(57)【要約】  ここでは、車両の空気圧式制動圧を調整するための装置（１）が開示され、この装置は、−蓄圧器（１０）に接続されるように構成された入口開口部（１２ａ）と、−制動装置（２６，２８）の操作のために該制動装置（２６，２８）に接続されるように構成された少なくとも１つの出口開口部（２２ａ，２４ａ）と、−少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）と、を備え、少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）は、入口開口部（１２ａ）と少なくとも１つの出口開口部（２２ａ，２４ａ）との間に配置され、少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）は、入口開口部（１２ａ）と少なくとも１つの出口開口部（２２ａ，２４ａ）との間の制動圧に作用するように構成されている。さらに、制御装置（４０）、システム（５）、制動システム、方法、ならびにコンピュータプログラム製品が開示される。
2021535864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の制動圧に作用するための装置（１）であって、
蓄圧器（１０）に接続されるように構成された入口開口部（１２ａ）と、
制動装置（２６，２８）の操作のために該制動装置（２６，２８）に接続されるように構成された少なくとも１つの出口開口部（２２ａ，２４ａ）と、
少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）と、
を備え、
前記少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）は、前記入口開口部（１２ａ）と前記少なくとも１つの出口開口部（２２ａ，２４ａ）との間に配置され、
前記少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）は、前記入口開口部（１２ａ）と前記少なくとも１つの出口開口部（２２ａ，２４ａ）との間の制動圧に作用するように構成されている、装置（１）。
【請求項２】
前記少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）は、相互に並列および／または直列に接続形成され、かつ／または前記少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）は、制御法または調整法を用いて制動圧に作用するように構成されており、かつ／または前記制動圧は、空気圧式または油圧式に印加されている、請求項１記載の装置（１）。
【請求項３】
前記少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）は、リレーバルブおよび／またはピストンバルブおよび／またはダイヤフラムバルブのタイプからなり、かつ／またはその他のタイプからなる、請求項１または２記載の装置（１）。
【請求項４】
前記少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）は、それらが同じタイプ、特に同一である場合、並列に接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項５】
前記装置（１）は、前記入口開口部（１２ａ）と前記少なくとも１つの出口開口部（２２ａ，２４ａ）とを有するハウジング（８）を備え、該ハウジング（８）内に前記アクチュエータ（１４，１８，２０）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項６】
前記装置（１）は、制動圧に作用するために、前記少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）のうちの少なくとも１つを制御および／または調整するように構成された少なくとも１つの制御手段（３０，３２，３４）を備え、かつ／または前記少なくとも２つのアクチュエータ（１４，１８，２０）の状態変数を検出するように構成された検出手段（３６，３８）を備える、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項７】
制御装置（４０）、特に請求項１から６に記載の装置（１）のアクチュエータ（１４，１８，２０）を選択するための制御装置（４０）であって、
−入口開口部（１２ａ）と少なくとも１つの出口開口部（２２ａ，２４ａ）との間で制御すべき前記アクチュエータ（１４，１８，２０）の選択を行うように構成された制御手段と、
−前記装置（１）および／または車両の少なくとも１つの状態変数の値を受信するように構成された少なくとも１つの入力インターフェース（４５，４６，４７，４８）と、
−制御変数を前記装置（１）に、特に少なくとも１つの制御手段（３０，３２，３４）に伝送するように構成された少なくとも１つの出力インターフェース（５１，５２）と、
を備える、制御装置（４０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの入力インターフェース（４５，４６，４７，４８）は、値を電子的にかつ／またはデジタル方式で、特にＢＵＳ接続線路（５０）および／または検出手段（３６，３８）および／または制御手段（３０，３２，３４）を介して受信するように構成されている、請求項７記載の制御装置（４０）。
【請求項９】
前記制御装置（４０）は、前記装置（１）および／または前記車両の少なくとも１つの状態変数を検出するように構成された検出手段を備える、請求項７または８記載の制御装置（４０）。
【請求項１０】
車両の制動圧に作用するためのシステム（５）であって、
請求項１から６までのいずれか１項記載の少なくとも１つの装置（１）と、
請求項７から９までのいずれか１項記載の少なくとも１つの制御装置（４０）と、
を備え、
前記制御装置（４０）は、制動圧を制御および／または調整するために、前記装置（１）、特に前記装置（１）のアクチュエータに作用するように構成されている、
システム（５）。
【請求項１１】
車両の制動圧に作用するための制動システムであって、
請求項１０記載のシステム（５）と、
前記システム（５）を介して駆動制御されるように構成された少なくとも１つの制動装置（２６，２８）と、
