用于监控轨道车辆的制动装置的制动系统的方法和装置与流程

本申请是申请日为2012年10月29日，申请号为201280064037.x，发明名称为“用于监控轨道车辆的制动装置的制动系统的方法和装置”的专利申请的分案申请。

背景技术：

从德国专利文献de19510755c2中已知一种用于具有多个制动系统的有轨牵引车的制动装置。在这种已知的制动装置中，制动效果通过检测制动情况中的减速来监控并且在制动效果过小的情况下产生减速信号。借助于所述减速信号自动触发措施，所述措施能够利用全部的存在于轨道车辆上的制动系统来引起尽可能大的剩余制动效果。在此，也激活喷砂设备(sandstreuanlage)，以便考虑可能的错误情况，即由于出现错误信号识别出的制动故障可能是归因于在车轮和轨道之间的非常小的力配合(kraftschluss)。这导致，通过激活喷砂设备，车轮和轨道的磨损可能会不必要地提高并且砂也可能被喷射在敏感的道岔尖轨(weichenzungen)的区域中。此外，必须使用相对大体积进而昂贵的喷砂设备。

技术实现要素：

本发明基于下述目的，提出一种用于监控轨道车辆的具有多个制动系统的制动装置的制动系统的方法，所述方法能够相对低成本地在保护车轮和轨道系统的情况下实施。

所述目的的解决方案根据本发明在于用于监控轨道车辆的制动装置的制动系统的方法，其中通过获得减速测量变量来检测轨道车辆的减速并且通过获得力配合测量变量来检测在车轮和轨道之间的力配合；在小的减速测量变量和正常的力配合测量变量的情况下产生错误通知信号。

根据本发明的方法的主要优点在于，仅当实际上要监控的制动系统被损坏或受干扰时才产生错误通知信号，使得只有在这时才目的明确地例如激活喷砂设备和/或接入其他的制动系统。因此，在根据本发明的方法中，节省地处置砂，这允许相对小的喷砂设备并且保护车轮和轨道系统。

根据本发明，上述任务的另一个解决方案在于一种用于监控轨道车辆的具有多个制动系统的制动装置的具有至少一个制动执行器的制动系统的方法，其中通过获得减速测量变量来检测轨道车辆的减速并且测量至少一个制动执行器的制动力；在小的减速测量变量和小的制动力的情况下产生错误通知信号。制动执行器优选为电动马达。

根据本发明的方法的所述实施方式是有利的，尤其是由于在此没有立即接通其他制动系统，而是首先检查：过小的减速实际上是否以极大的概率归因于监控的制动系统的损坏。此外，在所述实施方式中也得出在上文中详述的优点。

在根据本发明的方法中，轨道车辆的减速能够以不同的方式来检测。为了能够实现尽可能准确的检测，根据所测量到的减速实际值和预设的减速理论值形成减速差实际值，将所述减速差实际值与减速差阈值进行比较来形成减速差中间值；在减速差中间值大于公差值的情况下产生错误通知信号。

尤其在用于高速范围的轨道车辆的制动装置的制动系统中，被视为有利的是，根据轨道车辆的所测量到的速度实际值来改变减速理论值。

为了在行驶速度低的情况下轨道车辆停车时并非每次都得到错误通知信号，有利地将轨道车辆的速度实际值与速度极限值进行比较；在速度实际值低于速度极限值的情况下，阻止形成错误通知信号。

替选地，能够以有利的方式测量轨道车辆的速度实际值并且将其与速度极限值进行比较，并且在速度实际值低于速度极限值的情况下，能够提高减速差阈值。

在根据本发明的方法中，车轮和轨道之间的力配合能够以不同的方式来检测。被视为尤其有利的是，为了检测在车轮和轨道之间的力配合，在轨道车辆的至少一个轮组上测量滑动实际值并且将其与预设的滑动阈值进行比较；在滑动实际值大于滑动阈值的情况下，将相应的减速差阈值形成为力配合测量变量。

在此，当减速差阈值根据确定数量的轮组在滑动实际值大于滑动阈值的情况下增大时，有利地用于提高检测精度。

也能够有利的是，为了检测车轮和轨道之间的力配合，在轨道车辆的至少一个轮组上确定车轮轨道接触部中的力配合实际值并且将其与预设的力配合阈值进行比较，以及在力配合实际值小于力配合阈值的情况下，将相应的减速差阈值形成为力配合测量变量。

