順序で接続形成して再び遮断することである。

前述の電磁式レールブレーキアクティブ化信号とは、この信号によって、電磁式レールブレーキが基本的に緊締状態にもたらされる信号と理解されたい。それとは対照的に、前述の電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号とは、この信号によって、電磁式レールブレーキが基本的に解除状態にもたらされる信号と理解されたい。この電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号は、電磁式レールブレーキアクティブ化信号の否定からも形成することが可能である。すなわち、電磁式レールブレーキアクティブ化信号がもはや留保されなくなると同時に、電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号が、電磁式レールブレーキの基本な解除のために生成ないし形成される。

換言すれば、電磁コイルの励磁電流ないし電磁コイルに印加される電圧は、（電磁式レールブレーキアクティブ化信号による）アクティブ状態から（電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号による）非アクティブ状態への基本的な切り替えのときに、または所定の経過を介した逆への切り替えのときに制御される。このことは、それぞれ電磁コイルの励磁電流の複数回の短時間のオンオフ切り替えによって行われる。それにより、励磁電流とそれに伴う制動力は、所定の期間に亘って引き延ばされ、最大値からゼロまで低減される。この場合のオン／オフ持続時間ないし接続／遮断持続時間は、従来の電気／電子スイッチによって達成可能な範囲にある。電磁式レールブレーキ制動力の従来技法よりも緩慢な増加ないし減少によって、制動緊締時ショックないし制動解除時ショックが低減され、当該方法の効果は、電磁式レールブレーキが鉄道車両の停止状態まで使用され、励磁電流の段階的な遮断が鉄道車両の減速に同期して車両が停止状態になるまで行われると特に有利となる。

これまでは、静止状態に至るまでの電磁式レールブレーキの使用は、オン／オフ時のショックに基づく問題があったのに対し、本発明の方法を用いれば、静止状態に至るまでの制動に対しても電磁式レールブレーキを使用することが可能とあり、専ら若しくは制動力緩和の枠内で、他のブレーキと一緒にすれば、このことは制動距離の短縮に結びつく。

従属請求項に記載された手段によって、独立請求項に記載された本発明の有利な変化例および改善例が可能となる。

基本的な電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、例えば鉄道車両がちょうど停止状態に到達する電磁式レールブレーキの最終的な最後のスイッチオフ時点の前の所定の期間にわたって、励磁電流が、スイッチによって遮断され、再び通電される。
この場合電磁コイルが消磁されるないし電気エネルギー源から遮断される、遮断持続時間と、電磁コイルが励磁されるないし電気エネルギー源と接続される接続形成持続時間との比は、有利な遮断持続時間のために、励磁電流とそれに伴う制動作用とが実際に値０に達するまでシフトされる。

換言すれば、基本的な電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、時間の経過と伴に、電磁コイルと電気エネルギー源との間の給電線路が遮断される遮断持続時間が、好ましくはより長くなり、給電線路が接続形成される接続形成持続時間は、好ましくはより短くなる。

それとは逆に、基本的な電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、時間の経過と共に、給電線路が遮断される遮断持続時間が、好ましくはより短くなり、給電線路が接続形成される接続形成持続時間は、好ましくはより長くなる。

共振の回避のために、有利には各オン／オフサイクルないし各接続形成／遮断サイクルの周期持続時間が変更される。これらのサイクルの数は、電磁コイルのインダクタンスと、アクティブ化／非アクティブ化までの所望の持続時間とに依存する。

