ТЯГОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И КОМБИНАЦИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ И КОМБИНАЦИЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
TRACTION VEHICLE AND A COMBINATION OF VEHICLES AND A METHOD FOR CONTROLLING A TRACTION VEHICLE AND A COMBINATION OF VEHICLES

Область техники
Изобретение относится к способу управления тяговым транспортным средством и многосекционным транспортным средством, в частности, воплощенным в виде железнодорожного транспортного средства. Кроме того, изобретение относится к такому тяговому транспортному средству и многосекционному транспортному средству.
Уровень техники
Многосекционные транспортные средства, в целом, хорошо известны, например, многосекционная железнодорожная транспортная система или рельсовая многосекционная транспортная система. Например, в первом случае, локомотив сцепляется с несколькими, не имеющими привода, вагонами, которые вместе движутся по рельсам и представляют собой многосекционное железнодорожное транспортное средство. В многоприводных комбинациях, многосекционное транспортное средство формируют из тяговой машины и нескольких прицепов, с помощью которых, например, может перевозиться большое количество сырья (автопоезд).
Кроме того, для управления тяговыми транспортными средствами или многосекционными транспортными средствами широко используются самые разнообразные способы. В качестве примера такого способа можно упомянуть, что тяговые транспортные средства и многосекционные транспортные средства иногда оснащаются системами автоматического регулирования скорости (круиз-контроль) или автоматизированными системами точного торможения.
В патентном документе DE 2009025553 A1 раскрыто устройство управления локомотивом, в котором использован режим управления с учетом усилия и режим управления с учетом скорости. При этом локомотив может управляться индивидуально с помощью специальной настройки рычага управления.
Недостатки известного уровня техники
Однако ранее известные решения либо очень сложны конструктивно, либо не обеспечивают возможность эффективного и гибкого использования.
Описание проблемы
Отсюда одной из задач изобретения является предложение способа управления тяговым транспортным средством и/или многосекционным транспортным средством, позволяющим избежать недостатков известного уровня техники и, в частности, обеспечивающим высокую гибкость тягового транспортного средства и/или многосекционного транспортного средства.
Раскрытие изобретения
Вышеупомянутая проблема решается путем использования способа управления тяговым транспортным средством, в частности, способа управления тяговым транспортным средством в режиме удержания в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения, способа управления многосекционным транспортным средством в режиме удержания в соответствии с пунктом 7 формулы изобретения, и, кроме того, тяговым транспортным средством в соответствии с пунктом 5 формулы изобретения и многосекционным транспортным средством в соответствии с пунктом 13 формулы изобретения. Дальнейшие варианты осуществления упомянутого способа и предметов изобретения вытекают, соответственно, из зависимых пунктов формулы изобретения.
В одном из вариантов осуществления такое, тяговое транспортное средство имеет первое фрикционное тормозное устройство для создания первого удерживающего тормозного усилия, тяговое устройство для создания тягового усилия и устройство управления для управления по меньшей мере упомянутым тяговым устройством. Опционально устройство управления может быть выполнено также для управления первым фрикционным тормозным устройством.
Например, первое фрикционное тормозное устройство воздействует на первое колесо относительно поверхности качения таким образом, что при активации первого фрикционного тормоза первое удерживающее тормозное усилие действует между поверхностью качения и тяговым транспортным средством, или первое удерживающее тормозное усилие воздействует на тяговое транспортное средство, тормозя или удерживая его.
Тяговое транспортное средство может иметь по меньшей мере одно ведущее колесо, приводимое в движение тяговым устройством и/или первое фрикционное тормозное устройство может воздействовать на первое колесо. Ведущее колесо поддерживает тяговый момент ведущего колеса относительно поверхности качения и, таким образом, влияет на тяговое усилие, воздействующее на тяговое транспортное средство. Первое колесо аналогичным образом создает первое удерживающее тормозное усилие.
Такое тяговое транспортное средство, представляющее собой тяговое транспортное средство в соответствии с одним или более нижеописанными вариантами выполнения тягового транспортного средства, таким образом, сконфигурировано для осуществления способа по пункту 1 формулы изобретения и/или вариантов осуществления этого способа. Например, фрикционные тормозные устройства, тяговые устройства и/или устройства управления выполнены таким образом, чтобы можно было целенаправленно представить отдельные этапы способа или вариантов его осуществления. В целях удобности и понятности, предлагаемый в этом изобретении способ и варианты его осуществления рассматриваются в увязке с описанием вариантов выполнения тягового транспортного средства.
В одном из не ограничивающих вариантов выполнения тяговое транспортное средство снабжено устройством обеспечения сцепления. Оно выполнено и обеспечено таким образом, что можно манипулировать трибологической системой между ведущим колесом и соответствующей поверхностью качения и/или между первым колесом и соответствующей поверхностью качения. В частности, коэффициент трения между ведущим колесом и/или первым колесом и поверхностью качения может быть увеличен с помощью устройства обеспечения сцепления.
Например, устройство обеспечения сцепления выполнено в виде песочницы. При активации, песочница может подсыпать песок между колесом и поверхностью качения. В случае рельсового транспортного средства, песок вдувается между ободом колеса и рельсом, при этом песок по меньшей мере частично раздавливается и трение сцепления и трение скольжения трибологической системы обода колеса и рельсового полотна усиливается.
Таким образом, первое фрикционное тормозное устройство может быть воплощено, в частности, в рельсовом транспортном средстве, в виде тормозных колодок или дисковых тормозов. Также возможно выполнение фрикционного тормозного устройства в виде магнитного, барабанного, ленточного и/или колодочного тормоза.