圧力媒体を前記システム（５）に提供するように構成された少なくとも１つの蓄圧器（１０）と、
を備える、制動システム。
【請求項１２】
請求項１から６までのいずれか１項記載の装置（１）を用いて制動圧に作用するための方法であって、
細分性を選択するステップ（Ｓ１２０）と、
戦略を選択するステップ（Ｓ１２２）と、
制動圧の作用を実施するステップ（Ｓ１３）と、
を含む、方法。
【請求項１３】
さらなるステップ、すなわち、
滑り止め要求が存在するか、または制動が終了したかどうかを検査するステップ（Ｓ１４）が想定されており、かつ／または
前記細分性を選択するステップ（Ｓ１２０）に、車輪ごと、車輪セットごと、台車ごと、車両ごと、および／またはアクチュエータごとの制動圧への作用が含まれ、
前記戦略を選択するステップ（Ｓ１２２）に、使用すべきアクチュエータ（１４，１８，２０）の選択、好適にはそれらのタイプおよび／または特性に関する選択が含まれる、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
圧力レベルを、前記装置（１）内部で好適には入口開口部（１２ａ）と接続形成される少なくとも１つの前記アクチュエータ（１４，１８，２０）を用いて設定するステップ、
および
少なくとも１つの出口開口部（２２ａ，２４ａ）における目標圧力を、好適には出口開口部（２２ａ，２４ａ）と接続形成される少なくとも１つの前記アクチュエータ（１４，１８，２０）を用いて設定するステップ、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
前記装置（１）内部の前記圧力レベルの設定は、好適には前記入口開口部（１２ａ）と接続形成される少なくとも１つの前記アクチュエータ（１４，１８，２０）が、開弁位置に切り替えられることによって行われ、かつ／または
前記目標圧力の設定は、好適には前記出口開口部（２２ａ，２４ａ）と接続形成される少なくとも１つの前記アクチュエータ（１４，１８，２０）が、開弁位置に切り替えられることによって行われる、
請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
機械可読担体上に格納されたプログラムコードを備えたコンピュータプログラム製品であって、
前記プログラムコードは、当該プログラムコードが、車両内で、電子データ処理装置、特に、好適には請求項７から９までのいずれか１項記載の制御装置、制御手段、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、またはハードウェアよりの形式のデータ処理装置で実行されるときに、前記車両に、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の方法を実施させるように構成されている、
コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特に鉄道車両の制動圧に作用するための装置、制御装置、システム、ならびに制動システムに関する。さらに、本発明は、車両の制動圧に作用するための方法およびコンピュータプログラム製品に関する。
【０００２】
（パイロット）バルブは、車両の制動圧、特に空気式制動圧に作用するために使用される。一般に、圧力調整において、所要の切り替えサイクル数と、達成可能な精度もしくは個々の突発的圧力変動の実現レベルや勾配との間には相互矛盾の関係がある。後者は、圧力調整の品質に直接影響する。車両内では、圧力の段階的な変化によってそれに伴う減速が生じるため、ここでは衝撃が感じられる可能性がある。これは走行快適性に影響を及ぼす。さらに、ここでは、対応する制動システムで使用される構成部品への悪影響、特に摩耗の影響が認められる。達成可能な精度および許容誤差は、達成可能な制動距離の精度に直接影響する。
【０００３】
制動距離ならびに衝撃への影響をわずかに抑えるために、（例えば、制動ごと、圧力ランプごとなどに）切り替えサイクル数を増加して投入することが想定される。ただし、これは、使用されるバルブの寿命が短くなることを招くことにもなる。
【０００４】
さらに、様々な用途ごとに、例えば常用ブレーキもしくは緊急ブレーキの制動圧の調整のために、あるいは滑り止め介入のために（空気抜き容量、調整精度など）、様々な調整特性が必要である。両方の機能が同時に１つのバルブに統合される場合、これは相互矛盾を招くことになる。
【０００５】
現在、様々な圧力制御タスクのために、様々なアクチュエータが使用されており、これらのアクチュエータには特定の長所と短所とがある。一般に、ここではリレーバルブ手段と、ピストンもしくはダイヤフラムバルブとが使用される。後者は特に滑り止め制御に使用される。なぜなら、ここでは、車両の車輪セットへの損傷を回避するために高速切り替えバルブが必要になるからである。
【０００６】
本発明の課題は、使用されるバルブの寿命に与える影響をできるだけ少なくしながら、より迅速な制動圧作用と、より正確な制動圧作用との間の上記で説明した相互矛盾を解決することにある。「制動圧に作用する」とは、この場合、制動圧の制御と調整との両方を意味するものと理解すべきである。
【０００７】
この課題は、独立請求項によって解決される。好適なさらなる発展形態は、従属請求項の対象である。
【０００８】
以下において、「制動圧に作用する」という概念は、常に、制動圧の制御および／または調整を意味するものと理解されたい。
【０００９】
本発明によれば、車両、特に鉄道車両の制動圧に作用するための装置が想定されており、この装置は、蓄圧器に接続されるように構成された入口開口部と、制動装置の操作のために該制動装置に接続されるように構成された出口開口部と、少なくとも２つのアクチュエータと、を備え、少なくとも２つのアクチュエータは、入口開口部と出口開口部との間に配置され、入口開口部と出口開口部との間の制動圧に作用するように構成されている。
【００１０】
そのため、好適には、制動圧の調整は、一方または他方のアクチュエータを用いて行うことができる。
【００１１】
好適には、アクチュエータは、制御法または調整法を用いて制動圧に作用するように構成されている。これらのアクチュエータは、この目的のために好適には、設定値もしくは目標値に応じて制動圧に作用するように構成された制御部または調整系統の一部として構成されている。
【００１２】
