JP6124889B2

JP6124889B2 - 電磁吸着レールブレーキ装置を備えたブレーキシステム

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Publication number: JP6124889B2
Application number: JP2014525407A
Authority: JP
Inventors: エルストープフマーク−グレゴリー; レーマンヘンリー; ラートハマーリヒャート
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: WO2013024016A2; US9278701B2; CN103732461A; EP2741945A2; WO2013024016A3; DE102011110053A1; US20140246282A1; JP2014524384A; EP2741945B1

Description

本発明は、電磁吸着レールブレーキ装置を備えたレール車両のブレーキシステムに用いられるブレーキ制御装置、このようなブレーキ制御装置を備えたブレーキシステム、レール車両ならびにレール車両のブレーキシステムの少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置を制御する方法に関する。

最近のレール車両は、しばしば種々異なる作用を有する複数のブレーキ装置を備えたブレーキシステムを有する。一般には、圧力操作式のブレーキ装置のような摩擦ブレーキ装置、たとえばハイドロリック式のブレーキまたはニューマチック式のブレーキ、または電気式または電気機械式のブレーキが、主として使用され得る常用ブレーキとして設けられている。その他に、付加的にとりわけ渦電流ブレーキ、リターダ、あるいはまた電磁吸着レールブレーキが使用される。渦電流ブレーキとは異なり、電磁吸着レールブレーキ装置は、作動時にレールと摩擦接触させられる摩擦ブレーキ装置である。通電により、電磁吸着レールブレーキ装置は磁化されて、レールに強力に粘着する。このときに、電磁吸着レールブレーキ装置は著しい摩耗を受ける。特に急速制動または非常制動の実施時では、電磁吸着レールブレーキ装置が、標準の常用ブレーキ装置のブレーキ作用を補助するために使用される。

本発明の課題は、電磁吸着レールブレーキ装置の改善された作動を可能にすることである。この場合、特に制動時における電磁吸着レールブレーキ装置の摩耗が減じられることが望まれる。

