KR20200002825A - 철도 차량을 위한 비상 및 상용 제동의 전자 제어 시스템 - Google Patents

철도 차량을 위한 비상 및 상용 제동의 전자 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템(500)이 기재되어 있으며, 상기 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템은 비상 브레이크 모듈(501) 및 상용 브레이크 모듈(507)을 포함하고, 상기 비상 브레이크 모듈(501) 및 상용 브레이크 모듈(507) 각각은 독립적이고 분리된 전자 아키텍처를 포함하며, 상기 상용 브레이크 모듈(507)은 감속/상용 제동 요구 신호(530)를 수신하고 상용 제동 압력 신호(535)를 생성하고, 상기 비상 브레이크 모듈(501)은 상기 상용 제동 압력 신호(535)를 수신하도록 상기 상용 브레이크 모듈(507)에 연결되며, 상기 비상 브레이크 모듈(501)은 비상 제동 요구를 나타내는 신호를 수신하고 비상 제동을 나타내는 대응하는 중간 제동 압력 신호(523)를 생성하고, 상기 비상 브레이크 모듈(501)은 상기 상용 제동 압력 신호(535)와 비상 제동을 나타내는 중간 제동 압력 신호(523) 사이에서 상대적으로 높은 값에 상응하는 신호(524)를 생성하며, 이러한 신호(524)는 제동 압력으로 변환된다.

Description

철도 차량을 위한 비상 및 상용 제동의 전자 제어 시스템
본 발명은 일반적으로 기술하면 철도 제동 시스템 분야에 관한 것이고, 구체적으로 기술하면 본 발명은 철도 차량의 비상(非常) 및 상용(常用) 제동을 제어하는 시스템에 관한 것이다.
종래의 레일 제동 시스템은 철도 차량의 상태에 의해 특징지어지는 상이한 기능을 수행한다. 2가지 주요 기능은 "상용(常用) 제동" 및 "비상(非常) 제동"으로서 알려져 있다.
상용 제동은 정상적인 조작 상의 업무 단계 동안 철도 차량이 감속되게 하는 상태이다. 이러한 상태에서, 10-7 미만의 고장 확률로 제동 성능이 보장되어야 한다. 이러한 값은 EN50126에 언급된 안전 무결성 레벨 SIL2에 상응한다.
비상 제동은 열차가 국제 표준에 의해 사전에 결정된 정지거리(stopping distance) 내 제동에 10-9 이하인 것이 전형적인 성능을 이루지 못할 가능성을 제공해야 한다. 이러한 값은 표준 EN50126의 안전 무결성 레벨 SIL4에 상응한다.
상용 제동의 구현과 관련하여, 철도 차량과 관련된 제동 시스템은 이제 제동시 회생 모드에서 사용되는 트랙션 모터의 제어 시스템(전기역학 브레이크), 및 상용 브레이크 시스템 또는 전기역학 브레이크의 예상 가능한 오작동을 보상하는 방법을 실시간으로 관리하고 진단 정보를 지속적으로 교환하기 위한 TCMS(Train Control and Monitoring Systems) 시스템과 상호작용하는 전자 제어 장치에 의해 완전히 관리된다.
전자 시스템에 의한 이러한 구현은 예를 들어 허용 가능한 가속 변동을 보장하거나 감속을 균일하게 유지하면서 속도의 변함에 따라 마찰재의 마찰 계수의 변동을 동적으로 보상함으로써 승객의 안락함을 상당히 증가시켰다.
다른 한편으로, 이러한 전자식 상용 제동 제어 시스템은 브레이크 관리를 위한 실시간 프로세스뿐만 아니라 완전한 제동의 진단 프로세스 관리 및 이더넷 또는 MVB와 같은 복잡한 통신 프로토콜의 관리에 결부된 상당한 양의 소프트웨어 코드를 실행하는 마이크로프로세서 아키텍처에 기반하여 점점 더 복잡해지고 있다. 이러한 이유로, 본 분야의 메인 운영자는 비상 제동 단계시 순전한 공압식 솔루션의 사용을 선호한다.
이는 철도 표준 EN16185의 공보에 의해 입증된다. 이러한 표준은 비상 제동을 위한 2가지 병행하는 공압식 수요 채널을 제공하는 제동 시스템을 표준화한다.
상기 운영자가 이러한 선택을 하게 된 이유는 전자 시스템의 낮은 신뢰도와는 반대로, 공압식 구조와 사용된 공압식 구성요소에 의해 시간의 경과에 따라 입증된 고유의 높은 안전도 및 신뢰도 계수들과 결부된다. 낮은 신뢰도는 주로 비상 제동시 전체 열차 상에서 동시에 일어날 수 있는 공통-모드 소프트웨어 장애의 잠재적인 존재와 결부되며, 이러한 공통-모드 소프트웨어 장애의 잠재적인 존재는 정지거리의 달성을 부분적으로 또는 완전히 손상시킨다.
그러나 이러한 기술적인 선택은 비상 제동시 정지거리의 정확도에 대한 요구가 계속 증가하고 있다는 것과 대립하기 시작한다.
공압식 시스템 및 구성요소는 스프링 및 고무 부속-구성요소의 온도 의존성 및 이들의 노화로 인해 부정확해질 수 있다.
부가적인 유럽 표준 EN15611은 앞서 언급한 공압식 시스템 및 구성요소의 허용 공차에 대한 엄격한 한도를 적용하여 생산이 어렵고 비용이 많이 든다.
통상의 기술자에게 알려진 상용 제동 및 비상 제동을 통합하는 공압식 제동 시스템의 일 예가 도 1에 도시되어 있다.
일반 파이프 압력(101)은 5 bar 내지 3.5 bar의 가변 압력에서 브레이크 밸브(102)에 의해 조절되며, 여기서 5 bar는 널(null) 제동 요구를 나타내는 값이고 3.5 bar는 최대 상용 제동을 나타내는 값이다.
비상 버튼(103)은 비상 제동 요구를 나타내는 3.5 bar 미만의 값으로 일반 파이프를 배출한다. 분배기 밸브(104)는 도 2a에 도시된 그래프에 따라 일반 파이프 압력(101)의 함수로서 분배기 밸브(104)의 출구 압력을 조절한다.
일반 파이프 압력 값이 5 bar 일 경우, 상기 분배기 밸브(104)의 출구 압력은 널(null)이며 널 제동 요구에 상응한다.
