专利名称：在测量车辆的移动时针对止轮制动打滑的保护方法
技术领域：
本发明是关于在测量车辆，特别是那些铁路车辆的移动时针对止轮制动打滑的保护方法。
先回顾一下，在制动过程中，在车轴上的作用力和反作用力结果如下Re=Fe±Ir2dVdt]]>在此式中Re为铁轨对车轴的反作用力，Fe为车辆利用铁轨与轮子之间的附着力在轮缘上产生的制动力，I为车轴的极转动惯量，r为轮子的半径，v为轮子的圆周速度。
车轴减速时，铁轨对车轴的反作用力Re由下面的表达式之一给出Re=Fe-Ir2dVdt=Fe-Ir2γ]]>式中γ＞0车轴加速时，轮子滑动后，铁轨在车轴上的反作用力Re由下面的表达式之一给出Re=Fe+Ir2dVdt=Fe+Ir2γ]]>另一方面，车辆的动力学方程为(M＋m)γ＝F＋Ra在这里，M是在铁轨上车辆的质量，m是此车辆的那些I/r2之和，F是此车辆的那些Fe之和，Ra是车辆前进时的阻力。
轮子与铁轨之间具有的附着力τ由下面的表达式给出τ=FmaxP]]>在这里Fmax是当轴不滑动时能作用的力Fe的最大值。
被力F制动的车辆，在激起一个附着力的情况下减速，此附着力由下式给出τs=RP]]>式中R为铁轨对于车辆的反作用力，此车辆受到相应的力F的作用，并且忽略轴重转移效果。而R由下列表达式中的一个给出R=Σ(Re)=Σ(Fe)-Σ(Ir2dVdt)=F-mγ]]>即R＝Mγ－Ra因此τs=M.γ-RaM.g]]>或τs=MRa+FM+m-RaM.g]]>因此，τs=F-mmRa(M+m)g]]>注意—如果在式中保留γ，就得出τs=γg-RaM.g]]>—如果忽略前进的阻力，这是一般的情况，就得出τs=F(M+m)g=γg]]>这表明被激起的附着力的常用的定义。
在此阶段，被称作轮子在铁轨上相对滑动的变量V的定义由下列表达式之一给出 在这里，W是轮子在铁轨上的绝对滑动实验以及理论研究都能表明，由轮子在铁轨上相对滑动激起的附着力函数τs＝f(v)曲线有两部分—第一部分，被称作微滑区或伪滑区，描述轮子在铁轨上的滑动小于1％的可使用的附着力的变化；—第二部分，被称作宏滑区或强滑区，描述轮子在铁轨上的滑动大于1％直至止轮制动的附着力的变化。
以轮子在铁轨上的相对滑动为自变量的激起的附着力的这样的函数曲线τs＝f(v)如
图1所示。
微滑区位于图1上曲线的标有α的峰点。
理论研究和一些制动记录表明，在制动力建立时，附着力经历一个极大值。
在1％数量级上的很小的滑动的情况下可以达到这个极大点。
然后当滑动增加时，可使用的附着力下降得很快，并且按照附着力减弱的自然规律下降。
那些被注意到的滑动仅仅是一些伪滑动，不使轮子和轨道的弹性在接触椭圆的内部发挥作用。
宏滑区位于前面确定的峰点α后面的曲线的一个最大点上，该点在图1上标为B。
当峰点α被越过并从微移区出来后，就进入一个自然地不稳定区，只能借助于反制动装置找到一个稳定的工作区。这些装置在轮缘上起作用，以便得到一个几乎恒定的被称作宏滑动的滑动。
附着力/滑动曲线τs＝f(v)的一般形状已经能在试验过程中重复地显示出来了。
我们注意到，如果能相当快地减小在轮缘上的制动力，然后又能逐渐地贴近它，就能得到附着力的恢复，即用点B表示的曲线τs＝f(v)上的一个顶点。
B点的横坐标和纵坐标的位置与处于滑动状态的车轴的减速情况有着密切关系；B点的纵坐标越高，滑动状态的减速越小。
因此，一个大的减速甚至能够达到B点的不出现只有一个反制动装置能使得减速保持在某一阈值以下，并促使B点出现。
