在轨道车辆中对附着力增加剂的输出的控制的制作方法

1.本发明涉及一种在轨道车辆上对附着力增加剂的输出的控制，以便在车轮之前或在车轮附近相应地控制附着力增加剂在轨道上的输出以及分配。


背景技术：

2.在钢轨上行驶的具有钢轮的轨道车辆中存在的很大的优点在于，存在相对较低的行驶阻力；然而，车轮轨道接触的低阻力同时限制了通过车轮使轨道车辆加速或减速的能力。在轨道干燥时可能的力传递已经受到限制。在轨道被弄脏、潮湿或者结冰时，力传递的潜力进一步降低。如果在这种条件下实施制动，可能甚至实施全制动或者快速制动，则产生如下问题：由于车轮抱死而不能最佳地进行减速以及可能出现车轮损坏。
3.因此，在现有技术中，轨道车辆通常配备有离心或防滑系统。所述离心或防滑系统可以控制车轮速度、也就是单个车轮或者车轮组的速度，使得可供使用的力锁合(沿车辆纵向方向可传递的切向力相对于正交地作用的车轮负荷的因数)尽可能好地用于车辆驱动，但是也用于制动。在许多轨道车辆中，这种滑动保护和离心保护附加地通过附着力增加剂的应用系统、例如撒砂装置来补充，以便在轨道车辆的确定的车轮之前或附近输出附着力增加剂、例如沙子。这种附着力增加剂改善了从车轮到轨道的力锁合。但附着力增加剂不必是固体，而是可以是流体、凝胶或烟、雾或气溶胶。
4.在现有技术中，专利文献de4137546c2公开了一种用于确定轨道车辆的行驶速度的方法。为了计算行驶速度，测量轨道车辆的车轮与轨道之间的静摩擦系数。此外，公开了一种微型计算机，通过该微型计算机影响轨道车辆的制动力，从而避免车轮抱死。
5.在已知的文献de60124993t2中公开了一种用于轨道车辆的撒砂装置，通过该撒砂装置借助于压缩空气在车轮与轨道之间喷射用于防止打滑的沙子。压缩空气的喷射压力可以根据行驶风而变化。
6.此外，在现有技术中已知专利文件de102018209920b3，其涉及轨道上的湿度和轨道与轨道车辆的车轮之间的降低的附着值。该文献公开了一种用于预测轨道与在轨道上滚动的车轮之间的接触点中的附着值的方法，其中，考虑多个环境参数，例如空气压力、空气温度、空气湿度。
7.用于输出附着力增加剂的装置用于，当存在特别低的力锁合状况时，能够将附着力增加剂引入到车轮轨道接触部中并且因此能够提高力锁合值。因此，能够改进轨道车辆的驱动能力或制动能力。根据现有技术的用于输出附着力增加剂的设备施加恒定地或与速度相关地预先给定的输出率(即每个时间单位或每段经过的路程的附着力增加剂的输出)。
8.通过每个在施撒的附着力增加剂上滚动的车轮，其作用降低。可供使用力锁合值根据轨道的污染而显著变化并且在例如被压碎的树叶的影响下可以达到低于0.01。在干燥的轨道中，力锁合值通常为0.15或更大。
9.在这种条件下，通常不能为其中一个前轮配备用于输出附着力增加剂的设备。因此，轨道车辆通常装备有多个用于沿车辆输出附着力增加剂的装置。然而，通过恒定的或与
速度相关地预先给定的每时间单位和经过的值的输出率，每个轨道车辆的附着力增加剂的消耗可能变得非常高，并且不能够有针对性地在例如特别需要力锁合的部位处提高力锁合。因此，现有技术中的输出率不能适应在制动期间沿列车在车轮处存在的力锁合。
10.因此，在这种系统中不能有针对性地局部地或者说单独地控制用于将附着力增加剂输出给一个/多个确定的车轮的装置。在这种系统中，例如可能出现输出太多的附着力增加剂(例如沙子)，这显著地增加附着力增加剂的消耗，而没有充分地或有针对性地提高力锁合。


技术实现要素：

11.因此，本发明的任务是，提供一种改进的对轨道车辆的附着力增加剂的输出的控制，以便清除现有技术中的缺点。
12.所述任务通过一种根据权利要求1所述的用于控制轨道车辆的附着力增加剂的输出的设备以及一种根据权利要求8所述的用于控制轨道车辆的附着力增加剂的输出的方法来解决。本发明的其它有利的设计方案是从属权利要求的主题。
13.本发明包括一种用于控制轨道车辆的附着力增加剂的输出的设备，该设备包括至少一个用于输出附着力增加剂的装置，该装置配属于轨道车辆的车轮并且优选地设置在轨道车辆的车轮的附近。
14.优选地，用于输出附着力增加剂的装置直接位于确定的车轮之前。
15.该系统还包括至少一个车轮速度传感器和/或车轮加速度传感器，所述车轮速度传感器和/或车轮加速度传感器测量确定的车轮的车轮速度或者转速或车轮加速度，和/或用于确定作用在车轮上的实际转矩的转矩传感器。所测量的车轮加速度优选是车轮的角加速度。作用在车轮上的额定转矩根据制动系统结构来确定或由所述制动系统结构得知。
