專利名稱：監(jiān)測(cè)軌道車輛磁力制動(dòng)器的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)軌道車輛磁力制動(dòng)器的裝置，該磁力制動(dòng)器與供電電壓源相
連接，并且該裝置包括接通和監(jiān)測(cè)制動(dòng)器磁電流，以及還涉及一種監(jiān)測(cè)磁力制動(dòng)器的方法。
背景技術(shù)：
磁力軌道制動(dòng)器是用于軌道車輛的制動(dòng)器。通常制動(dòng)器由具有內(nèi)嵌螺線管的鐵制 滑瓦組成。通常磁性被壓縮空氣降低，但是軌道只可能在電流被接通后接觸。當(dāng)電流通過(guò) 螺線管的時(shí)候，制動(dòng)靴降到軌道上并且拉向軌道，由此由于磁力而擠壓軌道，即通過(guò)摩擦力 實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力。 摩擦力確保了制動(dòng)動(dòng)作，該制動(dòng)動(dòng)作也不會(huì)被光滑的鐵軌顯著的削弱。制動(dòng)力本
身取決于抱緊力，軌道制動(dòng)磁鐵極靴的摩擦系數(shù)，以及軌道頭和制動(dòng)磁鐵間的空氣間隙或
者雜質(zhì)。由于通過(guò)摩擦力實(shí)現(xiàn)制動(dòng)動(dòng)作，磁力制動(dòng)器會(huì)遭受到嚴(yán)重的磨損，以及需要高成本
的維護(hù)與修理，所以通常僅用作在緊急情況下被激活的快速，緊急或者自動(dòng)的停車制動(dòng)器。 為了在與空中交通的競(jìng)爭(zhēng)中保持競(jìng)爭(zhēng)力，其中一個(gè)目標(biāo)是不斷地提高軌道旅客的
旅行速度。然而，相應(yīng)軌道車輛的較高速度在制動(dòng)器概念構(gòu)思方面也制造了增長(zhǎng)的需求。伴
隨著更高的制動(dòng)器的初速度，一方面提高必要的制動(dòng)能量，而另一方面降低了車輪和軌道
之間的粘滯系數(shù)。磁力軌道制動(dòng)器在此是有利的因?yàn)椴粌H不依靠粘滯系數(shù)，而且提供了非
常有用的高制動(dòng)力，尤其在冬季，當(dāng)依靠粘滯系數(shù)的制動(dòng)系統(tǒng)因?yàn)闃淙~或者冰而不能提供
足夠的安全的時(shí)候。 現(xiàn)在，磁力制動(dòng)器通常受到限制僅用于作為快速作用制動(dòng)器或者緊急制動(dòng)器。但 是，在制動(dòng)器概念構(gòu)思上日益增加的要求，需要磁力制動(dòng)器集成成為制動(dòng)功率構(gòu)思的組成 部分。 然而，為了保證這個(gè)集成，磁力制動(dòng)器必須滿足安全和可靠性的特別需要。此處決 定性的重點(diǎn)是對(duì)用作探測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)的磁力制動(dòng)器的診斷。相應(yīng)的檢查裝置必須模仿駕駛者的制 動(dòng)閥位置和速度，據(jù)此磁鐵和供電電流的降低可被辨識(shí)。通常，這個(gè)降低過(guò)程可通過(guò)光學(xué)檢 測(cè)來(lái)控制，以及由此可為每一個(gè)車輛單獨(dú)執(zhí)行。 德國(guó)專利DE 20 2007 009 724 Ul公開了一種用于控制磁力軌道制動(dòng)器的半導(dǎo)體 開關(guān)元件。此處，在軌道制動(dòng)器中的電流強(qiáng)度可以通過(guò)使用一個(gè)或者多個(gè)功率半導(dǎo)體器件， 主要是M0S-FET，以及控制模塊來(lái)設(shè)置，該控制模塊產(chǎn)生用于控制半導(dǎo)體器件的適當(dāng)?shù)恼{(diào)制 信號(hào)。此外，工作電流的改變是在軌道制動(dòng)器的降低和接合的過(guò)程中被評(píng)估作為位置報(bào)告。 然而在這種情況下，沒(méi)有特定的裝置或者評(píng)估方法被揭示用于獲得在這種情況下的位置報(bào)
告 發(fā)明目的 本發(fā)明的目的是提供一種用于監(jiān)測(cè)磁力制動(dòng)器的裝置和方法，可以監(jiān)測(cè)，且能夠 確保該磁力制動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而磁力制動(dòng)器完全歸因于制動(dòng)器的重量，以及，制動(dòng)器的總的 數(shù)量可被減少。