在此，也有利的是，减速差阈值根据确定数量的轮组在力配合实际值小于力配合阈值的情况下增大。

为了检查在具有制动执行器的制动系统中所述制动执行器是否可能根本没有产生任何驱动效果，在根据本发明的方法中有利地在具有至少一个制动执行器的制动系统中对轨道车辆的减速测量信号和速度测量变量关于其符号进行检查，并且在符号相同的情况下立即产生错误信号以用于接通其他的制动系统。

在根据本发明的方法中，为了检测减速和速度测量变量而使用不同的实施方案的传感器。尤其有利的是，使用惯性传感器组(inertialsensorpakets)。这尤其适用于下述情况：应当确定轨道车辆的速度和减速的符号。

在根据本发明的方法中在检测制动执行器的制动力时，所述力能够以不同的方式来测量。因此，显得有利的是，制动力测量借助于在轨道车辆的与制动执行器相关联的车轴上的力测量和/或转矩测量来进行。

但是，也有利的是，制动力测量能够借助于传感器在通过制动可逆地变形的变形体上执行。

制动力测量也能够在电执行器中有利地通过测量电流和电压来进行。

对所测量到的制动力的进一步处理有利地进行成，使得根据所测量到的力实际值和预设的力理论值形成力差实际值，通过形成力差中间值来将力差实际值与力差阈值进行比较并且在力差中间值大于公差值的情况下产生力缺乏信号。

在尤其是高速范围的轨道车辆中，能够有利的是，根据轨道车辆的测量的速度实际值来改变力理论值。

也能够有利的是，根据与制动执行器连接的轮组的转速来改变力理论值。

本发明还基于下述目的，提出一种用于监控轨道车辆的具有多个制动系统的制动装置的制动系统的装置，借助所述装置，对制动系统的监控能够低成本地在保护车轮和轨道系统的情况下执行。

为了解决所述目的，根据本发明，装置用于监控轨道车辆的具有多个制动系统的制动装置的制动系统，所述装置具有：用于轨道车辆的减速的测量机构；用于车轮和轨道之间的力配合的测量设备；和设置在测量机构和测量设备下游的评估装置，所述评估装置在轨道车辆的减速小并且车轮和轨道之间的力配合正常的情况下发出错误通知信号。

因此，能够按照意义地实现已经为了根据本发明的方法在上文中详述的优点。

上面提出的问题的另一个解决方案在于用于监控轨道车辆的具有多个制动系统的制动装置的具有至少一个制动执行器的制动系统的装置，所述装置具有：用于轨道车辆的减速的测量机构；用于至少一个制动执行器的制动力的测量装置；和设置在测量机构和测量装置的下游的评估装置，所述评估装置在减速小并且制动力小的情况下发出错误通知信号。

因此，能够实现如同在上文中为用于监控具有至少一个制动执行器的制动系统提出的方法相同的优点。

在根据本发明的装置中，测量机构能够不同地构成。尤其有利的是，测量机构构成为，使得所述测量机构根据所测量到的减速实际值和预设的减速理论值形成作为减速测量变量的减速差实际值，将减速差实际值与作为力配合测量变量的减速差阈值进行比较来形成减速差中间值并且在减速差中间值大于公差值的情况下产生错误通知信号。

关于检测速度也能够将根据本发明的装置以不同的方式实施。显得有利的是，将检测机构设置在评估装置的上游，在所述检测机构中将轨道车辆的速度实际值与速度极限值进行比较并且所述检测机构在速度实际值小于速度极限值的情况下将阻止信号发出到评估装置，借助所述阻止信号，在评估装置中阻止形成错误通知信号。

为了避免在轨道车辆停车时并非每次都输出错误通知信号，测量机构有利地在输入侧具有评估级(auswertestufe)，所述评估级以其输入端连接于惯性传感器组的输出端并且构成为，使得所述评估级在其输出端输出轨道车辆的不受重力加速度和离心加速度影响的速度测量变量。惯性传感器组例如从http://de.wikipedia.org/wiki/inertialsensor中已知。

此外，有利的是，评估级在输出侧也与测量设备连接并且在那里借助其速度测量变量引起，使得在速度实际值小于速度极限值的情况下出现减速差阈值的增大。

替选地，也考虑：在速度小于预设的阈值时，根本不会对过小的减速实际值执行检查。

借助根据本发明的装置，能够以不同的方式检测车轮和轨道之间的力配合；对此已知多种可能性。有利的是，在根据本发明的装置中，为了检测车轮和轨道之间的力配合在轨道车辆的至少一个轮组上设有滑动实际值测量级，在所述滑动实际值测量级中将所测量到的滑动实际值与预设的滑动阈值进行比较并且所述滑动实际值测量级在滑动实际值大于滑动阈值的情况下引起相应的减速差阈值的增大。

