構(gòu)成與輪軸18相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)33。如圖2中所示，每個(gè)靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24具有經(jīng)由三相電路斷路器36連接到相關(guān)永久勵(lì)磁同步電機(jī)20的交流端子34以及連接到與第一級(jí)制動(dòng)控制單元26相關(guān)聯(lián)的直流鏈路40的直流端子38。電機(jī)20的轉(zhuǎn)子經(jīng)由齒輪裝置42機(jī)械鏈接到軌道交通工具的輪軸18。輪軸18的鋼輪44閉合電路并允許電流經(jīng)由接地的軌道46回流到饋電站。靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24包括功率半導(dǎo)體開關(guān)48和續(xù)流二極管50的電路。靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24的功率半導(dǎo)體開關(guān)48通過第一級(jí)制動(dòng)控制單元26控制并可以在用于向永久勵(lì)磁同步電機(jī)20供電的逆變器模式和用于從永久勵(lì)磁同步電機(jī)20向靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24的直流端子38回饋能量的整流器模式中交替操作。靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24的電路使得當(dāng)功率半導(dǎo)體開關(guān)48被禁用時(shí)，該電路作為經(jīng)由續(xù)流二極管50將電力從交流端子34轉(zhuǎn)移到直流端子38的無源整流器操作。
[0084]軌道交通工具包括用于將交通工具連接到直流接觸網(wǎng)54或第三軌道的一個(gè)或多個(gè)集電器52。每個(gè)靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24經(jīng)由直流鏈路40和線路斷路器56單獨(dú)連接到集電器54。直流鏈路16連接到靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24的直流端子38并且包括第一級(jí)制動(dòng)斬波器單元58和第二級(jí)制動(dòng)斬波器單元60，所述制動(dòng)斬波器單元中的每個(gè)包括與靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24并聯(lián)連接的制動(dòng)斬波器62和制動(dòng)斬波器電阻66以及相應(yīng)的制動(dòng)斬波器64和制動(dòng)斬波器電阻68。直流鏈路還包括與制動(dòng)斬波器單元58、60以及靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24的直流端子38并聯(lián)連接的直流鏈路電容器70。制動(dòng)斬波器62或第一級(jí)制動(dòng)斬波器單元58通過第一級(jí)制動(dòng)控制單元進(jìn)行控制，而第二級(jí)制動(dòng)斬波器單元60的制動(dòng)斬波器64通過第二級(jí)制動(dòng)控制單元32進(jìn)行控制。
[0085]第一級(jí)制動(dòng)控制單元26接收來自緊急制動(dòng)指令(例如連接到緊急制動(dòng)回路28的二進(jìn)制輸入端、制動(dòng)管或緊急按鈕)的輸入。第一級(jí)制動(dòng)控制單元26還從對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)輪軸18的轉(zhuǎn)向架12的負(fù)載重量傳感器16接收負(fù)載重量信號(hào)。另外，第一級(jí)制動(dòng)控制單元26從與驅(qū)動(dòng)輪軸18相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)傳感器72接收轉(zhuǎn)速信號(hào)。
[0086]相同轉(zhuǎn)速信號(hào)饋送給第二級(jí)制動(dòng)控制單元32。第一級(jí)制動(dòng)控制單元和第二級(jí)制動(dòng)控制單元26、32中的每一個(gè)分別設(shè)有車輪滑動(dòng)保護(hù)單元74、76，該車輪滑動(dòng)保護(hù)單元也被饋送轉(zhuǎn)速信號(hào)。第一級(jí)制動(dòng)控制單元和第二級(jí)制動(dòng)控制單元26、32兩者被連接到觸發(fā)線路斷路器56的生命線78和連接到電流傳感器80，該電流傳感器測(cè)量直流端子38之間的直流鏈路中流動(dòng)的電流。