일반 파이프 압력 값이 5 bar 내지 3.5 bar 일 경우, 분배기 밸브의 출구 압력은 0 bar와 3.8 bar 사이에서 선형으로 변하고, 3.8 bar는 비상 제동에 상응하는 압력 값이다.
일반 파이프 압력이 3.5 bar 미만일 의 경우, 분배기 밸브의 출구 압력은 3.8 bar, 다시 말하면 비상 제동에 상응하는 압력 값으로 유지된다.
비상 버튼(103)의 목적은 브레이크 밸브보다 훨씬 빠르게 일반 파이프를 배출시켜 일반 파이프 압력을 3.5 bar 값으로 예속시킴으로써, 상용 제동 상태로부터 비상 제동 상태로의 전환을 가속화시키는 것이다.
프랑스 정의 "
Figure pct00001
"의 약어인 VCAV로도 통상의 기술자에게 알려진 엠프티 로드 밸브(empty loaded valve)(105)는 도 2b에 도시된 특성에 따라 차량 중량의 함수로서 브레이크 실린더(106)로 보내진 압력을 보정하는 목적을 가지고 있다.
후자 기능의 목적은 차량의 설계 단계 동안 고려되는 이용 점착력에 따라 압력을 제한하는 것, 다시 말하면 이용 점착력을 초과하게 되는 최대가능 제동 압력을 제공하는 것이다. 이용 점착력을 초과하면 구름 마찰(rolling friction)로부터 휠 자체의 미끄럼 마찰(sliding friction)로의 전환으로 인한 제동력 손실 및 휠 플랫(wheel flat)으로 액슬(axle)이 잠길 수 있다.
분배기 밸브(104)와 엠프티 로드 밸브(105)는 도 3 및 도 4에 각각 개략적으로 도시되어 있으며, 매우 복잡한 공압식 구성요소들이다.
특히, 각각의 새로운 애플리케이션에 있어서, 상기 엠프티 로드 밸브(105)는 예를 들어 스프링 로드 또는 레버 비율과 같은 내부 몸체의 재설계를 요구하며, 이는 동일한 애플리케이션에 이용 가능한 점착력 및 차체 중량(tare) 및 전체 차량 로드 간의 새로운 중량 범위로 재조종되어야 한다.
또한, 동일한 열차에 대해 엠프티 로드 밸브(105)의 부속-구성요소의 서로 다른 구성을 지니는 것이 일반적인데, 그 이유는 차체 중량-전체 로드 간격이 열차 자체를 구성하는 다양한 차량 간에, 예를 들어 모터 카(Motor Car) 및 트레일러 카(trailer Car) 간에 차이가 있기 때문이다.
마지막으로, 열차의 시운전 단계(commissioning phase) 동안, 올바른 구성에 도달할 때까지 부속-구성 요소 자체를 빈번하게 교체해야 하는 지속적인 재교정이 필요하다.
철도 애플리케이션을 위한 전자 시스템의 구현은 현재 다음의 유럽 철도 표준에 의해 규제된다.
- EN50126 "철도 애플리케이션. 신뢰성(reliability), 유효성(가동율)(availability), 보수성(maintainability), 안전성(Safety)(RAMS)의 사양 및 설명. 기본 요구사항 및 일반적인 프로세스";
- EN50128 "철도 애플리케이션 - 통신, 신호 및 처리 시스템 - 철도 제어 및 보호 시스템용 소프트웨어";
- EN50129 "철도 애플리케이션. 통신, 신호 및 처리 시스템. 신호 전달을 위한 안전성 관련 전자 시스템".
특히, 표준 EN50126은 안전성 분석 결과를 기반으로 SIL0/1/2/3/4 안전성 레벨을 부속시스템에 할당하는 방법론을 정의하고, 표준 EN50128 및 EN50129는 할당된 SIL 레벨에 따라 소프트웨어 및 하드웨어 구성요소에 각각 적용할 설계 기준을 정의한다.
앞서 언급한 표준의 적용에 기초하여, 다음의 진술 및 개념이 표현될 수 있다:
- 상용 제동 기능을 구현하기 위해 사용되는 전자 시스템은 일반적으로 상기 구현을 SIL2 보다 높지 않은 안전성 레벨로 제한하는, 앞서 언급한 표준의 규정에 따라 이루어질 수 있다;
- 비상 제동 기능을 달성하기 위해 사용되는 전자 시스템은 상기 달성을 SIL3보다 낮지 않은 안전성 레벨로 제한하는, 앞서 언급한 표준의 규정에 따라 달성될 수 있다.
상용 제동을 제어하기 위한 SIL
Figure pct00002
2레벨을 준수하는 전자 시스템을 구현하는 것은 최신 기술이지만, SIL
Figure pct00003
3레벨에 따르는 전자 시스템을 개발하고 보수하는 것은 매우 복잡하고 번거롭다.
SIL
Figure pct00004
2시스템과 SIL
Figure pct00005
3시스템 간 개발 및 인증 비용 및 복잡성사이의 복잡성 및 개발 비용 및 인증 관계는 1:20과 1:40 사이에서 변하는 것이 전형적이다.
또한, 안전성 인증을 위한 공인 기관(Notified Body)과 국가 안전 요원(Safety Agency)은 동일한 하드웨어 아키텍처로 실행되는 서로 다른 SIL 레벨에서 개발된 소프트웨어 모듈의 공존을 인정하지 않으며 전체 SIL
Figure pct00006
3레벨에 도달해야 하는 전자 아키텍처에 대해 SIL
Figure pct00007
2 하드웨어 아키텍처에 의해 실행되는 SIL
Figure pct00008
3레벨의 공존도 인정하지 않는다.
따라서 상용 제동 기능, 비상 제동 기능, 진단 기능 및 기타 기능을 동시에 제공할 수 있는 단일 전자 아키텍처를 개발하는 것은 수익성이 없는 것이 분명한데, 그 이유는 상기 아키텍처가 긴 개발 시간 및 경제적 자원의 높은 지출을 통해 SIL
Figure pct00009
3레벨에 따라 완전히 달성되어야하기 때문이다.
