本發(fā)明涉及一種用于對尤其是軌道車輛的制動襯片的磨損進(jìn)行預(yù)測的方法，以及一種用于實施所述方法的裝置。

摩擦制動系統(tǒng)的制動襯片在使用中經(jīng)受磨損，由此襯片厚度持續(xù)地減小。如果制動襯片低于其指定的最小厚度，則必須將其更換，因為否則可能出現(xiàn)在制動系統(tǒng)處的損壞或者制動作用的減弱。

所允許的臨界尺寸的識別要求通過在技術(shù)上、時間上和經(jīng)濟(jì)上花費多的方法對襯片厚度進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)控。除此以外，尤其對于昂貴的燒結(jié)襯片來說，對于襯片厚度的精確的估計是重要的，用于避免在達(dá)到相應(yīng)的磨損臨界值之前更換襯片，并且由此充分利用所述襯片的、可供使用的磨損儲備。

在對制動襯片進(jìn)行監(jiān)控時，也應(yīng)該對可能的不對稱的損耗、所謂的傾斜磨損加以考慮，因為關(guān)于這種現(xiàn)象也必須遵守指定的臨界值，在超過所述臨界值時可能出現(xiàn)制動作用的減弱。

從ep1384638b1中公開了用于對車輛制動器的制動襯片或者制動盤的功能狀態(tài)或者磨損狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的裝置和方法。

根據(jù)這個文獻(xiàn)的教導(dǎo)，借助于傳感器對在制動過程期間在制動襯片與制動盤之間的滑動速度、至少一個制動襯片的摩擦面的溫度以及在制動過程期間的制動力進(jìn)行測量，以及確定制動過程的制動時間，并且從滑動速度、溫度、制動力、制動時間、制動襯片面積中以及從材料特定的參數(shù)、比如相關(guān)常數(shù)和指數(shù)中求取在制動持續(xù)時間的進(jìn)程之后所述制動襯片的磨損。

本發(fā)明的任務(wù)是，減少必要的、用于制動襯片的磨損預(yù)測的傳感器的數(shù)目。

按照本發(fā)明，這利用按權(quán)利要求1所述的方法來進(jìn)行。

本發(fā)明的有利的設(shè)計方案由從屬權(quán)利要求產(chǎn)生。

所述按本發(fā)明的技術(shù)方面的解決方案具有小的技術(shù)復(fù)雜性，并且由此具有高的穩(wěn)健性。除此以外，所述解決方案能夠成本低廉地實現(xiàn)，因為昂貴的傳感器被取消。

通過關(guān)于場數(shù)據(jù)的模型的參數(shù)化，在磨損預(yù)測中產(chǎn)生更有利的現(xiàn)實相關(guān)性和良好的精度。

此外，通過這種處理方式也直接對所述模型進(jìn)行驗證。

但是，也能夠考慮借助于試驗臺試驗來對所述模型進(jìn)行參數(shù)化。

預(yù)測計算也能夠關(guān)于傾斜磨損。由此一方面能夠探測到達(dá)到用于傾斜磨損的臨界值，并且另一方面能夠產(chǎn)生關(guān)于摩擦制動系統(tǒng)的改進(jìn)的信息（比如在襯片與盤之間的壓力點的優(yōu)化），用于降低傾斜磨損。

借助于附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖中示例性地示出：

圖1用于求取所述按本發(fā)明的規(guī)則的材料參數(shù)和系數(shù)的流程圖，所述按本發(fā)明的規(guī)則用于確定制動襯片的損耗；和

圖2用于在車輛的運行中對制動襯片的剩余使用期限進(jìn)行持續(xù)預(yù)測的流程圖。

根據(jù)本發(fā)明，軌道車輛的制動襯片的損耗利用一種方法來確定，對于該方法來說，按照規(guī)則

來求取磨損率，其中

c=通用常數(shù)

a=襯片面積

p=壓緊壓力

v=滑動速度

tb=制動持續(xù)時間

p=制動功率

t=摩擦副的接觸溫度

α=材料參數(shù)壓力

β=材料參數(shù)速度

γ=材料參數(shù)制動持續(xù)時間

δ=材料參數(shù)制動功率

ε=材料參數(shù)溫度。

在確定所述磨損率時，重要性的因數(shù)是襯片面積a、壓緊壓力p、滑動速度v和制動持續(xù)時間tb。接觸溫度t及制動功率p的使用是可選的，也就是說并非強制必需的。

所述襯片面積a從所述制動器的結(jié)構(gòu)上的特征中產(chǎn)生，而所述壓緊壓力p、所述滑動速度v和所述制動持續(xù)時間tb則在運行期間持續(xù)地求取。從對于缸壓和行駛速度的檢測中并且從這些量的計算上的轉(zhuǎn)換中（在使用所述制動系統(tǒng)的幾何上的和運動學(xué)上的特性的情況下），求取所述壓緊壓力p和所述滑動速度。

