ES2943855T3 - Procedimiento para asistir en el control de una velocidad de un vehículo sobre carriles, procedimiento para controlar de manera asistida una velocidad de un vehículo sobre carriles y vehículo sobre carriles correspondiente - Google Patents

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Abstract

Un método (1000) para ayudar a controlar una velocidad (v) de un vehículo ferroviario (100, 200, 300) que tiene un freno regenerativo (181, 281, 381, 383), un freno de fricción (182, 282, 382, 384 , 386), y un elemento operativo (110, 210, 310) a través del cual se genera una fuerza de frenado total (F) que se puede dividir entre el freno regenerativo (181, 281, 381, 383) y el freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386) se pueden establecer los pasos para determinar (1200) una velocidad de conducción actual (vt) del vehículo ferroviario (100, 200, 300); Determinar (1400) una posición deseada (Sg) del elemento operativo (110, 210, 310) en la que el componente de fuerza de frenado (F1) del freno regenerativo (181, 281, 381, 383) para la velocidad de conducción actual (vt) según una dependencia predeterminada (F1 (v, F(S))) de la componente de fuerza de frenado (F1) del freno regenerativo (181, 281, 381, 383) la fuerza de frenado total (F) de la velocidad (v) del vehículo ferroviario (100, 200, 300) y la posición (S) del elemento de accionamiento (110, 210, 310) asume un valor máximo; y usar (1500) la posición deseada (Sg) del elemento operativo (110, 210, 310) para emitir una recomendación (E) relacionada con la posición (S) del elemento operativo (110, 210, 310) a un operador del vehículo sobre raíles y/o para controlar un comportamiento del elemento operativo (110, 210, 310). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para asistir en el control de una velocidad de un vehículo sobre carriles, procedimiento para controlar de manera asistida una velocidad de un vehículo sobre carriles y vehículo sobre carriles correspondiente
Campo técnico
La presente invención se refiere a procedimientos para asistir en el control así como para controlar de manera asistida la velocidad de vehículos sobre carriles con un freno regenerativo y un freno de fricción, en particular de vehículos de tracción de este tipo, así como a vehículos sobre carriles correspondientes.
Estado de la técnica conocido previamente
En la actualidad, a menudo es difícil para los conductores de vehículos sobre carriles, en particular los conductores de vehículos de tracción, frenar el vehículo de modo que pueda realimentarse la mayor energía de frenado posible. Sin embargo, en particular para un vehículo con batería sobre carriles, es importante convertir la menor cantidad posible de energía cinética en calor al frenar para lograr la mayor autonomía posible.
Pueden estar previstas dos palancas de freno separadas para el frenado de las locomotoras, una para un freno mecánico y la otra para un freno electrodinámico. Además, puede estar previsto que el conductor del vehículo controle la presión de los frenos mecánicos accionados neumáticamente a través de un manómetro. Estas soluciones requieren un alto nivel de atención y mucha experiencia por parte del conductor del vehículo. Además, los operadores a menudo quieren simplificar la operación de los vehículos sobre carriles tanto como sea posible para aumentar la seguridad y/o poder utilizar personal más barato. Por lo tanto, a menudo se busca un control del vehículo con sólo una palanca combinada de conducción/frenado.
Por ejemplo, en el documento EP 1400426 B1 se describe un interruptor de conducción mejorado que puede integrar todas las funciones esenciales para conducir un vehículo sobre carriles en un dispositivo individual. En particular, el interruptor de conducción puede accionarse en dos direcciones para accionar dos funciones que son mutuamente excluyentes, tales como las funciones de conducción y frenado. Para ello, el interruptor de conducción puede conectarse a un sistema de frenado y a un sistema de accionamiento del vehículo sobre carriles. El conductor puede seleccionar un sistema de frenado neumático o un sistema de frenado electrodinámico del vehículo sobre carriles individualmente, o puede dejar que un sistema de frenado automático seleccione y/o combine estos sistemas de acuerdo con un programa predefinido.
Además, el documento EP 3219560 B1 describe un procedimiento para proporcionar recomendaciones de selección de frenos a un conductor de un tren durante el funcionamiento del tren, en donde el tren tiene al menos un freno electrodinámico y al menos un freno de fricción, y en donde el procedimiento presenta las siguientes etapas: definir una tasa de preferencia de freno entre el al menos un freno electrodinámico y el al menos un freno de fricción, determinar un perfil de velocidad de energía optimizada para un segmento de conducción del tren, en donde el perfil de velocidad de energía optimizada tiene una pluralidad de secciones de frenado, y asignar cada una de la pluralidad de secciones de frenado a una respectiva recomendación de selección de freno, en donde la determinación del perfil de velocidad de energía optimizada y la asignación de cada una de la pluralidad de secciones de frenado se limitan a una respectiva recomendación de selección de freno por un tiempo de conducción máximo y la tasa de preferencia de freno entre el al menos uno freno electrodinámico para el segmento de conducción; y proporcionar al conductor del tren las respectivas recomendaciones de selección de freno para la pluralidad de secciones de frenado. La tasa de preferencia de freno puede ser a este respecto un valor de preferencia de freno que representa una relación entre los tiempos de aplicación del freno del al menos un freno electrodinámico y el al menos un freno de fricción o una relación entre las cantidades de energía de frenado del al menos un freno electrodinámico y el al menos un freno de fricción, y/o puede basarse en los intervalos de mantenimiento del freno para el al menos un freno electrodinámico y el al menos un freno de fricción.
El documento DE 10 2017 217226 A1 divulga un procedimiento para controlar una velocidad de un vehículo sobre carriles. El vehículo sobre carriles presenta un freno regenerativo, un freno de fricción y un elemento de control. Puede ajustarse una fuerza de frenado total a través del elemento de control, que se distribuye entre el freno regenerativo y el freno de fricción. También se determina una velocidad de conducción actual del vehículo sobre carriles.
Desventajas del estado de la técnica
Las soluciones conocidas hasta ahora para el frenado manual de vehículos sobre carriles con un freno regenerativo y un freno de fricción son comparativamente complicadas y/o no están suficientemente adaptadas a un frenado energéticamente eficiente.
