具体实施方式

在详细解释本发明的多个实施例之前，应当注意，本发明的应用不限于以下描述中所示或附图中所示的构造细节和组件的配置。本发明可以采用其他实施例，并以不同的方式实现或实际实施。应理解，措辞和术语用于描述目的，不应被解释为限制。“包括”和“包含”的使用及其变体旨在包括其后引用的要素及其等效物，以及附加要素及其等效物。

下面描述用于监控铁路制动系统的防滑装置703、803运行的监控装置701、801的第一实施例。

防滑装置设计用于接收至少两个车轴102,...,105的瞬时速度信号，以通过电动阀单元(117...120)控制与车轴102,...,105相关联的制动缸111,...,114的压力，通过电动阀单元117,...,120控制与车轴102,...,105相关联的制动缸111,...,114)的压力来防止车轴(102...105)阻塞并控制所述车轴(102...105)打滑。

电动阀单元117,...,120各自包括两个气动电磁阀220、221。每个气动电磁阀220、221配备有计时装置210、212、726、727、826、827，这些计时装置被布置成测量各个气动电磁阀220、221的供应时间，并且每个都被布置成生成信号，该信号被布置成如果各气动电磁阀220、221的测量供应时间超过预定预加载时间值T1、T2，则将各个气动电磁阀220、221断电。

监控装置701、801被布置成获取与由防滑装置703、803控制的车轴102,...,105相关联的瞬时估计线速度301,...,304，将与车轴102,...,105相关联的瞬时估计线速度301,...,304与铁路车辆的参考线速度(306)进行比较，监测到制动缸111,...,114的压力状态。

监控装置701、801还被布置为对于处于打滑阶段的每个车轴根据预定操作条件确定防滑装置703、803是否正在正常工作或是否正在不正常地工作，其中预定操作条件包括与处于打滑阶段的车轴102,...,105相关联的每个估计瞬时线速度301,...,304相对于铁路车辆的参考线速度306的预定趋势，其中参考线速度与施加到与车轴102,...,105相关联的制动缸111,...,114的每个压力相关联。

此外，监控装置701、801被布置成在所述计时装置726、727、826、827对所述预加载时间T1、T2进行计数的过程中，当监控装置701、801确定防滑装置703、803没有正在正常工作时，在与处于打滑阶段的车轴102,...,105相关联的计时装置726、727、826、827中的至少一个中维持、减少或取消预加载时间值T1、T2。

因此，提供监控装置701、801的目的是直接或间接作用于计时装置。

优选地，监控装置701、801进一步布置成在与处于打滑阶段的车轴102...105相关联的计时装置726、727、826、827对所述预加载时间T1、T2进行计数的过程中，当监控装置确定防滑装置703、803正在正常工作时，在至少一个计时装置726、727、826、827中维持或增加预加载时间值T1、T2。

优选地，如果处于打滑状态的车轴呈现以下预定操作条件之一，则可以确定防滑装置703、803正在正常工作：

-车轴的估计瞬时线速度401至少在预定时间TP1内包括在公差带405内；

-车轴的估计瞬时线速度501的特征在于至少在预定时间TP2内具有高于给定加速度阈值As的瞬时加速度。

公差带405、505、605可以是参考线速度402、502、602的函数。

优选地，如果处于打滑状态的至少一个车轴呈现以下预定操作条件之一，则可以确定防滑装置703、803没有正在正常工作：

-与处于打滑状态的至少一个车轴相关联的制动缸的瞬时压力值604代表“维持”状态，在该状态中制动缸的压力值保持恒定，或代表“排空”状态，在该状态中制动缸的压力值为零，同时具有与所述瞬时压力604相关联的瞬时线速度值606，其特征在于在预定时间TP3内名义上等于车辆的参考线速度602；

-与处于打滑状态的所述至少一个车轴相关联的制动缸的瞬时压力值604代表“维持”或“排空”状态，同时具有与所述瞬时压力604相关联的瞬时线速度值607，其特征在于在公差带605之外以低于预定值的加速度As在预定时间TP3内演变。