事实上，当车轴自然地滑动着起动时，这个滑动一般是伴随处于滑动状态的减速γ的增大而形成，并因此随着附着力的自然减小直到制动。
人们注意到，在B点的滑动给定时，在轴上的负载越大，在B点的附着力越小。
此外，当可使用的附着力超过1％时，点B与点α重合，这实际上对应着所谓在于轨上的制动，在此情况下只发生伪滑动现象。
最后，附着力-滑动关系曲线的状况在很大程度上与它被通过的速度有关，也就是说与自从制动开始以来滑动累积的时间有关，因此与处于滑动状态的减速有关。
实际上，在反制动装置正常运行的情况下，B点的位置对应于包含在15％和20％之间的滑动。
在管道辅助系统，开采辅助系统和维护辅助系统的范围内，使用标有数码的轮子，以便能摆脱因电造成的所有缺陷，这是众所周知的。
这些解决办法，从技术的状况来说，对于表现机械方面的缺陷都有不方便之处。
这些机械缺陷包括—轴断裂或车轴的经常紧固，这是借助于在一切方面使用并装在另一车轴上的信息装置检测到的缺陷。
—与附着力的暂时性损失相联系的止轮制动或滑动。此附着力损失表现为轮子的旋转速度几乎与车辆的速度无关。
—滑移，它与轮子的速度相对应，此速度与列车的速度不同，但以基本固定的比例与后者相联系。
因此，本发明的一个目的就是提供一种在测量车辆的移动时针对止轮制动的保护方法，它克服了现有技术的装置和方法的前面所列举的那些不方便之处。
本发明的另一个目的是提供一种在测量车辆的移动时，针对止轮制动打滑的保护方法，它确保更加安全。
本发明的另一个目的是提供一种在测量车辆的移动时，针对止轮制动打滑的保护方法，它能保持性能和可自由使用性水准。
根据本发明的在测量车辆的移动时，针对止轮制动打滑的保护方法是这样的，加速度的值的变化决定一个自动装置达到末态的过渡过程，此过程反映车辆的轮子的运动状态。
根据本发明的另一特征，该方法包括如下几个阶段—第一阶段是检测车辆制动的开始，γ瞬时＜0，—第二阶段是检测车辆的滑移开始，—第三阶段是增大滑移的额定值，例如15％，并控制滑移稳定下来，—第四阶段是在γ瞬时＜-Xm/s2时，检测车辆的止轮制动，X为预定值，对此值车辆的移动测量将不再被使用。
本发明的方法满足下列的特点之一—当γ瞬时＜-2m/s2时，车辆的滑移开始有效，—滑移的增大的额定值为15％，—当-2m/s2＜γ瞬时＜-1.5m/s2时，滑移是稳定的，—X的预定值为5m/s2在测量车辆的移动时，针对止轮制动打滑的保措方法的一个优点是保证测量的安全。
本发明的另外的目的、特点和优点将出现在下面参照附图对在测量车辆的移动时针对止轮制动打滑的保护方法的描述中。附图中，—图1表示激起的附着力的曲线τ＝f(v)是轮子在铁轨上相对滑移的函数，—图2表示在末态下一个自动装置的算法，它使得能实施根据本发明的在测量车辆的移动时针对止轮制动打滑的保护方法。
本发明的在测量车辆的移动时针对止轮制动打滑的保护方法建立在前面所描述的物理性质之上。
对于地铁和郊区列车类型的应用，最大速度小于140km/h，更经常地是小于100km/h。因此处在最大附着力区域里。对于一个空的车辆来说，附着力的数值小于0.2。
车轴的减速大于0.2g的观察使得能检测到滑移的开始。
这个加速度的测量可以在一个0.2秒的周期上进行，因为反制动装置的运行所要求的反应时间比这个周期间隔更小。
一旦滑移开始被观察到，如果同时注意到加速度的数值是很大的，就可推论出止轮制动将要发生，这时要考虑不能再使用测量了。
如果那些反制动装置运行着，它们将使滑移稳定并从此减速变得小于2m/s2的平均值。一些快速振动可能存在，但在好些周期的平均值应该明显地小于2m/s2。