特に有利には、鉄道車両の速度を表す速度信号の評価は、前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号の発生時点、または、前記電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号の発生時点において、前記鉄道車両の速度が下限速度と上限速度の間にあるか否かという条件に基づいて行われ、
前記条件が当て嵌まる場合に、
前記電気エネルギー源と、前記電磁式レールブレーキの前記少なくとも１つの電磁コイルとの間で、一度接続形成された前記給電線路が、所定のサイクル順序で、遮断されて再び接続形成され、そうでない場合には、前記一度接続形成された前記給電線路の接続形成状態が少なくとも前記鉄道車両の停止状態まで維持されるか、
あるいは、
前記条件が当て嵌まる場合に、
前記電気エネルギー源と、前記電磁式レールブレーキの前記少なくとも１つの電磁コイルとの間で、一度遮断された前記給電線路が、所定のサイクル順序で、接続形成されて再び遮断され、そうでない場合には、前記一度遮断された前記給電線路の遮断状態が少なくとも前記鉄道車両の停止状態まで維持される。
磁気レールサイクルの所定のシーケンスでブレーキ、およびそうでない場合は、次回の別々の電気的接続の分離を維持する。

言い換えれば、本発明による方法は、好ましくは下限速度（これは車両停止状態と同じでものであってもよい）と上限速度の間の速度領域において実施される。その理由の一つは、上限速度を上回る早い速度のもとでは、電磁式レールブレーキの迅速な投入が重要となってくるからである。特に電磁式レールブレーキが鉄道車両の緊急ブレーキ若しくは高速ブレーキに用いられる場合には迅速な投入は欠かせない。それによって最大制動力が発揮できるので、本発明による電磁式レールブレーキのオンオフ切り替えがここで実施される必要性はない。もう一つには、上限速度を超える速度、例えば５０ｋｍ／ｈを越える速度のもとでは、電磁式レールブレーキのアクティブ化の際に発生する制動時ショックが比較的弱く、そのために快適性への効果が薄いからである。

特に有利には、前記電気エネルギー源と、前記電磁式レールブレーキの前記少なくとも１つの電磁コイルとの間で、一度接続形成された給電線路または一度遮断された給電線路は、所定の持続時間に亘って所定のサイクル順序で、遮断されて再び接続形成されるかまたは接続形成されて再び遮断される。

有利な実施例によれば、前記給電線路の接続形成のサイクルの周期および前記給電線路の遮断のサイクルの周期は、それぞれ一定である。また代替的に、前記給電線路の接続形成のサイクルの周期および前記給電線路の遮断のサイクルの周期は、共振域での振動励起を回避するためにそれぞれ変更されてもよい。

別の有利な実施例によれば、電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて前記給電線路の遮断と再度の接続形成の所定のサイクル順序が一度だけ実施される。また類似の方法で有利には、電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて前記給電線路の再度の接続形成と遮断の所定のサイクル順序が一度だけ実施される。

また本発明は、前述した電磁式レールブレーキ装置を含んでいる、鉄道車両の渦電流ブレーキシステムにも関している。

前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号とは、有利には、緊急ブレーキ信号、高速ブレーキ信号、強制ブレーキ信号または常用ブレーキ信号である。すなわち前記電磁式レールブレーキは、緊急制動、高速制動、強制制動、常用制動の枠内でアクティブ化され（電磁式レールブレーキアクティブ化信号）、あるいはそのような緊急制動、高速制動、強制制動、常用制動が非アクティブ化される（電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号）。

上述の方法を実施するために、冒頭に述べたような形式の電磁式レールブレーキ装置において、前記電気エネルギー源と、前記電磁式レールブレーキの前記少なくとも１つの電磁コイルとの間の前記給電線路に、電子制御装置によって、前記電磁式レールブレーキの上述したような方法が生じるように駆動制御されるスイッチが設けられている。さらに鉄道車両の速度を表す速度信号を前記制御装置へトリガーするための少なくとも１つの速度センサが設けられている。

本発明による電磁式レールブレーキ装置の制御のための方法の正確なフローチャートないしは電磁式レールブレーキ装置の正確な構造は、実施例の以下の説明から明らかになるであろう。

本発明の好適な実施形態に係る電磁式レールブレーキ装置の概略図図１による電磁式レールブレーキ装置の電磁コイルに印加された電圧の時間経過を表した電圧／時間図表を示した図図１による電磁式レールブレーキ装置の磁気コイルの励磁電流の時間経過を表した電流／時間図表を示した図

