用于估计摩擦系数的方法以及用于轨道车辆的制动控制的方法和制动控制设备技术

本发明专利技术涉及一种用于估计制动衬片

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计摩擦系数的方法以及用于轨道车辆的制动控制的方法和制动控制设备


[0001]本专利技术涉及一种用于估计摩擦系数的方法、一种用于轨道车辆的制动控制的方法以及一种用于轨道车辆的制动控制设备和一种用于实施相应的方法的计算机程序产品。

技术介绍

[0002]已知的摩擦制动的特性是衬片
‑
盘
‑
配对的摩擦系数并不如所期望的那样恒定，而是受各种系统参数和系统状态影响，如夹紧力、制动盘温度以及摩擦速度。这在制动过程中对列车瞬时达到的减速并且因此对制动距离准确度有直接的影响。
[0003]典型的制动特性例如依赖于不同的初始速度而有所不同。即使在附着力条件充足的情况下，所达到的减速值和由此产生的制动距离也承受大的公差。这主要是由所使用的衬片
‑
盘
‑
摩擦配对的波动的摩擦系数产生的。该摩擦系数主要取决于变化的制动盘温度并且因此也取决于在给定的行驶工况中的先前经历。制动盘温度由能量输入确定，所述能量输入决定性地受制动的初始速度影响。附加地，也出现可对随后的制动产生影响的调节效应。外部参量，例如环境温度和空气湿度也对摩擦系数有影响。
[0004]另外，制动系统的另外的公差，例如制动执行器的效率和未准确考虑的磨损车轮的直径也对车轮组上所合成的制动力有直接的影响。这些众多的变量在制动距离的无法忽略的分散范围中体现出来。
[0005]所述的系统公差的影响能通过列车的减速调节来降低，所述列车的减速调节直接对当前减速与所期望的要求值的偏差作出反应。因此，可明显降低制动距离的分散。可避免由于制动装备的公差和车轮直径的偏差而产生的潜在的超出制动距离。因此，所要求的制动距离在很大程度上不依赖于衬片的摩擦特性。
[0006]减速调节可平均地补偿整个列车上的作用。该全列车的(平均的)补偿可由于各个车轮组上的可能不同的制动力导致各个车轮组上的附着力不同，其中，存在超过一些车轮组的粘着极限的风险，尤其是在不同的转向架上同时使用ED制动器和EP制动器的情况下。
[0007]所以有利的是用于求取或者说估计每个车轮组或转向架的瞬时的摩擦系数的设备或方法。通过当前的摩擦系数能补偿在使用恒定的基准摩擦系数计算需要的制动压力以及由此产生的制动力的情况下造成的不准确性。这将使相应的与所期望的附着力值的偏差最小化。这样的方法可通过减小上文提出的平均作用附加地支持减速调节。
[0008]在现在已知的制动系统中，如今已应用了所谓的μ
‑
估计器。对此，例如DE 10 2014 116 803 A1公开了一种具有控制单元的制动装置，在所述控制单元中存储有至少一个制动参数曲线，所述制动参数曲线基于在法向力恒定且与试验台参数组合的情况下在从初始速度制动到目标速度上的过程中产生的摩擦系数曲线。使用试验台参数来求取相应的特性曲线相对应地变得复杂。
[0009]在DE 10 2016 115 275 A1中描述了制动盘与制动衬片之间的摩擦与制动盘温度、与制动盘与制动衬片之间的相对速度v
f
并且因此与制动盘的以m/s为单位的速度以及
与制动衬片与制动盘之间作用的法向力的依赖性，该依赖性通过方程μ
a
(v
f
,T
s
,F
n
)＝a0+a1v
f
+a2v
f2
+b1T
s
+b2T
s2
+c1F
n
+c2F
n2
进行描述，其中，v
f
是制动衬片与制动盘之间的相对速度，T
s
是制动盘摩擦面的温度并且F
n
是在制动衬片与制动盘之间作用的法向力，该法向力可由制动缸压力计算得出。用于求取通过实验确定的表征各制动衬片
‑
制动盘
‑
配对的常数的耗费由于方程的非线性的部分而增加。如果要当场，例如调试期间直接在列车上确定系数，则增加的耗费尤其产生不利的作用。在这样的或类似的情况中需要简单的且快速的方法。非线性方程的系数的确定在这方面几乎是不合适的并且另外是易于出错的。
[0010]DE 10 2018 129 132 B3以相似的方式公开了根据经验公式COF
i
＝a+b*Fb
(i
‑
1)
+c*Fb
2(i
‑
1)
+d*v
(i
‑
1)
+e*v
2(i
‑
1)
+f*T
2(i
‑
1)
+j*T
2(i
‑
1)
对摩擦系数COF的计算，其中，a、b、c、d、e、f、j是适当选择的参数。这里也产生了相应复杂地求取参数的缺点。