本發(fā)明上述目的是通過(guò)一種用于監(jiān)測(cè)在軌道車輛上的磁力制動(dòng)器的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn) 的，該磁力制動(dòng)器與供電電壓源相連接，該裝置包括接通和監(jiān)測(cè)該制動(dòng)器磁電流，以及該監(jiān) 測(cè)裝置包括確定裝置和評(píng)估裝置，該確定裝置持續(xù)監(jiān)測(cè)用于給該磁力制動(dòng)器的供電電流和 記錄該電流和/或該電壓曲線(輪廓)的電路的運(yùn)轉(zhuǎn)，所述評(píng)估裝置基于該記錄的電流和 /或電壓曲線，通過(guò)探測(cè)電流和/或電壓曲線的一階導(dǎo)數(shù)的兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)，來(lái)確定該軌道上的 磁力制動(dòng)器的放置。 因此，由于本發(fā)明裝置，一方面執(zhí)行診斷磁力制動(dòng)器系統(tǒng)的準(zhǔn)備情況，另一方面監(jiān) 測(cè)制動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)；更加具體地，識(shí)別出在鐵軌上放置制動(dòng)磁鐵。從而，確保磁力制動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)， 以完全地歸因于車輛的制動(dòng)功率。 —階導(dǎo)數(shù)的過(guò)零點(diǎn)的探測(cè)是可靠的方法，以確保所做的制動(dòng)操作，而無(wú)需考慮由
于外部的影響，例如制動(dòng)磁鐵的支持表面的改變，而引起磁場(chǎng)的改變。從而本發(fā)明裝置首次
允許可靠的監(jiān)測(cè)方法使得磁力制動(dòng)器的制動(dòng)功率可完全地歸因于制動(dòng)器重量。 由于本發(fā)明的裝置一方面探測(cè)流經(jīng)磁鐵的電流，另一方面探測(cè)磁鐵與軌道的接
觸，能推斷磁力制動(dòng)器的制動(dòng)動(dòng)作。同時(shí)，本發(fā)明的裝置允許對(duì)系統(tǒng)中錯(cuò)誤或者故障的可靠
且快速的確定。 本發(fā)明的裝置能夠用于單獨(dú)的磁鐵，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向架(swive truck)，即兩個(gè)磁鐵，以
及還用于車輛即兩個(gè)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向架，從而允許可定制化地應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域。 本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例機(jī)電分離器可被設(shè)置為電路中的應(yīng)急斷路器。這就允許在傳輸
錯(cuò)誤消息后快速地將制動(dòng)器解制動(dòng)。 按照另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，確定裝置還監(jiān)測(cè)該電路的單個(gè)單元，尤其是機(jī)電分離器、
電流傳感器、干擾抑制器二極管(suppressor diode)以及開關(guān)元件，從而監(jiān)測(cè)裝置可單獨(dú)
地對(duì)任何一種故障起作用，并且對(duì)該裝置中出現(xiàn)故障實(shí)現(xiàn)非常短的反應(yīng)時(shí)間。 有利地，該開關(guān)元件是IGBT模塊。該相應(yīng)模塊經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明是有用的。IGBT模塊
的數(shù)量可根據(jù)各自的需要而來(lái)選擇。例如，每一個(gè)開關(guān)元件一個(gè)IGBT模塊，以及任何其他
的開關(guān)元件，可用于磁鐵、轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)架或者車輛。 按照另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，每一個(gè)制動(dòng)磁鐵包括位置傳感器，從而除了通過(guò)探測(cè)過(guò)
零點(diǎn)的監(jiān)測(cè)操作之外，可探測(cè)制動(dòng)磁鐵和軌道頭之間的距離。 有利地，位置傳感器在此可為一電感性的、電容性的或者光學(xué)的傳感器。 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，每一個(gè)制動(dòng)磁鐵包括溫度計(jì)。額外的磁鐵的使用還提供了描