16.还设置有测量仪器，该测量仪器确定整个轨道车辆的沿车辆纵向方向的车辆速度和/或加速度。计算单元适合用于确定车轮的车轮速度或者车轮转速和轨道车辆的速度的比值、或/和车轮加速度和轨道车辆的沿纵向方向的加速度的比值、和/或作用在车轮上的额定转矩与实际转矩之间的比值。
17.考虑至少一个所述比值，尤其是所述比值的变化。根据所述至少一个比值的变化控制用于输出附着力增加剂的装置的附着力增加剂的输出。用于输出附着力增加剂的装置的附着力增加剂的输出因此是控制变量。
18.因此，可以直接对滑动或在确定的车轮上的力锁合的减小做出反应，因为在这些车轮上有针对性地将附着力增加剂输出到轨道上，以便又减少滑动或减少力锁合的减小。
19.优选地，用于输出附着力增加剂的装置的附着力增加剂的输出的控制不仅考虑一个车轮，而且考虑多个车轮。这优选是配属于用于输出附着力增加剂的装置的车轮，例如最接近的两个车轮或最接近的五个车轮。在这种情况下，该计算单元适合用于确定至少一个另外的车轮的车轮速度或者车轮转速和轨道车辆的速度的比值、和/或至少一个另外的车轮的车轮加速度和轨道车辆的沿纵向方向的加速度、和/或作用在该至少一个另外的车轮的上的额定转矩和至少一个另外的车轮的实际转矩的比值，并且同样考虑所述计算结果来控制用于输出附着力增加剂的装置的附着力增加剂的输出。
20.因此确保了在轨道上所输出的附着力增加剂到达最接近的车轮，所述车轮行驶到
所输出的附着力增加剂上。因此，可以局部地控制附着力增加剂的输出，也就是说在可以观察到力流减小的那个车轮或那些车轮处进行干预并且相应地输出附着力增加剂。因此，附着力增加剂不需要在轨道车辆的整个长度上输出，这节约了附着力增加剂并且此外改进了在完全确定的车轮上的力锁合。
21.优选地，在该系统中每个用于输出附着力增加剂的装置设置有用于测量附着力增加剂的输出的测量仪器，该测量仪器测量用于输出附着力增加剂的装置的附着力增加剂的当前实际的输出。通过监控所述参数可以相应地进行实际输出率的控制，并且可以避免相应的用于输出附着力增加剂的装置的偏差或故障。
22.优选地，在轨道车辆上设置至少两个用于输出附着力增加剂的装置(每个轨道一个)，如果不是甚至设置多个用于(沿车辆)输出附着力增加剂的装置。所述装置全部局部控制，并且考虑配属于相应的用于输出附着力增加剂的装置的每个车轮的数据。也可以使用更多个车轮的数据来控制用于输出附着力增加剂的装置的附着力增加剂的输出。
23.优选地还设置有数据传输单元，该数据传输单元使相应的计算单元能够相互通信以及交换测量结果和计算结果。因此，在车辆长度上可以设置有一个或多个受控制的用于输出附着力增加剂的装置，在所述装置中通过数据传输单元、例如数据总线来交换参数。
24.如果现在应当证实用于输出附着力增加剂的装置已经达到其附着力增加剂的最大输出率，尽管根据通过计算单元的计算或控制必须输出实际上更多的附着力增加剂，那么可以通过数据传输单元在轨道车辆的其它部位处操控另外的用于输出附着力增加剂的装置，以便可以在所述其它部位处输出相应更多的附着力增加剂。
25.因此，如果计算单元确定针对相应的用于输出附着力增加剂的装置计算得出的附着力增加剂的输出率高于附着力增加剂的最大(例如技术上最大可能的)输出率，则可以将实际计算得出的附着力增加剂的输出率与附着力增加剂的最大输出率之间的偏差经由所述数据传输单元传递给另一个计算单元，该另一个计算单元使相应另一个用于输出附着力增加剂的装置对应地补充通过计算单元确定的附着力增加剂的输出率的偏差并且在那里相应地输出更多附着力增加剂，只要不超过该相应另一个用于输出附着力增加剂的装置的附着力增加剂的最大输出率。否则，也可以操控另一个用于输出附着力增加剂的装置，或可以将实际计算出的附着力增加剂的输出率与所述一个用于附着力增加剂的输出的装置的附着力增加剂的最大输出率之间的偏差分配到多个另外的用于输出附着力增加剂的装置上。
26.也有利的是，用于输出附着力增加剂的装置失效或者在该装置中不再存在附着力增加剂。
27.此外，对于通过一个或多个用于输出附着力增加剂的装置来控制附着力增加剂的输出，可以预先给定上界限值和/或下界限值，在超过所述上界限值和/或低于下界限值时，通过用于附着力增加剂的输出装置可以增加或减少附着力增加剂的输出。因此存在力锁合的区域，在该区域中不进行对附着力增加剂的输出的干预。这使得所述控制更简单和更不费事，并且只有当力锁合过低并且必须非常多地输出附着力增加剂时，或力锁合过高并且因此可以节省附着力增加剂时才做出反应。