稳定的一个控制条件是在几个周期里平均减速应降到1.5m/s2以下。
在稳定之前的过渡阶段，应该通过对测量扩值推论移动的测量并同时检验滑移是否能稳定在与使用过的扩值相容的更大的值上，例如取一个15％的扩大值。
如果假设车辆在最大减速为2m/s2的情况下放慢速度，车辆将应该有一时间Tc以使它的初速度减少15％。
如果在这个期间内加速度没有被稳定下来，好象是滑移已经能超过15％这个值，因而可考虑测量过的信息是不能用的。
如果加速度在时限Tc之前被稳定下来，如果稳定后测得的速度差小于15％，可以认为滑移在这个数值上仍将要被扩大。
第一个修正在于从减速开始就要保持速度在这个减速之前的值上，直到测得速度减小15％。
然后，只要加速度是稳定的就使用扩值15％的测量。
在小于Tc的过渡时间内(在此期间滑移是不稳定的)，保持车辆的加速度在进入止轮制动前的那个值上。
这个值可能是0，如果止轮制动同减速同时开始，也可能是在减速过程中测得的γ，如果在减速过程中止轮制动突然发生。
本发明的在测量车辆的移动时针对止轮制动打滑的保护方法是这样的加速度数值的变化决定一个自动装置达到末态时的过渡时间，它反映车辆的轮子的运动状态。
本发明的在测量车辆的移动时针对止轮制动打滑的保护方法包括如下的主要阶段—第一阶段是检测车辆的制动开始，γ瞬时＜0，—第二阶段是检测车辆的滑移开始，例如γ瞬时＜-2m/s2，—第三阶段是扩大滑移的额定值，例如15％，并控制滑移稳定，例如-2m/s2＜γ瞬时＜-1.5m/s2，—第四个阶段是检测车辆的止轮制动，例如γ瞬时＜-Xm/s2，X是一个预定值，对此值来说，车辆的移动测量将不再被使用。
图2表示在末态下一个自动装置的一种算法，它使得能实施根据本发明的在测量车辆的移动时，针对止轮制动打滑的保护方法。
图2表示出自动装置的四个状态(1-4)，在某一给定时刻，只有这些状态之一可能是有效的。
每个状态都有个名称，输出状态和那些实现的动作也都能被指示出了。
注有1的状态是初始状态，当自动装置激活时，它是有效的。
那些过滤阶段被注在两个相继的状态之间，并指示出关系到状态变化的事件。
权利要求
1.一种在测量车辆的移动时针对止轮制动打滑的保护方法，其中加速度的值的变化决定一个自动装置达到末态的过渡过程，它反映车辆的轮子的运动状况。
2.根据权利要求1的方法，其中—第一阶段是检测车辆制动的开始，γ瞬时＜0，—第二阶段是检测车辆滑移的开始，—第三阶段是扩大滑移的额定值并控制滑移稳定，—第四阶段是在γ瞬时＜-Xm/s2的情况下，检测车辆的止轮制动，X是一个预定值，对于此值来说，车辆移动的测量将不再被利用。
3.根据权利要求1的方法，其中当γ瞬时＜2m/s2时车辆滑移的开始是有效的。
4.根据权利要求1的方法，其中滑移的扩大的额定值是15％。
5.根据权利要求1和3中任意一项的方法，其中当-2m/s2＜γ瞬时＜-1.5m/S2时，滑移是稳定的。
6.根据权利要求1的方法，其中X的预定值为5m/s2。
全文摘要
本发明涉及的是在测量车辆的移动时针对止轮制动打滑的一种保护方法，在该方法中加速度的数值变化决定一个自动装置达到末态的过渡过程，它反映了车辆的轮子的运动状况。
文档编号G01P3/56GK1130761SQ9512020
公开日1996年9月11日 申请日期1995年12月4日 优先权日1994年12月5日
发明者皮埃尔·查普雷特 申请人:Gec阿尔斯托姆运输公司