描述了一种用于至少一个铁路车辆的行车和紧急制动控制系统，包括制动控制模块(201)，每个制动控制模块被配备用于：‑控制至少一个相应的车轴；‑接收所有模块共有的减速请求信号(202)、瞬时减速信号(209)和所实现的最大可用附着力的信号(204)；‑独立于其他模块(201)，根据减速请求信号(202)和重量信号(203)生成制动扭矩请求信号(205)，并将该信号提供给与由制动控制模块(201)控制的车轴相关联的制动装置(207)，该制动装置(207)将制动扭矩请求信号(205)的值转换为根据第一扭矩梯度施加的制动扭矩；‑如果当从所施加的制动扭矩中实现所确定的制动扭矩值时，瞬时减速值小于目标减速值，则增加所施加的制动扭矩，直到瞬时减速值达到目标减速值为止，或者直到指示来自由所述制动控制模块(201)控制的车轴的最大可用附着力为止；所施加的制动扭矩根据第二扭矩梯度增加。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于至少一个铁路车辆的行车和紧急制动控制系统
本专利技术涉及一种用于优化铁路车辆的制动的系统，特别是在附着状态劣化的情况下或者在制动系统的操作劣化的情况下。
技术介绍
图1示出了一种现有的铁路制动系统的可能但并非唯一的体系结构。轨道制动系统产生施加到与两个车轮102结合的车轴101的制动扭矩CF100。该制动扭矩CF100由施加到一个或多个制动缸103上的气动压力105生成，该气动压力105经由摩擦装置133直接作用在车轮102或机械地连接到车轴101的一个或多个盘(图中未示出)上。此外，所述制动扭矩CF100可以由再生制动系统(也称为电动制动系统)通过使用直接或通过齿轮减速系统连接到所述车轴101的电机104生成。制动压力105由通过电子单元BCU107控制的电动气动模块EP-模块106生成。根据电动气动图，所述电动气动模块106由电磁阀、气动阀和压力传感器组成，它们是本领域技术人员已知的现有技术的一部分。所述电子单元BCU107控制电动气动模块106以获得对应于从减速请求110和重量值111得出的力的制动压力。重量值在每个转向架的控制中对应于转向架上的重量，或者在每个车辆的控制中对应于车辆的重量。电机104由牵引力控制108控制，从而产生从减速请求110和重量值111得出的制动扭矩。根据铁路领域中被称为“混合”制动的已知方法，可以根据两个力随时间的可变百分比组成来施加摩擦和电动制动作用(electrodynamicbrakingcontributions)。可以根据诸如电机再生效率、车辆速度、转向架重量或车辆重量的外部变量，将“混合”的百分比比例先验地映射在电子单元BCU107和牵引力控制108的存储器中。本领域技术人员意识到存在其他可能的、非排他性的“混合”体系结构，从而通过电子单元BCU107实时计算两个摩擦和电动制动作用的百分比比例，该电子单元BCU107将使用图中未示出的信号直接从牵引力控制模块108请求电动制动扭矩值。如果在制动期间相对于制动扭矩CF的制动力超过了可用附着力值，例如由于雨水或树叶或轨道上的铁锈而产生劣化，则车轮102将进入打滑和潜在的锁定状态。在这种情况下，WSP(车轮防滑保护)系统109将介入。这种WSP系统109可以借助于与每个车轴(图中未示出)相关的速度传感器来检测车轮102的速度相对于车辆的速度的任何降低。在变化高于预定阈值的情况下，WSP109可以根据本领域技术人员已知的现有技术的一部分的控制算法，通过对电磁阀113通电/断电来调制对制动缸103的压力105，以避免车轮的锁定，并将车轮维持在可控制的滑动状态，从而使抓地力的损失最小化。类似地，集成到牵引力控制108中的WSP软件模块提供用于调制由电机104产生的制动扭矩，以防止车轮锁定并将车轮维持在可控制的滑动状态，从而使附着力的损失最小化。通过两个WSP之间的信号(所述信号未在图中示出)交换，根据本领域技术人员已知的策略，WSP109和集成在牵引力控制模块108中的WSP软件模块的滑动控制动作彼此同步。已知的物理事实是，在滑动期间，车轮102将机械能和热能以与滑动量直接而非线性地相关的量注入接触点112中。这种能量部分地清洁接触点112，提高了在车轮102的通道处留给后续车轮的附着力值。图10示出了由多个车辆组成的在劣化的附着状态下制动的铁路列车。根据给定的减速请求使列车减速所需的附着力为μn。