專利名稱：用于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān)控的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1和15所述的用于軌道車輛的底盤 部件的故障監(jiān)控的裝置和方法。
背景技術(shù)：
在軌道車輛交通中得到的用于底盤的監(jiān)控系統(tǒng)具有越來越大的重 要性。 一方面從安全性原因要求這些監(jiān)控系統(tǒng)是規(guī)范的或符合規(guī)范。 作為實(shí)例在這里列舉下列系統(tǒng)，它們從TS1 (用于國際間可操作性的 技術(shù)說明書一歐盟的公報(bào))方面對于高速列車在歐洲范圍內(nèi)要求
用于脫軌探測的車載系統(tǒng)(on-Boad-System)，
用于過熱件探測或軸承損壞識別的車載系統(tǒng)，
用于不穩(wěn)定性識別或損壞的減振器識別的車載系統(tǒng)。
另 一方面底盤監(jiān)控系統(tǒng)的使用用來進(jìn)行診斷和早期識別損壞的構(gòu) 件、臨界的狀況或其他的故障，以便達(dá)到早期的和根據(jù)狀況的維修。 同時(shí)目標(biāo)是較少的停車時(shí)間、構(gòu)件的更好利用并從而節(jié)省成本。
這樣例如在ICE (城際快速列車)中，使用一種用于識別不穩(wěn)定 的運(yùn)行的系統(tǒng)并且在較新的自動行駛的地鐵中采用 一種用于脫軌探測 的系統(tǒng)。對這些系統(tǒng)共同的是，它們只構(gòu)成且起本身功能的作用。這 些系統(tǒng)的每一個(gè)都使用自己的傳感器。
為了識別不穩(wěn)定性，通常在轉(zhuǎn)向架框架上安裝一個(gè)或多個(gè)傳感器， 其在一確定的頻率范圍內(nèi)測量橫向加速度(橫向于行駛方向X)并且 在超過一極限值時(shí)產(chǎn)生一報(bào)警信號。
DE 101 45 433 C2和EP 1 317 369中描述一種用于軌道車輛的部 件的故障監(jiān)控的方法和裝置，其同樣基于加速度值的測量，該裝置安裝在固定在車廂的減橫搖裝置托架上。加速度傳感器的探測方向在那 里平行于行駛方向。
DE 199 53 677中描述一種用于脫軌探測的方法和裝置，在這里直 接評價(jià)一在軸承上設(shè)置的加速度傳感器的測量信號。兩次積分測量的 加速度值并與一極限值相比較。單一的加速度傳感器具有一沿軌道車 輛的豎直軸線的方向(Z方向)延伸的探測方向。但按照該文獻(xiàn)也可 以采用這些加速度傳感器，其同時(shí)具有沿行駛方向(X方向)、橫向于 行駛方向(Y方向)和沿豎直軸線的方向(Z方向)的探測方向。這 樣的加速度傳感器涉及一所謂多倍傳感器，亦即其實(shí)際上包括至少兩 個(gè)、在這里三個(gè)加速度傳感器，其中每一個(gè)沿一個(gè)探測方向測量。
在這些安全性重要的監(jiān)控裝置中困難性是確保各加速度傳感器的 功能健全，應(yīng)按照具有很高的失效安全性或失效識別的安全性水準(zhǔn)保 證其功能可靠。圖8中示意示出一用于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān) 控的裝置的構(gòu)造和功能，其包括下列部分
-一加速度傳感器，包括固定和結(jié)合的放大和匹配電子裝置，
-一信號處理和評價(jià)電子裝置，包括用于加速度傳感器的供電裝
置，
-用于加速度傳感器的信號向評價(jià)電子裝置的信號傳輸?shù)膫鬏攲?dǎo)
線，
-用于加速度傳感器的供電的傳輸導(dǎo)線。
圖8中所示的測量鏈的一些部件可以在通過檢驗(yàn)功能或電路的操 作中對其功能能力加以檢驗(yàn)。這樣，可以例如這樣探測傳輸導(dǎo)線的中 斷，即輸入一偏置電壓(平均電壓)或以恒電流供給加速度傳感器。 接著通過偏置電壓或恒電流的變化可以確定導(dǎo)線中斷。
相反難以解決的是加速度傳感器本身的檢驗(yàn)。為了確定加速度傳 感器仍然起作用并且精確地按其分類供給一測量信號，必需的是，供 給它一確定的加速度信號。為此必須拆下加速度傳感器并然后安裝在 定徑的試驗(yàn)架(環(huán)架)上，這在背景面前形成大的費(fèi)用，即加速度傳 感器常常設(shè)置在難于接近的安裝空間內(nèi)，如在軌道車輛的轉(zhuǎn)向架中。此外在拆卸和再裝時(shí)不排除在傳感器上的損壞和錯(cuò)誤安裝。
具有自己的自檢驗(yàn)裝置的傳感器提供另一可能性。對此通過一附 加的集成的裝置激勵傳感器元件。如果傳感器提供一預(yù)期的信號，則 它是完好的。這樣的自檢驗(yàn)裝置例如在汽車的空氣嚢傳感器中使用。 但這樣的自檢驗(yàn)裝置不能供任何傳感器型式或任何傳感器結(jié)構(gòu)尺寸使 用并且提高傳感器的價(jià)格。