[0087]當(dāng)靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24在逆變器模式中操作并且永久勵(lì)磁同步電機(jī)20作為電機(jī)運(yùn)行以推動(dòng)交通工具時(shí)，電流在直流鏈路40與靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24的直流端子38之間流動(dòng)。
[0088]當(dāng)行車制動(dòng)信號(hào)存在于行車制動(dòng)需求線路30上時(shí)，制動(dòng)只通過永久勵(lì)磁同步機(jī)20執(zhí)行并組合再生制動(dòng)和變阻器制動(dòng)，并且再生制動(dòng)具有優(yōu)先級(jí)。更為具體地，第一級(jí)制動(dòng)控制單元26從行車制動(dòng)需求線路接收信號(hào)并控制靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的功率半導(dǎo)體開關(guān)以在整流器模式中操作靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24，使得永久勵(lì)磁同步機(jī)20作為交流發(fā)電機(jī)運(yùn)行以通過靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24向直流鏈路40輸送電力?；谵D(zhuǎn)速信號(hào)、負(fù)載重量信號(hào)、行車制動(dòng)信號(hào)和來自車輪滑動(dòng)保護(hù)單元74的滑動(dòng)保護(hù)信號(hào)經(jīng)由第一級(jí)制動(dòng)控制單元26來控制靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24的直流電壓。如果電力線路允許這么做，電力回饋到電力線路。否則，第一級(jí)制動(dòng)控制單元26斷開線路斷路器56，使得電力通過第一級(jí)制動(dòng)斬波單元58的閉合制動(dòng)斬波器62和制動(dòng)斬波器電阻66來引導(dǎo)。需要注意的是，在行車制動(dòng)期間的直流電壓的控制基于每個(gè)輪軸來局部執(zhí)行。
[0089]如果行車制動(dòng)信號(hào)被維持，則交通工具通過如上所述的永久勵(lì)磁同步電機(jī)20被減速降到靜止而無需應(yīng)用任何摩擦制動(dòng)器。
[0090]在交通工具已達(dá)到靜止后，保持轉(zhuǎn)矩通過永久勵(lì)磁同步電機(jī)20來維持。保持轉(zhuǎn)矩通過第一級(jí)制動(dòng)控制單元26來控制。保持轉(zhuǎn)矩優(yōu)選是通過負(fù)載重量傳感器16局部測(cè)量的負(fù)載重量的函數(shù)。
[0091]在靜止持續(xù)預(yù)定時(shí)間(例如10秒或I分鐘)后，駐車制動(dòng)器22被應(yīng)用，并且通過永久勵(lì)磁同步電機(jī)20施加的保持轉(zhuǎn)矩逐漸減弱，以避免使靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24的功率開關(guān)48過熱。
[0092]如本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的，在標(biāo)準(zhǔn)模式中(即，當(dāng)交通工具根據(jù)行車制動(dòng)模式減速時(shí))保持制動(dòng)功能在機(jī)械制動(dòng)器22接管之前只通過電動(dòng)制動(dòng)器(S卩，永久勵(lì)磁同步電機(jī)20)來初始執(zhí)行。
[0093]每當(dāng)饋送致動(dòng)器22.3的電輔助能量下降到低于特定閾值時(shí)，也自動(dòng)應(yīng)用摩擦制動(dòng)器22.1o在此情況下，輔助能量不足以保持駐車制動(dòng)器在釋放狀態(tài)。隨后，輔助能量的應(yīng)用釋放，并且駐車制動(dòng)器恢復(fù)正常操作。
[0094]摩擦制動(dòng)器22.1還可以通過操縱駐車制動(dòng)按鈕的駕駛員來應(yīng)用或釋放。
[0095]為阻止當(dāng)軌道交通工具開始移動(dòng)時(shí)的反向移動(dòng)，機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)僅在建立拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩后被釋放。當(dāng)存在拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，駐車制動(dòng)器22接收釋放信號(hào)，并且每個(gè)機(jī)械制動(dòng)器22的機(jī)電釋放裝置被致動(dòng)以建立逆彈簧的反作用力以移動(dòng)摩擦元件并且將其保持在釋放位置。
[0096]在不存在緊急制動(dòng)需求的情況下，緊急制動(dòng)回路28被激勵(lì)。如果緊急制動(dòng)回路被去激勵(lì)，則第一級(jí)制動(dòng)控制單元26切換到第一級(jí)緊急制動(dòng)模式，除了可達(dá)到最高減速以夕卜，第一級(jí)緊急制動(dòng)模式與行車制動(dòng)模式是可比較的。第一級(jí)車輪滑動(dòng)控制單元74在第一級(jí)緊急制動(dòng)模式中仍然是有效的。
