專利名稱：用于操作監(jiān)控軌道制動器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于操作監(jiān)控 (Wirkuberwachung)軌道車輛用的軌道制動器的方法。
背景技術(shù)：
由DE 101 55 143 Al已知一種這樣的方法?，F(xiàn)代的軌道車輛通常除了氣動制動裝置外還配備磁力軌道制動器，該磁力軌道制 動器構(gòu)成為渦流制動器或磁軌制動器?！案邞覓煅b置”在鐵路干線中是通用的，其中通過彈簧將制動電磁鐵保持在軌道上 方約IOOmm的預定的高度處。為了制動過程，通過氣動操縱缸克服彈簧力并將制動電磁鐵從 高位降低到在軌道上的工作位置。同時，電力接通制動器(參見Wolfgang Hendrichs :"Das statische, dynamische und thermische Verhalten von Magnetschienen-bremsen，，， Elektrische Bahnen eb，86.年刊，7/1988 期，224-2 頁)。在機車中也可設有高懸掛裝置和低懸掛裝置的組合。磁鐵則懸掛在壓力氣缸或風
箱(Luftbalgen )上，將其借助壓縮空氣向固定在轉(zhuǎn)向架上的定心止擋壓到高位中。在制
動操縱時實現(xiàn)壓力缸或風箱的排氣，此時將磁鐵降低到準備位置。在短途交通車輛、例如有 軌電車中，低懸掛裝置是常見的。通常在磁軌制動器中在制動位置制動電磁鐵與軌道摩擦 接觸。相反，在所謂的線性渦流制動器中制動電磁鐵即使在制動位置也與軌道保持間 距，此時電磁鐵線圈使磁極鐵心磁化，從而在接通的渦流制動器中在渦流制動器相對于軌 道的相對運動過程中由于磁通量的在時間上的變化誘導行駛軌道中的渦流，所述渦流產(chǎn)生 次級磁場，該次級磁場反向于渦流制動器的磁場。由此產(chǎn)生相反于行駛方向作用的水平制 動力。但為此需要在軌道與制動電磁鐵之間的磁耦合，該磁耦合主要取決于制動電磁鐵與 軌道之間的氣隙。因此，在兩種類型的磁鐵制動器中制動器的效力主要根據(jù)在制動電磁鐵與軌道之 間的相應正確的間距。因此，DE 101 55 143建議一種診斷和監(jiān)控裝置用于監(jiān)控磁鐵制動器與行駛軌道 之間的間距，該診斷和監(jiān)控裝置使用多個距離傳感器，這些距離傳感器測量在磁鐵制動器 與軌道上側(cè)之間的氣隙。借此在兩種類型的磁鐵制動器中可以連續(xù)地檢驗，制動電磁鐵是 否不僅在行駛位置而且在制動位置分別具有到軌道的正確的間距。不過，傳感器引起附加的費用并且存在這樣的危險，即在傳感器的功能缺陷或失 效時并不識別出錯誤或產(chǎn)生不準確的錯誤信號。DE 100 09 331 C2也建議使用傳感器，所述傳感器測量磁力制動器與軌道上邊緣 的間距并且根據(jù)測量信號控制控制/調(diào)節(jié)裝置，該控制/調(diào)節(jié)裝置借助促動器調(diào)節(jié)磁力制 動器與軌道上邊緣之間的間距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，這樣地改進開頭所述類型的用于操作監(jiān)控軌道制動器的方法， 使得不使用距離傳感器的情況下可以檢驗軌道制動器的無缺點的功能。該目的通過在權(quán)利要求1中說明的特征達到。由諸從屬權(quán)利要求得知本發(fā)明的有 利的實施形式和進一步構(gòu)成。本發(fā)明基于這樣的基本構(gòu)思，S卩，由磁路的變化引起的電流變化允許明確地推斷 出軌道制動器/軌道-系統(tǒng)的所處的狀態(tài)。在制動電磁鐵與軌道之間的磁耦合形成磁路并且在磁軌制動器中取決于在制動 電磁鐵與軌道之間的間距。因此，磁耦合對勵磁電流具有直接的反作用，該勵磁電流流過制 動電磁鐵的繞組。如果在磁軌制動器的降低過程中接通勵磁電流，則一旦發(fā)生磁耦合，人們 就得到勵磁電流的顯著變化。因此本發(fā)明建議，測量流過制動電磁鐵的繞組的電流并且將測量的電流的時間歷 程與參考電流的存儲的時間歷程相比較。由此人們得到這樣的信號，該信號表明在制動電 磁鐵與軌道之間是否發(fā)生了磁耦合，這與軌道制動器的效力或可使用性是相同意義的。以類似的方式這也適用于磁渦流制動器，其中勵磁電流的時間歷程取決于制動電 磁鐵與軌道之間的磁耦合。通過期望的電流歷程(參考電流)與測量的電流歷程的比較，識別出在制動電磁 鐵與軌道之間的磁耦合的改變。因此既不需要附加的傳感器，又不需要至今使用的目視檢查。勵磁電流的測量不 需要任何附加的傳感器，而只需要在控制裝置中的測量電阻?？梢杂晌⑻幚砥髟谥苿涌刂?裝置中進行勵磁電流的時間歷程的評價和與期望的電流歷程的比較。借此可以確定軌道制 動器的可使用性或其制動技術(shù)的效力。