この課題は、独立請求項の形の請求項に記載の特徴により解決される。

本発明の別の有利な構成および改良形は、従属請求項の形の請求項に記載されている。

本明細書の枠内において、「レール車両」とは、固有の駆動装置を備えているか、または備えていない１つまたは複数の車両および／または任意の組合せの形の牽引車両を意味し得る。特にレール車両は動力車を有していてよい。レール車両またはレール車両の車両はボギー台車を有していてよく、このボギー台車に車両の車輪軸が配置されている。ボギー台車は車両上部構造に取り付けられていてよい。ブレーキシステムは少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置と常用ブレーキ装置とを有していてよい。常用ブレーキ装置は、摩擦接続もしくは粘着に関連した摩擦ブレーキ装置であってよい。この摩擦ブレーキ装置は車輪・レール接触を介してブレーキ力を伝達することができる。この意味では、電磁吸着レールブレーキ装置は摩擦接続もしくは粘着に関連したブレーキ装置ではない。なぜならば、電磁吸着レールブレーキ装置は車輪・レール接触を介してそのブレーキ力を伝達するのではなく、レールとの自己の摩擦接触を形成し得るからである。粘着に関連した摩擦ブレーキ装置は、力発生器を有していてよい。この力発生器は操作時に、この力発生器に対応配置された車輪または車輪軸を制動するための力を加える。力発生器は、ハイドロリック的またはニューマチック的なブレーキ圧またはブレーキ電流によって操作可能である。相応して、常用ブレーキ装置は、圧力操作式、つまりハイドロリック式またはニューマチック式のブレーキ装置、あるいは電気操作式のブレーキ装置、たとえば電気機械式のブレーキ装置であってよい。電磁吸着レールブレーキ装置はコンポーネントとして１つまたは複数の電磁石を有していてよい。この電磁石はレールと接触させられるようになっていて、通電可能であってよい。通電時に、電磁吸着レールブレーキ装置の前記電磁石は磁気的な効果によりレールに付着することができる。電磁吸着レールブレーキ装置がコンポーネントとして機械式および／またはニューマチック式および／またはハイドロリック式の少なくとも１つの操作装置を有することが考えられる。このような操作装置は、電磁吸着レールブレーキ装置の前記電磁石および／または摩擦コンポーネントを休止位置から制動位置へ、あるいは制動位置から休止位置へ運動させるために適していてよい。考えられ得る１構成では、このような操作装置が、たとえばブレーキ制御装置によってニューマチック式、ハイドロリック式または電気式に制御可能である。電磁吸着レールブレーキ装置の摩擦コンポーネントは、電磁吸着レールブレーキ装置を用いた制動時にレールと摩擦接触するために設けられていてよい。このような摩擦コンポーネントは電磁石であるか、または電磁石に取り付けられていてよい。常用ブレーキ装置は、特に圧力操作式のブレーキ装置、たとえばニューマチック式またはハイドロリック式のブレーキ装置であってよい。このようなブレーキ装置では、車輪および車両を制動するために、摩擦ブレーキ装置の摩擦エレメントを互いに摩擦接触させることのできるブレーキ圧を発生させることができる。常用ブレーキ装置は、電気式または電気機械式のブレーキ装置であってもよい。このようなブレーキ装置では、車輪および車両を制動するために、摩擦ブレーキ装置の摩擦エレメントを互いに摩擦接触させることのできるブレーキ電流を発生させることができる。このような常用ブレーキの典型的な例は、ディスクブレーキ、シューブレーキまたはディスクブレーキとシューブレーキとからの組合せである。圧力操作式の常用ブレーキ装置では、ブレーキ力を摩擦エレメントに加えることによりブレーキ圧が熱に変換される。それに対して、電気操作式の常用ブレーキ装置では、ブレーキ力を摩擦エレメントに加えることによりブレーキ電流が熱に変換される。制動時では、常用ブレーキ装置により加えられたブレーキモーメントまたはブレーキ力が車輪・レール接触を介して吸収される。この車輪・レール接触を介して吸収することのできるブレーキモーメントまたはブレーキ力の大きさは、一般に「粘着係数」と呼ばれるパラメータにより制限される。この値は、個々の車輪について、車輪にかかる重量による車輪の負荷、特に車輪とレールとの間の接触条件に関連している。特に車輪とレールとの間に、たとえば水層または落葉層のような中間層が形成されていると、粘着係数は極めて低くなり得る。さらに、粘着係数は、生ぜしめられた車輪スリップ率（すべり率）に著しく関連している。車輪スリップ率Ｓはこの場合、Ｓ＝（ｖ_Ｔ−ｖ_Ｒ）／ｖ_Ｔとして規定されている。ｖ_Ｔはレール車両の並進速度を表し、ｖ_Ｒは当該車輪の回転速度（円周速度）を表す。１つの車輪のスリップ率Ｓが正確にゼロであると、この車輪を介してブレーキ力または加速力を伝達することはできない。一般的に云えることは、目下与えられている粘着係数において、この粘着係数において伝達可能である力よりも上にあるブレーキ力または加速力が車輪に加えられると、当該車輪は滑り、ロックまたは空転状態にもたらされる恐れがあることである。すなわち、特に制動の際には一般に、目下与えられている粘着係数により伝達可能となるブレーキ力が超過されないように注意しなければならない。常用ブレーキ装置には、滑り防止装置が対応配置されていてよい。この滑り防止装置は、車輪の滑りおよび／またはロックを検出し、かつ場合によってはこれを阻止するために形成されている。このためには、たとえばニューマチック式の常用ブレーキ装置においては、流出弁が設けられていてよい。流出弁は滑り防止装置が起動されると、適当な個所でブレーキ圧を減少させ、これにより、伝達されたブレーキ力を減少させることができる。ブレーキ制御装置は、電磁吸着レールブレーキ装置を制御するために形成されていてよい。この場合、ブレーキ制御装置は電磁吸着レールブレーキ装置のために別個に専用に設けられていてよい。ブレーキ制御装置はブレーキシステムの別のブレーキ装置、たとえば常用ブレーキ装置を制御するためにも形成されていてよい。ブレーキ制御装置はブレーキコンピュータのような電子式の制御装置であってよい。１つのブレーキ制御装置が、電磁吸着レールブレーキ装置を制御するために、複数の別個の制御ユニットを有していて、これらの制御ユニットが、電磁吸着レールブレーキ装置の種々異なる電磁弁および／または操作装置に対応していてよいことが考えられる。電磁吸着レールブレーキ装置の制御は、特に電磁吸着レールブレーキ装置の操作装置の電気的および／またはニューマチック的および／またはハイドロリック的および／またはエレクトロハイドロリック的および／またはエレクトロニューマチック的な制御を含んでいてよい。この場合、操作装置の制御により、１つまたは複数の電磁石を休止位置とブレーキ位置との間で運動させることができる。電磁石が通電されると、電磁吸着レールブレーキ装置とレールとの間の摩擦接触を行うことができる。この場合、摩擦コンポーネントを電磁石によってブレーキ位置からレールとの接触にもたらすことができる。また、ブレーキ位置において既に電磁吸着レールブレーキ装置および／または摩擦コンポーネントとレールとの間に接触が存在していて、この接触を通電により増幅させることも考えられる。制御したい少なくとも１つの電磁弁がブレーキ位置に位置しているときに、通電が行われると有利である。幾つかの車両においては、電磁吸着レールブレーキ装置またはその電磁石が、既に休止位置において、レールの十分に近くに位置していて、通電時に電磁吸着レールブレーキ装置または少なくとも１つの摩擦コンポーネントと、レールとの間で摩擦接触が行われるようになっていてもよい。このような場合には、操作装置を不要にすることができ、休止位置とブレーキ位置とが同一となり得る。特に電磁吸着レールブレーキ装置の制御は、電磁吸着レールブレーキ装置の１つまたは複数の電磁石の通電および／または意図的な電流供給および／または電流供給の中断を含んでいてよい。一般に、電磁吸着レールブレーキ装置の作動および／または操作は、電磁吸着レールブレーキ装置をブレーキ位置へもたらすために、たとえば少なくとも１つの操作装置の制御によりレールと電磁吸着レールブレーキ装置との間の摩擦接触が行われるように電磁吸着レールブレーキ装置のコンポーネントを制御すること、および／または１つまたは複数の電磁石を通電するために制御することを含んでいてよい。電磁吸着レールブレーキ装置の作動停止および／または解除は、摩擦接触が中断されるように電磁吸着レールブレーキ装置のコンポーネントを制御することを含んでいてよい。この場合、１つまたは複数の電磁石への電流供給を中断することができ、かつ／または操作装置により、電磁吸着レールブレーキ装置の少なくとも１つのコンポーネントをブレーキ位置から休止位置へ運動させることができる。１つの電磁吸着レールブレーキ装置が、互いに別個に制御可能な複数の摩擦コンポーネントおよび／または操作装置および／または電磁石を有していることが考えられる。したがって、電磁吸着レールブレーキ装置は部分的に解除されていて、かつ部分的に操作されていてよい。制御は、たとえば中央の制御装置により提供され得る規定のブレーキパラメータに応じて行われ得る。一般に、状態データは、１つまたは複数の規定のパラメータおよび／またはレール車両の状態値を表すデータであってよい。レール状態データは、レールに関する状態データを表すことができる。レール状態データは、特にレールとレール車両の一部、特に車輪との間の機械的な接触に関する状態を表すことができる。状態データは、たとえば車輪スリップ率（すべり率）、粘着係数、粘着係数のような特定の値を上回ることまたは下回ること、車両速度、車輪回転数、ブレーキ力またはブレーキモーメントのようなブレーキ作用等を表すことができる。この場合、特に車輪スリップ率と、粘着係数に関するデータとは、レール状態データであるとみなすことができる。状態データは、適当なセンサ装置によって提供されるセンサ値に基づいているか、またはセンサ値自体であってよい。たとえば、ブレーキシステムが、センサ装置に接続されているか、または接続可能であってよく、かつ／またはセンサ装置がブレーキシステムに対応していてよい。この場合、センサ装置は、たとえば車輪回転数センサおよび／または速度センサおよび／またはブレーキ作用センサ、たとえばブレーキ力センサおよび／またはブレーキモーメントセンサ、および／または減速センサおよび／または加速センサを含んでいてよい。ブレーキシステムのブレーキ制御装置は、状態データおよび／またはセンサ値を受信するように形成されていてよい。センサ値が状態データを表し、かつ／または状態データがセンサ値に基づいて決定されることが考えられる。状態データの決定は、たとえば適当な制御装置、たとえばブレーキシステムのブレーキ制御装置によって行われ得る。状態データの決定は、センサ値の受信および／またはセンサ値の評価、特にセンサ値に基づいた状態データの算出を含んでいてよい。また、ブレーキシステムの制御装置、特にブレーキ制御装置が、データ伝送のためにセンサ装置および／または別の制御装置に接続されていて、これによりたとえばセンサ値および／または状態データおよび／または運転パラメータを受信または送信することも考えられる。