따라서, 본 발명의 한 목적은 비상 제동 기능이 상용 제동 기능 및 다른 보조 기능과 분리되고 그와는 독립적인 것을 허용하여, SIL
Figure pct00010
2레벨 준수 부품으로부터 SIL
Figure pct00011
3 레벨 준수 부품의 완전한 격리를 보장하면서, 단일의 공통 액추에이터 상에 제동 압력을 수렴하게 함으로써 완전한 전자식 철도 제동 제어 시스템을 개발, 설치 및 보수하는 비용을 줄이는, 철도 차량의 비상 및 상용 제동의 전자 제어 시스템을 제공하는 것이다.
위에서 언급한 목적 및 이점들 및 다른 목적 및 이점은 본 발명의 한 실시형태에 따라 독립항에서 정의된 특성을 지니는 철도 차량의 비상 제동의 전자 제어 시스템에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시 예는 종속항에 정의되어 있다.
본 발명에 따른 비상 및 상용 제동의 전자 제어 시스템의 일부 바람직한 실시 예의 기능 및 구조적 특성이 지금부터 설명될 것이다. 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 통상의 기술자에게 공지된 상용 및 비상 제동을 위해 통합된 공압식 제동 시스템을 간략하게 보여주며, 단순화를 목적으로, 주 및 보조 저장소는 보고되지 않으며, 예시를 위해 모든 보조 기능이 필요하지는 않다.
도 2a는 분배기 밸브의 입력-출력 전달 기능을 보여준다.
도 2b는 엠프티 로드 밸브(105)를 기능적으로 에뮬레이트하는 곡선을 보여주며, 용어 "크러쉬 로드(crush load)"는 비정상적인 승객 과부하 상태를 나타낸다.
도 3은 분배기 밸브를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 엠프티-로드 밸브를 단면으로 보여주는 도면이다.
도 5는 비상 및 상용 제동의 전자 제어 시스템의 제1 실시 예를 보여준다.
도 6은 비상 브레이크 모듈의 제2 실시 예를 보여준다.
도 7은 비상 브레이크 모듈의 제3 실시 예를 보여준다.
도 8은 점착력 계수와 차량 속도에 따른 휠과 레일의 점착력 레벨 곡선을 정 성적으로 보여준다.
본 발명의 복수의 실시 예들을 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 다음의 설명에서 제공되거나 첨부도면들에 예시된 구성요소의 구조 및 구성의 세부사항에 대한 본 발명의 적용에 국한되지 않음이 명백하게 되어야 한다. 본 발명은 다른 실시 예들을 가정할 수 있으며 본질적으로 다른 방식으로 구현되거나 달성될 수 있다. 또한, 어법 및 용어는 설명을 목적으로 한 것이며 제한적인 것으로 해석되어서는 이니 됨을 이해해야 한다. "포함하다" 및 "구성하다" 그리고 이들의 변형의 사용은 이하에 언급된 요소 및 그의 등가물뿐만 아니라 추가 요소 및 그의 등가물을 포괄함이 이해되어야 한다.
본원 명세서 전체에서, "모듈(module)"이라는 용어는 전자 하드웨어-소프트웨어 아키텍처에 의해 실현될 수 있는 모듈의 의미로 의도되는 것이 바람직하며, "부속모듈(submodule)"이라는 용어는 소프트웨어를 통해 또는 상기 소프트웨어에 의해 제어되는 하드웨어를 통해 기능이 차례로 달성될 수 있는 부속모듈을 나타내는 것이 바람직하다. 상기 소프트웨어는 예를 들어 마이크로프로세서 또는 FPGA에 의해 실행될 수 있다.
첨부도면들에서, 모듈 내 다양한 부속모듈을 연결하는 선들은 바람직하게는 전기 신호 또는 소프트웨어 변수로서 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 차량, 특히 철도 차량을 위한 비상 및 상용 제동의 전자 제어 시스템(500)은 비상 브레이크 모듈(501)(SAFETY BRAKE MODULE) 및 상용 브레이크 모듈(507)(SERVICE BRAKE MODULE)을 포함하며, 이들 각각이 제동 압력 값을 생성하도록 구성된 전자 아키텍처를 포함하고, 상기 전자 아키텍처가 서로 독립적이고 서로로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 상용 브레이크 모듈(507)은 적어도 하나의 감속/상용 제동 요구 신호(530)를 수신하고 대응하는 상용 제동 압력 신호(535)를 생성하도록 구성된다. 상기 비상 브레이크 모듈(501)은 상기 상용 제동 신호(5305)의 수신을 위해 통신 채널(536)을 통해 상기 상용 브레이크 모듈(507)에 연결된다.
상기 비상 브레이크 모듈(501)은 비상 제동 요구를 나타내는 적어도 하나의 신호를 수신하고 비상 제동을 나타내는 대응하는 중간 제동 압력 신호(523)를 생성하도록 구성된다.
상기 비상 브레이크 모듈(501)은 또한 상용 제동 압력 신호(535)와 비상 제동을 나타내는 중간 제동 압력 신호(523) 사이에서 상대적으로 높은 값에 상응하는 제동 압력 제어 신호(524)를 생성하고, 전기-공압식 액추에이터(506)를 제어함으로써 상기 제동 압력 제어 신호(524)를 제동 압력으로 변환하기 위해 제공된다.
도 5에 도시된 제1 실시 예에서, 상기 상용 브레이크 모듈(507)은 예를 들어 상용 제동/감속 요구(530)를 통한 브레이크 핸들에 의해 생성된 상용 제동 또는 감속 요구(BRAKE HANDLE DEMAND)(530), 및 제1 중량 신호를 통한 차량 중량(WEIGHT) (522)을 수신하는 상용 제동 압력을 계산하는 부속모듈(508)을 포함한다.
상기 제1 중량 신호(522)는, 예를 들어, 서스펜션(suspension)에서 생기는 획득된 압력 값 또는 보기(bogie)에 대한 캐리지(carriage)의 위치 센서로부터 유도된 전압이다.
상용 제동 압력의 계산 부속모듈(508)은 위에서 언급한 상용 제동/감속 요구(530)에 상응하는 상용 제동에 필요한 압력 값의 계산을 실시간으로 실행하고 상기 압력 값에 상응하고 상기 계산된 상용 제동에 필요한 압력 값에 상응하는 값을 지니는 대응하는 상용 제동 압력 신호(535)를 생성한다.
상용 제동에 필요한 압력 값은, 예를 들어, 제1 상용 제동/감속 요구 신호(530)와 상기 제1 중량 신호(522)를 통상의 기술자에게 공지된 도 2b에 도시된 것과 유사한 적절한 기능을 통해 조합하지만, 이들 신호에 국한하지 않음으로써 획득될 수 있다.
