用于识别轨道车辆中的振动的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于识别轨道车辆的被驱动的车轴系统(Achssystem)的振动的方法，其中传感器系统检测指示车轴系统的元件的振动的参数并且评估单元评估传感器系统的信号。
【背景技术】
[0002]在被驱动的轨道车辆行驶运行时，会产生一个或多个被驱动的车轴的振颤。所述振颤在如下行驶点处出现，在所述行驶点处，轮和轨道之间的所绘制的抵抗滑脱的力配合的特征曲线随着滑脱的增大而下降，滑脱越来越大并且轨道上的轮附着力下降。也就是说，振颤因此与路线相关，因为突然变平滑的轨道引起滑脱的增大和在轮和轨道之间的力配合的减小，使得在其它情况下相同的行驶条件中会突然开始振颤。为了结束振颤，必须将行驶点引回到特征曲线的平坦的位置处或上升的区域处，也就是说，必须降低驱动力矩。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:提出一种用于识别振动的方法，借助所述方法能够可靠地识别轨道车辆的被驱动的车轴系统的振动。
[0004]该目的通过开始提出类型的方法来实现，其中传感器系统根据本发明包括运动传感器，所述运动传感器检测元件的实施为转动的运动作为参数，其中元件是轨道车辆的转向架的一部分，被驱动的且振颤的车轴的振颤运动被传递到所述部分上。
[0005]本发明以如下思考为出发点:被驱动的车轴的振颤首先由轴的扭转振动引起。两个固定在轴上的轮交替地在轨道之上滑动并且与轴上的两个质量体形成相反振动的振动体，使得振颤与大的质量体运动相结合。这不仅引起:作用到轴上的扭转在某些情况下极其大并且轴会承受巨大的机械负荷，而且也引起所连接的元件因大的质量体的运动而强烈地振动。特别地，这种振颤引起高幅度的振动，所述振动能够可靠地通过运动传感器来检测。
[0006]适当地，像这样识别振动，使得能够采取对应措施，例如改变、尤其减小被驱动的轴的驱动力矩。在此，其有利地置于行驶点上，在所述行驶点处，轮和轨道之间的所描绘的抵抗滑脱的力配合的特征曲线随着滑脱上升或仅平坦地下降。
[0007]下面，将位置关于时间的任意的导数理解为运动，使得元件或其一部分的位置的改变、元件或其一部分的加速度或更高阶的导数能够被视作为运动。
[0008]有利地，检测元件的节律运动，使得传感器的测量时间间期在振动的多个周期之上延伸并且传感器的信号也在多个振动周期之上被评估。
[0009]有利地，振动是因被驱动的车轴系统的轮在轨道上的力配合特性引起的振颤。识别这种振动是尤其有利的，因为振颤会引起强的材料损坏，所述材料损坏能够通过识别来避免。
[0010]在本发明的一个有利的实施方式中，传感器系统包括加速度传感器，所述加速度传感器检测元件的加速度作为参数。加速度能够是纵向加速度，即元件的平移加速度。元件的振动与元件或其一部分的节律的加速度关联，所述节律的加速度能够通过运动传感器来检测。适当地，传感器与元件连接并且自身振动，使得也能够测量传感器的振动(或更普遍地说，传感器的运动)。
[0011]此外有利的是，传感器系统包括旋转传感器，所述旋转传感器检测元件的角度或角速度作为参数。在此，运动尤其是元件的转动加速度。通过轴的扭转振动引起的振颤会引起转向架或车架的转动加速度。因为扭转振动根据振动相位有时将一个轮向前拉动并且将另一个轮向后拉动并且随后将一个轮向后拉动并且将另一个轮向前拉动，所以振颤的轴将围绕垂直的车轴的交替的扭矩施加到被驱动的车轴系统并且尤其施加到转向架上。这种振动能够通过旋转传感器来检测。
[0012]本发明的另一个有利的实施方式提出:传感器系统包括至少三个加速度传感器，所述至少三个加速度传感器检测元件的三维的加速度作为参数。三维的加速度能够是元件的角加速度或纵向加速度。
[0013]有利地，检测元件的转动速度或角速度作为运动。为此，传感器系统适当地具有三个旋转传感器，所述旋转传感器三维地检测转动。适当地，元件围绕垂直的车轴的转动运动通过旋转传感器来测量。
[0014]为了也在早期就已经识别到最初的振颤，有利的是，小的振动已经能够被检测。当传感器系统具有惯性导航系统的传感器时，这能够以简单的方式实现。这种系统通常包含极其精密的传感器，所述传感器极其精密地检测系统的角增量或转速以及加速度并且随着时间进行评估。此外，可多样地使用惯性导航系统，由此所述惯性导航系统能以相对高的件数制造进而是相对便宜的。惯性导航系统适当地是具有平移加速度传感器并且适当地也具有旋转传感器的单元，其中旋转传感器同样能够是加速度灵敏的进而能够测量角加速度。此外，惯性导航系统通常包括评估单元，所述评估单元检测传感器的信号并且整合成结果。