优选地，如果没有正确设置监控装置701、801和防滑装置703、803之间的连续控制程序，则可以确定防滑装置703、803没有正在正常工作。

连续控制程序可包括交换由监控装置701、801生成并由防滑装置703、803接收的第一主信号901和由防滑装置703、803生成并由监控装置701、801接收的第二从信号902。

主信号901具有由监控装置701、801决定的连续逻辑状态转换S1,...,Sn，并且从信号具有由防滑装置703、803响应于主信号901的转换S1,...,Sn而生成的响应逻辑状态转换A1,...,An。

响应逻辑状态转换A1,...,An需要在从主信号901的相应转换S1,...,S3开始的时间TOK内发生，以便认为所述防滑装置703、803工作正常。

或者，连续控制过程可以包括连续生成由监控装置701、801生成并由防滑装置703、803接收的信息请求1030，以及对信息请求1030的响应1031。

响应1031由防滑装置703、803生成，并由监控装置701、801接收。监控装置801、803从预先加载在监控装置801、803的非易失性存储器中的预定列表1020中随机获取信息请求。

响应1031由防滑装置703、803和监控装置701、801独立计算。

只要监控装置看到由其自身计算的响应与由防滑装置发送的响应1031之间的一致性，就认为防滑装置703、803正在正常工作。

在另一方面中，可通过与每个制动缸111,...,114相关联的每个防滑阀单元117,...,120的特定压力传感器222、223直接执行对制动缸111,...,114的压力状态的监测。两个气动电磁阀220、221中的一个可以是气动填充电磁阀220。压力传感器222、223可分别指示防滑阀单元117,...,120的每个气动填充电磁阀220上游的制动压力以及每个制动缸111,...,114处的压力。

优选地，可以通过观察与每个制动缸111,...,114相关联的每个防滑阀单元117,...,120相关的控制信号208、209的状态来间接地执行对制动缸111,...,114的压力状态的监测。

在另一方面中，预加载时间值T1、T2可具有大于或等于零秒且小于十秒的值。

优选地，监控装置701、801可被布置成通过对车轴102,...,105的瞬时速度301,...,304和至少一个派生虚拟速度305执行的操作来计算铁路车辆的参考线速度306、402、502、602。

监控装置701、801还可布置成通过对与附加监控装置或与同一铁路车辆相关联的防滑装置相关联的车轴的进一步瞬时速度值进行操作，来计算相关联的铁路车辆的参考线速度306、402、502、602。附加监控装置和防滑装置可以通过通信网络连接到监控装置701、801。

上述进一步的速度值可由生成装置根据标准EN50159、根据等于或大于用于开发监控装置701、801的安全等级、通过所述通信网络传输。

在又一方面中，监控装置701、801可被布置成向防滑装置703、803发送命令。这些命令是要求逻辑转换到控制输出208、209的命令，并通过连接装置750、850发送。因此，连接装置750、850可以将监控装置701、801连接到防滑装置703、803。连接装置750、850可包括一个或多个数字信号或通信信道。多个数字硬件信号可以允许简单的握手交换。例如，通信信道可以是但不限于RS232、RS485、CAN。

优选地，监控装置701可被布置成从每个防滑阀单元117,...,120的计时装置726、727重新读取当前剩余时间值，并在打算延长待计数的剩余时间的情况下，则以比重新读取的值高的值来重新加载所述计时装置726、727。或者，监控装置701可被布置成在打算减少或清零待计数的剩余时间的情况下，以比重新读取的值低的值或以空值对所述计时装置726、727重新装入。

监控装置可布置为：

-重新读取与每个防滑阀单元117,...,120的计时装置826、827相关联的内部计数器828、829的当前剩余时间值；

-如果打算延长待计数的剩余时间，则“重新触发”与相关联的车轴112,...,115相关的计时装置826、827，并使用计时装置826、827的预加载时间值T1、T2对与计时装置826、827相关联的内部计数器828、829重新装入；

-如果打算将待计数的剩余时间归零，则“重置”与相关联的车轴112,...,115相关的计时装置826、827，并将与计时装置826、827相关联的内部计数器828、829归零。

