專利名稱：檢測并發(fā)出軌行車出軌信號的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測并發(fā)出軌行車出軌信號的方法和裝置。
在許多由出軌導(dǎo)致的鐵路事故中，首先發(fā)生的一個軸或一個轉(zhuǎn)向架的部分出軌，有時是一個軌行車的一個單個車輪的出軌。在這些情況中，通常一個軸以這樣的方式運動，從而它的車輪中的一個重復(fù)撞擊枕木或?qū)㈣F軌固定到枕木上螺栓，或者道碴。在其它較少發(fā)生的情況中，可能是同一個軸的兩個車輪被抬起或運動，從而它們不遭受沖擊。在這兩種情況中，都已經(jīng)觀察到火車在出現(xiàn)一種更為嚴重的損失或事故之前可以以這樣部分地或初始地出軌行駛許多公里。在這一階段中，火車司機或火車車廂中其它人員都沒有注意或預(yù)警故障，從而沒有意識到將要發(fā)生的危險。
本發(fā)明的一個目的是及時檢測一個軌行車的車輪中的至少一個車辦的出軌狀態(tài)，并在這種情況下在真正的時刻產(chǎn)生一個報警信號，從而能夠立刻停下火車，以避免更為嚴重的損失，并在損失已經(jīng)發(fā)生時及時地進行調(diào)停。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面通過一個權(quán)利要求1中所限定的方法實現(xiàn)上述和其它目的及優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供了一個按權(quán)利要求7限定的裝置。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點將從下文結(jié)合附圖對幾個通過非限制性示例給出的實施例的詳細說明中清楚得知，附圖所示為

圖1是一個軌行車車輪的簡視圖，該車輪與一個根據(jù)本發(fā)明的裝置相關(guān)聯(lián)；圖2是一個圖表，示出了時域中一個軌行車正常行駛狀態(tài)中檢測到的振動信號；圖3是一個圖表，示出了時域中一個通過處理圖2的信號得到的監(jiān)視信號；圖3A是一個圖表，示出了時域中一個在根據(jù)本發(fā)明的一個替代實施例中通過處理圖2的信號得到的監(jiān)視信號；圖4是一個圖表，示出了時域中一個在軌行車的一個軸的一個車輪出軌狀態(tài)檢測的振動信號；和圖5是一個圖表，示出了時域中一個通過處理圖4的信號得到的監(jiān)視信號。
首先參見圖1，參考標(biāo)號1簡要表示一個在軌道2上行駛的軌行車的車輪。一個振動傳感器3安裝在一個固定支撐元件4上，該固定支撐元件固定在一個支撐該車輪軸的元件上或與之整體形成。
圖1所示的這些元件對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是普遍已知的，故在下面的說明中不再詳細解釋。例如，固定支撐元件4可以是軸箱殼或軸箱的外蓋，或者是軸承的固定外軸承套，或者是一個安裝在該外軸承套上的密封護罩。
優(yōu)選的是，振動傳感器3包括一個已知類型的壓電加速器，該加速器與一個放大器相關(guān)聯(lián)，并與該放大器并入在同一個殼體中。
為了本發(fā)明的一個有利應(yīng)用，重要的是，火車的所有軸，優(yōu)選是火車的所有車輪都設(shè)置一個振動傳感器3。
每一個振動傳感器都連接一個由E簡單示出的安裝在火車底板上的電子處理單元。單元E接收由振動傳感器3產(chǎn)生的振動信號V，并處理該信號，以識別一個出軌狀態(tài)并發(fā)出出軌信號，這將在下文進行說明。
處理單元E設(shè)置有或連接由C簡單示出的電路機構(gòu)。電路機構(gòu)C處理該振動信號并產(chǎn)生一個監(jiān)視信號，將該信號的瞬時值與表示一個出軌狀態(tài)的參考閾值進行比較，這將在下文進行說明。
在正常工作狀態(tài)下，即在沒有如圖2所示的出軌情況時，在該圖中坐標(biāo)軸表示車輪在一個特定的時間階段內(nèi)經(jīng)受的垂直加速度，該處理單元接收一個脈沖振動信號V，其中出現(xiàn)有一系列例如由火車經(jīng)過道岔而導(dǎo)致的小振幅的脈沖I2，和一個單獨的例如由火車經(jīng)過鐵軌上一個剛性的凹凸部分時導(dǎo)致的大振幅的脈沖I2。
由處理單元接收的振動信號V由與該處理單元E相關(guān)聯(lián)的電路機構(gòu)C處理，得到圖3中所示的監(jiān)視信號S。
