Способ управления снабженной противоюзным регулятором фрикционной тормозной системой рельсового транспортного средства

Группа изобретений относится к области железнодорожного транспорта. Фрикционная тормозная система содержит тормозные актуаторы, блок управления тормозным давлением, датчики для измерения, средства памяти в блоке управления для хранения списка, в котором выбранные оси соответствуют их соответственно передаваемой силы трения, средства идентификации в блоке управления и средства расчета в блоке управления потерянной работы торможения. Способ управления фрикционной тормозной системой заключается в нагружении двух выбранных осей во время торможения тормозным давлением и измерении соответствующей величины. Затем составляют список, в котором выбранные оси соответствуют своей соответственно передаваемой силе трения при торможении, идентифицируют, проскальзывающую при торможении ось из выбранных осей, и при этом активируют противоюзное регулирование. После чего рассчитывают потерянную работу торможения и идентифицируют не проскальзывающую при торможении или проскальзывающую в допустимой степени оси из списка и затягивают тормоза. Достигается более быстрое и сильное замедление. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способу управления снабженной противоюзным регулятором фрикционной тормозной системой рельсового транспортного средства или состава из нескольких рельсовых транспортных средств, которое/который имеет некоторое число затормаживаемых осей, по п.1 и к управляемой этим способом фрикционной тормозной системе по п.4 формулы.

В рельсовых транспортных средствах передача тормозных сил и сил ускорения происходит в точке контакта колесо/рельс. Там эта передача происходит за счет фрикционного замыкания посредством тормозных сил трения, действующих между стальными деталями. Условия трения этого фрикционного замыкания зависят, в том числе, от температуры, степени загрязнения и скорости. При этом может произойти так, что во время торможения тормозная сила будет больше, чем максимально передаваемая в точке соприкосновения сила трения при торможении, а это приводит к блокированию колес одной или нескольких осей. В таких случаях в результате возникающего тогда трения скольжения происходят нежелательное образование ползунов и уменьшение передаваемых тормозных сил трения, поскольку коэффициент трения, начиная с максимума, при очень малой относительной скорости уменьшается с повышением относительной скорости между партнерами по трению. Во избежание этого используются так называемые противогазные системы или противогазные регулирующие системы, посредством которых в случае блокирования тормозов тормозная сила на соответствующей оси уменьшается, а затем снова попадает приблизительно в диапазон трения сцепления или оптимального проскальзывания колес при торможении.

Это осуществляемое за счет противоюзного регулирования уменьшение тормозных сил на блокирующихся в результате торможения осях приводит к тому, что желаемое замедление рельсового транспортного средства или состава рельсовых транспортных средств не достигается или происходит увеличение тормозного пути. Этого следует избегать.

Из документа DE 102008063892 А1 известен способ, при котором колебания условий трения между колесом или колесной парой и рельсом, начиная с определенного предельного значения, компенсируются за счет согласования тормозной силы или тормозного момента. В частности, в случае нескольких тормозных актуаторов, когда у одного из них констатируется недопустимое отклонение величины, представляющей условия трения между колесом и рельсом, тормозная сила увеличивается на одном тормозном актуаторе, а для компенсации уменьшается тормозная сила, выработанная другим тормозным актуатором, у которого имеет место допустимое отклонение или отсутствует отклонение величины, представляющей условия трения между колесом и рельсом.

В основе изобретения лежит задача усовершенствования способа и фрикционной тормозной системы описанного выше типа таким образом, чтобы в процессе торможения происходило более сильное замедление.

Эта задача решается, согласно изобретению, посредством признаков пп.1 и 4 формулы.