优选地，监控装置701、801可被布置成间接地“重新触发”计时装置726、727、826、827，从而导致足以导致瞬时估计线速度401从公差带405退出的压力变化404。压力变化401可通过作用于适当的信号720、721、820、821而获得。

优选地，监控装置701、801可被布置成通过适当的信号720、721、820、821来抑制防滑装置703、803，以通过进一步的信号732、733、832、833直接驱动防滑阀单元117,...,120，以便操作防滑算法。

优选地，监控装置701、801可被布置成通过适当的信号720、721、820、821来抑制防滑装置703、803，并通过附加信号732、733、832、833来直接控制防滑阀单元117,...,120，以便操作防抱死算法。

优选地，监控装置701、801可以包括看门狗电路706、806，其被布置成监控监控装置701、801的正常运行。看门狗电路706、806配备有开关元件710、810，开关元件710、810串联放置在防滑阀单元117,...,120的电磁阀714、715、814、815的电源分支上。当看门狗电路706、806看到所述监控装置701、801的正常运行时，可通过看门狗电路706、806将开关元件710、810定位在闭合状态。当看门狗电路706、806看到监控装置701、801的不正常运行时，可通过看门狗电路706、806将开关元件710、810定位在打开状态。

监控装置还可包括与开关元件710、810并联放置的紧急开关元件704、804。当紧急请求信号705、805处于“非活动”状态时，紧急开关元件704、804可以处于闭合状态，当紧急请求信号705、805处于“活动”状态时，紧急开关元件704、804可以处于打开状态。

优选地，根据与EN50128和EN50129标准有关的SIL≥3等级来开发监控装置701、801。此外，上述进一步的速度值将由生成装置根据EN50128、EN50129标准，根据等于或大于用于开发监控装置701、801的安全水平来生成。

在另一方面中，监控装置701、801可通过冗余微处理器电路、冗余可编程逻辑电路或至少一个微处理器电路和至少一个可编程逻辑电路来实现。

优选地，计时装置726、727和附加逻辑功能722、723、734、735可在监控装置内实现。等效于计时装置726、727的功能和附加逻辑功能722、723、734、735可通过软件代码或在可编程逻辑电路内实现。

图7和图8显示了一些非独占实施例示例。

下面详细描述实施例示例。

监控装置701、801接收来自速度传感器106、107、108、109的车轴102、103、104、105的两个或多个瞬时速度信号702、802。例如，但不限于，通过图4中先前描述和说明的方法，监控装置701、801实时计算车辆的瞬时线速度。此外，未在图7、8中显示，监控装置701、801通过通信总线连接到其他车载系统，例如，但不限于其他监控或防滑装置，监控装置701、801可从中接收其他车轴的速度信息。

由于计算出的车辆瞬时线速度在分析受监控防滑系统的状态中具有直接作用，因此相关计算功能具有与监控装置701、801必须达到的安全水平相同的安全水平。因此，也必须按照欧洲标准EN50159铁路应用-通信、信号和处理系统-传输系统中与安全有关的通信，按照所述的程序进行属于其他车载系统的车轴的速度信息的传输，以达到监控装置701、801达到的相同安全水平。

防滑装置703、803接收车轴102、103、104、105的相同两个或更多个瞬时速度信号752、852，以执行防滑算法。或者，瞬时速度信号752、852可以由监控装置701、801针对防滑装置703、803生成并发送，作为瞬时速度信号702、802的再现。作为另一备选方案，瞬时速度信号752、852可由监控装置701、801生成，并通过连接装置750、850传输至防滑装置703、803。

紧急制动信号705、805可能处于“非活动”状态以指示没有紧急制动请求，它处于“活动”状态以指示存在紧急制动请求。

当紧急制动信号705、805处于“非活动”时，开关元件704、804处于闭合状态。当紧急制动信号705、805处于“活动”时，开关元件704、804处于打开状态。

只要所述看门狗功能706、806验证了监控装置701、801的正常运行，看门狗功能706、806就将其输出711、811维持在逻辑电平“1”，而当所述看门狗电路706、806验证了监控装置701、801的不正常运行时，将其输出711、811切换到逻辑电平“0”。