以下借助實施例結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明。其中圖1示出用于控制磁力軌道制動器的控制裝置的原理電路圖；和圖2示出勵磁電流的時間歷程的測量圖，對于在制動電磁鐵與軌道之間的有效的 和無效的磁耦合的情況；圖3示出在節(jié)拍式接通勵磁電流時勵磁電流的時間歷程的圖；和圖4示出勵磁電流的時間歷程的測量圖，具有和沒有制動電磁鐵與軌道之間的磁 耦合的變化。
具體實施例方式圖1示出一用于控制制動電磁鐵的控制裝置1，這些制動電磁鐵作為電感Ll和L2 示于圖1的電路圖中?？刂蒲b置1從車載電網(wǎng)、例如電池2被供給電能，控制裝置通過保險絲3或4被保 證通向電池的兩極。這兩個電感Ll和L2處于包括一功率開關(guān)5的電路中，其由一微處理器6控制并 且電感Ll和L2連接于電池2的電池電壓。兩個電感Ll和L2分別與分流電阻Rl或R2串聯(lián)，這些分流電阻的電壓降與流過電感Ll或L2的電流成比例。所述電壓在電感Ll和L2 與分流電阻Rl和R2之間的共同的連接點上分接(abgreifen)并且經(jīng)由測量放大器7或8 傳遞給微處理器6。微處理器6通過電流的分隔9與電路的功率部分分開。功率開關(guān)5具有一溫度傳感器13，該溫度傳感器測量功率開關(guān)5的溫度并且將其 經(jīng)由測量放大器14和15經(jīng)過電流的分隔9向微處理器6通報。并聯(lián)于由功率開關(guān)5、電感L1、L2與分流電阻Rl和R2構(gòu)成的串聯(lián)連接，設置一空 載二極管Dl和一測量放大器10，為該空載二極管配置一分流電阻R3，該測量放大器經(jīng)過電 流的分隔9向微處理器6發(fā)送二極管監(jiān)控信號。功率開關(guān)5的與電池電壓(通常正極)連接的一極經(jīng)由另一測量放大器17經(jīng)過 電流的分隔9與微處理器6連接。經(jīng)由該路徑可以測量和監(jiān)控電池電壓。功率開關(guān)5通過兩個信號轉(zhuǎn)換，亦即用于接通和斷開功率開關(guān)5的接通信號和斷 開信號(EIN/AUQ。可以經(jīng)由外部的接頭11和12將兩個信號供給控制裝置1，而且符合目 的地同樣經(jīng)過電流的分隔9，其中當然也有可能將這些信號供給微處理器6，該微處理器在 其輸出端經(jīng)過電流的分隔繼續(xù)傳導這些信號。將這兩個信號在“與”門電路18中相互結(jié)合 并控制功率開關(guān)5并且由此控制接通和斷開用于制動電磁鐵的電感Ll和L2。在與功率部分(特別是功率開關(guān)5)電流分隔的一側(cè)上除了微處理器6外還設有 一電源部分19，該電源部分為測量放大器和功率開關(guān)5的控制提供調(diào)節(jié)的電壓供給。所述 各構(gòu)件的電壓供給相對于電源部分19也電流地分隔。流過電感Ll和L2的電流被連續(xù)地通過分流電阻Rl和R2測量并且向微處理器6 艮?？蛰d二極管Dl的監(jiān)控通過測量放大器10來實現(xiàn)，該測量放大器構(gòu)成為比較儀并 且作為到分流電阻R3上的電壓降測量流過空載二極管Dl的電流。測量放大器10因此向 微處理器6發(fā)送數(shù)字信號。功率開關(guān)的溫度由溫度傳感器13監(jiān)控并作為模擬信號由測量放大器14和15向 微處理器6通報。同樣，電池電壓通過測量放大器17監(jiān)控并且作為模擬信號向微處理器6 通報。來自和通向功率部分的全部信號以及功率部分的全部供給電壓與控制部分(微處理 器6和電源部分19)電流地分隔。制動電磁鐵的溫度間接地經(jīng)由流過電感Ll和L2的電流在穩(wěn)定的狀態(tài)下監(jiān)控。