Предложенный способ включает в себя, по меньшей мере, следующие этапы:

а) нагружение, по меньшей мере, двух выбранных осей из некоторого числа осей во время торможения тормозным давлением, которое превышает соответствующее требованию к торможению тормозное давление;

б) измерение, по меньшей мере, одной величины, представляющей соответственно максимально передаваемую силу трения при торможении между колесами выбранных осей и рельсом, такой как скорость вращения колес, окружное ускорение колес, тормозная сила, тормозной момент или тормозное давление;

в) составление списка, в котором выбранные оси соответствуют своей соответственно передаваемой силе трения при торможении;

г) идентификацию, по меньшей мере, одной проскальзывающей при торможении оси из выбранных осей, у которой во время торможения возникает превышающее заданное значение проскальзывание при торможении, и поэтому активируется противоюзное регулирование;

д) расчет потерянной работы торможения, по меньшей мере, на одной проскальзывающей при торможении оси по разности между работой торможения, которая была бы выполнена без активирования противоюзного регулирования на этой, по меньшей мере, одной проскальзывающей при торможении оси, и фактически выполненной работой торможения на ней;

е) идентификацию, по меньшей мере, одной не проскальзывающей при торможении или проскальзывающей в допустимой степени оси из списка, посредством которой передается большая сила трения, чем посредством проскальзывающей при торможении оси;

ж) затяжку тормозов, по меньшей мере, на одной не проскальзывающей при торможении или проскальзывающей в допустимой степени оси таким образом, что потерянная, по меньшей мере, на одной проскальзывающей при торможении оси работа торможения, по меньшей мере, частично компенсируется.

Изобретение относится также к устройству для осуществления способа, причем для этого используется предпочтительно уже имеющиеся технические средства, например блок управления тормозом и датчики частоты вращения колес.

Другими словами, принципиальная идея изобретения заключается в том, что за счет повышения давления на не проскальзывающих при торможении или проскальзывающих в допустимой степени осях компенсируется потерянная на чрезмерно проскальзывающих при торможении осях работа торможения.

Прежде всего, определяются текущие условия трения между, по меньшей мере, одной группой затормаживаемых осей (здесь: выбранные оси) и рельсом. Для этого во время торможения выбранные оси дополнительно нагружаются превышающим требование к тормозной силе тормозным давлением, чтобы предпочтительно с помощью сигналов частоты вращения колес соответствующих осей получить информацию об условиях трения и, тем самым, о соответственно передаваемой силе трения при торможении между колесами соответствующих выбранных осей и рельсом.

Поскольку большинство торможений происходит без блокирования тормозов и поэтому трудно получить данные о том, какие силы трения при торможении могут передаваться выбранными осями, благоприятно затормозить выбранные оси тормозной силой, более высокой по сравнению с необходимой в соответствии с требованием к тормозной силе тормозной силой, чтобы оси ближе подошли к границе проскальзывания или незначительно превысили ее. Только тогда можно получить надежные данные об условиях трения или о передаваемых силах трения при торможении между выбранными осями и рельсом, поскольку некоторые из этих осей, например за счет разных локальных условий трения вдоль рельсового транспортного средства или состава из них, скорее склонны к блокированию тормозов, нежели другие. Тогда следует идентифицировать оси, передающие более высокие или более низкие силы трения при торможении.

Эта оценка происходит за счет измерения, по меньшей мере, одной величины, представляющей максимально передаваемую силу трения при торможении или условия трения между выбранными осями и рельсом, например скорость вращения колес, окружное ускорение колес, тормозная сила, тормозной момент или тормозное давление.

За счет этого определяется подобие профиля условий трения, имеющих место на выбранных осях во время (произведенного с более высокой по сравнению с требованием к тормозной силе тормозной силой) торможения, и записывается в список или в память или также временно сохраняется в списке или памяти, в котором или которой каждой выбранной оси соответствуют возникающие в ходе как раз производимого торможения условия трения, например передаваемая сила трения.