述磁鐵與軌道接觸的其他的監(jiān)測(cè)方法。 而且，熱敏傳感器可以設(shè)置在每一個(gè)制動(dòng)磁鐵的前方和后方，以通過(guò)磁鐵的前方 和后方的溫度變化探測(cè)磁鐵的放置。在此，傳感器沒(méi)有設(shè)置在磁鐵的載體上，從而可改進(jìn)傳 感器的服務(wù)壽命和維護(hù)。 根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，每一個(gè)制動(dòng)磁鐵被設(shè)置在本身的電路里，以獲得每一個(gè) 單獨(dú)的磁鐵的盡可能精確的結(jié)果。在出現(xiàn)錯(cuò)誤消息后，錯(cuò)誤可更加快速地分配和消除。
至于方法，本發(fā)明通過(guò)用于監(jiān)測(cè)在軌道車輛上的磁力制動(dòng)器的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該 方法包括持續(xù)監(jiān)測(cè)用于供電給該磁力制動(dòng)器和記錄該電流和/或該電壓曲線(輪廓)的電 路的運(yùn)轉(zhuǎn)，基于該記錄的電流和/或電壓曲線，通過(guò)探測(cè)該電流和/或電壓曲線的一階導(dǎo)數(shù) 的兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)，來(lái)確定該磁力制動(dòng)器在軌道上的放置。
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本發(fā)明方法可靠地監(jiān)測(cè)獨(dú)立于外部影響的磁力制動(dòng)器，且對(duì)電路中出現(xiàn)的故障或 者錯(cuò)誤能夠快速地作出反應(yīng)。 有利地，電流以1至30毫秒的恒定的時(shí)間間隔來(lái)測(cè)量。相應(yīng)的時(shí)間間隔經(jīng)證明完 全符合實(shí)際情況。 根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，每一個(gè)制動(dòng)磁鐵的電流路徑可被分開分別地監(jiān)測(cè)，以便于能夠 在每一個(gè)制動(dòng)磁鐵上作出決定(statement)。 另外，該電流可在流出線路和回流線路中進(jìn)行測(cè)量；這就提高了測(cè)量的精度，尤其 每個(gè)磁鐵都被單獨(dú)檢查，并且可防止一側(cè)的制動(dòng)動(dòng)作的重要狀況，例如由于磁路中的線路 斷開。 有利地，供電電壓和系統(tǒng)內(nèi)電壓在磁路中被循環(huán)地測(cè)量。這就允許了非常短的故 障探測(cè)時(shí)間。 根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，制動(dòng)測(cè)試可以以預(yù)定時(shí)間間隔來(lái)進(jìn)行。從而可檢查制 動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)以及制動(dòng)監(jiān)測(cè)動(dòng)作。同時(shí)，制動(dòng)測(cè)試產(chǎn)生電流曲線，該電流曲線可與通常的制動(dòng) 操作的電流曲線進(jìn)行比較。 有利地，還可來(lái)監(jiān)測(cè)電路的單個(gè)元件，并且能夠診斷每一個(gè)單獨(dú)的元件，可獲得盡 可能短的錯(cuò)誤探測(cè)時(shí)間。


現(xiàn)將參見(jiàn)附圖，闡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例；其中
圖1是本發(fā)明裝置的電路圖； 圖2是在供電至磁力制動(dòng)器以及在軌道上放置該制動(dòng)器過(guò)程中的電流的曲線的 示意圖； 圖3是圖2的電流曲線的導(dǎo)數(shù)的示意說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
圖l所示為本發(fā)明磁力制動(dòng)器監(jiān)測(cè)(系統(tǒng))。在此，該檢測(cè)系統(tǒng)分為兩個(gè)電隔離部 分，高電流部分和監(jiān)測(cè)部分。該兩個(gè)電路部分可被設(shè)置為單獨(dú)的印刷電路板。這些部分通 過(guò)連接器相互連接。 高電流部分將車輛蓄電池連接到制動(dòng)磁鐵1、2。該兩個(gè)制動(dòng)磁鐵直接連接到蓄電
池電壓的正極端子。在電流通路中，機(jī)電分離器3(例如電流接觸器)被設(shè)置在車輛蓄電池
和制動(dòng)磁鐵之間，以將蓄電池正電勢(shì)從裝置分離，而且也在出現(xiàn)故障的情況下從磁鐵分離。