本発明は、レール車両のブレーキシステムに用いられるブレーキ制御装置に関する。この場合、ブレーキ制御装置は、ブレーキシステムの少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置をレール状態データに基づいて制御するように形成されている。これにより、電磁吸着レールブレーキ装置の制御時には、レールの状態を考慮することができ、特に１つまたは複数の車輪と、レールとの間の接触の状態を考慮することができる。常用ブレーキ装置は、ブレーキシステムの一部であってよい。一般に、ブレーキシステムは、電磁吸着レールブレーキ装置ではない少なくとも１つの別のブレーキ装置を有していてよい。レール状態データは、常用ブレーキ装置から由来してよく、かつ／またはこのような常用ブレーキ装置のコンポーネントから由来していてよい。特にレール状態データは、常用ブレーキ装置のコンポーネントに対応配置されているセンサおよび／またはセンサ装置のセンサ値に基づいていてよい。電磁吸着レールブレーキ装置の制御は制動の間、特に常用制動（Betriebsbremsung）または車間距離の調整時等における調整制動（Anpassungsbremsung）の間、行われ得る。また、電磁吸着レールブレーキ装置の制御を急速制動時または非常制動時に行うことも考えられる。常用制動時では、速度調整が実施され、この速度調整時では、一般にブレーキシステムの能力は完全には利用されない。それに対して、急速制動時または非常制動時では、車両をできるだけ迅速に制動または停止させるために、できるだけ多くのブレーキ力が付与される。この場合、特に摩擦ブレーキ装置、たとえば電磁吸着レールブレーキ装置または圧力操作式のブレーキ装置に対しては、著しい負荷と著しい摩耗とが生ぜしめられる。それに対して、常用制動の際には、一般に最大ブレーキ力を発生させることは必要でない。考えられる１構成では、ブレーキ制御装置が、電磁吸着レールブレーキ装置を別個にかつ／または常用ブレーキ装置および／または別のブレーキ装置とは別個に独立して制御するように形成されている。ブレーキ制御装置は、電磁吸着レールブレーキ装置を常用制動時では、該電磁吸着レールブレーキ装置が全制動過程の間、操作されないように、かつ／または通電されないように操作するように形成されていてよい。特別な構成では、ブレーキ制御装置は、常用制動のような制動の終了の前に、電磁吸着レールブレーキ装置がこれ以上制動に寄与しないように電磁吸着レールブレーキ装置を制御するように形成されている。このためには、電磁吸着レールブレーキ装置を、たとえばその休止位置へ戻すことができ、かつ／またはブレーキ位置から運動させることができる。常用制動時では、特に常用ブレーキ装置および／または少なくとも１つの別のブレーキ装置が操作されていてよいので、常用制動の時間は、常用ブレーキ装置および／または前記少なくとも１つの別のブレーキ装置が操作されている時間によって規定されていてよい。ブレーキ制御装置は、電磁吸着レールブレーキ装置の制御の際に、特に別のブレーキ装置、たとえば圧力操作式のブレーキ装置に関するものであってよい状態データを考慮するように形成されていてよい。ブレーキ制御装置が、制動時、特に常用制動時に、可変の電流強さによって電磁吸着レールブレーキ装置の通電を制御することができると有利になり得る。すなわち、たとえば制動時に、徐々に改善されるレール状態を考慮して、通電の減少を行うことができる。このことから、電磁吸着レールブレーキ装置の摩耗低減が得られる。一般に、電磁吸着レールブレーキ装置は、走行方向で見て、別のブレーキ装置により制動したい少なくとも１つの車輪の手前に配置されていてよく、特に常用ブレーキ装置により制動したい車輪の手前に配置されていてよい。電磁吸着レールブレーキ装置が制動のために制御されると、この電磁吸着レールブレーキ装置はレールとの摩擦接触にもたらされる。電磁吸着レールブレーキ装置とレールの摩擦面との摩擦接触が行われて、その後にこの摩擦面が、車両の少なくとも１つの車輪面とも摩擦接触すると有利である。電磁吸着レールブレーキ装置のプロファイルおよび／または車輪のプロファイルは、相応に形成されていてよい。電磁吸着レールブレーキ装置とレールの摩擦面との接触により、このレールは中間層除去されて、クリーニングされる。したがって、電磁吸着レールブレーキ装置の使用により、後続の車輪とレールとの間の粘着係数を改善することができる。改善された粘着係数に基づき、車輪を介して、より高いブレーキ力をレールに伝達することができる。これにより、常用ブレーキ装置および／または別のブレーキ装置により発生されるブレーキ力が、所要ブレーキ力において占める割合を一層増幅させることができる。したがって、電磁吸着レールブレーキ装置を負荷軽減することができ、この場合、たとえば電磁吸着レールブレーキ装置への通電が減じられるか、または常用ブレーキ装置または別のブレーキ装置による制動の終了前にブレーキ制御装置によって電磁吸着レールブレーキ装置が作動停止される。すなわち、電磁吸着レールブレーキ装置がもはや制動を行わないように制御される。一般に、ブレーキ制御装置は、制動過程中にレール状態を監視し、レール状態に相当するレール状態データの変化に基づいて電磁吸着レールブレーキ装置を制御するように形成されていてよい。ブレーキ制御装置は、レール状態データが制動過程中および／または制動中に、予め設定された所定の閾値に達成したかどうか、たとえばレール状態データが、閾値を上回ったか、または下回ったかを監視するように形成されていてよい。ブレーキ制御装置は、閾値が達成されると、電磁吸着レールブレーキ装置を作動させるか、または作動停止させるように形成されていてよい。考えられる１構成では、ブレーキ制御装置が、第１の閾値が達成されると電磁吸着レールブレーキ装置を作動させ、第２の閾値が達成されると電磁吸着レールブレーキ装置を作動停止させるように形成されている。閾値は、ブレーキ要求および／または所望の減速および／または車両速度に関連して算出され、かつ／または決定されていてよい。考えられる１構成では、ブレーキ制御装置が、レール状態データを監視するように形成されている。ブレーキ要求および／または所望の減速は、たとえば列車コンピュータにより提供され、かつ／または車掌により提供され得る。