Problema
Un objetivo de la presente invención es configurar el control del vehículo para el conductor de vehículos sobre carriles de un vehículo sobre carriles con un freno regenerativo y un freno de fricción de la forma más sencilla y/o intuitiva posible y permitir a este respecto un modo de conducción a ser posible con ahorro de energía.
Solución de acuerdo con la invención
El objetivo anterior se soluciona mediante un procedimiento según la reivindicación 1, un procedimiento según la reivindicación 3 y un vehículo sobre carriles según la reivindicación 7.
De acuerdo con una forma de realización, un procedimiento para asistir en el control de una velocidad de un vehículo sobre carriles que presenta al menos un freno regenerativo, al menos un freno de fricción y un elemento de control, a través del cual puede ajustarse una fuerza de frenado total que puede distribuirse entre el al menos un freno regenerativo y el al menos un freno de fricción, presenta: determinar una velocidad de conducción actual del vehículo sobre carriles; determinar una posición deseada del elemento de control en la que un componente de fuerza de frenado del al menos un freno regenerativo para la velocidad de conducción actual de acuerdo con una dependencia predeterminada del componente de fuerza de frenado del al menos un freno regenerativo en la fuerza de frenado total de la velocidad del vehículo sobre carriles y de la posición del elemento de control asume un valor máximo; y usar la posición deseada del elemento de control para emitir una recomendación relativa a la posición del elemento de control a un conductor del vehículo sobre carriles y/o para controlar un comportamiento del elemento de control.
Esto permite al conductor del vehículo sobre carriles, en lo sucesivo también denominado conductor de vehículos sobre carriles o de manera abrevia conductor, realizar el frenado manual del vehículo sobre carriles a través de solo un elemento de control de forma sencilla y/o intuitiva y con ello sin un largo entrenamiento de frenado, de modo que se aplique (en lo posible) mucha fuerza de frenado desde el (los) freno(s) regenerativo(s).
De este modo, una proporción especialmente alta de la energía cinética del vehículo sobre carriles puede recuperarse de manera sencilla durante el frenado manual o, según el diseño del vehículo y/o el estado de funcionamiento, puede realimentarse a una batería del vehículo y/o a un sistema de suministro eléctrico externo.
Esto se aplica independientemente de si el conductor inicia un proceso de frenado por sí mismo o recibe instrucciones al frenar mediante un sistema de asistencia de conducción que especifica una velocidad teórica y/o una fuerza de tracción teórica/fuerza de frenado teórica.
A continuación, el componente de fuerza de frenado del (de los) freno(s) de fricción también se denomina componente de fuerza de frenado del freno de fricción y el componente de fuerza de frenado del (de los) freno(s) regenerativo(s) también se denomina componente de frenado del freno regenerativo.
El procedimiento puede presentar una determinación de una posición actual del elemento de control.
Además, la posición actual del elemento de control y/o una desviación de la posición actual desde la posición deseada del elemento de control puede usarse para emitir la recomendación, para determinar la recomendación que va a emitirse y/o para controlar el comportamiento del elemento de control.
Esto permite un control especialmente intuitivo del elemento de control por parte del conductor.
Por ejemplo, puede estar previsto que una intensidad de emisión de la recomendación y/o el comportamiento del elemento de control cambie proporcionalmente a la desviación de la posición actual desde la posición deseada.
Sin embargo, esto también puede depender del tipo de emisión o de comportamiento.
Por ejemplo, la intensidad de emisión puede adaptarse a una sensibilidad media o incluso específica del conductor.
De acuerdo con una forma de realización, un procedimiento para controlar de manera asistida una velocidad de un vehículo sobre carriles que presenta al menos un freno regenerativo, al menos un freno de fricción y un elemento de control, a través del cual puede ajustarse una fuerza de frenado total del al menos un freno regenerativo y del al menos un freno regenerativo, presenta: determinar una posición actual del elemento de control; determinar una velocidad de conducción actual del vehículo sobre carriles; usar la posición actual del elemento de control y la velocidad de conducción actual para determinar un componente de fuerza de frenado actual del al menos un freno regenerativo en una fuerza de frenado total actual, correspondiente a la posición actual del elemento de control, del vehículo sobre carriles (o del al menos un freno regenerativo y del al menos un freno de fricción) y un componente de fuerza de frenado actual del al menos un freno de fricción en la fuerza de frenado total actual de acuerdo con una respectiva dependencia predefinida del componente de fuerza de frenado del al menos un freno regenerativo y del componente de fuerza de frenado del al menos un freno de fricción de la velocidad del vehículo sobre carriles y de la posición del elemento de control; y determinar una posición deseada del elemento de control en la que el componente de fuerza de frenado del al menos un freno regenerativo para la velocidad de conducción actual de acuerdo con la dependencia predeterminada del componente de fuerza de frenado del al menos un freno regenerativo de la velocidad del vehículo sobre carriles y de la posición del elemento de control asume un valor máximo; y usar la posición deseada del elemento de control para emitir una recomendación relativa a la posición del elemento de control a un conductor del vehículo sobre carriles y/o para controlar un comportamiento del elemento de control.
incluso cuando se usa la posición deseada, la posición actual del elemento de control y/o una desviación de la posición actual del elemento de control desde la posición deseada del elemento de control puede considerarse de manera correspondiente.
En los procedimientos descritos en el presente documento, la emisión de la recomendación puede realizarse de manera acústica, óptica y/o háptica.
Además puede estar previsto que el procedimiento respectivo se realice varias veces.
Por ejemplo, puede estar previsto repetir el procedimiento respectivo periódicamente, realizarlo al menos una vez por segundo, normalmente al menos dos veces o incluso al menos cinco veces por segundo, y/o cuando el vehículo sobre carriles se conduce, al menos cuando la velocidad de conducción actual es superior o igual a un valor umbral predeterminado normalmente específico del vehículo de, por ejemplo, 25 km/h o 30 km/h.
Cabe señalar aquí que, por ejemplo, por razones de seguridad, puede estar previsto, puede ser deseable o estar prescrito usar sólo el (los) freno(s) de fricción al frenar a partir de velocidades del vehículo por debajo del valor umbral predeterminado, por ejemplo, al acercarse a señales rojas.
Además, el elemento de control puede estar configurado como palanca de freno de conducción, por ejemplo, como un joystick correspondiente.
