軌道車輛的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種軌道車輛，所述軌道車輛具有至少一個傳感器單元(18.1?18.8)，所述傳感器單元用于檢測至少一個如下特征變量，所述特征變量表示能由車輛駕駛員控制的車輛固有動力。為了提供如下軌道車輛，在所述軌道車輛中能夠實現有利的、在行駛期間所提供的并且基于所檢測到的特征變量的功能性，提出：軌道車輛具有評估單元(24)，所述評估單元設置用于(在行駛階段期間)借助于基于至少一個特征變量的評估來確定磨損特征變量。
【專利說明】
軌道車輛
技術領域
[0001]本發明涉及一種軌道車輛，所述軌道車輛具有用于檢測至少一個特征變量的至少一個傳感器單元，所述特征變量表示可由車輛駕駛員控制的車輛固有動力。
【背景技術】
[0002]現今的軌道車輛配設有如下傳感器，所述傳感器提供關于車輛的固有動力的信息，如尤其關于行駛速度、功率消耗、車輪滑移、發動機轉速、制動壓力、防滑保護等的信息。

【發明內容】

[0003]本發明基于如下目的:提供一種軌道車輛，其中能夠實現在行駛階段期間所提供的并且基于所檢測到的特征變量的有利的功能性。
[0004]為此提出，軌道車輛具有評估單元，所述評估單元設置用于(在行駛階段期間)借助于基于至少一個特征變量的評估來確定磨損特征變量。由此，能夠有利地基于車輛固有動力的當前參數來確定磨損。
[0005]“車輛固有動力”應尤其理解為如下一組參數，所述參數與內部的車輛部件相關聯并且所述參數的值與軌道車輛的當前的行駛運行相關。車輛固有動力的參數優選是出自如下組中的參數:發動機轉速、與車輪相關的轉速、相對于鐵軌的速度、電功率、制動狀態、制動壓力、延遲、質量。傳感器單元具有至少一個傳感器，所述傳感器設置用于檢測表示車輛固有動力的參數的特征變量。表示這些參數的特征變量能夠對應于該參數本身或者參數能夠根據特征變量明確地推導出。特征變量能夠根據傳感器的構成方案構成為電壓、電流、溫度、頻率和/或構成為其他對于本領域技術人員而言有意義的物理變量。
[0006]車輛固有動力進而表征該車輛固有動力的參數可由車輛駕駛員通過如下方式控制:該車輛駕駛員例如設置特定的牽引級，施加特定的制動級，維持特定的速度，在特定的路線長度內以滑行運行控制車輛等。
[0007]應將“磨損特征變量”理解為表示磨損參數的特征變量。所述磨損特征變量尤其能夠表示磨損程度。所述磨損特征變量能夠對應于磨損參數或者該磨損參數能夠根據特征變量明確地推導出。
[0008]通過根據表示車輛固有動力的當前特征變量來確定磨損特征變量的方式，所述磨損特征變量關于本發明的一個有利的方面能夠用于實現經濟的行駛方式。為此提出，軌道車輛具有輸出單元，所述輸出單元設置用于將基于磨損特征變量的信息輸出給車輛駕駛員。為了輸出信息，輸出單元、尤其輸出單元的控制裝置適當地與評估單元有效連接。控制裝置優選將磨損特征變量處理為，使得所述磨損特征變量能夠由輸出單元的輸出元件、例如光學顯示元件輸出。車輛駕駛員就此能夠在行駛階段期間了解關于磨損的信息，所述磨損與由其控制的車輛固有動力相關聯。由此，車輛駕駛員得到如下可能性，即，將車輛固有動力調整為，使得減小磨損。尤其有利地，磨損特征變量能夠是在特定的時間段或在特定的、待行駛的路線部段內預測的磨損參數，使得車輛駕駛員能夠了解關于在尚待行駛的路線部段方面所設置的車輛固有動力的作用的信息。
[0009]尤其當評估單元具有至少一個評估模塊時，其中所述評估模塊在行駛階段期間基于所檢測到的特征變量確定鐵軌的磨損特征變量，能夠確定關于所使用的基礎設施的磨損的磨損特征變量。鐵軌尤其包括上部結構的部件，如尤其包括行駛軌道、固定裝置、枕木、路渣等。