分離器3通過(guò)評(píng)估電路被驅(qū)動(dòng)。分離器3可以被平等地通過(guò)主控器單元驅(qū)動(dòng)。 用于兩個(gè)制動(dòng)磁鐵1、2的電流通路緊隨該分離器3連接，兩個(gè)制動(dòng)磁鐵1、2的電
流通路分開導(dǎo)向，但是每一個(gè)都具有相同的結(jié)構(gòu)。每一個(gè)所述的通路包括電流傳感器4、或
5，例如電流變壓器或者電流分路器，然后與該磁鐵的正極端子連接。 從該磁鐵的負(fù)極端子引出的電纜與磁力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的另一個(gè)連接點(diǎn)相連接。 在該兩個(gè)連接點(diǎn)即磁鐵的正負(fù)極之間，干擾抑制器二極管6、7置于裝置里作為慣
性滑行電路。所述二極管在切斷時(shí)刻接收流經(jīng)磁鐵的電流。 磁鐵的負(fù)極端子通過(guò)開關(guān)元件8、9連接車輛蓄電池的負(fù)極端子。所述開關(guān)元件8、9用來(lái)可操作性的接通制動(dòng)磁鐵1、2。方便地，它是半導(dǎo)體裝置，例如IGBT。兩者在被啟動(dòng) 或者去啟動(dòng)時(shí)，兩個(gè)磁鐵電路的開關(guān)元件8、9同時(shí)開關(guān)。 磁鐵1、2的每一個(gè)通路的單獨(dú)元件，即電流傳感器4、5，干擾抑制器二極管6、7， IGBT 8、9等被分別地彼此監(jiān)測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，每一對(duì)磁鐵也可以通過(guò)共享 的評(píng)估電路來(lái)監(jiān)測(cè)。因此，配線作業(yè)以及必需的元件數(shù)量能夠被保持小量，這是因?yàn)閮H需一 個(gè)用于磁鐵的正負(fù)極端子的電纜通到旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向架(swivel truck)。 此外，該電流傳感器4、5還可以被設(shè)置在該制動(dòng)磁鐵的負(fù)極端子之后，優(yōu)選的是 設(shè)置在在該端子和集成在該IGBT模塊8、9中的慣性滑行二極管之間。
對(duì)于流出線路中的每一個(gè)磁鐵，該電流被測(cè)量。 另外，也可對(duì)在回流線路中的兩個(gè)磁鐵一起測(cè)量電流。為此目的，附加的電流傳感 器22被提供設(shè)置在IGBT8、9的后面。在電流傳感器22的線路中，總電流的冗余測(cè)量被進(jìn) 行了，由此所有的電流表的運(yùn)轉(zhuǎn)被監(jiān)測(cè)。 雖然在所例示的實(shí)施例中，僅僅一個(gè)電流傳感器設(shè)置在回流線路中，但是還可能
是使用兩個(gè)，即每一個(gè)磁鐵使用一個(gè)電流傳感器，從而改進(jìn)故障分配。該附加的電流傳感器
22提高了整個(gè)系統(tǒng)的精確性，這是因?yàn)榭梢愿泳_地分配錯(cuò)誤或者故障。 附圖標(biāo)記IO指示監(jiān)測(cè)單元。該監(jiān)測(cè)單元用作評(píng)估在磁力制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的系統(tǒng)
狀態(tài)。該評(píng)估電路通過(guò)車輛蓄電池路饋電。蓄電池電壓通過(guò)裝置中的保險(xiǎn)絲保護(hù)。基于這
個(gè)蓄電池提供電壓的基礎(chǔ)，電源單元23產(chǎn)生電子設(shè)備電路所需要的次級(jí)電壓。 接通指令通過(guò)輸入電路發(fā)出，該輸入電路也是彼此電隔離的。有各自用于制動(dòng)動(dòng)
作和制動(dòng)測(cè)試的分開的輸入電路。制動(dòng)器通過(guò)硬件直接的激活。將接通信息發(fā)送到處理器
僅僅用來(lái)通知處理器有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)。 當(dāng)信號(hào)輸出時(shí)，電隔離接觸器用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)。作為分離元件，例如可使用繼電 器11、12、21。如圖l所示的方案中，具有三路輸出。提供用于評(píng)估電流制動(dòng)請(qǐng)求的信號(hào)。 另一個(gè)信號(hào)用來(lái)存儲(chǔ)關(guān)于該制動(dòng)請(qǐng)求的錯(cuò)誤信息。第三個(gè)信號(hào)用來(lái)評(píng)估制動(dòng)測(cè)試。這樣劃 分可提高這整個(gè)系統(tǒng)的精確性。診斷鏈路24用來(lái)通過(guò)外部裝置例如計(jì)算機(jī)讀出詳細(xì)的系 統(tǒng)信息，該外部裝置通過(guò)串行接口與本發(fā)明裝置連接。 