控制压缩空气制动装置的方法和相应的压缩空气制动装置 |
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| 申请号 | CN201380039161.5 | 申请日 | 2013-05-24 | 公开(公告)号 | CN104487298B | 公开(公告)日 | 2017-07-18 |
| 申请人 | 克诺尔-布里姆斯轨道车辆系统有限公司; | 发明人 | S·奥里希; T·格伦瓦尔德; A·赛登施旺; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于在强迫 制动 、快速制动或者紧急制动的情况下控制轨道车辆的压缩空气制动装置的方法，该压缩空气制动装置具有：一个受调节的电控 气动 制动装置(2)，带有制动压 力 调节；一个不受调节的制动压力控制装置(4)，用于产生未经调节的制动压力；以及至少一个气动的制动执行器(16)，本发明规定：响应于用以触发强迫制动、快速制动或者紧急制动的 信号 ，a)同时激活所述受调节的电控气动式制动装置(2)和所述不受调节的制动压力控制装置(4)，和b)将用于由受调节的电控气动式制动装置(2)所产生的制动压力的第一数值(10)或者用于代表这个制动压力的预控压力的第一数值(10)和用于由不受调节的制动压力控制装置(4)产生的制动压力的第二数值(12)或者用于代表这个制动压力的预控压力的第二数值(12)相互进行比较，其中，该比较通过使第一数值(10)和第二数值(12)作用到纯气动机械式的比较装置(14)的机械部件上而予以实现，和c)与该比较相关联地，将基于仅仅第一数值(10)或者仅仅基于第二数值(12)或者基于第一数值(10)和第二数值(12)的制动压力控制引入所述至少一个气动的制动执行器(16)中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于在强迫制动、快速制动或者紧急制动的情况下控制轨道车辆的压缩空气制动装置的方法，该压缩空气制动装置具有：一个受调节的电控气动式制动装置(2)，带有制动压力调节；一个不受调节的制动压力控制装置(4)，用于产生未经调节的制动压力；以及至少一个气动的制动执行器(16)， |
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| 说明书全文 | 控制压缩空气制动装置的方法和相应的压缩空气制动装置技术领域[0001] 本发明涉及一种用于在强迫制动、快速制动或者紧急制动的情况下控制轨道车辆的压缩空气制动装置的方法，该压缩空气制动装置具有：一个受调节的电控气动式制动装置，带有制动压力调节；一个不受调节的制动压力控制装置，用于产生未经调节的制动压力；以及至少一个气动的制动执行器。本发明还涉及一种相应的压缩空气制动装置。 背景技术[0002] 摩擦式制动器在车辆中的应用，特别是盘式制动器在轨道车辆中的应用受到如下制约：制动盘只能吸收有限的能量，制动衬片仅仅在确定的极限温度以内是稳定的，只能给制动盘施加有限的制动功率，以及最大静摩擦系数取决于制动盘与制动衬片之间的相对速度。因此，高速列车的制动系统通常设置有至少两个与速度相关联的级别，其中，在速度较高时利用比在速度较低时更小的制动力制动，以避免制动器在较高速度时过早磨损或者达到负载极限。 [0003] 必须以高的安全等级执行强迫制动、快速制动和紧急制动。因而为此通常使用仅仅是机械气动式的部件(调节阀、中继阀)，其带有气动信号通路，特别是经由主风管路HL，或者使用电控气动式的部件，其带有由安全回路所构成的电信号通路。对于这样的部件，是不需要安全证的。利用这种部件虽然可以与速度相关联地对制动器进行上文已经说明的分级操控，然而却不能借此完全利用制动器在其负载极限内的有效功率。 [0004] 例如在这种类型的DE 10 2009 051 019 A1中介绍了一种与速度相关联地分级的轨道车辆紧急制动装置。在该文献中示出了紧急制动的分等级过程，其中，首先通过再生制动器与电控气动式制动器的配合作用，制动力调节地以及与速度相关联地在混合制动的意义上实施紧急制动。在再生制动器停止运转的情况下，则单单借助受调节的电控气动制动器以及与速度相关联地实施紧急制动力。如果电控气动制动器停止运转，则通过一个附加的电磁紧急制动阀装置与速度相关联地控制紧急制动力。