通過電路機構(gòu)C，監(jiān)視信號S的瞬時值以一個與每個振動脈沖成正比或以任何與每個振動脈沖相關(guān)的方式增加，在每個振動脈沖之后根據(jù)一個預(yù)定時間規(guī)律降低。圖3和5示出了由模擬電路機構(gòu)C產(chǎn)生的監(jiān)視信號，該機構(gòu)按時間延長或放慢根據(jù)一個預(yù)定規(guī)律的振動信號脈沖的后緣。如圖3所示，在監(jiān)視信號S中，脈沖I1′、I2′的后緣I1′d、I2′d相應(yīng)于圖2振動信號V的脈沖I1、I2。
上述類型的電路機構(gòu)C在本領(lǐng)域是公知的，故無需在此進行詳細說明。在此僅需要說明，電路機構(gòu)C可以與同其相連接的軟件或硬件類型無關(guān)。例如，它們可以包括一個能夠產(chǎn)生上述放慢效應(yīng)的電容電路?；蛘?，電路機構(gòu)C可以是數(shù)字的，并包括一個計數(shù)器，該計數(shù)器適于根據(jù)與那些將在下文詳細的函數(shù)相等的函數(shù)累加計數(shù)或減少計數(shù)。
在一段時間內(nèi)沒有緊密重復(fù)的I2類型的高脈沖時，該處理單元不影響附加的處理。監(jiān)視信號S的I1′、I2′漸弱，并且沒有報警信號產(chǎn)生，因為該處理單元識別出一個獨立的但卻是高的脈沖，其不表示一個出軌狀態(tài)，而僅是一介獨立現(xiàn)象，該現(xiàn)象不是由于車輪的故障操作引起的，而是由于一個外來原因，例如由于鐵軌的不連續(xù)或其上的凹凸引起的。
在本發(fā)明的一個特定實施例中，處理單元E可以設(shè)置用于防止監(jiān)視信號S受到小振動脈沖I1影響濾波機構(gòu)F1，其中該小振動脈沖具有一個小于參考閾值R的振幅，并不表示一個出軌狀態(tài)。濾波機構(gòu)F1可以與同其相連接的軟件或硬件類型，即裝置形式或與處理單元E相關(guān)聯(lián)的或并入該處理單元中的程序無關(guān)，其中該程序用于分離對于分析來自振動傳感器的信號不相關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)這樣的一個實施例，監(jiān)視信號S采取圖3A中所示的形式，即沒有小振幅脈沖。
在出軌狀態(tài)中，車輪中的至少一個脫離鐵軌，并重復(fù)撞擊道碴或枕木或?qū)㈣F軌固定在枕木上的螺栓。在這樣的一個情況下，由加速器3產(chǎn)生的振動信號V為圖4中所示類型，具有一個緊密的且重復(fù)的用于一個延長時間階段的高振幅脈沖I2連續(xù)。一個典型的可在出軌狀態(tài)中檢測到的加速度值的數(shù)量級為g(重力加速度)的幾十分之一或幾百分之一。
在收到圖4中所示類型的振動信號V時，電路機構(gòu)C與高強度脈沖相關(guān)聯(lián)，并提供一個圖5所示類型的監(jiān)視信號S，該監(jiān)視信號以階梯形式增加。
當(dāng)信號S的值達到或超過一個參考閾值T時，處理單元E便自動產(chǎn)生一個報警信號A，該報警信號警告火車車廂中的人員，一個出軌情況發(fā)生了。
作為上述用于濾波小振幅脈沖的濾波機構(gòu)F1的替代或附加，處理單元E可以耦連濾波機構(gòu)F2，該濾波機構(gòu)F2以這樣的方式濾波振動信號V，從而防止監(jiān)視信號S受到超出一個對分析有意義的范圍的振動頻率的影響。這些有意義的、由一個出軌車輪的撞擊產(chǎn)生的頻率飽含在0到幾百Hz之間。為了去除由于其它的原因，例如由懸簧激起的共振頻率而引起的振動分量，濾波機構(gòu)F2從監(jiān)視信號S中濾掉那些具有超過幾百Hz，例如超過500Hz的頻率的振動。
在濾波機構(gòu)F2是軟件類型的情況下，它可以是自編程序的，以便即時地和自動地根據(jù)火車行駛速度的函數(shù)改變將被去除的頻率范圍的限值，為此，處理單元E設(shè)置成接收一個表示火車瞬時速度的信號V，該信號通過例如一個或多個安裝在車輪上的速度傳感器提供?；谒俣刃盘朧的瞬時值，單元E通過以一個正比方式或任何隨速度增加的方式改變至少該上限值來計算將被去除的頻率的限值。
在本發(fā)明的一個特定的實施例中，報警信號可被供給一個另外的控制單元(在圖1中由B簡要示出)，以激起閘瓦的自動動作并立刻停止火車。
根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施例，激起閘瓦的自動動作的控制單元B設(shè)置成按照已生成報警信號的車輪的數(shù)目的函數(shù)以不同的模式，即或者是急劇地，或者是不急劇地使閘瓦動作。如果該報警信號涉及一個單個的車輪或軸，則該制動可以急劇地進行，從而如果該報警信號涉及一個轉(zhuǎn)向架或車架的所有車輪，則火車可以平穩(wěn)地減速，以避免該急劇制動將火車分成兩部分的危險，特別是當(dāng)火車具有一個后置火車頭時。
