Стояночный тормоз для самодвижущегося подвижного состава на рельсовом ходу

Изобретение относится к самодвижущемуся подвижному составу на рельсовом ходу (1). Подвижной состав (1) снабжен стояночным тормозом, реализованным посредством по меньшей мере одной электрической машины (2), которая содержит ротор и статор. При этом предусмотрено управление электрической машиной (2) таким образом, что положение ротора в статоре остается постоянным при действующем снаружи вращающем моменте. Электрическую машину (2) используют в качестве стояночного тормоза вместо пневматического стояночного тормоза. При этом удерживающие усилия создают магнитным путем, а не за счет механических сил. Технический результат заключается в том, что при работе тормоза не проявляется износ, а также не появляются никакие шумы. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение касается стояночного тормоза для самодвижущегося подвижного состава на рельсовом ходу, причем стояночный тормоз реализован посредством по меньшей мере одной электрической машины, которая содержит ротор и статор.

В железнодорожном движении используют самодвижущийся подвижной состав для перевозки грузовых вагонов или пассажирских вагонов. Допущенный для пассажирского движения самодвижущийся подвижной состав на рельсовом ходу и с электрическим приводом имеет дополнительно к генераторному электрическому тормозу для служебного торможения еще механический (запасной) тормоз с пневматическим, гидравлическим или электрическим приводом. Для генераторного электрического тормоза для служебного торможения в качестве генератора можно эксплуатировать синхронный двигатель самодвижущейся единицы подвижного состава, который имеет постоянные магниты на роторе. Эксплуатационно самодвижущуюся единицу подвижного состава приводят в неподвижное состояние только генераторным электрическим тормозом для служебного торможения.

Механический тормоз работает на вокзале или на остановке, коль скоро транспортное средство находится в положении покоя. Механический тормоз используют тогда в качестве стояночного тормоза. Функция стояночного тормоза на вокзале должна реализовываться эксплуатационно очень надежно, так как транспортное средство при входе и выходе пассажиров ни при каких обстоятельствах не должно нежелательно двигаться.

Из, например, ЕР 0875433 В1 известно, как может быть сконструирован механический стояночный тормоз для рельсового подвижного состава. Из US 5,564,795 является известным, как может быть сконструирован пневматический стояночный тормоз и его управление. В обоих случаях стояночные тормозы сконструированы механически сложно.

При приведении в действие и отпуске пневматического стояночного тормоза для самодвижущегося подвижного состава на рельсовом ходу расходуется, конечно, много сжатого воздуха, который должен сложно и с плохим коэффициентом полезного действия получаться от компрессора с электрическим приводом. То есть для эксплуатации пневматического стояночного тормоза расходуется много энергии. Кроме того, при отпуске механического стояночного тормоза ухудшается комфортабельность езды, так как при отпуске тормоза и одновременном трогании с места самодвижущейся единицы подвижного состава на рельсовом ходу может появляться рывок. В случае механического стояночного тормоза это может также приводить к износу на тормозной колодке, в механическом тормозном блоке и при известных обстоятельствах в случае пневматического стояночного тормоза также на компрессоре. Кроме того, при приведении в действие и отпуске пневматического стояночного тормоза образуются шумы.

В основе изобретения поэтому лежит задача указания стояночного тормоза для самодвижущегося подвижного состава на рельсовом ходу, который потребляет меньше энергии, чем пневматический стояночный тормоз, и за счет которого улучшается комфортабельность езды. Далее, соответствующий изобретению стояночный тормоз не должен иметь износа и производить сравнительно мало шума.

Эта задача решается согласно изобретению за счет того, что предусмотрено управление электрической машины, которое управляет электрической машиной так, что положение ротора в статоре остается постоянным также при действующем извне вращающем моменте.

То есть теперь электрическую машину используют в качестве стояночного тормоза вместо механического стояночного тормоза. Тем самым предпочтительным образом во время эксплуатации соответствующего изобретению стояночного тормоза не появляется никакого износа, так как удерживающие силы создают магнитным путем, а не за счет механических сил. Дальнейшим преимуществом является то, что при эксплуатации соответствующего изобретению стояночного тормоза не образуются никакие шумы. Кроме того, исключается рывок при трогании с места, если примененную в качестве стояночного тормоза электрическую машину используют также в качестве приводного двигателя.

Следующая предпочтительная форма выполнения изобретения получается, если управлению электрической машины присвоено регулирование положения, чтобы регулировать ротор на заданное положении. Тем самым остановка единицы самодвижущегося подвижного состава на рельсовом ходу обеспечивается особенно выгодно.

Угол положения ротора можно определять с помощью датчика положения ротора. Альтернативно угол положения ротора можно определять также из электрических величин с помощью модели положения ротора, например, при оценке магнитных асимметрий, которые возникают за счет положения ротора в статоре. При этом оценивают электрические величины, как, например, входное напряжение или текущий в электрической машине ток. Эта оценка основана на зависящих от положения различиях индуктивности ротора. Как раз с помощью вышеназванных возможностей для определения угла положения ротора можно особенно просто реализовать регулирование положения. Если угол положения определяют из модели положения ротора, то предпочтительным образом можно также экономить датчик положения ротора.

Управлению далее предпочтительным образом присвоена преобразовательная силовая часть. Электрическая машина может быть, например, выполнена в виде асинхронного двигателя или также в виде синхронного двигателя с постоянными магнитами на роторе. В последнем случае стояночный тормоз может быть особенно надежно реализован также за счет того, что статор синхронного двигателя с постоянными магнитами питают постоянным током, чтобы получить тормозящее действие. Постоянный ток может быть предоставлен в распоряжение с помощью батареи или альтернативно с помощью выпрямителя.