実施例の説明
本発明は、電磁式レールブレーキ装置１において実現されるものであり、応力を発生する主要部品は、制動磁石である。この制動磁石は、基本的には電磁石であり、これは電磁コイル支持体によって支持され、レール方向に延在する電磁コイル６と、本体若しくは支持体を形成している蹄鉄形のマグネットコアとからなっている。この蹄鉄形のマグネットコアは、鉄道車両のレールに面している側に磁極片を形成している。電磁コイル６内を流れる直流電流は、マグネットコア内で磁束を発生する磁化電圧を生じさせる。制動磁石の磁極片がレールに載置されると同時に、マグネットコアは、レールヘッドを介して短絡する。磁極片と磁極片の間の介在空間内にある、非磁性材料からなる介在ストリップは、既に磁極片を介した磁束の短絡を阻止している。レールヘッドを介して短絡される磁束により、磁気的吸引力が、制動磁石とレールとの間で実現される。電磁式レールブレーキ８は、移動する鉄道車両の運動エネルギーにより、連動部を介してレールに沿って引っ張られる。ここでは、磁気的吸引力に関連した制動磁石とレールとの間の摺動摩擦によって制動力が生じる。そのような電磁式レールブレーキ装置の一般的な構造、および一般的な機能作用は十分に周知であるため、ここでのさらなる説明は省く。

図１によれば、電磁式レールブレーキ装置１は、電気エネルギー源２から給電線路４を介して給電される電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６と、電子制御装置１０とを有している。ここでは前記電気エネルギー源２と電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間で、磁力を発生する前記電磁コイル６の励磁のために、電子制御装置１０内でトリガーされる電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、前記給電線路４が接続形成され、さらに前記電磁コイル６の消磁のために、電子制御装置１０内でトリガーされる電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて前記給電線路４は遮断される。なお、前記電気エネルギー源２と、前記電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間の給電線路４は、例えば相応の電気的なケーブル配線４によって実現されていてもよい。

その場合に前記電気エネルギー源２と前記電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間の給電線路ないしケーブル配線４には、電気スイッチないし電子スイッチ１２が設けられている。この電気スイッチないし電子スイッチ１２は、前記電気エネルギー源２と前記電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間の給電線路４の接続形成ないし遮断のために、前記電子制御装置１０によって駆動される。このスイッチ１２は、例えばリレーであってもよい。

さらに少なくとも１つの速度センサ１４が、鉄道車両の速度を表す速度信号を前記電子制御装置１０にトリガーするために設けられている。この目的のために、速度センサ１４から前記電子制御装置１０まで電気信号線路１６が設けられている。

前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号とは、好ましくは、緊急ブレーキ信号、高速ブレーキ信号、強制ブレーキ信号または常用ブレーキ信号であり、詳細には、電磁式レールブレーキが、緊急制動時、高速制動時、強制制動時、常用制動時の各枠内でアクティブ化され、あるいはそのような制動の後で非アクティブ化される。この目的のために、前記電子制御装置１０は、さらに別の電気信号線路１８を介してブレーキ制御ユニット２０に接続されており、このブレーキ制御ユニット２０は、例えば、緊急停止レバーまたは車両データバスを介して、対応するブレーキタイプのアクティブ化または非アクティブ化のためのコマンドを受け取る。

前記電子制御装置１０のメモリ内で実現される制御ルーチンは、電気エネルギー源２と磁気レールブレーキ８の磁気コイル６との間の給電線路４内に配置された前記スイッチ１２が次のように駆動するように構成されている。すなわち、電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、電気エネルギー源２と電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間で、一度接続形成された給電線路４が、所定のサイクルの順序で遮断されて再び接続形成されるように駆動するように構成されている。