電 感Ll和L2的歐姆電阻隨溫度顯著地變化，從而在其他已知的參數(shù)時在穩(wěn)定的狀態(tài)下在大 于0且時間導數(shù)di/dt = 0的恒定電流時該電流允許推斷出制動電磁鐵的溫度，這在評價 時予以考慮。圖2示出流過電感(制動電磁鐵)Ll和L2的電流(i)根據(jù)時間(t)的圖。電流 歷程il示出制動電磁鐵與軌道接觸的情況，而電流歷程i2示出制動電磁鐵沒有與軌道接 觸的情況。兩個電流歷程il和i2關(guān)于電流的升高速度顯著地不同。按照本發(fā)明的基本構(gòu) 思，評價電流升高速度。借此可以只通過測量流過分流電阻Rl和R2(圖1)的電流來識別 制動電磁鐵是否與軌道接觸。按照本發(fā)明的一個方案，制動電磁鐵與軌道相接觸時的電流升高的時間歷程按照 圖2的曲線i2作為“參考電流”存儲于微處理器6中。參考電流的該曲線i2按照本發(fā)明 的第一方案可對于各個軌道制動器單獨確定。按照本發(fā)明的另一方案，也有可能純計算地或理論地確定用于參考電流的曲線i2并且通過適合的標準化因數(shù)或通過選擇以下說明的 閾值來進行與相應的軌道制動器類型或與單個軌道制動器的匹配。微處理器6連續(xù)地形成在測量的電流歷程與參考電流值的電流歷程之間的差值 并且關(guān)于時間求該差值的積分，該測量的電流歷程經(jīng)由分流電阻Rl和R2以及測量放大器7 和8被通報。如果這些電流歷程的差值的該積分超過預定的閾值，則微處理器6通報在制 動電磁鐵與軌道之間不存在接觸。相反，如果該積分低于閾值，則微處理器通報存在接觸并 且因此軌道制動器是可用的并且有效的。但相反也有可能用于參考電流的曲線i2涉及未 裝上的軌道制動器并且相對于上述情況則以逆轉(zhuǎn)的邏輯電路工作。優(yōu)選只在預定的時間區(qū)間內(nèi)評價差值的所述積分，該時間區(qū)間短于流過電感Ll 和L2的電流達到其全飽和值或額定值所用的持續(xù)時間。按照純示意性示于圖3中的本發(fā)明的一種進一步構(gòu)成，將接通過程分成多個接通 脈沖Pl至P4，即對圖1的功率開關(guān)5計節(jié)拍(takten)。因此產(chǎn)生彼此相繼的電流升高和電 流降低，直到在階段P4達到完全的額定值。在每個階段Pl至P4內(nèi)重新實施電流升高速度 的上述評價，其中該評價也可以在一個短于階段PI、P2或P3的時間區(qū)間內(nèi)實施。優(yōu)選地， 評價在相應的階段開始時實施。圖4示出流過電感Ll和L2的電流根據(jù)時間的電流歷程。曲線i3示出接通電流 的電流歷程，而沒有在制動電磁鐵與軌道之間的磁耦合的狀態(tài)改變。根據(jù)是否存在磁耦合， 按照圖2的曲線il和i2的斜率是不同的。如果在接通過程中發(fā)生在制動電磁鐵與軌道之 間的磁耦合的狀態(tài)改變，則按曲線i4的電流歷程通過局部極值e min和e max的形成示出 顯著的變化。在出現(xiàn)磁耦合的時刻(tl)，在圖1的替代電路圖中電感Ll和L2的值變化，從 而電流達到局部最大值(e max)，接著短時間變小并在時刻t2達到局部最小值e min以后 重新地和接著稍微緩慢地升高。通過評價電流i4的顯著變化、特別是局部極值e max和e min,因此可以確定磁耦合的狀態(tài)改變。如果例如如在圖4中所示，在制動電磁鐵向軌道方 向機械降低階段期間已經(jīng)接通用于電感Ll和L2的勵磁電流i4，則在制動電磁鐵與軌道之 間的氣隙減小時從確定的間距起形成磁耦合并且測量按圖4的曲線i4的電流歷程。按照本發(fā)明的一種進一步構(gòu)成，按照上述方法步驟分別重新在出現(xiàn)一局部最小值 e min以后進行評價。亦即從該時刻起，通過求存儲的額定曲線(參考電流)相對測量的實 際曲線的差值關(guān)于時間的積分，來接著重新評價電流升高速度，此時在這里也可以在預定 的時間窗內(nèi)實施評價。因此只比較正的電流升高速度。積分的上述閾值可以根據(jù)軌道制動器的類型調(diào)整。由于在實踐中測量的電流歷程與干擾信號疊加，按照本發(fā)明的一種進一步構(gòu)成， 對測量的電流歷程的信號濾波而且優(yōu)選利用低通濾波器，其極限頻率取決于軌道制動器的 類型。極限頻率處在小于50Hz的量級。這樣提高識別局部極值的可靠性，即局部極值的電流值的積分的差值等于存儲的 參考電流的積分的差值的至少30%，其中分別在同一時間段內(nèi)求得這兩個積分。為了識別制動電磁鐵與軌道之間的磁耦合，也可以檢測局部極值的時間間隔 (t2-tl)并且將其與標準信號的局部極值相比較。亦即，評價電流歷程從局部最大值e max 向局部最小值e min延伸所用的時間差tl-t2。對此優(yōu)選只評價這樣的電流歷程，其中在局 部最大值e max與局部最小值e min之間的差值Delta e超過預定的極限值。
