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CN111032460A - 用于轨道车辆的制动执行器 - Google Patents

用于轨道车辆的制动执行器 Download PDF

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CN111032460A CN201880056147.9A CN201880056147A CN111032460A CN 111032460 A CN111032460 A CN 111032460A CN 201880056147 A CN201880056147 A CN 201880056147A CN 111032460 A CN111032460 A CN 111032460A
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Abstract

本发明涉及用于轨道车辆(2)的制动执行器(1)。该制动执行器(1)具有用于检测在所述制动执行器(1)中产生的制动力的传感器(3)、用于检测通过所述制动力在制动执行器(1)中产生的振动的传感器(4)和控制单元(5)，其中，所述控制单元(5)设计为，生成轨道车辆(2)的速度与所产生的制动力以及与通过制动力产生的振动的频率的关系。

Description

用于轨道车辆的制动执行器
技术领域
本发明涉及一种用于轨道车辆的制动执行器、尤其是用于可以自给自足地运行的轨道车辆的制动执行器。
背景技术
在制动运行中，对当前轨道车辆中需要的制动力进行连续计算。该计算基于行驶速度、装载状态、制动要求和其它制动系统的可用性进行。
在紧急制动时，由制动执行器限定需本地施加的制动力，其中，该制动力同样与装载状态和速度相关。然而当速度信号受到干扰或在制动执行器与发出速度信号的上级控制系统之间的通信受到干扰时，轨道车辆的速度不能得到考虑。由于这个原因，将制动器向“失效保护“的方向设计，使得在制动时假设最大可能速度并且与此相应地设计制动器大小。
然而这样的尺寸设计会导致尺寸过大，从而产生升高的成本。另一方面会在错误情况中、即速度信息的缺失情况下出现与安全性有关的制动路径的增长或会导致制动装备的过热负荷。
此外，因为配属给每个制动执行器的速度传感器过于昂贵，在车架平面或转向架平面上实施对当前制动系统中的制动力的计算和对制动执行器的操控。速度信息的缺失(Ausfall)与此相应地也总是涉及这样的单元。
发明内容
本发明的目的在于：提供制动执行器，所述制动执行器消除上述缺陷并且能够实现可靠的制动，而不进行过大设计。
所述目的通过根据权利要求1所述的制动执行器和根据权利要求7所述的方法得以实现。有益的改进方案是从属权利要求的内容。
通过根据权利要求1所述的观点的制动执行器，可以生成在轨道车辆的速度与通过制动执行器产生的制动力以及与通过所述制动力在制动执行器中产生的振动的频率之间的关系、并且由此仅经由用于检测所产生的制动力的附加传感器由在制动执行器上的可用信息来确定所述速度，并且检测通过制动力在制动执行器中产生的振动。
由此不必设置冗余的通信系统，或实施对制动器的过大设计。此外在识别到的紧急制动中，本地制动执行器实施与速度有关的紧急制动，而不必使用由速度传感器测得的速度或与车辆平面的通信。此外，与安全性有关的制动路径可以通过制动执行器的低失效率得到改进。
在有利的改进方案中，制动执行器具有挤压件、即例如制动片，所述挤压件设计为，被压靠到制动盘上。通过将挤压件按压到制动盘上不仅能够检测到制动力，而且能够简单地在每个制动执行器中检测通过按压到制动盘上产生的振动。
在另一有利的改进方案中，通过唯一的传感器检测制动力和通过制动力产生的振动。这样的传感器例如抵抗制动力将制动力生成器支撑在制动执行器的制动钳内，从而能够通过该传感器同时检测制动力和振动，所述振动例如由挤压件在制动盘上的摩擦或由制动盘的不平衡引起。由此减少构造部件数量并且由此降低成本。
当制动力生成器在正常运行中以有利的方式与设计为提供轨道车辆的速度信号的上级控制系统相连时，可以在正常运行中使用所述速度信号，以便计算与速度相关的制动力，并且还可以生成速度与产生的制动力以及与通过制动力产生的振动的配属。
有利地，所述控制单元以设计为，在轨道车辆的停车状态中发出停车状态信号。所述与速度传感器无关的停车状态信号则例如可以用于通过所述上级控制系统对与安全性有关的、例如用于释放以打开门的停车状态信号进行可信度测试。因为在轨道车辆中设置有大量的制动执行器，所以停车状态信号的可用性高，而速度传感器的停车状态信号例如由于电场的影响而可能是不可靠的。
在一种有利的改进方案中，所述控制单元设计为，通过经由计算标准偏差、“快速傅里叶变换-FFT”或“离散傅里叶变换-DFT”而计算相关因数来确定频率份额。由此可以以简单的方式计算系数，这些系数可以用于确定在轨道车辆的速度与通过制动执行器产生的制动力以及与通过制动力在制动执行器中产生的振动的频率之间的关系。
通过具有根据权利要求7所述的观点的方法，可以产生在轨道车辆的速度与通过制动执行器产生的制动力以及与通过制动力在制动执行器中产生的振动的频率之间的关系，并且由此仅经由用于检测所产生的制动力的附加传感器由在制动执行器上可用的信息确定所述速度，并且检测由所述制动力在制动执行器中产生的振动。由此不必设置冗余的通信系统或不实施对制动器的过大设计。