權(quán)利要求
1.一種檢測軌行車車輪出軌狀態(tài)并發(fā)出信號的方法，包括如下步驟設(shè)置振動傳感器(3)，其與一個軌行車的至少一個車輪(1)相關(guān)聯(lián)，用于產(chǎn)生一個表示該車輪的振動的振動脈沖信號(V)；通過一個電子處理單元(E)接收振動信號(V)；基于振動信號(V)，產(chǎn)生一個脈沖監(jiān)視信號(S)，該監(jiān)視信號的瞬時值以一個與每個振動脈沖(I)的振幅相關(guān)聯(lián)的方式增加，在每個振動脈沖之后根據(jù)一個預(yù)定的規(guī)律降低；與一個參考閾值(T)比較監(jiān)視信號(S)的瞬時值；和當(dāng)監(jiān)視信號(S)的瞬時值達到或超過所述參考閾值(T)時自動產(chǎn)生一個報警信號(A)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟濾波振動信號(V)，以使監(jiān)視信號(S)獨立于具有于小于另一個參考閾值(R)的振幅的振動脈沖(I1)。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟濾波振動信號(V)，以使監(jiān)視信號(S)獨立于具有不包含在一個給定范圍之內(nèi)的頻率的振動。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，還包括如下步驟接收一個表示火車瞬時速度的信號(V)；基于速度信號(V)，計算至少一個限定將被濾掉的頻率范圍的瞬時值。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟向一個控制單元(B)提供一個報警信號(A)，以使火車閘瓦自動動作。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，還包括如下步驟按照出軌車輪的數(shù)目的函數(shù)自動控制火車閘瓦的動作。
7.一種檢測軌行車車輪出軌狀態(tài)并發(fā)出信號的裝置，該裝置包括振動傳感器(3)，其與一個軌行車的至少一個車輪(1)用于產(chǎn)生一個表示該車輪的振動的振動脈沖信號(V)；和處理機構(gòu)，用于-接收振動信號(V)；-基于振動信號(V)，產(chǎn)生一個脈沖監(jiān)視信號(S)；-以一個與每個振動脈沖(I)的振幅相關(guān)聯(lián)的方式增加該監(jiān)視信號的瞬時值，在每個振動脈沖之后根據(jù)一個預(yù)定的規(guī)律降低所述瞬時值；-與一個參考閾值(T)比較監(jiān)視信號(S)的瞬時值；和-當(dāng)監(jiān)視信號(S)的瞬時值達到或超過所述參考閾值(T)時自動產(chǎn)生一個報警信號(A)。
8.按權(quán)利要求7所述的裝置，還包括濾波機構(gòu)(F1)，用于濾波振動信號(V)，從而使監(jiān)視信號(S)獨立于具有于小于另一個參考閾值(R)的振幅的振動脈沖(I1)。
9.按權(quán)利要求7所述的裝置，還包括濾波機構(gòu)(F2)，濾波振動信號(V)，以使監(jiān)視信號(S)獨立于具有不包含在一個給定范圍之內(nèi)的頻率的振動。
10.按權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述處理機構(gòu)適于接收一個表示火車瞬時速度的信號(V)；基于速度信號(V)，計算至少一個限定將被濾掉的頻率范圍的瞬時值。
全文摘要
一個軌行車的一個車輪(1)與一個振動傳感器(3)相關(guān)聯(lián)，該傳感器用于向一個電子處理單元(E)供給一個表示該車輪的振動的振動脈沖信號(V)。基于振動信號(V)，產(chǎn)生一個脈沖監(jiān)視信號(S)，以一個與每個振動脈沖(I)的振幅相關(guān)聯(lián)的方式增加該監(jiān)視信號的瞬時值，在每個振動脈沖之后根據(jù)一個預(yù)定的規(guī)律降低所述瞬時值。處理單元(E)比較監(jiān)視信號(S)的瞬時值和一個參考閾值(T)，當(dāng)監(jiān)視信號(S)的瞬時值達到或超過所述參考閾值(T)時自動產(chǎn)生一個報警信號(A)。
文檔編號A47C1/023GK1446161SQ01813911
公開日2003年10月1日 申請日期2001年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月9日
發(fā)明者R·莫雷蒂, S·賽馬 申請人:Skf工業(yè)股份公司