用于轨道车辆的探测障碍物的装置的制作方法

本发明涉及用于轨道车辆的探测障碍物的装置，其包括借助于安装装置附接到轨道车辆的转向架（转向器）的排障器（pilot）。

背景技术：

在铁路轨道上的异物在发生撞击时可以造成重大危险。排障器/护轨可以用于将障碍物从线路上清除，因此已经长期应用在铁路系统中。排障器通常由钢结构组成，该钢结构具有与行驶方向成直角的撞击梁。撞击梁固定到轨道车辆的主框架或者借助于安装支架固定到转向架框架。关于轨道车辆的建造和运行的各种规则规定：这样的排障器必须设置在前导轮副的前方并且尽可能接近铁轨的顶部。

例如，EP 2548783 A2提出了用于轨道车辆的借助于安装支架安装排障器的撞击检测系统，其中，如果超过了预定的撞击强度，则使得排障器能够相对于安装支架进行经导向的移位。因此，在可区分的感测撞击物这个意义上对障碍物进行探测是不可能的。

已知的排障器的缺点为：仅能够以是/否的结论提供关于撞击的信息。如果撞击的强度低于预定的阈值，则根本不记录该碰撞。即使碰撞强度较大，其实际幅度仍是未知的。

然而，轨道车辆的驾驶员越来越需要障碍物探测系统以更加可区分的方式来感测撞击。例如，障碍物探测系统必须能够尽可能可靠地探测出预定的质量限值（例如5kg），并且在必要的情况下启动轨道车辆的紧急制动。

技术实现要素：

本发明的目的是具体说明一种用于轨道车辆的探测障碍物的装置，以使得对撞击质量进行更精确的评定成为可能，并且能够尽可能简单和低廉地制造该装置。

该目的由具有权利要求1所要求的特征的装置实现。本发明有益的实施例在从属权利要求中限定。

根据本发明的基本概念，弹簧元件既用于安装排障器梁也用于测量在发生撞击时的力-时间特性。排障器梁的安装支架由竖直设置的弹簧元件形成，该弹簧元件优选为板簧，其中，每个板簧在上端固定到转向架框架并且在下端固定到排障器梁。每个板簧具有应力-应变转换器形式的换能器。该换能器设置在板簧的上端和下端之间的宽面上并且经由信号载送连接而联到车载的评价单元。这使得以可区分的方式探测障碍物成为可能，并且不仅在其超过固定的撞击限值时才可探测到。可以更好地考虑发生在高行驶速度下的干扰以便于后续行动。作为结果，不必要的制动应用将更少频率地被触发。

关于对干扰的敏感性，有利的是：如果由力测量设备所产生的测量信号差不多是在本地提供到信号预处理系统的，即借助于设置在排障器安装装置上的设备。测量信号可以是例如模拟信号或数字信号。优选的是对所述测量信号进行合理性检查并将放大的信号传送到评价单元。

优选的设计可以是：排障器安装装置由至少两个竖直设置的弹簧元件形成，其中，每个板簧在上端固定到转向架并且在下端固定到排障器。该竖直的布置确保了换能器不承受排障器自身的重量。作为结果，测量装置不承受剪切力。

就制造成本/复杂性而言可以是有利的是：如果应力-应变转换器是压电式换能器或应变计。

不必要的制动操作是可以避免的，特别是如果这些换能器的车载信号处理考虑到有轨车辆的速度。作为结果，不必要的制动将更少频率的发生，特别是在较高的行驶速度下。

这里有利的是：如果电子评价单元被设计为数字计算机并且联入安全回路或者更具体地联入电子车辆总线。这意味着由评价单元生成的制动指令可以直接传送到适当的执行器或者以信号的形式通知驾驶员。

简单且结实耐用的设计可以以如下方式构建：安装支架由两个竖直设置的板簧形成，它们之间的距离大致对应于转向架框架的宽度。所述板簧中的每一个充当在发生撞击时承受弯曲应力的固定梁，并且同时充当力传感器，该力传感器将时间相关的力信号传输到评价单元。

附图说明

为了进一步说明本发明，在说明书的以下部分将会参考附图，基于非限制性的示例，将会从附图呈现本发明的进一步有利的实施例、细节和改进：

图1示出了本发明的示例性实施例，其中，示意性地示出了借助于两个竖直设置的板簧对排障器梁进行悬挂的悬架装置；

图2示出了图1的板簧的放大示意图，在该示意图中放大地示出了测量装置；

图3示出了框图，其说明了测量装置和评价装置之间的连接以及它们如何联入安全回路和车辆总线。

具体实施方式

图1示出了轨道车辆1的转向架框架5的示意图。转向架框架5具有前轮副11。在行驶方向上（箭头）绘制在该轮副11前方的是与行驶方向成直角设置的排障器梁6。该排障器梁6借助于安装支架7固定到转向架框架5。

