專利名稱：具有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線的用于鐵路車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于鐵路車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)，尤其涉及包括車(chē)輪滑動(dòng)與/或車(chē)輪滑轉(zhuǎn)保護(hù)的制動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在近些年來(lái)建立了包括車(chē)輪滑動(dòng)控制和車(chē)輪滑轉(zhuǎn)控制的鐵路車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)。車(chē)輪滑動(dòng)和車(chē)輪滑轉(zhuǎn)源自低的車(chē)輪對(duì)軌道的粘附。當(dāng)制動(dòng)鐵路機(jī)動(dòng)車(chē)時(shí)一般發(fā)生車(chē)輪滑動(dòng)，并且當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)正在加速時(shí)發(fā)生車(chē)輪滑轉(zhuǎn)。
一般的車(chē)輪滑動(dòng)控制系統(tǒng)包括在車(chē)輛的每個(gè)軸上的多個(gè)傳感器，所述傳感器適用于測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速。這些傳感器分別用導(dǎo)線連接回到中央車(chē)輛制動(dòng)控制單元。在使用中，傳感器的輸出被送到制動(dòng)控制單元，其比較這些值和相鄰的軸的值，如果差值超過(guò)一個(gè)預(yù)定的限制，則釋放和重新施加制動(dòng)壓力，直到速度處于可接受的限制內(nèi)。
這種系統(tǒng)在實(shí)際中已被證明是合適的，并且得到了改進(jìn)的制動(dòng)性能，減少了對(duì)車(chē)輪和軌道破壞的可能性。不過(guò)，已知的解決方案使用10ms的采樣周期，這需要大量的資源，即需要對(duì)制動(dòng)控制器的支持，所述制動(dòng)控制器通常位于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)單元上。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，提供一種用于鐵路車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)，所述車(chē)輛包括多個(gè)轉(zhuǎn)向架，每個(gè)所述轉(zhuǎn)向架具有至少一個(gè)軸，其中至少一些所述的軸配備有適用于測(cè)量各個(gè)軸的轉(zhuǎn)速的軸速度傳感器，軸速度傳感器的輸出被送到數(shù)據(jù)處理器，其中數(shù)據(jù)處理器配備有局部智能，使得允許進(jìn)行每個(gè)軸或轉(zhuǎn)向架或車(chē)廂上的制動(dòng)壓力的單獨(dú)控制，數(shù)據(jù)處理器適用于通過(guò)數(shù)據(jù)總線和制動(dòng)控制單元通信，傳感器的輸出被這樣處理，使得可以在該數(shù)據(jù)處理器和其它的數(shù)據(jù)處理器之間傳遞數(shù)據(jù)，所述其它的數(shù)據(jù)處理器適用于處理在其它的軸或轉(zhuǎn)向架上的輸出。
優(yōu)選地，其中每個(gè)軸配備有至少一個(gè)軸速度傳感器。
優(yōu)選地，其中所述數(shù)據(jù)總線包括網(wǎng)絡(luò)電纜或射頻鏈路。優(yōu)選地，每個(gè)車(chē)廂的至少一個(gè)轉(zhuǎn)向架配備有制動(dòng)控制單元，適用于在所述轉(zhuǎn)向架上的軸上提供車(chē)輪滑轉(zhuǎn)與/或車(chē)輪滑動(dòng)控制。優(yōu)選地，用于車(chē)廂上的每個(gè)轉(zhuǎn)向架的數(shù)據(jù)處理器適用于通過(guò)軸速度傳感器和所述制動(dòng)控制單元進(jìn)行通信。優(yōu)選地，每個(gè)車(chē)廂的每個(gè)轉(zhuǎn)向架配備有適用于在所述轉(zhuǎn)向架的軸上提供車(chē)輪滑轉(zhuǎn)和車(chē)輪滑動(dòng)控制的制動(dòng)控制單元。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)被安裝在多車(chē)輛上，具有基本上沿所述多車(chē)輛延伸的數(shù)據(jù)總線，其中在每個(gè)多單元車(chē)輛的一個(gè)軸上的制動(dòng)壓力被強(qiáng)制釋放，使得允許確定車(chē)輛的地面速度。優(yōu)選地，在兩個(gè)軸上的制動(dòng)壓力被強(qiáng)制釋放，以便確定地面速度。優(yōu)選地，和第一數(shù)據(jù)總線并聯(lián)地提供其它的數(shù)據(jù)總線，以便提供冗余度。


