ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОРМОЗНОЙ СИЛЫ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ТОРМОЗОВ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DETERMINATION OF RAIL VEHICLE DYNAMIC BRAKES BRAKING FORCE

Изобретение относится к устройству управления для рельсового транспортного средства с тормозной системой, тормозной системе, рельсовому транспортному средству и способу определения тормозной силы, оказываемой динамическим тормозным устройством.
Современные рельсовые транспортные средства содержат тормозные системы с тормозными устройствами, функционирующими различным образом. Нередко в качестве рабочих тормозных устройств предусмотрены, например, срабатывающие от давления тормозные устройства, в частности пневматические. Для поддержания рабочих тормозов дополнительно используются динамические тормоза, например электродинамические, вращающиеся вихревые или гидродинамические тормоза. Динамические тормозные устройства включают в себя зависимые от силового замыкания тормоза, тормозная сила которых передается на рельс через контакт между ним и колесом. Поэтому они критическим образом взаимодействуют с традиционными, также зависимыми от силового замыкания рабочими тормозами. Независимыми же от силового замыкания тормозами называются, в целом, тормоза, тормозная сила которых передается независимо от силового замыкания между колесом и рельсом. Примером такого независимого от силового замыкания тормоза является рельсовый электромагнитный тормоз, способный создавать с рельсом собственный прямой фрикционный контакт, через который он передает тормозную силу. Чтобы в процессе торможения можно было оценить действие таких динамических тормозов и управлять им, в частности во избежание чрезмерного торможения колеса при взаимодействии с другими зависимыми от силового замыкания тормозами, требуется определить тормозную силу, оказываемую динамическими тормозами. Связанная с этим сенсорика сложна и дорога.
Задача изобретения состоит в создании эффективной и недорогой возможности определения тормозной силы динамических тормозов.
Эта задача решена посредством признаков независимых пунктов формулы изобретения.
Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах.
Изобретение относится к устройству управления для рельсового транспортного средства, причем последнее содержит тормозную систему, по меньшей мере, с одним динамическим и, по меньшей мере, одним дополнительным тормозными устройствами. Устройство управления выполнено для определения тормозной силы, оказываемой во время торможения динамическим тормозным устройством, на основе данных замедления, представляющих общее замедление рельсового транспортного средства, данных сопротивления движению, представляющих сопротивление движению рельсового транспортного средства, и тормозных данных, представляющих тормозную силу, оказываемую, по меньшей мере, одним дополнительным тормозным устройством. Таким образом, по данным, имеющимся в распоряжении в отношении торможения других систем транспортных средств, можно определить тормозную силу, оказываемую динамическим тормозным устройством. Следовательно, можно отказаться от специальных датчиков для определения тормозной силы, оказываемой, по меньшей мере, одним динамическим тормозным устройством. В качестве альтернативы или дополнительно может быть предусмотрено, что тормозная сила, определяемая датчиками динамического тормозного устройства, сравнивается с тормозной силой, определяемой на основе данных замедления, данных сопротивления движению и тормозных данных, например для осуществления контроля достоверности, калибровки и/или поверки. Устройство управления определяет тормозную силу, оказываемую, по меньшей мере, одним динамическим тормозным устройством, на основе, по меньшей мере, одного параметра транспортного средства и/или его скорости. Параметр транспортного средства может представлять, например, его массу и/или нагрузку. Динамическим тормозным устройством может быть, в частности, зависимое от силового замыкания тормозное устройство, которое передает тормозную силу через контакт колесо-рельс. Динамическое тормозное устройство может включать в себя, в частности, по меньшей мере, один электродинамический, вращающийся вихревой и/или гидродинамический тормоз. По меньшей мере, одно дополнительное тормозное устройство может включать в себя зависимое или независимое от силового замыкания тормозное устройство, которое не следует причислять к динамическим тормозным устройствам. В качестве зависимого от силового замыкания дополнительного тормозного устройства может быть предусмотрено фрикционное тормозное устройство, например колодочный, дисковый или комбинированный колодочно-дисковый тормоз. Фрикционным тормозным устройством может быть приводимое в действие давлением тормозное устройство, например пневматическое или гидравлическое. В качестве независимого от силового замыкания тормозного