為了避免在拆卸的傳感器上的傳感器檢驗(yàn)或自檢驗(yàn)裝置，可以冗 余地設(shè)置多個(gè)加速度傳感器并且一傳感器的失效或功能故障通過兩傳 感器信號的比較時(shí)可信性加以確定。不過這同樣引起較高的技術(shù)費(fèi)用 并從而引起較高的成本。

發(fā)明內(nèi)容
與此相對本發(fā)明的目的在于，進(jìn)一步開發(fā)一種用于軌道車輛的底 盤部件的故障監(jiān)控的裝置和方法，使在簡單的結(jié)構(gòu)下可以成本低地監(jiān) 控采用的多個(gè)加速度傳感器的功能。
按照本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征達(dá)到該目的。
在本發(fā)明的裝置中，將加速度傳感器構(gòu)成使其提供一測量信號， 其包含一相當(dāng)于重力加速度g的信號分量或構(gòu)成一相當(dāng)于重力加速度 g的信號。此外，評價(jià)裝置包括一用于加速度傳感器的功能檢驗(yàn)的程 序，如果由加速度傳感器提供的測量信號未包含相當(dāng)于重力加速度g 的信號分量或未構(gòu)成相當(dāng)于重力加速度g的信號，則其調(diào)制出 一錯(cuò)誤 信號并且如果不是這種情況，則抑制錯(cuò)誤信號。
因此，按照本發(fā)明的方法采用至少一個(gè)加速度傳感器，其測量信 號包含一相當(dāng)于重力加速度g的信號分量或構(gòu)成一相當(dāng)于重力加速度 g的信號。該加速度傳感器設(shè)置在軌道車輛的底盤上，使其探測方向
具有至少一個(gè)平行于軌道車輛的豎直軸線(z方向)的分量，在其中
重力加速度g起作用。最后這樣檢驗(yàn)加速度傳感器的功能，即如果 由加速度傳感器提供的測量信號未包含相當(dāng)于重力加速度g的信號分 量或未構(gòu)成相當(dāng)于重力加速度g的信號，則調(diào)制出 一錯(cuò)誤信號并且如
7果不是這種情況，則抑制錯(cuò)誤信號。
"無相當(dāng)于重力加速度g的信號分量"或"無相當(dāng)于重力加速度 g的信號，，的情況包含這種情況，即雖然存在一信號分量或一信號， 其起因于重力加速度，但其數(shù)額或數(shù)值不符合根據(jù)重力加速度g預(yù)期 的數(shù)額或數(shù)值，因此亦即是這種情況，即測量的數(shù)值對于重力加速度 相對于實(shí)際的數(shù)值過大或過小。因此一這樣的測量偏差表明是加速度 傳感器的一故障。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較對于本發(fā)明的裝置不需要附加的硬件或?yàn)榱藱z 驗(yàn)拆下加速度傳感器。反之待檢驗(yàn)的加速度傳感器在按規(guī)定的測量過 程的范圍內(nèi)本身提供關(guān)于其功能健全的信息。對監(jiān)控的加速度傳感器 只提出要求，它產(chǎn)生一測量信號，其總是在行駛的軌道車輛的情況下 包含作用到其上的重力加速度g或在靜止的軌道車輛中構(gòu)成作用到其 上的重力加速度g以及具有一小于重力加速度g的閾值。
因此相當(dāng)于重力加速度g的信號或相當(dāng)于它的信號分量構(gòu)成用于 加速度傳感器的校準(zhǔn)和檢驗(yàn)信號。本發(fā)明特別好地適用于這樣的加速 度傳感器，其具有一在重力加速度g的數(shù)量級內(nèi)的測量范圍。在一不
穩(wěn)性探測時(shí)例如在閾值為0.8g時(shí)實(shí)現(xiàn)在從-2g至+2g的范圍內(nèi)的測量。 即使如果校準(zhǔn)和檢驗(yàn)信號相對于測量信號偏離幾個(gè)數(shù)量級，則至少基 本的加速度傳感器的檢驗(yàn)是可能的。相對于現(xiàn)有技術(shù)的措施這意味著 顯著的節(jié)省。
通過在各從屬權(quán)利要求中舉出的措施在各獨(dú)立權(quán)利要求中說明的 本發(fā)明的有利的進(jìn)一步構(gòu)成和改進(jìn)是可能的。
特別優(yōu)選地，裝置包括濾波器，其濾出由加速度傳感器提供的測 量信號的相當(dāng)于重力加速度g的信號分量。
按照進(jìn)一步構(gòu)成，評價(jià)裝置可以構(gòu)成使檢驗(yàn)程序一次、按時(shí)間間 隔多次或持續(xù)地運(yùn)行。
特別優(yōu)選加速度傳感器是壓電的、壓阻的或電容的加速度傳感器。
按照一優(yōu)選的措施，對于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān)控的不同 的功能如開頭所述不穩(wěn)定識別和脫軌探測的功能利用 一共同的傳感器。各加速度傳感器根據(jù)其按照本發(fā)明的設(shè)置可以沿軌道車輛的豎直