车辆遇到的初始降低的附着力为μi<μn。为了简单起见，例如，假设所有车轮上的重量是均匀的，因此，由于共同的减速请求，所有车轮都受到相同的制动扭矩。车轮1开始滑动阶段，该滑动阶段由WSP系统通过局部减小制动扭矩来控制。所述可控制的滑动执行部分清洁，以将附着力增加到水平μ2。针对遇到值μ<μn的所有后续车轮，滑动现象和产生的清洁以类似的方式发生，并且因此，针对车轮2，…，6，这将“释放”的附着力提高到最终值μf>μn。此时，施加到车轮7和后续车轮上的制动扭矩不会引发进一步的滑动现象。在现有技术中，除了所描述的动作之外，制动系统不采取进一步的动作，即通过WSP子系统的协调动作通过局部限制制动扭矩来保护车轮。明显的是，由于由WSP子系统实施的制动扭矩的局部限制，停止距离根据初始附着力μi的降低而增加。如本领域技术人员所公知的，在制动期间，即使在有足够的附着力可用于避免滑动的情况下，在车轮与轨道之间的接触点上也总是发生微滑动现象，这种现象在一定限制内继续提高可用附着力值，如仅图10中的示例所示。因此，通过将制动扭矩增加到超过列车末端处的车轮上初始计算出的值，可以部分或完全补偿前轮上已经发生的附着力损失，部分或完全恢复初始请求的减速，并且因此恢复相对制动距离。例如，专利EP2648949要求保护一种在附着力下降的情况下和在紧急制动期间的附着力恢复方法，该方法将车辆后部的压力升高到所要求的值以上。这种方法由集中式系统实施，该集中式系统需要一种通信装置来协调沿车辆列车的各种制动模块。然而，EP2648949中所要求保护的解决方案具有以下缺点：-必须有一个在模块之间传送信息的通信系统，这使制动系统的体系结构和连接到该体系结构的软件相当复杂；-需要一个协调各种模块的操作的主设备；-这种方法由信息交换和/或主设备支持，该信息交换和/或主设备建立如何激活以及激活哪些模块来恢复减速；因此，如果单个故障影响通信网络或主设备，则有可能出现同一系统的完全损失；-由于必须根据SIL≥3级的标准EN50126/EN50128/EN50129开发用于该系统的软件，因此由于通过所述标准施加的实施限制，系统和通信网络的总体复杂性和成本增加；-由于在许多列车体系结构中，用于制动系统的全局通信系统在列车级别上不可用，而仅在车辆级别上可用，因此基于模块之间的信息交换的系统可能无法在列车级别上实施所要求保护的方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于至少一个铁路车辆的行车和紧急制动控制系统，该控制系统允许在附着状态劣化的情况下恢复最初损失的减速，并且还允许在制动系统由于可能的故障而以劣化的方式操作的情况下最初损失的减速。本专利技术要求使用多个功能模块用于完全彼此独立地控制制动系统，每个功能模块用于控制单独的制动扭矩；使用基于系统观察的算法，以正确操作而无需从属于同一系统的其他模块接收信息，无需集中控制。根据本专利技术的一个方面，通过用于具有权利要求1中所限定的特征的至少一个铁路车辆的行车和紧急制动控制系统来实现前述和其他目的和优点。在从属权利要求中限定了本专利技术的优选实施方式。附图说明现在将描述根据本专利技术的用于至少一个铁路车辆的行车和紧急制动控制系统的一些优选实施方式的功能和结构特征。参考附图，其中：-图1示出了可能的现有制动系统的基本功能图；-图2示出了根据本专利技术的用于控制车轴的制动的系统的功能图；-图3示出了根据本专利技术的单个制动控制模块的功能标准；-图4示出了根据铁路车辆的速度的制动扭矩极限的行为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于至少一个铁路车辆的行车和紧急制动控制系统，其中，每个铁路车辆包括多个车轴，所述多个车轴被布置为通过由制动装置(207)生成的相应的制动扭矩来制动；/n所述制动控制系统包括多个制动控制模块(201)，每个制动控制模块被预先设置用于：/n-控制铁路车辆的至少一个相应的车轴；/n-接收所有制动控制模块(201)共有的并且被布置为指示必须达到的所述至少一个铁路车辆的减速目标值的减速请求信号(202)、被布置为指示所述至少一个铁路车辆的瞬时减速值的瞬时减速信号(209)和被布置为指示实现由所述制动控制模块(201)控制的车轴可用的最大附着力的实现最大可用附着力的信号(204)；/n-独立于任何其他制动控制模块(201)，根据所述减速