本发明总体涉及轨道车辆的减速。特别地，本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于轨道车辆的制动系统。
背景技术：
1、在电动轨道车辆运行时，车载电机通常用作用于使轨道车辆减速的发电机。然而，出于效率和安全原因，不能仅仅依赖这种制动策略。具体地，始终需要制动功能来确保紧急制动功能，并且确保轨道车辆在其已停止之后保持静止。
2、在许多情况下，相同的制动单元用于不同类型的制动功能，诸如行车制动、紧急制动和驻车制动。当今的轨道车辆制动器典型地使用气动调节制动器。然而，这是尤其不利，因为它们调节缓慢且不精确，也因为存在泄漏和由此导致的故障的风险。
3、最近，电控制动器已被提出作为气动调节制动器的替代方案。例如，us 2020/0198605描述了一种微机控制的机电制动系统，该微机控制的机电制动系统包含机电制动控制装置和机电制动单元。机电制动控制装置包括制动微机控制单元、机电控制单元和备用电力供应模块。制动微机控制单元接收由驾驶员或自动驾驶系统发送的制动指令信号，执行对目标制动力和制动管理的计算。当电磁制动器断电时，螺钉和螺母布置锁定制动器以维持制动力。当转矩电机转子反向旋转时，螺母反向地进行平移运动，并且制动力得以释放。
4、因此，已知一种机电制动系统，其具有锁定机构，以在到制动器的电力供应失败时维持制动力。然而，由于已知设计无法验证制动器的摩擦元件在有电或无电的情况下是否真正保持在预期的制动位置中，因此制动系统可靠性还有改进的空间。
技术实现思路
1、因此，本发明的目的在于提供一种解决方案，该解决方案解决上述问题并确保始终保持施加指定制动力，例如，即使到制动器的电力供应中断也是如此。
2、根据本发明，该目的通过一种用于轨道车辆的制动系统实现，该制动系统包含制动致动器、制动单元、齿轮组件、自锁机构、步进电机以及位置传感器。制动致动器被配置为接收制动命令，并且响应于该制动命令而产生电制动力信号。制动单元包括第一按压构件和第二按压构件以及可旋转构件，该可旋转构件机械地连结到轨道车辆的至少一个车轮。制动单元被配置为接收电制动力信号，并且响应于该电制动力信号而致使第一按压构件和第二按压构件向可旋转构件施加制动力。齿轮组件被布置成对第一按压构件和第二按压构件进行机械操作。步进电机被配置为响应于电制动力信号而作用于齿轮组件，以致使第一按压构件和第二按压构件朝向或远离可旋转构件移动并实现指定的位置相互关系。自锁机构被配置为在到制动单元的电力供应失败的情况下自动锁定第一按压构件和第二按压构件。位置传感器被配置为产生指示步进电机的动力传动轴的角度位置的位置信号。制动单元进一步被配置为接收位置信号，并且基于该位置信号确定指定的位置相互关系是否已实现。如果是，制动单元被配置为停止产生电制动力信号，从而允许自锁机构将第一按压构件和第二按压构件锁定于指定的位置相互关系。
3、上述制动系统是有利的，因为步进电机能够提供其动力传动轴的高精度定位。除此之外，位置传感器还提供了对实际上已实现第一按压构件和第二按压构件的指定位置相互关系的确认。结合自锁功能性，这实现了极其可靠的制动。此外，通过将向步进电机发出的命令位置与从位置传感器接收的位置信号进行比较，可以立即识别制动单元的任何故障。
4、根据本发明的一个实施例，制动单元还包含测力传感器，该测力传感器被配置为产生传感器信号，该传感器信号表示由第一按压构件和第二按压构件在可旋转构件上施加的力的量值。此外，制动致动器被配置为接收传感器信号，并且基于该传感器信号生成状态消息，该状态消息确认制动命令已生效。因此，提供了对成功制动的额外确认。
5、优选地，自锁机构被配置为仅允许第一按压构件与第二按压构件之间的指定位置相互关系响应于步进电机的动作而改变，该动作继而由电制动力信号引起。因此，例如，施加的驻车制动只能通过取消驻车制动命令来释放。
6、根据本发明的一个实施例，齿轮组件包含蜗轮布置，该蜗轮布置具有这样的传动比，使得指定位置相互关系实际上不能通过反向移动(即，通过作用于第一按压构件和第二按压构件)来改变。因此，蜗轮布置构成自锁机构。这具有成本效益并且提供整体紧凑的设计。
7、根据本发明的另一实施例，自锁机构包含液压锁定机构、电机轴锁定机构或齿轮锁定机构，该其布置在步进电机的动力传动轴上。这允许使用替代类型的齿轮组件，例如行星齿轮，其通常比蜗轮布置更有效率。
8、具体地，如果自锁机构包含液压锁定机构，则该机构继而可以包括液压缸，该液压缸具有由壁构件分开的第一流体隔室和第二流体隔室，该壁构件机械地连结到通过步进电机的动力传动轴操作的致动器。液压锁定机构还包括将第一流体隔室和第二流体隔室互连的旁通导管和布置在旁通导管上的平衡阀。在打开状态下，平衡阀被配置为使得液压流体能够在第一流体隔室与第二流体隔室之间通过，并且从而允许壁构件沿着液压缸移动。在闭合状态下，平衡阀被配置为防止液压流体在第一流体隔室与第二流体隔室之间通过，从而将壁构件锁定在相对于液压缸的特定位置中。因此，通过在已实现指定位置相互关系时闭合平衡阀，确保在该位置中的安全锁定。
