用于控制压缩空气供应装置的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于控制压缩空气供应装置、尤其是轨道车辆的压缩空气供应装置的方法和设备。

背景技术：

轨道车辆的压缩空气供应装置通常具有至少一个用于提供压缩空气的压缩空气贮存器，所述压缩空气贮存器例如以主风管和/或压缩空气存储器的形式设计。如果所述压缩空气供应装置不仅包括一个而且包括多个用于为所述至少一个压缩空气贮存器供给压缩空气的压缩机，则需要压缩机管理。

因此例如申请人的ep1334019b1描述一种用于轨道车辆的压力介质供应的压缩机管理，在该压缩机管理中对于在列车组合体中可用的压缩机限定了优先级顺序，并且与当前的压力介质需求相关地仅将根据压缩机优先级顺序的数量的压缩机投入运行，所述数量需要用于满足当前压力介质需求。压缩机的优先级顺序可以在列车组合体组装之后保持限定不变或时间控制地/压力控制地/温度控制地/湿度控制地发生改变。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供一种用于具有多个压缩机的压缩空气供应装置的改进的压缩机管理。

所述任务通过独立权利要求的教导来解决。本发明的特别有利的实施形式是从属权利要求的主题。

按照本发明的用于控制压缩空气供应装置的方法，所述压缩空气供应装置具有至少一个用于提供压缩空气的压缩空气贮存器和多个用于为所述至少一个压缩空气贮存器供给压缩空气的压缩机，所述方法包括以下步骤：识别可供使用的压缩机；将所识别的压缩机划分成至少一个主压缩机和至少一个从压缩机；并且根据将压缩机划分成主压缩机和从压缩机并且根据在所述至少一个压缩空气贮存器中的压缩空气需求来运行所识别的压缩机，其中，优先运行被分类为主压缩机的压缩机。

按照本发明建议，将压缩空气供应装置的可供使用的压缩机划分成主压缩机和从压缩机并且然后根据压缩空气需要优先在被分类为从压缩机的压缩机之前运行被分类为主压缩机的压缩机。根据将压缩机划分成主压缩机和从压缩机的标准，压缩机管理可以在不同的方面得到优化。在此尤其是可设想根据压缩机的效率、压缩机已完成的运行时间、满足压缩空气需求的快速性等进行划分。

按照本发明的方法特别适合于控制轨道车辆的压缩空气供应装置。在此，优选不仅单个轨道车辆的压缩空气供应装置而且由多个轨道车辆组成的列车组合体的压缩空气供应装置可以被控制。

术语“压缩空气贮存器”就此而言应表示适合将压缩空气提供给一个或多个消耗器(例如轨道车辆的制动系统)的所有装置和系统。尤其是压缩空气容器和压缩空气管路(例如轨道车辆的主风管)属于所述合适的压缩空气贮存器。

对可供使用的压缩机的识别优选包括步骤：检测哪个压缩机以及多少压缩机可供使用，并且将明确的识别名称分配给所检测的压缩机。在此，可供使用的压缩机中优选地仅考虑符合功能的压缩机作为可用的压缩机。

在本发明的一种有利的设计方案中，根据压缩机的压缩机运行时间将所识别的压缩机划分成至少一个主压缩机和至少一个从压缩机。优选地，在此具有最小压缩机运行时间的那个压缩机被分类为主压缩机。在此，术语“压缩机运行时间”在此优选应当仅理解为压缩机的有效运行时间，也就是说压缩机的没有待机时间的运行时间。利用本发明的所述设计方案，首先分别运行那些迄今具有较小的压缩机运行时间的压缩机。具有较小运行时间的压缩机比具有较大运行时间的压缩机更频繁地被接通。以这种方式，所有可用压缩机的压缩机运行时间和载荷可以更均匀地分布或均匀化。作为其结果，这些压缩机的维修间隔期和使用寿命也可以被均匀化，或者这些压缩机在共同的维修间隔期中具有大致相同的压缩机运行时间。

特别是在压缩空气供应装置中有大量压缩机的情况下，这种均匀化可以比利用传统的规则/逻辑更好地实现。在此，所描述的压缩机的平衡有利地也与压缩空气供应装置的形成无关，也就是说例如与由轨道车辆组成的列车组合体的形成无关。在此，本发明的方法尤其是也在列车形成和压缩机数量(动态地)改变时提供其优点。在压缩空气供应装置改变时，例如在新形成列车组合体时，不必定义用于压缩机管理的新规则，因为新列车组合体的所有压缩机的压缩机运行时间被集成到现有的逻辑中。