在正常运行状态下，由于输出711、811处的信号处于逻辑电平“1”，因此监控装置701、801可以闭合开关元件710、810，从而将内部信号708、808驱动至逻辑电平“1”。当内部信号708、808被监控装置701、801带到逻辑电平“0”时，或者当看门狗电路706、806检测到监控装置701、801的运行错误时，开关元件710、810被信号709、809打开。

根据EN50126标准设计的安全系统要求存在“安全状态”，或存在在出现导致安全系统本身完全无效的故障时保证项目目标安全水平的状态。

在由更高安全系统控制的防滑系统中，“安全状态”例如但不限于紧急制动期间系统的抑制状态。

开关元件710、704或810、804的并联构成系统的“安全状态”：如果监控装置701、801受到故障影响，该故障不允许其执行允许防滑系统703、803在紧急制动期间操作的安全监控活动，则看门狗电路驱动开关元件710，处于打开状态，从而允许处于主动紧急制动状态的紧急制动信号705、805断开电磁阀714、715或814、815的电源，从而打开开关704、804，使整个系统处于紧急制动期间抑制防滑功能的状态。如果即使在行车制动期间也需要抑制防滑功能，则如果监控装置701、801受到不允许其执行安全监控活动的故障的影响，则信号730、830分别连接到信号709、809。这样，当在监控装置701、801中发现故障时，看门狗装置706、806也在行车制动期间通过打开开关元件731、831来抑制防滑装置703、803。

开关元件712、812在功能上对应于开关元件202，用于使对应于气动电磁阀220的电磁阀204的电磁阀715、815通电。开关元件713、813在功能上对应于开关元件203，用于使对应于气动电磁阀221的电磁阀205的电磁阀714、814通电。

计时装置726、727是数字计数器，其计数由图中未示出的时钟定时。其内容可由监控装置701分别通过双向总线724、725进行读取或修改。

计时装置826、827是模拟型的单稳态。为了知道两个计时装置826、827待计数的剩余时间，监控装置801借助于两个软件计数器828、829模拟所述计时装置826、827的行为。两个软件计数器826、827以名义上对应于相应计时装置826、827的计数时间T1、T2的时间进行预加载。监控装置801读取控制信号208、209。当命令信号208、818和209、819的组合通过各自的逻辑门824、825启动或复位各自的计时装置826、827来操作时，监控装置801对两个各自的软件计数器826、827执行相同的操作，从而具有关于各个计时装置826、827的时间计数状态的连续和实时的知识。

监控装置701、801通常将信号732、733或832、833保持在逻辑电平“0”，使得逻辑门“或”734、735或834、835对于逻辑门“与”的输出信号722、723或822、823透明。

监控装置701、801通常将信号720、721或820、821保持在逻辑电平“1”，以使逻辑门“与”722、723或822、823分别根据到所述逻辑门722、723或822、823的其他输入信号的状态来操作。当监控装置701、801将信号720、721或820、821保持在逻辑电平“1”且将信号732、733或832、833保持在逻辑电平“0”时，防滑装置703、803作用于计时装置726、727或826、827以及开关元件712、713或812、813，类似于对图2的电路的描述。

在任何时候，例如，当监控装置701、801检测到防滑装置703、803中的故障时，监控电路701、801可以决定第一解决方案，以通过信号730、830打开触点731、831、或者通过将信号818、819或720、721或820、821置于逻辑电平“0”来抑制防滑系统。此外，监控装置701、801可决定替代防滑装置703、803，禁止防滑装置703、803将信号720、721或820、821置于逻辑电平“0”，并通过各自的信号733、732或833、832直接驱动开关元件712、713或812、813而直接控制电磁阀715、714或815、814的状态。在这种情况下，监控装置701、801使用的算法可以是极其简化的类型，以简化EN50128 SIL≥3认证，例如对车轴的瞬时速度变化敏感的简单衍生算法，并且监控装置701、801使用的算法可以具有车轴的瞬时速度阈值，低于该阈值时，防滑阀单元被置于“排空”状态，其时间足以避免车轮锁死条件。