9、具体地，如果自锁机构包含电机轴锁定机构，则该机构继而可以包括机械地连结到动力传动轴的可旋转板；以及至少一个锁定销，该至少一个锁定销被配置为选择性地将可旋转板抵靠步进电机的固定部分锁定，或者允许可旋转板围绕动力传动轴的对称轴线自由旋转。因此，通过在已实现指定位置相互关系时将可旋转板抵靠步进电机的固定部分锁定，以替代方式并通过非常紧凑的设计确保在该位置中的安全锁定。
10、具体地，如果自锁机构包含齿轮锁定机构，则该机构继而可以包括第一齿环和第二齿环。第一齿环不可旋转，并且第二齿环机械地连结到动力传动轴。第一齿环和第二齿环中的至少一者被配置为沿着动力传动轴的对称轴线移动，以选择性地致使第一齿环的第一组齿与第二齿环的第二组齿啮合，或者不啮合。在前一种情况下，防止动力传动轴的旋转，而在后一种情况下，允许动力传动轴围绕其对称轴线自由旋转。因此，通过在已实现指定位置相互关系时致使第一环和第二环啮合，以又一种替代方式并通过另一种高度紧凑的设计确保在该位置中的安全锁定。
11、根据本发明的又一实施例，制动系统包含备用电力单元，该备用电力单元被配置为在轨道车辆的运行期间从轨道车辆中的电力线接收电力并累积所接收的电力。备用电力单元进一步被配置为在电力线上的电力中断的情况下，将所累积的电力提供给制动致动器和制动单元。因此，当轨道车辆未接收到任何输入电力时，制动系统也可以运行。
12、例如，备用电力单元可以包含至少一个可充电电池和电池充电器，该电池充电器连接到电力线并且被配置为将从电力线接收的电力传输到至少一个可充电电池。如果电力线上的电力发生故障，则至少一个可充电电池被配置为向制动致动器和制动单元馈送电力。替代地或附加地，备用电力单元可以包含至少一个电容元件和整流器，该整流器连接到电力线并且被配置为将从电力线接收的电力传输到至少一个电容元件。如果电力线上的电力发生故障，则至少一个电容元件被布置为向制动致动器和制动单元馈送电力。
13、根据本发明的另一个实施例，制动致动器连接到轨道车辆中的至少一个数据总线。至少一个数据总线配置为控制信号和/或状态消息。例如，制动致动器可以被配置为通过数据总线接收制动命令作为控制信号。因此，可以以整体高效且可靠的方式控制制动器。
14、根据以下描述和从属权利要求，本发明的另外的优点、有益特征和应用将变得显而易见。
1.一种用于轨道车辆(100)的制动系统，所述制动系统包括：
2.根据权利要求1所述的制动系统，其中：
3.根据权利要求1和2中任一项所述的制动系统，其中所述自锁机构(300,400,500,600)被配置为仅允许所述第一按压构件(211)和所述第二按压构件(212)之间的所述指定的位置相互关系响应于所述步进电机(230)的动作而改变，所述动作由所述电制动力信号(bf)引起。
4.根据权利要求3所述的制动系统，其中所述齿轮组件(220)包括蜗轮布置(300)，所述蜗轮布置具有被配置为实际上防止所述指定的位置相互关系被所述第一按压构件(211)和所述第二按压构件(212)的移动而改变的传动比，因此所述自锁机构由所述蜗轮布置(300)构成。
5.根据权利要求3所述的制动系统，其中所述自锁机构包括以下中的一者：
6.根据权利要求5所述的制动系统，其中所述自锁机构包括所述液压锁定机构(400)，所述液压锁定机构继而还包括：
7.根据权利要求5所述的制动系统，其中所述自锁机构包括所述电机轴锁定机构(500)，所述电机轴锁定机构继而还包括：
8.根据权利要求5所述的制动系统，其中所述自锁机构包括所述齿轮锁定机构(600)，所述齿轮锁定机构继而还包括：
9.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统，还包括备用电力单元(130)，所述备用电力单元被配置为：
10.根据权利要求9所述的制动系统，其中所述备用电力单元(130)包括：
11.根据权利要求9所述的制动系统，其中所述备用电力单元(130)包括：
12.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统，其中所述制动致动器(120)连接到所述轨道车辆(100)中的至少一个数据总线(150,160)，所述至少一个数据总线(150,160)被配置为传送控制信号(cs)和状态消息(ss)中的至少一者。
13.根据权利要求12所述的制动系统，其中所述制动致动器(120)被配置为通过所述至少一个数据总线中的一者(150)接收所述制动命令(cmdp)作为所述至少一个控制信号中的一者(cs)。