好適には、制動圧は空気圧であり、アクチュエータは、空気圧アクチュエータとして構成されている。しかしながら、圧縮空気の代わりに他の媒体で動作する他の実施形態も考えられる。そのため、本発明は、油圧式の制動圧に作用するために使用することもできる。
【００１３】
好適には、少なくとも２つのアクチュエータは、相互に並列および／または直列に接続形成される。
【００１４】
その上さらに、さらなる回路の組み合わせが考えられる。そのため、好適には、並列接続と直列接続とを組み合わせてもよい。さらに、アクチュエータは、車両の台車または車両全体に対してだけでなく、好適には、各車輪セットに対して、特に好適には独立懸架の場合の各車輪に対して、あるいは各ブレーキアクチュエータに対して想定されてもよい。
【００１５】
好適には、少なくとも２つのアクチュエータは、リレーバルブおよび／またはピストンバルブおよび／またはダイヤフラムバルブのタイプに割り当てられ、かつ／またはその他のタイプに割り当てられる。
【００１６】
好適には、さらに、少なくとも２つのアクチュエータは、それらが同じタイプおよび／または同一である場合、並列に接続されている。同一のアクチュエータとは、ここでは、例えば、構造的に同じであるか、またはバルブを使用するために重要となる最大流量性能、切り替え速度などの特性において同じであるアクチュエータを意味するものと理解すべきである。そのため、ここでは、同一のバルブとは、例えば、性能が重要であるときには同じ性能を可能にするバルブも意味するものと理解すべきである。
【００１７】
それにより、特定のタイプの切り替え特性を装置の複数の分岐に分散させ、これによって、これらの分岐は、相互に依存することなく切り替え可能になることが有利に達成できる。
【００１８】
異なるタイプには、特性において、特にアクチュエータの伝達特性において、常に長所と短所が伴う。通常、制御圧力を介して切り替えられ、それに基づいて対応する動作圧力を調整するリレーバルブは、内部減衰効果に基づいて、２つの圧力レベル間で柔和な圧力経過特性を実現できるという利点がある。さらに、これは比較的少ない（切り替え）サイクル数で可能である。ただし、リレーバルブは比較的緩慢な切り替え特性を有している欠点があり、さらに、圧力ランプが他のバルブタイプに比べて限られた勾配でしか実現できないことも欠点である。そのため、例えば、高い空気充填性能と空気抜き性能とが必要とされる用途では、他のタイプがそれらよりも優先されている。それゆえ、このタイプは特に滑り止め調整には使用されない。
【００１９】
さらに、短い応答時間、したがって高い動特性によって優れているダイヤフラムバルブが公知である。これらのバルブは、さらに、高い空気充填性能と空気抜き性能、ならびに高い出力密度を実現するのに適している。このバルブタイプの欠点は、切り替え中に発生する比較的強い突発的圧力変動にあり、これによって、快適性および寿命において欠点が生じる可能性がある。さらに、これらのバルブでは、通常は、２つの状態（開／閉）しか実現することができない。このことは、圧力の調整の際に場合によっては切り替えサイクル数の増加を引き起こしかねない。
【００２０】
長所と短所に関しては、さらに、ピストンバルブをダイヤフラムバルブに割り当てることができる。これらは、例えば、高い動特性によって優れている。
【００２１】
装置は、さらに好適には、入口開口部と出口開口部とを有し、特に好適には、複数の入口開口部と出口開口部とを有するハウジングを備え、ここでは、このハウジング内にアクチュエータが配置されている。
【００２２】
そのため、装置は、対応する構成のハウジングのもとでは、周辺環境の影響から容易に保護することができ、ここでは、好適には、装置の取り付けが容易になる。なぜなら、複数の構成部品ではなく、１つの構成部品を取り付ける必要があるだけだからである。
【００２３】
装置は、好適には、制動圧に作用するために、少なくとも２つのアクチュエータのうちの少なくとも１つを制御および／または調整するように構成された少なくとも１つの制御手段を有する。
【００２４】
対応する制御手段は、好適には、プログラムコードによって定義された制御方法を処理し、特に好適には、このプログラムコードにおける変更を用いて他の方法を実行するように構成されたマイクロコントローラを有する。それにより、好適には、対応する制御手段の調整戦略の簡単な変更が可能である。
【００２５】
プログラムコードの変更のために、好適にはインターフェースが想定されており、それにより、例えば、インターフェース、例えばＢＵＳインターフェースを介して変更を行うことができ、その際、新しいプログラムコードは、車両内に既存のデータバスを介して制御手段に伝送することができる。代替的または付加的に、この伝送は、好適には、制御手段のハウジングに設けられたインターフェースを介して行われる。
【００２６】
装置は、さらに好適には、少なくとも１つの検出手段、特にセンサとして構成された検出手段を備え、該検出手段は、少なくとも２つのアクチュエータおよび／または車両の状態変数を検出するように構成されている。
【００２７】
そのようにして、例えば、引き続きアクチュエータによって制動圧に作用するために、既存の制動圧を検出することができ、あるいは車両速度および／または車輪回転数を検出してそれらに基づき、印加すべき制動圧を変更することができる。
【００２８】
本発明によれば、さらに、特に、上記で説明した装置のアクチュエータを選択するための制御装置が想定されており、この制御装置は、入口開口部と出口開口部との間で制御すべきアクチュエータを選定するように構成された制御手段と、装置および／または車両の少なくとも１つの状態変数の値を受信するように構成された少なくとも１つの入力インターフェースと、制御変数を装置に、特に少なくとも１つの制御手段に伝送するように構成された少なくとも１つの出力インターフェースと、を備えている。
【００２９】
制御手段は、ここでは好適には、マイクロコントローラを有することができ、あるいは特に好適には、既存のマイクロコントローラ上のプログラムコードの形態で存在する。制御手段が別個の要素として実施されているならば、それは、好適には、上記で説明した装置に統合されてよく、特に、場合によっては存在する装置のハウジングに統合されてもよい。
【００３０】
制御手段、特にマイクロコントローラは、好適には、本発明による装置を制御するように構成されている。
【００３１】