在所述方法有利的改进方案中，经由上级控制系统提供速度信号，在该改进方案中可以在正常运行中使用所述速度信号，以便计算与速度相关的制动力，并且还可以生成所述速度与所产生的制动力以及与通过所述制动力产生的振动的配属。
所述方法可以以有利的方式将通过轨道车辆的速度换算到制动盘的旋转速度所计算的频率配属给制动盘的转速。
当在制动运行期间实施用于确定具有制动执行器的轨道车辆的速度的步骤时，可能的是：在没有例如附加的测试制动的情况下实施所述配属。
在轨道车辆的停车状态中有利地发出停车状态信号时，则例如可以通过上级控制系统将该与速度传感器无关的停车状态信号用于对与安全性有关的、例如用于释放以打开门的停车状态信号进行可信度测试。
可以有利地通过经由计算标准偏差、“快速傅里叶变换-FFT”或“离散傅里叶变换-DFT”来计算相关因数来确定频率份额。由此可以以简单的方式计算系数，所述系数可以用于确定在轨道车辆的速度与通过制动执行器产生的制动力以及与通过制动力在制动执行器中产生的振动的频率之间的关系。
优选将所述系数存储在综合特性曲线中，以便在上级控制系统的速度信息出现缺失的情况下使用适于每个制动执行器的与速度相关的制动参数。
当所述综合特性曲线有利地被连续适配、即例如在每种制动运行中都适配时，可以简单地考虑制动系统由于老化和磨损造成的变化。
在所述通信中断时，所述控制单元可以由所检测的产生的制动力、由所述制动力在制动执行器中产生的振动和存储在所述综合特性曲线中的系数确定所述轨道车辆的速度，并且由此确定适当的需施加的制动力，以便实施与速度相关的制动。
附图说明
现在通过参照附图借助实施例来阐述本发明。
图1示出具有根据本发明的制动执行器的轨道车辆的示意图。
具体实施方式
图1示意性示出轨道车辆2，所述轨道车辆具有制动执行器1。所述制动执行器1分别配属给轨道车辆2的一个制动器，所述制动器在此表示为制动盘7。然而可选地但并非强制性要求的是：为每个制动器配属一个根据本发明的制动执行器1。
所述制动执行器1具有用于检测制动力的传感器3，借助所述传感器检测在制动执行器1中产生的制动力。此外，所述制动执行器1具有用于检测振动的传感器4，借助所述传感器检测通过制动力在制动执行器1中产生的振动。所述用于检测制动力的传感器3和用于检测振动的传感器4可选地也可以构造为唯一的传感器，其中，这个唯一的传感器则可以设置在示出用于检测制动力的传感器3的部位上。因此则可以检测产生的制动力和通过该制动力产生的振动。
此外，所述制动执行器1还具有控制单元5。所述用于检测制动力的传感器3和用于检测振动的传感器4与控制单元5连接。所述控制单元5设计为，生成所述轨道车辆2的速度与所产生的制动力以及与通过制动力产生的振动的频率的关系。在轨道车辆的停车状态中，所述控制单元6可选地产生停车状态信号并且将其发出。此外，所述控制单元5设计为，通过经由计算标准偏差、“快速傅里叶变换”(FFT)或“离散傅里叶变换”(DFT)来计算相关因数来确定由制动力产生的振动的频率份额。
所述制动执行器1此外具有挤压件6、例如制动片。该挤压件6被压靠到制动盘7上。在关于制动盘7对置的一侧上示出另一挤压件6，以便能够将制动盘7夹紧在其间并且制动。所述制动器为此具有制动钳8，所述制动钳相对所述制动盘7可以是可移动的。
此外，在所述制动钳8中设置有制动力生成器9，所述制动力生成器在此示出在挤压件6之一与所述用于检测制动力的传感器3之间。所述制动力生成器9例如是压缩空气缸。
所述制动执行器1在正常运行中与提供轨道车辆2的速度信号的上级控制系统10连接。所述正常运行是没有干扰(例如在控制单元5与所述上级可控制系统10之间的通信中断使得控制单元6不能提供速度信号)的运行。
在运行中，所述控制单元5可以在制动运行期间检测在制动执行器1中产生的制动力。此外，所述控制装置5检测通过制动力在制动执行器1中产生的振动。所述通过制动力在制动执行器1中产生的振动来源于由挤压件6按压到制动盘7上或由制动盘7的不平衡产生的振动。所述控制单元5则生成轨道车辆2的速度与所产生的制动力以及与通过所述制动力在制动执行器1中产生的振动的频率的关系。频率份额通过经由计算标准偏差、“快速傅里叶变换”(FFT)或“离散傅里叶变换”(DFT)而计算相关因数来确定。由所述计算确定系数，所述系数则在控制单元5中存储在综合特性曲线中。所述综合特性曲线在制动运行中得到连续适配。
轨道车辆2的速度由上级控制系统10提供并且由控制单元5换算成制动盘7的旋转速度。
此外，所述控制单元5在轨道车辆2的停车状态期间发出停车状态信号。
在控制单元5与上级控制系统10之间的通信中断时，可以由所检测的制动力、通过该制动力产生的振动和存储在所述综合特性曲线中的系数来确定轨道车辆2的速度，并且尽管所述通信中断，也能实施与速度相关的制动。
所有在说明书、以下的权利要求书和附图中示出的特征不管是单独的还是彼此间任意组合的对本发明而言都是重要的。
附图标记列表
1 制动执行器
2 轨道车辆
3 用于检测制动力的传感器
4 用于检测振动的传感器
5 控制单元
6 挤压件
7 制动盘
8 制动钳
9 制动力生成器
10 上级控制系统