軸線的方向(Z方向)和橫向于行駛方向(Y方向)或沿行駛方向(X 方向)探測加速度。在這方面優(yōu)選設(shè)置兩個(gè)方案
a) 至少一個(gè)加速度傳感器設(shè)置在軌道車輛的一轉(zhuǎn)向架框架上或在 其轉(zhuǎn)向架的一軸的一輪組軸承上，使其探測方向具有一行駛方向(X 方向)的分量或一垂直于行駛方向(Y方向)的分量并同時(shí)具有一平 行于軌道車輛的豎直軸線(Z方向)的分量，
b) 設(shè)置為一軸的各輪組軸承配置的加速度傳感器，其中一個(gè)加 速度傳感器設(shè)置在軸的一個(gè)輪組軸承上，使其探測方向平行于行駛方 向而另一加速度傳感器設(shè)置在軸的另一個(gè)輪組軸承上，使其探測方向 平行于軌道車輛的豎直軸線。
在方案a)中，由于加速度傳感器的探測方向的傾斜的定向產(chǎn)生 沿Z方向的加速度值與橫向或縱向加速度值(Y和X方向)的矢量的 相加。測量的加速度值是Z方向和Y方向或X方向的矢量的單個(gè)加 速度的和。這些數(shù)值對于底盤具有不穩(wěn)定的行駛狀態(tài)或脫軌的傾向已 形成一量度?？梢愿郊油ㄟ^測量的加速度值的頻率特定的判斷實(shí)現(xiàn)選 擇性的監(jiān)控。在不同的空間坐標(biāo)軸上在不同的頻帶內(nèi)發(fā)生振動。例如 在不穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，沿橫向和縱向方向比沿豎直軸線遇到趨向較低的 頻率。在脫軌的情況下通過沿豎直軸線的較高的頻率分量構(gòu)成一監(jiān)控 準(zhǔn)則。由此通過不同的頻帶的針對性的評價(jià)可以選擇性地對不穩(wěn)定的 行駛狀態(tài)和脫軌監(jiān)控。
如果探測方向的角度在相應(yīng)的平面內(nèi)處在0°至卯。的范圍內(nèi)，但 不包括其邊界0°和90°在內(nèi)，則沿所述方向(X、 Y和Z方向)總是 存在一分量。特別優(yōu)選探測方向的角度處在10°至80°的范圍內(nèi)。
借此有可能，利用僅僅一個(gè)唯一 的加速度傳感器總是檢測兩彼此 垂直的探測方向(Z方向和Y方向，或者Z方向和X方向)。因此利 用僅僅一個(gè)加速度傳感器在轉(zhuǎn)向架或在一軸上通過橫向或縱向加速度 的監(jiān)控可以作出一關(guān)于可能的不穩(wěn)定性的說明并且通過沿豎直軸線的 方向的加速度的監(jiān)控同時(shí)可以作出一關(guān)于可能的脫軌傾向的說明。利用各轉(zhuǎn)向架的僅僅一個(gè)唯一的加速度傳感器，用于加速度傳感 器的制造、安裝和敷設(shè)電纜的費(fèi)用是最小的。
按照方案b)為轉(zhuǎn)向架的一軸的每一輪組軸承配置一加速度傳感 器。對此為 一軸在兩側(cè)配置的兩個(gè)加速度傳感器的探測方向分別是彼 此垂直的，亦即沿行駛方向(X方向)和沿豎直軸線的方向(Z方向)。 借此通過各加速度傳感器的加速度信號的評價(jià)可以同樣實(shí)施脫軌探測 和不穩(wěn)定性識別的功能。因?yàn)楦骷铀俣葌鞲衅鳛楦鬏喗M軸承配置，同 時(shí)可以進(jìn)行軸承監(jiān)控，因?yàn)樵诟鬏喗M軸承的區(qū)域內(nèi)的過度的振動顯示 為在該區(qū)域內(nèi)的故障。
在轉(zhuǎn)向架的另一軸上優(yōu)選關(guān)于探測方向左右側(cè)相反地實(shí)現(xiàn)相同的 設(shè)置。這樣分別產(chǎn)生關(guān)于轉(zhuǎn)向架的各軸對角線地觀察的相同的探測方 向。由此各轉(zhuǎn)向架存在各兩個(gè)具有分別相同的探測方向的加速度傳感 器并因此對于相應(yīng)的探測方向存在冗余。
除了所述的不穩(wěn)定性識別和脫軌探測的監(jiān)控功能之外，利用本發(fā) 明的裝置通過適合的評價(jià)方法和相應(yīng)的評價(jià)電子裝置還可以實(shí)現(xiàn)其他 的監(jiān)控和診斷功能。例如在傳感器裝置在轉(zhuǎn)向架框架上的設(shè)置中直接 在構(gòu)架上添加的部件，如轉(zhuǎn)向器、導(dǎo)向套筒或構(gòu)架本身的監(jiān)控是可能 的。
特別在加速度傳感器直接在輪組軸承上或在輪組軸承箱上安裝時(shí) 可設(shè)想附加的監(jiān)控和診斷功能，如例如平坦位置的識別、軸承損壞的 識別或輪組軸承中和車輪本身中或其上的損壞的探測。
特別優(yōu)選按照方案a)加速度傳感器的探測方向處在一個(gè)垂直于 轉(zhuǎn)向架的軸的平面內(nèi)并且關(guān)于豎直軸線(Z方向)和關(guān)于一個(gè)平行于 行駛方向設(shè)置的軸線(X方向)具有45。的角度。因?yàn)樵谶@種情況下 各分量總是相同大小的，對轉(zhuǎn)向架或各輪組軸承的縱向和垂直振動產(chǎn) 生優(yōu)選均等的信號?；蛘咦匀辉?。至90。的角度范圍內(nèi)的任何角度是 可能的。