因此，在紧急制动情况下，在再生制动器停止运转时或者是激活电控气动制动器、或者是在其失灵时激活附加的电磁紧急制动阀装置，但从不共同激活两套系统。 [0005] 相比于在强迫制动、快速制动和紧急制动时与速度相关联地分级控制制动力，对制动力或者制动压力进行连续和无级调节提供了下述可能性：能够使用在对于制动压力或者说对于制动力的与速度相关联的额定值方面稳定连续的特征曲线，因此，不但能更好地利用制动器在其负载极限内的有效功率、而且又能保证更好地接近于标准的要求或者规定。然而，制动力或者说制动压力的这种连续、无级调节的缺点是需要安全证，安全证通常要花费很高成本来完成并且必须为制动器的每个新项目重新制作。 发明内容[0006] 发明目的： [0007] 与此相对，本发明的目的在于，提供一种用于控制压缩空气制动装置的方法或者一种压缩空气制动装置，该方法或者该压缩空气制动装置以低成本保障了在强迫制动、快速制动或者紧急制动情况下的高度可靠性。 [0008] 根据本发明，上述目的通过如下所述的特征得以实现。 [0009] 发明公开内容： [0010] 根据本发明，提出了一种用于在强迫制动、快速制动或者紧急制动的情况下控制轨道车辆的压缩空气制动装置的方法，该压缩空气制动装置具有：一个受调节的电控气动式制动装置，带有制动压力调节、制动力调节或者减速调节；一个不受调节的制动压力控制装置，用于产生与速度相关联地分级的制动压力；以及至少一个气动的制动执行器，在该方法中，响应于用以触发强迫制动、快速制动或者紧急制动的信号， [0011] a)同时或者并行地激活所述受调节的电控气动式制动装置和所述不受调节的制动压力控制装置，和 [0012] b)将用于由所述受调节的电控气动式制动装置所产生的制动压力的第一数值或者用于代表这个制动压力的预控压力的第一数值和用于由所述不受调节的制动压力控制装置所产生的制动压力的第二数值或者用于代表这个制动压力的预控压力的第二数值进行比较，其中，该比较通过使第一数值和第二数值作用到纯气动机械式的比较装置的机械部件上而予以实现，和 [0013] c)与该比较相关联地，将基于仅仅第一数值或者基于仅仅第二数值或者基于第一数值和第二数值的制动压力控制引入(einsteuern)所述至少一个气动的制动执行器中，[0014] 其中，只要所述第一数值以不多于预定的分数低于所述第二数值，制动压力或者代表这个制动压力的预控压力就由该第一数值生成，否则，制动压力或者代表这个制动压力的预控压力由该第二数值生成。 [0015] 所说“将第一数值与第二数值进行比较”应该理解为：使第一数值与第二数值彼此建立相对关系，而无需必然地为此求出绝对数值，例如绝对的制动压力值。 [0016] 所说“该比较通过使第一数值和第二数值作用到纯气动机械式的比较装置的机械部件上而予以实现”应该理解为：采用形式上为第一数值和/或第二数值的纯气动信号，以便对纯机械部件(诸如换向阀或者双向止回阀的可动阀体)起作用，从而提供比较的结果，例如启用第一和第二数值中相应较大的数值(“select-high”)或者启用第一和第二数值中相应较小的数值(“select-low”)或者又重新形成一个数值，第一数值和第二数值包含于该数值当中-例如通过相加或相减或者通过第一与第二数值之间的比例。为此，例如可以针对换向阀阀体的作用面在其规格大小方面相应地作出安排。在此情况下，例如借助由第一数值和第二数值彼此反向加载的阀体的作用面的大小来实现第一数值与第二数值的比较。 [0017] 特别是，不应该使电气或者电子部件参与所述第一数值与第二数值的比较，以避免用于电气或者电子部件的安全证。由于不需为这样的纯粹气动机械式的器件提供安全证，所以能够以相对较低的实现成本来实施本发明的方法。 [0018] 特别优选的是，在受调节的电控气动式制动装置的控制器的存储器中保存有特征曲线，这些特征曲线中存储有对于制动压力、对于预控压力或者对于制动力的与轨道车辆速度相关联的额定值的相关性。因此，为避免磨损，能够以稳定连续的方式实现文首述及的与速度相关联的制动力匹配调整。 [0019] 类似地，所述不受调节的制动压力控制装置优选构造成用于产生制动压力或者预控压力，该压力与速度相关联地分级。这意味着：受调节(aussteuern)的制动压力或者预控压力的数值与速度相关联地、梯级状地变化。