В одной из конкретных конфигураций, давление в тормозном цилиндре фрикционного тормоза составляет максимум 350 кПа, предпочтительно максимум 420 кПа. В другом или альтернативном варианте выполнения первое удерживающее тормозное усилие составляет максимум 120 кН, предпочтительно максимум 136 кН.
При использовании дискового тормоза, тормозное усилие действует между тормозной накладкой и тормозным диском. В частности, в контексте изобретения предполагается, что трибологическая система между колесом и поверхностью качения превосходит трибологическую систему существующего фрикционного тормоза, в частности, между фрикционной накладкой или тормозной колодкой и тормозным диском или тормозной поверхностью, в части трения сцепления и трения скольжения. Поэтому тяговое и/или толкающее усилие, воздействующее на тяговое транспортное средство и превышающее тормозное усилие, всегда приводит к пробуксовке фрикционного тормоза. Контакт качения между колесом и поверхностью качения сохраняется и не переходит в контакт скольжения.
Согласно другому не ограничивающему варианту выполнения тягового транспортного средства, первое фрикционное тормозное устройство выполнено таким образом, что может быть создано увеличенное удерживающее тормозное усилие, при этом увеличенное удерживающее тормозное усилие больше, чем первое удерживающее тормозное усилие, обеспечиваемое в нормальном режиме работы.
Это может быть достигнуто, например, в том случае, если компоненты первого фрикционного тормоза выполнены таким образом, что они также применяют повышенное тормозное давление в 650 кПа, предпочтительно 770 кПа, особенно предпочтительно – 830 кПа. В частности, это приводит к увеличению удерживающего усилия до 210 кН, предпочтительно 235 кН, особенно предпочтительно – 254 кН.
В качестве альтернативы или в дополнение к вышеописанному варианту выполнения, тяговое транспортное средство может оснащаться вторым фрикционным тормозным устройством, которое может создавать второе удерживающее тормозное усилие на тяговом транспортном средстве. Такое второе фрикционное тормозное устройство может быть настроено аналогично или идентично первому фрикционному тормозному устройству, может воздействовать на второе колесо или даже на первое колесо тягового транспортного средства и, в частности, создавать сходные или аналогичные значения тормозных усилий (см. выше).
Более того, возможная конфигурация первого фрикционного тормозного устройства также распространяется, в частности, на возможную конфигурацию второго фрикционного тормозного устройства.
Второе фрикционное тормозное устройство действует таким образом, что в дополнение к первому удерживающему тормозному усилию может создаваться второе удерживающее тормозное усилие, чтобы воздействовать на тяговое транспортное средство, в частности, для торможения тягового транспортного средства или для удержания его в состоянии покоя. Таким образом, первое удерживающее тормозное усилие и второе удерживающее тормозное усилие могут иметь значения, соответствующие описанному выше увеличенному удерживающему тормозному усилию.
total
traction vehicle
total
В другом варианте выполнения, зависящем, в частности, от конкретной конфигурации фрикционного тормозного устройства, фрикционное тормозное устройство тягового транспортного средства выполнено таким образом, что коэффициент сцепления тягового транспортного средства в состоянии покоя составляет не менее 16,5%, в частности, по меньшей мере 18,5%, предпочтительно не менее 20%, и особенно предпочтительно не менее 22%. Коэффициент сцепления τ представляет собой отношение максимального эффективного тормозного усилия или удерживающего тормозного усилия H, создаваемого фрикционным(и) тормозным(и) устройством(ами) тягового транспортного средства, к произведению общей массы тягового транспортного средства mи гравитационной постоянной g. В частности, тормозные усилия, которые обеспечиваются альтернативными тормозными устройствами, например электрическими тормозами, тормозами на вихревых токах, магнитными тормозами, тормозами других транспортных средств, сцепленных с тяговым транспортным средством, не могут учитываться в максимальном создаваемом тормозном усилии или удерживающем тормозном усилии H.
(total)
(traction vehicle)
τ=H/m⋅ g
В одном из вариантов выполнения предлагаемого в этом изобретении способа, способ управления тяговым транспортным средством или его варианты предусматривают по меньшей мере следующие этапы.
Первое фрикционное тормозное устройство активируют таким образом, что прикладывается первое удерживающее тормозное усилие. В частности, удерживающее тормозное усилие тормозит движущееся тяговое транспортное средство и/или удерживает тяговое транспортное средство в состоянии покоя. При этом должно поддерживаться состояние покоя тягового транспортного средства.
В частности, такой целевой режим управления тяговым транспортным средством в состоянии покоя должен обозначаться как режим удержания. Он характеризуется тем, что тяговое транспортное средство должно находиться в состоянии покоя, и что такое состояние предполагается только как временное состояние. Можно предположить, что в случае рельсового транспортного средства, такой целевой режим удержания возможен, когда рельсовое транспортное средство должно временно ждать на светофоре.
Кроме того, кинематическое состояние тягового транспортного средства контролируется таким образом, что может быть обнаружено первое нежелательное кинематическое состояние.
В частности, кинематическим состоянием тягового транспортного средства является, например, движение, скорость и/или ускорение тягового транспортного средства, при этом кинематическое состояние может определяться, в частности, пройденным расстоянием, скоростью, изменением географического положения, ускорением и/или их продолжительностью. Кроме того, или в качестве альтернативы, кинематическое состояние может быть также определено, если при текущих соотношениях усилий можно сделать вывод о неизбежности перемещения, скорости и/или ускорении тягового транспортного средства.