或者加速度傳感器的探測方向可以處在一個(gè)垂直于行駛方向的平 面內(nèi)并且關(guān)于豎直軸線(Z方向)和關(guān)于一個(gè)垂直于行駛方向設(shè)置的軸線(Y方向)具有45。的角度。在這種情況下對轉(zhuǎn)向架或各輪組軸 承的橫向和垂直振動產(chǎn)生均等的信號。
特別優(yōu)選地，按照方案a)的進(jìn)一步構(gòu)成，在一軸的兩輪組軸承 的只各一個(gè)輪組軸承上設(shè)置一個(gè)加速度傳感器。當(dāng)該加速度傳感器的
探測方向處在一個(gè)垂直于軸的平面內(nèi)時(shí)并且關(guān)于豎直軸線和關(guān)于一個(gè) 平行于行駛方向設(shè)置的軸線優(yōu)選具有45。的角度時(shí)，同樣有可能，由 加速度傳感器的測量信號關(guān)于底盤的脫軌傾向和不穩(wěn)定性狀態(tài)作出均 等的說明。如果例如相對于轉(zhuǎn)向架的垂直的轉(zhuǎn)軸對角線地設(shè)置兩個(gè)這 樣的加速度傳感器，則附加產(chǎn)生一多余的測量，這提高監(jiān)控裝置的可 靠性。
優(yōu)選地，在該方案中將加速度傳感器與一脈沖發(fā)送器相組合。集 成的傳感器的應(yīng)用，其為電子的監(jiān)控裝置提供信號并且附加檢測例如 用于一防滑裝置的軸轉(zhuǎn)速，再次降低傳感器安裝和敷設(shè)電纜的費(fèi)用。
為了將對制造和安裝成本以及關(guān)于敷設(shè)電纜的費(fèi)用減至最小，按 照方案b)的進(jìn)一步構(gòu)成， 一軸的各輪組軸承設(shè)置只一個(gè)唯一的加速 度傳感器。這些加速度傳感器優(yōu)選設(shè)置在轉(zhuǎn)向架的各軸的各輪組軸承 上，使得朝行駛方向看各加速度傳感器的探測方向在每一車輛側(cè)面上 交替。因此關(guān)于轉(zhuǎn)向架的垂直的轉(zhuǎn)軸對角線地設(shè)置各具有相同探測方 向的加速度傳感器。因此產(chǎn)生有利的冗余，這提高監(jiān)控裝置的失效安 全性。
優(yōu)選在該方案中也將至少一個(gè)加速度傳感器與一脈沖發(fā)送器相組 合，這獲得以上所述的優(yōu)點(diǎn)。另外也可以在組合傳感器中集成一溫度 傳感器用以測量一輪組軸承中的當(dāng)前的軸承溫度。關(guān)于這樣的組合傳 感器的結(jié)構(gòu)的可能性參閱DE 10 2005 010 118。
特別用于底盤部件的故障監(jiān)控的裝置的至少一個(gè)電子的評價(jià)裝置 可以是軌道車輛的一防滑系統(tǒng)和/或制動控制系統(tǒng)的集成的構(gòu)件，如同 樣描述于DE 10 2005 010 118中。
因此上述各措施對于多個(gè)加速度傳感器產(chǎn)生一不多的安裝費(fèi)用， 其中幾個(gè)具有一包括一平行于軌道車輛的豎直軸線(Z方向)的探測
ii方向。對于這種情況與權(quán)利要求1的特征相組合得出一用于軌道車輛 的底盤部件的故障監(jiān)控的裝置，其由于各加速度傳感器的特別的設(shè)置 具有一有利的少量的加速度傳感器和評價(jià)裝置，此外通過傳感器形式
的針對性的選擇和通過一特別的評價(jià)軟件的設(shè)置也按簡單的方式監(jiān)控 各加速度傳感器，而不必將其為此構(gòu)造或設(shè)有一附加的硬件，因此總 體上得到成本低的和簡便待檢驗(yàn)的裝置，用于軌道車輛的底盤部件的 故障監(jiān)控。
由各實(shí)施例的以下描述得出更詳細(xì)的說明。


以下在附圖中示出和在以下的描述中更詳細(xì)地說明本發(fā)明的各實(shí)
施例。其中
圖1 示出一轉(zhuǎn)向架的示意的俯視圖，包括一按照本發(fā)明的第一 實(shí)施形式的用于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān)控的裝置的一部分；
圖2 示出圖1的轉(zhuǎn)向架的示意的端面視圖3 示出一轉(zhuǎn)向架的示意的俯視圖，包括一按照本發(fā)明的另一 實(shí)施形式的用于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān)控的裝置的一部分；
圖4示出圖3的轉(zhuǎn)向架的示意的端面視圖5 示出一轉(zhuǎn)向架的示意的俯視圖，包括一按照本發(fā)明的另一 實(shí)施形式的用于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān)控的裝置的一部分；
