本發(fā)明涉及一種用于對(duì)尤其是軌道車輛的制動(dòng)襯片的磨損進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，以及一種用于實(shí)施所述方法的裝置。

摩擦制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)襯片在使用中經(jīng)受磨損，由此襯片厚度持續(xù)地減小。如果制動(dòng)襯片低于其指定的最小厚度，則必須將其更換，因?yàn)榉駝t可能出現(xiàn)在制動(dòng)系統(tǒng)處的損壞或者制動(dòng)作用的減弱。

所允許的臨界尺寸的識(shí)別要求通過在技術(shù)上、時(shí)間上和經(jīng)濟(jì)上花費(fèi)多的方法對(duì)襯片厚度進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)控。除此以外，尤其對(duì)于昂貴的燒結(jié)襯片來說，對(duì)于襯片厚度的精確的估計(jì)是重要的，用于避免在達(dá)到相應(yīng)的磨損臨界值之前更換襯片，并且由此充分利用所述襯片的、可供使用的磨損儲(chǔ)備。

在對(duì)制動(dòng)襯片進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，也應(yīng)該對(duì)可能的不對(duì)稱的損耗、所謂的傾斜磨損加以考慮，因?yàn)殛P(guān)于這種現(xiàn)象也必須遵守指定的臨界值，在超過所述臨界值時(shí)可能出現(xiàn)制動(dòng)作用的減弱。

從ep1384638b1中公開了用于對(duì)車輛制動(dòng)器的制動(dòng)襯片或者制動(dòng)盤的功能狀態(tài)或者磨損狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的裝置和方法。

根據(jù)這個(gè)文獻(xiàn)的教導(dǎo)，借助于傳感器對(duì)在制動(dòng)過程期間在制動(dòng)襯片與制動(dòng)盤之間的滑動(dòng)速度、至少一個(gè)制動(dòng)襯片的摩擦面的溫度以及在制動(dòng)過程期間的制動(dòng)力進(jìn)行測(cè)量，以及確定制動(dòng)過程的制動(dòng)時(shí)間，并且從滑動(dòng)速度、溫度、制動(dòng)力、制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)襯片面積中以及從材料特定的參數(shù)、比如相關(guān)常數(shù)和指數(shù)中求取在制動(dòng)持續(xù)時(shí)間的進(jìn)程之后所述制動(dòng)襯片的磨損。

本發(fā)明的任務(wù)是，減少必要的、用于制動(dòng)襯片的磨損預(yù)測(cè)的傳感器的數(shù)目。

按照本發(fā)明，這利用按權(quán)利要求1所述的方法來進(jìn)行。

本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案由從屬權(quán)利要求產(chǎn)生。

所述按本發(fā)明的技術(shù)方面的解決方案具有小的技術(shù)復(fù)雜性，并且由此具有高的穩(wěn)健性。除此以外，所述解決方案能夠成本低廉地實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榘嘿F的傳感器被取消。

通過關(guān)于場(chǎng)數(shù)據(jù)的模型的參數(shù)化，在磨損預(yù)測(cè)中產(chǎn)生更有利的現(xiàn)實(shí)相關(guān)性和良好的精度。

此外，通過這種處理方式也直接對(duì)所述模型進(jìn)行驗(yàn)證。

但是，也能夠考慮借助于試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)來對(duì)所述模型進(jìn)行參數(shù)化。

預(yù)測(cè)計(jì)算也能夠關(guān)于傾斜磨損。由此一方面能夠探測(cè)到達(dá)到用于傾斜磨損的臨界值，并且另一方面能夠產(chǎn)生關(guān)于摩擦制動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)的信息（比如在襯片與盤之間的壓力點(diǎn)的優(yōu)化），用于降低傾斜磨損。

借助于附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖中示例性地示出：

圖1用于求取所述按本發(fā)明的規(guī)則的材料參數(shù)和系數(shù)的流程圖，所述按本發(fā)明的規(guī)則用于確定制動(dòng)襯片的損耗；和

圖2用于在車輛的運(yùn)行中對(duì)制動(dòng)襯片的剩余使用期限進(jìn)行持續(xù)預(yù)測(cè)的流程圖。

根據(jù)本發(fā)明，軌道車輛的制動(dòng)襯片的損耗利用一種方法來確定，對(duì)于該方法來說，按照規(guī)則

來求取磨損率，其中

c=通用常數(shù)

a=襯片面積

p=壓緊壓力

v=滑動(dòng)速度

tb=制動(dòng)持續(xù)時(shí)間

p=制動(dòng)功率

t=摩擦副的接觸溫度

α=材料參數(shù)壓力

β=材料參數(shù)速度

γ=材料參數(shù)制動(dòng)持續(xù)時(shí)間

δ=材料參數(shù)制動(dòng)功率

ε=材料參數(shù)溫度。

在確定所述磨損率時(shí)，重要性的因數(shù)是襯片面積a、壓緊壓力p、滑動(dòng)速度v和制動(dòng)持續(xù)時(shí)間tb。接觸溫度t及制動(dòng)功率p的使用是可選的，也就是說并非強(qiáng)制必需的。

所述襯片面積a從所述制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)上的特征中產(chǎn)生，而所述壓緊壓力p、所述滑動(dòng)速度v和所述制動(dòng)持續(xù)時(shí)間tb則在運(yùn)行期間持續(xù)地求取。從對(duì)于缸壓和行駛速度的檢測(cè)中并且從這些量的計(jì)算上的轉(zhuǎn)換中（在使用所述制動(dòng)系統(tǒng)的幾何上的和運(yùn)動(dòng)學(xué)上的特性的情況下），求取所述壓緊壓力p和所述滑動(dòng)速度。

