用于对车辆、尤其轨道车辆按需供应压缩空气的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于对车辆(尤其是轨道车辆)按需的供应压缩空气的方法，其中，通过与主容器空气管路连接的主空气压缩机至少覆盖轨道车辆的用于运行气动式制动系统的主空气需求，其中，通过至少一个电动运行的辅助空气压缩机，产生附加的压缩空气用于运行辅助单元，所述电动运行的辅助空气压缩机具有与此相对较小的输送功率。此外，本发明也涉及可实施这样的方法的设备以及具体实施所述方法的计算机程序产品。

背景技术：

本发明的应用领域首先延伸到轨道车辆，主要是电运行式轨道车辆，所述车轨道车辆通过集电弓从电的架空线路获取用于运行所需的电能。除了在该高压范围中的该第一能量源之外，在这里关注的车辆也具有第二能量源，例如以一个或多个车辆电池的形式，用于存储在低压范围中的电能。车辆电池设置用于：在第一能量源不可供使用的情况下对电辅助单元供电并且在车辆正常运行期间保持在充分的充电状态中。

由主空气压缩机产生的压缩空气首先用于供应气动式车辆制动设备。在这里关注类型的车辆中，除了这样的主空气压缩机之外存在至少一个辅助空气压缩机，所述辅助空气压缩机相对于主空气压缩机具有小得多的输送功率和较小的几何尺寸。利用辅助空气压缩机可供给气动运行的辅助单元、如撒砂设备、车内洗手间、空气悬架亦或集电弓的伺服驱动装置。然而，这样的辅助空气供应只在正常运行中、亦即在行驶期间或在路程上的短的中途停留时发生。在本发明的范围中，所谓的停机运行与此区分，在所述停机运行中，车辆过夜地或在还较长的时间间隔上在停车的状态中存放。

de102015113940a1公开了一种用于尤其是包括通过电动机驱动的压缩机的轨道车辆的主空气供应和辅助空气供应的方法和设备，所述压缩机用于产生压缩空气，所述压缩空气用于填充至少一个主空气容器，所述主空气容器用于供应车辆的气动设备，其中，车辆具有至少一个第一能量源和第二能量源，以用于供应电能。气动式伺服驱动装置设置用于装备车辆并且以由压缩机产生的压缩空气激活第一能量源，其方式为在该阶段中，第二能量源供应轨道车辆的唯一压缩机的电动机。特别的切换阀装置将用于架设集电弓的压缩空气输送给配置给气动伺服驱动装置的辅助空气容器，所述辅助空气容器用于储备用于架设集电弓的压缩空气。在其他情况下，切换阀设备将由压缩机产生的压缩空气输送给主空气容器，所述主空气容器与主空气容器管路处于连接中。

在该技术解决方案中不利的是，在压缩空气系统中的轻微的泄漏可导致，辅助空气容器排空程度为使得通过气动伺服驱动装置不再能操纵集电弓。在低于下极限压力的情况下必须接通压缩机，以便补偿压力损失。压缩机基于其大小产生显著的噪音，这可能导致对存放的车辆附近的居民干扰。当在确定的使用情况中还要保证集电弓在整个停机运行期间处于在供电线路上的持久接触中时，则也可在夜间接通压缩机。集电弓在供电线路上的持久接触能够实现，车辆在任何情况下保持准备运行。由此，还可获取电流，以便也在坏的气候状况中通过对加热装置供电而阻止车辆冻结或类似情况。

如果使用用于辅助空气供应的压缩机，则为此也可利用车辆电池的电能，所述电能然后通过变流器输送给压缩机的三相交流电动机。由此可实现压缩机以小的功率和相对于满负荷运行对应较小的噪音排放的驱动。

de102013212451a1公开了一种用于对车辆供应压缩空气的设备，其中，除了主空气压缩机之外也设置具有相对较小输送功率的辅助空气压缩机，以用于运行在这里称为wc装置的洗手间单元。为此需要的压缩空气通过主容器空气管路输送，其中，附加地存在用于运行气动辅助单元的辅助空气管路。辅助空气管路通过旁通阀与洗手间单元流体技术地连接，以便可使用来自主容器空气管路或辅助空气管路的压缩空气，以用于冲洗洗手间单元。在该现有技术中未讨论用于其他辅助单元的压缩空气供应的控制技术措施。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供一种用于对车辆按需供应压缩空气的方法以及设备，利用所述方法/设备能实现在车辆停机运行期间以小的噪音排放架设集电弓。

该任务在方法技术上通过权利要求1解决。关于与此对应的设备参阅权利要求6。此外，提出一种计算机程序产品，其给出程序代码，以用于在所述设备的电子控制单元上实施所述方法。分别回引的从属权利要求又给出本发明有利的扩展方案。