圖6示出圖5的轉(zhuǎn)向架的示意的端面視圖7 示出一按照圖5和圖6的實(shí)施形式的用于軌道車輛的底盤 部件的故障監(jiān)控的裝置的示意的電路圖8 示出用于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān)控的裝置的功能 圖的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出一轉(zhuǎn)向架1的示意的俯視圖，包括一按照本發(fā)明的第 一實(shí)施形式的用于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān)控的裝置2的一部分。
轉(zhuǎn)向架1相對于一未示出的車廂繞一垂直的轉(zhuǎn)軸36可轉(zhuǎn)動地設(shè)置 并且包括一轉(zhuǎn)向架框架4，其借助于一同樣未示出的、因?yàn)閷τ诒景l(fā) 明不重要的次級的彈簧系統(tǒng)支承在軌道車輛的車廂上。
轉(zhuǎn)向架框架4另一方面經(jīng)由一初級彈簧裝置支承在四個(gè)輪組軸承 箱6、 8、 10、 12上，在其中安裝各一個(gè)輪組軸承14、 16、 18和20, 用以支承一軸22、 24，所述軸在端面支承兩個(gè)車輪26。轉(zhuǎn)向架l總共 存在兩個(gè)軸22、 24。
為了監(jiān)控轉(zhuǎn)向架1及其部件2至20設(shè)置用于故障監(jiān)控的裝置2， 其中在圖1和圖2中只可看到一振動傳感器28。
振動傳感器28設(shè)置在轉(zhuǎn)向架的轉(zhuǎn)向構(gòu)件4上，使其通過一箭頭 30表示的探測方向具有一平行于豎直軸線(Z方向)的分量和一沿行 駛方向(X方向)的分量或一垂直于軌道車輛的行駛方向(Y方向) 的分量。優(yōu)選例如構(gòu)成為加速度傳感器的振動傳感器28的探測方向 30具有一垂直于行駛方向(Y方向)的分量和同時(shí)具有一平行于軌道 車輛的豎直軸線(Z方向)的分量，如特別由圖2可看出的。
在這種情況下，由于振動傳感器28的探測方向30的傾斜的定向 產(chǎn)生沿Z方向的加速度值與沿Y方向(橫向加速度)的加速度值的矢 量的相加。結(jié)果對于轉(zhuǎn)向架脫軌的傾向(Z方向的分量)和/或不穩(wěn)定 的行駛狀態(tài)如過度的擺晃(Y方向的分量)形成一量度。
此外，為每一軸22、 24配置一已知的脈沖發(fā)送器34,用于轉(zhuǎn)速 測量，其優(yōu)選設(shè)置在配置的輪組軸承箱6、 8中或用自身的殼體法蘭連 接到一這樣的軸承箱上。
特別優(yōu)選地，按照圖1和圖2的實(shí)施形式振動傳感器28的探測方 向30處在一垂直于行駛方向(X方向)的平面內(nèi)并且相對于豎直軸線 (Z方向)和相對于一垂直于行駛方向設(shè)置的軸線(Y方向)具有一 優(yōu)選45。的角度。因?yàn)檠剡@些軸線的分量在這種情況下總是大小相同 的，對轉(zhuǎn)向架l的橫向和垂直振動產(chǎn)生優(yōu)選均等的信號。
或者振動傳感器28的探測方向30可以處于一垂直于轉(zhuǎn)向架的軸22、 24的平面內(nèi)，并且相對于豎直軸線(Z方向)和相對于行駛方向 (X方向)具有優(yōu)選45。的角度。在這種情況下對轉(zhuǎn)向架1的縱向和 垂直振動產(chǎn)生均等的信號。
按照圖3和圖4的實(shí)施形式，在一軸22、 24的兩輪組軸承16和 20以及14和18的只各一個(gè)輪組軸承16、 18上設(shè)置一個(gè)振動傳感器 28'。當(dāng)兩個(gè)振動傳感器28'的探測方向30'是相同定向的且處于一垂直 于轉(zhuǎn)向架1的軸22、 24的平面內(nèi)并且相對于豎直軸線(Z方向)和相 對于一平行于行駛方向設(shè)置的軸線(X方向)優(yōu)選具有45。的角度時(shí)， 有可能由各振動傳感器28'的測量信號作出關(guān)于底盤的脫軌傾向和穩(wěn) 定性狀態(tài)均等的說明。特別優(yōu)選，如圖3中所示，為軸22、 24配置的 兩振動傳感器28'相對于轉(zhuǎn)向架1的垂直的轉(zhuǎn)軸36對角線地設(shè)置。在 該實(shí)施形式中各振動傳感器28'附加與各一個(gè)用于車輪速度測定的脈 沖發(fā)送器34組成一結(jié)合的組合傳感器38。
