СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМОЙ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, ОДНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2022 года по МПК B60T7/12 

Область техники

Настоящее изобретение в целом относится к области способов управления железнодорожным транспортным средством; в частности, изобретение относится к способу управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства.

Уровень техники

В большинстве существующих систем и способов торможения железнодорожных транспортных средства включение и управление тормозными системами, зависимо или независимо от сцепления, действуют независимо друг от друга без какого-либо конкретного порядка или правила.

Эти системы не обеспечивают централизацию сбора, анализа и управления различными вариантами торможения.

Однако в некоторых недавних случаях была использована централизация различных вариантов торможения на основе коэффициента сцепления. Этот подход, однако, не учитывает все возможное взаимодействие факторов, которые могут повлиять на замедление железнодорожного транспортного средства.

В других недавних случаях тормозное усилие создается на основе оценки требуемого тормозного усилия и приложенного тормозного усилия. В этом случае эти оценки не учитывают нелинейные и атмосферные условия. Следовательно, управление замедлением не будет оптимальным.

Например, в патенте WO 2016207078 A2 описана тормозная система, в которой предусмотрено целевое значение торможения, акселерометр для определения силы торможения по замедлению и для адаптации текущей силы торможения к целевому значению силы торможения. В этом документе описана только индивидуальная оценка тормозного усилия каждого компонента.

В US 9126605 B2 описан способ торможения для железнодорожного транспортного средства, который предусматривает сигнал потери сцепления и соответствующие тормоза адгезионного типа. В этом документе описывается только возможность увеличения тормозного усилия на осях, где есть сцепление.

Кроме того, в US 9254830 B2 описано только создание тормозного усилия для тормозного цилиндра на основе данных от акселерометра и скорости вращения колес.

Вышеуказанные системы и способы не оптимизируют характеристики торможения, поскольку они не представляют никакой общей точки зрения, не учитывают износ и эффективность средств воздействия на торможение. Таким образом, вышеуказанные недостатки приводят к неиспользованию полного тормозного потенциала железнодорожного транспортного средства и к отсутствию возможности применения контрмер для улучшения торможения железнодорожного транспортного средства.

В результате в известных системах часто возникают более длительные, чем ожидалось, тормозные пути в результате чрезмерного износа средств воздействия на торможение и, в частности, в результате плохих тормозных характеристик, что может привести к авариям.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства, который позволяет использовать весь потенциал тормозной системы железнодорожного транспортного средства и который также дает возможность применения контрмер для улучшения торможения железнодорожного транспортного средства. Таким образом, могут быть уменьшены тормозной путь и, следовательно, количество аварий.

Поэтому для достижения этого результата способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства основан на анализе требуемой цели, то есть замедления железнодорожного транспортного средства, чтобы обеспечить более полный и надежный подход к торможению.

Вышеупомянутые и другие цели и преимущества достигаются, согласно аспекту изобретения, способом управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства, имеющего характеристики, определенные в п. I формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в соответствующих пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже описаны функциональные и конструктивные характеристики некоторых предпочтительных вариантов осуществления способа управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства согласно изобретению. Делается ссылка на прилагаемые чертежи, а именно:

- на фиг. 1 показана в качестве примера система, приспособленная для реализации способа управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства согласно изобретению;

- на фиг. 2 показана структурная схема внутренней структуры модуля управления сцеплением системы по фиг. 1; и

- на фиг. 3 показана структурная схема внутренней структуры оптимального модуля контроля сцепления модуля управления сцеплением по фиг. 2.

Подробное описание изобретения

Перед подробным объяснением множества вариантов осуществления изобретения следует уточнить, что изобретение не ограничено в его применении подробностями конструкции и конфигурацией компонентов, представленных в последующем описании или показанных на чертежах. Изобретение может предполагать другие варианты осуществления и может быть реализовано или достигнуто, по существу, разными способами. Следует также понимать, что формулировка и терминология имеют описательные цели и не должны рассматриваться как ограничивающие. Использование слов «включать» и «содержать» и их вариации следует понимать как охватывающие указанные ниже элементы и их эквиваленты, а также дополнительные элементы и их эквиваленты.

Способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства, содержащего множество средств 2 воздействия на замедление, в первом варианте осуществления содержит этап вычисления разности замедления между целевым замедлением и, по меньшей мере, предполагаемым эффективным замедлением и этап выбора, по меньшей мере, одного средства воздействия из множества средств 2 воздействия согласно разности замедления и, по меньшей мере, одного из решающих факторов, перечисленных ниже.