換言すれば、基本的な電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、例えば、緊急ブレーキの枠内では、スイッチ１２の閉成によって、給電線路４が接続形成され、電磁式レールブレーキ８が最初に作動ないし緊締される。その後で、電気エネルギー源２と電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間で一度接続形成された給電線路４は、スイッチ１２の相応の駆動制御により、所定のサイクルの順序で遮断され、再び接続形成される。

別の面では、基本的な電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、例えば、一度開始されたブレーキないし緊急ブレーキ全体が、再び解除されるか解除されるべき場合に、電気エネルギー源２と電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間の給電線路４が、所定のサイクルの順序で接続形成され遮断される。

換言すれば、基本的な電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、例えば、経過中の緊急ブレーキの完全な解除のために、スイッチ１２の開放により、あるいは給電線路４の遮断により、電磁式レールブレーキ８が、まず非アクティブ化ないし解除される。その後で、電気エネルギー源２と電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間で一度遮断された給電線路４は、電子制御装置１０によるスイッチ１２の相応の各駆動制御によって所定のサイクルの順序で接続形成され遮断される。

このような電磁式レールブレーキ８の周期的な制御方式は、好ましくは、速度に依存して行われ、すなわち、電磁式レールブレーキアクティブ化信号または電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号の発生時点に占めている鉄道車両の速度に依存して行われる。その場合は、電子制御装置１０の速度センサ１４が、対応する速度信号を提供する。

前記電子制御装置１０は、電磁式レールブレーキアクティブ化信号の発生時点の鉄道車両の速度が上限速度と下限速度の間に存在しているか否か、または、電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号の発生時点の鉄道車両の速度が上限速度と下限速度の間に存在しているか否か、に基づいて、速度信号の評価を実施している。この場合の上限速度は、例えば時速５０ｋｍである。

このことが、電磁式レールブレーキアクティブ化信号の保留されているケースに該当する場合には、スイッチ１２は、電子制御装置１０によって次のように駆動制御される。すなわち、電気エネルギー源２と電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間で一度接続形成された給電線路４が、所定の周期的順序で遮断されて再び接続形成されるように駆動制御される。そうでない場合には、前記スイッチ１２は、電子制御装置１０によって次のように駆動制御される。すなわち、一度接続形成された給電線路４がそのまま維持され、それによって例えば鉄道車両が少なくとも停止するまで、電磁式レールブレーキ８が持続的に緊締を維持するように駆動制御される。

また前記のことが、電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号の保留されているケースに該当する場合には、前記スイッチ１２は、電子制御装置１０によって次のように駆動制御される。すなわち、電気エネルギー源２と電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間で一度遮断された給電線路４が、所定のサイクルの順序で接続形成されて再び接続解除されるように駆動制御される。そうでない場合には、前記スイッチ１２は、電子制御装置１０によって次のように駆動制御される。すなわち、一度遮断された給電線路４がそのまま持続的に維持され、それによって前記電磁式レールブレーキ８が解除され続けるように駆動制御される。

特に有利には、電気エネルギー源２と電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６との間で一度接続形成された給電線路４または一度遮断された給電線路４は、所定の持続時間に亘って所定のサイクルの順序で遮断され再び接続形成されるかまたは接続形成され再び遮断される。この所定の持続時間は、電磁式レールブレーキアクティブ化信号の発生時点から、あるいは電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号の発生時点から計測されるものを指す。

代替的に、前述のスイッチオン／オフのサイクルないしは接続形成／遮断のサイクルは、時間制限無しで次のように実行されてもよい。すなわち、電磁式レールブレーキの定格電流の１０％〜９０％の範囲の平均電流が生じるように実行されてもよい。時間制限なしのサイクルのもとでは、有利には、デューティ比と周期とが互いに関連付けられて、平均電流が一定となりかつ共振周波数が回避されるように変更可能である。