устройства может быть предусмотрен дисковый тормоз, в частности электромагнитный рельсовый или линейный вихревой тормоз, или аэродинамический тормоз. В целом, тормозное устройство может содержать один или несколько тормозов, которые могут быть предусмотрены для торможения разных колесных осей и/или тележек. При этом тормоза тормозного устройства могут быть одного типа. Несколькими тормозами можно управлять по отдельности. Могут быть предусмотрены одно или несколько таких нединамических тормозных устройств. В целом, данные, представляющие величину или состояние, могут непосредственно указывать эту величину или это состояние. Возможно также определение соответствующей величины или соответствующего состояния на основе таких данных, например, за счет осуществления преобразований и/или вычислений. Величиной может быть, например, оказываемая тормозным устройством тормозная сила. Сопротивление движению может описывать состояние, которое может найти отражение в тормозной силе. Устройство управления осуществляет соответствующие вычисления и/или преобразования. Устройство управления может содержать один или несколько компонентов. Возможно, чтобы устройство управления содержало в качестве таких компонентов тормозной или поездной компьютер или подобные устройства. Возможно, чтобы устройство управления принимало данные замедления, сопротивления движению и/или тормозные данные. Данные могут создаваться подходящими сенсорными устройствами и/или устройствами управления и/или передаваться на устройство управления. Общее замедление рельсового транспортного средства во время торможения может касаться достигаемого торможением уменьшения скорости и/или оказываемой для замедления транспортного средства общей тормозной силы. Данные сопротивления движению могут касаться сопротивления движению рельсового транспортного средства, которое может возникнуть, например, за счет сопротивления воздуха и/или сопротивления движению на перегоне, в частности на подъеме. Данные сопротивления движению могут касаться, в частности, сопротивления воздуха и/или сопротивления качению и/или потребителей, приводимых катящимися по рельсу колесами, и/или сопротивления движению при трогании с места и/или сопротивления движению при прохождении кривой и/или сопротивления на подъеме или спуске и/или сопротивлений ускорению или торможению. Сопротивление движению и/или данные сопротивления движению могут определяться на основе измерений датчиками, экспериментов, симуляций и/или моделей. Определение сопротивления движению или соответствующих данных может осуществляться на основе или с учетом формулы Сотхоффа. Тормозные данные могут касаться оказываемой на рельсовое транспортное средство тормозной силы, которую оказывают на него одно или несколько дополнительных тормозных устройств. При этом тормозную силу следует понимать вообще как силу, которая вызывает замедление транспортного средства и/или соответствующего колеса относительно рельса. Может быть предусмотрено, что, зная общее замедление и все релевантные тормозные воздействия помимо тормозной силы, оказываемой динамическим тормозным устройством, можно определить ее путем вычитания отдельных тормозных сил, определяемых по данным замедления, сопротивления движению и тормозным данным, из общей тормозной силы. При этом следует исходить из того, что по данным сопротивления движению и тормозным данным определяются тормозные силы, действующие на транспортное средство, за исключением тормозной силы, оказываемой динамическим тормозным устройством. Рельсовое транспортное средство может содержать один или несколько вагонов. Вагоном может быть приводной вагон или вагон без привода. Возможно, чтобы рельсовое транспортное средство или вагон содержало/содержал одну или несколько тележек, на которых могут быть предусмотрены колесные оси. Сенсорное устройство может содержать один или несколько датчиков. Может быть предусмотрено, что сенсорное устройство включает в себя устройство управления, которое может быть выполнено, в частности, для обработки и/или подготовки измеренных данных от датчиков. Для передачи данных сенсорное устройство может быть соединено или выполнено с возможностью соединения с устройством управления.
По меньшей мере, одно дополнительное тормозное устройство может включать в себя фрикционное тормозное устройство, в частности приводимое в действие давлением фрикционное тормозное устройство. Оно может быть выполнено в виде рабочего тормоза. Приводимым в действие давлением фрикционным тормозным устройством может быть, например, пневматическое, электропневматическое, электрогидравлическое или гидравлическое фрикционное тормозное устройство. В случае приводимого в действие давлением фрикционного тормозного устройства тормозное давление преобразуется генераторами силы в исполнительное усилие, которое приводит фрикционные элементы во фрикционный контакт для торможения колеса или колесной оси.