在本文中，还有利的是，存在用于测定滑动实际值大于滑动阈值的轮组的数量的计数器，所述计数器根据滑动实际值大于滑动阈值的轮组的所测定的数量产生用于增大减速差阈值的信号。

此外，显得有利的是，为了检测在车轮和轨道之间的力配合，在轨道车辆的至少一个轮组上设有用于在车轮轨道接触部中的力配合实际值的测量级，所述测量级构成为用于将力配合实际值与预设的力配合阈值进行比较并且用于在力配合实际值小于力配合阈值的情况下形成相应的减速差阈值。

在根据本发明的装置的所述实施方式中，有利地存在计数级，所述计数级检测力配合实际值小于力配合阈值的轮组的数量并且根据力配合实际值小于力配合阈值的轮组的所测定的数量发出用于增大减速差阈值的计数信号。

为了能够在根据本发明的具有制动执行器的装置中直接检查制动系统的损坏，有利的是，在根据本发明的装置的测量装置的上游设置有至少一个力/转矩测量器，所述力/转矩测量器安置在轨道车辆的与制动执行器相关联的车轴上。

尤其有利的是，测量装置和评估装置构成为，使得其根据所测量到的制动力实际值和预设的制动力理论值形成制动力差实际值，通过形成制动力差中间值来将制动力差实际值与制动力差阈值进行比较并且在制动力差中间值大于公差值的情况下产生制动力缺乏信号(lf)。

但是，也能够有利的是，通过制动可逆地变形的变形体设有用于测量制动力的传感器。

替选地或补充地，有利地在电执行器中，所述电执行器为了测量制动力能够关联有电流和电压测量机构。

此外，被视为有利的是，设有快速接通级，所述快速接通级在输入侧加载有与减速成比例的测量变量以及加载有与轨道车辆的速度成比例的测量变量并且构成为，使得所述快速接通级对测量变量关于其符号进行检查并且在符号相同的情况下立即产生错误信号以用于接通另外的制动系统。这种快速接通级不仅在本文中是有利的，而且也通常能够有利地用在每个用于监控制动系统的装置中，其中除减速之外也检测轨道车辆的速度。

对此，有利地，设有惯性传感器组，借助所述惯性传感器组确定轨道车辆的速度和减速的大小和符号。

附图说明

为了进一步阐述本发明，分别作为方框图

在图1中示出根据本发明的用于监控制动系统的装置的一个实施例，

在图2中示出根据图1的实施例的评估级的一个实施例，

在图3中示出根据本发明的用于监控具有制动执行器的制动系统的装置的另一个实施例，并且

在图4中示出与根据图3的实施例相比简化的实施方案的根据本发明的装置的一个附加的实施例。

具体实施方式

在图1中示出的用于监控没有示出的轨道车辆的制动装置的制动系统的装置作为主要组成部分包含：用于检测轨道车辆的减速的测量机构1；在轨道车辆中用于检测车轮和轨道之间的力配合的测量设备2；和评估装置3，所述评估装置在轨道车辆的与正常情况下相比小的减速和车轮和轨道之间的正常的力配合的情况下发出错误通知信号bf。

测量机构1包含惯性传感器组1a，所述惯性传感器组具有没有详细示出的加速传感器，所述加速传感器平行于轨道车辆的车辆纵轴线。借助惯性传感器组1a的所述加速传感器来测量减速实际值ax。在惯性传感器组1a上或在其加速传感器上连接有绝对值形成器4，所述绝对值形成器形成所测出的减速实际值的绝对值并且在所述绝对值形成期的输出端产生正的减速实际值dist。在绝对值形成器4的下游又设置有减法器5，所述减法器也加载有减速理论值dsoll。那么在减法器5的输出端上进而也在测量机构1的输出端6上产生减速差实际值δdist。