В противоположность уровню техники, в котором противоюзное регулирование реализовано только соответственно в рамках отдельного рельсового транспортного средства, а обмен данными среди отдельных рельсовых транспортных средств состава касается только частот вращения колес для образования эталонной скорости, обмен данными или поток данных, согласно изобретению, расширяется таким образом, что данные о проскальзывающих при торможении из-за неблагоприятных условий трения осях и о не проскальзывающих при торможении или заторможенных еще далеко от проскальзывания и, тем самым, для компенсации имеющихся в распоряжении осях коммуницируются в одном рельсовом транспортном средстве, т.е. по всему составу.

Затем осуществляется распределение тормозных сил среди выбранных осей в зависимости от предварительно записанного профиля условий трения при торможении. Если во время данного торможения на одной или нескольких выбранных осях из-за вмешательства противоюзного регулирования приходится уменьшить тормозную силу, собственно требуемую в соответствии с требованием к ней, то, например, посредством имеющегося заданного значения торможения, тормозного давления, скорости оси и замедления/времени вычисляется предпочтительно потерянная за счет уменьшения тормозной силы работа торможения на данных, проскальзывающих при торможении осях.

Эта потерянная работа торможения компенсируется затем либо непосредственно, либо в более поздний момент времени, т.е. по истечении определенного отрезка времени, однако еще во время того же торможения, за счет соответствующего повышения работы торможения на других не проскальзывающих при торможении или проскальзывающих в допустимой степени осях в соответствии с хранящимся в памяти списком или профилем.

Следовательно, имеющиеся, в целом, в распоряжении тормозные силы распределяются в зависимости от имеющих место на данных осях условий трения при торможении по этим осям, так что за счет этого можно достичь большего замедления рельсового транспортного средства или состава.

За счет приведенных в зависимых пунктах формулы признаков возможны предпочтительные модификации и усовершенствования охарактеризованного в п.1 изобретения.

Согласно одному особенно предпочтительному варианту выполнения, компенсация потерянной, по меньшей мере, на одной проскальзывающей при торможении оси работы торможения во время торможения происходит непосредственно после этапа е) в п.1 или еще во время торможения, однако на заданный промежуток времени после этапа е).

Подробности приведены в нижеследующем описании примера осуществления изобретения.

Фрикционная тормозная система с противоюзным регулированием состава из нескольких отдельных рельсовых транспортных средств имеет некоторое число затормаживаемых осей (колесных пар) с противоюзным регулированием. Тормозная система может представлять собой, например, электропневматический фрикционный тормоз прямого или косвенного действия, причем тормозное давление действует на тормозные цилиндры, которые предпочтительно приводят тормозные накладки во фрикционный контакт с вращающимися вместе с осями тормозными дисками. Оси приданы тележкам, преимущественно каждая тележка имеет две оси, а каждое рельсовое транспортное средство - две тележки.

Противоюзное устройство препятствует блокированию колесных пар при торможении, благодаря чему можно избежать ползунов на колесах. Предпочтительно противоюзная защита управляется микропроцессором, причем частоты вращения колесных пар отдельных рельсовых транспортных средств регистрируются датчиками. На этой основе микропроцессор в обрабатывающей логической схеме рассчитывает управление противогазными клапанами. За счет них давление в тормозных цилиндрах в зависимости от необходимости уменьшается, поддерживается или повышается.

Электропневматический фрикционный тормоз управляется одним или несколькими блоками управления. Датчики частот вращения колес сообщают о скоростях вращения осей на блок управления, в который интегрирована предпочтительно также обрабатывающая логическая схема противоюзного устройства.

Согласно представленному здесь способу, который осуществляется по предпочтительно хранящимся в памяти блока управления стандартным программам, во время торможения тормозные актуаторы, по меньшей мере, на двух выбранных осях состава посредством управления с помощью блока управления нагружаются тормозным давлением, которое превышает соответствующее требованию к торможению тормозное давление. Предпочтительно выбираются более двух осей, в частности все затормаживаемые оси состава.