在本发明的一种设计方案中，在预先确定的持续时间之后再次实施将所识别的压缩机划分成至少一个主压缩机和至少一个从压缩机的步骤。所述预先确定的持续时间例如可以是12小时或24小时。利用这种设计方案，可用的压缩机以规则的时间间隔总是重新被划分成主压缩机和从压缩机，从而可以进一步优化压缩机的使用。因此，在运行时间优化的压缩机管理的情况下，所有可用压缩机的压缩机运行时间可以更好地被均匀化。

在本发明的另一种设计方案中，将所识别的压缩机划分成至少一个主压缩机和至少一个从压缩机的步骤包含确定待分类为主压缩机的压缩机的数量m的步骤，其中，主压缩机的数量m小于之前所识别的压缩机的数量n。

优选地，在划分所识别的压缩机时所有识别的未被分类为主压缩机的压缩机被分类为从压缩机。

优选地，在划分所识别的压缩机时，待分类为从压缩机的压缩机的数量s大于或等于主压缩机的数量m。

优选地，主压缩机的数量m和从压缩机的数量s尽可能选择得彼此相同。优选地，在可用的压缩机的数量n为偶数时，主压缩机的数量m和从压缩机的数量s选择得彼此相同(也就是说m＝n/2并且s＝n/2)。在可用的压缩机的数量n为奇数时，主压缩机的数量m优选选择比从压缩机的数量s小1(也就是说m＝(n-1)/2并且s＝(n-1)/2+1)。

识别和划分压缩机的步骤优选在形成或新形成压缩空气供应装置时(例如以由轨道车辆组成的列车组合体的(新)形成的形式)的情况下，优选在每次(新)形成时并且优选自动地实施。

在本发明的另一种有利的设计方案中，被分类为主压缩机的压缩机仅当被分类为主压缩机的压缩机的静止时间从上次运行以来已经达到预先确定的静止时间值时或当在所述至少一个压缩空气贮存器中的压缩空气需求超过预先确定的极限值时才运行。也就是说，如果从被分类为主压缩机的压缩机的从最后运行起的静止时间还不足够，则首先将被分类为从压缩机的压缩机投入运行。只有当在所述至少一个压缩空气贮存器中的压缩空气需求特别高时，除了被分类为从压缩机的压缩机之外，被分类为主压缩机的压缩机尽管它们的静止时间不足仍投入运行。

利用本发明的这种设计方案可以实现：降低压缩机构件的机械载荷。在足够长的静止时间之后，例如在压缩机与空气干燥器之间的管路中的反压通过空气干燥器的再生空气喷嘴这样程度地下降，使得在重新接通压缩机时没有附加的载荷作用到驱动机构和连杆组合体上。此外，通过等待预先确定的静止时间可以避免压缩机在仍然处于“返回阶段”时被接通，也就是说避免了由于压缩阶段未完全结束而导致连杆和曲轴的向后运动。在这种返回阶段中接通压缩机将导致到压缩机部件上的高机械载荷。

如果运行被分类为主压缩机的压缩机，则可以根据在所述至少一个压缩空气贮存器中的压缩空气需求也将被分类为从压缩机的压缩机投入运行。也就是说，在高的压缩空气需求时，优选运行所有可用的压缩机，以便尽可能可靠且快速地满足压缩空气需求。

结合本发明，被分类为主压缩机的压缩机的运行不仅包括所有被分类为主压缩机的压缩机的运行，而且包括仅部分数量的被分类为主压缩机的压缩机的运行，所述仅部分数量的被分类为主压缩机的压缩机被视为足够用于满足当前的压缩空气需求。这种选择尤其是取决于相应的使用情况和/或当前的压缩空气需求。在运行部分数量的被分类为主压缩机的压缩机时，优选优先运行那些具有较小压缩机运行时间的压缩机。