在這里也可以重新求得測量的電流歷程相對存儲的參考電流歷程的差值的積分。也可以形成實際電流歷程相對這樣的參考電流歷程的差值的積分，該參考電流歷程從第一極值(圖4中e max)的時刻起通過外插的曲線段直到達到額定電流i nerm而形 成。在這里然后也可以重新確定一閾值，該閾值取決于軌道制動器類型。僅當超過該閾值 時，才認定在制動電磁鐵與軌道之間的磁耦合。利用外插的曲線段的這樣的評價也可以限 于一時間窗，其中在這種情況也必須重新超過一取決于軌道制動器類型的閾值。另一準則可以是，電流在局部最小值e min中在時間窗t2_x至t2+x內(nèi)低于在該 時間窗內(nèi)電流的平均值。持續(xù)時間X取決于軌道制動器的類型并且處在小于1秒的量級。另一準則可如下確定。連續(xù)地形成在測量的電流i4與參考電流i3之間的差值 Delta i，這示于圖4的曲線Delta i中。從Delta i的歷程求得Delta i的最大值的時 刻t3并檢驗它是否處在時間窗t2_x至t2+x內(nèi)。如果是這種情況，則這同樣是對此的準 則，即，發(fā)生了在制動電磁鐵與軌道之間的磁耦合。從圖4的測量圖可看出，差值的最大值 (max(Delta i))也可以處在時間范圍tl至t2之外，因此合理的是，所述時間窗設置在t2 兩側(cè)。代替差值，也可以求得和評價差值的積分及其最大值。最后，由于電池電壓波動、軌道制動器的磁鐵線圈的溫度變化和/或功率開關(guān)5的 溫度變化引起的錯誤可以這樣消除，即，將參考電流的存儲的額定曲線關(guān)于電池電壓、軌道 制動器的磁鐵線圈的溫度和/或功率開關(guān)5的溫度被標準化。按照圖1，電池電壓和功率開 關(guān)5的溫度通過用于電池電壓的測量放大器17和用于功率開關(guān)的溫度的測量放大器14和 15檢測。如上所述，軌道制動器的磁鐵線圈的溫度通過測量流過電感Ll和L2的穩(wěn)定的電 流而間接地求得。穩(wěn)定的電流這樣定義，即電流大于0并且電流的時間導數(shù)di/dt = 0。
權(quán)利要求
1.用于操作監(jiān)控軌道制動器的方法，其中，電流流過制動電磁鐵的繞組，其特征在于下 列步驟——測量電流(i2、i4)，和——將測量的電流的時間歷程與參考電流(il、i3)的存儲的時間歷程相比較。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過在測量的電流(i2、 4)與參考電流 (il>i3)之間的差值形成實現(xiàn)所述比較。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對在測量的電流(i2、 4)與參考電流 (il>i3)之間的差值在時間上進行積分。
4.按照權(quán)利要求1至3之一項所述的方法，其特征在于，比較只在預定的時間區(qū)間內(nèi)在 軌道制動器的接通過程中進行，其中，該預定的時間區(qū)間短于在接通電流與達到額定電流 之間的持續(xù)時間。
5.按照權(quán)利要求1至4之一項所述的方法，其特征在于，脈沖式地(P1-P4)供給向制動 電磁鐵的繞組供給的電流并且在每個脈沖(P1-P4)時重新進行比較。
6.按照權(quán)利要求1至5之一項所述的方法，其特征在于，求得測量的電流(i4)的局部 最小值(e min)和/或局部最大值(e max)，并且只使測量的電流(i4)的帶有電流(i4)升 高的時間歷程經(jīng)歷與參考電流(i3)的比較。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，只使測量的電流(i4)的跟在局部最小值 (e min)后面的歷程經(jīng)歷與參考電流(i3)的比較。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，在檢測測量的電流(i4)的局部最小 值(e min)和局部最大值(e max)時，在預定的持續(xù)時間期間求得測量的電流(i4)的與參 考電流(U)的變化速度的差值在時間上的積分并且將該積分與預定的閾值相比較。