测量设备2包含转速探测器7，借助所述转速探测器测量转速ω1、ω2……、ωn，其中不同的车轴转速相应于轨道车辆的不同的制动的轮组。将这样获得的车轴转速测量变量输送给元件8，所述元件测定具有在车轮和轨道之间小的力配合的轮组的数量k。所述元件8也加载有相应于轨道车辆的行驶速度的测量变量v，所述测量变量以在下文中更详细描述的方式获得。在元件8中利用车轮半径实际值、所测定的车轴转速和行驶速度v为制动系统所作用的每个轮组确定在车轮和轨道之间的滑动的实际值。当相应的滑动实际值超过可预设的滑动阈值时，相关联的轮组被认为是滑动的并且以低的力配合制动的。通过相加，元件8测定具有小的力配合的轮组的数量k并且将所述值传给非线性的组件9。非线性的组件9根据滑动的轮组的数量k借助于单调递增函数来确定正的减速差阈值δdsoll。这表示，随着滑动的轮组的数量k增多，减速差阈值δdsoll增大。因此，根据意义，用于理论减速和实际减速之间的差的允许的公差增大。由于公差的所述力配合相关的匹配，能够以高概率假设，错误通知信号实际上仅在轨道车辆的所使用的制动系统损坏的情况下出现。减速差阈值δdsoll在测量设备2的输出端10上出现。

设置在测量机构1和测量设备2的下游的评估装置3在输入侧具有另一个减法器11，将减速差实际值δdist由测量机构1并且减速差阈值δdsoll由测量设备2一次输送给所述减法器；那么，在另一个减法器11的输入端处存在减速差中间值δdzw。当另一个减法器11的输出端大于零时，由设置在下游的双接点组件12将逻辑信号ld在其输出端上置于高电平。信号ld的高电平说明整个轨道车辆的过小的减速并且因此表示减速不足信号ld。如果另一个减法器11的输出端小于零，那么逻辑信号保持在低电平上。

减速不足信号ld输送给与门13，另外的逻辑信号lv、brt和ds输送给所述与门。为了这四个信号在与门13的输出端上引起逻辑的错误通知中间信号lb，必须满足在下文中详细描述的其他的条件。

首先，必须确实存在制动要求，因为所述制动要求用信号通知制动过程正在进行中。这种制动要求通过逻辑信号br的低电平来表示，借助所述逻辑信号加载死时间组件14。借助所述死时间组件14，将信号br以需要的建立制动力的持续时间延迟；结果是死时间组件14的具有高电平的输出信号brt。

对要监控的制动系统的制动效果的监控仅在极限行驶速度vgrenz之上适当地进行。对此，首先从惯性传感器组1a的传感器信号中通过在评估级15a中的适宜的评估来获得行驶速度v的测量变量。根据车辆在哪个方向上行驶，行驶速度v的测量变量的符号能够是正的或负的，由此将测量变量输送给另一个绝对值形成器16。在所述绝对值形成器16中，形成正的行驶速度实际值vist，所述行驶速度实际值借助于附加的减法器17从正的行驶速度极限值vgrenz中减去；绝对值形成器16和附加的减法器17连同评估级15a一同形成检测机构15。只要行驶速度实际值小于行驶速度极限值vgrenz，附加的减法器的输出端就大于零并且另一个双接点组件18将其逻辑输出信号作为阻止信号lv切换至高电平。

在示出的实施例中，此外，应当确保，要监控的制动系统的设为用于制动的没有示出的执行器不显示出驱动效果。设置在下游的评估元件19测定，速度v的和减速ax的符号是否是不同的。仅当这是这种情况时，附加的元件19输出具有高电平的逻辑信号ds。

如果具有高电平的全部信号ld、lv、brt和ds同时位于与门13上，那么所述与门产生信号lb，所述信号输送给或门20。在所述或门20上在输入侧也存在另一个与门21的信号nb，所述另一个与门由另一个元件19加载有逻辑信号ds并且由死时间级14加载有信号brt。

借助另一个与门21检查，要检查的制动系统是否显示出驱动效果。如果这是这种情况，那么信号ds具有高电平，并且在信号brt同样是高电平的情况下，另一个与门21的输出端处的逻辑信号nb置于高电平。

因此，两个逻辑信号lb和nb分别用信号通知所监控的制动系统的损坏，使得由或门20将逻辑信号bf作为错误通知信号输出。由错误通知信号bf在高电平的情况下将至少一个不同于所使用的制动系统的制动系统激活。

在图2中示出的评估级15a一方面在输入侧与根据图1的惯性传感器组1a连接并且此外加载有停车信号st，当轨道车辆停车时，将所述停车信号置于高电平。在输入侧，评估级15a设有两个分离器30和31，借助所述分离器将六个信号ax、ay、az以及ωx、ωy和ωz首先分成三个加速度信号ax、ay和az以及三个转速信号ωx、ωy和ωz。属于加速度信号ax的传感器的测量轴线在此平行于轨道车辆的纵轴线。传感器信号分别具有偏差错误、交叉灵敏度错误(querempfindlichkeitsfehler)、温度响应、测量噪声等。在补偿元件32中，在加速度信号的情况下将这些错误根据已知的方法补偿。相同内容在转速信号的情况下发生在附加的补偿元件33中。在两个补偿元件32和33的下游设置变换元件34，在所述变换元件中根据已知的方法、例如经由计算欧拉角将惯性系统的重力加速度矢量变换到传感器坐标系中。变换的矢量用于利用加法器35来补偿重力加速度的包含在所测量的加速度信号中的分量，所述加法器也连接于补偿元件32。