在圖5和圖6的實(shí)施形式中，為轉(zhuǎn)向架1的每一輪組軸承14至 20配置一振動傳感器28"，其中振動傳感器28"在相應(yīng)的軸24、 22的 一個(gè)輪組軸承16或18上設(shè)置成，使其探測方向30"平行于行駛方向 (X方向)；而另一振動傳感器28"在相應(yīng)的軸22、 24的另一輪組軸 承14或20上設(shè)置成，使其探測方向30〃平行于軌道車輛的豎直軸線 (Z方向)。按此為轉(zhuǎn)向架1的相應(yīng)的軸22、 24配置的兩振動傳感器 28"的探測方向30"分別是相互垂直的并且指向行駛方向(X方向)和 豎直軸線的方向(Z方向)。因此優(yōu)選相對于轉(zhuǎn)向架1的轉(zhuǎn)軸36對角 線地設(shè)置各具有相同探測方向30"的振動傳感器28"。
優(yōu)選地，在該方案中也將至少一個(gè)振動傳感器28"與一個(gè)脈沖發(fā) 送器34組合成一組合傳感器38，這獲得以上所述的優(yōu)點(diǎn)。另外也可 以在組合傳感器38中集成一溫度傳感器39，用以測量在各輪組軸承 14至20中的當(dāng)前的軸承溫度。
在全部實(shí)施形式中，優(yōu)選只采用單一的、亦即只沿一探測方向30、 30'和30"起作用的同一型式的振動傳感器28、 28'、 28"。
圖7示出在一防滑保護(hù)系統(tǒng)的防滑保護(hù)電子裝置40中集成的裝置
142的評價(jià)電子裝置32，用于對于高達(dá)200km/h的速度調(diào)節(jié)在一包括兩轉(zhuǎn)向架42、 44的旅客列車的各車輪與軌道之間最好的滑差，評價(jià)電子裝置32經(jīng)由傳感器導(dǎo)線46與在各輪組軸承上的相應(yīng)的組合傳感器38處于信號傳輸連接。旅客列車車廂優(yōu)選為每一輪組軸承配備一組合傳感器38，用以測量車輪速度(脈沖發(fā)送器)、車輪軸承溫度(溫度傳感器)和在相應(yīng)的探測方向30"的車輪加速度(單一的加速度傳感器)。這些傳感器38的測量信號輸入中央的評價(jià)電子裝置32并在那里評價(jià)。總體上，借助于組合傳感器38可以實(shí)現(xiàn)下列監(jiān)控功能
滾動監(jiān)控(識別不旋轉(zhuǎn)的車輪)，
熱和過熱件探測(輪組軸承的溫度監(jiān)控)，
通過振動測量識別軸承損壞，
不識別穩(wěn)定的運(yùn)行或底盤中的損壞的減振器，
脫軌探測，
平坦位置和不圓的車輪的探測。
此外用于早期識別損壞的構(gòu)件的附加的診斷功能是可能的。特別是還可設(shè)想軌道路段關(guān)于鐵軌損壞的診斷。經(jīng)由輸入-輸出裝置48則可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入或輸出或顯示。
將在以上各實(shí)施形式中描述的加速度傳感器28、 28'、 28"，其探測方向30、 30'、 30"具有至少一個(gè)平行于軌道車輛的豎直軸線(Z方向)的分量，在其中重力加速度g起作用，構(gòu)成為使其提供一測量信號，其包含一相當(dāng)于重力加速度g的信號分量或構(gòu)成一相當(dāng)于重力加速度g的信號。此外評價(jià)電子裝置32包括一用于加速度傳感器28、28'、 28"的功能檢驗(yàn)的程序，如果由相應(yīng)的加速度傳感器28、 28'、 28"提供的測量信號未包含相當(dāng)于重力加速度g的信號分量或未構(gòu)成相當(dāng)于重力加速度g的信號，則調(diào)制出一錯(cuò)誤信號。如果不是這種情況，相反則抑制錯(cuò)誤信號。
因此在描述的應(yīng)用中采用加速度傳感器28、 28'、 28",其測量信號包含一相當(dāng)于重力加速度g的信號分量或構(gòu)成一相當(dāng)于重力加速度g的信號。壓電的、壓阻的或電容的加速度傳感器28、 28'、 28"通常滿足這樣的條件。這些加速度傳感器28、 28'、 28"如描述的設(shè)置在軌道車輛的底盤上，使其探測方向30、 30'、 30〃具有至少一個(gè)平行于軌道車輛的豎直軸線(Z方向)的分量，在其中重力加速度g起作用。
最后如果由相應(yīng)的加速度傳感器28、 28'、 28"提供的測量信號未包含相當(dāng)于重力加速度g的信號分量或未構(gòu)成相當(dāng)于重力加速度g的信號，則通過調(diào)制出一錯(cuò)誤信號，檢驗(yàn)這些加速度傳感器28、 28'、 28"的功能并且如果不是這種情況則抑制錯(cuò)誤信號。對此該檢驗(yàn)程序可以一次、按時(shí)間間隔多次接連地或持續(xù)地運(yùn)行。
在這種情況下待檢驗(yàn)的加速度傳感器28、 28'、 28"本身在一按規(guī)定的測量過程的范圍內(nèi)提供關(guān)于其功能健全的信號。對監(jiān)控的加速度傳感器28、 28'、 28"只提出要求，它可以產(chǎn)生一測量信號，其總是在行駛的軌道車輛的情況下包含作用到其上的靜態(tài)的重力和速度g或在靜止的軌道車輛中構(gòu)成作用到其上的靜態(tài)的重力和速度g以及具有一小于重力加速度g的閾值。