[0015]所述元件是轨道车辆的转向架的一部分，尤其是马达壳体或传动装置壳体，被驱动的和振颤的轴的振颤运动传递到所述元件上。转向架开启设置传感器系统的多种可行性，根据所述可能性，振颤表现得不同。由此能够以期望的方式测量和评估振颤。
[0016]通常，被驱动的轴的振动以固有频率进行，其中临界的自振的固有频率是已知的。因此，当为了识别振动而滤除传感器的无关信号时，振动的可靠的识别是有益的。对此，本发明提出:在如下频带上对传感器系统的信号进行滤波，所述频带在待识别的自振附近。尤其有利的是，通过发夹型(Hairpin)滤波器进行滤波。这种过滤器设置在固有频率附近的非常窄的带，使得基本上仅评估振动相关的信号。
[0017]通过被驱动的轴的扭转振动引起的振颤不仅引起被驱动的系统的、尤其转向架的沿着或者逆着行驶方向的纵向加速度，而且也能够引起被驱动的系统的转动加速度。当根据元件的转动运动和纵向运动检测到振动时，可以尤其可靠地识别这种振颤。也就是说，纵向加速度传感器的和转动加速度传感器的信号能够被评估并且所述评估以如下方式被整合:识别纵向加速度和转动加速度的共同存在，尤其是彼此在相同的振动频率中并且此外尤其在彼此恒定的相位位置中的共同存在。
[0018]在被驱动的车轴系统中，在轨道车辆行驶运行时多个振动通常叠加。所述振动能够由不同的构件引起并且具有不同的原因。然而，在此引起或影响不同的振动，使得一个振动还能够引起另一个振动。因此，在存在一个振动时能够推导另一个振动的存在。振动能够具有不同的频率并且能够根据频谱的分析推导多种类型的振动。对此，可研宄传感器的信号的频谱。
[0019]更可靠的是，根据多个运动传感器的信号推导多种类型的振动中的一种。通常，在被驱动的车轴系统的不同的位置处，不同的振动以不同的强度存在。如果多个运动传感器分布在被驱动的车轴系统上，那么根据位置不仅区分频率而且也区分振幅。由此能够尤其可靠地推导多种类型的振动或者能够发现多种振动类型的系列中刚好存在哪种振动。
[0020]此外有利的是:根据多个运动传感器的信号推导振动的初始位置。运动传感器在此适当地设置在车轴系统或转向架的几何中心之外并且也适当地设置在车轴系统或者转向架的重心之外。如果研宄传感器信号的频率、幅度和尤其还有彼此间的相位位置，那么能够根据已知的振动特性推导振动的初始位置。
[0021]刚好在被驱动的轴的扭转振动中，转向架的强度高度受负荷。反过来振动也与转向架的强度相关。由此能够得出结论:能够根据振动的频率并且尤其是频谱检测转向架的、或普遍地说振动的元件的强度的特征。由此例如能够推导转向架内部的材料疲劳。
[0022]此外，本发明旨在一种轨道车辆，其具有被驱动的车轴系统和传感器系统，其中所述传感器系统用于检测指示车轴系统的元件的振动的参数，所述轨道车辆具有用于评估传感器系统的信号的评估单元。
[0023]为了可靠地识别轨道车辆的被驱动的车轴系统的振动而提出:传感器系统包括运动传感器，所述参数是所述元件的实施为转动的运动，其中元件是轨道车辆的转向架的一部分，被驱动的且振颤的车轴的振颤运动可传递到所述部分上。
[0024]迄今为止所给出的对本发明的有利的设计方案的描述包含大量的特征，所述特征在各个从属权利要求中部分地以组合成多个特征的方式描述。然而本领域技术人员也可适当地单独考虑所述特征并且组成有意义的另外的组合。特别地，这些特征可分别单独的并且以任意适当组合的方式与根据独立权利要求的根据本发明的方法和根据本发明的设备组合。
【附图说明】
[0025]本发明的上述特征、特点和优点以及实现这些特性、特征和优点的方式和方法结合对实施例的下述描述变得更加清楚和更容易理解，所述实施例结合附图详细阐述。实施例用于阐述本发明并且本发明不受限于在其中所给出的特征的组合，关于功能特征也不受限。此外，每个实施例的适合于此的特征也能够详细地孤立地来考虑，从一个实施例中移除，引入到另一实施例中以用于对其进行补充，和/或与权利要求中的任意一个组合。
[0026]其示出:
[0027]图1示出具有被驱动的车轴系统的轨道车辆的示意图，
[0028]图2示出如图1中的车轴系统，然而具有不同的运动传感器，
[0029]图3示出轮和轨道之间的所绘制的抵抗滑脱的力配合的特征曲线。
【具体实施方式】
[0030]图1部分地并且在示意图中示出轨道车辆2。轨道车辆2包括多个被驱动的车轴系统4，在图1中仅示出其中的最前者，所述最前者位于列车的顶端处。被驱动的车轴系统4具有两个被驱动的车轴，所述车轴具有各一个轴6，所述轴固定在转向架8上并且分别具有两个被驱动的轮10。这两个轴6的每一个经由传动装置12与行驶马达14连接，所述行驶马达由控制单元16控制并且施加用于推动轨道车辆2的力。
[0031]在轨道车辆2的行驶运行期间，能够实行:通过这两个行驶马达14分别施加到这两个轴6上的驱动力矩强至使得轮1