CN105980231B - 轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆，所述轨道车辆具有至少一个传感器单元(18.1‑18.8)，所述传感器单元用于检测至少一个如下特征变量，所述特征变量表示能由车辆驾驶员控制的车辆固有动力。为了提供如下轨道车辆，在所述轨道车辆中能够实现有利的、在行驶期间所提供的并且基于所检测到的特征变量的功能性，提出：轨道车辆具有评估单元(24)，所述评估单元设置用于(在行驶阶段期间)借助于基于至少一个特征变量的评估来确定磨损特征变量。

Description

轨道车辆

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆，所述轨道车辆具有用于检测至少一个特征变量的至少一个传感器单元，所述特征变量表示可由车辆驾驶员控制的车辆固有动力。

背景技术

现今的轨道车辆配设有如下传感器，所述传感器提供关于车辆的固有动力的信息，如尤其关于行驶速度、功率消耗、车轮滑移、发动机转速、制动压力、防滑保护等的信息。

发明内容

本发明基于如下目的：提供一种轨道车辆，其中能够实现在行驶阶段期间所提供的并且基于所检测到的特征变量的有利的功能性。

为此提出，轨道车辆具有评估单元，所述评估单元设置用于(在行驶阶段期间)借助于基于至少一个特征变量的评估来确定磨损特征变量。由此，能够有利地基于车辆固有动力的当前参数来确定磨损。

“车辆固有动力”应尤其理解为如下一组参数，所述参数与内部的车辆部件相关联并且所述参数的值与轨道车辆的当前的行驶运行相关。车辆固有动力的参数优选是出自如下组中的参数：发动机转速、与车轮相关的转速、相对于铁轨的速度、电功率、制动状态、制动压力、延迟、质量。传感器单元具有至少一个传感器，所述传感器设置用于检测表示车辆固有动力的参数的特征变量。表示这些参数的特征变量能够对应于该参数本身或者参数能够根据特征变量明确地推导出。特征变量能够根据传感器的构成方案构成为电压、电流、温度、频率和/或构成为其他对于本领域技术人员而言有意义的物理变量。

车辆固有动力进而表征该车辆固有动力的参数可由车辆驾驶员通过如下方式控制：该车辆驾驶员例如设置特定的牵引级，施加特定的制动级，维持特定的速度，在特定的路线长度内以滑行运行控制车辆等。

应将“磨损特征变量”理解为表示磨损参数的特征变量。所述磨损特征变量尤其能够表示磨损程度。所述磨损特征变量能够对应于磨损参数或者该磨损参数能够根据特征变量明确地推导出。

通过根据表示车辆固有动力的当前特征变量来确定磨损特征变量的方式，所述磨损特征变量关于本发明的一个有利的方面能够用于实现经济的行驶方式。为此提出，轨道车辆具有输出单元，所述输出单元设置用于将基于磨损特征变量的信息输出给车辆驾驶员。为了输出信息，输出单元、尤其输出单元的控制装置适当地与评估单元有效连接。控制装置优选将磨损特征变量处理为，使得所述磨损特征变量能够由输出单元的输出元件、例如光学显示元件输出。车辆驾驶员就此能够在行驶阶段期间了解关于磨损的信息，所述磨损与由其控制的车辆固有动力相关联。由此，车辆驾驶员得到如下可能性，即，将车辆固有动力调整为，使得减小磨损。尤其有利地，磨损特征变量能够是在特定的时间段或在特定的、待行驶的路线部段内预测的磨损参数，使得车辆驾驶员能够了解关于在尚待行驶的路线部段方面所设置的车辆固有动力的作用的信息。

尤其当评估单元具有至少一个评估模块时，其中所述评估模块在行驶阶段期间基于所检测到的特征变量确定铁轨的磨损特征变量，能够确定关于所使用的基础设施的磨损的磨损特征变量。铁轨尤其包括上部结构的部件，如尤其包括行驶轨道、固定装置、枕木、路渣等。

作为替选方案或除此之外，评估单元具有至少一个评估模块，所述评估模块在行驶阶段期间基于所检测到的特征变量确定至少一个车辆部件的磨损特征变量。例如能够确定关于车轮的磨损特征变量。在此，表示各个轮组的磨损的这些特征变量能够表示被驱动的所有轮组的磨损或表示轨道车辆的所有轮组的磨损。

现今，为了估算基础设施成本执行模拟。通过模拟得到的结果用于计算与负荷相关的路费，所述路费由路线运营商针对路线的使用收取。模拟的执行基于经验值。

关于本发明的另一有利的方面，已确定的磨损特征变量用于估计因已完成的行驶实际引起的磨损。为此提出，轨道车辆具有记录单元，所述记录单元用于记录所确定的磨损特征变量。这(相对于常规的借助于基于经验值和观察的模拟的估计)具有如下优点：能够基于对实际磨损的更准确的评估进行基础设施成本的计算和/或维护工作的计划。如果铁轨的磨损特征变量被确定和记录，那么该磨损特征变量能够用于计算与磨损相关的路费。