下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的示例的實(shí)施例，其中圖1是鐵路車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；圖2表示制動(dòng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；圖3表示第二制動(dòng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；圖4表示第三制動(dòng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；以及圖5表示第四制動(dòng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
圖1是用于鐵路車(chē)輛10的制動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，包括第一和第二軸速度傳感器1，2，適用于測(cè)量軸3的速度，以及第三和第四軸速度傳感器4，5，適用于測(cè)量在和軸3相同的轉(zhuǎn)向架上的第二軸6的速度。這些軸速度傳感器的輸出被送到數(shù)據(jù)處理單元7，在那里這些信號(hào)被處理。數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行速度傳感器輸出的信號(hào)處理，并能夠向制動(dòng)啟動(dòng)器提供邏輯指令。
車(chē)廂10的第二轉(zhuǎn)向架也包括第一和第二軸速度傳感器11，12，適用于測(cè)量軸13的速度，以及第三和第四速度傳感器14，15，用于測(cè)量和軸13在同一個(gè)轉(zhuǎn)向架上的第二軸16的速度。然后把軸速度傳感器的輸出送到另一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元17，在那里這些信號(hào)被處理。然后把處理過(guò)的信號(hào)通過(guò)車(chē)廂內(nèi)總線18送到數(shù)據(jù)處理單元7。
數(shù)據(jù)處理單元7和火車(chē)總線19相連，所述總線沿著車(chē)輛的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。為了確保安全性，提供有冗余的應(yīng)急回路20?；疖?chē)配備有主制動(dòng)控制單元25，其和火車(chē)19以及應(yīng)急回路20相連，并在使用中向數(shù)據(jù)處理單元7和17提供主制動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)處理單元7和17配備有局部智能，使得允許在制動(dòng)系統(tǒng)上進(jìn)行分布式控制。在分布式控制系統(tǒng)的控制下，制動(dòng)壓力根據(jù)每個(gè)轉(zhuǎn)向架被施加，而不是如常規(guī)的制動(dòng)系統(tǒng)那樣根據(jù)每個(gè)車(chē)廂被施加。
因?yàn)橹苿?dòng)的控制在本地被確定，不需要軸速度傳感器對(duì)中央數(shù)據(jù)處理單元提供信號(hào)，所述中央處理單元然后必須向制動(dòng)系統(tǒng)提供氣動(dòng)信號(hào)。由于這種信號(hào)的傳播速度，在已知的系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)車(chē)輪滑動(dòng)保護(hù)一般必須以10毫秒的間隔采樣軸的速度。引入制動(dòng)壓力的本地或分布式控制允許使用慢得多的循環(huán)時(shí)間，因而能夠使用較長(zhǎng)數(shù)量級(jí)的周期匹配車(chē)輪滑動(dòng)保護(hù)的性能。
為了使得能夠在本地智能制動(dòng)閥和數(shù)據(jù)處理單元7，17之間進(jìn)行通信，使用火車(chē)總線19把車(chē)輛有效地連成網(wǎng)絡(luò)。作為火車(chē)總線19的一種替代物，使用射頻鏈路也是可能的。
在制動(dòng)單元故障的情況下，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的制動(dòng)壓力的本地控制具有允許進(jìn)行智能故障管理的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在標(biāo)準(zhǔn)的制動(dòng)系統(tǒng)中，要提供的制動(dòng)壓力被集中地確定，雖然在某些系統(tǒng)中在各個(gè)軸供應(yīng)的壓力可以改變，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)較為平滑的制動(dòng)性能，但這是以預(yù)先確定的方式實(shí)現(xiàn)的。在故障情況下，自然地具有性能損失。利用本地控制，可以增加在相鄰的轉(zhuǎn)向架上的制動(dòng)壓力，以補(bǔ)償在一個(gè)軸或轉(zhuǎn)向架上的制動(dòng)壓力的損失，以允許不起作用的單元損失制動(dòng)性能。