TCMS(532)에서 생기는 제2 상용 제동/감속 요구 신호(531)는 또한 통신 부속모듈(509)에 의해 상용 제동 압력을 계산하는 부속모듈(508)로 전송될 수 있다.
통신 부속모듈(509)은 열차, 예를 들어 상기 TCMS(532) 및 트랙션 시스템(533)에 대한 것이지만 이들에 국한하지 않는 모든 통신 프로토콜의 관리를 허용한다.
점선 박스(510)에 포함된 다른 부속모듈들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 입력/출력 관리, 진단 정보(534)의 관리 및 저장 및 디스플레이 관리를 위한 부속모듈들, 진단 툴들에 대한 통신을 위한 부속모듈들, 및 통상의 기술자에게 일반적으로 공지진 비상 제동에 관련되지 않은 다른 부속모듈들이 포함되지만, 이들에 국한되지 않는다.
"유선" 또는 "무선" 유형과 무관하게 통신 채널(536)은 정보를 상호교환하기 위해 상용 브레이크 모듈(507) 및 비상 브레이크 모듈(501)에 의해 사용된다.
상기 통신 채널(536)은 "점 대 점(point-to-point)"일 수도 있고 차량 제동 기능에 반드시 전용되지 않는 부가 모듈들과 공유될 수도 있다. 상기 추가 모듈들은 도 5에 도시되지 않다.
상기 통신 채널(536)은 예를 들어 버스로 이루어질 수 있다.
정보, 특히 상기 상용 제동 압력 신호(535)는, 예를 들어, 유럽 표준 "EN50159: 철도 애플리케이션. 통신, 신호 및 처리 시스템. 전송 시스템의 안전성 관련 통신"에 표현된 바와 같은 "블랙 채널(black channel)" 개념에 따르지만, 이에 국한하지 않은 것에 따라 상용 브레이크 모듈(507)로부터 비상 브레이크 모듈(501)로 전달된다. 상기 통신 채널(536)은 또한, 하드웨어 아날로그 라인들, 예를 들어 전압, 전류 또는 PWM으로, 또는 여러 유선을 통한 디지털 인코딩에 의해 구현될 수 있다.
상기 비상 브레이크 모듈(501)에서, 제1 전달 함수의 계산 부속모듈(502)은 비상 제동 요구를 나타내는 적어도 하나의 신호를 수신한다.
이러한 실시 예에서, 비상 제동 요구를 나타내는 적어도 하나의 신호는 차량 제동 시스템의 제어 압력을 나타내는 공압식 제동 신호(520), 예를 들어 브레이크 파이프의 압력 값(도 1에서 참조번호 101로 앞서 나타냄)에 상응하는 적절히 획득된 압력 신호이며, 상기 적절히 획득된 압력 신호의 범위는 비상 제동에 상응하는 적어도 하나의 값을 포함한다.
예를 들어, 비상 제동에 상응하는 값은 사전에 결정된 임계 값을 초과하는 값일 수 있다. 용어 "초과하다"는 값이 사전에 결정된 임계 값보다 상대적으로 클 경우 또는 값이 사전에 결정된 임계 값보다 작을 경우 양자 모두의 경우를 나타낼 수 있다.
제1 전달 함수의 계산 부속모듈(502)은 제어 저장소로서 통상의 기술자에게 공지된 부속-기능들 및 오버로드(overload) 및 방전 작용들에 대해 관련된 거동들을 포함하여 분배기 밸브(104)를 기능적으로 에뮬레이션함으로써 도 2a에 도시된 곡선의 전달 함수를 계산한다.
따라서, 제1 전달 함수의 계산 부속모듈(502)은 분배기 밸브 압력 신호(521)를 출력하며, 이의 가상 값은 분배기 밸브(104)의 에뮬레이션에 따라 0 bar 내지 3.8 bar의 압력 값에 상응할 수 있다.
상기 분배기 브레이크 압력 신호(521)는 획득된 차량 중량의 값에 상응하는 제2 차량 중량 신호(528)("WEIGHT")와 함께 제2 전달 함수를 계산하기 위한 부속모듈(503)에 공급된다.
브레이크 라인 압력 신호 및 제2 차량 중량 신호(528)는 예를 들어, 상호 중복 진단된 채널들 및 센서들을 통하지만 이에 국한하지 않고 SIL
Figure pct00012
3 프로세스에 따라 획득된다.
대안적인 실시 예에서, 차량의 제2 중량 신호(528)는 통신 채널(536)을 통해 제동/감속 요구 부속모듈(508)로 전송될 수 있으며, 상기 제동/감속 요구 부속모듈(508)은 제1 중량 신호(522)를 획득하는 대신에 상기 차량의 제2 중량 신호(528)를 사용하게 된다.
제2 전달 함수의 계산 부속모듈(503)은 엠프티 로드 밸브(105)의 에뮬레이션을 실행함으로써 도 2b에 도시된 곡선의 전달 함수를 계산한다.
제2 전달 함수의 계산 부속모듈(503)의 출력은 비상 제동(523)을 나타내는 중간 브레이크 압력 신호이며, 이는 브레이크 파이프의 압력 신호를 조절함으로써 실행되는 제동의 결과로서 브레이크 실린더로 보내져야 하는 공압식 제동 압력의 가상 값을 나타낸다. 브레이크 파이프의 압력 신호가 가정할 수 있는 값의 범위는 비상 제동 값에 상응하는 값을 포함한다. 상기 값은 바람직하게는 공압식 제동, 다시 말하면 비상 제동(523)을 나타내는 중간 제동 압력 신호에 의해 달성될 수 있는 최대 값으로 표현된다.
2-입력 고압 선택 부속모듈(504)은 제2 전달 함수의 계산 부속모듈(503)에 의해 생성된 비상 제동(523)을 나타내는 중간 브레이크 압력 신호 및 상기 상용 브레이크 모듈(507) 내 상용 제동 압력의 계산 부속모듈(508)에 의해 생성된 상용 제동 압력 값에 상응하는 상용 압력 신호(535)를 입력으로 수신한다.