[0010]作為替選方案或除此之外，評估單元具有至少一個評估模塊，所述評估模塊在行駛階段期間基于所檢測到的特征變量確定至少一個車輛部件的磨損特征變量。例如能夠確定關于車輪的磨損特征變量。在此，表示各個輪組的磨損的這些特征變量能夠表示被驅動的所有輪組的磨損或表示軌道車輛的所有輪組的磨損。
[0011]現今，為了估算基礎設施成本執行模擬。通過模擬得到的結果用于計算與負荷相關的路費，所述路費由路線運營商針對路線的使用收取。模擬的執行基于經驗值。
[0012]關于本發明的另一有利的方面，已確定的磨損特征變量用于估計因已完成的行駛實際引起的磨損。為此提出，軌道車輛具有記錄單元，所述記錄單元用于記錄所確定的磨損特征變量。這(相對于常規的借助于基于經驗值和觀察的模擬的估計)具有如下優點:能夠基于對實際磨損的更準確的評估進行基礎設施成本的計算和/或維護工作的計劃。如果鐵軌的磨損特征變量被確定和記錄，那么該磨損特征變量能夠用于計算與磨損相關的路費。
[0013]作為記錄磨損特征變量的替選方案或除了記錄磨損特征變量之外，能夠將這些磨損特征變量經由軌道車輛的接口傳送給陸側的系統。
[0014]根據本發明的一個有利的設計方案，至少一個可由傳感器單元檢測的特征變量是出自如下組的變量:發動機轉速、關于車輪的轉速、速度特征變量、關于發動機的功率特征變量、制動狀態特征變量、延遲特征變量、關于車輪的負荷特征變量。
[0015]當評估單元設置用于實時地確定磨損特征變量時，能夠尤其有效地評估該磨損特征變量。在這一方面應尤其理解為，兩個依次跟隨的確定過程通過最大10s、優選最大5s的時間片分開。尤其優選的是，連續地確定磨損特征變量。
[0016]作為替選方案，(為了實現軌道車輛的通信總線和/或計算單元的小的負荷)提出:評估單元設置用于周期性地確定磨損特征變量。這尤其適合于如下軌道車輛，所述軌道車輛主要設置用于長路線使用。在此，周期能夠超過30s、尤其超過一分鐘，然而優選最大為5分鐘。
[0017]此外提出，軌道車輛具有控制單元，所述控制單元設置用于:在超過或低于磨損特征變量的預先設置的閾值時，觸發信息的輸出和/或磨損特征變量的記錄。由此，在輸出信息時能夠有針對性地增進車輛駕駛員的注意力。在記錄磨損特征變量時能夠實現小的存儲耗費。
[0018]在本文中提出，借助于設置單元可設置用于輸出或用于記錄的閾值，由此在所提出的功能性的應用中能夠實現高的靈活性。輸出或記錄的觸發器能夠有利地匹配于行駛的當前的邊界條件。
[0019]作為輸出或記錄的替選方案或除了記錄或輸出，由評估單元所確定的磨損特征變量還能夠被傳送給軌道車輛的控制單元，如尤其傳送給驅動控制單元、制動控制單元和/或中央的列車控制單元并且在這些控制單元的一個或多個中進一步處理。
[0020]此外，本發明的目的在于一種用于確定軌道車輛中的磨損特征變量的方法。
[0021]在此提出，在行駛階段期間檢測至少一個如下特征變量，所述特征變量表示可由車輛駕駛員控制的車輛固有動力，并且在行駛階段期間基于所述至少一個特征變量確定磨損特征變量。關于所提出的方法的有利的作用參照對根據本發明的軌道車輛的描述。
【附圖說明】
[0022 ]根據附圖闡述本發明的一個實施例。附圖示出:
[0023]圖1示出具有傳感器單元和評估單元的軌道車輛的示意側視圖；以及
[0024]圖2示出具有傳感器單元、評估單元、輸出單元和記錄單元的電路。
【具體實施方式】
[0025]圖1示出軌道車輛10的示意側視圖。軌道車輛10構成為多個車廂12的組，所述多個車廂彼此耦聯。所述軌道車輛配設有至少一個驅動單元14和制動單元16并且適合于自給自足的運行。在本領域技術人員的術語中，軌道車輛10稱為“動車組”。軌道車輛10能夠與其他常規的軌道車輛耦聯以形成列車單元。軌道車輛10作為單一的機動車的構成方案或作為火車頭的構成方案同樣是可以考慮的。軌道車輛10能夠獲得路線側的電流供給裝置的能量和/或所述軌道車輛能夠配設有可借助于動力燃料運行的驅動發動機和/或發電機。