ブレーキ制御装置は、電磁吸着レールブレーキ装置を速度データに基づいて制御するように形成されていてよい。速度データは、特に車両速度に関するものであってよい。速度データは、適当なセンサ装置、たとえば速度センサにより、かつ／または車輪回転数センサのデータに基づいて求められる状態データであってよい。速度データは、データ伝送のためにブレーキ制御装置に接続された別の制御装置によって伝送可能であってよい。したがって、目下の速度は制動時に、電磁吸着レールブレーキ装置のためにも考慮され得る。車両速度は、特に高い車両速度の場合、レール状態、特に粘着係数に対して著しい影響を与え得る。択一的または付加的に、ブレーキ制御装置は、電磁吸着レールブレーキ装置を、常用ブレーキ装置により加えられたブレーキ力および／または相応するブレーキモーメントを表す状態データに基づいて制御するために形成されていてよい。このような状態データは、少なくとも１つのブレーキ作用センサ、たとえばブレーキ力センサおよび／またはブレーキモーメントセンサにより求められかつ提供されるセンサデータに基づいていてよい。相応するセンサは、常用ブレーキ装置を監視するためにブレーキシステムに対応配置されていてよい。

レール状態データが車輪スリップデータを含んでいることが考えられる。これにより、粘着係数のための特に重要なパラメータを考慮することができる。車輪スリップデータは、単独の車輪または複数の車輪に関するものであってよい。特に、車輪スリップデータが、走行方向で見て電磁吸着レールブレーキ装置の背後または相応する摩擦コンポーネントの背後に配置されている１つの車輪または車輪軸の車輪スリップに関するものであることが考えられる。ただしこの場合、電磁吸着レールブレーキ装置または相応する摩擦コンポーネントと、当該車輪との間に別の車輪は配置されていないものとする。したがって、電磁吸着レールブレーキ装置または摩擦コンポーネントと車輪とは場所的に互いに近傍で隣接して位置しており、車輪スリップデータは、電磁吸着レールブレーキ装置または摩擦コンポーネントの近傍におけるレール状態を表すものとして役立つことができる。択一的または付加的に、車輪スリップデータは、走行方向で見て電磁吸着レールブレーキ装置または相応する摩擦コンポーネントの手前に配置されている少なくとも１つの車輪に関するものであってもよい。

１改良形では、レール状態データが、滑り防止装置からブレーキ制御装置に伝送可能である。したがって、レール状態データは滑り防止装置から伝送され得る。このような滑り防止装置は一般に特に、車輪のロックを検知するように形成されている。滑り防止装置は、車輪のロック時または滑り時および／または滑り防止の発動時に、相応する信号を発生させるように形成されていてよい。この信号はレール状態を表すものとみなすことができる。なぜならば、車輪のロック時または滑り時では、車輪・レール接触を介して吸収され得るよりも大きなブレーキ力が車輪に加えられるので、粘着係数を推量することができるか、もしくは規定の粘着度が上回られたことを推量することができるからである。逆に、滑り防止装置がロックの終了を検知した場合には、相応する信号がブレーキ制御装置に伝送可能であってよい。なぜならば、滑り防止の解除または滑り防止の作動の終了からも、同じく粘着係数を推量することができるか、もしくは規定の粘着度が下回られたことを推量することができるからである。したがって、滑り防止装置については、既存のセンサおよびこれらのセンサにより提供された信号もしくは状態データを、電磁吸着レールブレーキ装置のブレーキ制御装置のためのレール状態データとして使用することができる。滑り防止装置は、たとえば車輪回転数センサおよび／またはブレーキ圧を減少させるための弁を有していてよい。

レール状態データが、レール車両の走行方向で見て前記少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置および／または対応する摩擦コンポーネントの手前に配置されている車輪に関するものであると特に有利になり得る。特にレール状態データは、走行方向で見て電磁吸着レールブレーキ装置の、レールに対する接触を形成することのできる１つまたは複数の電磁石の手前に配置されている車輪に関するものであってよい。レール状態データはこの場合には、レールと、電磁吸着レールブレーキ装置の手前に配置されている車輪との間の接触を表す。これによって、このデータは、走行方向で見て電磁吸着レールブレーキ装置の手前に位置し、ひいては電磁吸着レールブレーキ装置の使用によって少なくとも後続の車輪に対して影響を与えることのできるレール状態を表す。この場合、電磁吸着レールブレーキ装置またはこの電磁吸着レールブレーキ装置の少なくとも１つの摩擦コンポーネントが、レール車両の長手方向または走行方向で見て複数の車輪の間に配置されていると、特に有利になり得る。これらの車輪は１つの共通のボギー台車に配置されていてよく、このボギー台車には電磁吸着レールブレーキ装置の少なくとも１つの摩擦コンポーネントおよび／または電磁石も配置されていてよい。ブレーキ制御装置が、電磁吸着レールブレーキ装置の手前のレール状態に関するレール状態データに基づいて電磁吸着レールブレーキ装置を制御するように形成されていると有利になり得る。

