用于确定制动距离的方法与流程

本发明涉及一种用于在摩擦制动器的情况下确定车辆制动距离的方法。

背景技术：

制动距离是车辆制动设备的制动性能的一个重要指标。在为了列车运行许可用于评估制动性能的标准uic544-1中，规定了一种用于根据时间步进法确定制动距离的方法。然而这种类型的传统制动距离确定基于制动衬片与制动盘之间的摩擦系数(cof)在整个确定期间恒定不变。

技术实现要素：

因此本发明的目的是提供一种方法，用以提高车辆制动距离确定/估计的精确度并且与此结合地提高车辆制动性能评估的精确度。

这个目的借助如权利要求1所述的、用于确定制动距离的方法得以实现。本发明的另外的有益的发展是从属权利要求的内容。

然而，制动衬片与制动盘之间的摩擦系数(cof)在整个确定期间恒定不变的假设并不符合实际。因此，计算/估计出的制动距离的结果往往与实际有很大出入。在实际中，摩擦系数(cof)与温度有很大关系。在列车行驶期间，(制动盘表面或者车轮滚动面的)摩擦层的温度根据不同的制动状况(例如初速的大小、作用到制动盘上的制动力的大小)或者制动盘的热性能而发生变化。另外，当列车加载了更多荷载时，摩擦层的温度上升。

本发明的方法在确定制动距离时考虑了当前的车辆速度、在制动衬片与制动盘之间通过计算算出的夹紧力和特别是摩擦系数的表面温度相关性。另外，本方法还同时考虑了制动盘和衬片的加温和摩擦系数的变化，因为摩擦系数导致在制动时的车辆速度分布，摩擦层的温度可以由车辆速度来评估并且摩擦系数又与摩擦层的温度相关。就是说，在减速过程中同时既考虑了加温，也考虑了摩擦过程，因为二者相互关联或者彼此影响。

附图说明

参照附图对本发明的方法进行详细说明。

图1示出了一个流程图，该流程图示出了根据本发明的用于确定制动距离的方法的最重要的步骤；

图2示出了一个流程图，该流程图以不同的方式示出了图1的步骤。

具体实施方式

图1和图2示出了本发明的一种用于确定车辆的制动距离的方法的最重要的步骤，。

在制动过程开始时的时间点t0首先将在制动盘与制动衬片之间的夹紧力fb、车辆速度(初速)v和环境温度tambient输入一个制动距离估算器的cof估算器(s1)。于是s1中的车辆速度是初速v(t0)。

接着借助一个热函数计算摩擦层的温度tdisc(t0)(s2)，其中热函数至少考虑了fb、v(t0)和tambient作为用于确定的参数。

然后借助一个cof函数计算时间点t0的摩擦系数cofactual(t0)(s3)，其中热函数至少考虑了fb、v(t0)和tdisc(t0)作为用于确定的参数。经由一个以经验为依据的公式进行摩擦系数cof计算，例如该公式的形式为cof_i＝a+b*fb_(i-1)+c*fb^2_(i-1)+d*v_(i-1)+e*v^2_(i-1)+f*t_(i-1)+j*t^2_(i-1)中，其中a、b、c、d、e、f、j为适当选择的参数。

接着借助车辆动力学函数计算对于一个从t0到t1的、事先规定的时间间隔△t而言的部分制动距离s'1(s4)，其中t1是为了计算而假设的下一个时间点，并且△t＝t1-t0。时间间隔△t可以设定成车辆动力学函数中的一个变量。车辆动力学函数在此至少考虑了fb、v(t0)、cofactual(t0)作为用于计算的参数。在s4中同时还计算v(t1)，即时间点t1的车辆速度(其中rm＝衬片/制动盘的平均摩擦半径，r＝车轮半径，m＝静态质量(＝重量)并且c是静态质量＝>动态质量的换算系数。例如：c＝1.1意味着10％的旋转质量，除了静态质量之外还必须对该旋转质量进行制动)。

在步骤s5中，重复步骤s2至s4，直到车辆速度v对应于终速(例如零)为止，就是说，制动过程结束。

下面对根据s5的重复进行说明，以解释s5的计算原理。接下来，热函数取最后的s3的摩擦系数cofactural(t0)的结果和最后的s4的车辆速度v(t1)的结果并且重新计算摩擦层的温度，其中得出tdisc(t1)(s2)。然后cof函数取更新的摩擦层的温度tdisc(t1)和车辆速度v(t1)并且重新计算摩擦系数，其中得出cofactual(t1)(s3)。在此从外部事先设置fb(例如通过制动力分布算法)。在简单的情况中，fb＝constant(常量)，因此是一个特例。在一个合并步骤(integrationsschritt)期间fb保持恒定不变。tambient不用于fb，仅仅用于tdisc计算(在每个步骤中)。

接着车辆动力学函数取新的摩擦系数cofactual(t1)并且对于一个从t1到t2的时间间隔△t计算部分制动距离s'2，其中△t＝t2-t1。并且与此同时车辆动力学函数还计算一个v(t2)，即时间点t2的车辆速度。然后在s5中对于时间点t3、t4、t5、...重复s2至s4的计算，直到车辆速度变零(v＝0)为止。

最后将所有部分制动距离s'1、s'2、...加在一起或者说合并并且通过这种方式计算出一个总制动距离stotal(s6)。

本发明的方法考虑到了在制动盘与衬片之间的动态摩擦系数cof和摩擦层的动态温度tdisc，其中为所有各计算步骤计算并更新cof和tdisc。由此可以计算/估计出接近实际的制动距离结果。时间间隔△t设定得越小，整个制动距离stotal的结果就越精确。

技术特征：

1.一种用于确定制动距离的方法，其中该方法具有以下步骤：

s1：输入制动衬片与制动盘之间的夹紧力fb、车辆速度v和环境温度tambient；

s2：计算摩擦层的温度tdisc；

s3：计算制动衬片与制动盘之间的摩擦系数cofactual；

s4：计算一个时间间隔的部分制动距离s'并且更新v；

s5：重复s2至s4，直到v＝0为止，其中在每次重复中

借助s2更新tdisc，

借助s3更新cofactual，并且

对于下一个时间间隔计算新的部分制动距离s'并且更新车辆速度v；

s6：将s4的所有s'合并并且确定总制动距离stotal。

2.如权利要求1所述的方法，其中在步骤s4中在确定中考虑了附加的制动力、特别是通过电动制动器和/或磁轨制动器产生的制动力。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中在步骤s4中时间间隔是能够被调节的。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在步骤s2中摩擦层的温度来自另一个来源。

5.一种计算机程序产品，其设计用于执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种用于确定车辆的制动距离的方法，其中根据夹紧力Fd、车辆速度V和摩擦层的温度Tdisc计算制动衬片与制动盘之间的摩擦系数COFactual，其中动态地借助摩擦系数COFactual更新摩擦层的温度Tdisc，以计算接近实际的制动距离。

技术研发人员：M·克莱默;F·斯泽克里;F·黑勒;K·拉赫内马
受保护的技术使用者：克诺尔轨道车辆系统有限公司
技术研发日：2019.10.29
技术公布日：2021.07.23