作为记录磨损特征变量的替选方案或除了记录磨损特征变量之外，能够将这些磨损特征变量经由轨道车辆的接口传送给陆侧的***。

根据本发明的一个有利的设计方案，至少一个可由传感器单元检测的特征变量是出自如下组的变量：发动机转速、关于车轮的转速、速度特征变量、关于发动机的功率特征变量、制动状态特征变量、延迟特征变量、关于车轮的负荷特征变量。

当评估单元设置用于实时地确定磨损特征变量时，能够尤其有效地评估该磨损特征变量。在这一方面应尤其理解为，两个依次跟随的确定过程通过最大10s、优选最大5s的时间片分开。尤其优选的是，连续地确定磨损特征变量。

作为替选方案，(为了实现轨道车辆的通信总线和/或计算单元的小的负荷)提出：评估单元设置用于周期性地确定磨损特征变量。这尤其适合于如下轨道车辆，所述轨道车辆主要设置用于长路线使用。在此，周期能够超过30s、尤其超过一分钟，然而优选最大为5分钟。

此外提出，轨道车辆具有控制单元，所述控制单元设置用于：在超过或低于磨损特征变量的预先设置的阈值时，触发信息的输出和/或磨损特征变量的记录。由此，在输出信息时能够有针对性地增进车辆驾驶员的注意力。在记录磨损特征变量时能够实现小的存储耗费。

在本文中提出，借助于设置单元可设置用于输出或用于记录的阈值，由此在所提出的功能性的应用中能够实现高的灵活性。输出或记录的触发器能够有利地匹配于行驶的当前的边界条件。

作为输出或记录的替选方案或除了记录或输出，由评估单元所确定的磨损特征变量还能够被传送给轨道车辆的控制单元，如尤其传送给驱动控制单元、制动控制单元和/或中央的列车控制单元并且在这些控制单元的一个或多个中进一步处理。

此外，本发明的目的在于一种用于确定轨道车辆中的磨损特征变量的方法。

在此提出，在行驶阶段期间检测至少一个如下特征变量，所述特征变量表示可由车辆驾驶员控制的车辆固有动力，并且在行驶阶段期间基于所述至少一个特征变量确定磨损特征变量。关于所提出的方法的有利的作用参照对根据本发明的轨道车辆的描述。

附图说明

根据附图阐述本发明的一个实施例。附图示出：

图1示出具有传感器单元和评估单元的轨道车辆的示意侧视图；以及

图2示出具有传感器单元、评估单元、输出单元和记录单元的电路。

具体实施方式

图1示出轨道车辆10的示意侧视图。轨道车辆10构成为多个车厢12的组，所述多个车厢彼此耦联。所述轨道车辆配设有至少一个驱动单元14和制动单元16并且适合于自给自足的运行。在本领域技术人员的术语中，轨道车辆10称为“动车组”。轨道车辆10能够与其他常规的轨道车辆耦联以形成列车单元。轨道车辆10作为单一的机动车的构成方案或作为火车头的构成方案同样是可以考虑的。轨道车辆10能够获得路线侧的电流供给装置的能量和/或所述轨道车辆能够配设有可借助于动力燃料运行的驱动发动机和/或发电机。

轨道车辆10具有传感器单元18.1至18.8，所述传感器单元分别用于检测至少一个如下特征变量，所述特征变量表示可由车辆驾驶员控制的车辆固有动力。

第一传感器单元18.1构成为转速传感器，所述转速传感器检测关于车轮的转速。在此，所述关于车轮的转速能够是车轮或车轮组转速。第二传感器单元18.2设置在驱动单元14中并且用于检测发动机转速。出于检测关于发动机的功率特征变量的目的使用另一传感器单元18.3。该特征变量尤其能够对应于如下功率，所述功率在牵引运行时与驱动单元14的至少一个发动机20相关或者所述功率在电制动运行时由发动机20输出。

在所观察的实施方案中，驱动单元14具有两个发动机20，所述发动机分别设置在不同的动力转向架中。动力转向架能够分别配设有两个发动机20。在所示出的实施例中，为每个发动机20分别设置传感器单元18.2和传感器单元18.3。因此，针对每个单个的发动机20检测关于发动机的功率特征变量。作为替选方案，轨道车辆10能够具有传感器单元18.3，所述传感器单元针对整个发动机组检测关于发动机的功率特征变量或者(在动力转向架构成有两个发动机20时)针对这两个转向架发动机检测关于发动机的功率特征变量。