В частности, кинематическое состояние тягового транспортного средства описывается как нежелательное, если оно не обеспечивается при соответствующем крутящем моменте. Например, кинематическое состояние тягового транспортного средства является тогда нежелательным, когда упомянутое транспортное средство должно ждать в состоянии покоя при красном световом сигнале, на светофоре или семафоре, однако вопреки этому оно все же продолжает движение, имеет скорость, ускорение, и/или если одно из перечисленного неминуемо, и/или на него указывают сигналы третьих индикаторов, например, индикаторов усилий.
Кроме того, предлагаемый в этом изобретении способ предусматривает этап, на котором тяговое устройство активируется в случае обнаружения первого нежелательного кинематического состояния. Активация тягового устройства осуществляется таким образом, что создается тяговое усилие, противодействующее первому нежелательному кинематическому состоянию, и обеспечивается торможение до остановки и/или удержание тягового транспортного средства в состоянии покоя.
В контексте изобретения выражение «тяговое усилие» понимается как усилие, которое может создаваться при неподвижном приводе. В то же время в контексте настоящей патентной заявки под «тяговым усилием» понимается также «тормозное усилие». Тормозное усилие  –  это усилие, создаваемое приводом в противовес крутящему моменту, воздействующему на привод извне.
Если первым нежелательным кинематическим состоянием является, например, нежелательное движение тягового транспортного средства, то создаваемое тяговое усилие конфигурируется таким образом, что оно противодействует нежелательному движению, соответственно замедляет тяговое транспортное средство и переводит его в состояние покоя.
В частности, тяговое устройство передает приводной крутящий момент ведущему колесу, чтобы оно, в свою очередь, через контакт колеса с поверхностью качения создавало тяговое усилие, воздействующее на тяговое транспортное средство.
При использовании предлагаемого в этом изобретении способа, первоначальный результат заключается в том, что желаемое состояние покоя тягового транспортного средства сохраняется даже в том случае, если фрикционное тормозное устройство, в частности первое фрикционное тормозное устройство, не обладает достаточным потенциалом для удержания тягового транспортного средства в состоянии покоя. В частности, транспортное средство также удерживается в состоянии покоя, когда максимальное прикладываемое удерживающее тормозное усилие меньше, чем толкающее или тяговое усилие, воздействующее на тяговое транспортное средство. В таком случае тяговое транспортное средство компенсирует дефицит текущего первого фрикционного тормозного усилия и/или первого удерживающего тормозного усилия относительно нежелательного активного толкающего или тянущего усилия, обеспечивая противодействующее тяговое усилие.
Предпочтительный режим действия предлагаемого в этом изобретении способа описан ниже на примере рельсового тягового транспортного средства – локомотива: если такое тяговое транспортное средство подъезжает к сигналу остановки на восходящем участке пути, то перед сигналом остановки тяговое транспортное средство тормозится путем приведения в действие первого фрикционного тормозного устройства и/или другого тормозного устройства и приводится в состояние покоя. Таким образом, тяговое транспортное средство переходит в режим удержания, в котором состояние покоя сначала должно обеспечиваться только первым удерживающим тормозным усилием. В случае состояния покоя без нежелательного кинематического состояния, действующее первое удерживающее тормозное усилие равно усилию, создаваемому тяговым транспортным средством на спуске под воздействием гравитации.
Однако, если наклон поверхности качения достаточно велик, так что нисходящее усилие на спуске превышает максимальное значение первого удерживающего тормозного усилия, то другие тянущие и толкающие усилия, воздействующие на тяговое транспортное средство также, возможно, увеличат существующее усилие, направленное вниз по склону, и тогда первый фрикционный тормоз проскальзывает, и тяговое транспортное средство движется в направлении вниз по склону. Следовательно, тяговое транспортное средство перемещается по нежелательному участку пути, приобретает нежелательную скорость, в частности, из-за нежелательного ускорения. Таким образом, тяговое транспортное средство оказывается в первом нежелательном кинематическом состоянии.
При необходимости, такое первое нежелательное кинематическое состояние обнаруживается устройством управления тяговым транспортным средством с помощью соответствующих датчиков. Оно активирует тяговое устройство. При этом тяговое устройство создает тяговый момент и вытекающее из него тяговое усилие, которое противодействует усилию, возникающему на спуске и, при необходимости, другим усилиям, а также ведет себя аддитивно к первому удерживающему тормозному усилию в плане режима действия и/или направления действия. При этом уровень тягового усилия выбирается таким образом, чтобы тяговое транспортное средство вернулось в состояние покоя и поддерживало его в пределах заранее определенного участка пути, заранее заданного времени и/или просто как можно быстрее.
Преимущество такого способа заключается в том, что первое фрикционное тормозное устройство может иметь уменьшенные габариты. Это возможно благодаря тому, что в ситуациях обычного торможения и/или удержания тягового транспортного средства, например, на плоском участке пути или участке с умеренным уклоном, может обеспечиваться только с помощью первого фрикционного тормозного устройства. Менее распространенные ситуации торможения и/или удержания с повышенными требованиями к тормозному и/или удерживающему усилию, безопасно урегулируются посредством взаимодействия первого фрикционного тормозного устройства с тяговым транспортным средством. Требования к размерам фрикционного тормозного устройства, которые, таким образом, потенциально снижаются, в свою очередь приводят к снижению затрат на тяговое транспортное средство.
В частности, в контексте изобретения раскрывается использование этого способа и/или вариантов его осуществления применительно к рельсовым транспортным средствам. Таким образом, изобретение в некоторых случаях также относится к способу использования системы управления скоростью тягового устройства для контроля и поддержания скорости в состоянии покоя, в частности, если функция временного удержания описывается в режиме удержания тягового транспортного средства. Таким образом, раскрывается способ управления тяговым средством в режиме удержания.