因此，为避免磨损，能够即便不是稳定连续地、而是分级地实现文首述及的与速度相关联的制动力匹配调整。 [0020] 特别是，在所述气动机械式的比较装置中在第一数值与第二数值之间找到一个经加权评估的最大选择(gewichtetes“select high”)。特别优选的是，只要例如第一数值以不多于预定的分数低于第二数值，所述制动压力就由第一数值生成以及否则由第二数值生成并且被控制引入所述至少一个气动的制动执行器中。在此，该预定的分数约为30％。 [0021] 例如，换向阀、双向止回阀或者中继阀用作机械气动式的设备，它们全部是本发明意义下的气动机械式器件并且均是在没有电气或者电子器件的情况下运行，以便能够实施第一数值与第二数值之间的比较。然后第一数值和第二数值分别位于上述机械气动式部件的输入接头上并且例如以彼此反向的方式对活塞或者阀体的作用面加载。 [0022] 根据一种发展设计，所述不受调节的制动压力控制装置是一种已知的间接制动器，该制动器与主风管路HL内的主风管压力相关联地产生未经调节的制动压力或者未经调节的预控压力作为第二数值。在此，主风管压力可以受到一个调节阀装置的电控气动影响，该调节阀装置包含有制动电磁阀和缓解电磁阀。 [0023] 与此相对，所述受调节的电控气动式制动装置则优选是一种已知的、直接的电控气动式制动装置，带有电控气动式制动压力调节器，该制动压力调节器借助制动电磁阀、缓解电磁阀、压力传感器以及电子控制器基于在主风缸管路HB内引导的主风缸管压力而产生经调节的制动压力或者经调节的预控压力作为第一数值。 [0024] 本发明还涉及一种轨道车辆的压缩空气制动装置，其包括：受调节的电控气动式制动装置，带有制动压力调节；不受调节的制动压力控制装置，用于产生未经调节的制动压力；用于控制各制动装置的控制系统；至少一个气动的制动执行器；以及与控制系统配合作用的信号装置，至少用于产生用以触发强迫制动、快速制动或者紧急制动的信号，其中，所述控制系统构造为，使它响应于由信号装置控制输出的用以触发强迫制动、快速制动或者紧急制动的信号同时激活所述受调节的电控气动式制动装置和所述不受调节的制动压力控制装置。 [0025] 在此设置有一个纯气动机械式的比较装置，通过该比较装置，将用于由所述受调节的电控气动式制动装置所产生的制动压力的第一数值或用于代表这个制动压力的预控压力的第一数值和用于由所述不受调节的制动压力控制装置所产生的制动压力的第二数值或用于代表这个制动压力的预控压力的第二数值相互进行比较，其中，该比较通过使第一数值和第二数值作用到所述纯气动机械式的比较装置的机械部件上而予以实现。 [0026] 在此，所述气动机械式的比较装置另外还构造为，使它与该比较相关联地基于仅仅第一数值或者基于仅仅第二数值或者基于第一数值和第二数值来产生用于所述至少一个气动的制动执行器的制动压力或者代表这个制动压力的预控压力。 [0027] 并且，所述机械气动式的比较装置构造为，只要所述第一数值以不多于预定的分数低于所述第二数值，制动压力或者代表这个制动压力的预控压力就由该第一数值生成，否则，制动压力或者代表这个制动压力的预控压力由该第二数值生成。 [0028] 根据一种发展设计，所述机械-气动的比较装置与所述至少一个制动执行器之间接有一个通量增强器( 助力机构)，例如形式上为中继阀。 [0029] 尤其是用于产生用以触发强迫制动、快速制动或者紧急制动的信号的所述信号装置可以包含至少一个电气安全回路。 附图说明[0031] 下面，本发明的一个实施例在附图中示出，在下文的说明中对其加以详细阐释。附图中示出： [0032] 图1为用于控制轨道车辆的压缩空气制动系统的方法的一个优选的实施方式的高度简化示意图； [0033] 图2为与轨道车辆的速度相关联的制动力F的曲线图。 具体实施方式[0034] 在图1中示出了用于控制轨道车辆或者由多个轨道车辆构成之列车的压缩空气制动装置的方法的优选实施方式的高度简化示意图，该压缩空气制动装置包含一个直接作用的、制动压力调节的、电控气动式制动装置(“直接制动器”)2和一个间接作用的、带有不受调节的制动压力控制系统的制动器(“间接制动器”)4。下文将对直接制动器2和间接制动器4的构造简短地加以解释。 [0035] 主风缸管路HB贯穿所述轨道车辆或者列车，该主风缸管路由一个压缩空气源，例如空气压缩机，供给处于主风缸管压力的压缩空气。