所述接觸溫度t和所述制動功率p能夠在可用合適的計算模型的情況下借助于仿真來確定，并且可選地用在上述規(guī)則中。如果在特定的運行條件下所提到的數(shù)值中的一個或者兩個不可用，那么這由此來加以考慮：設(shè)置相應(yīng)的材料參數(shù)ε、δ=0并且如此相應(yīng)所配屬的變量（接觸溫度t、制動功率p）在所述規(guī)則中不起作用。

在測試行駛期間或者在運行觀察期間確定所述材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε和所述通用常數(shù)c，所述測試行駛或者運行觀察在所觀察的公路網(wǎng)中由參考車輛來實施，所述參考車輛裝備了合適的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于對缸壓和行駛速度進(jìn)行檢測并且可選地用于對接觸溫度t和制動功率p進(jìn)行模擬。

此外，在每次測試行駛之后，對所述制動器進(jìn)行檢查，并且在這個行駛期間求取全部實際上的磨損w0、也就是制動襯片的損耗。

通過如在圖1中所示出的那樣的迭代的方法來求取所述材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε和所述通用常數(shù)c。為此，將所測量的總磨損w0與所計算的總磨損ws進(jìn)行比較。

為此，將每次測試行駛的結(jié)果或者所述運行觀察的每個觀察時段的結(jié)果（也就是在測試行駛期間在n個時間步中所求取的、用于壓緊壓力p、滑動速度v和制動持續(xù)時間tb的數(shù)值，以及可選地用于溫度t或者制動功率p的數(shù)值）分配給一測量周期。

而后，利用材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε的、基于經(jīng)驗值的第一選擇，為每個測量周期j的測量時刻i計算被標(biāo)準(zhǔn)化到所述通用常數(shù)c上的磨損值wsji/c，并且從中通過對于所述磨損值wsji/c的總和來求取累積的標(biāo)準(zhǔn)化的總磨損wskum/c。由這個總磨損和相應(yīng)的所測量的累積的總磨損wokum按照

來確定用于所述通用常數(shù)c的數(shù)值。

利用所述通用常數(shù)c的如此求取的數(shù)值，從所計算的標(biāo)準(zhǔn)化的、用于每個測量周期的磨損值中求取所計算的、用于每個測量周期的磨損值wsj，將其與所測量的、用于每個測量周期的磨損值woj進(jìn)行比較，并且從中為相應(yīng)的測量周期確定平均的偏差

，對于j=1…n

也額外地求取跨越所有測量周期范圍的累積的偏差以及所述偏差的預(yù)測值，其中

。

將所述偏差值em、ek、ep與預(yù)先給定的最大值em*、ek*、ep*進(jìn)行比較，并且只有在所有三個數(shù)值處于相應(yīng)所配屬的最大值之下時、也就是滿足了條件

em<em*ek<ek*

ep<ep*時

才結(jié)束所述方法，并且用在圖2中所示出的按本發(fā)明的方法來考慮當(dāng)前的材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε的選擇，所述材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε用于待在運行狀態(tài)中確定-與用于進(jìn)行參數(shù)化的參考車輛相類似的軌道車輛的-制動襯片的損耗。

而如果所提到的條件中的至少一個條件沒有得到滿足，則用新的被改變的參數(shù)組來重復(fù)所述方法。對于迭代的計算過程來說，要使用如一般來說用于解非線性方程組的代數(shù)方法、比如所謂的牛頓法或者二分法。

如在圖2中示出的那樣，在運行狀態(tài)中在典型地1-2秒的周期性的時間間隔中求取所述壓緊壓力p（來自缸壓）、所述滑動速度v（來自行駛速度）以及所述制動持續(xù)時間tb并且可選也求取所述溫度t或者所述制動功率p。

如果所述壓緊壓力p在此超過預(yù)先給定的數(shù)值p*，并且由此意味著引起制動襯片的磨損的制動過程，則利用所述材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε及常數(shù)c的現(xiàn)在已知的數(shù)值按照以下規(guī)則

來求取磨損率并且從這個磨損率中根據(jù)

來確定磨損增量，其中表示在預(yù)測計算的二次數(shù)據(jù)檢測過程或者計算過程之間的時間間隔，并且所述磨損增量表示在這個時間段期間的磨損。

由所述磨損增量和到目前為止的磨損wn，按照來計算新的用于所述磨損的數(shù)值，并且根據(jù)

來確定平均磨損率，其中tbk表示制動過程k的制動持續(xù)時間，并且wk表示制動過程k的所計算的磨損。

現(xiàn)在能夠利用所述用于平均磨損率的數(shù)值、有效磨損wn+1以及最大允許磨損wmax按照

來確定直至必要的襯片更換的總制動持續(xù)時間tbt，并且相應(yīng)地對所述車輛的保養(yǎng)間隔進(jìn)行調(diào)整。