监控装置701、801可永久监控防滑装置703、803的活动，将各车轴102、103、104、105的瞬时线速度的单独行为与车辆的参考线速度进行比较，同时观察与每个车轴102、103、104、105的制动缸有关的每个气动压力的状态。

此外，监控装置701、801可以监控防滑装置703、803的输出208、209的活动。

与制动缸211有关的压力状态可以被观察为通过传感器222读取的制动压力215和通过压力传感器223读取的对制动缸211的压力之间的差异。

表示完全制动的“填充”状态对应于制动缸211的压力值，名义上等于制动压力215。

“保持”状态对应于制动缸211的压力值恒定且低于制动压力215。具体而言，本领域技术人员知道，制动压力215和施加到制动缸211的压力之间的差值指示车轴和轨道之间接触点处的附着值，即差值越大，摩擦系数越小。

指示制动器完全释放的“排空”状态对应于制动缸211的空压力值。

在没有压力传感器222、223的情况下，可以根据最初提供的定义，从控制信号208、209的状态推断出与制动缸211有关的压力状态，即“填充”状态对应于两个气动电磁阀均断电，“维持”状态对应于仅气动电磁阀220通电，“排放”状态对应于气动电磁阀220、221同时通电。

对于每个车轴102,...,105，并且基于车辆参考速度下每个车轴102,...,105的瞬时速度的单独行为以及与每个车轴102,...,105的制动缸111,...,114有关的每个气动压力的状态，监控装置701、801可以根据良好运行或识别出的故障情况来决定不进行干预、或延长、减少、重置与每个阀单元117,...,120相关联的时间T1、T2。

例如，图4和图5中表示了监控装置可能决定不干预或延长时间T1、T2的情况，但并非仅限于此。

当瞬时线速度607保持在带604之外的时间超过TB时，监控装置可以决定不干预。

监控装置可决定减少或重置时间T1、T2的情况例如但并非仅在图6中表示。

监控装置701可以分别延长计时装置726、727的时间T1、T2，例如但不限于分别通过总线724、725读取计时装置726、727中的剩余时间，以及通过在所述计时装置726、727中重新加载大于剩余时间的时间值。监控装置701可以缩短计时装置726、727的时间T1、T2，例如但不限于分别通过总线724、725读取计时装置726、727中的剩余时间，以及通过在所述计时装置726、727中重新加载小于剩余时间的时间值或空值。

监控装置801可以分别延长计时装置826、827的时间T1、T2，例如通过借助于对信号818、819执行的快速转换1→0→1来直接重新触发计时装置。在这种情况下，计时装置将分别重新加载时间T1、T2。

监控装置801可以分别复位计时装置826、827的时间T1、T2，例如通过借助于对信号818、819执行的永久转换1→0来直接永久地复位计时装置826、827。

在第二模式中，监控装置701、801可以间接地重新触发时间T1、T2，从而导致系统的最小失稳，因此，是防滑电路703、803本身直接重新触发计时装置726、727或826、827。监控装置701、801可通过使信号732、733或832、833通电足够长的时间以引起制动缸221的压力降低而引起“排空”状态，从而使系统失稳，所述降低足以使估计线速度401超出公差带405的上部。此时，如果防滑装置处于活跃状态且功能正常，则其将通过作用于信号208、209并重新触发计时装置726、727或826、827使系统进入“填充”状态来作出反应。此外，防滑装置将使估计线速度401落在公差带405内。监控装置701、801通过监控防滑装置703、803的输出208、209来检测防滑装置703、803的正确反应。

另外，监控装置701、801可以通过请求防滑装置701、801自身通过通信装置750、850做出的请求对输出208、209执行转换1→0→1，来促使防滑装置703、803。该方法在图5所示的情况下特别有用，其中防滑装置倾向于只要车轴的估计线速度501不在公差带505内就将其输出208、209持续保持在逻辑状态“1”。先前描述的任何其他方法将导致计时装置726、727或826、826的重新触发，以获得延长时间的目的，但不会导致输出208、209的转换，例如以允许监控装置701、801检查防滑装置703、803的“寿命”状态。