Фрикционному тормозному устройству может быть придано сенсорное устройство для определения тормозной силы, которое регистрирует тормозные данные, представляющие оказываемую фрикционным тормозным устройством тормозную силу. Предпочтительным образом сенсорное устройство для определения тормозной силы измеряет фактически оказываемую фрикционным тормозным устройством тормозную силу и/или оказываемый им тормозной момент для их представления в виде тормозных данных. Такое сенсорное устройство может содержать датчики, расположенные соответственно в пределах созданного за счет торможения механического силового потока для измерения деформации размещенных на тележке компонентов рельсового транспортного средства под действием тормозной силы. Это обеспечивает точное определение оказываемой фрикционным тормозным устройством тормозной силы. В качестве альтернативы или дополнительно возможен контроль приводимого в действие давлением фрикционного тормозного устройства посредством сенсорного устройства для определения тормозной силы. По тормозному давлению можно, как правило, по меньшей мере, косвенно сделать вывод об исполнительном усилии и/или тормозной силе.
По меньшей мере, одно дополнительное тормозное устройство может содержать независимое от силового замыкания тормозное устройство, в частности электромагнитное рельсовое и/или вихревое тормозное устройство.
По меньшей мере, одному независимому от силового замыкания тормозному устройству может быть придано сенсорное устройство для определения тормозной силы, которое регистрирует тормозные данные, представляющие тормозную силу, оказываемую, по меньшей мере, одним независимым от силового замыкания тормозным устройством. Возможно, чтобы для определения тормозной силы, созданной электромагнитным рельсовым и/или линейным вихревым тормозным устройством, было предусмотрено сенсорное устройство для определения тока, протекающего через вихревое или электромагнитное рельсовое тормозное устройство. Может быть также предусмотрено, что, в частности, электромагнитному рельсовому тормозному устройству придано сенсорное устройство для определения оказываемой им тормозной силы. Такое сенсорное устройство может определять, например, механическое обратное действие на электромагнитное рельсовое тормозное устройство при торможении, которое действует за счет оказания тормозной силы на него и/или на его механическое соединение с тележкой или кузовом вагона. В целом, может быть целесообразным, если предусмотрено сенсорное устройство, определяющее оказываемые всеми другими тормозными устройствами тормозные силы. При этом могут быть предусмотрены датчики для определения оказываемых отдельными тормозами тормозного устройства тормозных сил, так что определяются тормозные силы, оказываемые всеми компонентами, по меньшей мере, одного тормозного устройства.
Устройство управления определяет общее замедление на основе данных скорости движения. Таким образом, эти данные можно рассматривать как данные замедления. По характеристике скорости движения можно сделать вывод о замедлении транспортного средства и, тем самым, например, зная другие его параметры, такие как масса и/или инерция, - об оказываемой общей тормозной силе.
Устройство управления может быть соединено или выполнено с возможностью соединения, по меньшей мере, с одним сенсорным устройством, содержащим, по меньшей мере, один датчик ускорения для определения данных замедления. Датчик ускорения может, в частности, определять общее замедление рельсового транспортного средства. Возможно, чтобы устройство управления содержало датчик ускорения наряду с определением общего замедления по данным скорости движения для обеспечения резервного определения общего замедления по различным, регистрируемым независимо друг от друга данным.
Для приема тормозных данных и/или данных замедления и/или данных сопротивления движению устройство управления может быть соединено с одним или несколькими подходящими сенсорными устройствами и/или другими устройствами управления.
Изобретение относится также к тормозной системе, по меньшей мере, с одним динамическим и, по меньшей мере, одним дополнительным тормозными устройствами, а также с описанным выше устройством управления.
Кроме того, изобретение относится к рельсовому транспортному средству с описанным выше устройством управления и/или описанной выше тормозной системой.
Согласно изобретению, предусмотрен также способ определения посредством устройства управления тормозной силы, оказываемой динамическим тормозным устройством тормозной системы рельсового транспортного средства, причем тормозная система содержит, по меньшей мере, одно дополнительное тормозное устройство, а устройство управления на основе данных замедления, представляющих общее замедление рельсового транспортного средства, данных сопротивления движению, представляющих сопротивление движению рельсового транспортного средства, и тормозных данных, представляющих оказываемую, по меньшей мере, одним дополнительным тормозным устройством тормозную силу, определяет во время торможения оказываемую динамическим тормозным устройством тормозную силу. Устройством управления может быть описанное выше устройство управления. Тормозной системой может быть описанная выше тормозная система. По меньшей мере, одно дополнительное тормозное устройство может включать в себя фрикционное тормозное устройство, в частности приводимое в действие давлением фрикционное тормозное устройство. Возможно, чтобы фрикционному тормозному устройству было придано сенсорное устройство для определения тормозной силы, которое регистрирует тормозные данные, представляющие оказываемую фрикционным тормозным устройством тормозную силу. По меньшей мере, одно дополнительное тормозное устройство может включать в себя, по меньшей мере, одно независимое от силового замыкания тормозное устройство, в частности электромагнитное рельсовое и/или линейное вихревое тормозное устройство. Может быть предусмотрено, что, по меньшей мере, одному независимому от силового замыкания тормозному устройству придано сенсорное устройство для определения тормозной силы, которое регистрирует тормозные данные, представляющие оказываемую, по меньшей мере, одним независимым от силового замыкания тормозным устройством тормозную силу. Устройство управления может быть соединено с сенсорным устройством, содержащим, по меньшей мере, один датчик ускорения для определения данных замедления.