2-입력 고압 선택 부속모듈(504)은 다수의 선택 기능을 실행하여, 상용 압력 신호(535)와 비상 제동(523)을 나타내는 중간 제동 압력 신호 사이에서 상대적으로 높은 가상 압력 값을 지니는 신호를 출력으로 전파하며, 이는 비상 제동에 상응하는 값을 취할 수 있다. 상기 비상 제동에 대응하는 값은 공압식 제동에 의해 달성될 수 있는 최대 값으로 표현되는 것이 바람직하다.
제동 압력 제어 신호(524), 다시 말하면 상용 압력 신호(535)와 비상 제동(523)을 나타내는 중간 제동 압력 신호 사이에서의 상대적으로 높은 값은 그 후에 적절한 양방향 전기 신호(525)를 통해 전기-공압식 액추에이터(506)를 관리하여, 상기 모듈(505)에 입력된 제동 압력 제어 신호(524)를 상기 브레이크 실린더(527)에 입력되는 실제 압력으로 변환시킴을 허용하는 압력 제어 부속모듈(505)로 전파된다.
상기 압력 제어 부속모듈(505) 및 상기 전기-공압식 액추에이터(506)에 의해 형성된 커플의 비-제한적인 예는 특허 WO201675642에 기재되어 있다.
통상의 기술자라면 도 5에 도시되지 않은 보조 저장소 또는 미끄럼 방지 제어 시스템과 같은 전기-공압식 액추에이터(506)에 관련된 철도 제동 시스템의 전형적인 추가 요소들을 알고 있는데, 그 이유는 상기 추가 요소들이 본 발명의 내용에 엄격하게 관련되어 있지 않기 때문이다.
제안된 해결책은 상용 브레이크 모듈(507)로부터 비상 브레이크 모듈(501)의 기능적 및 결정적 독립성을 강조한다.
상기 비상 브레이크 모듈(501)이 SIL
Figure pct00013
3 기준에 따라 개발되면, 공압식 제동의 최대값에 상응하는 비상 제동 요구를 나타내는 적어도 하나의 신호를 포함하는 공압식 제동 요구가 브레이크 실린더(527)에 적용되지 않을 확률은 동등한 전통적인 공압식 시스템에 대해 일반적으로 허용되는 표준에 더 낮은 비용과 높은 정확도로 포함된다.
더욱이, 상용 브레이크 모듈(507)에서 생길 수 있는 어떤 유형의 하드웨어 또는 소프트웨어 고장이든, 비상 브레이크 모듈(501)의 2-입력 고압 선택 부속모듈(504)은 어떠한 경우에도 입력에 존재하는 상대적으로 높은 제동 요구를 선호할 것이며, 다시 말하면 항상 글로벌 시스템을 안전한 상태로 이끈다.
따라서, 이러한 해결책은 기능적 성능을 유지하면서 개발 비용 및 반복적인 제품 비용을 증가시키지 않고 상용 브레이크 모듈(507)이 최신 기술의 경우와 같이 SIL
Figure pct00014
2 안전성 레벨에 따라 개발되는 것을 허용한다.
도 6은 비상 브레이크 모듈(501)의 제2 실시 예를 보여준다. SIL
Figure pct00015
3 기준에 따라 전체적으로 개발된 비상 브레이크 모듈(501)은 이전의 실시 예에서 설명된 것의 적어도 일부를 복제하지만 사전에 설정된 비상 브레이크 압력 할당 부속모듈(602)을 또 포함한다. 상기 사전에 설정된 비상 브레이크 압력 할당 부속모듈(602)은 비상 브레이크 요구를 나타내는 제2 신호를 입력으로 수신한다. 이러한 실시 예에서, 비상 제동 요구를 나타내는 제2 신호는 예를 들어 전기 비상 루프에서 나오지지만 이에 국한되지 않는 비상 제동 요구를 나타내는 신호(604)이다.
예를 들어, "전기 비상 루프(electric emergency loop)"는 비상 제동 요구 조건을 검출하고 결과적으로 비상 제동 요구를 나타내는 신호(604)를 생성할 수 있는 전기 회로를 나타낸다.
전기 비상 루프로부터 나오는 비상 제동 요구를 나타내는 신호(604)에 의해 선언된 비상 수요가 있는 경우, 사전에 설정된 비상 제동 압력 할당 부속모듈(602)은 개별적인 비상 제동 압력 신호(605)에 가상의 사전에 설정된 압력 값을 부과한다.
2-입력 과반수 선택 부속모듈(504) 대신에, 상용 제동 요청 신호(535), 비상 전기 루프로부터의 비상 제동 요구 신호(605) 및 비상 제동(523)을 나타내는 중간 제동 압력 신호 중에서 가장 높은 값을 지니는 신호를 출력으로 전파함으로써 과반수 선택 기능을 수행하는 3-입력 과반수 선택 부속모듈(606)이 제공된다.
비상 제동에 상응하는 비상 제동(523)을 나타내는 중간 제동 압력 신호의 최대값.
3-입력 고압 선택 부속모듈(606)로부터 나오는 제동 압력(607)의 제어 신호, 다시 말하면 3개의 가상 압력 신호(535, 523 및 605) 중의 가장 높은 값은 그 후에 적절한 양방향 전기 신호(525)를 통해 전기-공압식 액추에이터(506)를 관리하여, 상기 모듈(505)에 입력된 가상 제동 압력 제어 신호(607)를 브레이크 실린더(507)에 입력되는 실제 압력으로 변환함을 허용하는 압력 제어 부속모듈(505)에 출력으로 전파된다.
예를 들어, 상기 비상 제동 압력 신호(605)의 값을 3-입력 과반수 선택 부속모듈(606)에 보내기 전에 제2 전달 함수를 계산하기 위한 제2 부속모듈(503)에 의해 차량 중량 신호(528)의 값으로 비상 제동 압력 신호(605)의 값을 조절하는, 비상 브레이크 모듈(501)의 부속모듈에 의해 다양한 조합이 생성될 수 있다.
도시되지 않은 일 실시 예에서, 비상 제동 요구를 나타내는 적어도 하나의 신호는 예를 들어 전기 비상 루프로부터 나오지만 이에 국한되지 않는 비상 제동 요구를 나타내는 신호(604)일 뿐일 수 있다.
추가의 제한적이지 않은 실시 예에서, 비상 브레이크 모듈(501)은 브레이크 파이프 압력 신호를 사용하지 않을 수 있지만 중량 신호(528)에 의해 조절되거나 중량 신호(528)에 의해 조절되지 않은 비상 브레이크 압력 신호(605)만을 사용할 수 있다.