系統(tǒng)的處理器核心作操作運(yùn)轉(zhuǎn)上述描述的輸入和輸出，以及診斷連接。通過(guò)在高 電流部分內(nèi)的電子系統(tǒng)的特別的測(cè)量元件，系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)被傳送至處理器。在此處理器 已經(jīng)分配了配置為IC的單獨(dú)的監(jiān)測(cè)模塊13，該檢測(cè)模塊13遠(yuǎn)離處理器，還監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的次 級(jí)電壓。 通過(guò)磁鐵電路上的測(cè)量點(diǎn)，處理器獲取系統(tǒng)狀態(tài)的信息。根據(jù)該信息，處理器生成 相應(yīng)的錯(cuò)誤信號(hào)，然后進(jìn)入錯(cuò)誤存儲(chǔ)器內(nèi)，以通過(guò)診斷接口輸出。 該評(píng)估電路分為兩個(gè)子單元，即磁力制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的診斷和制動(dòng)功能的監(jiān)測(cè)。該 系統(tǒng)診斷監(jiān)測(cè)高電流部分中的單獨(dú)的部件和其他事物。這可通過(guò)例如電壓測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。通 常，在文中執(zhí)行如下所述的測(cè)量/監(jiān)測(cè)操作。
執(zhí)行1、磁鐵的電壓提供的監(jiān)測(cè) 在這里，低電流產(chǎn)生在蓄電池的連接(端子)之間，并且在監(jiān)測(cè)元件(單元)10中 被估計(jì)。在出現(xiàn)至少一個(gè)連接故障，例如保險(xiǎn)絲故障或者電纜斷裂時(shí)，可能沒(méi)有電流，而且 這可立馬上被檢測(cè)到。
執(zhí)行2 、機(jī)電分離器3的監(jiān)測(cè) 檢測(cè)單元14測(cè)量分離器3之后的電壓。如果該電壓被施加至該裝置，即從執(zhí)行1 所描述的測(cè)量得出結(jié)論在連接(端子)之間產(chǎn)生電流，而且檢測(cè)單元14沒(méi)有檢測(cè)到電壓， 則分離器3被開啟。在此，該分離器3的故障位置可以即刻檢測(cè)到。
執(zhí)行3 、流經(jīng)磁鐵的電流的監(jiān)測(cè) 通過(guò)電流變壓器4、5或者分路器，測(cè)量流經(jīng)單個(gè)制動(dòng)磁鐵1、2的電流。依靠磁路， 在檢測(cè)單元15、16上執(zhí)行測(cè)量。傳感器提供的該信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波。由此濾除蓄電池提供 系統(tǒng)上呈現(xiàn)的噪音。通過(guò)電流的測(cè)量可以在此檢測(cè)下述的系統(tǒng)狀態(tài)
-如果沒(méi)有測(cè)量到電流，在制動(dòng)器磁鐵的連接中有線路斷裂；-如果檢測(cè)到電流而制動(dòng)器沒(méi)有被接通，則在制動(dòng)磁鐵的連接中有短路，或者相連 的開關(guān)元件8、9有缺陷；-處理器在兩磁鐵之間進(jìn)行真實(shí)性檢查的比較，用來(lái)測(cè)定絕對(duì)電流位準(zhǔn)。
執(zhí)行4、干擾抑制器二極管6、7的監(jiān)測(cè) 檢測(cè)單元17、18測(cè)量流向中的干擾抑制器二極管的電壓。在正常操作中，在切斷 時(shí)刻這個(gè)電壓是低的，但在出現(xiàn)故障的情況下，電流的前置電壓，由于中斷的干擾抑制器電 路，明顯的高電壓峰值在此處產(chǎn)生。通過(guò)檢測(cè)單元15、 16和/或17、 18確定在阻斷動(dòng)作上 的不足。 執(zhí)行5、開關(guān)元件8、9的監(jiān)測(cè) 通過(guò)檢測(cè)單元19、20執(zhí)行通過(guò)開關(guān)元件8、9的電壓，例如在IGBT里的源極和漏極 之間的電壓的檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)單元19、20測(cè)量的電壓符合在執(zhí)行1中描述的測(cè)量中所確定的 供應(yīng)電壓時(shí)，對(duì)應(yīng)的開關(guān)元件8、9被切斷；沒(méi)有電流流過(guò)。在低電壓范圍內(nèi)的小的正極電壓 是通過(guò)流經(jīng)元件的電流測(cè)量的。因此，相應(yīng)的電流傳感器也可通過(guò)測(cè)量執(zhí)行5被監(jiān)測(cè)。