Изобретение, а также следующие предпочтительные формы выполнения изобретения согласно признакам зависимых пунктов формулы изобретения в последующем более подробно поясняются с помощью схематически представленного на чертеже примера выполнения без ограничения изобретения этим примером выполнения.

На чертеже изображена самодвижущаяся единица подвижного состава на рельсовом ходу.

Стояночный тормоз единицы самодвижущегося подвижного состава на рельсовом ходу 1 реализован далее полностью генераторно посредством электрической машины. Привод можно производить той же самой электрической машиной 2 или другой электрической машиной. Предохранительное торможение происходит при выходе из строя регулированной двигательно-тормозной установки путем генераторного питания синхронного двигателя с постоянными магнитами на аварийное тормозное сопротивление. Этот синхронный двигатель с постоянными магнитами может совпадать с примененной в качестве привода электрической машиной или также электрической машиной, используемой в качестве тормоза для служебного торможения.

Согласно изобретению электрическую машину 2 теперь используют в качестве стояночного тормоза вместо механического тормоза. Эту электрическую машину можно использовать также в качестве тормоза для служебного торможения, предохранительного тормоза или также в качестве привода.

При этом электрической машиной 2 управляют так, что положение ротора в статоре также при действующем извне вращающем моменте остается постоянным. Электрической машиной 2 управляют посредством регулирования положения так, что ротор регулируется на заданное положение. Для оптимальной работы регулирования положения является необходимой информация о фактическом положении ротора. Оно может определяться посредством датчика положения ротора или посредством модели положения ротора. Для модели положения ротора используют электрические измеренные величины. Оценку модели положения ротора посредством электрических величин можно основывать на оценке магнитных асимметрий ротора или оценке зависящих от положения различий индуктивности ротора.

Электрическую машину 2 в эксплуатации в качестве стояночного тормоза питают током посредством преобразовательной силовой части. Электрическая машина 2 далее может быть выполнена в виде асинхронного двигателя или также в виде синхронного двигателя с постоянными магнитами.

В последнем случае стояночный тормоз может быть также просто реализован за счет того, что синхронный двигатель с постоянными магнитами питают постоянным током для достижения тормозящего действия. Постоянный ток может быть предоставлен в распоряжение с помощью батареи или альтернативно с помощью выпрямителя.

1. Стояночный тормоз для самодвижущегося подвижного состава на рельсовом ходу (1), причем стояночный тормоз реализован посредством по меньшей мере одной электрической машины (2), которая содержит ротор и статор, отличающийся тем, что предусмотрено средство управления электрической машиной (2), которое в зависимости от информации о фактическом положении ротора управляет электрической машиной (2) так, что положение ротора в статоре также при действующем снаружи вращающем моменте остается постоянным.

2. Стояночный тормоз по п.1, отличающийся тем, что средство управления снабжено средством для регулирования положения, посредством которого ротор регулируют на заданное положение.

3. Стояночный тормоз по п.1, отличающийся тем, что средство управления снабжено датчиком положения ротора, которым определяют угол положения ротора.

4. Стояночный тормоз по п.1, отличающийся тем, что средство управления снабжено средством, которое определяет угол положения ротора из электрических величин с помощью модели положения ротора.

5. Стояночный тормоз по п.4, отличающийся тем, что определение угла положения ротора основано на оценке магнитных асимметрий ротора.

6. Стояночный тормоз по п.4, отличающийся тем, что определение угла положения ротора основано на оценке зависящих от положения различий индуктивности ротора.

7. Стояночный тормоз по п.1, отличающийся тем, что средство управления снабжено преобразовательной силовой частью, которая питает током электрическую машину (2).

8. Стояночный тормоз по п.1, отличающийся тем, что электрическая машина (2) является асинхронным двигателем.

9. Стояночный тормоз по п.1 или 8, отличающийся тем, что электрическая машина (2) является синхронным двигателем с постоянными магнитами.

10. Стояночный тормоз по п.9, отличающийся тем, что средство управления электрической машиной (2) имеет режим работы, при котором статор синхронного двигателя с постоянными магнитами питают постоянным током для достижения тормозящего действия.

11. Единица самодвижущегося подвижного состава на рельсовом ходу (1) с по меньшей мере одним стояночным тормозом по п.1.

12. Способ для эксплуатации стояночного тормоза для самодвижущегося подвижного состава на рельсовом ходу (1), причем стояночный тормоз реализован посредством по меньшей мере одной электрической машины (2), которая имеет ротор и статор, отличающийся тем, что определяют фактическое положение ротора и в зависимости от него управляют электрической машиной (2) так, что положение ротора в статоре при действующем извне вращающем моменте остается постоянным.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что ротор регулируют на заданное положение.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что определяют угол положения ротора посредством датчика положения ротора.

15. Способ по п.12 или 14, отличающийся тем, что определяют угол положения ротора из электрических величин посредством модели положения ротора.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что угол положения ротора определяют посредством оценки магнитных асимметрий ротора.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что угол положения ротора определяют посредством оценки зависящих от положения различий индуктивности ротора.

18. Способ по п.12, отличающийся тем, что электрическую машину (2) питают током посредством преобразовательной силовой части.

19. Способ по п.12, отличающийся тем, что электрическая машина (2) является синхронным двигателем с постоянными магнитами и статор синхронного двигателя с постоянными магнитами питают постоянным током для достижения тормозного действия.