비상 제동 동안 전기 역학적 회생 브레이크가 사용되는, 도 5 및 도 6으로 설명된 것의 확장이 도 7에 나타나 있다.
트랙션 제어는 현재 SIL
Figure pct00016
3 기준에 따라 개발에 적합하지 않은 DSP(Digital Signal Processor) 아키텍처 기반의 인버터로 이루어진다.
따라서 비상 제동 중에 트랙션 제어가 SIL
Figure pct00017
3시스템으로 지속적으로 모니터링되지 않으면 비상 제동 요구를 트랙션 시스템에 직접 위탁하는 것이 가능하지 않다.
도 7은 SIL
Figure pct00018
3 기준에 따라 전체적으로 개발된 비상 브레이크 모듈(501)의 제3 실시 예를 보여준다.
결정 부속모듈(702)은 도 5 및 도 6에서 각각 2-입력 고압 선택 부속모듈(504) 또는 3-입력 고압 선택 부속모듈(606)과 유사한 기능들을 실행한다.
결정 부속모듈(702)은 3-입력 고압 선택 부속모듈(606)로부터 나오는 제동 압력 제어 신호(607)가 전기-공압식 액추에이터의 부속모듈(506) 및 압력 제어 부속모듈(505)에 의해 공압 방식으로 달성될지를 결정하거나 또는 제동 토크 요구 신호(703)로 적절히 변환되어 통신 채널(536)을 통해 직접 트랙션 시스템(도시되지 않음)에 보내지거나 상기 상용 브레이크 모듈(507)을 통해 전파되는 지를 결정하는 기능을 지닌다.
결정 부속모듈(702)은 적합한 토크 센서 수단(705)에 의해 검출된 모터(704)의 제동 토크 신호의 값에 대한 정보를 연속적으로 수신한다. 상기 토크 센서 수단(705)은, 예를 들어, 재생 모터들에 의해 또는 상기 모터들의 하향 스트림에 존재하는 실제 토크 트랜스듀서들에 의해 생성된 전류를 측정하기 위한 변압기로 이루지지만 이에 국한되지 않는 토크 센서 수단(705)은 예를 들어 상호 중복 진단된 채널에 의해 SIL
Figure pct00019
3 기준에 따라 개발된다.
이러한 방식으로, 토크 센서 수단(705)의 상향 스트림에서의 전동식 제동 토크 측정에서부터 제동 토크를 관리하는 방법에 대한 결정 부속모듈(702)의 결정에 이르기까지의 완전한 경로는 SIL
Figure pct00020
3 요건을 준수한다.
3-입력 고압 선택 부속모듈(606)로부터 나오는 제동 압력의 제어 신호(607)가 존재하면, 상기 결정 부속모듈(702)은 등가의 토크 요구를 상기 트랙션 시스템으로 전송하고, 상기 토크 센서 수단(705)을 통해 실제 응답을 측정하며, 그리고 결과적으로 생성된 값이 요구 값보다 작으면, 압력 제어 부속모듈(505) 및 전기-공압식 액추에이터(506)의 부속모듈에 누락된 양을 요구함으로써 누락된 양을 즉시 보상함을 허용한다.
다시 말하면, 상기 비상 브레이크 모듈(501)은 전기 역학적 제동 토크를 요구하여 상기 토크 센서 수단(705)에 의해 상기 전기 역학적 제동 토크를 연속적으로 모니터링함으로써 제동 토크를 생성하고, 공압식 제동 토크의 생성을 통한 전기 역학적 제동 토크의 예상 가능한 일부 또는 전체 부족을 보상한다.
따라서, 예시된 해결책은 전기 역학적 회생 제동 시스템 및 제동 토큰 요구 신호(703)를 부속모듈이 상기 트랙션 시스템으로 전송하는 시스템들이 SIL
Figure pct00021
2 기준에 따라 개발된다는 점에 관계없이 상기 전기 역학적 회생 제동 시스템을 통해 SIL
Figure pct00022
3 레벨 비상 제동을 일부 또는 전부 관리 및 적용하는 것을 보장한다.
고속 조건에서 비상 제동을 처리하도록 이루어진 부가적인 실시 예가 또한 설명된다.
휠과 레일 간의 접착 레벨은 도 8에 정성적으로 나타낸 법칙에 따라 속도의 증가로 감소하는 것으로 알려져있다.
예를 들어, 상호 중복 진단된 휠의 회전 속도 감지 수단(707)에 의한 것이지만 이에 국한되지 않고 SIL
Figure pct00023
3 채널을 통해 획득되는 차량 속도 신호(706)는 상기 결정 부속모듈(702)에 의해 획득되고, 상기 결정 부속모듈(702)은 상기 결정 부속모듈(702)에서 사전에 매핑된 도 8의 곡선에 따라 전기 역학적 제동 토크 및/또는 제동 압력에 대한 요구를 제한함을 허용하게 된다.
이러한 방식으로, 상기 비상 브레이크 모듈(501)은 차량의 속도에 따라 차량의 점착력이 변함에 따라 제동 압력을 보정할 수 있다.
통상의 기술자는 예상 가능한 모든 실시 예에서 상용 제동에 관련된 모듈이 TCMS 장치 내에서 실현될 수 있고 통신 채널(536)을 통해 비상 브레이크 모듈과 통신할 수 있다는 점을 알 것이다.
또한, 통상의 기술자는 작동 시스템이 공압식보다는 유압식일 수 있음을 알 것이다.
예를 들어, 반드시 그런 것은 아니지만, 상기 상용 브레이크 모듈(507)은 다른 온-보드(on-board) 열차 시스템 내에서 달성된다.
또한, 상기 비상 브레이크 모듈(501)은 차량의 특성 아키텍처에 따라, 다수의 브레이크 실린더를 독립적으로 제어하기 위해 압력 제어 부속모듈(505) 및 전기-공압식 액추에이터(506)를 포함하는 하나 이상의 그룹을 포함할 수 있다.
앞서 설명한 실시 예들에서, 상기 비상 브레이크 모듈(501)은 EN50128 SIL
Figure pct00024
3 및 EN50129 SIL
Figure pct00025
3의 요구사항에 따라 설계될 수 있고, 상기 상용 브레이크 모듈(507)은 EN50128 SIL
Figure pct00026
2 및 EN50129 SIL
Figure pct00027
2의 요구사항에 따라 개발될 수 있다. .