除上述的監(jiān)測(cè)操作以外，前期也可以被監(jiān)測(cè)。 伴隨制動(dòng)操作的開始，設(shè)定等待周期，該等待周期對(duì)應(yīng)磁力制動(dòng)器的最長(zhǎng)的激活 周期。在該等待周期期滿后，在正常狀態(tài)下制動(dòng)操作結(jié)束；觸發(fā)信號(hào)取消。如果在等待周期 結(jié)束之后仍然應(yīng)用著該觸發(fā)信號(hào)，則假定輸入電路中出現(xiàn)故障。 處理器提供有測(cè)量元件的信息，而且從其得出錯(cuò)誤狀態(tài)。這些狀態(tài)通過(guò)輸出線路 到主系統(tǒng)被得知，而且又被儲(chǔ)存在非易失性錯(cuò)誤存儲(chǔ)器中。 在鐵路運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，每隔一段例行時(shí)間或者在需要時(shí)，執(zhí)行制動(dòng)測(cè)試?；谠谡?qǐng)求 的制動(dòng)測(cè)試的情況下的系統(tǒng)診斷的測(cè)量值，所述測(cè)試的評(píng)估用來(lái)推斷在軌道上的兩個(gè)制動(dòng) 磁鐵的可靠布置。在這個(gè)制動(dòng)測(cè)試的范圍內(nèi)，充分地監(jiān)測(cè)該系統(tǒng)，而且記錄電流曲線。尤其 執(zhí)行過(guò)零點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，以及絕對(duì)值的記錄。 在制動(dòng)測(cè)試的開始時(shí)，電子開關(guān)是關(guān)閉的。根據(jù)制動(dòng)磁鐵的時(shí)間常量，建立流經(jīng)磁 鐵的電流。于此在軌道上平行放置制動(dòng)磁鐵。當(dāng)磁鐵接觸軌道時(shí)，一些電流已經(jīng)流過(guò)制動(dòng) 磁鐵。由于軌道是鐵質(zhì)，兩個(gè)制動(dòng)磁鐵的磁路的總電感改變了。這個(gè)過(guò)程表明本身處于流 經(jīng)制動(dòng)磁鐵的電流減少的過(guò)程中。隨后，電流將再次升高直到它達(dá)到恒量終值。圖2示出 了具有典型的突變彎頭的所述電流曲線。 軌道上的制動(dòng)磁鐵的可靠布置可以從這個(gè)電流曲線推斷出。在根據(jù)制動(dòng)測(cè)試的評(píng) 估進(jìn)行使用的期間，檢測(cè)制動(dòng)磁鐵的布置。
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但是，在操作期間，不能保證電流曲線總是對(duì)應(yīng)制動(dòng)測(cè)試的電流曲線。例如，制動(dòng) 磁鐵的磨損，以及軌道上的雜質(zhì)或者類似物，有時(shí)候?qū)y(cè)量值具有相當(dāng)大的影響，因此，被 削弱的電流曲線被測(cè)得，而且，同時(shí)，典型的突變彎頭不再是如此顯著的。磨損也可影響制 動(dòng)測(cè)試，從而曲線的絕對(duì)值可彼此不相同。 因此，根據(jù)本發(fā)明，制動(dòng)的功能不是直接基于電流曲線的值來(lái)確定，但是形成了連 續(xù)測(cè)量值的導(dǎo)數(shù)。在很長(zhǎng)一段時(shí)間是正的，在接觸點(diǎn)變成負(fù)的，然后又變成正的。從圖3所 示的導(dǎo)數(shù)曲線來(lái)看很顯然，通過(guò)派生曲線的兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)的出現(xiàn)，可確保制動(dòng)器的正確位置。 在削弱電流曲線的情況下，這些過(guò)零點(diǎn)可以通過(guò)一定的方法來(lái)檢測(cè)，從而確保可靠的監(jiān)測(cè) 操作。在使用期間，連續(xù)的測(cè)量值的導(dǎo)數(shù)在此復(fù)制。在很長(zhǎng)一段時(shí)間是正的，在接觸時(shí)間恰 好變成負(fù)的，以及再次變成正的。磁鐵和軌道之間的接觸以及距離的測(cè)量是電流曲線上的 下陷部，其表明了本身處于在導(dǎo)數(shù)的負(fù)向峰值。 此外，還可評(píng)估電流的最小和最大值。除此之外，存儲(chǔ)曲線達(dá)到的最大值。當(dāng)磁鐵 和軌道互相接觸的時(shí)候，曲線的導(dǎo)數(shù)是負(fù)的；瞬間測(cè)量值比先前達(dá)到的最大值小。經(jīng)過(guò)一段 時(shí)間，電流再升高，以及達(dá)到或者超過(guò)之前已經(jīng)確定的最大值。