ブレーキ制御装置は、予め規定されたレール状態条件が達成されると、電磁吸着レールブレーキ装置を作動停止させるように形成されていてよい。作動停止とは、特に電流供給を中断すること、および／または電磁吸着レールブレーキ装置がその休止位置へもたらされるように電磁吸着レールブレーキ装置の操作装置を制御することを含んでいてよい。予め規定されたレール状態条件とは、たとえば、所望のブレーキ作用を生ぜしめるために常用ブレーキ装置で十分となるようにするために提供されなければならない所定の粘着係数に関するものであってよい。このときに、場合によっては別のブレーキ装置、たとえば線形の渦電流ブレーキ装置の協働を考慮することができる。

特別な１構成では、レール状態データは、少なくとも１つの粘着度および／または粘着係数に関するものである。したがって、制動のために重要となるこの値を、常用制動時または調整制動時に、電磁吸着レールブレーキ装置を保護するために考慮することができる。ブレーキ制御装置が、電磁吸着レールブレーキ装置を粘着係数に関連して制御するように形成されていることが考えられる。粘着係数は、滑り防止装置のデータおよび／または車輪回転数センサのデータおよび／または車輪スリップデータおよび／またはブレーキ作用データ、たとえばブレーキ力データおよび／またはブレーキモーメントデータに基づいて、特にブレーキ圧データおよび／またはブレーキ電流データと相まって、決定され、かつ／または計算され得る。１構成では、ブレーキ制御装置が、少なくとも１つの車輪のための粘着係数を、制動の間、監視するように形成されている。電磁吸着レールブレーキ装置の使用により、前記少なくとも１つの車輪とレールとの間の摩擦接触が改善されて、この場合に粘着係数が規定の閾値を上回ると、ブレーキ制御装置は電磁吸着レールブレーキ装置を作動停止させるか、またはその通電を減少させることができる。複数の閾値が設定されていて、これらの閾値が上回られると、それぞれ種々異なる通電が行われるように設定されていてもよい。

本発明はさらに、少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置と、前で説明したブレーキ制御装置とを備えたレール車両用のブレーキシステムに関する。ブレーキ制御装置は、電磁吸着レールブレーキ装置の制御のために形成されていてよい。このブレーキシステムが、前で説明したブレーキシステムであることが考えられる。このブレーキシステムは、少なくとも１つの別のブレーキ装置を有していてよく、この別のブレーキ装置は特に常用ブレーキ装置であってよい。この常用ブレーキ装置は電気操作式または圧力操作式の常用ブレーキ装置、特にニューマチック式またはハイドロリック式の常用ブレーキ装置であってよい。常用ブレーキ装置ならびに場合によっては別のブレーキ装置、たとえば線形の渦電流ブレーキ装置は、電子式の制御装置により制御可能であってよい。この制御装置はブレーキ制御装置であってよい。このブレーキ制御装置が、別のブレーキ装置のための制御装置を含んでいることが考えられる。前記ブレーキシステムのブレーキ装置には、センサ装置の適当なセンサが対応していてよい。センサ装置は前記ブレーキシステムのコンポーネントであってよい。センサは、たとえば車輪回転数センサおよび／またはブレーキ作用センサ、たとえばブレーキ力センサおよび／またはブレーキモーメントセンサ、および／または速度センサおよび／またはブレーキ圧センサおよび／またはブレーキ電流センサであってよい。

さらに本発明は、前で説明したブレーキシステムおよび／または前で説明したブレーキ制御装置を備えたレール車両に関する。

本発明はさらに、レール車両のブレーキシステムの少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置を制御する方法に関する。この場合、前記少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置はブレーキ制御装置によってレール状態データに基づいて制御される。ブレーキ制御装置は、前で説明したブレーキ制御装置であってよい。ブレーキシステムは、前で説明したブレーキシステムであってよい。さらに、電磁吸着レールブレーキ装置は、前で説明した電磁吸着レールブレーキ装置であってよい。ブレーキ制御装置は、電磁吸着レールブレーキ装置を速度データに基づいて制御することができる。レール状態データは車輪スリップデータを含んでいてよい。レール状態データが滑り防止装置によって伝送されることが考えられる。レール状態データは、レール車両の走行方向で見て前記少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置の手前に配置されている車輪に関するものであってよい。ブレーキ制御装置は、予め規定されたレール状態条件が達成されると、電磁吸着レールブレーキ装置を作動停止させることができる。レール状態データが、粘着度および／または粘着係数に関するか、または包含することが考えられる。

以下に、図面につき本発明の有利な実施形態を詳しく説明する。

ブレーキ制御装置を備えたレール車両のブレーキシステムを示す概略図である。少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置を制御する方法を示す概略的なフローチャートである。

