用于检测流路接头耦合器的故障的装置的制作方法

本发明涉及一种用于检测连接商用车辆或轨道车辆的牵引部件与拖车部件的流路接头耦合器的故障的装置和方法，特别是用于拖车耦合器断开检测的装置和方法。

背景技术：

1、在商用车辆或轨道车辆中，软管连接件连接牵引部件和拖车部件，以便为后者的制动系统提供气压。出于兼容性的考虑，这些软管连接件通常被配置成流路接头耦合器。该术语来源于连接元件，它们没有特定的公头或母头结构，而是以类似于一双手握在一起的方式进行形状锁定连接。

2、特别是在商用车辆中，连接牵引车和拖车的流路接头耦合器通常有两个。被称为控制线路或行车线路的第一流路接头耦合器为行车制动器提供压力，而被称为供给线路或紧急线路的第二流路接头耦合器则为拖车的驻车制动器或紧急制动提供压力。拖车部件每次使用行车制动器时，控制线路都会单独接受压力，而供给线路则持续保持压力，一旦压力释放，就会自动制动。

3、流路接头耦合器可以快速连接或断开牵引部件和拖车部件，通常是自动连接或断开，无需其它工具。特别是自动驾驶车辆，需要验证流路接头接合器是否安全运行。因此，需要一种系统，用于检测连接商用车辆或轨道车辆的牵引部件与拖车部件的流路接头耦合器是否发生故障。

技术实现思路

1、根据权利要求1的装置、权利要求8的方法和权利要求9的计算机编程产品对这一问题做出了贡献。从属权利要求是对独立权利要求主题的进一步有利实现。

2、本发明涉及一种装置，其用于检测连接商用车辆或轨道车辆的牵引部件与拖车部件的流路接头耦合器的故障。对于商用车辆，牵引部件可以是牵引车，拖动部件可以是半拖车。如果是轨道车辆，牵引部件通常是机车，拖车部件可能是客车或货车。流路接头耦合器可以直接或间接地连接牵引部件和拖车部件。在后一种情况下，流路接头耦合器可以从一个拖车或货车实际延伸到下一个拖车或货车，但压力仍由牵引车辆上的适当系统控制。

3、牵引部件配置有可触发机构，该可触发机构可改变通过流路接头耦合器的用于制动拖车部件的压力。该可触发机构可包括控制单元，其能够在相应触发条件被满足时控制用于拖车的制动压力。为此，该装置包括触发模块，其用于触发该可触发机构。该装置还包括检测模块，其用于检测商用车辆或轨道车辆在触发模块触发可触发机构之后的反应。检测模块可将该反应归因于流路接头耦合器的故障，并就流路接头耦合器的故障发出警告信号。

4、不言而喻，该装置同样能够检测制动系统的其它故障，特别是拖车制动器的故障。然而，流路接头耦合器很可能是故障部件的候选者(例如，因为它是手动操作的)。因此，即使本公开说明书中描述的装置与可能存在故障的流路接头耦合器有关，本实施例也与制动系统的其它故障部件的检测有关。例如，如果制动器的反应与预期不符，则应停止车辆并对其进行检查，以找出故障原因(无论是否由流路接头耦合器引起)。只要是在低速(例如低于10公里/小时和/或在平坦的道路上)情况下致动可触发机构(制动测试)，即使没有拖车制动器，也可以安全地停止车辆组合。另一方面，如果制动测试成功(反应符合预期)，车辆可以继续行驶。

5、该装置可以是独立的装置，并安装在牵引部件中。它也可以集成在电子控制单元(ecu)中，用于执行其它任务，特别是集成在制动ecu中。该装置执行的功能可与商用车辆或轨道车辆的牵引部件中的其它单元共享。触发模块和检测模块可以是、也可以不是两个物理上独立的实体，将它们配置成可共享功能可能是有利的。

6、对商用车辆或轨道车辆的反应的检测是通过测量车辆的物理效应来实现的。有关这种效应的信息可以从专门用于此任务的测量设备中收集，也可以从车辆上的其它系统中收集，例如从制动或制动监控系统中收集。在一个实施例中，检测模块包括加速度传感器，并在触发模块触发可触发机构后处理来自加速度传感器的数据。检测模块可配置成将加速度与触发模块被配置成触发可触发机构的特定程序相关联。在另一个实施例中，检测模块配置成从当前制动系统接收与纵向加速度有关的数据。检测模块还可配置成接收来自拖车部件制动单元压力腔内压力传感器的电子数据，并将该电子数据与触发模块触发可触发机构的程序相关联。

7、检测模块的有利地配置成能够结合不同来源的信息以将反应可靠地归因于流路接头耦合器的故障，并满足自主商用车辆或轨道车辆的冗余要求。例如，检测模块可配置成首先假设任何反应不足或不充分的情况都是由流路接头耦合器的故障引起的，然后使用进一步的数据来证实这一假设。因此，归因的结果可能包括流路接头耦合器的故障的概率值。这可以反映在相应调整的警告信号中。