在操作時(shí)，通常以10毫秒時(shí)間的常量間隔來(lái)測(cè)量電流。 除基于電流曲線磁監(jiān)測(cè)力制動(dòng)器以外，通過(guò)使用結(jié)合之前描述的監(jiān)測(cè)裝置的其他 的裝置/方法，還可確保磁力制動(dòng)的動(dòng)作。 例如，與此同時(shí)通過(guò)另外的振蕩電路，監(jiān)測(cè)磁力制動(dòng)器。利用制動(dòng)磁鐵作為元件， 振蕩電路由此建立。磁鐵的上升和下降狀態(tài)中的不同的電感產(chǎn)生所述振蕩電路不同的共振 頻率。 另外，制動(dòng)磁鐵還可以提供有位置傳感器器。所述傳感器感應(yīng)本身和軌道頭部之 間的距離。如果某一距離小于某一個(gè)值，這就解釋為放置在軌道頭部上。通過(guò)磁鐵兩端的 傳感器可以檢測(cè)非水平位置。電感性的、電容性的或者光學(xué)的傳感器可以作為傳感器。
另外，溫度計(jì)能被集成在制動(dòng)磁鐵中。當(dāng)制動(dòng)器被啟動(dòng)，流經(jīng)磁鐵的電流產(chǎn)生自身 加熱。在磁鐵與軌道接觸后，通過(guò)摩擦力車輛被阻滯。而其產(chǎn)生的熱要比電流的自加熱大 很多。 此外，通過(guò)各自的熱敏元件可以測(cè)量磁力制動(dòng)器前方或者后方的軌道頭的溫 度。在制動(dòng)后，摩擦使得軌道溫度增加。比較在磁鐵的前方和后方的溫度也可以檢測(cè)制動(dòng) 器的動(dòng)作。這個(gè)結(jié)構(gòu)具有傳感器不用安裝在磁鐵的載體上，而是安裝在第一系彈簧懸掛 (primary suspension)來(lái)保護(hù)的區(qū)域上的優(yōu)點(diǎn)。 除上述的監(jiān)測(cè)方法之外，還可以基于比較方法來(lái)執(zhí)行監(jiān)測(cè)操作。為此，以短的間隔 取得的兩個(gè)測(cè)量結(jié)果被互相比較。在制動(dòng)操作的開始，磁鐵是接通的。電流產(chǎn)生。當(dāng)?shù)竭_(dá) 特定的電流時(shí)，磁鐵切斷，從而電流減少。 一些時(shí)間之后，磁鐵通常到達(dá)軌道頭之后，磁鐵在 再次接通。電流再次產(chǎn)生，通過(guò)改變磁路來(lái)改變電流再次接通的時(shí)間恒量?；陔娏髑€ 形狀或者時(shí)間的比較進(jìn)行比較，直到達(dá)到某一電流。在第一個(gè)提及的例子中，與磁鐵在提高 狀態(tài)上的電流相比，磁鐵在降低狀態(tài)的接通必須呈現(xiàn)較小的電流。在最后提及的例子，直到 獲得定義的電流才比較時(shí)間。在磁鐵的降低狀態(tài)下，時(shí)間是比較長(zhǎng)。
權(quán)利要求
一種監(jiān)測(cè)軌道車輛的磁力制動(dòng)器的裝置，所述磁力制動(dòng)器與用于供電電壓源相連接，所述裝置包括接通和監(jiān)測(cè)該制動(dòng)器磁電流，以及監(jiān)測(cè)裝置包括確定裝置和評(píng)估裝置，所述確定裝置持續(xù)監(jiān)測(cè)用于供電給所述磁力制動(dòng)器的電路的運(yùn)轉(zhuǎn)，和記錄電流和/或電壓曲線，其特征在于，所述評(píng)估裝置通過(guò)檢測(cè)電流和/或電壓曲線的一階導(dǎo)數(shù)的兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)，基于所述記錄的電流和/或電壓曲線，確定所述軌道上的所述磁力制動(dòng)器的放置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，機(jī)電分離器(3)被設(shè)置為所述電路中的應(yīng) 急斷路器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述確定裝置進(jìn)一步地監(jiān)測(cè)所述電 路的單獨(dú)元件，尤其監(jiān)測(cè)所述機(jī)電分離器(3)、電流傳感器(4，5)、干擾抑制器二極管(6， 7) 以及開關(guān)元件(8， 9)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)元件是IGBT模塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l-3任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，每一個(gè)制動(dòng)磁鐵包括位置傳 感器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述位置傳感器為電感性的、電容性的或 者光學(xué)的傳感器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-3任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，每一個(gè)制動(dòng)磁鐵包括溫度計(jì)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-3任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，熱敏傳感器被設(shè)置在每一個(gè) 制動(dòng)磁鐵的前方和后方。