В соответствии с одним из уточнений способа, во время управления тяговым транспортным средством в режиме удержания, определяется максимальное значение крутящего момента, мощности и/или скорости тягового транспортного средства, при этом это максимальное значение меньше, чем максимальный крутящий момент, максимальная мощность и/или максимальная скорость тягового устройства. В частности, максимальное значение меньше 10%, предпочтительно меньше 8%, в частности, предпочтительно меньше 6% от максимального крутящего момента, максимальной мощности и/или максимальной скорости. Таким образом, максимальное значение может соответствовать определенному скоростному диапазону, например, первому скоростному диапазону регулятора скорости тягового транспортного средства. Таким образом, управление тяговым устройством для достижения и обеспечения состояния покоя тягового транспортного средства происходит в определенном диапазоне крутящего момента, мощности и/или скорости тягового устройства. Таким образом, обеспечивается энергосберегающее и компонентосберегающее использование способа.
В соответствии с другим вариантом осуществления способа, тяговое транспортное средство оснащено либо первым фрикционным тормозным устройством, выполненным таким образом, чтобы обеспечивать повышенное удерживающее тормозное усилие по сравнению с первым удерживающим тормозным усилием, и/или вторым фрикционным тормозным устройством, обеспечивающим дополнительное удерживающее тормозное усилие. Таким образом, второе удерживающее тормозное усилие действует в дополнение к первому удерживающему тормозному усилию.
Кроме того, контролируется кинематическое состояние тягового транспортного средства, с тем чтобы можно было выявить второе нежелательное кинематическое состояние. В этом случае в дополнение к первому удерживающему тормозному усилию обеспечивается второе удерживающее тормозное усилие и/или, в зависимости от конфигурации тягового транспортного средства, обеспечивается увеличенное удерживающее тормозное усилие.
По аналогии с первым нежелательным кинематическим состоянием, второе кинематическое состояние определяется расстоянием, скоростью, географическим местоположением, ускорением, продолжительностью действия и/или индикаторами такого состояния. Такой индикатор может также указывать на то, что, например, подача энергии на тяговое транспортное средство не может быть гарантирована и, таким образом, обеспечение противодействующего тягового усилия невозможно.
Второе нежелательное кинематическое состояние, в частности, больше, чем первое нежелательное кинематическое состояние в абсолютном выражении. Дополнительные подробности, касающиеся этого, содержатся в нижеследующем описании способа управления многосекционным транспортным средством, в частности, в описании варианта осуществления, использующего различные измеряемые величины и пороговые значения.
Преимущество использования предлагаемого в этом изобретении способа в вышеупомянутом варианте его осуществления с увеличенным или вторым удерживающим тормозным усилием, заключается в том, что обеспечивается дублирующая система. Если, например, тяговое усилие, создаваемое в дополнение к первому удерживающему тормозному усилию, недостаточно для компенсации толкающих и тяговых усилий, воздействующих на тяговое транспортное средство, то тяговое транспортное средство будет продолжать находиться в нежелательном кинематическом состоянии. Если теперь достигается второе нежелательное кинематическое состояние, то это приводит к активации второго фрикционного тормозного устройства и/или обеспечению повышенного удерживающего тормозного усилия, чтобы тяговое транспортное средство перешло в состояние покоя и могло удерживаться в нем.
В другом варианте осуществления способа активируется песочница. Это происходит, в частности, по меньшей мере непосредственной близости по времени к активации тягового устройства. В частности, тяговое устройство может быть уже активировано ранее.
В одном из предпочтительных вариантов выполнения, песочница активируется только при наличии признаков того, что между тормозящим колесом или ведущим колесом и поверхностью качения не может быть гарантирован адгезионный контакт, в связи с чем следует ожидать проскальзывания колеса на поверхности качения. При этом могут учитываться температура окружающей среды, влажность воздуха, географическое местоположение и/или состояние поверхности качения рельса или поверхности качения колеса.
В контексте изобретения раскрывается многосекционное транспортное средство, имеющее в своем составе по меньшей мере одно тяговое транспортное средство в соответствии с одним, несколькими или комбинациями предыдущих вариантов выполнения, и по меньшей мере одно дополнительное транспортное средство, сцепленное с тяговым транспортным средством. Дополнительное транспортное средство, например, в виде вагона в случае рельсовых транспортных средств, не имеет привода, но имеет дополнительное тормозное устройство для создания дополнительного тормозного усилия.
В другой конфигурации многосекционное транспортное средство может состоять из нескольких тяговых транспортных средств и нескольких дополнительных транспортных средств. Такое многосекционное транспортное средство в области рельсового транспорта называется железнодорожным составом, в котором тяговые транспортные средства и бесприводные дополнительные транспортные средства комбинируются в определенных конфигурациях. Такими тяговыми транспортными средствами являются, например, междугородный экспресс ICE Немецких железных дорог или высокоскоростной поезд TGV Французских железных дорог. Грузовые поезда с несколькими тянущими (двойной тяги), толкающими и/или толкающими и тянущими локомотивами могут также считаться составами.
Многосекционное транспортное средство или его конфигурации конфигурируются и выполняются таким образом, что описанный ниже способ может применяться для управления одним или несколькими вариантами их осуществления или их комбинациями.
В одном из вариантов осуществления этого способа, для создания первого удерживающего тормозного усилия активируется первое фрикционное тормозное устройство тягового транспортного средства. Оно функционирует, в частности, для торможения многосекционного транспортного средства до состояния покоя и/или для удержания многосекционного транспортного средства в состоянии покоя. В этом случае многосекционное транспортное средство находится в режиме удержания.