用于控制压缩空气供应装置的设备，其中，所述压缩空气供应装置具有至少一个用于提供压缩空气的压缩空气贮存器和多个用于为所述至少一个压缩空气贮存器供给压缩空气的压缩机，所述设备具有：用于识别可供使用的压缩机的机构；用于将所识别的压缩机划分成至少一个主压缩机和至少一个从压缩机的机构；至少一个用于检测在所述至少一个压缩空气贮存器中的压缩空气需求的压力检测装置；以及用于根据将压缩机划分成主压缩机和从压缩机并且根据在所述至少一个压缩空气贮存器中检测到的压缩空气需求操控所识别的压缩机的机构，其中，优先运行被分类为主压缩机的压缩机。

按照本发明建议，将压缩空气供应装置的可供使用的压缩机划分成主压缩机和从压缩机并且然后根据压缩空气需要优先在被划分成从压缩机的压缩机之前运行被划分成主压缩机的压缩机。根据将压缩机划分成主压缩机和从压缩机的标准，压缩机管理可以在不同的方面得到优化。在此尤其是可设想根据压缩机的效率、压缩机已完成的运行时间、满足压缩空气需求的快速性等进行划分。

按照本发明的设备特别适合于控制轨道车辆的压缩空气供应装置。在此，优选不仅单个轨道车辆的压缩空气供应装置而且由多个轨道车辆组成的列车组合体的压缩空气供应装置可以被控制。

术语“压缩空气贮存器”就此而言应表示适合将压缩空气提供给一个或多个消耗器(例如轨道车辆的制动系统)的所有装置和系统。尤其是压缩空气容器和压缩空气管路(例如轨道车辆的主风管)属于所述合适的压缩空气贮存器。

用于识别可供使用的压缩机的机构、用于对所识别的压缩机进行划分的机构和用于操控所识别的压缩机的机构可以可选地由单独的部件来实现或者集成于一个共同的部件中。所述共同的部件或协调各个部件的部件优选是控制装置，在轨道车辆的情况下优选是制动控制装置或车辆控制装置。

在本发明的一种设计方案中，还设置有用于检测所识别的压缩机的压缩机运行时间的机构。在所述设计方案中，用于划分所识别的压缩机的机构优选设计成，将所识别的压缩机根据压缩机的所检测到的压缩机运行时间划分成至少一个主压缩机和至少一个从压缩机。

在本发明的另一种设计方案中，还设置有用于检测压缩机从其上次运行以来的静止时间的机构。在所述设计方案中，用于操控所识别的压缩机的机构优选设计成，仅当被分类为主压缩机的压缩机的检测到的从上次运行以来的静止时间已经达到预先确定的静止时间值时或当在所述至少一个压缩空气贮存器中所检测到的压缩空气需求超过预先确定的极限值时才运行被分类为主压缩机的压缩机。

附图说明

由下面借助附图对不同实施例的描述更好地理解本发明的上述和其它优点、特征和应用可能性。其中，部分示意性地示出：

图1示出轨道车辆的压缩空气供应装置的极简化的示图，在所述压缩空气供应装置中能够使用本发明；

图2示出根据本发明的用于控制压缩空气供应装置的方法的流程图；

图3示出根据本发明的一种实施例的图2的子步骤s200的流程图；以及

图4示出根据本发明的一种实施例的图2的子步骤s300的流程图。

具体实施方式

图1首先极简化地示出用于轨道车辆的压缩空气供应装置的结构。

所述压缩空气供应装置尤其是包括作为压缩空气贮存器的主风管10，在该主风管上可以连接有不同的压缩空气消耗器(例如车辆制动器)，以便提供压缩空气。所述主风管10由多个压缩机12a、12b、12c、...12n供给压缩空气。除主风管10之外，还可以设置有一个或多个压缩空气容器作为用于压缩空气消耗器的压缩空气贮存器。主风管10和多个压缩机12a..n例如设置在轨道车辆中或由多个轨道车辆组成的列车组合体中。

多个压缩机12a..n与控制装置14连接(例如无线地或有线地连接)。控制装置14一方面从不同的压缩机12a..n接收运行数据，并且另一方面操控多个压缩机12a..n。所述控制装置14例如是轨道车辆或由多个轨道车辆组成的列车组合体的中央制动控制装置或中央车辆控制装置。

如在图1中所示，此外设置有例如以压力监视器或压力传感器形式的压力检测装置16，所述压力检测装置与主风管10耦联，以便检测在主风管10中存在的压力或压缩空气需求。压力检测装置16将检测结果继续传递给控制装置14，以便该控制装置能够根据在主风管10中当前的压缩空气需求来操控压缩机12a..n。