Claims (15)

1.用于轨道车辆(2)的制动执行器(1)，该制动执行器具有：
用于检测在所述制动执行器(1)中产生的制动力的传感器(3)；
用于检测通过所述制动力在制动执行器(1)中产生的振动的传感器(4)；和
控制单元(5)，其中，该控制单元(5)设计为，生成轨道车辆(2)的速度与所产生的制动力以及与通过制动力产生的振动的频率的关系。
2.根据权利要求1所述的制动执行器(1)，其中，所述制动执行器(1)具有挤压件(6)，该挤压件设计为用于按压到制动盘(7)上。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的制动执行器(1)，其中，所述用于检测在制动执行器(1)中产生的制动力的传感器(3)和所述用于检测通过制动力在制动执行器(1)中产生的振动的传感器(4)构造为唯一的传感器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制动执行器(1)，其中，所述控制单元(5)在正常运行中与上级控制系统(10)连接，该上级控制系统设计为，提供轨道车辆(2)的速度信号。
5.根据前述权利要求中任一项所述的制动执行器(1)，其中，所述控制单元(5)设计为，在轨道车辆(2)的停车状态中产生停车状态信号。
6.根据前述权利要求中任一项所述的制动执行器(1)，其中，所述控制单元(5)设计为，通过经由计算标准偏差、“快速傅里叶变换-FFT”或“离散傅里叶变换-DFT”而计算相关因数来确定频率份额。
7.用于确定具有根据权利要求1至6中任一项所述的制动执行器(1)的轨道车辆(2)的速度的方法，所述方法具有的步骤有：
检测在制动执行器(1)中产生的制动力；
检测通过制动力在制动执行器(1)中产生的振动；
生成轨道车辆(2)的速度与所产生的制动力以及与通过制动力产生的振动的频率的关系。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，由上级控制系统(10)提供所述速度。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，将轨道车辆(2)的速度换算成制动盘(7)的旋转速度。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，在制动运行期间实施所述步骤。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中，在所述轨道车辆(2)的停车状态中发出停车状态信号。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，通过经由计算标准偏差、“快速傅里叶变换-FFT”或“离散傅里叶变换-DFT”而计算相关因数来确定频率份额。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法具有的步骤有：
由所述相关因数确定系数；
将所述系数存储在综合特性曲线中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，连续对所述综合特性曲线进行适配。
15.根据权利要求13或14中任一项所述的方法，其中，所述控制单元(5)在通信中断时由所检测的产生的制动力、通过制动力产生的振动和存储在综合特性曲线中的系数来确定所述速度。
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