8、可选地，如果牵引部件配置成能够生成关于商用车辆或轨道车辆的行驶状态的信息，则触发模块配置成能够接收关于行驶状态的信息，并根据关于行驶状态的信息触发可触发机构。

9、使用有关行驶状态的信息特别是有助于将装置对驾驶员或自动驾驶系统的驾驶任务的干扰保持在最低水平。例如，行驶状态可以是稳定的巡航状态，如在一定时间内保持恒定的速度和/或行驶方向，也可以是各种机动动作。有利的是，这种行驶状态信息可从商用车辆或轨道车辆的牵引部件中执行自动驾驶任务的模块的规划层中获取。不过，行驶状态信息也可能仅仅包括商用车辆或轨道车辆的速度和方向。在这种情况下，触发模块或检测模块等可通过监测该信息推断出稳定巡航。换句话说，任一模块都可配置成监测车辆的速度和/或偏航，如果监测到的量在规定时间内足够稳定，则可触发该可触发机构。

10、行车状态信息还可指示拖车部件当前是否确实连接到牵引部件上。同样，可触发机构的触发可以基于驾驶状态信息，即该信息允许或阻碍这种触发，或者该信息为触发可触发机构提供了交叉参考或必要的先决条件。

11、可选地，触发模块配置成能够根据商用车辆或轨道车辆的牵引部件的发动机启动情况触发可触发机构。触发模块特别是可配置成能够根据与商用车辆或轨道车辆驶离的驶离有关的信息触发机构，例如，详细说明是否即将驶离或正在驶离。

12、触发模块还可配置成能够根据拖车部件的连接和/或断开情况触发可触发机构。在商用车辆上，可以通过多种方式观察拖车的连接或断开。第一种方法是测量拖车制动灯，特别是停车灯或指示灯，以确认拖车是否连接。另一种方法是评估拖车部件电气连接的pin5处的电压。通常情况下，该电压用于拖车警示灯，拖车制动系统会在每次拖车部件电源初始化后短时间内降低该电压。连接或断开状态也可以从拖车或拖车部件制动系统的其它信息中获得，特别是从防抱死制动系统(abs)或电子稳定程序(eps)中获得。这些制动系统会生成并分发关于当前制动情况的标准化诊断数据，以便检查拖车是否已连接。

13、触发模块还可配置成能够根据与制动应用和/或制动过程初始化相关的信息触发可触发机构。这些信息也可以从abs或eps接收。

14、如果检测到商用车辆或轨道车辆加速，触发模块也可触发可触发机构。这种加速可能是突然加速，例如颠簸，也可能是由于行驶方向的突然改变。这种突然的加速可能表明有外部事件影响到了流路接头耦合器。在这种情况下，检查流路接头耦合器是否发生故障是一种适当的监控行为。然而，在另一种情况下，加速度也可能具有更强的持续性，并且实际上预示着商用车辆或轨道车辆的机动性，在这种情况下应抑制可触发机构的触发。

15、与测量加速度类似，触发模块也可配置成根据作用在拖车部件上的沿朝向拖车部件方向或其相反方向的力的信息，或两个部件之间的相对加速度来触发可触发机构。

16、触发模块还可根据道路坡度信息触发可触发机构。坡度可能会对商用车辆产生额外的加速度影响，特别是导致相对加速度，在评估是否触发可触发机构时可将其考虑在内。

17、触发可触发机构所依据的任何信息都可以经由电力承载线(plc)来获取或评估。由于车辆(特别是自动驾驶车辆)中的网络系统日益复杂，目前的技术水平已经开发出通过为车辆的各种部件或电子控制单元提供电能的电力线而不是专用信息连接件来发送和接收信息的方法。plc可用于减少车辆各部件之间传输信息所需的物理布线量。除可编程逻辑控制器外，触发模块还可通过控制器区域网络(can)接收用于检测和确定商用车辆反应的信息。这一点可能特别有利，因为通过车辆can传输信息在许多情况下都是标准程序。例如，发动机扭矩通常通过can总线从发动机的电子控制单元发送到制动系统。车辆can总线还可以将诊断信息以标准化的形式从拖车传输到牵引车，例如根据iso11992标准。触发模块可用于评估这些信息。

18、可选地，触发模块配置成通过触发可触发机构以下列一种或多种方式改变用于制动拖车部件的压力：限定时间(例如一秒)，和/或限定量(例如1巴)，和/或一个或多个脉冲，和/或改变脉冲强度或长度，和/或重复进行。有利的是，对拖车部件的制动压力是短脉冲，这使得作为一种反应，可以测量到纵向方向的急拉。限定的时间和限定的量都可以随着重复次数的增加而增加，例如每次增加1秒或增加0.5巴，或采用其它适当的方案。这些限制和/或重复次数也可以基于触发可触发机构所依据的信息。此外，它们还可以由检测模块请求或设置。检测模块可配置成提高故障的检测概率或规格。