En estas formas de realización puede estar previsto realizar los procedimientos para asistir en el control y/o los procedimientos para controlar de manera asistida la velocidad del vehículo o la determinación de la posición deseada del elemento de control y/o el uso de la posición deseada solo cuando la posición actual del elemento de control se corresponde con una posición de frenado y/o neutral.
Si la posición actual del elemento de control se corresponde con una posición de accionamiento, estas etapas pueden suprimirse.
De acuerdo con una forma de realización, un vehículo sobre carriles comprende al menos un freno regenerativo, al menos un freno de fricción, un elemento de control, a través de cuya posición puede ajustarse una fuerza de frenado total para el al menos un freno regenerativo y el al menos un freno de fricción, y un dispositivo de asistencia conectado con el elemento de control, que está configurado para determinar una posición deseada del elemento de control, en la que un componente de fuerza de frenado del al menos un freno regenerativo para una velocidad de conducción actual del vehículo sobre carriles de acuerdo con una dependencia predeterminada del componente de fuerza de frenado del al menos un freno regenerativo en la fuerza de frenado total de la velocidad del vehículo sobre carriles y de la posición del elemento de control asume un valor máximo, en donde el dispositivo de asistencia está configurado para transmitir la posición deseada y/o una señal correlacionada con la posición deseada al elemento de control, y/o en donde el dispositivo de asistencia presenta una unidad de emisión para emitir la posición deseada y/o una variable correlacionada con la posición deseada.
A este respecto, la posición del elemento de control puede estar correlacionada linealmente con la fuerza de frenado total. Esto permite una capacidad de control especialmente intuitiva.
Sin embargo, la fuerza de frenado total también puede estar correlacionada de forma no lineal con la posición del elemento de control.
Además, la fuerza de frenado total con una posición dada del elemento de control para valores de la fuerza de frenado total que son inferiores a la fuerza de frenado total máxima puede depender de la velocidad actual del vehículo sobre carriles (también denominada en el presente documento velocidad del vehículo actual).
El elemento de control puede presentar una palanca de freno de conducción, un interruptor de conducción o un joystick.
Además, el elemento de control puede estar configurado para un control electrónico drive-by-wire.
Además, un comportamiento de la palanca de freno de conducción, del interruptor de conducción o del joystick puede depender de la posición deseada y/o de la señal correlacionada con la posición deseada.
En particular, el elemento de control puede presentar un actuador controlable, por ejemplo, un actuador eléctrico o neumático, y/o un excitador de vibración controlable, que puede generar una contrafuerza y/o vibración dependiendo de la posición actual, de la posición deseada y/o de la señal correlacionada con la posición deseada de una palanca o manija del elemento de control.
En particular, puede estar previsto que, a través del actuador controlable, la posición deseada (dependiente de la velocidad del vehículo) del elemento de control, también denominada en lo sucesivo posición de freno regenerativo óptima o ideal (del elemento de control), en la que el componente de fuerza de frenado del (de los) freno(s) regenerativo(s) es máximo (el mayor), se indique (al conductor) mediante una resistencia del elemento de control. Esto puede realizarse, por ejemplo, de manera análoga al 'kick down' del pedal del acelerador de un automóvil con transmisión automática.
Esto permite al conductor simplemente conducir el elemento de control a lo largo de la posición óptima de frenado regenerativo al frenar (y por lo tanto cuando cambia la velocidad del vehículo).
A este respecto, puede estar previsto que el actuador cambie el diseño del elemento de control de manera correspondiente a la velocidad del vehículo actual. Normalmente, esto se implementa de modo que siempre sea posible anular manualmente el cambio/la desviación realizados por el actuador.
Además puede estar previsto también configurar (indicar) de forma perceptible/tangible la distancia entre la posición actual del elemento de control y la posición deseada (posición óptima de frenado regenerativo) a través de una resistencia creciente o decreciente durante el movimiento del elemento de control.
Además puede estar previsto introducir un sistema de recompensas para el conductor con el fin de motivarlo especialmente a frenar con la posición de frenado regenerativo óptima, si es posible.
Como alternativa o de manera complementaria, puede estar previsto configurar de manera perceptible/tangible hápticamente la posición deseada (dependiendo de la velocidad del vehículo) y/o la distancia entre la posición actual del elemento de control y la posición deseada del elemento de control mediante vibración (para el conductor).
La unidad de emisión puede presentar una fuente de luz, una pantalla, un excitador de vibraciones y/o un altavoz.
En particular, puede estar previsto indicar la posición deseada del elemento de control y/o la distancia entre la posición actual del elemento de control y la posición deseada del elemento de control a través de la unidad de emisión.
Por ejemplo, puede estar previsto indicar la posición deseada y/o la distancia entre la posición actual del elemento de control y la posición deseada de manera acústica, por ejemplo mediante un tono y/o volumen, o de manera óptica, por ejemplo mediante codificación de colores de un LED o una forma geométrica indicada, una barra o un gráfico de barras, puntos, círculos y/o elementos geométricos que simbolizan direcciones como flechas o triángulos en la pantalla.
Además, el dispositivo de asistencia puede estar integrado en una unidad de control y asistencia del vehículo sobre carriles, que está configurada para hacer funcionar el al menos un freno regenerativo con un componente de una fuerza de frenado total actual que corresponde a la posición actual del elemento de control, que a la velocidad actual del vehículo sobre carriles corresponde a la dependencia predeterminada del componente de fuerza de frenado del al menos un freno regenerativo, y para hacer funcionar el al menos un freno de fricción con un componente en la fuerza de frenado total actual que, a la velocidad actual del vehículo sobre carriles, corresponde a una dependencia predeterminada del componente de fuerza de frenado del al menos un freno de fricción de la velocidad del vehículo sobre carriles y de la posición del elemento de control.
El vehículo sobre carriles puede ser un vehículo sobre carriles soportado por batería, en particular un vehículo con batería.
Normalmente, el vehículo sobre carriles presenta un vehículo de tracción, por ejemplo, una cabeza motriz, o está realizado como un vehículo de tracción, por ejemplo como tren automotor.
Además, el vehículo sobre carriles puede presentar un acumulador de energía eléctrica, en particular una batería de tracción, un freno electrodinámico normalmente conectado con el acumulador de energía eléctrica como el al menos uno o uno de los al menos un freno regenerativo, y/o un máquina de tracción que puede funcionar como un generador y normalmente conectada con el acumulador de energía, que puede usarse en un funcionamiento generador como el al menos uno o uno de los al menos un freno regenerativo.