そのようにして、好適には、様々なアクチュエータを、上記で説明したように適切にかつ状況に応じて選択することができる。
【００３２】
好適には、制御装置は、値を電子的にかつ／またはデジタル方式で、特にＢＵＳ接続線路および／または検出手段、特に上記で説明した装置を介して受信するように構成された少なくとも１つの入力インターフェースを有する。
【００３３】
検出手段、特にセンサは、ここでは好適には、すでに車両に設けられており、それらの値にここでは制御装置もアクセスを維持する。
【００３４】
そのため、制御装置は、好適には、例えば車両速度、車輪スリップ、現在の制動力などの車両の情報にアクセスし、そこから車両状態を決定することができ、それに基づいて、制御装置は、引き続き好適には、調整戦略を選択し、対応するアクチュエータの選択を行うことができる。
【００３５】
好適には、さらに、装置および／または車両の少なくとも１つの状態変数を検出するように構成された検出手段、特にセンサが設けられている。この検出手段を介して、制御装置は、好適には、既存の検出手段によってすでに提供されているものではない値を受け取る。
【００３６】
本発明によれば、車両の制動圧に作用するためのシステムが想定されており、このシステムは、上記で説明した少なくとも１つの装置および上記で説明した少なくとも１つの制御装置を備える。ここでは、少なくとも１つの制御装置は、制動圧を制御および／または調整するために、装置、特に該装置のアクチュエータに直接的またはこの目的のために構成された制御手段を介して間接的に作用するように構成されている。
【００３７】
制御装置は、ここでは、当該制御装置が好適には電子的に制御および／または調整することができるように装置に接続形成されている。
【００３８】
それにより、好適には、既存の制動システムを備えた既存の車両にこの種のシステムを統合することができ、これによって、既存の制動システムが、上記で説明した相互矛盾を克服し、異なるアクチュエータを使用して相応に異なる制動調整を実施することができるようになる。
【００３９】
好適には、制御装置は、この実施形態では装置に統合されており、それにより、コンパクトな構造ユニットを形成することができる。
【００４０】
本発明によるシステムの他の実施形態では、装置および制御装置は、共通のハウジングに統合されている。
【００４１】
本発明によれば、さらに、車両の空気圧式制動圧に作用するための制動システムが想定されており、この制動システムは、前述のシステムと、該システムを介して駆動制御されるように構成された少なくとも１つの制動装置と、圧力媒体をシステムに提供するように構成された少なくとも１つの蓄圧器と、を備えている。
【００４２】
システム、制動装置および蓄圧器は、ここでは好適には、管路介して、特に空気圧管路もしくは油圧管路を介して接続形成される。
【００４３】
そのため、好適には、車両は、この種の制動システムを装備することができ、またはこの制動システムをそのようなものとして新しい車両に組み込むことができる。
【００４４】
本発明によれば、さらに、上記で説明した制御装置を用いて制動圧に作用する、特に調整するための方法も提供されており、この方法は、「細分性を選択する」ステップと、「戦略を選択する」ステップとを実施し、引き続き制動圧の作用を実施する。
【００４５】
このことは、好適には、現下の情報に基づいて行われ、これらの情報は、特に好適には、制御装置に伝送される。細分性および戦略の選択が行われると、さらなるステップにおいて、制動圧の作用の実施が制御手段および／またはアクチュエータによって行われる。
【００４６】
細分性の選択は、ここでは特に、個々の制動装置の駆動制御方式に関連して、特に、個々のアクチュエータを用いて特徴付けることができる。そのため、例えば、車輪ごと、車輪セットごと、台車ごと、車両ごと、および／またはアクチュエータごとに細分性が考えられる。
【００４７】
他方で戦略は、制動圧の作用がどのように行われたかを説明する。すなわち、ここでは、例えば、緊急ブレーキまでの強い制動、快適な制動、または滑り止め調整された制動が行われるかどうかが決定される。
【００４８】
さらに、戦略の選択の際には、好適には、制動圧への作用を実現するために、使用すべきアクチュエータの選択が行われる。これらのアクチュエータは、好適には、制動の方式に応じて、もしくは制動圧に作用する方式に応じて、アクチュエータのタイプおよび／またはアクチュエータの特性に従って選択される。これらのタイプには、上記で説明したように、長所と短所が伴う。そのため、好適には、緊急ブレーキの場合、比較的迅速に応答するタイプのアクチュエータが選択されるが、それに対して通常の常用ブレーキの場合には、好適には、特に乗客にとって比較的快適な制動圧への作用が可能なタイプのアクチュエータが選択される。
【００４９】
この方法のさらなるステップは、好適には、滑り止め要求が存在するかどうかの検査にある。滑り止め要求が存在する場合、本明細書で説明する方法の処理は終了し、好適には、安全関連の調整に、特に好適には滑り止め調整に切り替わる。制動が終了すると、本発明による方法も終了する。ただし、このステップは、任意選択的である。滑り止め調整は、本発明による方法によって実施することも可能である。
【００５０】
好適には、圧力レベルの設定が、装置内部で、好適には入口開口部と接続形成される少なくとも１つのアクチュエータを用いて実施されるさらなるステップが想定されている。
【００５１】
ここでは、好適には、装置の少なくとも１つの出口開口部における圧力を設定するように構成された少なくとも１つのアクチュエータに印加される圧力レベルが作成される。このアクチュエータは、少なくとも１つの出口開口部における圧力を、この圧力レベルに基づいて設定することができる。これにより、出口開口部において、この圧力レベルに対応する最大圧力を設定することができる。この最大圧力から出発して、より低い圧力を出口開口部において設定することも可能である。
【００５２】
代替的または付加的に、少なくとも１つの出口開口部における目標圧力の設定は、好適には出口開口部と接続形成される少なくとも１つのアクチュエータを用いて行われる。
【００５３】
この目標圧力は、少なくとも１つの出口開口部に印加すべき所望の圧力に相応する。
【００５４】
好適には、装置内部の圧力レベルの設定は、好適には入口開口部と接続形成される少なくとも１つのアクチュエータが、開弁位置に切り替えられることによって行われる。