28.本发明还涉及一种用于控制轨道车辆的附着力增加剂的输出的方法，该方法包括以下步骤：
29.a)检测轨道车辆的沿纵向方向的速度和/或加速度；
30.b)检测轨道车辆的车轮的车轮速度和/或车轮转速或车轮加速度和/或作用在车轮上的实际车轮转矩；
31.c)确定车轮的车轮速度或车轮转速和轨道车辆的速度的比值、和/或车轮的车轮加速度和轨道车辆的沿纵向方向的加速度的比值，和/或作用在车轮上的实际转矩和额定转矩的比值，
32.d)根据在步骤c)中获得的比值控制用于输出附着力增加剂的装置的附着力增加剂的输出，其中，为了该控制，使用在步骤c)中确定的针对该车轮的比值。
33.所测量的车轮加速度优选是车轮的角加速度。
34.优选地，在此为每个用于输出附着力增加剂的装置考虑多个车轮，这些车轮例如设置成紧邻相应的用于输出附着力增加剂的装置。因此，对于确定数量的车轮设置有一个用于输出附着力增加剂的装置。
35.优选地，此外设置在轨道车辆上的至少两个用于输出附着力增加剂的装置与数据传输单元连接，该数据传输单元适合用于交换运行和控制参数。所述数据传输单元优选是数据总线。
36.然后，如果对于两个用于输出附着力增加剂的装置确定附着力增加剂的最大输出率(即附着力增加剂的技术上可能的最大输出或借助例如牵引速度确定的设定值)，和计算单元确定对于相应的用于输出附着力增加剂的装置计算得出的附着力增加剂的输出率高于附着力增加剂的最大输出率，则可以将计算得出的附着力增加剂的输出率与附着力增加剂的最大输出率之间的偏差经由所述数据传输单元传递给另一个计算单元，所述另一个计算单元控制另一个用于输出附着力增加剂的装置。然后，相应另一个用于输出附着力增加剂的装置对应地补充通过该计算单元确定的附着力增加剂的输出率的所述偏差，只要不超过所述相应另一个用于输出附着力增加剂的装置的附着力增加剂的最大输出率。
37.在根据本发明的方法中，优选可存储或可预先给定用于确定参数的上界限值或下界限值，在超过所述上界限值或低于下界限值时，相应地提高或降低用于输出附着力增加剂的装置的附着力增加剂的输出。
38.在此，因此可以存储确定的公差范围，在该公差范围内车轮与轨道之间的力锁合是可容忍的，然而如果离开所述优选的范围，则相应地输出附着力增加剂。同时，在达到所需的力锁合水平的情况下，能够一直减少附着力增加剂的输出，以便尽管如此仍达到预先给定的界限值。
39.基于根据本发明的装置和根据本发明的方法能够实现对附着力增加剂的输出率的可单独适配的控制、尤其是对附着力增加剂的输出率的可局部适配的控制。此外，利用这种系统可以实现附着力增加剂的驱动优化的、延迟优化的或消耗优化的量控制。
附图说明
40.下面参照附图详细阐述一个优选的实施例：
41.图1示例性地示出轨道车辆，该轨道车辆装备有根据本发明的用于控制附着力增加剂的输出的系统。
42.图2更准确地示出计算单元，该计算单元包含在轨道车辆的用于控制附着力增加
剂的输出的系统中。
具体实施方式
43.在图1中示出轨道车辆s，在该轨道车辆上设置有多个车轮r1、r2；r1’、r2’；r1”、r2”，在此始终两个车轮相应紧密地并列地布置。在车轮对r1、r2；r1’、r2’；r1”、r2”的附近分别布置有一个用于输出附着力增加剂的装置1、1’、1”。在这些装置上分别直接固定有一个用于测量附着力增加剂的输出的测量仪器3、3’、3”。在每个车轮r1、r2；r1’、r2’；r1”、r2”上布置有相应的车轮速度传感器2、2’、2”。此外，紧邻每个车轮对设置有计算单元6、6’、6”。一般在车辆上还设置有用于车辆速度的测量仪器4以及用于沿车辆纵向方向的车辆加速度的测量仪器5以及数据传输单元7。
44.在轨道车辆向右运动的情况下，所述车轮r1和r2配设有用于输出附着力增加剂的装置1(所述车轮r1’和r2’相应地配设有用于输出附着力增加剂的装置1’并且所述车轮r1”和r2”相应地配设有用于输出附着力增加剂的装置1”)。
45.但这在轨道车辆向左运动的情况下没有固定的配属关系，所述车轮r1和r2可以配设有用于输出附着力增加剂的装置1’(所述车轮r1”和r2”可以相应地配设有用于输出附着力增加剂的装置1)。
46.因此，计算单元6、6’、6”分别局部地计算和控制用于输出附着力增加剂的装置1、1’、1”的附着力增加剂的输出。