传感器单元18.4与制动单元16的气动的制动设备22相关联并且用于检测制动状态特征变量、如尤其检测制动压力。

为了检测延迟特征变量提出一种传感器单元18.5，所述传感器单元构成为加速度传感器。表示轨道车辆10相对于铁轨的速度的速度特征变量能够由所检测到的转速、由构成为惯性测量单元的传感器单元18.6和/或由构成为定位单元、尤其构成为GPS接收器的传感器单元18.7确定。作为替选方案或除此之外，能够借助于传感器单元18.6检测延迟特征变量。

此外，设有传感器单元18.8，所述传感器单元检测关于车轮的负荷特征变量。在图1中为了概览仅示出传感器单元18.8，然而优选每个转向架设有至少一个传感器单元18.8。传感器单元18.8例如能够与相应的转向架的悬架单元共同作用。根据所检测到的特征变量能够推导出与当前的负荷、尤其与当前的乘客数量相关的质量和/或推导出传递到相关联的轮组上的负荷。

上述特征变量被发送到评估单元24上，所述评估单元设置用于执行磨损计算算法。这以图2中示意的视图示出。在所观察的实施方案中，由传感器单元18.1至18.8所检测到的特征变量分别被传送给轨道车辆10的一个或多个相关联的控制单元26.a、26.b、26.c。传感器单元18.1至18.8的组作为组合的单元18在图2中示出。

控制单元26.a对应于驱动控制单元，所述驱动控制单元设置用于控制驱动单元14。在本领域技术人员的术语中，控制单元26.a也称作“驱动控制器”(或“ASG”)。特别地，该控制单元用于在牵引模式中控制功率供给单元28，所述功率供给单元设置用于给驱动单元14的一个或多个发动机20供给电功率(参见图1)。功率供应单元28例如构成为牵引变流器。

控制单元26.b形成用于控制制动单元16的制动控制单元并且以术语“制动控制器”(或“BSG”)已知。该控制单元尤其控制制动单元16的气动的制动设备22(参见图1)。

第三控制单元26.c对应于轨道车辆10的中央控制单元，也称作“中央控制器”(或“ZSG”)。该中央控制装置典型地设置在轨道车辆10的分散的、不同的子***上级，其中所述中央控制装置尤其能够承担“主机”的作用。

所检测到的特征变量在相关联的控制单元26中被配置用于在评估单元24中的算法处理。特别地，所述特征变量在控制单元26.a中通过传感器单元18.1(关于车轮的转速)、18.2(发动机转速)和18.3(功率特征变量)配置。控制单元26.b尤其配置由传感器单元18.4所检测到的特征变量(制动状态特征变量)。优选地，在控制单元26.c中配置传感器单元18.5(延迟特征变量)的、18.6(惯性特征变量)的、18.7(定位特征变量)的和18.8(关于车轮的负荷特征变量)的特征变量。

在一个替选的实施例中可以考虑的是，将一个或多个所检测到的特征变量直接传送给评估单元24。

必要时所配置的特征变量经由接口25到达评估单元24。评估单元24在附图中构成为独立的结构单元，尤其与上述控制单元26分开。根据另一实施方案变型形式可以考虑的是，评估单元24至少构成为控制单元26中的至少一个控制单元的一部分。在此，磨损计算算法能够构成为控制单元26.a、26.b和/或26.c的程序模块。

磨损计算算法设置用于，基于特征变量中的至少一个、优选基于多个特征变量确定磨损特征变量。这尤其能够借助于观察模型实现，所述观察模型使用预先设置的磨损特征值。磨损特征值能够是数据库的元素，在所述数据库中所述磨损特征值与车辆固有动力的参数的数值结合，表示车辆固有动力的特征变量由传感器单元18检测。

评估单元24的第一功能至少在于，基于在行驶阶段期间所检测到的特征变量确定铁轨的、尤其行驶轨道的至少一个磨损特征变量。根据另一功能，基于在行驶阶段期间所检测到的特征变量确定轨道车辆部件的、尤其轮组的至少一个磨损特征变量。

所确定的磨损特征变量尤其在配置之后在输出模式中发送到输出单元30.1上以将信息通知车辆驾驶员。输出单元30.1尤其对应于显示器或指示仪表，所述显示器或指示仪表设置在驾驶室中。例如能够将关于轮组的磨损特征变量配置为，使得输出关于轮组耗损程度的信息。作为替选方案或除此之外，能够设有用于声学地输出信息的输出单元30.2。

借助于模式计算算法，例如能够根据当前的速度、当前的加速度和当前的与质量相关的轮组负荷评估轮组耗损程度。尤其能够预测如下耗损程度，即在特定的时间片内或沿着特定的路线部段维持车辆固有动力的情况下所达到的耗损程度。所述计算也关于铁轨的耗损程度进行。基于输出给车辆驾驶员信息，该车辆驾驶员能够控制车辆固有动力，使得减小相应的耗损。