【００５５】
代替的または付加的に、目標圧力の設定は、好適には出口開口部と接続形成される少なくとも１つのアクチュエータが、開弁位置に切り替えられることによって行われる。
【００５６】
各アクチュエータは、ここでは好適には、入口開口部もしくは出口開口部と直接接続形成されるか、またはさらなるアクチュエータなどの介在要素が、各アクチュエータと、入口開口部もしく出口開口部との間に設けられている。
【００５７】
開弁位置に切り替えられるアクチュエータを用いた圧力レベルの設定は、ここでは好適には、切り替えサイクル数を低減する。
【００５８】
本発明によれば、さらに、機械可読担体上に格納されたプログラムコードを備えたコンピュータプログラム製品が想定されており、この場合、このプログラムコードは、当該プログラムコードが、車両内で、制御装置、好適には本発明による制御装置、制御手段、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、またはハードウェアよりの形式のデータ処理装置などの電子データ処理装置で実行されるときに、車両、本発明による装置、または制御装置に、上記で説明した方法を実施させるように構成されている。
【００５９】
本発明は、上記で説明した特徴に限定されるものではなく、むしろ、個々の特徴を交換もしくは新たに組み合わせることによって得ることができる、本出願で主張する保護範囲内に入るさらなる実施形態が考えられる。例えば、説明された方法では、個々のステップを交換することまたは複数回処理することも可能である。例えば、戦略の選択は、細分性を選択した後で行うことも可能である。さらに、圧縮空気の代わりに、他の圧力媒体、例えば他のガス、または液状媒体、特に油を使用することも可能である。
【００６０】
以下では、添付の図面に基づき本発明の好適な実施形態の説明を行う。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による装置の原理図
【図２】本発明によるシステムの原理図
【図３】本発明による方法のフローチャート
【図４】本発明による方法のさらなるフローチャート
【００６２】
図１は、本発明による装置１の原理図を示す。ここでは、蓄圧器１０、特に圧縮空気蓄圧器が示され、これは、装置１のハウジング８の入口開口部１２ａと接続形成される供給管路１２を介して接続されている。この蓄圧器１０によって、装置１は、圧力媒体（以下では圧縮空気とも称される）を供給される。ただし、ここでは、他の媒体が使用される他の実施形態も考えられる。
【００６３】
蓄圧器１０は、ここでは、図示のように装置１に直接接続される必要はない。それに代わって、蓄圧器は、複数の装置１に接続されてもよく、その場合には、接続は、例えば分岐された供給管路１２を介して実現されている。
【００６４】
装置１の内部では、リレーバルブ１４が配置されており、このリレーバルブ１４は、入口開口部１２ａに接続する接続管路１３を介して圧縮空気を受け取る。リレーバルブ１４は、制御圧力の形態の制御信号に基づいて、入口開口部１２ａと下流側の接続管路１６との間で接続を形成するように構成されている。リレーバルブ１４は、圧力を供給管路１２から接続管路１６に伝達するように構成されている。さらに、リレーバルブ１４は、接続管路１６内の既存の圧力を低減するために、接続管路１６を空気抜きするように構成されている。この図面では、制御圧力をリレーバルブ１４に供給するための管路ならびに空気抜きのための管路および開口部の図示は省かれている。
【００６５】
接続管路１６は、２つの小分岐への分岐を有しており、ここでは両方の小分岐は、それぞれダイヤフラムバルブ１８、２０と接続形成される。
【００６６】
図示されていないさらなる実施形態では、接続管路１６のさらなる分岐が想定されてもよい。さらに、供給管路１２も分岐して、例えば、複数のリレーバルブ１４に供給するさらなる装置も考えられる。
【００６７】
ダイヤフラムバルブ１８，２０は、自身の側で接続管路１９，２１を介して、装置１のハウジング８に設けられた出口開口部２２ａ，２４ａ、ならびにブレーキ管路２２，２４と接続されており、この場合、ダイヤフラムバルブ１８，２０は、圧力を接続管路１６から各ブレーキ管路２２，２４に伝達するように構成されている。さらに、ダイヤフラムバルブ１８，２０は、ブレーキ管路２２，２４内の既存の圧力を低減するために、ブレーキ管路２２，２４を空気抜きするように構成されている。
【００６８】
ダイヤフラムバルブ１８，２０に対する代替案として、ここでは、例えばピストンバルブが設けられてもよい。
【００６９】
ブレーキ管路２２，２４は、装置１のハウジング８の出口開口部２２ａ，２４ａと接続形成される。それらの下流側には２つのブレーキシリンダ２６，２８が配置されており、この場合、これらのブレーキシリンダ２６，２８は、ブレーキ管路２２，２４を介して作動もしくは操作のために圧縮空気を供給することができ、もしくはブレーキを解除するために再び空気抜きすることができる。
【００７０】
ブレーキシリンダ２６，２８は、車両のブレーキ（図示せず）を操作するように構成されている。このことは、圧縮空気が、ブレーキ管路２２，２４を介してブレーキシリンダ２６，２８に伝達されることによって行われる。ブレーキを解除するために、空気は再びブレーキシリンダ２６，２８から放出される。
【００７１】
図１に示される装置１は、単に本発明の一般的なケースを表すものに過ぎない。本発明による装置１の好適な適用分野は、鉄道車両構造である。鉄道車両は、通常、左側車輪と右側車輪とからなる複数の車輪セットを有しており、それらは共通の車軸に配置されている。通常、複数の車輪セットはまとめられて台車に配置され、この場合、そのような台車は、その上に存在する車体と接続形成される。それゆえ、この図面に示されている装置１は、ブレーキ管路２２，２４を介して圧力を個々の台車に提供するように構成されてもよく、その場合、これらの管路は、そこでは複数のブレーキシリンダ２６，２８に分配される。さらに、ここに示されている２つよりも多くのダイヤフラムバルブ１８，２０が設けられていてもよく、それらは、例えば、それぞれが個々のブレーキシリンダ２６，２８を駆動制御する。その上さらに、アクチュエータ１４，１８，２０のさらなる配置構成もしくはさらなる相互接続も考えられる。
【００７２】
