用于铁路制动系统的自测方法与流程

本发明涉及一种用于铁路制动系统的自测试方法(过程，程序)，该方法特别地但不排他地用于货运列车的制动系统。

背景技术：

在列车上电时，出于安全的原因，需要进行预备测试以保证列车的使用安全。检查多个系统，包括制动系统。

在制动系统中，功能被分为主要功能和次要功能。主要功能被认为是制动系统的功能，其包括对适配有该制动系统的设备的主动控制。主要功能所包含的将是保证各功能的安全工作所需的任何诊断活动。次要功能是由制动系统提供的功能，该功能不影响附装有该制动系统的设备的工作。次要功能典型地可以提供对于主要功能的安全工作不关键的附加信息或诊断活动。

制动系统的一个主要功能是车轮滑行保护。车轮滑行保护(wsp)包括控制制动缸压力，以在低附着条件下的制动期间限制车轮滑行的水平。这防止由滑动或锁住的轮轴导致的车轮损坏，并且利用可用的附着来使货车有效地停止或减速。

为各项主要功能限定了一个安全状态，在该状态下，将其控制输出设置成在制动系统中提供该功能的安全工作模式所确定的状态。在起动期间和在断电时，各项主要功能在其安全状态下工作。

在操作可以是电子控制单元(ecu)的制动控制器期间，必须通过使用自测、运行测试和按需测试的组合来监测安全电路的工作，以保证制动系统的安全工作。

自测是由制动控制器运行的诊断测试序列，该制动控制器主动地驱动或改变系统的状态，以产生用于安全电路的正确工作的测试和特定条件。特别地，自测产生了在制动系统的正常工作中不会发生的状态，以测试安全电路中的否则可能不会被检测到的故障(潜在故障)。运行测试是被动地监测制动系统以在工作期间检测故障的诊断测试。按需测试是一组运行测试，特别是对安全电路的测试，仅在制动控制器需要一种特殊工作模式时才能进行该测试，该特殊工作模式将包括在故障条件下工作。

由于可能允许对主要功能进行安全电路的按需测试的事件的频率不确定，因此在这些电路中需要自测来检测潜在故障。由于其性质，主要功能的自测不能在正常工作期间进行。当前已知的系统在列车起动时立即运行对主要功能的全部自测，在该起动期间，禁止正常的列车操作。对于必须顺序进行多个系统部件的自测的列车，该自测可能花费长达30分钟(列车就绪)。

技术实现要素：

本发明由此希望提供一种自测的方法，该方法减少在列车起动和功能性工作(运行)之间的时间(持续时间，时间段)。

根据本发明，提供了一种制动系统，该制动系统具有主要功能(基本功能)，该主要功能包括通过制动ecu对设备的主动控制，该制动ecu包括微控制器和非易失性存储器，该非易失性存储器适合于存储在制动系统的运行期间、之前和之后在安全电路上进行的运行测试(runningtest)、按需测试或自测的结果，这些测试的结果被分配至少两个状态中的一个，其中，所述状态中的至少一个为不健康测试的表征，其中，在制动系统起动时，在其不健康状态已经被存储在非易失性存储器中的、制动系统的电路或部件上进行自测，由此使得制动系统能够在不先进行自测的情况下运行主要功能。

优选地，为与主要功能的运行相关的各项测试确定一个标称测试期(时期)，该标称测试期小于或等于对所述安全电路的验证测试期，其中，如果一个测试超过了标称测试期，则制动系统以故障安全模式运行所述安全电路。

优选地，为这些测试分配优先级(优先状态)，并且在关闭时按照该优先级的顺序进行测试。优选地，为失败的测试分配最高优先级。优选地，如果已经超过标称测试期，则制动系统为电路分配逾期的状态。优选地，为逾期状态的电路分配次高优先级。