Изобретение поясняется на предпочтительных вариантах его осуществления со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображено рельсовое транспортное средство с тормозной системой.
Рельсовое транспортное средство 10 содержит несколько вагонов. На них установлены тележки 12, 14, 16, 18, 20, 22. На тележках установлено по две колесных оси, на которых могут вращаться колеса, находящиеся в контакте с рельсом. Каждой колесной оси в этом примере придан приводимый в действие пневматически колодочный тормоз, символически обозначенный дугой. Колодочные тормоза являются соответственно частью пневматического фрикционного тормозного устройства 23. На тележках 12, 20 установлены обозначенные жирными линиями электромагнитные рельсовые тормоза 24, 26, которые можно рассматривать как части независимого от силового замыкания тормозного устройства. На тележках 16, 18 установлено по одному гидродинамическому тормозу 17, который можно рассматривать как часть динамического тормозного устройства. Понятно, что вместо колодочных тормозов могут использоваться также дисковые тормоза, а вместо гидродинамических - другие виды динамических тормозов. Каждому электромагнитному рельсовому тормозу 24, 26 придан датчик сенсорного устройства, который с помощью механической деформации компонентов электромагнитного рельсового тормозного устройства определяет оказываемую им во время торможения тормозную силу и создает в виде тормозных данных. Точно так же каждому колодочному тормозу фрикционного тормозного устройства придано сенсорное устройство для определения оказываемой отдельным фрикционным тормозным устройством тормозной силы. Датчики подключены соответственно через соединение для передачи данных к устройству управления 28. Соединения для передачи данных обозначены штриховыми линиями и могут быть кабельными соединениями или радиосвязью. Для наглядности на каждую тележку показано только одно соединение для передачи данных. Понятно, что различные устройства на тележке могут быть подключены к устройству управления 28 также через различные соединения для передачи данных. Устройство управления 28 принимает от электромагнитных рельсовых тормозов 24, 26 и фрикционного тормозного устройства 23 тормозные данные, которые представляют тормозную силу, оказываемую во время торможения компонентами или тормозами соответствующего тормозного устройства. В целом, предусмотрено, что тормозные данные представляют все оказываемые тормозными устройствами тормозные силы, за исключением тормозных сил, оказываемых динамическими тормозами. Устройство управления 28 соединено далее с сенсорным устройством 30 для определения замедления, посредством которого оно принимает данные, представляющие общее замедление рельсового транспортного средства во время торможения. Сенсорное устройство 30 может создавать, в частности, данные в отношении скорости движения и/или ее характеристику. Предусмотрено устройство 32 для регистрации данных сопротивления движению. Устройство 32 может содержать память, в которой могут храниться параметры сопротивления движению. Кроме того, устройство 32 может содержать один или несколько датчиков ускорения и/или другие датчики для определения сопротивления движению. Такими датчиками могут быть, например, датчики наклона для определения подъема, спуска или движения по кривой и/или регистрации соответствующих параметров. На основе тормозных данных, происходящих от фрикционного тормозного устройства 23 и его колодочных тормозов, а также от электромагнитного рельсового тормозного устройства, данных замедления от сенсорного устройства 30 и данных сопротивления движению от устройства 32 устройство управления 28 определяет, с одной стороны, общую тормозную силу, действующую на транспортное средство, а, с другой стороны, вычитает из него тормозные силы, определяемые на основе тормозных данных, данных замедления и данных сопротивления движению, чтобы, тем самым, получить оказываемую динамическим тормозным устройством тормозную силу. На чертеже колодочные тормоза, электромагнитные рельсовые тормоза 24, 26 и динамические тормоза 17 следует рассматривать как части тормозной системы.
Признаки изобретения, раскрытые в приведенном выше описании, на чертеже и в формуле изобретения, являются существенными для его реализации как по отдельности, так и в любой комбинации.