[0026]軌道車輛10具有傳感器單元18.1至18.8，所述傳感器單元分別用于檢測至少一個如下特征變量，所述特征變量表示可由車輛駕駛員控制的車輛固有動力。
[0027]第一傳感器單元18.1構成為轉速傳感器，所述轉速傳感器檢測關于車輪的轉速。在此，所述關于車輪的轉速能夠是車輪或車輪組轉速。第二傳感器單元18.2設置在驅動單元14中并且用于檢測發動機轉速。出于檢測關于發動機的功率特征變量的目的使用另一傳感器單元18.3。該特征變量尤其能夠對應于如下功率，所述功率在牽引運行時與驅動單元14的至少一個發動機20相關或者所述功率在電制動運行時由發動機20輸出。
[0028]在所觀察的實施方案中，驅動單元14具有兩個發動機20，所述發動機分別設置在不同的動力轉向架中。動力轉向架能夠分別配設有兩個發動機20。在所示出的實施例中，為每個發動機20分別設置傳感器單元18.2和傳感器單元18.3。因此，針對每個單個的發動機20檢測關于發動機的功率特征變量。作為替選方案，軌道車輛10能夠具有傳感器單元18.3，所述傳感器單元針對整個發動機組檢測關于發動機的功率特征變量或者(在動力轉向架構成有兩個發動機20時)針對這兩個轉向架發動機檢測關于發動機的功率特征變量。
[0029]傳感器單元18.4與制動單元16的氣動的制動設備22相關聯并且用于檢測制動狀態特征變量、如尤其檢測制動壓力。
[0030]為了檢測延遲特征變量提出一種傳感器單元18.5，所述傳感器單元構成為加速度傳感器。表示軌道車輛10相對于鐵軌的速度的速度特征變量能夠由所檢測到的轉速、由構成為慣性測量單元的傳感器單元18.6和/或由構成為定位單元、尤其構成為GPS接收器的傳感器單元18.7確定。作為替選方案或除此之外，能夠借助于傳感器單元18.6檢測延遲特征變量。
[0031]此外，設有傳感器單元18.8，所述傳感器單元檢測關于車輪的負荷特征變量。在圖1中為了概覽僅示出傳感器單元18.8，然而優選每個轉向架設有至少一個傳感器單元18.8。傳感器單元18.8例如能夠與相應的轉向架的懸架單元共同作用。根據所檢測到的特征變量能夠推導出與當前的負荷、尤其與當前的乘客數量相關的質量和/或推導出傳遞到相關聯的輪組上的負荷。
[0032]上述特征變量被發送到評估單元24上，所述評估單元設置用于執行磨損計算算法。這以圖2中示意的視圖示出。在所觀察的實施方案中，由傳感器單元18.1至18.8所檢測到的特征變量分別被傳送給軌道車輛10的一個或多個相關聯的控制單元26.a、26.b、26.C。傳感器單元18.1至18.8的組作為組合的單元18在圖2中示出。
[0033]控制單元26.a對應于驅動控制單元，所述驅動控制單元設置用于控制驅動單元
14。在本領域技術人員的術語中，控制單元26.a也稱作“驅動控制器”(或“ASG” )。特別地，該控制單元用于在牽引模式中控制功率供給單元28，所述功率供給單元設置用于給驅動單元14的一個或多個發動機20供給電功率(參見圖1)。功率供應單元28例如構成為牽引變流器。
[0034]控制單元26.b形成用于控制制動單元16的制動控制單元并且以術語“制動控制器”(或“BSG”)已知。該控制單元尤其控制制動單元16的氣動的制動設備22(參見圖1)。
[0035]第三控制單元26.c對應于軌道車輛10的中央控制單元，也稱作“中央控制器”(或“ZSG”)。該中央控制裝置典型地設置在軌道車輛10的分散的、不同的子系統上級，其中所述中央控制裝置尤其能夠承擔“主機”的作用。