根据本发明的解决方案有利地存储和使用来自于制动系统的最后一次使用的测试数据，以便确定制动系统当前的健康状态。由这种自测保护的主要功能被禁止，直到足够的测试被通过。这使得能够显著减少进行起动测试所需的时间，由此减少总的列车就绪时间。另外，这使得制动系统在列车就绪期期间没有可用动力的情况下，如同通常是货运列车上的情况那样，能够在不先进行自测的情况下运行主要功能。

附图说明

现在将参考附图更加详细地描述本发明的示例实施例，图中：

图1示出用于铁路制动系统的示例性自测方法；

图2示出基于二选一(1oo2)架构的安全电路。

具体实施方式

用于货运列车的铁路制动系统包括主制动管，该主制动管与制动分配器流体连通，该制动分配器经由导管流体地连接到继动阀，这些继动阀各自连接到相应的放泄阀，这些放泄阀连接到各自的制动缸。制动分配器将典型地具有积分继动阀能力。通常每个转向架设有一个继电器和一个放泄阀，或每个轴设有一个放泄阀。还已知使用变载荷阀代替继动阀。

设置有辅助贮器，该辅助贮器经由第一出口与制动分配器流体连通，还经由第二出口与各继动阀流体连通。通过分配器中的止回阀保护辅助贮器压力。在使用中，辅助贮器以压缩空气的形式存储用于施加制动的能量。使用制动管中的空气供应源充装该辅助贮器。

各放泄阀包括保持阀和排气阀。保持阀用以防止流体进入相应的制动缸，排气阀用以移除制动缸中的流体。该系统的安全状态是保持阀和排气阀被停用(禁用)，由此允许通过制动分配器来控制制动缸的正常工作。这些阀能在制动ecu的控制下工作，以提供车轮滑行保护功能(wsp)。

图1示出示例性自测序列，该序列包括4个区段：起动、延续起动、正常工作和关闭。在起动区段中，运行起动测试和初始化测试，这些测试典型地是ecu部件的不针对其作为制动控制器的应用的通用自测，或者是可以在不改变制动系统的状态或不显著增加起动时间的情况下运行的自测。在延续起动区段中，仅运行那些测试安全电路所需的自测，这些自测在非易失性存储器中被表示为不健康并由此阻止主要功能。在正常工作中，运行运行测试和按需测试，在关闭中运行各种电路自测。下面将更详细地描述这些测试的更多细节。在该示例性实施例中，为每个测试分配四个状态中的一个：下次测试(nexttest)、当期(due)、逾期(overdue)和失败(不合格，failed)。

在起动时，进行一组标准ecu检查以作为制动控制器初始化过程的一部分。这些测试不应当执行将导致健康的制动系统在起动期结束时处于其暂时不能执行主要功能的状态的任何测试程序。

在该起动期结束时，从起动测试和初始化测试的结果以及可从非易失性存储器中恢复的、该单元在上次下电(断电)时的状态来确定制动系统的状态。所存储的状态将表示基于先前已经进行的任何自测和运行测试(包括按需测试)的、部件和电路的状态。

为每项测试限定两个时间间隔，第一时间间隔是测试之间的标称时间，第二时间间隔等于或大于第一时间间隔，该第二时间间隔是测试之间的最大可允许时间。该第一间隔在这里称作“当期”时间，第二间隔称作“逾期”时间。安全电路的测试之间的最大可允许时间必须不大于该电路的最大验证测试期。验证测试是在安全电路上进行的周期性测试，其中，计算测试间隔以根据电路的需要来提供故障的适当低可能性。

由于制动系统不能为其正常功能提供失败的或不可用的(验证测试逾期)安全临界电路，因此，在延续起动期内执行对这些电路的特殊自测(在可能且安全的情况下)。

在关闭(车辆在施加制动的情况下静止)时，可以根据其如下状态—即失败、逾期、当期—运行全部自测序列，为验证测试安全临界电路提供优先级。在高优先级测试之后，按照循环的顺序进行其它自测，其中，在先于之前的下电完成最后一个测试之后，测试重新开始。关闭的测试继续进行，直到断开电源或检测到制动释放或货车运动。在关闭期内，没有自测被执行多于一次。这些测试的结果被存储在非易失性存储器中。