47.在图2中示出在计算单元6中的输入参数和输出参数。一般在这里查询用于车辆速度的测量仪器4以及用于沿车辆纵向方向的车辆加速度的测量仪器5的测量值。此外，如果来自其它计算单元6’的信息在这里起作用，则计算单元6与数据传输单元7通信。此外，计算单元6查询所述两个车轮速度传感器2、2以及用于测量附着力增加剂3的输出的测量仪器的数据。计算单元6然后相应地进行控制，并且相应地计算用于输出附着力增加剂1的装置的输出率。然后将所述值输出给用于输出附着力增加剂1的装置。
48.可以利用根据本发明的系统和根据本发明的方法执行的控制的示例如下：
49.例如可以进行加速行为或减速行为的优化。通过用于输出附着力增加剂的装置1、1’、1”进行的附着力增加剂的输出率一直提高到最大允许的或可能的输出率，直到这样改善所有车轮r1、r2、...、rn的力锁合，使得通过测量仪器5对于在车辆纵向方向上观察到的牵引加速度或者牵引减速度在与干燥的轨道相比所容许的或者减小的能力之内。
50.另一方面，也可以优化附着力增加剂的消耗。根据本发明的系统或方法则可以将所施加的附着力增加剂的量单独地降低到明显降低的最小值。在达到所需的力锁合之后的输出率然后一直减小，直到实际的力锁合水平又下降低于所需的水平，即至少所需的水平，以便确保可靠的加速和制动，而不损坏车轮。如果驱动作用或制动作用下降得过大，那么附着力增加剂的输出率又提高。
51.本发明不限于所示的实施方式。
52.在图1和图2中所示的实施方式中分别示出车轮速度传感器，但也可以同样好地设置有车轮加速度传感器2a或车轮转矩传感器2b，那么就确定了车轮加速度和轨道车辆(s)的沿纵向方向的加速度的比值和/或作用在车轮(r1)上的实际转矩和车轮(r1)的额定转矩的比值。
53.此外，还可以通过中央计算单元来计算用于输出附着力增加剂的单独的装置1、1’、1”的输出率。
54.本发明包括一种用于控制轨道车辆s的附着力增加剂的输出的设备和方法，该设备包括至少一个用于输出附着力增加剂的装置1，该装置配属于轨道车辆的车轮r1。
55.该系统还包括至少一个车轮速度传感器2和/或车轮加速度传感器2a和/或车轮转矩传感器2b，它们测量特定车轮的车轮速度或者车轮转速和/或车轮加速度和/或作用在车轮上的车轮转矩。还设置有测量仪器4、5，所述测量仪器确定整个轨道车辆的沿车辆纵向方向的车辆速度和/或加速度。计算单元6适合用于确定车轮的车轮速度或者车轮转速和轨道车辆的速度的比值、或/和车轮加速度和轨道车辆的沿纵向方向的加速度的比值、和/或在作用在车轮上的额定转矩与实际转矩之间的比值。考虑所述至少一个比值，尤其是所述比值的变化。借助所述至少一个比值的变化控制用于输出附着力增加剂的装置1的附着力增加剂的输出。
56.附图标记列表
57.s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轨道车辆
58.r1、r2、rn 车轮
59.1、1’、1
”ꢀ
用于输出附着力增加剂的装置
[0060]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车轮速度传感器
[0061]
2a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车轮加速度传感器
[0062]
2b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
转矩传感器
[0063]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
用于测量附着力增加剂的输出的测量仪器
[0064]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
用于车辆速度的测量仪器
[0065]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
用于沿车辆纵向方向的加速度的测量仪器
[0066]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
计算单元
[0067]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
数据传输单元