本发明包括方法技术的教导，即，在车辆停机运行期间仅使用所述至少一个辅助空气压缩机，以便在需要时产生压缩空气，在停机运行期间利用所述压缩空气将能经由气动式伺服驱动装置操纵的集电弓在供电线路上保持持久接触。

换句话说，这表示，主空气压缩机在停机运行期间保持切断并且当停机运行结束时才激活，以便转入车辆的正常运行中。为此需要，将压缩空气容器填充到额定压力水平。如果与此相反在停机运行期间由于泄漏或微小的空气消耗，需要压缩空气，以便将集电弓在供电线路上保持持久接触，则为此目的优选只激活唯一的辅助空气压缩机。所述辅助空气压缩机由于其小的输送功率实现比接通的主空气压缩机少得多的噪音排放，即使该主空气压缩机只以辅助方式电池运行地工作。此外，辅助空气压缩机由于其小的结构尺寸能够较好地封装并且必要时能集成在轨道车辆的车厢内。

按照另一改善本发明的措施提出，在车辆停机运行时经由辅助空气压缩机产生的压缩空气要附加地用于补偿在主容器空气管路中和/或车辆的衔接于主容器空气管路的子系统中的泄漏损失。作为子系统例如考虑其他的压力介质运行的辅助单元、如冲厕装置、撒砂设备、空气悬架。主容器空气管路沿整个车辆或车辆复合体引导并且与至少一个主空气容器处于连接中，所述主空气容器用于储备压缩空气。车辆的压力消耗器衔接在主容器空气管路上。上面提到的子系统也算作此。在该管路网内，在正常运行期间存在大约8至10巴的供给压力。亦即如果在停机运行期间由于泄漏导致压力损失，则辅助空气压缩机可用于再次填充。由此，在停机运行期间维持行驶准备，而无须为此接通会引起不利地高的噪音排放的主空气压缩机。

在该上下文中还提出，为了减少有泄漏损失导致的压缩空气消耗，在车辆停机运行时，可将子系统完全隔离。该可选的措施可例如通过配置给子系统的截止阀实现，所述截止阀要尽可能靠近所述主容器空气管路设置。此外，也可设想，为了达到相同的目的，在车辆的停机运行期间也将制动系统与所述主容器空气管路经由截止阀解耦。对为此设置的截止阀的操纵可电磁地或经由预调装置气动或液压地进行。此外，有利的是，为了诊断目的，监控截止阀的切换位置。

按照另一个也改善本发明的措施提出，在车辆停机运行时，车辆的牵引隔离单元的接通压力相对于正常运行降低。利用牵引隔离单元，在主容器空气管路中的压力下降到7至7.5巴之下时为安全起见阻止车辆的起动。因为在主空气管路的8至10巴的充分高的压力时，制动系统才能可靠地起作用。因此，牵引隔离单元在压力不充分的情况下形成行驶锁止器。当然，牵引隔离单元的前述的极限压力在车辆的闭锁运行期间不需要被监控和维持，因为在该状态中，在没有事先实施压缩空气系统经由主空气压缩机的填充的情况下，无论如何不开始行驶。如果在车辆的停机运行期间，牵引隔离单元的接通压力减少，则可容忍由泄漏导致的较高压力损失，并且在停机运行中用于再次填充的按照本发明单独使用的辅助空气压缩机经受较小的接通负载。尽管如此能够保证可靠的停车制动，其方式为，为此优选使用弹簧储能器制动器。

辅助空气压缩机在按照本发明的解决方案的范围中优选通过车辆电池以需要的电驱动能供给。在这里，辅助空气压缩机能以紧凑的结构形式通过单缸的活塞式压缩机连同用法兰连接的电动机的结构单元实施。此外，也可设想，辅助空气压缩机的电动机构造为三相交流电动机，为了以车辆电池的电池运行，给所述三相交流电动机配置变频器。如果存在架空线路电接触，则辅助空气压缩机当然可以也转换到架空线路供电，为此在三相交流电动机中可进行电压适配。

此外提出，在本发明的范围中使用的辅助空气压缩机设有设置在压力输出侧的空气干燥器，以用于对由辅助空气压缩机产生的压缩空气除湿。这样的空气干燥器可例如实施为单室空气干燥器或实施为双室空气干燥器或实施为膜片干燥器。通过空气输送功率和可供使用的结构空间以及由辅助空气压缩机产生的压缩空气的希望残留湿度来确定选择合适的空气干燥器。