さらに、前記給電線路の遮断と接続形成の所定のサイクル順序を、電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて一度だけ実施するようにしてもよいし、類似の有利な方法で、前記給電線路の接続形成と遮断の所定のサイクル順序を、電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて一度だけ実施するようにしてもよい。

図２には、図１による電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６に印加された電圧の時間経過が表された電圧／時間図表が示されており、この図表は、電磁コイル６が上記のように励磁ないし消磁されたときのものである。また図３は、結果として生じた電磁コイル６の励磁電流の時間経過を表した対応する電流／時間図表である。

出発点として、この例では、電磁式レールブレーキ装置を搭載した鉄道車両の速度が、約５ｋｍ／ｈの下限速度よりも高く、さらに約５０ｋｍ／ｈの上限速度よりも高いことを前提とする。それに基づき速度センサ１４からは、相応の信号が電子制御装置１０に送信される。さらに電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６は非励磁状態である。なぜなら、電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号が電子制御装置１０に保留されているか、これまでに何も電磁式レールブレーキアクティブ化信号が電子制御装置１０へトリガーされていなかったからである。この状態は、図２および図３の図表に関連して時点ｔ₁の直前までは生じない。

その後、時点ｔ₁で、基本的な電磁式レールブレーキアクティブ化信号が、例えば鉄道車両の緊急停止レバーによる緊急ブレーキの場合に、スイッチが電子制御装置１０によってその接続位置に制御され、それによって、電磁式レールブレーキ８の電磁コイル６が、図２に示されているように、まず１１０Ｖの電圧Ｕを持続的に印加される。この電圧は、電磁コイル６の中で若干の時間遅延を起こし、電流Ｉを引き起こす。この電流Ｉは、電磁コイル６がスイッチ１２によって電気エネルギー源２と接続される接続期間中に、つまり時点ｔ₁から時点ｔ₂までの期間の間に、図３に示すように約１０Ａまで増幅する。鉄道車両の速度は、電磁式レールブレーキのアクティブ化の時点ｔ₁において、上限速度よりも高いので、電磁コイル６は、持続的に電圧Ｕを印加される。この印加は、好ましくは周期的なクロック制御では行われない。

次いで、時点ｔ₁（電磁式レールブレーキのアクティブ化）と、電磁式レールブレーキアクティブ化信号がもはや保留されないかないしは電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号が生成若しくは形成される時点ｔ₂（電磁式レールブレーキの非アクティブ化）との間の期間中に、鉄道車両の時速が、下限速度と上限速度の間に存在する速度まで、例えば３０ｋｍ／ｈまで低下する。

それ故前記時点ｔ₂は、電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号が保留される時点ないしは電磁式レールブレーキアクティブ化信号がもはや保留されない時点をマークしている。したがって、時点ｔ₂では、電磁コイル６が、スイッチ１２によって電気エネルギー源２から切り離される。この目的のために前記スイッチ１２は、電子制御装置１０のアルゴリズムによって駆動制御される。

時点ｔ₂と時点ｔ₃の間の遮断持続時間の後、時点ｔ₃においては、前記スイッチ１２が再び接続位置に制御され、これによって電圧Ｕも時点ｔ₃と時点ｔ₄の間の接続期間の間、有利には同じレベルで電磁コイル６に印加される。このようにして、電磁コイル６と電気エネルギー源２の接続ないし分離のサイクルが時点ｔ₅まで生じ、この時点ｔ₅では、前記スイッチが、最後に遮断された位置に切り替わり、前記電磁コイル６が最終的に電気エネルギー源２から切り離され、それによって消磁される。時点ｔ₅では、鉄道車両は、既に停止状態にあり、例えばサイドブレーキによってブレーキをかけられた状態に保持される。そのため電磁式レールブレーキ８を締め続ける状態は不要となる。