技术实现思路

[0011]所以鉴于上述实施方式，本专利技术的任务是提供一种用于估计摩擦系数的方法、一种用于轨道车辆的制动控制的方法、一种用于轨道车辆的制动控制设备以及一种相对应的计算机程序产品，使得能够对摩擦系数进行简化的估计或者说使用这种简化的估计。
[0012]所述任务通过根据独立权利要求所述的一种用于估计摩擦系数的方法以及一种用于轨道车辆的制动控制的方法和一种相对应的制动控制装置以及一种相对应的计算机程序解决。本专利技术的有利的拓展方案包含在从属权利要求中。
[0013]根据本专利技术设置有用于估计用于制动衬片
‑
制动盘
‑
配对的摩擦系数(μ)的方法，其中，根据基准摩擦系数通过制动盘温度和/或摩擦速度和/或夹紧力的至少一个线性函数估计摩擦系数。
[0014]所述估计基于以下假设，即摩擦系数与系统值即制动盘温度、摩擦速度以及夹紧力的依赖性是相互独立的。因此，摩擦系数可相应独立地以至少一个线性函数的形式进行描述。在此，基准摩擦系数映射参考值。另外，基准摩擦系数尤其是在温度相对低且速度适度的情况下出现并且因此至少在一定的范围内是几乎恒定的。因此，使用至少一个通用的特性或者说特征进行估计，所述特性或者说特征例如以特性曲线的形式表现摩擦系数与所选择的系统值的相应的功能上的依赖性。
[0015]通过至少一个线性函数进行的估计既包括其中以一条直线的形式估计摩擦系数的估计，又包括其中借助具有至少部分不同的斜率的多条直线估计摩擦系数的估计，如这例如在下文中还关于借助分段线性函数的估计描述的那样。
[0016]通过至少一个线性函数对摩擦系数进行估计允许在一定程度上对原本由于使用恒定的摩擦值而产生的影响进行补偿。同时，通过线性函数的映射和对上述系统值的独立观察既在求取依赖性方面又在应用估计方面显著地简化了对摩擦系数的估计。
[0017]补充地，应注意到的是，夹紧力与施加到或要施加到制动盘上的力相对应。例如，夹紧力是将制动衬片或要将制动衬片压到制动盘上的力或者说与之相应的力。在此，夹紧力也可通过制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于估计制动衬片
‑
制动盘
‑
配对的摩擦系数(μ)的方法，其中，依赖于基准摩擦系数(μ
ref
)通过制动盘温度(T)和/或摩擦速度(v)和/或夹紧力(F
b
)的至少一个线性函数估计摩擦系数(μ)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据以下方程估计摩擦系数(μ)：μ≈f0*f2(v)，其中，f0代表基准摩擦系数μ
ref
并且f2(v)是依赖于摩擦速度(v)的线性函数。3.根据权利要求1所述的方法，其中，根据以下方程估计摩擦系数(μ)：μ≈f0*f1(T)*f2(v)，其中，f0代表基准摩擦系数μ
ref
，并且f1(T)是依赖于制动盘温度(T)的线性函数，并且f2(v)是依赖于摩擦速度(v)的线性函数。4.根据权利要求1所述的方法，其中，根据以下方程估计摩擦系数(μ)：μ≈f0*f1(T)*f2(v)*f3(F
b
)，其中，f0代表基准摩擦系数μ
ref
，并且f1(T)是依赖于制动盘温度(T)的线性函数、f2(v)是依赖于摩擦速度(v)的线性函数以及f3(F
b
)是依赖于夹紧力(F
b
)的线性函数。5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，函数f1(T)、f2(v)和/或f3(F
b
)至少是分段线性的。6.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，将函数f1(T)、f2(v)和/或f3(F
b
)针对基准摩擦系数(μ
ref
)进行归一化。7.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，将函数f1(T)、f2(v)和/或f3(F
b
)的在函数的限定范围中的数值范围通过限制参数限制到下界和/或上界c
T
、c
v
和/或c
Fb
上。8.根据权利要求7所述的方法，其中，将函数f1(T)选择为，使得上界c
T,max
小于或等于代表基准摩擦系数(μ
ref
)的值和/或下界c
T,min
...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：克诺尔轨道车辆系统有限公司，
类型：发明
国别省市：