지금까지 본 발명에 따른 휠과 레일 간 접촉을 시뮬레이션하기 위한 시스템 및 방법의 다양한 실시형태 및 실시 예가 설명되었다. 여기서 이해할 점은 각각의 실시 예가 다른 어떤 실시 예와도 조합될 수 있다는 점이다. 또한, 본 발명은 설명된 실시 예들로 국한되지 않고 첨부된 청구범위에 의해 정의된 범위 내에서 변경될 수 있다.

Claims (15)

  1. 차량용의, 특히 철도 차량용의 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템(500)에있어서, 상기 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템은 비상 브레이크 모듈(501) 및 상용 브레이크 모듈(507)을 포함하고, 상기 비상 브레이크 모듈(501) 및 상용 브레이크 모듈(507) 각각은 제동 압력 값을 생성하도록 구성된 전자 아키텍처를 포함하며, 상기 전자 아키텍처는 독립적이고 서로 분리되며,
    상기 상용 브레이크 모듈(507)은 적어도 하나의 감속/상용 제동 요구 신호(530)를 수신하고 대응하는 상용 제동 압력 신호(535)를 생성하도록 구성되고,
    상기 비상 브레이크 모듈(501)은 상기 상용 제동 압력 신호(535)를 수신하기 위한 통신 채널(536)을 통해 상기 상용 브레이크 모듈(507)에 연결되며,
    상기 비상 브레이크 모듈(501)은 비상 제동 요구를 나타내는 적어도 하나의 신호를 수신하고 비상 제동을 나타내는 대응하는 중간 제동 압력 신호(523)를 생성하도록 구성되고,
    상기 비상 브레이크 모듈(501)은 상기 상용 제동 압력 신호(535)와 비상 제동을 나타내는 중간 제동 압력 신호(523) 사이에서 상대적으로 높은 값에 상응하는 제동 압력 제어 신호(524)를 생성하도록 구성되며, 전기-공압식 액추에이터(506)를 제어함으로써 상기 제동 압력 제어 신호(524)를 제동 압력으로 변환하도록 구성되는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    비상 제동 요구를 나타내는 적어도 하나의 신호는 차량의 제동 시스템의 제어 압력을 나타내는 신호(520)이며, 상기 신호(520)의 적어도 하나의 극한 값은 비상 제동 조건을 나타내는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    비상 제동 요구를 나타내는 적어도 하나의 신호는 전기 비상 루프로부터 나오는 신호(604)인, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비상 브레이크 모듈(501)은 EN50128 SIL
    Figure pct00028
    3 및 EN50129 SIL
    Figure pct00029
    3의 요구사항에 따라 설계되는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상용 브레이크 모듈(507)은 EN50128 SIL
    Figure pct00030
    2 및 EN50129 SIL
    Figure pct00031
    2의 요구사항에 따라 설계되는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비상 브레이크 모듈(501)은 차량의 중량 신호(522)로 비상 제동 요구를 나타내는 적어도 하나의 신호를 조절하는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상용 브레이크 모듈(507)은 상기 차량의 중량 신호(522)로 상기 감속/상용 제동 요구 신호를 조절하는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상용 브레이크 모듈(507)은 열차 상에 탑재된 다른 제어 시스템 내에서 실현되는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비상 브레이크 모듈(501)은 전기 역학적 제동의 토크 센서 수단(705)에 연결되는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전기 역학적 제동의 토크 센서 수단(705) 및 그의 관리는 EN50128 SIL
    Figure pct00032
    3 및 EN50129 SIL
    Figure pct00033
    3의 요구 사항에 따라 설계되는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 비상 브레이크 모듈(501)은 전기 역학적 제동 토크를 요구하여, 상기 토크 센서 수단(705)에 의해 상기 전기 역학적 제동 토크를 연속적으로 모니터링함으로써 제동 토크를 생성하고, 공압식 제동 토크의 생성을 통해 예상 가능한 토크 부족을 보상하는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비상 브레이크 모듈(501)은 차량 속도의 함수로 이용 가능한 점착력에 따라 제동 압력을 보정하는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 채널(536)은 무선 채널인, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 채널(536)은 버스에 의해 이루어지는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 채널(536)은 고정배선 로우 솔루션(hardwired row solutions)을 통해 이루어지는, 비상 및 상용 제동 전자 제어 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021225246A1 (ko) * 2020-05-08 2021-11-11 한국철도기술연구원 대륙철도차량용 제동 시뮬레이션 시스템

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020021665A1 (ja) * 2018-07-25 2020-01-30 三菱電機株式会社 車両用ブレーキ制御装置および車両用ブレーキ制御方法
IT201800010349A1 (it) * 2018-11-15 2020-05-15 Faiveley Transport Italia Spa Sistema di controllo elettronico della frenatura di un veicolo ferroviario
IT201900012480A1 (it) 2019-07-22 2021-01-22 Faiveley Transport Italia Spa Sistema di controllo elettro-pneumatico della frenatura di servizio, per almeno un veicolo ferroviario
IT201900022086A1 (it) 2019-11-25 2021-05-25 Faiveley Transport Italia Spa Sistema di frenatura per lo svolgimento di ulteriori funzioni frenanti sicure
IT202000007003A1 (it) * 2020-04-02 2021-10-02 Faiveley Transport Italia Spa Attuatore elettromeccanico di frenatura di servizio e di emergenza per un veicolo ferroviario e sistema di frenatura elettromeccanico
CN112158083B (zh) * 2020-09-24 2022-06-14 中车株洲电力机车有限公司 一种紧急制动下机车牵引切除控制系统及方法
CN112224029B (zh) * 2020-10-15 2022-04-12 中车青岛四方车辆研究所有限公司 轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法
IT202000027089A1 (it) * 2020-11-12 2022-05-12 Faiveley Transport Italia Spa Sistema per la verifica di integrità di un convoglio ferroviario
CN114261378B (zh) * 2021-11-18 2022-10-14 中车株洲电力机车有限公司 城轨列车及其制动力管理方法与系统、ebcu
DE102022203767A1 (de) * 2022-04-13 2023-10-19 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Bremssystem und Bremsverfahren für Schienenfahrzeuge
DE102022203763A1 (de) * 2022-04-13 2023-10-19 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Bremssystem und Bremsverfahren für Schienenfahrzeuge
DE102022203764A1 (de) * 2022-04-13 2023-10-19 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Bremssystem und Bremsverfahren für Schienenfahrzeuge
DE102022203766B4 (de) * 2022-04-13 2024-03-21 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Bremssystem und Bremsverfahren für Schienenfahrzeuge