那些验证测试为逾期的电路仅需要进行一次成功的验证测试，以再次变成可用。那些具有失败的先前测试的电路在恢复其健康和可用状态之前，可能需要多于一次成功的验证测试(在相继的延续起动和关闭上)。

在图1所示的示例中，在起动和初始化测试之后，安全临界电路的恢复状态表示为：

电路e—失败

电路b—不可用，具有一次逾期测试

电路n—可用但是当期有测试

电路a、c和d是健康的，在循环序列中，下面将测试c。

e和b的状态允许起动周期被延续以进行自测，从而在该时间进行对电路e的自测。例如，为了说明的目的，可以假设在该起动状态下，对于电路b没有适当或安全的自测(例如货车在制动释放的情况下移动)。电路b由此未被测试。

尽管操作功能将由于电路b(和电路e，如果电路e还未被证明健康)的不可用而被限制(退化或不健康)，但是系统进入正常工作状态。

在关闭时，自测优先权如下进行测试(假设电路e仍然失败)。

失败电路测试电路e

逾期验证测试测试电路b

当期验证测试测试电路n

循环测试测试电路c(从上一次关闭开始的下一次)

测试电路d

(跳过电路n测试—电路n已经作为更高的优先级被测试)

下电

电路a—标记为用于随后的关闭的下一次

内务功能针对任何未测试的电路更新从验证测试开始的时间，这可能导致其状态被设置并存储为当期或逾期。当已经在安全临界电路上进行适当的测试(验证测试)时，从验证测试开始的时间记录被重置。

在该示例实施例中，每当确定货车被确定为已经在施加制动的情况下静止超过10秒的时间，就起动自测序列。使用以0.1小时为单位记录的总工作时间来计算验证测试之间的实际时间，并将该实际时间存储在与各制动控制单元相关联的非易失性存储器中。由于货运系统在休止时无动力，因此这不可能包括货车在制动控制单元微控制器关闭时静止的时间。

在安全临界硬件的验证测试失败的情况下，制动控制单元报告和存储致命的失败条件。在该示例实施例中，该单元向显示健康状态的人机接口装置报告。该报告可以有其他已知替代方案，包括向驾驶员的即时显示。

在可能时，在延续起动期间应当测试由于故障检测(通过自测或按需使用)而不可用的或已经在最大时期内被测试过的与安全相关的硬件。在适当时，失败的安全电路在故障安全模式下工作，直到进行成功的测试。

在该示例性实施例中，如果保持阀和排气阀已经工作的时间超过在标准中限定的时间，则制动系统中的与安全相关的电路用于使各自的保持阀和排气阀不能工作。这些安全电路可以基于二选一(1oo2)架构，该架构可以表示成如图2所示。

可以在起动期间进行对保持和排气禁止以及互锁电路的测试。对保持或排气计时器的正确功能的确保仅可通过自测承担，并且这些电路的这种测试阻止wsp工作一段时间(在该实施例中是分别等于最大保持或排气期的时间)。因此，这些测试通常在关闭期间运行，除非逾期或由于电路不健康而被要求，在这种情况下，它们可能在延续起动阶段运行。在系统健康或以其它方式能够提供wsp功能时，在起动阶段期间进行的这些自测将都不延迟制动控制器在应当制动且发生车轮滑行时提供wsp功能的能力。

不进行对气动控制阀或相关的安全相关电路的自测，这种自测有意地导致该阀工作并释放制动缸压力。对测量或检测制动控制压力的变化所需的阀工作的验证的任何要求将作为运行测试进行，同时该阀在系统的正常工作期间是主动的。