ここで、特に図２の電圧経過曲線が示しているように、時点ｔ₂と時点ｔ₅との間の時間窓内で、時間ｔの経過と共に、電磁コイルと電気エネルギー源２との間の給電線路４が遮断される遮断持続時間はより長くなり、前記給電線路４が接続形成される接続形成持続時間は、より短くなる。時系列での電流経過特性は、所期の時間遅延に起因して、図３に示すような鋸歯状のプロファイルによって特徴付けられる。

ここで、前記給電線路４が接続形成されるサイクルの周期Ｐ_einと、前記給電線路４が遮断されるサイクルの周期Ｐ_ausは、好ましくはそれぞれ一定であり、例えば同じ大きさである。代替的に、前記周期Ｐ_einと前記周期Ｐ_ausは、共振領域内の振動励起を回避するために、それぞれ変化させることも可能である。この場合前記接続形成ないし遮断サイクルの周期Ｐ_einないしＰ_ausは、例えば５０ｍｓ〜２０００ｍｓの範囲で変化させてもよい。

従って、図２及び図３の例に基づいて要約すれば、接続形成時点ｔ₁ないしスイッチオン時点ｔ₁での電磁式レールブレーキアクティブ化信号と、それに後続する遮断時点ｔ₂ないしスイッチオフ時点ｔ₂での電磁式レールブレーキ非アクティブ信号とに基づいて、所定の期間（ｔ₂〜ｔ₅）に亘って、例えば鉄道車両がちょうど停止状態となる、最後で最終的な遮断時点ｔ₅ないしスイッチオフ時点ｔ₅に至るまで、励磁電流が、スイッチ１２によって周期的にスイッチオフ、スイッチオンされ、再びスイッチオフされる。これにより、電磁式レールブレーキ８の基本的な非アクティブ化によって、電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて生じる制動解除時のショックが制限される。

それ故、図２および図３の例では、走行中の鉄道車両が電磁式レールブレーキ８によって（も）減速されるケースが観察される。

さらに、電磁式レールブレーキ８が、下限速度よりは高くかつ上限速度よりは低い速度で走行中の鉄道車両のもとで、アクティブ化され（電磁式レールブレーキアクティブ化信号）、それによって不所望な制動緊締時のショックが生じてしまうケースを想定することも可能である。

従って、制動緊締時のショックの軽減ないしはその回避のためにも、電気エネルギー源と電磁式レールブレーキ８の電磁コイルとの間の給電線路が、上述したように所定のサイクル順序で接続形成されて再び遮断される。このケースでは、電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて所定の経過時間ｔと共に、電磁コイル６と電気エネルギー源２との間の給電線路４が遮断される、遮断持続時間が、有利にはより短くなり、前記給電線路４が接続形成される、接続形成持続時間が、有利にはより長くなり得る。

上述してきた本発明は、純粋な電磁式レールブレーキ８または電磁式レールブレーキ装置１にしか適用できないものではない。それどころか上述の本発明は、制動力作用の解除のための対照的な磁界が生成される、電気的に切り替え可能な永久磁石式レールブレーキ装置にも適用することが可能であることを最後に述べておく。

１電磁式レールブレーキ装置
２電気エネルギー源
４給電線路
６電磁コイル
８電磁式レールブレーキ
１０電子制御装置
１２スイッチ
１４速度センサ
１６信号線路
１８信号線路
２０ブレーキ制御ユニット