При этом частоты вращения колес, измеренные датчиками выбранных осей, предпочтительно являются величиной, представляющей соответственно максимально передаваемую силу трения между колесными парами выбранных осей и рельсом. В качестве альтернативы может быть привлечена любая величина, представляющая соответственно максимально передаваемую силу трения торможения между колесами выбранных осей и рельсом, например окружное ускорения колес, тормозная сила, тормозной момент или тормозное давление.

Например, из частот вращения колес выбранных осей образуется средняя частота вращения, с которой сравниваются отдельные частоты вращения колес, причем существенно меньшая индивидуальная частота вращения колес указывает на сильное проскальзывание данной колесной пары при торможении и, тем самым, на фрикционное замыкание в области трения скольжения, а немного более высокая частота вращения колес или соответствующая средней частоте вращения индивидуальная частота вращения - на небольшое проскальзывание при торможении и, тем самым, на фрикционное замыкание в области трения сцепления. Фрикционные замыкания в области трения скольжения указывают на относительно небольшую передаваемую силу трения, а в области трения сцепления - на относительно высокую силу трения данной оси. В этом смысле частоты вращения колес выбранных осей передаются для обработки на электронный блок управления торможением.

В блоке управления имеется память для хранения списка, в котором выбранные оси соответствуют своей соответственно передаваемой силе трения (высокой или низкой).

Обрабатывающая логическая схема в блоке управления выполнена для идентификации из списка проскальзывающих при торможении осей, у которых во время данного торможения возникает превышающее заданное значение проскальзывание, и поэтому должно быть активировано противоюзное регулирование.

Далее в блок управления интегрированы стандартные вычислительные программы для расчета потерянной работы торможения на сильно проскальзывающих при торможении осях. Работа торможения W_b является работой, которая должна быть выполнена в процессе торможения:

W_b=F_b·S_b

где W_b=работа торможения в Нм, F_b=тормозная сила в Н, S_b=тормозной путь в м.

Работа торможения означает отрицательную работу ускорения и уменьшение кинетической энергии.

Потерянная работа торможения вычисляется в качестве разности между работой торможения, которая была бы выполнена без активирования противоюзного регулирования на проскальзывающих при торможении осях, и фактически выполненной (меньшей) работой торможения на этих осях.

В то же время блок управления идентифицирует, по меньшей мере, одну не проскальзывающую при торможении или проскальзывающую в допустимой или малой

степени ось из списка, посредством которой передаются большие силы трения при торможении, чем посредством проскальзывающих при торможении осей.

Затем тормозные актуаторы, по меньшей мере, на одной, не проскальзывающей при торможении или проскальзывающей в допустимой или малой степени оси во время торможения посредством блока управления затягивается таким образом, что потерянная на проскальзывающих при торможении осях работа торможения, по меньшей мере, частично и предпочтительно полностью компенсируется.

Эта потерянная работа торможения компенсируется предпочтительно непосредственно или в более поздний момент времени, т.е. по истечении определенного отрезка времени, однако еще во время того же торможения, за счет соответствующего повышения работы торможения на других не проскальзывающих при торможении или проскальзывающих в допустимой или малой степени осях в соответствии с хранящимся в памяти списком или профилем.

Следовательно, имеющиеся, в целом, в распоряжении тормозные силы распределяются в зависимости от имеющих место на данных осях условий трения по этим осям, так что за счет этого можно достичь большего замедления рельсового транспортного средства или состава.

Вместо работы торможения в качестве меры меньшего или большего тормозного действия на выбранных осях может быть привлечена любая, представляющая работу торможения величина. Кроме того, способ может осуществляться описанным выше образом также только на одном рельсовом транспортном средстве с несколькими осями, причем в этом случае за счет проскальзывания при торможении меньшие условия трения на осях одной тележки компенсируются тогда, например, за счет повышения тормозных сил на осях другой тележки.