[0036]所檢測到的特征變量在相關聯的控制單元26中被配置用于在評估單元24中的算法處理。特別地，所述特征變量在控制單元26.a中通過傳感器單元18.1(關于車輪的轉速)、18.2 (發動機轉速)和18.3(功率特征變量)配置。控制單元26.b尤其配置由傳感器單元18.4所檢測到的特征變量(制動狀態特征變量)。優選地，在控制單元26.c中配置傳感器單元18.5(延遲特征變量)的、18.6 (慣性特征變量)的、18.7 (定位特征變量)的和18.8 (關于車輪的負荷特征變量)的特征變量。
[0037]在一個替選的實施例中可以考慮的是，將一個或多個所檢測到的特征變量直接傳送給評估單元24。
[0038]必要時所配置的特征變量經由接口 25到達評估單元24。評估單元24在附圖中構成為獨立的結構單元，尤其與上述控制單元26分開。根據另一實施方案變型形式可以考慮的是，評估單元24至少構成為控制單元26中的至少一個控制單元的一部分。在此，磨損計算算法能夠構成為控制單元26.a,26.b和/或26.c的程序模塊。
[0039]磨損計算算法設置用于，基于特征變量中的至少一個、優選基于多個特征變量確定磨損特征變量。這尤其能夠借助于觀察模型實現，所述觀察模型使用預先設置的磨損特征值。磨損特征值能夠是數據庫的元素，在所述數據庫中所述磨損特征值與車輛固有動力的參數的數值結合，表示車輛固有動力的特征變量由傳感器單元18檢測。
[0040]評估單元24的第一功能至少在于，基于在行駛階段期間所檢測到的特征變量確定鐵軌的、尤其行駛軌道的至少一個磨損特征變量。根據另一功能，基于在行駛階段期間所檢測到的特征變量確定軌道車輛部件的、尤其輪組的至少一個磨損特征變量。
[0041]所確定的磨損特征變量尤其在配置之后在輸出模式中發送到輸出單元30.1上以將信息通知車輛駕駛員。輸出單元30.1尤其對應于顯示器或指示儀表，所述顯示器或指示儀表設置在駕駛室中。例如能夠將關于輪組的磨損特征變量配置為，使得輸出關于輪組耗損程度的信息。作為替選方案或除此之外，能夠設有用于聲學地輸出信息的輸出單元30.2。
[0042]借助于模式計算算法，例如能夠根據當前的速度、當前的加速度和當前的與質量相關的輪組負荷評估輪組耗損程度。尤其能夠預測如下耗損程度，即在特定的時間片內或沿著特定的路線部段維持車輛固有動力的情況下所達到的耗損程度。所述計算也關于鐵軌的耗損程度進行。基于輸出給車輛駕駛員信息，該車輛駕駛員能夠控制車輛固有動力，使得減小相應的耗損。
[0043]作為替選方案或除此之外，磨損特征變量，必要時在配置之后，能夠在記錄模式中與時間標識一起被存儲在存儲單元32中，以用于隨后的評估，所述磨損特征變量能夠經由接口 34直接或間接地讀取。存儲單元32在與評估單元的共同作用中(通過磨損特征變量與時間標識的結合)用作為用于記錄磨損特征變量的記錄單元35。存儲單元32的內容能夠行駛之后被調用和評估，尤其用于計算對實際引起的磨損的評估。關于軌道車輛部件的耗損，所得到的信息能夠用于有效地計劃車輛的維修。關于已行駛的路線的耗損，能夠基于如下評估計算路費，所述評估是對鐵軌上因已完成的行駛實際引起的磨損的評估。
[0044]有利地實時確定磨損特征變量。為此，根據磨損特征變量推導出的信息能夠永久地、借助于輸出單元30.1的指示儀表顯示。作為替選方案，可以考慮的是，評估單元24設置用于周期性地確定磨損特征變量。在此，所選擇的周期對應于足夠短的、最大為5分鐘的時間間隔。