[0097]在第一級(jí)控制單元26故障的情況下，響應(yīng)于緊急制動(dòng)需求，第二級(jí)制動(dòng)控制單元32接管。需要注意的是，基于每個(gè)輪軸執(zhí)行從第一級(jí)緊急制動(dòng)模式到第二級(jí)緊急制動(dòng)模式的切換。故障對(duì)應(yīng)于低于給定閾值的實(shí)際制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在每個(gè)時(shí)刻計(jì)算該實(shí)際制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在第二級(jí)緊急制動(dòng)模式中，功率半導(dǎo)體開關(guān)48的門驅(qū)動(dòng)單元被阻塞并且生命信號(hào)變成零。靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24經(jīng)由續(xù)流二極管50以無源整流模式操作。雖然第二級(jí)緊急制動(dòng)模式中的制動(dòng)效率小于第一級(jí)緊急制動(dòng)模式中的制動(dòng)效率，但是具有高整體性的降級(jí)減速性能仍然是可用的。第二級(jí)制動(dòng)控制單元控制第二級(jí)制動(dòng)斬波單元60的制動(dòng)斬波器64。
[0098]當(dāng)速度減速到低于給定閾值時(shí)，鏈接到作為無源整流器操作的靜態(tài)轉(zhuǎn)換器24的第二級(jí)制動(dòng)斬波單元60不能提供足夠的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，第二級(jí)控制單元鏈接到機(jī)電駐車制動(dòng)器并且去激勵(lì)機(jī)電制動(dòng)器(即，應(yīng)用制動(dòng)器)以通過摩擦使輪軸從低速(例如3到5km/h)減速下降到靜止。第二級(jí)制動(dòng)斬波單元60中的直流電流與永久勵(lì)磁同步電機(jī)20的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩成比例。因此，可以通過位于直流鏈路40中的電流傳感器80或通過旋轉(zhuǎn)傳感器72測(cè)量的電流閾值觸發(fā)摩擦制動(dòng)器22的應(yīng)用。
[0099]可以設(shè)想若干修改。架空電力線路或第三軌道可以是交流電力線路。
[0100]軌道交通工具的組合式電氣驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)器系統(tǒng)可以設(shè)有單線路斷路器或設(shè)有一個(gè)公用線路斷路器以及在每個(gè)直流鏈路中設(shè)置一個(gè)線路斷路器。
[0101]很顯然，為了更高可靠性，速度傳感器72、電流傳感器80和/或線路斷路器56可以是雙份的，其中，每種類型的不同傳感器與第一級(jí)制動(dòng)控制單元和第二級(jí)制動(dòng)控制單元相關(guān)聯(lián)或所有的傳感器與第一級(jí)制動(dòng)控制單元和第二級(jí)制動(dòng)控制單元26、32相關(guān)聯(lián)。
[0102]單個(gè)公用制動(dòng)斬波單元可以替代第一級(jí)制動(dòng)斬波單元和第二級(jí)制動(dòng)斬波單元。在此情況下，第一級(jí)制動(dòng)控制單元和第二級(jí)制動(dòng)控制單元兩者都控制公用斬波器。
[0103]結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)方面或?qū)嵤├_的技術(shù)特征可以與其他方面或?qū)嵤├M合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于軌道交通工具(10)的輪軸(18)的制動(dòng)操作的方法，所述輪軸(18)設(shè)有電動(dòng)制動(dòng)器系統(tǒng)(33)和非全額定機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)(22)，所述方法至少包括行車制動(dòng)模式、高整體性緊急制動(dòng)模式和駐車制動(dòng)模式，所述行車制動(dòng)模式通過所述電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)(33)單獨(dú)執(zhí)行，以及所述駐車制動(dòng)模式通過所述機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)(22)執(zhí)行，其特征在于，在不滿足所述電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)(33)的低效率條件時(shí)，通過