тормозная система рельсового транспортного средства с компенсацией колебаний условий трения

Формула изобретения

1. Тормозная система (1) рельсового транспортного средства, содержащая, по меньшей мере, один приданный колесу или колесной паре тормозной исполнительный орган (2), содержащий, по меньшей мере, один тормозной диск (4) и, по меньшей мере, одну выполненную с возможностью взаимодействия с ним тормозную накладку (6) для создания тормозной силы по команде торможения, при этом предусмотрено, по меньшей мере, одно сенсорное устройство для измерения временной характеристики, по меньшей мере, одной, представляющей колебания условий трения между приданным тормозному исполнительному органу (2) колесом или колесной парой и рельсом и/или между приданным тормозному исполнительному органу (2) тормозным диском (4) и, по меньшей мере, одной тормозной накладкой (6) величины, такой как скорость вращения колеса, окружное ускорение колеса, тормозная сила, тормозной момент или тормозное давление, и для подачи зависимого от измеренной величины сигнала на устройство управления, которое выполнено с возможностью согласования созданной тормозным исполнительным органом (2) тормозной силы в зависимости от отклонения временной характеристики измеренной величины от ее заданной или ожидаемой временной характеристики, отличающаяся тем, что она содержит множество тормозных исполнительных органов (2), причем, если у одного тормозного исполнительного органа (2) отклонение временной характеристики измеренной величины от ее заданной или ожидаемой временной характеристики больше допустимого отклонения, то устройство управления увеличивает тормозную силу у этого тормозного исполнительного органа (2) и для компенсации уменьшает тормозную силу, выработанную другим тормозным исполнительным органом (2), у которого отклонение временной характеристики измеренной величины от ее заданной или ожидаемой временной характеристики меньше допустимого отклонения, при этом сумма полученных таким образом фактических тормозных сил тормозных исполнительных органов (2) соответствует соответствующей требованию торможения заданной общей тормозной силе.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что величиной, представляющей колебания условий трения между колесом или колесной парой и рельсом и/или между тормозным диском (4) и тормозной накладкой (6), является созданная соответствующим тормозным исполнительным органом (2) тормозная сила или созданный соответствующим тормозным исполнительным органом (2) тормозной момент.

3. Способ управления тормозной системой (1) рельсового транспортного средства, содержащей, по меньшей мере, один приданный колесу или колесной паре тормозной исполнительный орган (2), содержащий, по меньшей мере, один тормозной диск (4) и, по меньшей мере, одну выполненную с возможностью взаимодействия с ним тормозную накладку (6) для создания тормозной силы по команде торможения, при котором:

а) измеряют временную характеристику, по меньшей мере, одной, представляющей колебания условий трения между приданным тормозному исполнительному органу (2) колесом или колесной парой и рельсом и/или между соответствующим тормозным диском (4) и, по меньшей мере, одной тормозной накладкой (6) величины, такой как скорость вращения колеса, окружное ускорение колеса, тормозная сила, тормозной момент или тормозное давление;

б) согласовывают созданную тормозным исполнительным органом (2) тормозную силу в зависимости от отклонения временной характеристики измеренной величины от ее заданной или ожидаемой временной характеристики, отличающийся тем, что

если у одного тормозного исполнительного органа (2) отклонение временной характеристики измеренной величины от ее заданной или ожидаемой временной характеристики больше допустимого отклонения, то увеличивают тормозную силу у этого тормозного исполнительного органа (2) и для компенсации тормозную силу, созданную другим тормозным исполнительным органом (2), у которого отклонение временной характеристики измеренной величины от ее заданной или ожидаемой временной характеристики меньше допустимого отклонения, уменьшают таким образом, что сумма полученных таким образом фактических тормозных сил тормозных исполнительных органов (2) соответствует соответствующей требованию торможения заданной общей тормозной силе.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что величиной, представляющей колебания условий трения между колесом или колесной парой и рельсом и/или между тормозным диском (4) и тормозной накладкой (6), является созданная соответствующим тормозным исполнительным органом (2) тормозная сила или тормозной момент.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тормозной системе рельсового транспортного средства, содержащей, по меньшей мере, один приданный колесу или колесной паре тормозной исполнительный орган, включающий в себя, по меньшей мере, один тормозной диск и, по меньшей мере, одну взаимодействующую с ним тормозную накладку для вырабатывания тормозной силы по требованию торможения, в соответствии с ограничительной частью п.1, и к способу управления такой тормозной системой в соответствии с ограничительной частью п.4 формулы.