1. Способ управления снабженной противоюзным регулятором фрикционной тормозной системой рельсового транспортного средства или состава из множества рельсовых транспортных средств, которое или который содержит затормаживаемые оси, при котором выполняют, по меньшей мере, следующие этапы:
а) нагружают, по меньшей мере, две выбранные оси из множества осей во время торможения тормозным давлением, которое превышает соответствующее требованию к торможению тормозное давление;
б) измеряют, по меньшей мере, одну величину, представляющую соответственно максимально передаваемую силу трения при торможении между колесами выбранных осей и рельсом, такую как скорость вращения колес, окружное ускорение колес, тормозная сила, тормозной момент или тормозное давление;
в) составляют список, в котором выбранные оси соответствуют своей соответственно передаваемой силе трения при торможении;
г) идентифицируют, по меньшей мере, одну проскальзывающую при торможении ось из выбранных осей, у которой во время торможения возникает превышающее заданное значение проскальзывание при торможении, и при этом активируют противоюзное регулирование;
д) рассчитывают потерянную работу торможения, по меньшей мере, на одной проскальзывающей при торможении оси по разности между работой торможения, которая была бы выполнена без активирования противоюзного регулирования на этой, по меньшей мере, одной проскальзывающей при торможении оси, и фактически выполненной работой торможения на ней;
е) идентифицируют, по меньшей мере, одну не проскальзывающую при торможении или проскальзывающую в допустимой степени оси из списка, посредством которой передается большая сила трения, чем посредством проскальзывающей при торможении оси;
ж) затягивают тормоза, по меньшей мере, на одной не проскальзывающей при торможении или проскальзывающей в допустимой степени оси таким образом, что потерянная, по меньшей мере, на одной проскальзывающей при торможении оси работа торможения, по меньшей мере, частично компенсируется.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что компенсацию потерянной, по меньшей мере, на одной проскальзывающей при торможении оси работы торможения во время торможения осуществляют непосредственно после этапа е) в п.1 или еще во время торможения, однако на заданный промежуток времени после этапа е).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для расчета используют величину работы торможения.

4. Фрикционная тормозная система рельсового транспортного средства или состава из множества рельсовых транспортных средств, которое или который содержит затормаживаемые оси, содержащая следующие компоненты:
а) тормозные актуаторы, по меньшей мере, на двух выбранных осях из множества осей, которые во время торможения нагружают посредством блока управления тормозным давлением, которое превышает соответствующее требованию к торможению тормозное давление;
б) датчики для измерения, по меньшей мере, одной величины, представляющей соответственно максимально передаваемую силу трения при торможении между колесами выбранных осей и рельсом, такой как скорость вращения колес, окружное ускорение колес, тормозная сила, тормозной момент или тормозное давление, и для передачи этой величины на электронный блок управления;
в) средства памяти в блоке управления для хранения списка, в котором выбранные оси соответствуют их соответственно передаваемой силы трения;
г) средства идентификации в блоке управления, по меньшей мере, одной проскальзывающей при торможении оси из выбранных осей, у которой во время торможения возникает превышающее заданное значение проскальзывание при торможении, и поэтому активируется противоюзное регулирование;
д) средства расчета в блоке управления потерянной работы торможения, по меньшей мере, на одной проскальзывающей при торможении оси по разности между работой торможения, которая была бы выполнена без активирования противоюзного регулирования на этой, по меньшей мере, одной проскальзывающей при торможении оси, и фактически выполненной работой торможения на ней;
е) средства идентификации в блоке управления, по меньшей мере, одной не проскальзывающей при торможении или проскальзывающей в допустимой степени оси из списка, посредством которой передается большая сила трения, чем посредством проскальзывающей при торможении оси;
ж) тормозные актуаторы, по меньшей мере, на одной не проскальзывающей при торможении или проскальзывающей в допустимой степени оси, которые во время торможения затягиваются посредством блока управления таким образом, что потерянная, по меньшей мере, на одной проскальзывающей при торможении оси работа торможения, по меньшей мере, частично компенсируется.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что блок управления выполнен с возможностью привлечения представляющей работу торможения величины для расчета.