如下面将更详细地说明的，安装支架7不仅为排障器梁6提供机械悬挂还充当力传感器，该力传感器在撞击障碍物时将所发生的撞击力转换为成比例的电信号并将该电信号传送到电子评价单元。

安装支架7被设计为悬挂结构。在所示出的示例中，其主要由两个竖直设置的弹簧板（或更具体地由板簧8）组成。这些板簧8中的每一个由矩形截面的弹簧钢形成。该弹簧钢8在上端9固定到转向架框架。每个板簧8的下端10连接到与行驶方向成直角放置的排障器梁6。这可以是螺栓、铆钉或焊接连接。在发生撞击时，每个板簧8如同一端被固定的梁一样承受弯曲应力。

板簧8之间的距离17大致对应于转向架框架的宽度。在转向架为外部安装的情况下，该距离略微大于轨距，在转向架为内部安装的情况下略微小于轨距。

关于板簧8的材料性质和截面，板簧8被设计为确保所发生的振动和冲击（特别是当火车高速行驶时）不会干扰障碍物的探测。

如果现在在轨道或路基上发生与障碍物的撞击，悬挂结构朝着轮副11的方向向后弯曲。板簧8的这种与行驶方向相反的偏移测量出由排障器梁6清除的障碍物的尺寸。借助于测量装置2、3（图2）测量板簧8的弹性变形。通过记录撞击期间的力信号的时间特性，对撞击物进行可区分的探测是可能的。

在图2中示意性的示出了所述测量装置2、3的空间布置。应力-应变转换器2以及相关联的测量放大器3被示出在板簧8的宽面12上。应力-应变转换器2和测量放大器3设置在板簧8的同一宽面12的上端9和下端10之间。孔设置在上端和下端，根据具体情况，借助该孔将板簧用螺栓连接到转向架框架或排障器梁。

如已经说明的，板簧8和应力-应变转换器2的布置充当力-位移换能器：应力-应变转换器2将在撞击物体时发生的板簧8的弹性变形转化为成比例的电压信号。该电压信号对应于模拟的力-时间特性。该信号首先经由连接线4提供到配属于换能器2的测量放大器3。测量放大器3在本地将该应力-应变转换器2的信号增大到合适的模拟量水平，以便使信号的传送尽可能对干扰不敏感。

然后，放大的电信号从测量放大器3经由连接线4被提供到轨道车辆1车载的电子评价单元13。连接线4一方面用于向换能器2和测量放大器3提供能源，并且另一方面用于将信号输送到评价单元13。在下面的示例性实施例中，外部单元为数字计算机。

在评价单元13中，信号被分析并且与触发阈值进行比较，触发阈值取决于车辆速度。如果经过处理的测量信号超过预定的阈值，则直接打开安全回路15并且启动轨道车辆1的紧急制动。如果经过处理的测量信号保持低于预定的阈值，则经由内部车辆总线16向驾驶员发送指示。阈值由评价单元根据速度以及可能的其他参数（诸如加速度和冲击力）预先设定。

本发明的优点在于撞击不仅作为阈值被监测到（如至今惯常的那样），而且可以以可区分的方式探测障碍物。作为结果，可以取决于碰撞的严重性并根据车辆速度来预先设定触发阈值。这意味着不必要的制动将更少发生。

弹簧钢安装支架是机械上结实耐用的并且易于制造。可商购的元件可以被用作应力-应变转换器。压电或应变计可以通过将其粘性结合到板簧而简单且便宜地安装。总而言之，被实施为力传感器的排障器梁悬架装置的制造成本是相对低廉的。

虽然由上面呈现的优选的示例性实施例详细示出并描述了本发明，但本发明不限于所公开的示例并且本领域技术人员可以从中推断出其他的变体而不偏离本发明所寻求的保护范围。

因此，例如上面所描述的包括两个板簧的悬架装置可以由另一个悬挂结构实施，例如具有若干个板簧。板簧的竖直布置也可以轻微倾斜。不言而喻，弹簧元件可以同样很好地被固定到轨道车辆的框架结构。同样地，多个换能器和多个放大器可以设置在板簧上，由此改善测量装置的可靠性。

所使用的参考标记清单

1 轨道车辆

2 应力-应变转换器

3 测量放大器

4 连接线

5 转向架框架

6 排障器梁

7 安装支架

8 弹簧元件、板簧

9 上端

10 下端

11 轮副

12 宽面

13 评价单元

14 速度信号

15 安全回路

16 车辆总线

17 8之间的距离