Родовые тормозная система и способ известны, например, из DE 10245207 C1. В таких тормозных системах условия трения между колесом или колесной парой и рельсом или между тормозными дисками и соответствующими тормозными накладками частично значительно колеблются в зависимости от погоды, окружающей температуры, состояния износа и профиля нагрузки. Кроме того, эти условия трения непостоянны также вдоль рельсового транспортного средства или вдоль состава из таких рельсовых транспортных средств. Для ограничения влияния условий трения на вырабатываемые или передаваемые тормозные силы, в частности для тормозных накладок, предписаны очень узкие допуски в отношении соблюдения формы и размеров, состава материала, жесткости и т.д., что вызывает соответствующее повышение расходов.

В основе изобретения лежит задача усовершенствования тормозной системы и способа управления тормозной системой описанного выше рода таким образом, чтобы она требовала меньше расходов на изготовление и обслуживание.

Эта задача решена посредством изобретения, охарактеризованного признаками п.1 и 4 формулы.

Изобретение предусматривает, по меньшей мере, одно сенсорное устройство для измерения временной характеристики, по меньшей мере, одной, представляющей колебания условий трения между приданным тормозному исполнительному органу колесом или колесной парой и рельсом и/или между приданным тормозному исполнительному органу тормозным диском и тормозной накладкой или накладками величины, такой как скорость вращения колеса, окружное ускорение колеса, тормозная сила, тормозной момент или тормозное давление, и для подачи зависимого от измеренной величины сигнала на устройство управления, которое выполнено с возможностью согласования выработанной тормозным исполнительным органом тормозной силы в зависимости от отклонения временной характеристики измеренной величины от ее заданной или ожидаемой временной характеристики величины.

Другими словами, должен быть создан допуск на определенную степень колебаний условий трения между колесом или колесной парой и рельсом и/или между тормозным диском и тормозной накладкой, однако эта степень должна компенсироваться, начиная с предельного значения (допустимое отклонение) за счет согласования тормозной силы или тормозного момента.

В рельсовом транспортном средстве на затормаживаемых осях колебания условий трения между колесом или колесной парой и рельсом и/или между тормозными накладками и тормозным диском оказывают обратную связь на временную характеристику тормозной силы, выработанной данными или приданным тормозным исполнительным органом.

Преимущественно тормозная сила в направлении периферии тормозного диска или тормозной момент привлекается в качестве величины, представляющей колебания условий трения между колесом или колесной парой и рельсом и/или между тормозным диском и тормозными накладками, измеряется в качестве временного сигнала, а затем обрабатывается с помощью устройства управления. При постоянном требовании торможения отклонения или колебания тормозной силы или тормозного момента на тормозном исполнительном органе от ожидаемой временной характеристики этих величин указывают на колебания условий трения между соответствующим колесом или колесной парой и рельсом и/или между соответствующим тормозным диском и тормозными накладками.

Поэтому сенсорное устройство предназначено предпочтительно для измерения тормозной силы или тормозного момента на тормозном исполнительном органе, а устройство управления - для согласования созданной тормозным исполнительным органом тормозной силы в зависимости от отклонения временной характеристики измеренной тормозной силы от ее заданной временной характеристики. Вместо тормозной силы можно контролировать, разумеется, также тормозной момент.

В качестве представляющей колебания условий трения между приданным тормозному исполнительному органу колесом или колесной парой и рельсом или между приданным тормозному исполнительному органу тормозным диском и тормозными накладками величины, временную характеристику которой следует измерить и сравнить, возможна, однако, и любая другая величина, на которую влияют колебания условий трения или посредством которой они могут быть измерены или обнаружены. В рельсовых транспортных средствах или составах из них рассматриваются, например, также силы между отдельными рельсовыми транспортными средствами (продольные силы состава).

Применение тормозной силы в направлении периферии тормозного диска или тормозного момента на тормозном исполнительном органе при требовании торможения в качестве величины, представляющей колебания условий трения между соответствующим колесом или колесной парой и рельсом и/или между соответствующим тормозным диском и тормозными накладками, имеет то преимущество, что тормозные системы рельсовых транспортных средств в большинстве случаев уже оборудованы регулированием тормозной силы и, тем самым, соответствующей сенсорикой, как это описано в DE 10245207 С1. Тогда измеренные временные характеристики тормозной силы и/или тормозного момента на тормозном исполнительном органе могут быть одновременно привлечены в качестве представляющих величин или в качестве измерителя степени для возникновения колебаний условий трения между соответствующим колесом или колесной парой и рельсом и/или между соответствующим тормозным диском и тормозными накладками без необходимости дополнительной сенсорики.