请求信号(202)和指示作用在包括由所述制动控制模块(201)控制的车轴的铁路车辆的所述车轴或转向架或车厢上的重量的重量信号(203)生成制动扭矩请求信号(205)，并将所述制动扭矩请求信号(205)提供给与由所述制动控制模块(201)控制的所述铁路车辆的车轴相关联的制动装置(207)；所述制动装置(207)被布置为将所述制动扭矩请求信号(205)的值转换为具有确定的制动扭矩值的制动扭矩，所述制动扭矩被施加到由所述制动控制模块(201)控制的车轴，以使所述至少一个铁路车辆减速；所述施加的制动扭矩根据第一预定扭矩梯度达到所述确定的制动扭矩值；/n-如果当达到所述确定的制动扭矩值时，所述瞬时减速值小于所述减速目标值，则改变所述制动扭矩请求信号(205)的值，以增加由所述制动装置(207)转换的所述施加的制动扭矩，直到由所述制动控制模块(201)接收到的由所述瞬时减速信号(209)指示的所述瞬时减速值达到由所述减速请求信号(202)指示的所述至少一个铁路车辆的所述目标减速值为止，或者直到实现所述最大可用附着力的信号(204)已经指示实现由所述制动控制模块(201)控制的车轴可用的最大附着力；所述施加的制动扭矩根据第二预定扭矩梯度增加。/n...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170913 IT 1020170001023691.一种用于至少一个铁路车辆的行车和紧急制动控制系统，其中，每个铁路车辆包括多个车轴，所述多个车轴被布置为通过由制动装置(207)生成的相应的制动扭矩来制动；
所述制动控制系统包括多个制动控制模块(201)，每个制动控制模块被预先设置用于：
-控制铁路车辆的至少一个相应的车轴；
-接收所有制动控制模块(201)共有的并且被布置为指示必须达到的所述至少一个铁路车辆的减速目标值的减速请求信号(202)、被布置为指示所述至少一个铁路车辆的瞬时减速值的瞬时减速信号(209)和被布置为指示实现由所述制动控制模块(201)控制的车轴可用的最大附着力的实现最大可用附着力的信号(204)；
-独立于任何其他制动控制模块(201)，根据所述减速请求信号(202)和指示作用在包括由所述制动控制模块(201)控制的车轴的铁路车辆的所述车轴或转向架或车厢上的重量的重量信号(203)生成制动扭矩请求信号(205)，并将所述制动扭矩请求信号(205)提供给与由所述制动控制模块(201)控制的所述铁路车辆的车轴相关联的制动装置(207)；所述制动装置(207)被布置为将所述制动扭矩请求信号(205)的值转换为具有确定的制动扭矩值的制动扭矩，所述制动扭矩被施加到由所述制动控制模块(201)控制的车轴，以使所述至少一个铁路车辆减速；所述施加的制动扭矩根据第一预定扭矩梯度达到所述确定的制动扭矩值；
-如果当达到所述确定的制动扭矩值时，所述瞬时减速值小于所述减速目标值，则改变所述制动扭矩请求信号(205)的值，以增加由所述制动装置(207)转换的所述施加的制动扭矩，直到由所述制动控制模块(201)接收到的由所述瞬时减速信号(209)指示的所述瞬时减速值达到由所述减速请求信号(202)指示的所述至少一个铁路车辆的所述目标减速值为止，或者直到实现所述最大可用附着力的信号(204)已经指示实现由所述制动控制模块(201)控制的车轴可用的最大附着力；所述施加的制动扭矩根据第二预定扭矩梯度增加。
2.根据权利要求1所述的用于至少一个铁路车辆的行车和紧急制动控制系统，其中，每个制动装置(207)包括摩擦制动器或电动再生制动器或所述摩擦制动器和所述电动再生制动器的可变百分比组成。
3.根据权利要求1或2所述的用于至少一个铁路车辆的行车和紧急制动控制系统，其中，所述减速请求信号(202)的值指示制动扭矩值或气动制动压力值，所述制动扭矩值或气动制动压力值允许人们借助于所确定的转换公式得出必须达到的所述铁路车辆的期望减速值。
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯托·蒂奥内，马特奥·弗雷亚，卢卡·因贝特，
申请(专利权)人：法伊韦利传送器意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT
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