所述接觸溫度t和所述制動(dòng)功率p能夠在可用合適的計(jì)算模型的情況下借助于仿真來確定，并且可選地用在上述規(guī)則中。如果在特定的運(yùn)行條件下所提到的數(shù)值中的一個(gè)或者兩個(gè)不可用，那么這由此來加以考慮：設(shè)置相應(yīng)的材料參數(shù)ε、δ=0并且如此相應(yīng)所配屬的變量（接觸溫度t、制動(dòng)功率p）在所述規(guī)則中不起作用。

在測(cè)試行駛期間或者在運(yùn)行觀察期間確定所述材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε和所述通用常數(shù)c，所述測(cè)試行駛或者運(yùn)行觀察在所觀察的公路網(wǎng)中由參考車輛來實(shí)施，所述參考車輛裝備了合適的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于對(duì)缸壓和行駛速度進(jìn)行檢測(cè)并且可選地用于對(duì)接觸溫度t和制動(dòng)功率p進(jìn)行模擬。

此外，在每次測(cè)試行駛之后，對(duì)所述制動(dòng)器進(jìn)行檢查，并且在這個(gè)行駛期間求取全部實(shí)際上的磨損w0、也就是制動(dòng)襯片的損耗。

通過如在圖1中所示出的那樣的迭代的方法來求取所述材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε和所述通用常數(shù)c。為此，將所測(cè)量的總磨損w0與所計(jì)算的總磨損ws進(jìn)行比較。

為此，將每次測(cè)試行駛的結(jié)果或者所述運(yùn)行觀察的每個(gè)觀察時(shí)段的結(jié)果（也就是在測(cè)試行駛期間在n個(gè)時(shí)間步中所求取的、用于壓緊壓力p、滑動(dòng)速度v和制動(dòng)持續(xù)時(shí)間tb的數(shù)值，以及可選地用于溫度t或者制動(dòng)功率p的數(shù)值）分配給一測(cè)量周期。

而后，利用材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε的、基于經(jīng)驗(yàn)值的第一選擇，為每個(gè)測(cè)量周期j的測(cè)量時(shí)刻i計(jì)算被標(biāo)準(zhǔn)化到所述通用常數(shù)c上的磨損值wsji/c，并且從中通過對(duì)于所述磨損值wsji/c的總和來求取累積的標(biāo)準(zhǔn)化的總磨損wskum/c。由這個(gè)總磨損和相應(yīng)的所測(cè)量的累積的總磨損wokum按照

來確定用于所述通用常數(shù)c的數(shù)值。

利用所述通用常數(shù)c的如此求取的數(shù)值，從所計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)化的、用于每個(gè)測(cè)量周期的磨損值中求取所計(jì)算的、用于每個(gè)測(cè)量周期的磨損值wsj，將其與所測(cè)量的、用于每個(gè)測(cè)量周期的磨損值woj進(jìn)行比較，并且從中為相應(yīng)的測(cè)量周期確定平均的偏差

，對(duì)于j=1…n

也額外地求取跨越所有測(cè)量周期范圍的累積的偏差以及所述偏差的預(yù)測(cè)值，其中

。

將所述偏差值em、ek、ep與預(yù)先給定的最大值em*、ek*、ep*進(jìn)行比較，并且只有在所有三個(gè)數(shù)值處于相應(yīng)所配屬的最大值之下時(shí)、也就是滿足了條件

em<em*ek<ek*

ep<ep*時(shí)

才結(jié)束所述方法，并且用在圖2中所示出的按本發(fā)明的方法來考慮當(dāng)前的材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε的選擇，所述材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε用于待在運(yùn)行狀態(tài)中確定-與用于進(jìn)行參數(shù)化的參考車輛相類似的軌道車輛的-制動(dòng)襯片的損耗。

而如果所提到的條件中的至少一個(gè)條件沒有得到滿足，則用新的被改變的參數(shù)組來重復(fù)所述方法。對(duì)于迭代的計(jì)算過程來說，要使用如一般來說用于解非線性方程組的代數(shù)方法、比如所謂的牛頓法或者二分法。

如在圖2中示出的那樣，在運(yùn)行狀態(tài)中在典型地1-2秒的周期性的時(shí)間間隔中求取所述壓緊壓力p（來自缸壓）、所述滑動(dòng)速度v（來自行駛速度）以及所述制動(dòng)持續(xù)時(shí)間tb并且可選也求取所述溫度t或者所述制動(dòng)功率p。

如果所述壓緊壓力p在此超過預(yù)先給定的數(shù)值p*，并且由此意味著引起制動(dòng)襯片的磨損的制動(dòng)過程，則利用所述材料參數(shù)α、β、γ、δ、ε及常數(shù)c的現(xiàn)在已知的數(shù)值按照以下規(guī)則

來求取磨損率并且從這個(gè)磨損率中根據(jù)

來確定磨損增量，其中表示在預(yù)測(cè)計(jì)算的二次數(shù)據(jù)檢測(cè)過程或者計(jì)算過程之間的時(shí)間間隔，并且所述磨損增量表示在這個(gè)時(shí)間段期間的磨損。

由所述磨損增量和到目前為止的磨損wn，按照來計(jì)算新的用于所述磨損的數(shù)值，并且根據(jù)

來確定平均磨損率，其中tbk表示制動(dòng)過程k的制動(dòng)持續(xù)時(shí)間，并且wk表示制動(dòng)過程k的所計(jì)算的磨損。

現(xiàn)在能夠利用所述用于平均磨損率的數(shù)值、有效磨損wn+1以及最大允許磨損wmax按照

來確定直至必要的襯片更換的總制動(dòng)持續(xù)時(shí)間tbt，并且相應(yīng)地對(duì)所述車輛的保養(yǎng)間隔進(jìn)行調(diào)整。