[0045]在另一實施方式中，僅當所確定的磨損特征變量或基于該磨損特征變量配置的特征變量達到預先設置的閾值時，才能夠借助于輸出單元30.3進行輸出。在這種情況下有利的是，非永久地顯示信息，而是臨時地輸出信息，例如通過聲學信號輸出信息，和/或通過在輸出單元30.3的顯示器中漸顯信息來輸出信息。這借助于用于控制輸出單元30.3的控制單元36進行。在所觀察的實施例中，控制單元36由評估單元24形成，其中可以考慮控制單元36的該所述評估單元分開的實施方案。
[0046]閾值能夠與當前的時刻表情況或當前的負荷相關。因此，有利地設有用于設置閾值的設置單元38。
【主權項】
1.一種軌道車輛，所述軌道車輛具有至少一個傳感器單元(18.1-18.8)，所述傳感器單元用于檢測至少一個如下特征變量，所述特征變量表示能由車輛駕駛員控制的車輛固有動力， 其特征在于， 設有評估單元(24)，所述評估單元設置用于:在行駛階段期間，借助于基于至少一個所述特征變量的評估來確定磨損特征變量。2.根據權利要求1所述的軌道車輛， 其特征在于， 設有輸出單元(30.1-30.3)，所述輸出單元設置用于將基于所述磨損特征變量的信息輸出給所述車輛駕駛員。3.根據權利要求1或2所述的軌道車輛， 其特征在于， 所述評估單元(24)具有至少一個評估模塊，在行駛階段期間，所述評估模塊基于所檢測到的所述特征變量確定鐵軌的磨損特征變量。4.根據上述權利要求中任一項所述的軌道車輛， 其特征在于， 所述評估單元(24)具有至少一個評估模塊，在行駛階段期間，所述評估模塊基于所檢測到的所述特征變量確定至少一個車輛部件的磨損特征變量。5.根據上述權利要求中任一項所述的軌道車輛， 其特征在于， 設有記錄單元(35)，所述記錄單元用于記錄所確定的所述磨損特征變量。6.根據上述權利要求中任一項所述的軌道車輛， 其特征在于， 所述特征變量構成為發動機轉速、關于車輪的轉速、速度特征變量、關于發動機的功率特征變量、制動狀態特征變量、延遲特征變量或關于車輪的負荷特征變量。7.根據上述權利要求中任一項所述的軌道車輛， 其特征在于， 所述評估單元(24)設置用于實時地確定所述磨損特征變量。8.根據權利要求1至6中任一項所述的軌道車輛， 其特征在于， 所述評估單元(24)設置用于周期性地確定所述磨損特征變量。9.至少根據權利要求2或3所述的軌道車輛， 其特征在于， 設有控制單元(36)，所述控制單元設置用于:在超過或低于所述磨損特征變量的預先設置的閾值時，觸發所述信息的輸出和/或所述磨損特征變量的記錄。10.根據權利要求9所述的軌道車輛， 其特征在于， 設有設置單元(38)，所述設置單元用于設置所述閾值。11.一種用于確定軌道車輛(10)中的磨損特征變量的方法，其中 -在行駛階段期間檢測至少一個特征變量，所述特征變量表示能由車輛駕駛員控制的車輛固有動力；以及 -基于所述行駛階段期間的至少一個所述特征變量確定磨損特征變量。12.根據權利要求11所述的方法， 其特征在于， -將基于所述行駛階段期間的所述磨損特征變量的信息輸出給所述車輛駕駛員；以及 -所述車輛駕駛員基于所述信息在需要時調整所述車輛固有動力。13.根據權利要求11或12所述的方法， 其特征在于， 在存儲單元(32)中記錄在所述行駛階段期間所確定的所述磨損特征變量。14.根據權利要求13所述的方法， 其特征在于， 基于所記錄的數據確定路費。15.根據權利要求12或13所述的方法， 其特征在于， -預先設置所述磨損特征變量的閾值；以及 -在超過或低于所述閾值時觸發所述信息的輸出或所述磨損特征變量的記錄。
【文檔編號】B61K9/12GK105980231SQ201580006685
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年1月7日
【發明人】愛德華·馮弗洛特韋爾
【申請人】西門子公司