主风缸管路HB为直接制动器2以及间接制动器4供给压缩空气。另外，还存在着由司机制动阀所控制的主风管路HL，该主风管路用于控制间接制动器4。 [0036] 直接制动器2具有一个电控气动式压力调节器，在该压力调节器中，由制动控制器的控制电子系统通过信号线预先规定的电指令被转换成气动信号，特别是一个预控压力，用于下游的中继阀或者单位压力转换器。电控气动式压力调节器由制动电磁阀、缓解电磁阀、压力传感器以及电子制动控制器所构成。在此，制动电磁阀和缓解电磁阀承担着无级和快速升压或降压的功能。压力传感器用于测量经调节的预控压力。电控气动式压力调节器与电子制动控制器共同构成一个压力控制回路，在该压力控制回路中对用于中继阀的预控压力进行调节。然后通过中继阀与经调节的预控压力相关联地产生用于至少一个作为制动执行器的气动制动缸的制动压力。另外，中继阀可以与负载相关联地并且还与速度相关联地产生制动压力。因此，借助直接制动器2连续和无级调节地产生制动压力。这种直接制动器2本身是众所周知的，例如由文首述及的DE 10 2009 051 019 A1公开。因而在此可以不再对其进行阐述。 [0037] 直接制动器2尤其在工作制动(行车制动)时用于支持优先化的电动力制动器，并且在该电动力制动器停止运转时还用作冗余的备用级(redundante Rückfallebene)。然而在本发明的范围内，直接制动器2还用于强迫制动、紧急制动或者快速制动，如后面还将说明的那样。 [0038] 根据图2中示出的用于直接制动器2的曲线6，在直接制动器2的电子制动控制器的存储器中保存有特征曲线，这些特征曲线中存储有对于制动力F或者制动压力或预控压力的与轨道车辆速度v相关联的额定值的相关性。借此以连续的方式实现了与速度相关联地对制动力F或者制动压力或者预控压力进行匹配调整，以避免磨损。在目前的情况下，由在速度范围0＜v＜vgrenz1内某一恒定的速度值出发，从速度vgrenz1起，在制动压力调节的框架下连续地降低了例如所述直接制动器2的制动力F以及额定预控压力。 [0039] 间接制动器4特别用于强迫制动、紧急制动和快速制动。司机在每个驾驶台中可以使用一个用于操纵间接制动器4的司机制动阀。司机可以通过司机制动阀使主风管路HL无级地排气并因此降低5bar的压力(释放压力)。在降低了1.5bar时达到最高制动级。进一步降低压力并没有进一步的效果。在强迫制动、快速制动或者紧急制动时，为了缩短制动时间和动作时间，要使主风管路HL猛然排气。在此，通过操纵驾驶台中的紧急开关按键和由此产生的电气安全回路的开启来降低主风管路HL内的压力并因此触发间接制动器4的强迫制动、快速制动或者紧急制动。主风管压力传输机车司机的制动指令和缓解指令，该主风管压力在各个车厢中通过调节阀而变换为预控压力或者制动缸压力。在此，(在5bar的释放压力与最高制动级的压力之间范围内)下降的主风管压力导致上升的制动压力或者预控压力。这种已知的间接制动器4可以用电操控装置补充完善。用于调节阀装置的电控信号在引导车辆中与主风管路HL内的主风管压力并行地产生，并通过电线传输到列车的所有轨道车辆内。由此实现了对列车组的所有轨道车辆的间接制动器的调节阀装置的同时操控。在此情况下，所述调节阀包括一缓解电磁阀和一制动电磁阀。 [0040] 如同在直接制动器2中那样，也可以将间接制动器4的预控压力控制引入一个中继阀内。另外，该中继阀优选构造成：它与速度相关联地至少分两级控制制动压力，其中，在速度较高时利用比在速度较低时更小的制动压力进行制动。 [0041] 在图2中借助间接制动器4的曲线8示出了这一事实情况，其中，由间接制动器控制输出的制动压力以及制动力F对于速度范围0＜v＜vgrenz2是恒定的，从速度vgreng2开始然后便梯级状下降。因此，在此与速度v相关联地例如分两级对制动力F或者制动压力进行控制。当然也可以考虑多于两级。 [0042] 取代间接制动器4，也可以使用一种简单的紧急制动阀装置，正如其例如在文首述及的DE 10 2009 051 019 A1中所描述的那样，以便借助于由安全回路控制的紧急制动阀产生受控制的制动压力或者说受控制的预控压力，然后可选地还与速度相关联地对该压力分级。例如可以从一个压力容器如主风缸管路HB的储备压力中导出这个制动压力或者预控压力，并通过一个限压阀将其限制在一定的压力值上。