特別優(yōu)選裝置2包括未示出的濾波器，其濾出由加速度傳感器28、28'、 28"提供的測量信號的相當(dāng)于重力加速度g的信號分量。附圖標(biāo)記列表
1 轉(zhuǎn)向架
2 裝置
4 轉(zhuǎn)向架框架
6 輪組軸承箱
8 輪組軸承箱
10 輪組軸承箱
12 輪組軸承箱
14 輪組軸承
16 輪組軸承
18 輪組軸承
20 輪組軸承
22 軸
24 軸
26 車輪
28， 28'， 28" 振動傳感器
30， 30'， 30" 探測方向32評價(jià)電子裝置34脈沖發(fā)送器
36 轉(zhuǎn)軸
38 組合傳感器
39 溫度傳感器
40 防滑保護(hù)電子裝置42轉(zhuǎn)向架
44 轉(zhuǎn)向架
46傳感器導(dǎo)線
48 輸入-輸出裝置
1權(quán)利要求
1.用于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān)控的裝置(2)，包括至少一個(gè)與一評價(jià)裝置(32)共同作用的加速度傳感器(28，28′，28″)，其中至少一個(gè)加速度傳感器(28，28′，28″)設(shè)置在軌道車輛的底盤上，使其探測方向(30，30′，30″)具有至少一個(gè)平行于軌道車輛的豎直軸線(z方向)的分量，其特征在于，將加速度傳感器(28，28′，28″)構(gòu)造成使其提供一測量信號，該測量信號包含一相當(dāng)于重力加速度(g)的信號分量或構(gòu)成一相當(dāng)于重力加速度(g)的信號并且評價(jià)裝置(32)包括一用于加速度傳感器(28，28′，28″)的功能檢驗(yàn)的程序，如果由加速度傳感器(28，28′，28″)提供的測量信號未包含相當(dāng)于重力加速度(g)的信號分量或未構(gòu)成相當(dāng)于重力加速度(g)的信號，則其調(diào)制出一錯(cuò)誤信號，并且如果不是這種情況，則抑制錯(cuò)誤信號。
2. 按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，由加速度傳感器(28， 28'， 28")提供的測量信號在軌道車輛靜止時(shí)構(gòu)成相當(dāng)于重力加速度(g)的信號；而在軌道車輛行駛的情況下包含相當(dāng)于重力加速度的信 號分量。
3. 按照權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，存在濾波裝置，其 濾出由加速度傳感器(28， 28'， 28")提供的測量信號的相當(dāng)于重力 加速度(g)的信號分量。
4. 按照上述權(quán)利要求之至少一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，將評 價(jià)裝置(32)構(gòu)成使檢驗(yàn)程序一次、按時(shí)間間隔多次或持續(xù)地運(yùn)行。
5. 按照上述權(quán)利要求之至少一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，加速 度傳感器(28， 28', 28")是壓電式、壓阻式或電容式加速度傳感器。
6. 按照上述權(quán)利要求之至少一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，a)在軌道車輛的轉(zhuǎn)向架框架(4)上或在軌道車輛的轉(zhuǎn)向架(1) 的軸(22， 24 )的輪組軸承(14至20 )上設(shè)置至少一個(gè)加速度傳感器 (28， 28')，使其探測方向(30， 30')具有一沿行駛方向(x方向) 的分量或一垂于行駛方向(y方向)的分量并同時(shí)具有一平行于軌道車輛的豎直軸線(z方向)的分量；或者b)設(shè)有為一軸(22， 24)的輪組軸承(14至20)配置的各加速 度傳感器(30"),其中在軸(24， 22)的其中一個(gè)輪組軸承(16或18) 上設(shè)置一個(gè)加速度傳感器(30")，使其探測方向(30")平行于行駛方 向(x方向)；而在軸(22， 24)的另一個(gè)輪組軸承(14或20 )上設(shè) 置另一個(gè)加速度傳感器(30")，使其探測方向(30〃)平行于軌道車輛 的豎直軸線(z方向)。
7. 按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，在轉(zhuǎn)向架(1)的 轉(zhuǎn)向架框架(4)上設(shè)置一個(gè)唯一的加速度傳感器(28)。
8. 按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，加速度傳感器(28) 的探測方向(30)處在一垂直于轉(zhuǎn)向架(1)的一軸(22， 24)的平面 內(nèi)并且關(guān)于豎直軸線(z方向)和關(guān)于一平行于行駛方向設(shè)置的軸線 (x方向)具有45。的角度。