図１には、ニューマチック式の常用ブレーキを備えたレール車両のブレーキシステム１０が概略的に図示されている。機械的およびニューマチック的な接続部および管路は実線により示されており、電気的な接続部または通信通路は破線により示されている。ブレーキシステム１０は、レール車両の車輪１２，１３を制動するために設計されている。本実施形態では、車輪１２，１３が、互いに異なる車輪軸に設けられているが、しかし同一のボギー台車に位置している。第１の車輪１２には、第１のブレーキシュー（制輪子）１４が対応している。第２の車輪１３には、第２のブレーキシュー１５が対応している。両ブレーキシュー１４，１５はそれぞれブレーキライニングを有しており、このブレーキライニングは、ブレーキシューがこのブレーキライニングによって、対応する車輪１２，１３の踏面に押圧されると、この対応する車輪を制動する。第１のブレーキシュー１４は、第１の力発生器１６によって制動のために操作可能である。この第１の力発生器１６は供給管路を介して主制御弁装置２０に接続されている。この主制御弁装置２０を介して、第１の力発生器１６に圧縮空気を供給することができる。同じく、第２のブレーキシュー１５には第２の力発生器１７が対応しており、この第２の力発生器１７には、やはり主制御弁装置２０を介して、この第２の力発生器１７を操作するための圧縮空気を供給することができ、これにより第２のブレーキシュー１５を第２の車輪１３の車輪踏面と接触させることができる。主制御弁装置２０は、圧縮空気貯蔵装置２２に接続されている。主制御弁装置２０はこの圧縮空気貯蔵装置２２から圧縮空気を取り出して、制動時にこの圧縮空気を第１および第２の力発生器１６，１７に提供することができる。さらに、ブレーキコンピュータとして形成された電子式のブレーキ制御装置２４が設けられている。この電子式のブレーキ制御装置２４は、主制御弁装置２０を制御することができる。このためには、主制御弁装置２０が特に、ブレーキ制御装置２４により制御可能となる１つまたは複数の電磁弁を有していてよい。ブレーキ制御装置２４は、たとえば列車コンピュータからブレーキデータを受信することができる。ブレーキデータは、たとえばブレーキ要求、車両速度および／または所望の減速に関するものであってよい。図面を見易くするという理由から、第２の車輪に対応するコンポーネントのための電気的な制御線路は描かれていない。しかし、第２の車輪に対応するコンポーネントのための電気的な制御線路も、第１の車輪およびそのコンポーネントに対応する制御線路と同様に形成されている。第１の車輪１２には、さらに第１のブレーキ作用センサ１８が対応配置されている。この第１のブレーキ作用センサ１８は、制動時に第１のブレーキシュー１４に加えられたブレーキ力および／またはブレーキモーメントを検出することができる。したがって、第１のブレーキ作用センサ１８はブレーキ力センサであるとみなすことができる。このようなブレーキ作用センサは、たとえば１つまたは複数の抵抗線歪ゲージを有していてよい。第１のブレーキ作用センサ１８はデータの伝送のために、電子式のブレーキ制御装置２４に接続されている。さらに、第１の車輪１２には、第１の車輪回転数センサ３０が対応配置されている。この第１の車輪回転数センサ３０は第１の車輪１２の回転数を検出することができる。この第１の車輪回転数センサ３０も、データの伝送のために電子式のブレーキ制御装置２４に接続されている。同様に第２の車輪１３にも、第２のブレーキ作用センサ１９が対応配置されており、この第２のブレーキ作用センサ１９は、第２のブレーキシュー１５に加えられたブレーキ力および／またはブレーキモーメントを検出することができる。さらに、第２の車輪１３には、第２の車輪回転数センサ３２も対応配置されている。第１および第２のブレーキ作用センサ１８，１９は、それぞれブレーキ作用センサ装置の一部であるとみなすことができる。第１および第２の車輪回転数センサ３０，３２は、それぞれ車輪回転数センサ装置の一部であるとみなすことができる。第１および第２の力発生器１６，１７はそれぞれニューマチック式のシリンダを有していてよい。このニューマチック式のシリンダは、ブレーキ圧で負荷されると、対応するブレーキシュー１４，１５にブレーキ力を加える。さらに第１および第２の力発生器１６，１７は、それぞれ電子式のブレーキ制御装置２４により制御可能な制御弁装置を有していてよい。この制御弁装置を介して、主制御弁装置２０により提供された主ブレーキ圧を、第１および第２の力発生器１６，１７の各ニューマチック式のシリンダのために個別に調節することができる。したがって、特に第１および第２の力発生器１６，１７は電子式のブレーキ制御装置２４に応じて、第１および第２のブレーキシュー１４，１５に種々異なるブレーキ圧を印加し、ひいては摩擦ブレーキ装置を非対称的にまたはそれぞれ別個に操作または制御することができる。主制御弁装置２０には、主ブレーキ圧センサ２１が対応配置されており、この主ブレーキ圧センサ２１は、主制御弁装置２０により提供された主ブレーキ圧を検出することができる。主ブレーキ圧センサ２１はデータ伝送のために電子式のブレーキ制御装置２４に接続されている。さらに、第１の力発生器１６には、第１のブレーキ圧センサ３１が対応配置されており、第２の力発生器１７には、第２のブレーキ圧センサ３３が対応配置されている。第１のブレーキ圧センサ３１および第２のブレーキ圧センサ３３は、それぞれ、対応する力発生器１６，１７によりブレーキ力を発生させるために個別に提供されたブレーキ圧を検出するために形成されている。第１および第２のブレーキ圧センサ３１，３３ならびに主ブレーキ圧センサ２１は、ブレーキ圧センサ装置の一部であるとみなすことができる。第１および第２のブレーキ圧センサ３１，３３ならびに主ブレーキ圧センサ２１は、やはりデータ伝送のために電子式のブレーキ制御装置２４に接続されている。したがって、電子式のブレーキ制御装置２４は一方では、主制御弁装置２０の背後における、つまり主制御弁装置２０の下流側における導入された主ブレーキ圧を検出することができる。他方において、電子式のブレーキ制御装置２４はそれぞれ、個々の力発生器１６，１７においてブレーキ力を発生させるために個別に有効となるブレーキ圧を受信する。図１において、第１のブレーキシュー１４を備えた第１の力発生器１６は、第１の摩擦ブレーキ装置であるとみなすことができる。第２の力発生器１７および第２のブレーキシュー１５は、第２の摩擦ブレーキ装置であるとみなすことができる。もちろん、両摩擦ブレーキ装置は、図示されていない所属のブレーキリンク機構および懸架装置を有していてよい。第１および第２の車輪回転数センサ３０，３２と、第１および第２の力発生器１６，１７に対応する制御弁装置とは、滑り防止装置の機能を引き受けることができ、かつ／またはこのような滑り防止装置の一部であるとみなすことができる。