用于確定運(yùn)動(dòng)著的火車(chē)的地面速度的標(biāo)準(zhǔn)方法是通過(guò)強(qiáng)制釋放每個(gè)車(chē)輛的一個(gè)軸來(lái)測(cè)量真正的軸的速度，其中在一個(gè)軸上的制動(dòng)壓力被釋放，使得該軸然后加速到實(shí)際的車(chē)輛速度。一旦加速度處于一個(gè)預(yù)定的大小內(nèi)，便可以確定車(chē)輛的速度。對(duì)于多單元火車(chē)，這具有很大的缺點(diǎn)，即如果每個(gè)車(chē)輛釋放一個(gè)以上的軸，則制動(dòng)效果被減小。因?yàn)樵诙鄦卧校瑪?shù)據(jù)總線一般沿著整個(gè)車(chē)輛延伸，每個(gè)車(chē)輛只需要釋放一個(gè)軸。雖然分布式智能可以補(bǔ)償性能損失，在一個(gè)軸上的制動(dòng)壓力的暫時(shí)損失將不會(huì)過(guò)大地影響性能。在某些情況下，強(qiáng)制釋放一個(gè)軸可能給出偽信號(hào)。為安全起見(jiàn)，每個(gè)數(shù)據(jù)總線段釋放兩個(gè)軸將提供更精確的形態(tài)。
圖2到圖5示意地表示制動(dòng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的各種改變，其中和在前面的說(shuō)明中相同的數(shù)字表示相同的部件。
圖2表示的體系結(jié)構(gòu)中每個(gè)數(shù)據(jù)處理器7配備有用于兩個(gè)軸的相關(guān)的車(chē)輪滑動(dòng)保護(hù)控制單元，具有兩個(gè)傳感器1，2，4，5，每個(gè)和各自的軸相關(guān)。傳感器1，2的輸出被送到數(shù)據(jù)處理器7。數(shù)據(jù)處理器7把傳感器輸出轉(zhuǎn)換成合適的信號(hào)格式，然后把該信號(hào)送到車(chē)輪滑動(dòng)保護(hù)控制單元30。單元30也適用于提供車(chē)輪滑轉(zhuǎn)控制，不過(guò)在某些情況下，車(chē)輪滑轉(zhuǎn)控制可以由其它的裝置提供。傳感器4，5的輸出被送到另一個(gè)數(shù)據(jù)處理器17，其配備有其自身的車(chē)輪滑動(dòng)和滑轉(zhuǎn)控制單元。組合的數(shù)據(jù)處理器和車(chē)輪滑動(dòng)控制單元起著制動(dòng)控制單元的作用，在使用中其可以獨(dú)立于主制動(dòng)控制單元25控制制動(dòng)壓力。車(chē)輪滑動(dòng)/滑轉(zhuǎn)控制單元和數(shù)字總線相連，因此在使用中可以和與車(chē)輛上的其它的轉(zhuǎn)向架相關(guān)的其它制動(dòng)控制單元通信。因此該系統(tǒng)提供分布式制動(dòng)控制。
圖3表示用于兩個(gè)轉(zhuǎn)向架車(chē)廂的體系結(jié)構(gòu)，其也包括4個(gè)傳感器1，2，4，5，每個(gè)軸配備一個(gè)傳感器。也可以每個(gè)軸配備兩個(gè)傳感器。在這種情況下，傳感器1，2把信號(hào)輸出到第一數(shù)據(jù)處理器7，傳感器4，5把信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)處理器17。數(shù)據(jù)處理器7和17在空間上位于各自的轉(zhuǎn)向架附近，這減少了所需的電纜敷設(shè)的數(shù)量。數(shù)據(jù)處理器7和17的處理過(guò)的輸出被傳送到數(shù)據(jù)總線18。車(chē)輪滑動(dòng)保護(hù)控制單元30也和數(shù)據(jù)總線18相連，并且適用于控制制動(dòng)系統(tǒng)。
圖4表示用于兩個(gè)轉(zhuǎn)向架車(chē)廂以及相鄰車(chē)廂的另一個(gè)轉(zhuǎn)向架的體系結(jié)構(gòu)。在這種改型中，車(chē)輪滑動(dòng)保護(hù)控制單元30適用于控制相鄰車(chē)廂以及其在物理上所在的車(chē)廂上的車(chē)輪滑動(dòng)保護(hù)。這具有一些優(yōu)點(diǎn)，即，減少材料成本和重量，而不影響性能。
圖5表示用于一個(gè)轉(zhuǎn)向架的最簡(jiǎn)單的體系結(jié)構(gòu)，具有饋給數(shù)據(jù)處理器7的4個(gè)傳感器1，2，4，5。數(shù)據(jù)處理器7把傳感器輸出轉(zhuǎn)換成合適的信號(hào)格式，然后通過(guò)總線18把該信號(hào)送到車(chē)輪滑轉(zhuǎn)與/或滑動(dòng)保護(hù)控制單元30。
圖6表示另一個(gè)實(shí)施例，其中每個(gè)車(chē)廂只提供一個(gè)數(shù)據(jù)處理器7和車(chē)輪滑動(dòng)控制單元30。按照每個(gè)軸或每個(gè)轉(zhuǎn)向架提供軸速度傳感器1，2，4，5，然后把傳感器的輸出回饋給數(shù)據(jù)處理器7，然后數(shù)據(jù)處理器7把該信號(hào)送到數(shù)據(jù)總線18。