За счет согласования тормозной силы при требовании торможения в зависимости от измеренных колебаний условий трения изменяется тогда давление прижима тормозных накладок к тормозному диску или действующая на периферии колеса или на колесной паре тормозная сила. При этом особенно предпочтительно тормозная сила немного повышается по сравнению с соответствующей требованию торможения заданной тормозной силой, чтобы компенсировать неблагоприятные условия трения, например слишком низкий, вызванный окружающими условиями коэффициент трения между колесом и рельсом и/или между тормозным диском и тормозной накладкой за счет повышенной тормозной силы на соответствующем тормозном исполнительном органе.

За счет приведенных в зависимых пунктах формулы мер возможны предпочтительные модификации и усовершенствования охарактеризованного в этих зависимых пунктах изобретения.

Особенно предпочтительно тормозная система содержит несколько тормозных исполнительных органов, причем устройство управления выполнено таким образом, что, если у одного тормозного исполнительного органа отклонение временной характеристики измеренной величины от ее заданной или ожидаемой временной характеристики больше допустимого отклонения, оно увеличивает тормозную силу у этого тормозного исполнительного органа, а для компенсации таким образом уменьшает тормозную силу, выработанную другим тормозным исполнительным органом, у которого отклонение временной характеристики измеренной величины от ее заданной или ожидаемой временной характеристики меньше допустимого отклонения, что сумма полученных таким образом фактических тормозных сил тормозных исполнительных органов соответствует соответствующей требованию торможения заданной общей тормозной силе.

Следовательно, в этом случае повышение тормозной силы или тормозного момента по сравнению с требованием торможения на тормозном исполнительном органе с неблагоприятными или не допустимыми больше колебаниями условий трения между соответствующим колесом или колесной парой и рельсом и/или между соответствующим тормозным диском и тормозными накладками не приводит к чрезмерному торможению, поскольку тогда, по меньшей мере, один дополнительный тормозной исполнительный орган, у которого отсутствуют колебания или присутствуют колебания условий трения между соответствующим колесом или колесной парой и рельсом и/или между соответствующим тормозным диском и тормозными накладками, вырабатывает по сравнению с требованием торможения такую меньшую тормозную силу или такой меньший тормозной момент, что общая тормозная сила или общий тормозной момент соответствует заданной общей тормозной силе или заданному общему тормозному моменту. Поэтому сумма выработанных таким образом тормозных моментов на различных тормозных исполнительного органах остается неизменной.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - вид сбоку дисковой тормозной системы рельсового транспортного средства в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения;

фиг.2 - блок-схема согласования тормозной силы или тормозного момента для компенсации колебаний условий трения между колесом или колесной парой и рельсом или между тормозным диском и тормозными накладками.

На фиг.1 показана дисковая тормозная система в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения, которое известно, например, также из DE 10245207 C1 и поэтому описано ниже коротко.

Система 1 содержит в качестве тормозного исполнительного органа или тормозного натяжного устройства тормозной клещевой блок 2 с рабочим тормозным блоком и не рассматриваемым здесь рекуперативным тормозным блоком. Блок 2 содержит тормозной диск 4, известным образом взаимодействующий, например, с двумя тормозными накладками 6, из которых на виде сбоку на фиг.1 показана только одна. Блок 2 приводится в действие предпочтительно пневматически - по требованию торможения для вырабатывания действующей в направлении периферии тормозного диска тормозной силы Fb. В качестве альтернативы блок 2 может приводиться в действие сжатой средой, разумеется, также иным образом, например гидравлически или же электрически.

Поскольку блок 2 опирается посредством держателя 8 на тележку (не показана) рельсового транспортного средства, на держатель 8 в отстоящих друг от друга местах его закрепления на тележке действует реакционный момент M_A или действуют реакционные силы F_A1, F_A2, которые могут быть изменены, например, посредством измеряющей силу сенсорики, например тензометров на соответствующих соединительных деталях между держателем 8 и тележкой. Рельсовое транспортное средство содержит предпочтительно несколько тележек с несколькими такими тормозными исполнительными органами или блоками 2 каждая, так что вырабатываемые, по меньшей мере, некоторыми из этих блоков тормозные силы могут измеряться и обрабатываться в устройстве управления (не показано). Из выполненных предпочтительно идентичными блоков 2 на фиг.1 показан только один.

В частности, приданное блоку 2 сенсорное устройство предназначено для измерения временной характеристики, по меньшей мере, одной, представляющей колебания условий трения между колесом и рельсом и/или между соответствующим тормозным диском 4 и тормозной накладкой 6 величины, такой как скорость вращения колеса, окружное ускорение колеса, тормозная сила, тормозной момент или тормозное давление, и для подачи зависимого от измеренной временной характеристики сигнала на устройство управления, которое выполнено таким образом, что оно согласует тормозную силу, выработанную блоком 2, приданным колесу или колесной паре и/или тормозному диску и тормозным накладкам, в зависимости от отклонения временной характеристики измеренной величины от ее заданной или ожидаемой временной характеристики.