Claims

鉄道車両の電磁式レールブレーキ装置（１）を制御するための方法であって、
前記電磁式レールブレーキ装置（１）は、電気エネルギー源（２）から給電線路（４）を介して給電される、電磁式レールブレーキ（８）の少なくとも１つの電磁コイル（６）を含み、
前記少なくとも１つの電磁コイル（６）の磁力発生のための励磁ないし消磁のために、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、前記給電線路（４）が、電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて接続形成され、さらに電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて遮断される方法において、
ａ）前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、一度接続形成された前記給電線路（４）が、所定のサイクル順序で遮断され、再び接続形成されるか、
または、
ｂ）前記電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、一度遮断された前記給電線路（４）が、所定のサイクル順序で接続形成され、再び遮断される、
ことを特徴とする方法。
前記鉄道車両の速度を表す速度信号の評価は、前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号の発生時点、または、前記電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号の発生時点において、前記鉄道車両の速度が下限速度と上限速度の間にあるか否かという条件に基づいて行われ、
前記条件が当て嵌まる場合に、
ａ）前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、一度接続形成された前記給電線路（４）が、所定のサイクル順序で、遮断されて再び接続形成され、そうでない場合には、前記一度接続形成された前記給電線路（４）の接続形成状態が少なくとも前記鉄道車両の停止状態まで維持されるか、
あるいは、
前記条件が当て嵌まる場合に、
ｂ）前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、一度遮断された前記給電線路（４）が、所定のサイクル順序で、接続形成されて再び遮断され、そうでない場合には、前記一度遮断された前記給電線路（４）の遮断状態が維持される、請求項１記載の方法。
前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、前記一度接続形成された前記給電線路（４）または前記一度遮断された前記給電線路（４）は、所定の持続時間に亘って所定のサイクル順序で、遮断されて再び接続形成されるかまたは接続形成されて再び遮断される、請求項１または２記載の方法。
前記給電線路（４）の接続形成のサイクルの周期（Ｐ_ein）および前記給電線路（４）の遮断のサイクルの周期（Ｐ_aus）は、それぞれ一定に設定される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
前記給電線路（４）の接続形成のサイクルの周期（Ｐ_ein）および前記給電線路（４）の遮断のサイクルの周期（Ｐ_aus）は、それぞれ変更される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、前記給電線路（４）が遮断されている遮断持続時間は、時間（Ｔ）の経過と共により短くなり、前記給電線路（４）が接続形成されている接続形成持続時間は、時間（Ｔ）の経過と共により長くなる、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
前記電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、前記給電線路（４）が遮断されている遮断持続時間は、時間（Ｔ）の経過と共により長くなり、前記給電線路（４）が接続形成されている接続形成持続時間は、時間（Ｔ）の経過と共により短くなる、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号は、緊急ブレーキ信号、高速ブレーキ信号、強制ブレーキ信号、または常用ブレーキ信号である、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
鉄道車両の電磁式レールブレーキ装置（１）であって、
前記電磁式レールブレーキ装置（１）は、電気エネルギー源（２）から給電線路（４）を介して給電される、電磁式レールブレーキ（８）の少なくとも１つの電磁コイル（６）と電子制御装置（１０）とを含み、
前記少なくとも１つの電磁コイル（６）の磁力発生のための励磁ないし消磁のために、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、前記給電線路（４）が、前記電子制御装置（１０）内でトリガーされる電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて接続形成され、さらに前記電子制御装置（１０）内でトリガーされる電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて遮断される電磁式レールブレーキ装置において、