在输入侧，用于测定离心加速度的元件36也与附加的补偿元件33的输出端连接，在所述元件中，根据已知的方法来测定离心加速度的包含在加速度信号中的分量。在用于测定离心加速度的元件36的下游设置另一个加法器37，所述加法器以另一个输入端也与加法器35的输出端连接。因此，在另一个减法器37的输出端上存在补偿重力加速度和离心力加速度的加速度信号。

设置在另一个加法器的下游的开关38将补偿的加速度信号导向积分器39，在所述积分器的下游设置附加的分离器40。由所述分离器40选择的第一信号是行驶速度v。

当轨道车辆停车时，由没有示出的机构将逻辑停车信号st置于高电平。一旦进行所述信令，那么通过开关38将补偿的加速度借助于元件41置于零。同样地，经由积分器39的复位输入端rs将时间积分置于零，由此实现对漂移的时间积分或行驶速度的校准。

在变换元件34中能够包含积分器，借助于所述积分器计算变换后的重力加速度矢量。积分器在逻辑停车信号st是高电平的情况下置于新的初始值，所述初始值能够取决于所测量到的加速度信号ax、ay、az的当前值。

根据图3的实施例大部分与根据图1的实施例一致，因此对于一致的部分应用相同的附图标记。在此不再设有测量设备，更确切地说，固定地预设减速差阈值信号δdsoll。但是，在力传感器50的下游设置测量装置49，所述力传感器与具有至少一个制动执行器的要监控的制动系统以没有示出的方式连接。

借助于传感器50，在本实施例中，执行对力f的测量以用于确定在轨道车辆的与其相关联的车轴上的没有示出的制动执行器的制动效果。因为相应于力f的测量变量是包含符号的，所以所述测量变量首先被输送给绝对值形成器51，所述绝对值形成器形成正的力实际值fist。正的力实际值fist从可预设的正的力理论值fsoll中借助于减法器52减去。在此，力理论值fsoll例如也能够是用于调整制动执行器的理论值的绝对值，所述制动执行器优选能够构成为电动马达。当力实际值小于力理论值时，力差实际值δfist等于零。从力差实际值δfist中借助于另一个减法器53减去正的力差阈值δfsoll。力差阈值δfsoll表示用于理论力和实际力之间的差的允许的公差。当差超过公差时，也就是说，当减法器53的输出端上的信号大于零时，通过双接点组件54将逻辑信号lf置于高电平。当没有超过公差时，逻辑信号lf保持在低电平上。因此，逻辑信号lf的高电平示出制动执行器的或电动马达的过小的效果，这归因于制动执行器的损坏。那么，借助于在此与根据图1的与组件13相比具有总计5个输入端的与组件55，错误通知信号bf在与根据图1的实施例相比仅相对轻微改变的评估装置56的输出端上产生。

在示出的实施例中假设，当制动执行器或电动马达显示出制动效果时，由于制动执行器或电动马达的安装方向，行驶速度v和力f的符号是始终不同的。借助于评估元件19，将这两个符号彼此比较。仅在符号不同的情况下，在双接点组件19的输出端上的逻辑信号ds获得高电平。因此，逻辑信号ds在图3中示出的实施例中用信号通知用于制动的制动执行器或电动马达，而其在图1中示出的实施例中仅代表未被驱动的执行器。在两个实施例中以相同的方式进一步处理信号ds。

在根据图4的实施例中，根据本发明的装置与根据图3的实施例相比仍进一步地简化，其中与根据图3的部分一致的部分设有相同的附图标记。根据图4的实施例在没有根据图3的测量机构1的部件4和5的情况下是足够的，使得在此测量机构仅仍由惯性传感器组1a形成。评估装置57不需要根据图3的评估装置56的元件11和12。因此，不出现逻辑信号ld。因此，在本实施例中省略用于轨道车辆的可能会由所使用的制动系统的损坏引起的过小的总减速的标准。相应地，具有四个输入端的与门58是足够的。