附图说明

其他的改善本发明的措施接着与对本发明优选实施例的说明共同借助附图详细示出。附图中：

图1示出用于对轨道车辆供应压缩空气的设备的示意图，所述轨道车辆包括能气动操纵的集电弓，以用于电能供应；以及

图2示出按照图1的系统在主容器空气管路连同所衔接的子系统的区域中的局部。

具体实施方式

按照图1，用于对(在这里未进一步示出的)轨道车辆供应压缩空气的设备包括主空气压缩机1，所述主空气压缩机用于供应纵向延伸通过该轨道车辆的主容器空气管路2，所述主容器空气管路用于覆盖该轨道车辆的尤其是用于运行气动式制动系统3的主空气需求。主空气压缩机1由三相交流电动机4驱动，所述三相交流电动机为了电能供应通过能缩回的集电弓5(在这里示出在伸出的状态中)与供电线路6处于连接中。此外，通过设定相对小尺寸的电动机7，设置附加的辅助空气压缩机8，该辅助空气压缩机具有相对于主空气压缩机1较小的输送功率，以便附加地产生用于运行辅助单元的压缩空气。用于供给压力供应的气动伺服驱动装置9还衔接到主容器空气管路2上。要指出，示意的附图出于简化原因没有示出阀，所述阀当然对于操控压力介质设备是需要的。

通过控制单元10，主空气压缩机1的以及辅助空气压缩机8的压缩空气输送按照压缩空气需求被操控。示例的传感器11在这里设置用于检测在主容器空气管路2中的实际压力，所述传感器为调节目的以本身已知的方式向控制单元10提供该测量值。由此，也可监控衔接到主容器空气管路2上的用于储备压缩空气的主空气容器12的实际压力。

在车辆的正常运行期间，压缩空气产生按需地进行。这表示，当需要压缩空气储备的再次填充时，则将主空气压缩机1置于运行中。这通过利用传感器11测量的实际压力下降到8巴之下的界限值以下来触发。

相对地，在车辆的停机运行期间由泄漏导致的压缩空气损失不通过起动主空气压缩机1来补偿。代替地，按照本发明仅激活辅助空气压缩机8。由此，能够在泄漏情况中在停机运行的长持续时间上充分产生压缩空气，以便借助气动式伺服驱动装置9将集电弓5保持在供电线路6上的持久接触中。

此外，辅助空气压缩机8也可被使用，以便补偿在主容器空气管路2上和车辆的衔接在其上的(在这里未进一步示出的)子系统上的在车辆的停机运行中出现的泄漏损失。

在该实施例中，辅助空气压缩机8的电动机7的电能供应可通过车辆电池13保证。因为辅助空气压缩机8的电动机7在这里作为三相交流电动机构成，所以为了该电池运行，中间连接有变频器14。此外也可实现，直接通过供电线路6为辅助空气压缩机8的电动机7提供电能，当然只当存在架空线路接触时。亦即如果在停机运行期间在主容器空气管路2的系统中的泄漏不应该导致气动调节单元9的缩回，这导致集电弓5的对应下降和由此供电线路6的触点损失，则由此对于辅助压缩机8提供电驱动能，以便补偿在停机运行期间的另外的压缩空气损失，例如在子系统方面的压缩空气损失。

为了对由辅助空气压缩机8产生的压缩空气除湿，将空气干燥器15以单室干燥器的形式衔接在辅助空气压缩机8的压缩空气接头的输出侧。

按照图2示意性地示出一些示例的子系统16a至16c，所述子系统通过主容器空气管路2供给。此外，在这里也图解示出气动式制动系统3，所述制动系统也由主容器空气管路2以气动能量供给。

为了减少由于在主容器空气管路2系统中的泄漏损失导致的压缩空气消耗，在车辆的停机运行期间，子系统16a至16c以及制动系统3通过分别配置的截止阀17a至17d能与主容器空气管路2隔离。在车辆的停机运行开始时通过控制单元10进行截止阀17a至17d的接通。此外，通过传感器11'单独监控在制动系统3中的压力，从而在这里截止阀17d为了减少泄漏损失可连接于上游。子系统16a在该实施例中是撒砂单元，子系统16b构成空气悬架单元并且子系统16c是能气动操纵的厕所。当然，这些子系统也可多重地设置。

按照本发明的解决方案不是局限于上述示例的实施例。而是也可设想由此的变型，其由后续的权利要求的保护范围一同包括。这样例如也可行的是，集电弓可看作如下取电单元，所述取电单元不是与构造为架空线路的供电线路建立电接触，而是与在车辆、尤其是轨道车辆之下的导电轨建立电接触。

附图标记列表

1主空气压缩机

2主容器空气管路

3气动式制动系统

4用于主空气压缩机的电动机

5集电弓

6供电线路

7用于辅助空气压缩机的电动机

8辅助空气压缩机

9气动式伺服驱动装置

10电子控制单元

11压力传感器

12压缩空气容器

13车辆电池

14'变流器

15空气干燥器

16子系统

17截止阀