そのようにして、様々な制動構想に作用することができる。特に、ここでは、車輪ごと、アクチュエータごと、車輪セットごと、台車ごと、または車両ごとに制動される構想も考えられ、この場合、車輪セットごとの制動では、１つのブレーキが車輪セットの共通の車軸を制動する。
【００７３】
図示の装置１は、蓄圧器１０からブレーキシリンダ２６，２８まで到達させるために圧縮空気を通流させる２つのステップが示されている。第１のステップは、リレーバルブ１４によって形成され、第２のステップは、ダイヤフラムバルブ１８，２０によって形成される。ここでは、図示されていないさらなる実施形態が考えられる。例えば、２つのステップは、入れ替えられてもよく、それにより、圧縮空気は、最初にダイヤフラムバルブもしくはピストンバルブに流れ、それに続いて、並列に配置された２つのリレーバルブに流れる。その上さらに、図示のステップの前、間、または後のさらなるステップも可能であり、他のもしくはさらなるバルブ方式および／またはバルブタイプを想定することも可能である。
【００７４】
例えば、ブレーキ管路２２，２４に、台車ごとの分配器が接続されてもよく、これは、ブレーキ管路２２，２４の制動圧を、自身側で各台車の車輪セットに分配する。さらなる制動装置に供給するために、さらなるブレーキ管路の想定も考えられる。
【００７５】
図２には、本発明によるシステム５の原理図が示されている。ここでは、空気圧部品２ならびに電子部品３への分割が示されている。
【００７６】
システム５は、ここでは特に、図１の本発明による装置１と、本発明による制御装置４０とを備えている。装置１は、ここでは図１のようには示されていない。明確化の理由から、ここでは関連する要素のみが図１から引き継がれている。
【００７７】
空気圧部品２は、図１に示される装置１のアクチュエータ、具体的にはリレーバルブ１４およびダイヤフラムバルブ１８，２０を含んでいる。図１からの空気圧接続線路の図示は、ここでは明確化の理由から省かれている。さらに、空気圧部品２は、個々のアクチュエータ１４，１８，２０の情報を求め、それを提供にするように構成された検出手段３６，３８を有する。これらの検出手段３６，３８は、通常はセンサであり、これらのセンサは、例えば開放度または印加された圧力など、対応するアクチュエータ１４，１８，２０の状態データの形態の情報を求めるように構成されている。通常、異なるタイプのアクチュエータ１４，１８，２０には異なる検出手段３６，３８が割り当てられている。図示の図面では、リレーバルブ１４に検出手段３６が割り当てられ、ダイヤフラムバルブ１８，２０に検出手段３８が割り当てられている。図示されていないさらなる実施形態では、各ダイヤフラムバルブ１８，２０もしくは各アクチュエータに、固有の検出手段が割り当てられている。
【００７８】
この箇所では、空気圧部品２を、油圧部品によって補足することもあるいは置き換えることもできるが、このことは本発明の対象を限定するものではないことに留意されたい。
【００７９】
電子部品３は、例えば計算ユニット、特にマイクロコントローラなどの制御手段３０，３２、および／または対応するアクチュエータ１４，１８，２０を駆動制御するように構成されたソレノイドバルブおよび／またはパイロットバルブを含んでいる。これらの制御手段３０，３２も、この図面では対応するタイプのアクチュエータ１４，１８，２０に割り当てられている。それにより、制御手段３０はリレーバルブ１４を制御し、制御手段３２はダイヤフラムバルブ１８，２０を制御する。この目的のために、制御接続線路ＣＲ，ＣＭは、例えば、空気圧方式および／または電気方式の制御線路の形態で設けられている。図示されていないさらなる実施形態では、各ダイヤフラムバルブ１８，２０もしくは各アクチュエータに、固有の制御手段が割り当てられている。
【００８０】
さらに、制御手段３０，３２は、対応する検出手段３６，３８から個々のアクチュエータ１４，１８，２０に関する情報を受け取る。それにより、リレーバルブ１４を制御する制御手段３０には、データ接続線路ＭＲを介してリレーバルブ１４に関する情報が供給される。同じように、ダイヤフラムバルブ１８，２０を制御する制御手段３２には、データ接続線路ＭＭを介してダイヤフラムバルブ１８，２０に関する情報が供給される。したがって、これらの情報は、それぞれフィードバックループを形成し、これによって、アクチュエータ１４，１８，２０の調整が、制御手段３０，３２によって可能になる。
【００８１】
さらに、電子部品３内には、制御装置４０が設けられており、この制御装置４０は、図中、制御手段３０，３２の間に配置されている。
【００８２】
この制御装置４０は、複数のインターフェース４５，４６，４７，４８，５１，５２を備え、それらを介して、制御装置４０は、車両の情報を、特に電子データの形態で受け取ることができ、かつ／または情報もしくは制御命令を出力することもできる。その上さらに、制御装置４０は、該制御装置４０に受け取った情報の処理と、対応する制御命令の出力とを可能にさせる制御手段を有する。
【００８３】
制御装置４０は、図示の実施形態では、空気圧部品２への直接の接続線路は持たないが、制御接続線路４２，４４が存在しており、これらの制御接続線路４２，４４を介して、制御装置４０は、一方では制御手段３０，３２を駆動制御することができ、他方では検出手段３６，３８からのそれらの情報にアクセスすることができる。この目的のために、制御接続線路４２，４４は、インターフェースに、特に制御装置４０の入力インターフェース４５，４６と出力インターフェース５１，５２とに接続されている。
【００８４】
さらに、制御装置４０は、制御およびデータ接続線路５０を有しており、この制御およびデータ接続線路５０によって、車両からさらなる情報もしくはさらなる命令を受け取ることができる。このデータ接続線路５０は、入力インターフェース４８を介して制御装置４０と接続形成される。
【００８５】
制御装置４０は、個々のアクチュエータ１４，１８，２０の選択もしくは調整戦略、つまり細分性および戦略を行うためのインテリジェンス切り替え手段として構成されている。このことは、制御およびデータ接続線路４２，４４，５０に関する受け取った情報に基づいて行われる。アクチュエータ１４，１８，２０への直接の接続線路は存在しないため、調整は、対応する制御手段３０，３２へのトリガー命令によって間接的に行うことができる。
【００８６】