Además, el vehículo sobre carriles, en particular el dispositivo de asistencia y/o la unidad de control y asistencia del vehículo sobre carriles, está configurado normalmente para realizar los procedimientos descritos en el presente documento.
De acuerdo con otra forma de realización, un producto de programa informático y/o un soporte de datos legible por computadora, por ejemplo un soporte de datos legible magnética, eléctrica u ópticamente, presenta instrucciones de programa que son adecuadas para hacer que uno o más procesadores de un dispositivo de control de vehículo sobre carriles, de un dispositivo de asistencia y/o de una unidad de control y asistencia de un vehículo sobre carriles realicen los procedimientos descritos en el presente documento.
Las formas de realizaciones descritas anteriormente pueden combinarse entre sí de manera discrecional.
Breve descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos ilustran formas de realización y sirven de manera conjunta con la descripción para explicar los principios de la invención. Los elementos de los dibujos son relativos entre sí y no están necesariamente a escala.
Los mismos números de referencia y los números de referencia que difieren entre sí solo en el primer dígito designan partes correspondientemente similares.
La figura 1A muestra una respectiva dependencia del componente de fuerza de frenado de frenos regenerativos y frenos de fricción en una fuerza de frenado total de un vehículo sobre carriles en porcentaje como función de la velocidad del vehículo sobre carriles.
La figura 1B muestra una posición deseada de un elemento de control en porcentaje como función de la velocidad del vehículo sobre carriles de acuerdo con un ejemplo de realización.
La figura 1C muestra una fuerza de frenado total de un vehículo sobre carriles en porcentaje como función de la velocidad del vehículo sobre carriles para diferentes posiciones de un elemento de control de acuerdo con un ejemplo de realización con una dependencia no proporcional de la fuerza de frenado total de la posición del elemento de control.
La figura 2A muestra una representación esquemática de un vehículo sobre carriles de acuerdo con un ejemplo de realización.
La figura 2B muestra una representación esquemática de un vehículo sobre carriles de acuerdo con un ejemplo de realización.
La figura 2C muestra una representación esquemática de un vehículo sobre carriles de acuerdo con un ejemplo de realización.
La figura 3A muestra una representación esquemática de una pantalla de un vehículo sobre carriles de acuerdo con un ejemplo de realización.
La figura 3B muestra un diagrama de bloques de un procedimiento para asistir en el control de una velocidad de un vehículo sobre carriles de acuerdo con un ejemplo de realización.
La figura 3C muestra un diagrama de bloques de un procedimiento para controlar de manera asistida una velocidad de un vehículo sobre carriles de acuerdo con un ejemplo de realización.
Ejemplos de realización
La figura 1A muestra una respectiva dependencia predeterminada del componente de fuerza de frenado porcentual F1 del (de los) freno(s) regenerativo(s) de un vehículo sobre carriles a modo de ejemplo y del componente de fuerza de frenado porcentual F2 del (de los) freno(s) de fricción del vehículo sobre carriles en una fuerza de frenado total del vehículo sobre carriles como función de la velocidad v del vehículo sobre carriles. Cabe señalar aquí que, debido a la limitación de potencia que suele existir en el (los) freno(s) regenerativo(s), puede ser necesario el uso del (de los) freno(s) de fricción para frenar, especialmente a altas velocidades del vehículo v.
La figura 1B muestra la posición deseada Sg de un elemento de control del vehículo sobre carriles en porcentaje, en la que el componente de fuerza de frenado de los frenos regenerativos de acuerdo con la dependencia F1(v)=F-F2(v) (o 100 % - F2(v)), representada en la figura 1A, como función de la velocidad v del vehículo sobre carriles asume en cada caso el mayor valor cuando se parte de una dependencia lineal (F~S) usada con frecuencia entre la fuerza de frenado total F del vehículo sobre carriles y la posición S del elemento de control (en la zona de frenado).
En otras palabras, la figura 1B muestra la posición de freno regenerativo ideal Sg del elemento de control, por ejemplo, una posición ideal o desviación de una palanca de freno (de conducción) para la máxima utilización posible de los frenos regenerativos como función de la velocidad del vehículo v. En particular, es fácil ver que la posición de la palanca del freno (de conducción), que es ideal desde el punto de vista energético, cambia con la velocidad v. Además, se desprende claramente de la figura 1B que sin un sistema de asistencia correspondiente es muy difícil o requiere una gran experiencia por parte del conductor para hacer el mejor uso posible del (de los) freno(s) regenerativo(s) desde un punto de vista energético.
De acuerdo con formas de realización, el conductor puede indicar durante el frenado mediante una señal háptica, una señal acústica y/o una señal óptica la posición de frenado regenerativo ideal Sg y/o una distancia a la posición de frenado regenerativo ideal Sg, puede conducirse hacia la posición de frenado regenerativo ideal Sg y/o con velocidad variable del vehículo puede conducirse hacia y/o a lo largo de la posición de frenado regenerativo ideal Sg .
Un cambio óptico o acústico puede realizarse de manera comparativamente fácil.
Un cambio háptico, por ejemplo, haciendo vibrar el elemento de control o una parte del mismo, por ejemplo de una palanca de freno de conducción, o de un elemento adicional, como por ejemplo un brazalete para el conductor, puede ser un poco más complejo, pero puede implementarse de manera muy intuitiva. Además, el cambio háptico tiene la ventaja de que el conductor no puede distraerse tan fácilmente como puede ser el caso con un cambio óptico debido a los elementos de control/elementos de señalización y el lecho de vía que pueden observarse en paralelo.
Esto también se aplica a un cambio háptico en el que el elemento de control o la palanca de freno de conducción se equipa con un actuador que, de manera análoga al 'kick down' del pedal del acelerador de un automóvil con transmisión automática, utiliza una resistencia para indicar la posición de freno regenerativo ideal dependiente de la velocidad del vehículo. Como resultado, el conductor puede simplemente conducir a lo largo de la posición ideal de frenado regenerativo cuando cambia la velocidad del vehículo sobre carriles.
A este respecto, puede ser ventajoso cuando el actuador puede cambiar el diseño del elemento de control o la palanca de freno de conducción. En estas formas de realización, sin embargo, normalmente debería ser posible que el conductor anulase manualmente la desviación realizada por el actuador en cualquier momento.