雖然在現(xiàn)代的鐵路系統(tǒng)中最普通形式的轉(zhuǎn)向架包括安裝在一個(gè)支撐上的軸，所述支撐也提供在車(chē)輪/軸和車(chē)輛本體之間的懸掛，轉(zhuǎn)向架這個(gè)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)理解為也包括單軸系統(tǒng)，其中一個(gè)軸通過(guò)轉(zhuǎn)向架和本體連接，轉(zhuǎn)向架是軸和本體之間的連接，如同懸掛那樣。
權(quán)利要求
1.一種用于鐵路車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)，所述車(chē)輛包括多個(gè)轉(zhuǎn)向架，每個(gè)所述轉(zhuǎn)向架具有至少一個(gè)軸，其中至少一些所述的軸配備有適用于測(cè)量各個(gè)軸的轉(zhuǎn)速的軸速度傳感器，軸速度傳感器的輸出被送到數(shù)據(jù)處理器，其中數(shù)據(jù)處理器配備有局部智能，使得允許進(jìn)行每個(gè)軸或轉(zhuǎn)向架或車(chē)廂上的制動(dòng)壓力的單獨(dú)控制，數(shù)據(jù)處理器適用于通過(guò)數(shù)據(jù)總線和制動(dòng)控制單元通信，傳感器的輸出被處理，使得可以在該數(shù)據(jù)處理器和其它的數(shù)據(jù)處理器之間傳遞數(shù)據(jù)，所述其它的數(shù)據(jù)處理器適用于處理在其它的軸或轉(zhuǎn)向架上的傳感器輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中每個(gè)軸配備有至少一個(gè)軸速度傳感器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)總線包括網(wǎng)絡(luò)電纜或射頻鏈路。
4.如權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中每個(gè)車(chē)廂的至少一個(gè)轉(zhuǎn)向架配備有制動(dòng)控制單元，所述制動(dòng)控制單元適用于在所述轉(zhuǎn)向架上的軸上提供車(chē)輪滑轉(zhuǎn)和/或車(chē)輪滑動(dòng)控制。
5.如權(quán)利要求1到4中任何一個(gè)所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中每個(gè)車(chē)廂的每個(gè)轉(zhuǎn)向架配備有制動(dòng)控制單元，所述制動(dòng)控制單元適用于在所述轉(zhuǎn)向架上的軸上提供車(chē)輪滑轉(zhuǎn)和/或車(chē)輪滑動(dòng)控制。
6.如權(quán)利要求1到5中任何一個(gè)所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被安裝在包括多個(gè)車(chē)輛的鐵路車(chē)輛內(nèi)，所述鐵路車(chē)輛具有基本上沿所述多個(gè)車(chē)輛延伸的數(shù)據(jù)總線，其中在每個(gè)多單元車(chē)輛的一個(gè)軸上的制動(dòng)壓力被強(qiáng)制釋放，以便允許確定車(chē)輛的對(duì)地速度。
7.如權(quán)利要求6所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中在兩個(gè)軸上的制動(dòng)壓力被強(qiáng)制釋放，以便確定對(duì)地速度。
8.如權(quán)利要求1到7中任何一個(gè)所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其中和第一數(shù)據(jù)總線并聯(lián)地提供其它的數(shù)據(jù)總線，以便提供冗余。
全文摘要
一種用于鐵路車(chē)輛(10)的制動(dòng)系統(tǒng)，其中車(chē)輛的軸(3，6)配備有速度傳感器(1，2，4，5)，適用于測(cè)量各個(gè)軸的轉(zhuǎn)速。軸速度傳感器的輸出被送到數(shù)據(jù)處理器(7)，所述數(shù)據(jù)處理器配備有本地智能，使得能夠進(jìn)行每個(gè)軸或每個(gè)轉(zhuǎn)向架或車(chē)廂上的制動(dòng)壓力的單獨(dú)控制。在使用中，所述數(shù)據(jù)處理器(7)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(18)和制動(dòng)控制單元通信，所述傳感器的輸出被處理，使得可以在該數(shù)據(jù)處理器(7)和其它的數(shù)據(jù)處理器(17)之間傳遞數(shù)據(jù)，所述其它數(shù)據(jù)處理器適用于處理其它的軸或轉(zhuǎn)向架上的傳感器的輸出。
文檔編號(hào)B60T8/17GK1822972SQ200480020582
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者尼格爾·安斯特, 德里克·塔特 申請(qǐng)人:克諾爾布萊姆斯軌道系統(tǒng)英國(guó)有限公司