在图7所示的情况下，观察到系统故障后，监控装置701、801可通过作用于可用信号来决定立即且永久地重新施加制动压力，而无需等待计时装置726、727或826、827使时间T1、T2期满。

此外，如上所述，监控装置可以替代防滑装置，禁止防滑装置703、803将信号720、721或820、821置于逻辑电平“0”，并通过信号733、732或833、832分别直接驱动开关元件712、713或812、813而直接控制电磁阀715、714或815、814的状态。

图7或图8的电路专用于与防滑装置101、703、803和与监控装置701、801相关的每个阀单元117、118、119、120。

用于加强监控装置701、801认为防滑系统703、803行为正确的标准的一种方法是，其中监控装置701、801通过连接装置750、850实现与防滑系统703、803的握手的连续交换，从而检查防滑装置的正确反应。

如果连接装置750、850由硬线离散信号组成，则图9中说明了一种示例性但非排他性的方法：属于离散信号组750、850的数字信号901由监控装置701、801生成，并由防滑装置703、803接收。属于离散信号组750、850的数字信号902由防滑装置703、803生成并由监控装置701、801接收。信号901例如但不排他地以可变频率生成。响应于信号901生成信号902，即，防滑装置703、803在信号901的逻辑状态的每一次变化S1,S2...Sn时，以信号902的逻辑状态的变化A1,A2,...An作出响应。防滑装置703、803监视信号901，并完全通过集成在与防滑功能有关的程序流程中的软件功能来执行变化A1,A2,...An，在中断调用下完全从执行中释放。当响应于信号901的逻辑状态S1,S2,...Sn在最大时间TOK内的变化而检测到信号902的逻辑状态A1,A2,...An的变化时，监控装置701、801认为防滑装置703、803的健康状态是正确的。

如果连接装置750、850包括通信信道，则示例性但非排他的方法由图10所示的信息交换表示。

监控装置701、801具有可被发送到防滑装置703、803的n个信息请求的列表1020。信息请求例如但不排他性地提供与系统的可变状态有关的信息请求，其响应事先未知，但可以从监控装置701、801和防滑装置703、803实时获得。

监控装置701、801循环地执行流程1001，例如但不限于以可变频率执行流程1001：在1002中，在0÷n范围内生成随机数，n对应于可能的信息请求的最大数量，并且从信息请求列表1020中取出信息请求。

在1003中，监控装置701、801通过构成连接装置750、850的通信信道向防滑装置703、803发送信息请求。

在1012中，防滑装置703、803处理对所接收信息请求的响应。

在1013中，防滑装置703、803向监控装置701、801发送处理后的响应。

在1004中，监控装置701、801依次处理对1002中从信息请求列表1020中获取的信息请求的响应。

在1005中，监控装置701、801验证其处理的响应与防滑装置703、803处理的响应之间的一致性。

在所描述的两种情况下，如果监控装置701、801发现防滑装置703、803的反应不正确，则其可决定立即重置时间T1、T2，并通过打开开关元件701、801或通过将信号720、721、820、821强制置于逻辑状态“0”来抑制防滑装置703、803的操作。

图7和图8中描述的功能可以在各种替代实施例中实现。

监控电路701、801可以按照某种架构通过一个或多个微处理器，或通过一个或多个FPGA电路，或通过由微处理器和由FPGA电路组成的组件来实现，以便监控电路701、801与防滑系统之间的集成导致防滑功能的整体安全水平根据EN50126达到SIL≥3。

与虚线760内包括的电路部分相对应的功能可以选择性地在构成监控装置701的微处理器或FPGA内以软件模式完全实现。

开关元件704、710、731或804、810、831可以是继电器或固态器件。

上面所示的实施例的限制构成了当前优选的实施例，但是可以在不偏离主权利要求中定义的更大范围的情况下改变。

由此获得的优点是，通过具有复杂性和降低成本的解决方案，获得了一种解决方案，该解决方案避免了已知防滑装置的适得其反的情况。

已经描述了用于实现根据本发明的监控装置的方法的各个方面和实施例。应理解，每个实施例可与任何其它实施例组合。此外，本发明不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求限定的范围内改变。