Dado que, desde un punto de vista energético, el frenado solo debería ser posible con el (los) freno(s) regenerativo(s), también puede ser ventajoso cuando el elemento de control está diseñado de tal manera que en un rango inferior de la posición se frene solo con el o los frenos regenerativos y la posición ideal de frenado regenerativo sea independiente de la velocidad del vehículo. Sin embargo, esto puede conducir a que la fuerza de frenado total ya no dependa linealmente de la posición del elemento de control.
Esto se ilustra a modo de ejemplo en la figura 1C, que muestra una fuerza de frenado total F de un vehículo sobre carriles como función de la velocidad del vehículo sobre carriles para diferentes posiciones o desviaciones S de una palanca de freno de conducción en el funcionamiento de frenado en porcentaje.
La figura 2A muestra en una representación esquemática partes de un dispositivo de control de un vehículo sobre carriles 100. En el ejemplo de realización a modo de ejemplo, el dispositivo de control comprende un elemento de control 110 para un conductor del vehículo sobre carriles 100, un dispositivo de asistencia 170 conectado con el elemento de control 110, y una unidad de emisión 150 conectada con el dispositivo de asistencia 170 para emitir una posición deseada Sg y/o una variable E(Sg) correlacionada con la posición deseada Sg, que también puede formar parte del dispositivo de asistencia 170.
Como se muestra en la figura 2A, el elemento de control 110 puede presentar una palanca 111, que normalmente está diseñada como una palanca de freno, más normalmente como palanca de freno de conducción del elemento de control 110, y una unidad de control o generadora de señales 115. A este respecto, la unidad 115 normalmente sirve al menos para determinar la posición S de la palanca 111 con respecto a la unidad 115 o con respecto a la carcasa de la unidad 115.
La unidad 115 puede transmitir al dispositivo de asistencia 170 la posición S determinada o también la fuerza de frenado total F(S) del vehículo sobre carriles 100 determinada a partir de ella. Esto se muestra en la figura 2A mediante la flecha de puntos y rayas entre la unidad 115 y el dispositivo de asistencia 170.
A partir de la posición actual St transmitida en un momento específico t o a partir de la fuerza de frenado total F(S) determinada a partir de ésta y una velocidad del vehículo actual vt transmitida también a la unidad de asistencia 170, la unidad de asistencia 170 puede determinar, normalmente calcular la correspondiente posición de frenado regenerativo ideal (actual) Sg .
Además, la unidad de asistencia 170 puede transmitir la posición de frenado regenerativo ideal (actual) Sg o una variable E(Sg) correlacionada con esto a la unidad de emisión 150 para una emisión normalmente procesada para ayudar al conductor durante el frenado y/o puede transmitir la posición de freno regenerativo ideal (actual) Sg o una señal R(Sg) correlacionada con esto a la unidad 115 para cambiar el comportamiento de la palanca 111 cuando se acciona por el conductor.
A este respecto puede estar previsto que la señal correlacionada R(Sg) y/o la variable correlacionada E(Sg) se considere un tiempo de retardo de la reacción del conductor. Esto puede realizarse, por ejemplo, por medio de una red neuronal entrenada y/o de manera específica para el conductor.
La figura 2B muestra en una representación esquemática partes de un dispositivo de control de un vehículo sobre carriles 200. En el ejemplo de realización a modo de ejemplo, el dispositivo de control comprende un elemento de control 210 para un conductor del vehículo sobre carriles 200, que puede corresponder al elemento de control 110 de la figura 2A, un dispositivo de asistencia 270 conectado con el elemento de control 210, y una unidad de emisión 250 conectada con el dispositivo de asistencia 270 para emitir una posición deseada y/o una variable E correlacionada con la posición deseada.
En el ejemplo de realización a modo de ejemplo representado en la figura 2B, el dispositivo de asistencia 270 presenta un módulo de cálculo (unidad de cálculo) 271 y un módulo de control (unidad de control) 275 conectado con el módulo de cálculo 271.
El módulo de cálculo 271 sirve para calcular una respectiva dependencia predeterminada normalmente específica del vehículo F1(v, F(S), F2(v, F(S)) del componente de fuerza de frenado F'1 del (de los) freno(s) regenerativo(s) y del componente de fuerza de frenado F'2 del (de los) freno(s) de fricción de la velocidad actual vt del vehículo sobre carriles 200 con posición dada del elemento de control o fuerza de frenado total F'.
Como se muestra en la figura 2B, el módulo de control 275 puede determinar para una fuerza de frenado total actual Ft a través del módulo de cálculo 271 los componentes de fuerza de frenado actuales F1t y F2t para el freno regenerativo 281 y el freno de fricción 282 de un sistema de frenado 280 del vehículo sobre carriles 200 y puede transmitirlos a éste.
Además, el módulo de control 275 normalmente está configurado, tal como se muestra, para determinar, por ejemplo a través de una variación de la fuerza de frenado total F' transmitida al módulo de cálculo 271 y los componentes de fuerza de frenado F'1,F'2 transmitidos de vuelta por el módulo de cálculo 271, la posición de frenado regenerativo ideal (actual) Sg y para transmitir ésta o bien variables/señales E, R derivadas de ésta, tal como se representa, a la unidad de emisión 250 o al elemento de control 210.
La figura 2C muestra en una representación esquemática partes de un dispositivo de control de un vehículo sobre carriles 300. En el ejemplo de realización a modo de ejemplo, el dispositivo de control también comprende un elemento de control 310 para un conductor del vehículo sobre carriles 300, un dispositivo de asistencia 370 conectado con el elemento de control 310, que puede estar construido de manera similar o incluso de manera idéntica al dispositivo de asistencia 270, y una unidad de emisión 350 conectada con el dispositivo de asistencia 370 para emitir una posición deseada y/o una variable E correlacionada con la posición deseada.
En el ejemplo de realización a modo de ejemplo mostrado en la figura 2C, la palanca de freno de conducción 311 está configurada como un joystick, cuya posición S puede cambiarse con respecto a la unidad de control 315 mediante un movimiento en las direcciones A, B.