Решающие факторы могут быть фактором задачи для указания того, что целевое замедление соответствует рабочему торможению или экстренному торможению или что участок, проходимый железнодорожным транспортным средством, предотвращает использование конкретных средств воздействия на замедление, факторами преимуществ и недостатков, присущих каждому средству воздействия на замедление, которые указывают на положительные и отрицательные рабочие характеристики, факторами реакции на месте применения, указывающими на условия окружающей среды вокруг, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства, и факторами состояния системы, указывающими на текущее состояние тормозной системы.

Факторы состояния системы, которые указывают на текущее состояние тормозной системы, могут содержать, помимо прочего, фактор, указывающий на состояние износа тормозной системы, и/или фактор, указывающий на текущий уровень использования каждого средства 2 воздействия на замедление.

Способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства дополнительно содержит этап управления, по меньшей мере, одним средством воздействия, выбранным в соответствии с разницей в замедлении, и, по меньшей мере, одним из указанных решающих факторов, которые, как уже указывалось выше, могут быть фактором задачи, факторами преимуществ и недостатков, присущих каждому средству воздействия на торможение, факторами реакции на месте применения и факторами состояния тормозной системы.

Каждое средство 2 запроса на замедление может представлять собой устройство для подачи материала, предназначенное для положительного или отрицательного изменения коэффициента трения между колесом и рельсом, и/или тормоз, воздействующий на диск или ось, электропневматического, электродинамического, механического, гидравлического типа или их комбинации, и/или тормоз, воздействующий на колеса, электропневматического, механического, гидравлического типа, и/или тормоз, воздействующий на рельс, и/или защита от скольжения колес, ЗСК (WSP), и/или вихретоковый тормоз.

Очевидно, что средства для осуществления дальнейшего замедления поезда относительно его естественного замедления (сопротивление воздуха и качения и в некоторых случаях уклон рельс) многочисленны. Некоторые средства воздействия на замедление могут быть связаны с одной и той же точкой соприкосновения между колесом и рельсом, другие могут позволять изменять свойства точек соприкосновения между колесом и рельсом (также известно как «эффект очистки»), что позволяет осуществлять большее замедление. Другие средства воздействия на замедление позволяют изменять свойства контакта локальной точки соприкосновения или позволяют изменять свойства точек соприкосновения колеса/рельса и добавлять независимую точку соприкосновения.

Другие средства воздействия на замедление могут быть полностью независимы от точки соприкосновения между колесом и рельсом.

Вышеупомянутые средства воздействия на замедление, содержащиеся в системе управления замедлением, могут фактически управляться в соответствии с их эксплуатационными характеристиками, и положительными, и отрицательными, и/или в соответствии с условиями окружающей среды вокруг железнодорожного транспортного средства. Например, условия окружающей среды могут содержать значение сцепления между колесами железнодорожного транспортного средства и рельсами.

В качестве примера для выбора подходящего средства воздействия на замедление может использоваться простая таблица, показывающая основные характеристики каждого средства воздействия на замедление.

Фактически преимущества и недостатки каждого средства воздействия на замедление хорошо известны и могут оцениваться совместно для задействования наиболее подходящего средства воздействия на замедление, в соответствии с двумя вышеупомянутыми основными аспектами.

Как упомянуто выше, по меньшей мере, одно средство воздействия на замедление может использоваться в зависимости от того, соответствует ли целевое замедление рабочему торможению или экстренному торможению.

Наиболее важным критерием могут быть замедление и связанный с ним уровень безопасности при торможении, в частности, позволяющий избежать износа тормозной системы.

Расчетное эффективное замедление может измеряться, по меньшей мере, первым датчиком и/или оцениваться как производная скорости, по меньшей мере, одного колеса железнодорожного транспортного средства, измеренной вторым датчиком.

В частности, первый датчик может быть акселерометром, а второй датчик может быть датчиком угловой скорости.

Очевидно, что для оценки эффективного замедления эффективная скорость может быть преобразована в эффективное ускорение, например путем вычисления производной скорости вагона.

С другой стороны, целевое замедление может вызываться машинистом путем управления заранее заданным тормозным рычагом или посредством команды от системы автоматического управления поездом, полученной из сигнала, например, сигнала, указывающего на необходимость движения на более низкой скорости, чем текущая скорость железнодорожного транспортного средства.