作为替选方案或除此之外，磨损特征变量，必要时在配置之后，能够在记录模式中与时间标识一起被存储在存储单元32中，以用于随后的评估，所述磨损特征变量能够经由接口34直接或间接地读取。存储单元32在与评估单元的共同作用中(通过磨损特征变量与时间标识的结合)用作为用于记录磨损特征变量的记录单元35。存储单元32的内容能够行驶之后被调用和评估，尤其用于计算对实际引起的磨损的评估。关于轨道车辆部件的耗损，所得到的信息能够用于有效地计划车辆的维修。关于已行驶的路线的耗损，能够基于如下评估计算路费，所述评估是对铁轨上因已完成的行驶实际引起的磨损的评估。

有利地实时确定磨损特征变量。为此，根据磨损特征变量推导出的信息能够永久地、借助于输出单元30.1的指示仪表显示。作为替选方案，可以考虑的是，评估单元24设置用于周期性地确定磨损特征变量。在此，所选择的周期对应于足够短的、最大为5分钟的时间间隔。

在另一实施方式中，仅当所确定的磨损特征变量或基于该磨损特征变量配置的特征变量达到预先设置的阈值时，才能够借助于输出单元30.3进行输出。在这种情况下有利的是，非永久地显示信息，而是临时地输出信息，例如通过声学信号输出信息，和/或通过在输出单元30.3的显示器中渐显信息来输出信息。这借助于用于控制输出单元30.3的控制单元36进行。在所观察的实施例中，控制单元36由评估单元24形成，其中可以考虑控制单元36的该所述评估单元分开的实施方案。

阈值能够与当前的时刻表情况或当前的负荷相关。因此，有利地设有用于设置阈值的设置单元38。

Claims (13)

1.一种轨道车辆，所述轨道车辆具有至少一个传感器单元(18.1-18.8)，所述传感器单元用于检测至少一个如下特征变量，所述特征变量表示能由车辆驾驶员控制的车辆固有动力，

其特征在于，

设有评估单元(24)，所述评估单元设置用于：在行驶阶段期间，借助于基于至少一个所述特征变量的评估来确定磨损特征变量，和

设有输出单元(30.1-30.3)，所述输出单元设置用于将基于所述磨损特征变量的信息输出给所述车辆驾驶员，

其中所述磨损特征变量是在特定的时间段或在特定的、待行驶的路线部段内预测的磨损参数。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述评估单元(24)具有至少一个评估模块，在行驶阶段期间，所述评估模块基于所检测到的所述特征变量确定铁轨的磨损特征变量。

3.根据权利要求1或2所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述评估单元(24)具有至少一个评估模块，在行驶阶段期间，所述评估模块基于所检测到的所述特征变量确定至少一个车辆部件的磨损特征变量。

4.根据权利要求1或2所述的轨道车辆，

其特征在于，

设有记录单元(35)，所述记录单元用于记录所确定的所述磨损特征变量。

5.根据权利要求1或2所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述特征变量构成为发动机转速、关于车轮的转速、速度特征变量、关于发动机的功率特征变量、制动状态特征变量、延迟特征变量或关于车轮的负荷特征变量。

6.根据权利要求1或2所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述评估单元(24)设置用于实时地确定所述磨损特征变量。

7.根据权利要求1或2所述的轨道车辆，

其特征在于，

所述评估单元(24)设置用于周期性地确定所述磨损特征变量。

8.根据权利要求1或2所述的轨道车辆，

其特征在于，

设有控制单元(36)，所述控制单元设置用于：在超过或低于所述磨损特征变量的预先设置的阈值时，触发所述信息的输出和/或所述磨损特征变量的记录。

9.根据权利要求8所述的轨道车辆，

其特征在于，

设有设置单元(38)，所述设置单元用于设置所述阈值。

10.一种用于确定轨道车辆(10)中的磨损特征变量的方法，其中-在行驶阶段期间检测至少一个特征变量，所述特征变量表示能由车辆驾驶员控制的车辆固有动力；

-基于所述行驶阶段期间的至少一个所述特征变量确定磨损特征变量，

-将基于所述行驶阶段期间的所述磨损特征变量的信息输出给所述车辆驾驶员；以及

-所述车辆驾驶员基于所述信息在需要时调整所述车辆固有动力，其中所述磨损特征变量是在特定的、待行驶的路线部段内预测的磨损参数。

11.根据权利要求10所述的方法，

其特征在于，

在存储单元(32)中记录在所述行驶阶段期间所确定的所述磨损特征变量。

12.根据权利要求11所述的方法，

其特征在于，

基于所记录的数据确定路费。

13.根据权利要求11或12所述的方法，

其特征在于，

-预先设置所述磨损特征变量的阈值；以及

-在超过或低于所述阈值时触发所述信息的输出或所述磨损特征变量的记录。