図示されていないさらなる実施形態では、制御装置４０は、アクチュエータ１４，１８，２０を固有の制御接続線路を介して直接駆動制御するように構成されている。このことは、上記で説明した駆動制御に対して代替的または付加的に行うことができる。
【００８７】
さらに、すべてのアクチュエータ１４，１８，２０への制御接続線路ＣＷＳＰと、さらなる制御手段３０，３２および制御装置４０への制御接続線路ＣＷＳＰ２とを有する制御手段３４が電子部品３に設けられている。したがって、制御手段３４によるアクチュエータ１４，１８，２０の直接の駆動制御も、さらなる制御手段３０，３２および制御装置４０の作用を介した間接的な駆動制御も可能である。
【００８８】
したがって、制御手段３４は、すべてのアクチュエータ１４，１８，２０を制御および／または調整するように構成され、同時に、さらなる制御手段３０，３２および制御装置４０に作用するように構成されている。制御手段３４は、車両のための滑り止め調整を実施するように構成されており、その際、制御接続線路ＣＷＳＰ２を介して、制御手段３０，３２および制御装置４０を例えば非アクティブ化するか、または滑り止め調整がそれらの介入制御によって損なわれないように作用することができる。
【００８９】
制御手段３０，３２，３４ならびに制御装置４０の制御手段は、例えば、データ処理のための別個の要素として、特にマイクロコントローラとして、あるいはまた共通の制御機器上の個々の調整アルゴリズムとして構成されている。
【００９０】
図３には本発明による方法のフローチャートが示されている。最初に、ステップＳ１０では、制動要求が存在するかどうかが検査される。この検査は、例えば走行中に継続的に行われる。制動要求が存在する場合、本方法は、ステップＳ１２に変更され、そこでは、対応する戦略ならびに細分性の選択が、ブレーキもしくは車両の作動状態の基礎となる情報に基づいて行われる。
【００９１】
それに続いて、ステップＳ１４では、滑り止め要求が存在するかどうかが検査される。この滑り止め要求は、本発明による方法の中断をもたらすことになり得るものであり、その場合は、それに続いて、（図示されていない）滑り止め調整への切り替えが伴うであろう。同時に、ステップＳ１４では、制動要求が依然として存在するかどうか、あるいは制動が終了したかどうかが検査される。このケースでは、本方法も終了するが、滑り止め調整に切り替わることはない。ステップＳ１４は、ここでは、任意選択的に見なされる。すなわち、滑り止めに関する制動圧への作用を実施するようにも構成された本発明の実施形態が存在する。
【００９２】
ステップＳ１４の問合せが否定された場合、本方法のフローはステップＳ１３に切り替わり、そこにおいて、ステップＳ１２で確定された細分性および戦略に基づいて制動圧への作用の実施が行われる。
【００９３】
図４には、ステップＳ１２のフローがより詳細に示されている。
【００９４】
ステップＳ１２０では、最初に細分性の選択が、例えば、アクチュエータごと、車輪ごと、車輪セットごと、台車ごと、および／または車両ごとに行われる。
【００９５】
引き続き、制動圧への作用が実施される戦略の選択が、ステップＳ１２２で行われる。さらに、ステップＳ１２２は、制動圧への作用のために使用されるアクチュエータの選択を含む。この選択は、アクチュエータのタイプに従って行われ、この場合は、状況に依存して他のタイプのアクチュエータが選択される。例えば、緊急ブレーキが実施される場合は、そのタイプに従って制動圧の迅速な増圧を可能にするアクチュエータが選択される。通常の常用ブレーキが行われる場合は、そのタイプに従って快適な制動を実現するための制動圧への作用を許容するアクチュエータが選択される。
【００９６】
ただし、基本的には、ステップＳ１２０およびＳ１２２は、逆の順序で処理することも可能である。
【００９７】
この比較的一般的に維持されるフロー構造は、制動圧に作用するための細分性と戦略との様々な組み合わせに転換することができる。これについては、以下で好適な例に基づいてより詳細に説明する。
【００９８】
車輪セットごとの調整
車輪セットごとの調整では、装置１は、例えば台車の個々の車輪セットの制動圧を調整することができるように構成されている。制動の際には、調整戦略に基づいて、車輪セットにおいて異なる制動圧を設定する必要がある。なぜなら、例えば前輪セットの車輪は、レールから水分を除去するが、それに伴いより少ない制動力しか伝達することができないからである。それに対して、従輪はより一層乾燥したレール上に存在し、これによって、従輪は、より強く制動することも可能である。したがって、車輪セットごとの調整が推奨される。
【００９９】
図１の本発明による装置１を用いて調整を転換する１つの手段は、所要の最大制動圧を、つまり最も強く制動すべき車輪セットの制動圧をリレーバルブ１４によって提供することである。この最大制動圧は、リレーバルブ１４の下流側の接続管路１６においてダイヤフラムバルブ１８，２０に印加される。この例では、より強く制動すべき車輪セットがブレーキシリンダ２６と接続形成されることが想定される。接続管路１６内の圧力は、最も強く制動すべき車輪セットに必要な圧力であるため、そのダイヤフラムバルブ１８は開弁位置に切り替わり、それによって、リレーバルブ１４によって調整され、接続管路１６内にある圧力は、ここにおいて、不変のまま直接ブレーキ管路２２ならびにブレーキシリンダ２６に伝達される。したがって、ブレーキシリンダ２６の制動圧は、リレーバルブ１４によって調整される。ブレーキシリンダ２８は、ブレーキシリンダ２６よりも少ない制動圧しか必要ないので、そのダイヤフラムバルブ２０は開弁位置に切り替わらず、むしろブレーキ管路２４内の、したがってブレーキシリンダ２８内の必要な圧力を調整する。したがって、接続管路１６内の圧力から出発して、ブレーキシリンダ２８内では、接続管路１６よりも低い圧力を設定することができ、ここでは、ダイヤフラムバルブ２０が、圧縮空気を通過させないかまたは限られた範囲でのみ通過させ、あるいは大気に放出し、それによって圧力を調整する。
【０１００】
この調整方式には、制動圧の正確な調整のために２つのダイヤフラムバルブ１８，２０のうちの１つだけが使用されるという利点があり、これによって、両方のダイヤフラムバルブ１８，２０の切り替えサイクル数が全体的に低減され、これによって、コンポーネントの摩耗の減少が生じる。
【０１０１】