Кроме того, контролируется кинематическое состояние многосекционного транспортного средства, тягового транспортного средства и/или дополнительных транспортных средств. Если возникает первое нежелательное кинематическое состояние, то тяговое устройство тягового транспортного средства активируется таким образом, что для торможения и удержания многосекционного транспортного средства в режиме покоя создается противодействующее тяговое усилие. В частности, тяговое усилие противодействует движению, связанному с нежелательным кинематическим состоянием, или ожидаемому движению таким образом, что многосекционное транспортное средство - в случае если оно уже движется нежелательным образом - снова останавливается, или таким образом, что многосекционное транспортное средство - в случае если наметились признаки нежелательного движения - удерживается в состоянии покоя.
Приведенные выше варианты способа управления тяговым транспортным средством или его составными частями следует понимать аналогичным образом в контексте управления многосекционным транспортным средством. Соответственно, утверждения, сделанные в этой связи, также применимы при условии, что они не противоречат по содержанию способу управления многосекционным транспортным средством и его вариантам осуществления.
Способ управления многосекционным транспортным средством изначально требует, чтобы многосекционное транспортное средство оставалось в состоянии покоя в режиме удержания исключительно с помощью тормозных устройств, в частности, с помощью фрикционных тормозных устройств тягового транспортного средства и, при необходимости, с помощью тягового устройства, или чтобы такое состояние покоя было достигнуто вновь как можно скорее. Таким образом, активация дополнительного тормоза дополнительного транспортного средства не требуется. Преимущество этого, особенно для многосекционного транспортного средства, заключается в том, что оно может особенно быстро переключиться из режима удержания в режим движения и, таким образом снизить связанный с этим расход электроэнергии.
Однако активация, в частности, деактивация дополнительного тормозного устройства дополнительного транспортного средства, как правило, требует значительных временных и энергетических затрат. Поскольку в режиме удержания можно сначала полностью избежать активации дополнительных тормозных устройств дополнительных транспортных средств, можно быстрее и с большей экономией энергии переключаться из режима удержания в режим движения.
Это преимущество особенно ярко проявляется в многосекционных системах транспортных средств с одним или несколькими локомотивами и большим количеством вагонов. В этом случае дополнительные тормозные устройства вагонов приводятся в действие с помощью взаимосвязанной системы сжатого воздуха, имеющей большой общий объем. Традиционно вся система сжатого воздуха должна находиться под рабочим давлением в режиме движения, вследствие чего возникает существенная задержка в последовательности работы, которую теперь удается исключить. Например, время заполнения тормозной системы традиционных многосекционных систем транспортных средств грузоподъемностью 10 000 тонн составляет до 20 минут.
В одном из вариантов осуществления способа, во время управления многосекционным транспортным средством в режиме удержания, т.е. во время желательного и временного пребывания в состоянии покоя, срабатывает только фрикционное тормозное устройство, а при необходимости - тяговое устройство тягового транспортного средства, чтобы таким образом обеспечивать режим удержания.
В частности, дополнительное тормозное устройство дополнительного транспортного средства не работает в режиме удержания. Таким образом, состояние покоя дополнительного транспортного средства обеспечивается только механическим сцеплением с тяговым транспортным средством и его тормозными устройствами.
Кроме того, содержание нижеследующих вариантов осуществления способа управления многосекционным транспортным средством - или его частями - также аналогично относится к вариантам осуществления управления тяговым транспортным средством в соответствии с приведенным выше описанием. Противоречащие комбинации исключаются.
В одном из вариантов осуществления способа управления тяговым транспортным средством и/или многосекционным транспортным средством, кинематическое состояние тягового транспортного средства и/или многосекционного транспортного средства определяется посредством по меньшей мере одной первой измеряемой величины.
Такой измеряемой величиной может быть, например, пройденное расстояние, зарегистрированная скорость, изменение географического положения, действующее ускорение, его продолжительность и/или индикатор, например, измеренные усилия или соотношение усилий для этого. Это также относится к другим, перечисленным ниже измеряемым величинам.
При этом наличие первого нежелательного кинематического состояния определяется, когда первая измеряемая величина превышает первый пороговый уровень, связанный с первым нежелательным кинематическим состоянием. Если первая измеряемая величина является, например, пройденным расстоянием, то первым пороговым уровнем является определенное значение пройденного расстояния. Если в режиме удержания тяговое транспортное средство и/или многосекционное транспортное средство проехало ненадлежащим способом некоторое расстояние, превышающее пороговое значение расстояния, то контроллер определяет нежелательное кинематическое состояние и активирует тяговое устройство, чтобы создать соответствующее противодействующее тяговое усилие.
В одном из вариантов осуществления, порог пройденного расстояния составляет не более 1,5 м, предпочтительно не более 1,2 м, особенно предпочтительно не более 1 м.
В одной из конкретных конфигураций этого способа, контроллер настроен таким образом, что тяговое транспортное средство и/или многосекционное транспортное средство возвращается в исходную ситуацию или удерживается в текущей ситуации. Таким образом, создание тягового усилия и соответствующее управление осуществляется до тех пор, пока тяговое транспортное средство или многосекционное транспортное средство не вернется в исходную ситуацию или не будет удерживаться в текущей ситуации и/или не перейдет в исходную ситуацию первоначального режима удержания.
Если первая измеряемая величина и первый пороговый уровень представляют собой расстояние в соответствии с приведенным выше примером, то конкретный вариант осуществления этого способа побуждает тяговое транспортное средство и/или многосекционное транспортное средство вернуться в исходное место. Контроллер будет оставаться активным, чтобы гарантировать состояние покоя.