19、例如，制动压力可以从短而低的脉冲开始。如果能检测到预期的响应(例如通过测量制动动作)，则装置可断定制动器(包括流路接头耦合器)运行正常。如果反应与预期不符(如超出容许范围)，则可对拖车施加一个或多个其它制动脉冲，这些脉冲可能更强或更长，但仍低于可能危及车辆组合安全的水平。如果测试失败，车辆会自动停止或降低速度(例如，如果无法停止)，或向驾驶员(可以是人类驾驶员或自动驾驶员)发出警告。

20、与恒定或不断增加的压力相比，使用有时间限制的脉冲具有多个优点。第一个优点是，路面坡度的变化不会对反应的检测产生负面影响或干扰。坡度的影响可以足够恒定。上坡将被检测为减速。另一个优点是对商用车辆或轨道车辆的牵引部件的驾驶员或自主系统的干扰最小。另一个优点是制动片磨损最小。

21、如前所述，检测模块可选择配置成根据加速度检测商用车辆或轨道车辆的反应和/或将其归因于流路接头耦合器的故障。加速度可由检测模块内的加速度计或商用车辆或轨道车辆的其它系统报告。

22、检测和/或归因也可以基于对商用车辆或轨道车辆的车轮速度的测量。在现有技术中，车轮速度通常由制动系统测量，并作为诊断信息提供给商用车辆或轨道车辆的其它电子控制单元。车轮速度的变化可以有效地产生与加速度计相同的信息。

23、检测模块还可配置成基于发动机扭矩进行检测和归因，例如在驶离情况下，检测模块可将发动机扭矩与加速度相关联，以检测故障。

24、检测模块还可配置成根据商用车辆或轨道车辆的牵引和/或拖车部件的制动系统信息进行检测和归因。制动系统信息特别是可以从abs或esp接收。这些系统提供有关当前制动情况的标准化诊断数据。

25、检测模块还可配置成根据商用车辆或轨道车辆和/或其拖车或挂车部件的质量进行检测和归因。

26、质量可以从足够先进的自动驾驶系统中获得。也可以根据发动机扭矩和加速度数据推断质量。也可以根据拖车部件的类型进行估算，和/或在检测模块中存储参考值。特别是在后一种情况下，检测模块可配置成假设最坏的情况，例如最大载荷的拖车部件。

27、检测模块也可配置成基于行驶状态信息进行检测和归因，这与前面详述的触发模块类似。这里的行驶状态信息可以与提供给触发模块的信息相同。不过，检测模块也可配置成请求更新该行驶状态信息，或请求不同的行驶状态信息。

28、与触发模块类似，检测模块也可以通过plc和/或can接收信息。

29、更有利的是，检测模块可将来自多个来源的信息和/或通过上述多种通信方式接收的信息结合起来，以便对信息进行交叉检查，并推断出流路接头耦合器是否存在故障。

30、可选地，检测模块配置成在将反应归因于流路接头耦合器故障之后，控制触发模块对可触发机构的进一步触发。如前所述，检测模块特别是可配置成设定触发可触发机构的重复次数、频率和/或强度。检测模块可配置成根据初始检测和归因的质量确定控制可触发机构的方式，例如，仅在流路接头耦合器的故障不确定的情况下请求重复，例如故障概率在0.4至0.6范围内(如果1代表流路接头耦合器的确定故障)。

31、可选地，检测模块还配置成独立于触发模块对可触发机构的触发，检测商用车辆或轨道车辆的反应，并将反应归因于作为供给线路连接器的流路接头耦合器。如果这种供给线路的流路接头耦合器断开，拖车部件通常会自动制动。这可以通过上述信息组合进行检测。在一个实施例中，检测模块配置成监控发动机扭矩和加速度，并在后者低于前者的预期时启动与进一步信息的关联，以便将原因归因为供给线路流路接头耦合器的故障。

32、根据另外的实施例，检测单元可以独立于前面描述的装置运行。检测单元可用于检测(或配置成检测)商用车辆或轨道车辆在触发可触发机构之后的反应。该可触发机构可适于改变通过流路接头耦合器的用于制动拖车部件的压力。检测单元包括检测模块，其用于检测商用车辆或轨道车辆的反应(例如，基于加速度传感器或轮速传感器测得的减速)。

33、本实施例还涉及一种用于检测商用车辆或轨道车辆的牵引部件与拖车部件之间的流路接头耦合器的故障的方法。牵引部件配置有可触发机构，该可触发机构适于通过流路接头耦合器改变用于制动拖车部件的压力。

34、该方法的特征在于包括以下步骤：

35、触发可触发机构；

36、检测商用车辆或轨道车辆的反应；

37、将反应归因于流路接头耦合器的故障。

38、为了达到预期效果，步骤的先后顺序可能并不重要；事实上，检测供给线路流路接头耦合器的故障可以完全跳过主动触发可触发机构的步骤，在这种情况下，该步骤也可以理解为仅相当于初始设定压力。该方法可以通过软件或计算机程序产品实现，特别是在牵引部件的电子控制单元内。因此，本实施例还涉及一种包括程序代码的计算机程序产品，当计算机程序在处理器上执行时，该计算机程序产品用于执行本方法。