A este respecto, en el ejemplo de realización de la figura 2C, mediante la indexación de la dirección B con el tiempo t' debe mostrarse que en el momento t' la posición S corresponde a un funcionamiento de accionamiento del vehículo sobre carriles 300 (S>90°), y mediante la indexación de la dirección A con el tiempo t debe mostrarse que en el momento t la posición S corresponde a un funcionamiento de frenado del vehículo sobre carriles 300 (S<90°), transmitiendo la unidad 315 una fuerza de frenado total actual Ft (o una variable correlacionada con esto) correspondiente a la posición actual al módulo de control 375.
En el funcionamiento de accionamiento (funcionamiento de tracción), puede estar previsto que por la unidad 315 se determine una fuerza de accionamiento Faí para el respectivo momento t' o una variable correlacionada con esto y se transmita ésta a una máquina de tracción 390 del vehículo sobre carriles 300. En esta forma de realización, la máquina de tracción es normalmente una máquina de tracción que no se usa para regenerar energía eléctrica durante el frenado, por ejemplo, una máquina de tracción no eléctrica.
Como alternativa o de manera complementaria, el vehículo sobre carriles 300 también puede presentar una o más máquinas de tracción eléctrica 381, 383, que pueden usarse como un freno regenerativo en un funcionamiento generador.
Según el tipo de vehículo, puede estar previsto que la(s) máquina(s) de tracción eléctrica y/o los frenos electrodinámicos 381, 383 estén conectados con un acumulador de energía eléctrica 389, en particular a una batería de tracción, lo que se ilustra con las flechas continuas en la figura 2C.
Como se muestra además en la figura 2C, el vehículo sobre carriles 300 o el sistema de frenado y accionamiento 380 pueden presentar una pluralidad de frenos de fricción 382, 384, 386, según el tipo de vehículo y/o la longitud del vehículo, que contribuyen proporcionalmente al componente de fuerza de frenado del freno de fricción actual F2t. Para dividir proporcionalmente el componente de fuerza de frenado del freno de fricción actual F2t también puede usarse un módulo separado 382c.
Como ya se explicó anteriormente, dependiendo del tipo de vehículo y/o la longitud del vehículo, el vehículo sobre carriles 300 o el sistema de frenado y accionamiento 380 también pueden presentar una pluralidad de frenos regenerativos 381,383, que contribuyen proporcionalmente al componente de fuerza de frenado del freno de fricción actual F2t. Para dividir proporcionalmente el componente de fuerza de frenado del freno de fricción actual F2t también puede usarse un módulo separado 381c, que también puede usarse para distribuir en el funcionamiento de tracción la fuerza de accionamiento actual Faí , siempre que estén presentes varias máquinas de tracción correspondientes en el vehículo sobre carriles 300.
La figura 3A muestra una representación esquemática de una pantalla 450, que puede utilizarse como pantalla o emisión óptica en los vehículos sobre carriles 100-300 explicados anteriormente con referencia a las figuras 2A a 2C.
En el ejemplo de realización a modo de ejemplo de la figura 3A se representa la fuerza de accionamiento Fa que puede ajustarse o bien ajustada a través de un elemento de control realizado normalmente como palanca de freno de conducción y la fuerza de frenado (total) F del vehículo sobre carriles se muestran en un gráfico de barras.
A este respecto, puede estar previsto que, además de la fuerza de frenado actual (total) Ft codificada en la altura de barras, se representa al menos en el funcionamiento de frenado la fuerza de frenado (total) deseada Fg (dependiente de la velocidad).
Además puede estar previsto indicar al conductor adicionalmente la dirección de la posición de la palanca del freno de conducción que debe cambiarse por medio de un símbolo adicional, por ejemplo, el triángulo que se muestra en la figura 3A, siempre que la fuerza de frenado actual Ft y la fuerza de frenado deseada Fg difieran entre sí.
La figura 3B muestra un diagrama de bloques de un procedimiento 1000 para asistir en el control de una velocidad de un vehículo sobre carriles con uno o más frenos regenerativos y uno o más frenos de fricción como se explicó anteriormente con referencia a las figuras 2A a 3A.
En un bloque 1200 se determina, por ejemplo se mide, en primer lugar una velocidad de conducción actual vt del vehículo sobre carriles.
En otro bloque 1400 se determina, normalmente se calcula para la velocidad de conducción actual determinada vt una posición deseada Sg de un elemento de control para ajustar una fuerza de frenado total del vehículo sobre carriles, en la que un componente de fuerza de frenado del freno o frenos regenerativos de acuerdo con una dependencia predeterminada del componente de fuerza de frenado del freno o frenos regenerativos en la fuerza de frenado total (F) asume un valor máximo.
En otro bloque 1500 se usa la posición deseada del elemento de control para emitir una recomendación relacionada con la posición del elemento de control a un conductor del vehículo sobre carriles y/o para controlar un comportamiento del elemento de control.
Como se muestra en la figura 3B mediante la flecha discontinua izquierda, también puede determinarse una posición actual St del elemento de control en un bloque 1100 y tenerla en cuenta en la determinación o emisión de la recomendación en el bloque 1500.
Como se muestra mediante la flecha discontinua derecha en la figura 3B, los bloques generalmente se repiten varias veces durante el frenado.
La figura 3C muestra un diagrama de bloques de un procedimiento 2000 para controlar de manera asistida una velocidad de un vehículo sobre carriles con uno o más frenos regenerativos y uno o más frenos de fricción como se explicó anteriormente con referencia a las figuras 2A a 3A.
En los bloques 2100, 2200 se determinan, por ejemplo se miden en primer lugar una posición actual St de un elemento de control para ajustar una fuerza de frenado total del vehículo sobre carriles así como una velocidad de conducción actual vt del vehículo sobre carriles.
En otro bloque 2300, la posición actual St y la velocidad de conducción actual vt se usan para determinar, normalmente para calcular, un componente de fuerza de frenado actual F1t del (de los) freno(s) regenerativo(s) en una fuerza de frenado total actual del vehículo sobre carriles y un componente de fuerza de frenado actual Fa del (de los) freno(s) de fricción en la fuerza de frenado total actual de acuerdo con una respectiva dependencia predeterminada de los respectivos componentes de fuerza de frenado como función de la velocidad del vehículo sobre carriles y de la posición S del elemento de control.