В другой конфигурации контроллер настроен таким образом, что тяговое устройство остается активным после обнаружения нежелательного кинематического состояния до тех пор, пока режим удержания тягового транспортного средства и/или многосекционного транспортного средства не закончится и тяговое транспортное средство и/или многосекционное транспортное средство не перейдет в другое рабочее состояние, например, в режим движения или в режим постоянной остановки.
Кроме того, раскрывается вариант осуществления, при котором осуществляется контроль второй измеряемой величины, чтобы можно было определить кинематическое состояние тягового транспортного средства. При этом вторая измеряемая величина может выбираться как идентичная первой измеряемой величине в физическом или материальном аспекте.
Кроме того, для второй измеряемой величины определяется второй пороговый уровень, превышение которого второй измеряемой величиной приводит к определению второго нежелательного кинематического состояния. В соответствии с приведенными выше вариантами осуществления способа управления тяговым транспортным средством, обнаружение второго нежелательного кинематического состояния приводит к принятию мер по обеспечению увеличения удерживающего тормозного усилия и/или активации второго фрикционного тормозного устройства для создания второго удерживающего тормозного усилия.
В частности, второй измеряемой величиной может быть истекшее время, при этом второй пороговый уровень представляет собой определенный интервал времени. Например, вторая измеряемая величина может измеряться, начиная с первоначальной активации тягового устройства для удержания тягового транспортного средства/многосекционного транспортного средства в состоянии покоя, причем по истечении определенного промежутка времени активируется второе фрикционное тормозное устройство или обеспечивается увеличенное удерживающее тормозное усилие. В частности, такая активация может выполняться автоматически.
Преимущество такой конфигурации способа заключается в том, что дополнительные меры могут предприниматься в течение более длительного периода времени режима удержания, например, для защиты тягового устройства от перегрузки или для экономии энергии.
В другом варианте осуществления способа управления многосекционным транспортным средством, дополнительное тормозное устройство дополнительного транспортного средства активируется в том случае, если обнаруживается третье нежелательное кинематическое состояние, в частности, если третья измеряемая величина превышает третий пороговый уровень, в частности, в течение определенного периода времени. При этом третий порог может составлять по меньшей мере 8 м, предпочтительно 10 м, особенно предпочтительно 12 м. Это означает, что дополнительное тормозное устройство активируется в том случае, если многосекционное транспортное средство продвинулось в нежелательном направлении до третьего порога. Вышеупомянутый вариант осуществления способа, при котором дополнительное тормозное устройство активируется не сразу, временно приостанавливается. Это, однако, не свидетельствует о противоречии, а, напротив, представляет собой резервирование безопасности в соответствии с последовательными этапами. Таким образом, исключается конкуренция этих двух вариантов.
В дополнительном варианте осуществления способа может также активироваться дополнительное тормозное устройство, если тяговое устройство активно в течение более длительного периода времени, чем заданный период времени, предпочтительно, в течение по меньшей мере 30 минут, особенно предпочтительно – в течение по меньшей мере 40 минут.
Предыдущий вариант осуществления приводит к тому, что в процессе управления многосекционным транспортным средством повышается безопасность за счет обеспечения дублирования. Если, например, торможение до состояния покоя или удержание в состоянии покоя посредством по меньшей мере одной из вышеупомянутых мер данного способа невозможно, и/или истекает конкретный период времени, то многосекционное транспортное средство переходит из режима удержания в режим постоянной остановки, в котором теперь активированы по меньшей мере первое фрикционное тормозное устройство тягового транспортного средства, а также дополнительное тормозное устройство дополнительного транспортного средства.
В одной из конкретных конфигураций способа управления тяговым транспортным средством и/или многосекционным транспортным средством, тяговое транспортное средство и/или многосекционное транспортное средство переходит в состояние покоя посредством торможения, в частности, из режима движения в режим удержания. Как следствие, автоматически или вручную определяется, находится ли тяговое транспортное средство и/или многосекционное транспортное средство на нисходящем или на восходящем участке подземной железной дороги или на нисходящей или [восходящей] поверхности качения, а также действует ли нисходящее усилие на тяговое транспортное средство и/или на многосекционное транспортное средство в направлении движения или против направления движения. Соответственно, устройство управления предварительно настроено, в частности, таким образом, что тяговое устройство автоматически создает противодействующее тяговое усилие в направлении (направлении активации) соответствующего подъема пути. Кроме того, способ выполняется в соответствии с одним из нижеследующих пунктов формулы изобретения, при этом конфликтующие комбинации исключены.
В другом варианте осуществления, способ или его варианты используются для облегчения функции старта на восходящем участке пути. Таким образом, режим удержания используется для перехода из режима постоянной остановки в режим движения.
В частности, благодаря этому многосекционное транспортное средство может удерживаться в состоянии покоя, при этом подготовка старту осуществляется путем отпускания дополнительного тормозного устройства в дополнительных транспортных средствах.
На приложенных чертежах показаны варианты выполнения изобретения и вместе с описанием служат для пояснения принципов изобретения. На чертежах показано расположение элементов друг относительно друга, но при этом не обязательно в масштабе.