IT202200012023A1 (it) * 2022-06-07 2023-12-07 Faiveley Transport Italia Spa Sistemi di frenatura, atti all’esecuzione di una frenatura di emergenza tramite frenatura elettrodinamica, corrispondenti procedimenti di frenatura, e veicolo

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5979447U (ja) * 1982-11-19 1984-05-29 株式会社ナブコ 車両用ブレ−キ指令装置
JP2002528329A (ja) * 1998-10-23 2002-09-03 クノール−ブレムセ・ジステメ・フュール・シーネンファールツォイゲ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 鉄道車両用ブレーキシステム
KR20160010083A (ko) * 2014-07-18 2016-01-27 자동차부품연구원 노면 마찰계수를 이용한 자동 긴급 제동방법
WO2016075642A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Faiveley Transport Italia S.P.A. Electro-pneumatic assembly, particularly for a pneumatic braking installation of railway vehicles

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3887239A (en) * 1973-03-05 1975-06-03 Gen Signal Corp Method and apparatus for controlling the speed of a vehicle
GB1499877A (en) * 1974-02-14 1978-02-01 Westinghouse Brake & Signal Brake control apparatus
US4145091A (en) * 1977-09-30 1979-03-20 Wagner Electric Corporation Dual relay control valve having integral solenoid valve
DE3741790A1 (de) * 1987-12-10 1989-06-22 Wabco Westinghouse Fahrzeug Relaisventileinrichtung
JP3209288B2 (ja) * 1992-07-29 2001-09-17 財団法人鉄道総合技術研究所 鉄道車両用ブレーキ装置
US5738417A (en) * 1997-01-29 1998-04-14 Westinghouse Air Brake Company Brake pipe sensing unit
US5735579A (en) * 1997-01-28 1998-04-07 Westinghouse Air Brake Company Brake assurance module
JP3586140B2 (ja) 1999-07-02 2004-11-10 三菱電機株式会社 電気車の空気ブレーキ装置及び空気ブレーキ方法
EP1132274B1 (de) * 2000-02-26 2004-04-07 WABCO GmbH & CO. OHG Bremsdruckmodulator für elektronische Bremsanlage
DE102006041012A1 (de) * 2006-08-31 2008-03-06 Wabco Gmbh Ventileinheit, Bremssteuerungseinrichtung, Fahrzeugbremsanlage sowie Fahrzeug
WO2010046970A1 (ja) * 2008-10-21 2010-04-29 三菱電機株式会社 鉄道車両用ブレーキ制御装置
DE102009051019A1 (de) * 2009-10-28 2011-05-05 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Notbremseinrichtung eines Schienenfahrzeugs
DE102010053683A1 (de) * 2010-12-08 2012-06-14 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zur Steuerung einer gleitschutzgeregelten Reibungsbremsanlage eines Schienenfahrzeugs
DE102011110047A1 (de) * 2011-08-12 2013-02-14 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Notbremseinrichtung für ein Schienenfahrzeug, Bremsanlage für ein Schienenfahrzeug sowie Schienenfahrzeug
CN102424058B (zh) * 2011-11-18 2014-07-23 南车株洲电力机车有限公司 一种适应于机车制动系统的列车管低压保护系统及保护方法
ITTO20120229A1 (it) * 2012-03-16 2013-09-17 Faiveley Transport Italia Spa Impianto di frenatura per un convoglio ferroviario comprendente una pluralita' di carri per il trasporto di merci
GB2502252B (en) * 2012-03-26 2018-09-05 Knorr Bremse Rail Systems Uk Ltd Emergency braking
DE102012010519C5 (de) * 2012-05-25 2016-10-20 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zur Steuerung einer Druckluftbremseinrichtung eines Schienenfahrzeugs im Falle einer Zwangs-, Schnell- oder Notbremsung
JP5900891B2 (ja) * 2013-04-26 2016-04-06 三菱電機株式会社 ブレーキ制御装置およびブレーキ制御方法
US9469315B2 (en) * 2013-05-22 2016-10-18 Wabtec Holding Corp. Thermally optimized railway vehicle brake system
JP2015150908A (ja) 2014-02-10 2015-08-24 三菱重工業株式会社 ブレーキシステム、及び車両
KR102418108B1 (ko) * 2014-05-28 2022-07-07 파이벨리 트랜스포트 이탈리아 에스.피.에이. 철도 차량 전공 제동 시스템
DE102015224371A1 (de) 2015-12-04 2017-06-08 Siemens Aktiengesellschaft Druckluftbremseinrichtung für ein Schienenfahrzeug mit einer direkten, elektropneumatischen Bremse
US11479219B2 (en) * 2016-08-09 2022-10-25 Faiveley Transport Italia S.P.A. Vehicle control system
US10392031B2 (en) * 2016-11-03 2019-08-27 Ge Global Sourcing Llc System and method for controlling a vehicle
CN107161132B (zh) * 2017-06-02 2019-06-14 中车青岛四方车辆研究所有限公司 一种铁路客车电空制动系统及缓解方法
JP7164610B2 (ja) * 2017-12-18 2022-11-01 フェヴレ・トランスポール・イタリア・ソチエタ・ペル・アツィオーニ 少なくとも１つの鉄道車両のための常用及び非常ブレーキ制御システム
CN111634304B (zh) * 2019-03-01 2021-02-19 中车青岛四方车辆研究所有限公司 一种机车制动控制系统及控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5979447U (ja) * 1982-11-19 1984-05-29 株式会社ナブコ 車両用ブレ−キ指令装置
JP2002528329A (ja) * 1998-10-23 2002-09-03 クノール−ブレムセ・ジステメ・フュール・シーネンファールツォイゲ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 鉄道車両用ブレーキシステム
KR20160010083A (ko) * 2014-07-18 2016-01-27 자동차부품연구원 노면 마찰계수를 이용한 자동 긴급 제동방법
WO2016075642A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Faiveley Transport Italia S.P.A. Electro-pneumatic assembly, particularly for a pneumatic braking installation of railway vehicles

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021225246A1 (ko) * 2020-05-08 2021-11-11 한국철도기술연구원 대륙철도차량용 제동 시뮬레이션 시스템

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