一般而言，每个不受调节的制动回路都是适用的，该制动回路控制输出未经调节的制动压力或者未经调节的预控压力，另外选择地可以与速度相关联地对该压力分级。 [0043] 下文将对在图1中示意性示出的用于在强迫制动、快速制动或紧急制动的情况下控制压缩空气制动装置的方法或者压缩空气制动装置本身加以详细说明。响应于例如通过电气安全回路产生的用以触发强迫制动、快速制动或者紧急制动的信号，首先由控制系统同时激活直接制动器2和间接制动器4，所述信号被控制引入到压缩空气制动装置的一个控制系统中(出于尺寸之故未在图1中示出)。 [0044] 在此，由气动机械式的比较装置14将用于由直接制动器2产生的制动压力的第一数值10或者用于代表这个制动压力的预控压力的第一数值10与用于由间接制动器产生的制动压力的第二数值12或者用于代表这个制动压力的预控压力的第二数值12相互进行比较，其中，该比较通过第一数值10与第二数值12例如往一个换向阀或者双向止回阀14的可动阀体的作用面上彼此反向的作用而予以实现。在这种换向阀或者双向止回阀14中，可动阀体的作用面由位于两个输入端上的压力、这里也就是第一数值10和第二数值12进行加载并且与阀体的移动相关联地、两个压力之一在换向阀的输出端上输出。 [0045] 例如，换向阀14的输入端为了控制引入第一数值10而与直接制动器2连接，该换向阀14的另一个输入端为了控制引入第二数值14而与间接制动器4连接，以及，该换向阀14的输出端为了控制输出制动压力而与至少一个制动缸16或者与一个通量增强器15连接，以便在位于换向阀14的输出端上的预控压力的基础上将相应的制动压力控制引入制动缸16中。 [0046] 如果间接制动器的和直接制动器的两个压力形成为预控压力，这在技术上适于为下游的制动缸16充分提供工作压缩空气，然后优选在换向阀14的输出端与制动缸16之间设置有一个通量增强器，优选为中继阀15的形式。 [0047] 本领域技术人员熟知这种在其输入接头上处于不同压力值下的换向阀或者双向止回阀14的工作原理。因而在此不必进一步对其加以解释。在此，第一数值10与第二数值12分别不应等于零，因为两个制动器，即直接制动器2和间接制动器4在强迫制动、安全制动或者紧急制动的情况下被激活。 [0048] 在此，换向阀或者双向止回阀14可以构造为，使它将第一数值的和第二数值的较大的数值作为制动压力控制输出给它的输出端并进而控制输出给所述至少一个气动制动缸(“select high”)。在此，在第一数值10与第二数值12之间做出最大选择并作为预控压力继续馈给到中继阀15，该中继阀然后便产生用于制动缸16的制动缸压力。 [0049] 另外，换向阀14在此优选构造为，使它在第一数值10与第二数值12之间做出加权评估的最大选择。在此，例如只要第一数值10以不多于预定的分数低于第二数值12，在换向阀的输出端上控制输出的制动压力就应该由第一数值10生成，否则，由该第二数值12生成。所述预定的分数例如约为30％。因此，在目前的情况下直接制动器优先，因为根据图2，该直接制动器以始终连续的方式与速度相关联地调整制动力的或者制动压力的或者预控压力的设定值，只有在由直接制动器产生的制动压力或者预控压力过低时才使用间接制动器。 [0050] 例如可以通过如下方式实现所述加权评估的最大选择，即换向阀的阀体通过弹簧预力沿一个方向预紧和/或用于第一数值和第二数值的阀体作用面是不同大小的。 [0051] 根据另一实施方式，取代换向阀14可以使用另一种机械气动式的比较装置，该比较装置由位于其输入端上的第一数值和第二数值产生一个用于至少一个制动缸16的制动压力或者一个用于通量增强器15的预控压力，所述压力在两个数值的基础上产生。也就是说：不等于零的第一数值10和第二数值12分别包含于制动压力或者预控压力当中，例如通过两个数值的相加或者相减。在此，使两个数值10、12互连或者彼此建立关系的方法模式是任意的。 [0052] 附图标记列表 [0053] 2.直接制动器 [0054] 4.间接制动器 [0055] 6.曲线 [0056] 8.曲线 [0057] 10.第一数值 [0058] 12.第二数值 [0059] 14.换向阀 [0060] 15.通量增强器 [0061] 16.制动缸 |
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