图2首先示出按照本发明的用于控制这种压缩空气供应装置的方法的粗略的流程。

在开始时、也就是说例如在形成由多个轨道车辆组成的列车组合体之后，在步骤s100中识别可供使用的压缩机。所述识别尤其是包括确定可用的压缩机12a..n以及将明确的识别标志(例如c1、c2、c3等)分配给所确定的压缩机12a..n。参照本发明，这些识别标记可以被任意分配给各个压缩机12a..n。

在下一个步骤s200中，将在步骤s100中识别的压缩机12a..n划分成至少一个主压缩机和至少一个从压缩机。所述划分优选与运行时间相关地进行。下面借助图3进一步阐述所述步骤s200的一种可能的实施变型方案。

随后在步骤s300中，将在步骤s100中识别的压缩机12a..n根据将压缩机划分成主压缩机和从压缩机并且根据主风管10中的借助压力检测装置16检测到的压缩空气需求来运行。在此，在步骤s200中被分类为主压缩机的压缩机优先在步骤s200中被分类为从压缩机的压缩机之前运行。下面借助图4进一步阐述所述步骤s300的一种可能的实施变型方案。

在步骤s300中压缩机的运行结束之后，检查将压缩机12a..n最后一次划分成主压缩机和从压缩机经过多长时间。因此，在步骤s400中例如检查从上次执行步骤s200以来是否经过了预先确定的持续时间(例如12小时或24小时)。如果不是，则在重新确定主风管10中的压缩空气需求时，根据现有的划分成主压缩机和从压缩机再次运行压缩机12a..n。如果是，则在步骤s200中重新划分压缩机12a..n。由于用于划分压缩机12a..n的标准(例如压缩机运行时间)能够在压缩机的确定的运行持续时间之后引起另一种划分，因此以这种方式能够进一步改进压缩机管理。

图3示出用于实施上述方法步骤s200的一种具体的实施例。

首先在步骤s210中确定待分类为主压缩机的压缩机的数量m。为此，首先确定在步骤s100中已被识别的可供使用的压缩机12a..n的数量n。由所述数量n，例如根据下面的表格确定待分类为主压缩机的压缩机的数量m和待分类为从压缩机的压缩机的数量s，

压缩机的数量n：偶数(例如10)奇数(例如11)

主压缩机的数量m：n/2(例如5)(n-1)/2(例如5)

从压缩机的数量s：n/2(例如5)(n-1)/2+1(例如6)。

然后在步骤s220中确定所识别的压缩机的组c中具有最小压缩机运行时间(没有待机时间)的压缩机。如果这种确定是明确的(σ＝1)，则所述一个压缩机被分类为主压缩机(步骤s224)。如果有多个具有相同最小压缩机运行时间(∑＞1)的压缩机，则在步骤s222中首先从这些压缩机中选择一个(例如具有最低字母数字识别标志的压缩机)并且然后将所选择的压缩机分类为主压缩机(步骤s224)。

然后在步骤s226中将已被分类为主压缩机的压缩机的数量∑(主压缩机)增加1。与此同时，在步骤s228中从所识别的压缩机的组c中移除在步骤s224中被分类为主压缩机的压缩机，使得在该过程循环中不能再次将该压缩机选择为主压缩机。

然后在步骤s230中检查是否已经将足够数量的压缩机分类为主压缩机。如果是这种情况，则方法步骤s200结束并且该方法继续到步骤s300。如果不是这种情况，则所述过程流程返回到步骤s220，以便将所识别的压缩机的组c中的其他压缩机分类为主压缩机。

在方法步骤s200结束之后没有被分类为主压缩机的所有压缩机12a..n被分类为从压缩机。

图4示出用于实施上述方法步骤s300的一种具体的实施例。

在步骤s310中检查，在主风管10中的通过压力检测装置16检测到的压力p是否低于预先确定的例如8.5巴的第一压力值p1并且因此是否存在压缩空气需求。如果是这种情况，则控制装置14以接下来描述的方式操控压缩机12a..n，以便又在主风管10中产生足够的压力。