上記で説明した調整に対する代替案は、接続管路１６内の特定の圧力レベルを、リレーバルブ１４によって設定することにあり、この場合は、引き続き、個々の車輪セットの調整が、ダイヤフラムバルブ１８，２０によって行われる。このリレーバルブ１４は、ここでは、極端な場合、蓄圧器１０からの最大限可能な圧力に相当する圧力レベルを設定する。リレーバルブ１４には、この場合、接続管路１６内の制動圧を特定のレベルまで上昇させるパイロット制御タスクが課せられる。このことは、リレーバルブ１４の減衰特性に基づいて比較的穏やかに行われる。制動圧の本来の調整は、引き続きダイヤフラムバルブ１８，２０によって行われ、これは、少ない切り替えサイクルの実施形態の場合でも必要とされる。なぜなら、それは、リレーバルブ１４の事前設定された圧力レベルからわずかに逸脱するだけでよいからである。
【０１０２】
アクチュエータごとの調整
同様に、アクチュエータごとの調整に置き換えることも可能であるため、例えば、ブレーキアクチュエータもしくはブレーキシリンダに全制動圧が印加され、その場合、同じ車輪セットに割り当てられているさらなるアクチュエータも調整され、圧縮空気が印加される。
【０１０３】
車輪セット間にわずかな違いがある場合の調整
車輪セットにほぼ同じ制動力を印加する場合は、さらなる調整アプローチを選択できる。リレーバルブ１４を介して、接続管路１６内の圧力が設定され、この圧力は、例えば、装置１に接続形成されるすべての車輪セットの所要の最大圧力に相応する。下流側のダイヤフラムバルブ１８，２０は、わずかな圧力差のみを補償調整する。
【０１０４】
そのようにして、好適には、穏やかなもしくは快適な制動が達成され、これも、ダイヤフラムバルブ１８，２０のわずかな切り替えサイクルしか必要としない。
【０１０５】
台車ごとの調整
例えば、複数の装置１が車両内に設けられている場合、それぞれリレーバルブ１４を介した手段により、個々の台車ごとの対応する接続のもとで、特定の圧力レベルを設定することが可能である。この圧力レベルから出発して、引き続き、車輪セットごとの調整が個々のダイヤフラムバルブ１８，２０を介して行われる。
【０１０６】
滑り止め調整
説明した装置１を用いて、さらに滑り止め調整に転換することもできる。
【０１０７】
可及的に大きな減速を伴う制動の場合および／または車輪とレールとの間の力の伝達能力が低い車輪／レール接触がある場合、個々の車輪もしくは車輪セットは、車輪ロックに陥りレール上を滑り出す危険性があり、このことは、制動力の減少ならびに車輪およびレールの損傷をもたらしかねない。それゆえ、この種の状況は回避する必要がある。これは、滑り止め調整で達成することができる。
【０１０８】
この目的のために、例えば、リレーバルブ１４は、制動要求に応じて開弁位置に移行し、その結果、定義された圧力、例えば、蓄圧器１０からの全圧が、供給管路１２、リレーバルブ１４、および接続管路１６を介してダイヤフラムバルブ１８，２０に印加される。それにより、疑わしい場合には、全制動圧をブレーキシリンダ２６，２８に伝達することができる。ダイヤフラムバルブ１８，２０は、ここにおいてブレーキシリンダ２６，２８に必要な制動圧を調整する。この調整には、迅速に応答するダイヤフラムバルブ１８、２０が、ブレーキ管路２２，２４内の制動圧を、蓄圧器１０からの圧力に相応する最大圧力と、大気圧に相応する最小圧力との間で迅速にかつ介在ステップに応じて調整できるという利点がある。これにより、個々の車輪セットの車輪スリップの迅速でかつ応答的な調整が可能になる。
【０１０９】
その上さらに、これまでに本明細書で説明した調整方法は、車輪セットごともしくは台車ごとに行えるだけではない。むしろ、例えば、個々の方法の組み合わせなど、さらなる形式も考えられる。装置１の接続も、様々な方式で行うことができ、そのため、例えば、各ブレーキ管路２２，２４に別個の台車を想定してもよいし、あるいは台車ごともしくは車輪セットごともしくは車輪ごともしくはアクチュエータごとにも制動圧を調整する複数のダイヤフラムバルブまたはピストンバルブが存在していてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１      装置
２      空気圧部品
３      電子部品
５      システム
８      ハウジング
１０      蓄圧器（圧縮空気蓄圧器）
１２      供給管路
１２ａ      入口開口部
１３      接続管路
１４      リレーバルブ（アクチュエータ）
１６      接続管路
１８      ダイヤフラムバルブ（アクチュエータ）
１９      接続管路
２０      ダイヤフラムバルブ（アクチュエータ）
２１      接続管路
２２      ブレーキ管路
２２ａ      出口開口部
２４      ブレーキ管路
２４ａ      出口開口部
２６      ブレーキシリンダ（制動装置）
２８      ブレーキシリンダ（制動装置）
３０      制御手段（リレー）
３２      制御手段（ダイヤフラム）
３４      制御手段（滑り止め）
３６      検出手段（リレー）
３８      検出手段（ダイヤフラム）
４０      制御装置
４２      制御接続線路
４４      制御接続線路
４５      入力インターフェース
４６      入力インターフェース
４７      入力インターフェース
４８      入力インターフェース
５０      制御およびデータ接続線路（車両バス）
５１      出力インターフェース
５２      出力インターフェース
ＣＭ      制御接続線路
ＣＲ      制御接続線路
ＣＷＳＰ      制御接続線路
ＣＷＳＰ２      制御接続線路
ＭＭ      データ接続線路
ＭＲ      データ接続線路
Ｓ１０      制動要求が存在するか？
Ｓ１２      調整戦略の選択
Ｓ１３      調整戦略の実施
Ｓ１２０      調整戦略の選択
Ｓ１２２      駆動制御すべきアクチュエータの選択
Ｓ１４      滑り止め要求が存在するか、または制動が終了したか？
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2021535864.tif 000008
2021535864.tif 000009
2021535864.tif 000010
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