9.按照權(quán)利要求1至8之一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)軌道制動器的類型確定參 考電流(il、i3)的存儲的時間歷程。
10.按照權(quán)利要求1至8之一項所述的方法，其特征在于，與軌道制動器的類型無關(guān)地 確定參考電流(il、 3)的存儲的時間歷程，并且根據(jù)至少一個閾值進行測量的電流的時間 歷程與參考電流的時間歷程的比較，該閾值根據(jù)軌道制動器的類型確定。
11.按照權(quán)利要求6至10之一項所述的方法，其特征在于，將出現(xiàn)局部最大值(emax) 和局部最小值(e min)的時間間隔(tl_t2)與參考信號的相應的值相比較。
12.按照權(quán)利要求1至11之一項所述的方法，其特征在于，在比較之前用低通濾波器對 測量的電流(i2、i4)濾波。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，低通濾波器的極限頻率小于50Hz。
14.按照權(quán)利要求6至13之一項所述的方法，其特征在于，求得在局部最大值(emax) 與局部最小值(e min)之間的電流值的差值并將該差值與預定的閾值相比較。
15.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，閾值等于參考電流的差值的至少30%。
16.按照權(quán)利要求6至15之一項所述的方法，其特征在于，將在測量的電流(i2、i4)與 從第一極值(e max)的時刻起外插的曲線段直到達到額定電流(e nenn)之間的差值的積 分與閾值相比較。
17.按照權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在預定的時間窗內(nèi)形成積分的差值。
18.按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，時間窗覆蓋在局部最小值(emin)之前(t2-x)和局部最小值之后(t2+x)的范圍。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，將在局部最小值(emin)的時刻(t2) 測量的電流與在時間窗內(nèi)測量的電流的平均值相比較。
20.按照權(quán)利要求6至19之一項所述的方法，其特征在于，檢驗實際電流(i4)與參考 電流( 3)之間的差值(Delta i)的最大值(max(Delta i))出現(xiàn)的時刻是否在預定的時間 窗(t2-x t2+x)內(nèi)，其中，χ小于等于1秒。
21.按照權(quán)利要求1至20之一項所述的方法，其特征在于，將電流(i4)的測量的值和 /或參考電流(U)的歷程根據(jù)測量的電流(i4)的大小在其穩(wěn)定的狀態(tài)下標準化。
全文摘要
用于操作監(jiān)控軌道制動器的方法，其中電流流過制動電磁鐵的繞組，測量該電流(i2、i4)和將測量的電流(i2、i4)的時間歷程與參考電流(i1、i3)的存儲的時間歷程相比較。特別是比較通過在測量的電流與參考電流之間的差值形成進行。優(yōu)選對在測量的電流與參考電流之間的差值在時間上進行積分并將其與閾值相比較。為了確定在軌道制動器與軌道之間的磁耦合，在軌道制動器的接通過程中求得測量的電流是否具有局部最小值(e min)和/或局部最大值(e max)，其中僅使測量的帶有電流升高的電流的時間歷程經(jīng)歷與參考電流的比較。優(yōu)選脈沖式接通電流，其中在每個脈沖時重新實施測量的電流與參考電流的比較。
文檔編號B60T17/22GK102066172SQ200980122898
公開日2011年5月18日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者F·達克塞克爾, H·萊曼, J·達茨雷特爾, P·施拉格 申請人:克諾爾-布里姆斯軌道車輛系統(tǒng)有限公司