Como se muestra en la figura 3C, los componentes de fuerza de frenado actuales F1t, F1t determinados en el bloque 2300 se emiten normalmente o bien se usan para hacer funcionar el (los) freno(s) regenerativo(s) y el (los) freno(s) de fricción.
En otro bloque 2400, que también se puede ejecutar al mismo tiempo o casi al mismo tiempo que el bloque 2200, para la velocidad de conducción actual determinada vt se determina, normalmente se calcula una posición deseada Sg de un elemento de control para ajustar una fuerza de frenado total del vehículo sobre carriles, en la que un componente de fuerza de frenado del freno o frenos regenerativos de acuerdo con la dependencia predeterminada del componente de fuerza de frenado del freno o frenos regenerativos en la fuerza de frenado total (F) asume un valor máximo. Finalmente, en otro bloque 2500, la posición deseada del elemento de control puede usarse para emitir una recomendación relacionada con la posición del elemento de control a un conductor del vehículo sobre carriles y/o para controlar un comportamiento del elemento de control.
Como se muestra en la figura 3C mediante la flecha discontinua izquierda, la posición actual St del elemento de control también se puede tener en cuenta al determinar o emitir la recomendación en el bloque 2500.
Como muestra la flecha discontinua derecha en la figura 3C, los bloques que se muestran también se pueden repetir varias veces durante el frenado.
Lista de números de referencia
110, 210, 310 elemento de control/generador de comandos para el ajuste/selección de la fuerza de frenado total
111,211,311 palanca (de freno de conducción), manija del elemento de control
115, 215, 315 unidad emisora de señales, unidad de control
150, 250, 350, 450 pantalla / visualizador
170, 270, 370 dispositivo/módulo de asistencia
271,371 unidad/ módulo de cálculo para calcular una determinada dependencia (F1(v, F(S)), F2(v,
F(S))) del componente de fuerza de frenado (F1) del (de los) freno(s) regenerativo(s) y del componente de fuerza de frenado (F2) del (de los) freno(s) de fricción de la velocidad del vehículo sobre carriles y de la posición del elemento de control
275, 375 unidad/módulo de control
180, 280, 380 sistema de frenos / sistema de frenado y accionamiento
181,281,381,383 freno regenerativo
182, 282, 382, 384, 386 freno de fricción
360 unidad / dispositivo de control y asistencia
383 máquina de tracción que puede funcionar como generador
389 acumulador de energía eléctrica/batería de tracción
390 máquina de tracción (no eléctrica)
100 - 300 vehículo sobre carriles
1000 - 2500 procedimiento, etapas de procedimiento
A, B dirección
F fuerza de frenado total
Ft fuerza de frenado total actual
S Posición del elemento de control
St posición actual del elemento de control

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento (1000) para asistir en el control de una velocidad (v) de un vehículo sobre carriles (100, 200, 300) que presenta al menos un freno regenerativo (181,281,381,383), al menos un freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386), y un elemento de control (110, 210, 310) a través del cual puede ajustarse una fuerza de frenado total (F) que puede distribuirse en el al menos un freno regenerativo (181, 281, 381, 383) y el al menos un freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386), en donde el procedimiento presenta las siguientes etapas:
- determinar (1200) una velocidad de conducción actual (vt) del vehículo sobre carriles (100, 200, 300);
- determinar (1400) una posición deseada (Sg) del elemento de control (110, 210, 310) en la que un componente de fuerza de frenado (F1) del al menos un freno regenerativo (181, 281, 381, 383) para la velocidad de conducción actual (vt) de acuerdo con una dependencia predeterminada (F1(v, F(S))) del componente de fuerza de frenado (F1) del al menos un freno regenerativo (181, 281,381, 383) en la fuerza de frenado total (F) de la velocidad (v) del vehículo sobre carriles (100, 200, 300) y de la posición (S) del elemento de control (110, 210, 310) asume un valor máximo; y
- usar (1500) la posición deseada (Sg) del elemento de control (110, 210, 310) para emitir una recomendación (E) relativa a la posición (S) del elemento de control (110, 210, 310) a un conductor del vehículo sobre carriles y/o para controlar un comportamiento del elemento de control (110, 210, 310).
2. Procedimiento (1000) según la reivindicación 1, en donde el procedimiento presenta una determinación (1100) de una posición actual (St) del elemento de control (110, 210, 310), en donde la posición actual (St) del elemento de control (110, 210, 310) se utiliza para emitir la recomendación (E), para determinar la recomendación a emitir y/o para controlar el comportamiento del elemento de control (110, 210, 310), y/o en donde una desviación de la posición actual (St) de la posición deseada (Sg) del elemento de control (110, 210, 310) se usa para determinar la recomendación (E) y/o para controlar un comportamiento del elemento de control (110, 210, 310).
3. Procedimiento (2000) para controlar de manera asistida una velocidad (v) de un vehículo sobre carriles (100, 200, 300) que comprende al menos un freno regenerativo (181, 281, 381, 383), al menos un freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386), y un elemento de control (110, 210, 310) a través del cual puede ajustarse una fuerza de frenado total (F) del al menos un freno regenerativo (181, 281, 381, 383) y del al menos un freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386), en donde el procedimiento presenta las siguientes etapas:
- determinar (2100) una posición actual (St) del elemento de control (110, 210, 310);
- determinar (2200) una velocidad de conducción actual (vt) del vehículo sobre carriles (100, 200, 300);
- usar (2300) la posición actual (St) del elemento de control (110, 210, 310) y la velocidad de conducción actual (vt) para determinar un componente de fuerza de frenado actual (F1t) del al menos un freno regenerativo (181, 281, 381, 383) en una fuerza de frenado total actual (Ft) del vehículo sobre carriles (100, 200, 300), correspondiente a la posición actual (St), y un componente de fuerza de frenado actual (F2t) del al menos un freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386) en la fuerza de frenado total actual (Ft) de acuerdo con una respectiva dependencia predeterminada (F1(v, F(S)), F2(v, F(S))) del componente de fuerza de frenado (F1) del al menos un freno regenerativo (181, 281, 381, 383) y del componente de fuerza de frenado (F2) del al menos un freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386) de la velocidad (v) del vehículo sobre carriles (100, 200, 300) y de la posición (S) del elemento de control (110, 210, 310);
- determinar (2400) una posición deseada (Sg) del elemento de control (110, 210, 310) en la que el componente de fuerza de frenado (F1) del al menos un freno regenerativo (181, 281, 381, 383) para la velocidad de conducción actual (vt) de acuerdo con la dependencia predeterminada (F1(v, F(S))) del componente de fuerza de frenado (F1) del al menos un freno regenerativo (181,281,381, 383) de la velocidad (v) del vehículo sobre carriles (100, 200, 300) y de la posición (S) del elemento de control (110, 210, 310) asume un valor máximo; y
- usar (2500) la posición deseada (Sg) del elemento de control (110, 210, 310) para emitir una recomendación (E) relativa a la posición (S) del elemento de control (110, 210, 310) a un conductor del vehículo sobre carriles y/o para controlar un comportamiento del elemento de control (110, 210, 310).