前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間の前記給電線路（４）に、前記電子制御装置（１０）によって駆動制御されるスイッチ（１２）が設けられ、
前記駆動制御により、
ａ）前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、一度接続形成された前記給電線路（４）が、所定のサイクル順序で遮断され、再び接続形成されるか、
または、
ｂ）前記電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、一度遮断された前記給電線路（４）が、所定のサイクル順序で接続形成され、再び遮断される、
ように構成されていることを特徴とする電磁式レールブレーキ装置（１）。
前記電磁式レールブレーキ装置は、鉄道車両の速度を表す速度信号を前記電子制御装置（１０）へトリガーするための少なくとも１つの速度センサ（１４）を含んでおり、
前記電子制御装置（１０）は、前記速度信号の評価が、前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号の発生時点、または、前記電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号の発生時点において、前記鉄道車両の速度が下限速度と上限速度の間にあるか否かという条件に基づいて行なわれるように構成されており、
前記条件が当て嵌まる場合に、
ａ）前記電子制御装置（１０）によって前記スイッチ（１２）は、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、一度接続形成された前記給電線路（４）が、所定のサイクル順序で、遮断されて再び接続形成され、そうでない場合には、前記一度接続形成された前記給電線路（４）の接続形成状態が少なくとも前記鉄道車両の停止状態まで維持されるように駆動制御されるか、
あるいは、
前記条件が当て嵌まる場合に、
ｂ）前記電子制御装置（１０）によって前記スイッチ（１２）は、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、一度遮断された前記給電線路（４）が、所定のサイクル順序で、接続形成されて再び遮断され、そうでない場合には、前記一度遮断された前記給電線路（４）の遮断状態が維持されるように駆動制御される、請求項９記載の電磁式レールブレーキ装置。
前記電子制御装置（１０）は、前記スイッチ（１２）を、前記電気エネルギー源（２）と、前記電磁式レールブレーキ（８）の前記少なくとも１つの電磁コイル（６）との間で、前記一度接続形成された前記給電線路（４）または前記一度遮断された前記給電線路（４）が、所定の持続時間に亘って所定のサイクル順序で、遮断されて再び接続形成されるかまたは接続形成されて再び遮断されるように駆動制御する、請求項９または１０記載の電磁式レールブレーキ装置。
前記電子制御装置（１０）は、前記スイッチ（１２）を、前記給電線路（４）の接続形成のサイクルの周期（Ｐ_ein）および前記給電線路（４）の遮断のサイクルの周期（Ｐ_aus）がそれぞれ一定に設定されるように駆動制御する、請求項９から１１いずれか１項記載の電磁式レールブレーキ装置。
前記電子制御装置（１０）は、前記スイッチ（１２）を、前記給電線路（４）の接続形成のサイクルの周期（Ｐ_ein）および前記給電線路（４）の遮断のサイクルの周期（Ｐ_aus）がそれぞれ変更されるように駆動制御する、請求項９から１１いずれか１項記載の電磁式レールブレーキ装置。
前記電子制御装置（１０）は、前記スイッチ（１２）を、前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、前記給電線路（４）が遮断されている遮断持続時間は、時間（Ｔ）の経過と共により短くなり、前記給電線路（４）が接続形成されている接続形成持続時間は、時間（Ｔ）の経過と共により長くなるように駆動制御する、請求項９から１３いずれか１項記載の電磁式レールブレーキ装置。
前記電子制御装置（１０）は、前記スイッチ（１２）を、前記電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、前記給電線路（４）が遮断されている遮断持続時間は、時間（Ｔ）の経過と共により長くなり、前記給電線路（４）が接続形成されている接続形成持続時間は、時間（Ｔ）の経過と共により短くなるように駆動制御する、請求項９から１４いずれか１項記載の電磁式レールブレーキ装置。
前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号は、前記電子制御装置（１０）内へトリガーされる緊急ブレーキ信号、高速ブレーキ信号、強制ブレーキ信号、または常用ブレーキ信号である、請求項９から１５いずれか１項記載の電磁式レールブレーキ装置。
前記スイッチ（１２）は、前記電子制御装置によって電気的に制御される電気的スイッチまたは電子的スイッチである、請求項９から１６いずれか１項記載の電磁式レールブレーキ装置。
前記電磁式レールブレーキアクティブ化信号に基づいて、前記電子制御装置（１０）は、前記給電線路の遮断と再度の接続形成の所定のサイクル順序を一度だけ実施する、請求項９から１７いずれか１項記載の電磁式レールブレーキ装置。
前記電磁式レールブレーキ非アクティブ化信号に基づいて、前記電子制御装置（１０）は、前記給電線路の再度の接続形成と遮断の所定のサイクル順序を一度だけ実施する、請求項９から１８いずれか１項記載の電磁式レールブレーキ装置。
請求項９から１９いずれか１項記載の電磁式レールブレーキ装置を含んでいることを特徴とする、鉄道車両の渦電流ブレーキシステム。