主制御弁装置２０ならびに前記摩擦ブレーキ装置は、ニューマチック式のブレーキ装置、特に常用ブレーキ装置であるとみなすことができる。したがって、第１および第２の車輪回転数センサ３０，３２、第１および第２のブレーキ作用センサ１８，１９ならびにブレーキ圧センサ２１，３１，３３は、それぞれ常用ブレーキ装置の相応するコンポーネントに対応するセンサであるとみなすことができる。摩擦ブレーキ装置は、シューブレーキとしてではなく、ディスクブレーキとして形成されていてもよい。この場合にも、それぞれ１つのブレーキ作用センサが設けられていてよく、このブレーキ作用センサは、制動時に加えられるブレーキ力および／またはブレーキモーメントを検出して、相応するブレーキデータを電子式のブレーキ制御装置２４へ伝送することができる。電子式のブレーキ制御装置２４は、第１および第２のブレーキ作用センサ１８，１９からブレーキ作用データを受け取り、ブレーキ圧センサ２１，３１，３３からブレーキ圧データを受け取るために形成されている。さらに、電子式のブレーキ制御装置２４は、このブレーキ圧データを、相応するブレーキ作用データに対応させて、互いに対応したデータを監視する。ブレーキシステム１０はさらに、操作装置４２と摩擦コンポーネント４４とを備えた電磁吸着レールブレーキ装置４０を有する。電磁吸着レールブレーキ装置４０は、同じボギー台車に位置する第１の車輪１２と第２の車輪１３との間に配置されている。操作装置４２は、相応する制御の際に摩擦コンポーネント４４を休止位置からブレーキ位置へ、あるいはブレーキ位置から休止位置へ運動させるために設けられている。この実施形態において、操作装置４２はニューマチック的な圧力またはその消失を摩擦コンポーネント４４の運動に変換することができる。摩擦コンポーネント４４は電磁石を有している。この電磁石が通電されると、この電磁石は摩擦コンポーネント４４をブレーキ位置からレールとの摩擦接触にもたらすことができる。電子式のブレーキ制御装置２４は、制御のために電磁吸着レールブレーキ装置４０に接続されていて、特に操作装置４２を制御することができる。さらに、電子式のブレーキ制御装置２４は、摩擦コンポーネント４４の電磁石への通電を制御するために形成されている。電子式のブレーキ制御装置２４は、可変の電流強さでの通電を制御することができるので、制御された電流強さに応じて、レールと電磁吸着レールブレーキ装置４０との間での種々異なる強さの摩擦接触が生ぜしめられる。電流の供給のためには、摩擦コンポーネント４４がレール車両の搭載電源および／または搭載電源とは別個の独立した電流源に接続されていてよいか、または接続可能であってよい。電子式のブレーキ制御装置２４は、電磁吸着レールブレーキ装置４０をレール状態データに基づいて制御するために形成されている。レール状態データは、センサから得られ、かつ／またはブレーキシステム１０のニューマチック式のブレーキ装置の摩擦ブレーキ装置、すなわち常用ブレーキ装置に対応する状態データに基づいている。これらの状態データは、特に前記センサ１８，１９，２１，３０，３１，３２，３３のデータに基づいている。電子式のブレーキ制御装置２４は、これらのセンサにより測定されたデータに基づいて、特に車輪１２，１３とレールとの間の摩擦接続もしくは粘着に関するレール状態データを決定するようになっている。すなわち、電子式のブレーキ制御装置２４は、車輪回転数センサ３０，３２のデータから、かつ／またはこれらのデータに基づいて決定された車輪スリップ率から、各車輪１２，１３の滑りまたはロックが生じていないかどうかを決定することができる。択一的または付加的に、それぞれ車輪１２，１３のために生ぜしめられた粘着係数を決定することができる。このようなレール状態データに基づいて、電子式のブレーキ制御装置２４は電磁吸着レールブレーキ装置４０を粘着係数に関連して制御する。

図２には、レール車両のブレーキシステムの少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置を制御するための方法のフローチャートが図示されている。ブレーキシステムは、たとえば図１に図示したようなブレーキシステムであってよい。ステップＳ１０において、ブレーキ制御装置がレール状態データを受け取る。ブレーキ制御装置はステップＳ１０において、たとえば後続の適当な制御を求めるために、受信されたレール状態データを処理するようになっていてよい。ステップＳ１０に続くことができるか、ステップＳ１０に先行することができるか、あるいはまたステップＳ１０に対して平行に実施することのできる選択的なステップＳ１２では、ブレーキ制御装置がブレーキデータを受信するようになっている。このブレーキデータは、たとえば制動が行われるべきであることを表すか、または常用ブレーキ装置または別のブレーキ装置が操作されるべきであることを表すか、かつ／またはどの程度の規模で常用ブレーキ装置または別のブレーキ装置が操作されるべきであるかを表すことができる。ステップＳ１４において、ブレーキ制御装置は、ステップＳ１０および場合によってはステップＳ１２において受信されたデータに基づいて、電磁吸着レールブレーキ装置を調節する。特に、制動を実施したい場合には、ブレーキ制御装置は、電磁吸着レールブレーキ装置を制動のために制御することができる。このときに、ブレーキ制御装置は、場合によっては操作装置を制御することができ、これにより電磁吸着レールブレーキ装置の相応するエレメントをレール近傍の位置またはレール接触位置へもたらすことができる。それと同時に、またはその後に、ブレーキ制御装置は電磁石の通電を制御することができ、これにより電磁吸着レールブレーキ装置とレールとの摩擦接触を形成することができる。後続のステップＳ１６において、ブレーキ制御装置は別のレール状態データおよび／またはブレーキデータおよび／または車両の状態データを受け取ることができる。ブレーキ制御装置が、たとえば制動の終了を表すブレーキデータを受け取ると、ブレーキ制御装置は後続のステップＳ１８において電磁吸着レールブレーキ装置を作動停止させることができる。ブレーキデータにより、引き続き制動を行うことが望ましいことが推量される場合には、ステップＳ２０において、ブレーキ制御装置によって、予め規定されたレール状態条件が達成されているかどうかをチェックすることができる。このことは、レール状態データが、たとえばブレーキ制御装置の記憶装置にファイルされていてよい、相応するレール状態条件と比較されることによって達成され得る。予め規定された所定のレール状態条件が達成されていて、たとえば所定の最小粘着係数が提供されていると、ブレーキ制御装置はステップＳ２２において、常用ブレーキ装置または別のブレーキ装置による制動が継続している間でも、電磁吸着レールブレーキ装置を作動停止させることができるか、または電磁吸着レールブレーキ装置に少なくとも小規模の電流を供給することができ、これにより電磁吸着レールブレーキ装置のブレーキ作用を減少させ、ひいては電磁吸着レールブレーキ装置の摩耗を減少させることができる。所定の最小粘着係数が提供されていない場合には、たとえばステップＳ１６に戻ることにより、電磁吸着レールブレーキ装置による制動を継続させることができる。