Идентичные элементы обозначены идентичными ссылочными позициями.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан пример многосекционного транспортного средства в режиме удержания на восходящем участке подземной железной дороги в первом рабочем состоянии;
на фиг. 2 - многосекционное транспортное средство по фиг. 1 во втором рабочем состоянии;
на фиг. 3 - пример многосекционного транспортного средства в режиме удержания на нисходящем участке подземной железной дороги в третьем рабочем состоянии;
на фиг. 4 - многосекционное транспортное средство по фиг. 1 в четвертом рабочем состоянии, и
на фиг. 5 - многосекционное транспортное средство по фиг. 1 в режиме постоянной остановки, и
на фиг. 6 - блок-схема последовательности этапов способа управления или вариантов его осуществления.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан пример многосекционного транспортного средства 20, состоящего из тягового транспортного средства 1 и двух сцепленных с ним дополнительных транспортных средств 10. При этом многосекционное транспортное средство 20 находится в режиме удержания на поверхности 13 качения, поднимающейся вверх по отношению к направлению движения. Режим удержания подразумевает, что многосекционное транспортное средство должно находиться в состоянии покоя только в течение относительно короткого периода времени, а переход в режим движения путем старта должен происходить относительно быстро. Таким образом, режим удержания всегда носит временный характер. Например, многосекционное транспортное средство, показанное на фиг. 1, находится в режиме ожидания в связи с красным сигналом светофора.
Следующие утверждения, касающиеся фиг. 1, относятся к тяговому средству 20, показанному на фиг. 2-5, в плане конструктивных элементов.
Таким образом, тяговое транспортное средство 1 поддерживается с возможностью движения по поверхности 13 качения, выполненной, например, в виде рельса, первым колесом 6, вторым колесом 8, ведущим колесом 4 и еще одним колесом - или соответствующими колесными парами. Вышеупомянутые устройства могут также совместно воздействовать на одно или несколько колес.
Первое фрикционное тормозное устройство 5 тягового транспортного средства 1 при этом устроено таким образом, что оно может воздействовать на первое колесо 6, и, соответственно, может создаваться первое удерживающее тормозное усилие Н1. Кроме того, тяговое транспортное средство 1 содержит второе фрикционное тормозное устройство 7, которое может воздействовать на второе колесо 8, с тем, чтобы можно было создать второе удерживающее тормозное усилие Н2.
Кроме того, тяговое транспортное средство 1 оснащено тяговым устройством 3, с помощью которого ведущему колесу 4 может передаваться тяговый момент. Таким образом, тяговое устройство 3 может создавать тяговое усилие Т, воздействующее на тяговое транспортное средство 1 в зависимости от направления 21 активации. Также возможно, что другие колеса приводятся в движение тяговым устройством 3.
Дополнительные транспортные средства 10, которые в случае рельсовых транспортных средств выполнены в виде вагонов, поддерживаются на поверхности 13 качения с помощью колес 12 и могут ускоряться с помощью тягового транспортного средства 1, входящего в состав многосекционного транспортного средства 20.
Кроме того, дополнительные транспортные средства 10 имеют дополнительное тормозное устройство 11, с помощью которого через колеса 12 может создаваться дополнительное тормозное усилие Z. Например, дополнительные транспортные средства 10 могут не иметь собственных приводов.
Тяговое транспортное средство 1 может при этом иметь устройство 2 управления, предназначенное для выдачи управляющих сигналов на первое фрикционное тормозное устройство 5, второе фрикционное тормозное устройство 7, тяговое устройство 3 и дополнительное тормозное устройство 11.
На фиг. 1 многосекционное транспортное средство находится в режиме удержания на восходящем участке поверхности 13 качения. При этом активировано первое фрикционное тормозное устройство 5, создающее первое удерживающее тормозное усилие H1, воздействующее на многосекционное транспортное средство 20 через колесо 6. Для иллюстрации активации, на фиг. 1 колесо 6 первого фрикционного тормозного устройства 5 окрашено в черный цвет.
Далее ссылка дается также на фиг. 6, на котором проиллюстрированы отдельные этапы данного способа.
На этапе 100 многосекционное транспортное средство 20 пребывает в состоянии покоя, а на этапе 101 активируется режим удержания. Это может произойти, например, в случае временной остановки, а также во время старта многосекционного транспортного средства 20.
На этапе 102 задается направление 21 активации, в частности, машинистом многосекционного транспортного средства 20 или автоматически. Направление 21 активации в направлении движения, в противовес дополнительному усилию FA на спуске, побуждает устройство 2 управления управлять тяговым устройством 3 таким образом, что обеспечивается необходимое тяговое усилие Т в направлении 21 активации.
В многосекционном транспортном средстве 20, показанном на фиг. 1, усилие FA на спуске не превышает создаваемого первого удерживающего тормозного усилия H1, и устанавливается равновесие усилий. Следовательно, многосекционное транспортное средство 20 находится в состоянии покоя, в котором оно поддерживается. Соответственно, первая измеряемая величина M1 не превышает первого порога G1, который, в свою очередь, присваивается первому нежелательному кинематическому состоянию 103. Необходимость создания тягового момента Т отсутствует, так как первое нежелательное кинематическое состояние 103 не выявлено.
Проверка превышения первого порогового значения G1 продолжается до тех пор, пока на этапе 107 не будет выбран другой рабочий режим 108, например, режим постоянной остановки.
В варианте, показанном на фиг. 2, дополнительные транспортные средства 10 тяжело нагружены, так что они создают большое нисходящее усилие FA. Добавочное нисходящее усилие FA при этом превышает величину первого удерживающего тормозного усилия H1, обеспечиваемого первым удерживающим тормозным устройством 5. Следовательно, первое фрикционное тормозное устройство 5 будет проскальзывать, и многосекционное транспортное средство 20 будет двигаться против направления 21 активации, т.е. назад, если избыточное нисходящее усилие FA не будет скомпенсировано тяговым усилием T и не будет установлено равновесие усилий.