然后在步骤s320中检查，被分类为主压缩机的压缩机从最后的运行阶段结束以来的静止时间tr是否达到例如30秒的预先确定的时间值t0。所述预先确定的时间值t0例如由压缩机的气缸中的压力降低的持续时间、在压缩机与空气干燥器之间的压力降低的持续时间、压缩机的返回阶段的最大持续时间等等以及这些参数的组合得出。

如果被分类为主压缩机的压缩机的静止时间tr足够，则在步骤s330中将被分类为主压缩机的压缩机投入运行。

在压缩机的运行期间持续地进一步监控主风管10中的压力p。在步骤s332中检查，主风管10中的通过压力检测装置16检测到的压力p是否低于预先确定的第二压力值p2，所述第二压力值比预先确定的第一压力值p1低。所述第二压力值p2例如为7.5巴。

如果不是这种情况，则由控制装置14对压缩机的操控首先保持不变，并且在步骤s334中检查，在主风管10中的通过压力检测装置16检测到的压力p是否通过压缩机的运行再次达到预先确定的、高于预先确定的第一压力值p1的基本压力值p0。所述基本压力值p0例如为10巴。

如果是这种情况，则被分类为主压缩机的压缩机又可以在步骤s336中被控制装置14切断，因为主风管10中的压力又是足够的。所述方法步骤s300因此结束。而如果不是这种情况，也就是说如果在主风管10中的压力又不足够，则所述过程流程返回到步骤s332，以便继续运行压缩机并且继续监控压力p。

如果在步骤s320中决定，被分类为主压缩机的压缩机的静止时间tr还不足够，则在步骤s340中将被分类为从压缩机的压缩机投入运行。因此能够避免或至少减少还未又完全或最优地准备好运行的压缩机部件的机械载荷。

类似于上述方法步骤s332至s336，也在被分类为从压缩机的压缩机的运行期间连续地监控主风管10中的压力p。在步骤s342中检查，主管道10中的通过压力检测装置16检测到的压力p是否小于预先确定的第二压力值p2，该第二压力值低于预先确定的第一压力值p1并且优选与在步骤s332中的第二压力值p2一致。

如果不是这种情况，则由控制装置14对压缩机的操控首先保持不变，并且在步骤s344中检查，主风管10中的通过压力检测装置16检测到的压力p是否通过压缩机的运行又达到预先确定的基本压力值p0，该基本压力值高于预先确定的第一压力值p1并且优选与在步骤s334中的基本压力值p0一致。

如果是这种情况，则被分类为从压缩机的压缩机可以在步骤s346中又被控制装置14切断，因为主风管10中的压力又是足够的。所述方法步骤s300因此结束。而如果不是这种情况，也就是说如果在主风管10中的压力又不足够，则所述过程流程返回到步骤s342，以便继续运行压缩机并且继续监控压力p。

此外，在被分类为主压缩机的压缩机(步骤s330至s336)或分类为从压缩机的压缩机(步骤s340至346)的运行期间，存在压缩空气产生不足并且主风管10中的压力进一步下降的可能性。在所述情况下，在步骤s332或s342中确定，在主管道10中的压力p低于预先确定的第二压力值p2，从而所述过程流程进行至步骤s350或s351。从被分类为主压缩机的压缩机的运行(s330)出发，在步骤s350中接通被分类为从压缩机的压缩机，并且从被分类为从压缩机的压缩机的运行(s340)出发，在步骤s351中接通被分类为主压缩机的压缩机。无论如何所有可用的压缩机、即被分类为主压缩机的压缩机和被分类为从压缩机的压缩机都运行。

随后在该过程流程分支中也进一步监控主风管10中的压力p。在步骤s352中检查，主风管10中的通过压力检测装置16检测到的压力p是否通过所有的压缩机的运行再次达到基础压力值p0，该基础压力值优选与步骤s334和/或步骤s344中的基础压力值一致。如果是这种情况，则这些压缩机又可以在步骤s354中被控制装置14切断，因为主风管10中的压力再次足够。所述方法步骤s300因此结束。而如果不是这种情况，也就是说如果在主风管10中的压力又还不足够，则所述过程流程返回到步骤s352，以便继续运行所有压缩机并且继续监控压力p。

附图标记列表

10压缩空气贮存器，例如主风管

12a..n压缩机

14控制装置，例如制动控制装置

16压力检测装置，例如压力监视器