Кроме того, этап управления, по меньшей мере, одним средством воздействия, выбранным в соответствии с разницей в замедлении, и, по меньшей мере, одним из следующих решающих факторов, может включать включение и выключение выбранного средства воздействия. В качестве альтернативы или дополнения он также может включать регулировку интенсивности задействования выбранного средства воздействия. Например, устройство для подачи материала может быть включено, выключено, и/или может быть изменено количество подаваемого материала.

На фиг. 1 показана система 1, выполненная с возможностью реализации способа, описанного выше, приведенная в качестве примера.

Такая система I может содержать, как показано на фиг. 2, модуль 4 управления сцеплением, который содержит модуль 6 обработки ускорения и модуль 8 вычисления ускорения. Модуль 6 обработки ускорения получает данные об ускорении 7 поезда с использованием датчика, например акселерометра. Модуль 8 расчета ускорения получает скорость 9 колес поезда и выводит из нее ускорение. Каждый из модулей дает оценку замедления поезда, которые будут сравниваться друг с другом. Такие оценки замедления могут затем быть скорректированы в дополнительном модуле 10 текущего замедления.

Текущее замедление 11 поезда отправляется в модуль 12 разности замедления. Этот модуль также принимает запрос 14 на замедление, который может, например, поступать из разных источников, таких как, среди прочего, БУТ (BCU, блок управления тормозом), СКДУ (TCMS, система контроля, диагностики и управления), цифровой сигнал и т.д.

Затем модуль разности замедления передает разность 15 между запросом на замедление и текущим замедлением в модуль 16 управления оптимальным сцеплением. Значение разницы между запросом на замедление и текущим замедлением может быть положительным или отрицательным.

Модуль управления оптимальным сцеплением может решить, какое средство воздействия на замедление задействовать на основании, например, текущего состояния тормозных устройств, знака разности замедления и амплитуды и других сигналов.

Как показано на фиг. 3, модуль 16 управления оптимальным сцеплением может содержать пять модулей:

- модуль 22 факторов задачи, позволяющий понимать сообщения 23, поступающие из системы сигнализации или из СКДУ (TCMS); примером может быть цикл безопасности (аварийный), а другим примером может быть сигнал запрета МТБ из-за особенностей участка маршрута, по которому движется железнодорожный вагон;

- модуль 24 присущих преимуществ и недостатков, который может содержать таблицу, в которой перечислены характеристики различных средств воздействия на замедление. Этот модуль может также включать прошлые предпочтения по использованию различных средств.

- модуль 26 факторов реакции на месте применения, анализирующий информацию 27, представляющую состояние взаимодействия между поездом и окружающей средой, например состояние железной дороги. Этот модуль также может делать предложения по улучшению замедления. Значение сцепления и макроскопическое описание окружающей среды могут быть примерами входных данных, которые могут поступать в этот модуль;

- модуль 28 состояния системы, который позволяет понять текущее состояние системы и сравнить его с командами 29 запроса на замедление для понимания любого отклонения между отправленной командой и эффективными измеренными значениями. Этот модуль также может использоваться для расчета оставшейся гибкости, которую система может предложить. Другие входные данные могут включать в себя скорость и нагрузку поезда; скорость может влиять на сцепление, имеющееся между колесом и рельсом, а нагрузка может влиять на усилие, которое должно быть приложено для получения постоянного тормозного усилия независимо от нагрузки. Переменные состояния могут включать одну или несколько переменных. Некоторыми примерами могут быть:

- P_цил;

- скорость;

- скольжение;

- нагрузка;

- наличие песка;

- состояние износа.

Вышеупомянутые четыре модуля, содержащиеся в модуле управления оптимальным сцеплением, и значение разности замедления могут использоваться в модуле 20 принятия решения, который выдает команды на задействование различных средств воздействия на замедление.

Очевидно, что система, описанная выше, представляет собой одну из возможных систем управления, которые могут реализовывать способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства согласно изобретению; однако изобретение не ограничивается этим вариантом осуществления.

Преимущественно, в способе и в системе, описанной выше, контур управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства замыкается на желаемый эффект, то есть замедление. Таким образом, создается средство управления для обеспечения более комплексного подхода.

Были описаны различные аспекты и варианты осуществления системы и способа управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства согласно изобретению. Предполагается, что каждый вариант осуществления может быть объединен с любым другим вариантом осуществления. Кроме того, изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления, но может варьироваться в рамках, определенных прилагаемой формулой изобретения.