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-6任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，每一個(gè)制動(dòng)磁鐵被設(shè)置在其 本身的電路里。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-9任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置用兩個(gè)磁鐵監(jiān)測(cè)旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向架或者用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向架監(jiān)測(cè)車輛。
11. 一種監(jiān)測(cè)軌道車輛磁力制動(dòng)器的方法，包括持續(xù)監(jiān)測(cè)供電給所述磁力制動(dòng)器和記 錄電流和/或電壓曲線的電路的運(yùn)轉(zhuǎn)，其特征在于，基于所述記錄的電流和電壓曲線，所述 軌道上的磁力制動(dòng)器的放置是通過(guò)檢測(cè)所述電流和/或電壓曲線的一階導(dǎo)數(shù)的兩個(gè)過(guò)零 點(diǎn)來(lái)確定的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述電流是以1至30毫秒的恒定的時(shí) 間間隔來(lái)測(cè)量的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，每一個(gè)制動(dòng)磁鐵的電流通路是分 別監(jiān)測(cè)的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11至13任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述電流是在流出線路 和回流線路中測(cè)量的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至14任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述供電電壓和/或系 統(tǒng)內(nèi)電壓是在磁路中循環(huán)地測(cè)量的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將關(guān)于狀態(tài)和/或一般 故障情形的報(bào)告?zhèn)鬏斨林飨到y(tǒng)內(nèi)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11至16任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步地監(jiān)測(cè)所述電路 的單獨(dú)元件，以及診斷每一個(gè)單獨(dú)元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)軌道車輛的磁力制動(dòng)器的裝置，所述磁力制動(dòng)器與供電電壓源連接，所述裝置包括接通和監(jiān)測(cè)制動(dòng)器磁電流，以及所述監(jiān)測(cè)裝置包括確定裝置和評(píng)估裝置，所述確定裝置連續(xù)監(jiān)測(cè)在制動(dòng)過(guò)程中給磁力制動(dòng)器供電的電路的運(yùn)轉(zhuǎn)，且記錄電流和/電壓的曲線。在此，所述評(píng)估裝置通過(guò)探測(cè)電流和/或電壓曲線的一階導(dǎo)數(shù)的兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)，根據(jù)記錄的電流和/或電壓曲線，確定所述磁力制動(dòng)器在軌道上的放置。
文檔編號(hào)G01M17/08GK101750218SQ20091022480
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者赫爾穆特·埃德林格 申請(qǐng)人:沙爾特寶有限公司