9. 按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，加速度傳感器(28) 的探測方向(30)處在一垂直于行駛方向(y方向)的平面內(nèi)并且關(guān) 于豎直軸線(z方向)和關(guān)于一垂直于行駛方向設(shè)置的軸線(y方向) 具有45。的角度。
10. 按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，分別在轉(zhuǎn)向架(l) 的一個(gè)軸(22， 24 )的各輪組軸承(14至20 )的僅僅一個(gè)輪組軸承(16， 18)上設(shè)置一個(gè)加速度傳感器(28')。
11. 按照權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于，振動傳感器(28') 的探測方向(30')處在一垂直于軸(22， 24)的平面內(nèi)并且關(guān)于豎直 軸線(z方向)和關(guān)于一平行于行駛方向設(shè)置的軸線(x方向)具有 45。的角度。
12. 按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于， 一個(gè)軸(22， 24) 的每個(gè)輪組軸承(14至20)都設(shè)有一個(gè)加速度傳感器(28")。
13. 按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，各加速度傳感器 (28")在轉(zhuǎn)向架(1)的軸(22， 24)的各輪組軸承(14至20)上設(shè)置成，使朝行駛方向(x方向)看各加速度傳感器(28")的探測方向(30")在每個(gè)車輛側(cè)面上交替。
14. 按照上述權(quán)利要求之至少一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，至 少一個(gè)加速度傳感器(28， 28、 28'0與至少一個(gè)用于測量當(dāng)前的車 輪速度的速度傳感器(34)和/或用于測量輪組軸承(14至20)的當(dāng) 前的軸承溫度的溫度傳感器(39 ) —起共同集成為 一組合傳感器(38 )。
15. 用于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān)控的方法，包括至少以下 步驟采用至少一個(gè)加速度傳感器(28， 28'， 28"),其測量信號包含一 相當(dāng)于重力加速度的信號分量或構(gòu)成一相當(dāng)于重力加速度的信號，將加速度傳感器(28, 28'， 28")設(shè)置在軌道車輛的底盤上，使 其探測方向(30， 30'， 30")具有至少一個(gè)平行于軌道車輛的豎直軸 線(z方向)的分量，檢驗(yàn)加速度傳感器(28， 28', 28")的功能，如果由加速度傳感 器(28， 28'， 28")提供的測量信號未包含相當(dāng)于重力加速度的信號 分量或未構(gòu)成相當(dāng)于重力加速度的信號，則調(diào)制出一錯(cuò)誤信號并且如 果不是這種情況，則抑制錯(cuò)誤信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于軌道車輛的底盤部件的故障監(jiān)控的裝置(2)，包括至少一個(gè)與一評價(jià)裝置(32)共同作用的加速度傳感器(28，28′，28″)，其中至少一個(gè)加速度傳感器(28，28′，28″)設(shè)置在軌道車輛的底盤上，使其探測方向(30，30′，30″)具有至少一個(gè)平行于軌道車輛的豎直軸線(z方向)的分量。本發(fā)明規(guī)定加速度傳感器(28，28′，28″)構(gòu)造成使其提供一測量信號，其包含一相當(dāng)于重力加速度的信號分量或構(gòu)成一相當(dāng)于重力加速度的信號，并且評價(jià)裝置(32)包括一用于加速度傳感器(28，28′，28″)的功能檢驗(yàn)的程序，如果由加速度傳感器(28，28′，28″)提供的測量信號未包含相當(dāng)于重力加速度的信號分量或未構(gòu)成相當(dāng)于重力加速度的信號，則其調(diào)制出一錯(cuò)誤信號；并且如果不是這種情況，則抑制錯(cuò)誤信號。
文檔編號B61K9/00GK101678850SQ200880015556
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者T·布克哈特, U·弗里森 申請人:克諾爾-布里姆斯軌道車輛系統(tǒng)有限公司