4. Procedimiento (1000) según la reivindicación 3, en donde con el uso (2500) de la posición deseada (Sg) se considera la posición actual (St) del elemento de control (110, 210, 310) y/o una desviación de la posición actual (St) del elemento de control (110, 210, 310) de la posición deseada (Sg) del elemento de control (110, 210, 310).
5. Procedimiento (1000, 2000) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la emisión se realiza de manera acústica, óptica y/o háptica.
6. Procedimiento (1000, 2000) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el procedimiento se realiza varias veces.
7. Procedimiento (1000, 2000) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el procedimiento se realiza durante un proceso de frenado del vehículo sobre carriles.
8. Procedimiento (1000, 2000) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la determinación (1400, 2400) de la posición deseada (Sg) del elemento de control (110, 210, 310) y/o el uso (1500, 2500) de la posición deseada (Sg) se realiza solo cuando la velocidad de conducción actual (vt) es mayor o igual a un valor umbral predeterminado.
9. Vehículo sobre carriles (100-300), que presenta:
- al menos un freno regenerativo (181,281,381,383);
- al menos un freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386);
- un elemento de control (110, 210, 310), a través de cuya posición (S) puede ajustarse una fuerza de frenado total (F) para el al menos un freno regenerativo (181, 281, 381, 383) y el al menos un freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386); y
- un dispositivo de asistencia (170, 270, 370) conectado con el elemento de control (110, 210, 310), que está configurado para determinar una posición deseada (Sg) del elemento de control (110, 210, 310), en la que un componente de fuerza de frenado (F1) del al menos un freno regenerativo (181, 281, 381, 383) para una velocidad de conducción actual (vt) del vehículo sobre carriles de acuerdo con una dependencia predeterminada (F1(v, F(S))) del componente de fuerza de frenado (F1) del al menos un freno regenerativo (181,281, 381, 383) en la fuerza de frenado total (F) de la velocidad (v) del vehículo sobre carriles (100, 200, 300) y de la posición (S) del elemento de control (110, 210, 310) asume un valor máximo, en donde el dispositivo de asistencia (170, 270, 370) está configurado para transmitir la posición deseada (Sg) y/o una señal (R) correlacionada con la posición deseada (Sg) al elemento de control (110, 210, 310), y/o en donde el dispositivo de asistencia (170, 270, 370) presenta una unidad de emisión (150) para emitir la posición deseada (Sg) y/o una variable (E(Sg)) correlacionada con la posición deseada (Sg).
10. Vehículo sobre carriles (100-300) según la reivindicación 9, en donde la posición (S) del elemento de control (110, 210, 310) se correlaciona lineal o no linealmente con la fuerza de frenado total, en donde el elemento de control (110, 210, 310) presenta una palanca de freno de conducción (111, 211, 311), un interruptor de conducción o un joystick (311) y/o está configurado para un control electrónico drive-by-wire, en donde un comportamiento de la palanca de freno de conducción, del interruptor de conducción o del joystick depende de la posición deseada (Sg) y/o de la señal (R) correlacionada con la posición deseada (Sg), y/o en donde el elemento de control (110, 210, 310) presenta un actuador controlable que puede generar una contrafuerza dependiente de la posición (S), de la posición deseada (Sg) y/o de la señal (R) correlacionada con la posición deseada (Sg).
11. Vehículo sobre carriles (100-300) según la reivindicación 9 o 10, en donde la unidad de emisión presenta una fuente de luz, una pantalla (450), un excitador de vibraciones y/o un altavoz.
12. Vehículo sobre carriles (100-300) según una de las reivindicaciones 9 a 11, en donde el dispositivo de asistencia (170, 270, 370) está integrado en una unidad de control y de asistencia (360) que está configurada para hacer funcionar el al menos un freno regenerativo (181, 281, 381,383) con un componente de una fuerza de frenado total actual (Ft) correspondiente a una posición actual (St) del elemento de control (110, 210, 310) que, a una velocidad actual (vt) del vehículo sobre carriles, corresponde a la dependencia predeterminada (F1(v, F(S))) del componente de fuerza de frenado (F1) del al menos un freno regenerativo (181, 281, 381,383), y para hacer funcionar el al menos un freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386) con un componente en la fuerza de frenado total actual (Ft) que, a la velocidad actual (vt) del vehículo sobre carriles, corresponde a una dependencia predeterminada (F2(v, F(S))) del componente de fuerza de frenado (F2) del al menos un freno de fricción (182, 282, 382, 384, 386) de la velocidad (v) del vehículo sobre carriles (100, 200, 300) y de la posición (S) del elemento de control (110, 210, 310).
13. Vehículo sobre carriles (100-300) según una de las reivindicaciones 9 a 12, en donde el vehículo sobre carriles es un vehículo sobre carriles soportado por batería, en particular un vehículo con batería, en donde el vehículo sobre carriles presenta un vehículo de tracción, y/o en donde el vehículo sobre carriles presenta un acumulador de energía eléctrica (389), en particular una batería de tracción, un freno electrodinámico conectado con el acumulador de energía eléctrica como freno regenerativo.
14. Vehículo sobre carriles (100-300) según la reivindicación 13, en donde el vehículo sobre carriles presenta una máquina de tracción que puede funcionar como generador y conectada con el acumulador de energía (389), que puede usarse como freno regenerativo en un funcionamiento generador.
15. Vehículo sobre carriles (100-300) según una de las reivindicaciones 9 a 14, en donde el vehículo sobre carriles está configurado para realizar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8.
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