В качестве такой величины рассматривается, например, скорость вращения колеса, окружное ускорение колеса, тормозная сила, тормозной момент M_A или также тормозное давление в случае приводимого в действие пневматически блока 2. В случае приводимых в действие электрически блоков 2 этой величиной может быть, например, также управляющий ток.

Преимущественно тормозная сила в направлении периферии тормозного диска 4 или тормозной момент M_A блока 2 при требовании торможения привлекается в качестве величины, представляющей колебания условий трения между приданным блоку 2 колесом или колесной парой и рельсом и/или между приданным блоку 2 тормозным диском 4 и приданными блоку 2 тормозными накладками 6, в виде временного сигнала или временной характеристики в течение определенного заданного промежутка времени, а затем обрабатывается с помощью устройства управления (управление торможением).

Другими словами, в этом случае измеряется тормозная сила или тормозной момент, или временная характеристика данной величины, а затем выработанная соответствующим блоком 2 тормозная сила или тормозной момент согласуется в зависимости от отклонения временной характеристики измеренной тормозной силы от ее заданной или ожидаемой временной характеристики. Однако вместо тормозной силы можно контролировать также тормозной момент.

Также вместо только одной величины можно контролировать параллельно несколько величин, представляющих колебания условий трения между колесом или колесной парой и рельсом и/или между тормозным диском 4 и тормозной накладкой 6 и приданных соответствующему блоку 2. При постоянном требовании торможения изменения или колебания временной характеристики измеренной тормозной силы или измеренного тормозного момента M_A или отклонения от ожидаемой временной характеристики указывают на колебания условий трения между приданным соответствующему блоку 2 колесом или колесной парой и рельсом и/или между тормозным диском 4 и тормозными накладками 6 на соответствующем блоке 2.

Как лучше всего видно на фиг.2, поэтому измеряются временные характеристики тормозной силы или измеренного тормозного момента M_A (регистрация момента) на блоке 2, причем устройство управления (управление торможением) согласует выработанный данным блоком 2 тормозной момент M_A в зависимости от отклонения его измеренной временной характеристики, на которую при определенных условиях влияют колебания условий трения между соответствующим колесом или колесной парой и рельсом и/или между соответствующим тормозным диском 4 и тормозными накладками 6, от заданной или ожидаемой временной характеристики тормозного момента M_A (требование торможения) на этом блоке 2, например, посредством тормозного давления для приводимого в действие преимущественно пневматически блока 2. На механику торможения блока 2 колеблющиеся фрикционные свойства между соответствующими колесами и рельсом и/или между тормозным диском 4 и тормозными накладками 6 воздействует тогда в качестве возмущающих величин.

На практике тормозная система рельсового транспортного средства содержит предпочтительно несколько тормозных исполнительных органов или тормозных клещевых блоков 2, причем устройство управления выполнено тогда предпочтительно таким образом, что, если у одного из блоков 2 отклонение измеренной временной характеристики (преимущественно измеренной временной характеристики тормозного момента) от заданной или ожидаемой временной характеристики больше допустимого отклонения (т.е. на этом блоке 2 возникают недопустимые колебания условий трения), то оно увеличивает тормозную силу или тормозной момент у этого блока 2, а для компенсации тормозная сила или тормозной момент, выработанная/выработанный другим блоком 2, у которого отклонение измеренной временной характеристики от заданной или ожидаемой временной характеристики меньше допустимого отклонения (т.е. на этом блоке 2 возникают допустимые колебания условий трения), уменьшается так, что сумма полученных таким образом фактических тормозных сил или фактических тормозных моментов всех или, по меньшей мере, некоторых блоков 2 соответствует соответствующей требованию торможения заданной общей тормозной силе или соответствует соответствующему требованию торможения заданному общему тормозному моменту.

В этом случае, например, повышение тормозной силы или тормозного момента на блоке 2 по сравнению с требованием торможения на основе мешающих или недопустимых колебаний условий трения между соответствующим колесом или колесной парой и рельсом и/или между соответствующим тормозным диском 4 и соответствующими тормозными накладками 6 не приводит к чрезмерному торможению рельсового транспортного средства, поскольку тогда, по меньшей мере, один дополнительный блок 2, у которого не возникают колебания или возникают допустимые колебания условий трения между соответствующим колесом или колесной парой и рельсом и/или между соответствующим тормозным диском 4 и соответствующей тормозной накладкой 6, вырабатывает такую меньшую по сравнению с требованием торможения тормозную силу или такой маленький тормозной момент, что общая тормозная сила или общий тормозной момент соответствует заданной общей тормозной силе или заданному общему тормозному моменту.