前記説明、図面ならびに特許請求の範囲に開示されている本発明の特徴は、単独の形でも、任意に組み合わされた形でも、本発明を実現するために重要となり得る。

１０ブレーキシステム
１２第１の車輪
１３第２の車輪
１４第１のブレーキシュー
１５第２のブレーキシュー
１６第１の力発生器
１７第２の力発生器
１８第１のブレーキ力センサ
１９第２のブレーキ力センサ
２０主制御弁装置
２１主ブレーキ圧センサ
２２圧縮空気貯蔵装置
２４ブレーキ制御装置
３０第１の車輪回転数センサ
３１第１のブレーキ圧センサ
３２第２の車輪回転数センサ
３３第２のブレーキ圧センサ
４０電磁吸着レールブレーキ装置
４２操作装置
４４摩擦コンポーネント

Claims

レール車両のブレーキシステム（１０）に用いられるブレーキ制御装置（２４）において、当該ブレーキ制御装置（２４）が、前記ブレーキシステム（１０）の少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置（４０）をレール状態データに基づいて制御するように形成されており、
前記レール状態データは複数のブレーキ圧センサから受信したデータに基づいて前記ブレーキ制御装置（２４）によって計算された粘着度データを有し、
前記複数のブレーキ圧センサから受信したデータは２つのブレーキシュー（１４、１５）における圧力センサ（３１、３３）及び主制御弁装置（２０）における主圧力センサ（２１）から受信したデータを有することを特徴とするブレーキ制御装置。
当該ブレーキ制御装置（２４）はさらに、前記電磁吸着レールブレーキ装置（４０）を速度データに基づいて制御するように形成されている、請求項１記載のブレーキ制御装置。
前記レール状態データは車輪スリップデータを含んでいる、請求項１または２記載のブレーキ制御装置。
前記レール状態データは滑り防止装置から当該ブレーキ制御装置（２４）に伝送可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置。
前記レール状態データは、レール車両の走行方向で見て前記少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置（４０）の背後および／または該電磁吸着レールブレーキ装置（４０）の摩擦コンポーネント（４４）の背後に配置されている車輪に関する、請求項１から４までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置。
当該ブレーキ制御装置（２４）は、予め規定されたレール状態条件が達成されると、前記電磁吸着レールブレーキ装置（４０）を作動停止させるように形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置。
前記レール状態データは、少なくとも１つの粘着度および粘着係数に関する、請求項１から６までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置。
ブレーキ制御装置（２４）は、制動時に、可変の電流強さによって電磁吸着レールブレーキ装置（４０）の通電を制御するように形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置。
ブレーキ制御装置（２４）は、レール状態データが制動過程中に、予め設定された所定の閾値に達成したかどうかを監視して、閾値が達成されると電磁吸着レールブレーキ装置（４０）を作動させるか、または作動停止させ、第１の閾値が達成されると電磁吸着レールブレーキ装置（４０）を作動させ、第２の閾値が達成されると電磁吸着レールブレーキ装置（４０）を作動停止させるように形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置。
少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置（４０）と、請求項１から９までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置（２４）とを備えた、レール車両に用いられるブレーキシステム（１０）。
請求項１０記載のブレーキシステム（１０）または請求項１から９までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置（２４）を備えたレール車両。
レール車両のブレーキシステム（１０）の少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置（４０）を制御する方法において、前記少なくとも１つの電磁吸着レールブレーキ装置（４０）をブレーキ制御装置（２４）によってレール状態データに基づいて制御し、
前記レール状態データは複数のブレーキ圧センサから受信したデータに基づいて前記ブレーキ制御装置（２４）によって計算された粘着度データを有し、
前記複数のブレーキ圧センサから受信したデータは２つのブレーキシュー（１４、１５）における圧力センサ（３１、３３）及び主制御弁装置（２０）における主圧力センサ（２１）から受信したデータを有することを特徴とする、電磁吸着レールブレーキ装置を制御する方法。
ブレーキ制御装置（２４）は、制動時に、可変の電流強さによって電磁吸着レールブレーキ装置（４０）の通電を制御する、請求項１２記載の電磁吸着レールブレーキ装置を制御する方法。
ブレーキ制御装置（２４）は、レール状態データが制動過程中に、予め設定された所定の閾値に達成したかどうかを監視して、閾値が達成されると電磁吸着レールブレーキ装置（４０）を作動させるか、または作動停止させ、第１の閾値が達成されると電磁吸着レールブレーキ装置（４０）を作動させ、第２の閾値が達成されると電磁吸着レールブレーキ装置（４０）を作動停止させる、請求項１２または１３記載の電磁吸着レールブレーキ装置を制御する方法。