Соответственно, обнаруживается первое нежелательное кинематическое состояние 103, в котором первая измеряемая величина M1 превышает первый порог G1.
max
В результате на этапе 104 активируется тяговое устройство 3, так что в направлении 21 активации создается тяговое усилие Т через ведущее колесо 4 (показанное на чертеже черным цветом), при этом тяговое усилие Т не превышает максимального значения Т. С использованием этого тягового усилия Т осуществляется петля управления для доведения, например, скорости движения многосекционного транспортного средства 20 до нуля. Эта петля управления остается активной до тех пор, пока не будет выбран другой рабочий этап 108.
Этот случай показан на фиг. 2 и фиг. 3, где тяговое усилие Т действует в направлении движения многосекционного транспортного средства 20 и в восходящем направлении поверхности 13 качения на фиг. 2. На фиг. 3 направление 21 активации выбрано против направления движения и в восходящем направлении поверхности 13 качения, так что создаваемое тяговое усилие Т, соответственно, предназначено для удержания многосекционного транспортного средства 20 в состоянии покоя.
Кроме того, может быть проверено наличие второго нежелательного кинематического состояния 105. Это происходит в том случае, если вторая измеряемая величина M2 превышает второй порог G2. Упомянутая вторая измеряемая величина M2 может быть, например, истекшим временем, например, в течение которого на этапе 104 обеспечивалось тяговое усилие Т, чтобы предотвращать первое нежелательное кинематическое состояние 103. Второй измеряемой величиной M2 может быть также расстояние, скорость, ускорение и/или их индикаторы.
Этот случай схематически показан на фиг. 4. Превышение второго порогового значения G2 приводит к тому, что на этапе 109 второе фрикционное тормозное устройство 7 воздействует на второе колесо 8 и создает второе удерживающее тормозное усилие H2. Таким образом, состояние покоя многосекционного транспортного средства 20 достигается посредством того, что первое удерживающее тормозное усилие H1 и второе удерживающее тормозное усилие H2 действуют в одном направлении и дополнительно компенсируют увеличенное нисходящее усилие FA. Таким образом, многофункциональное транспортное средство 20 остается в состоянии покоя, при этом приводное устройство 3 не создает тягового усилия Т.
Также возможно, что создаются как второе удерживающее тормозное усилие Н2 согласно фиг. 4, так и тяговое усилие Т согласно фиг. 2, чтобы в интерактивном режиме удерживать многофункциональное транспортное средство 20 в состоянии покоя.
Кроме того, на этапе 106 проверяется, не превышает ли третья измеряемая величина M3 третий порог G3. Если, например, нисходящее усилие FA настолько велико, что первого тормозного усилия H1 первого фрикционного тормозного устройства 5 недостаточно для удержания многосекционного транспортного средства 20 в состоянии покоя, а третья измеряемая величина M3, например, не дает оснований для приведения в действие тягового устройства 3, то на этапе 110 активируется дополнительное тормозное устройство 11 в дополнительных транспортных средствах 10. При этом создаваемое дополнительное тормозное усилие Z вместе с первым удерживающим тормозным усилием H1 равно нисходящему усилию FA, так что многосекционное транспортного средства 20 остается в состоянии покоя.
Это состояние многосекционного транспортного средства 20, также показанное на фиг. 5, представляет собой рабочий режим, отличающийся от режима удержания, а именно режим постоянной остановки. Перед тем как многосекционное транспортное средство 20 сможет вернуться в режим движения, все дополнительные тормозные устройства 11 должны быть деактивированы.
Несмотря на то, что в этом документе приведены и описаны конкретные варианты осуществления изобретения, соответствующим образом модифицированные варианты показанных вариантов выполнения остаются в рамках этого изобретения, не отклоняясь от объема защиты изобретения. Например, различные рабочие состояния, показанные на фиг. 2 и фиг. 4, могут быть объединены, при этом тяговое усилие Т взаимодействует с первым удерживающим тормозным усилием Н1 и вторым удерживающим тормозным усилием Н2.
Кроме того, можно также использовать способ и/или его варианты для старта многосекционного транспортного средства 20 на восходящем участке поверхности 13 качения, например, на восходящем участке пути. При этом тяговое транспортное средство 1 и/или многосекционное транспортное средство 20 первоначально будет находиться в режиме покоя с активированными дополнительными тормозами 11. Для перехода в режим движения, в качестве промежуточного режима должен выбираться режим удержания, в котором дополнительные тормоза 11 дополнительных транспортных средств 10 уже могут быть отпущены для облегчения быстрого старта.
Ссылочные позиции
1 - тяговое транспортное средство
2 - устройство управления
3 - тяговое устройство
4 - ведущее колесо
5 - первое фрикционное тормозное устройство
6 - первое колесо
7 - второе фрикционное тормозное устройство
8 - второе колесо
10 - дополнительное транспортное средство/железнодорожный вагон
11 - дополнительное тормозное устройство
12 - колесо
13 - поверхность качения/рельс
20 - многосекционное транспортное средство
21 - направление активации
100 - многосекционное транспортное средство находится в состоянии покоя
101 - активация режима удержания
102 - определение направления активации
103 - первое нежелательное кинематическое состояние
104 - создание тягового усилия Т
105 - второе нежелательное кинематическое состояние
106 - третье нежелательное кинематическое состояние
107 - выбор рабочего режима
108 - другой рабочий режим
109 - создание второго удерживающего тормозного усилия
110 - создание дополнительного тормозного усилия Z
H1 - первое удерживающее тормозное усилие
H2 - второе удерживающее тормозное усилие
Z - дополнительное тормозное усилие
Т - тяговое усилие
M1 - первая измеряемая величина
М2 - вторая измеряемая величина
M3 - третья измеряемая величина
G1 - первый порог
G2 - второй порог
G3 - третий порог.