Предложен способ управления тормозной системой железнодорожного транспортного средства, содержащий множество средств (2) воздействия на замедление, включая следующие этапы: вычисление разности замедления между целевым замедлением и предполагаемым эффективным замедлением; выбор средства (2) воздействия в зависимости от разницы замедления и одного из следующих решающих факторов: а) фактора задачи, б) факторов преимуществ и недостатков, присущих каждому средству воздействия на замедление, в) факторов реакции на месте применения, указывающих на условия окружающей среды вокруг железнодорожного транспортного средства, и г) фактора состояния системы; управление выбранным средством воздействия на замедление, в соответствии с разницей замедления и вышеупомянутым решающим фактором. Достигается оптимизация торможения. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства, который содержит множество средств (2) воздействия на замедление, включая следующие этапы:

- вычисление разности замедления между целевым замедлением и, по меньшей мере, предполагаемым эффективным замедлением;

- выбор, по меньшей мере, одного средства воздействия на замедление из указанного множества средств (2) воздействия на замедление, в зависимости от разности замедления и следующих решающих факторов:

а) фактор задачи, указывающий на то, что целевое замедление соответствует рабочему торможению или экстренному торможению или что участок, на котором движется железнодорожное транспортное средство, предотвращает использование конкретного средства (2) воздействия на замедление;

б) факторы преимуществ и недостатков, присущие каждому средству воздействия на замедление, которые указывают на рабочие характеристики, которые могут быть и положительными, и отрицательными;

в) факторы реакции на месте применения, указывающие на условия окружающей среды вокруг, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства;

г) факторы состояния системы, указывающие на текущее состояние тормозной системы;

- управление, по меньшей мере, одним выбранным средством воздействия на замедление, в соответствии с разницей замедления и следующими решающими факторами:

а) фактор задачи, указывающий на то, что целевое замедление соответствует рабочему торможению или экстренному торможению или что участок, на котором движется железнодорожный вагон, предотвращает использование конкретного средства (2) воздействия на замедление;

б) факторы преимуществ и недостатков, присущие каждому средству воздействия на замедление, которые указывают на положительные и отрицательные рабочие характеристики;

в) факторы реакции на месте применения, указывающие на условия окружающей среды вокруг, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства;

г) факторы состояния системы, указывающие на текущее состояние тормозной системы.

2. Способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства по п. 1, в котором каждое средство (2) воздействия на замедление представляет собой устройство для подачи материала, предназначенное для изменения коэффициента трения между колесом и рельсом, и/или тормоз, воздействующий на диск или ось, электропневматического, электродинамического, механического, гидравлического типа или их комбинации, и/или тормоз, воздействующий на колеса, электропневматического, механического, гидравлического типа, и/или тормоз, воздействующий на рельс, и/или защита от скольжения колес, ЗСК, и/или вихретоковый тормоз.

3. Способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства по любому из предыдущих пунктов, в котором этап управления, по меньшей мере, одним выбранным средством воздействия на замедление, в соответствии с разностью замедления, и, по меньшей мере, один из указанных решающих факторов включают включение и выключение выбранного средства воздействия на замедление и/или регулировку интенсивности действия выбранного средства воздействия.

4. Способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства по любому из предыдущих пунктов, в котором оцененное эффективное замедление определяется, по меньшей мере, одним первым датчиком и/или оценивается в соответствии со скоростью, по меньшей мере, одного колеса железнодорожного транспортного средства, определенной вторым датчиком.

5. Способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства по п. 4, в котором первый датчик представляет собой акселерометр, а второй датчик представляет собой датчик угловой скорости.

6. Способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства по любому из предыдущих пунктов, в котором, по меньшей мере, один из упомянутых факторов реакции на месте применения, указывающих на условия окружающей среды вокруг, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства, является фактором, указывающим на значение сцепления между колесами железнодорожного вагона и рельсом.

7. Способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства по любому из предыдущих пунктов, в котором, по меньшей мере, один из упомянутых факторов состояния системы, указывающих на текущее состояние тормозной системы, является фактором, указывающим на износ тормозной системы, и/или фактором, указывающим на текущий уровень использования каждого средства (2) воздействия на замедление.

8. Способ управления тормозной системой, по меньшей мере, одного железнодорожного транспортного средства по любому из предыдущих пунктов, в котором целевое замедление представляет собой значение, заданное машинистом посредством приведения в действие заданного тормозного рычага, или значение, соответствующее команде, предоставленной системой автоматического управления поездом, полученной из принятых сигналов.