专利名称：特别用于铁路车辆的不稳定性监测设备和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于监测铁路车辆的稳定性的系统。更具体地，本发明涉及用于监测 分布式部件的稳定性的安全系统，并且涉及这种系统中的分布式设备。
背景技术：
传统的转向架设置有无源稳定装置(如抗偏器或摩擦片)，其抵消了转向架沿正 弦路径运动的趋势。这些稳定装置也被用于增加了速度——所谓的“不稳定性限制”—— 相当平滑的正弦运行以这种速度恶化成转向架震荡，引起不良的乘坐舒适度、在车轮与铁 轨之间的高作用力以及最终的脱轨风险。为了减小危险运行(例如，由有缺陷的抗偏器所引起)的风险，由欧盟委员会发布 的TSI HS (互操作性的技术规范-高速)包含在高速列车的车板上安装装置的规定，该装 置可以检测出火车的转向架运动的不稳定性。在UIC规程515. 5中定义了用于检测铁路客车的转向架的运行不稳定性的算法。 根据这个算法，当在4Hz至8Hz的范围内高于预定阈值的转向架框架横向加速度表示在预 定时间段内(例如，500毫秒)存在超过预定数量(例如，6)的高于预定阈值的(例如，Sm/ S2)连续峰值时，检测到不稳定性。从EP 1 197 739获知用于转向架的不稳定性监测系统。转向架设置有位于转向 架的纵向中心面的每一侧上的两个纵向加速度计。比较并处理来自两个加速度计的信号以 确定它们是否相差超过预定数量，在相差超过预定数量的情况下触发报警信号。从文件DE 100 20 519、DE 100 20 520禾口 DE 100 20 521中获知用于铁路车辆 的振动监测系统。一个或多个加速度计(优选地是三轴加速度计)连接到位于列车编组的 远程位置处的中央信号处理单元。虽然这种类型的配置可能证明适于监测如制动器、转向 架或车体等具体车辆子系统以用于诊断，但是它不提供安全组件所需的安全性和可靠性等 级。特别地，加速度信号从加速度计到远程处理单元的传输可能遭受不足的信噪比。FR 2 067 801公开了不稳定性监测装置，包括用于监测机车转向架的稳定性的加 速度计，该加速度计通过有线的模拟逻辑电路连接到继电器，以基于加速度信号的不稳定 性条件来改变继电器的状态并且开启或关闭警示灯。EP 0 195 921中描述了指示铁路或电车轨道车辆的动态不稳定性的方法。该方法 主要包括通过至少一个加速度传感器来检测行进方向的横向方向上轨道车辆的车轮布置 的加速度，对其进行适当地处理，并随后在合适的比较器中将已处理的加速度值与参考值 相比较。通过检测在预定时间段内超过所述参考值的已处理的加速度值的数量是否超过预 定数量来获取不稳定性的指示。US 2004/0102918中公开了记录与结构的加速度相关联的变化的装置。该装置包 括具有至少一个硅梁式加速度计的加速度计阵列，非易失性存储器，时钟计时器，以及可操 作地连接到加速度计阵列、非易失性存储器、和时钟计时器的可编程控制单元。可以在公共 半导体基底上形成(例如，集成)加速度计阵列、非易失性存储器、时钟计时器和可编程控制单元，并且加速度计阵列布置在中央区域。实现不稳定性检测设备的现有尝试都是基于传感器(例如加速度计)和远程基 于软件的处理单元，这不能满足CENELEC标准EN 50126-50129的安全性和可靠性要求，因 此不能被认定为是安全的。虽然通过安装这些设备可以减少不稳定性的风险，但是不稳定 性的风险不能降低到零，因为在不稳定运行过程中监测装置的未检测到的故障可能仍然存在。
发明内容
通过本发明解决了现有技术的上述缺点。根据本发明的一个方面，提供了一种用 于铁路车辆的不稳定性监测设备，包括-至少第一加速度计，用于传递响应于沿着参考轴线的振动的第一加速度信号，-至少第一固态安全继电器，具有两个主端子和控制端子，并且可在闭合状态与打 开状态之间切换，以及-可编程逻辑器件，连接到第一加速度计和第一固态继电器，可编程逻辑器件是现 场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)，并且设置有同时并行运行且执行 不稳定性监测算法的非易失性逻辑块，以基于第一加速度信号的不稳定性条件来改变第一 固态继电器的状态。安全回路是基于固态继电器的开关的，这使得可以将电路安装在转向架的艰苦环 境中，而在那里实施机电继电器是不可能的。由于使用硬件架构，并且特别地为运行不稳定性检测算法而实施可编程逻辑器件 (PLD)，所以不稳定性监测装置满足CENELEC标准的要求并且可以被指定安全完整性等级 (SIL)。明显地，本发明不限于铁路行业，而且类似的优点也体现在与恶劣外部条件和高 安全要求相结合的其他系统或应用中。可编程逻辑器件可设置有非易失性可擦除可改编程序存储器，如闪存。因此，不需 要配置设备以将代码放入PLD单元。在启动后立即运行PLD。根据优选的实施方式，不稳定性监测算法包括-预处理第一加速度信号；-检测预处理的加速度信号的、高于预定加速度阈值的峰值；-如果两个连续峰值之间的时间在预定时间窗内，那么递增计数器；-如果计数器达到或超过预定计数器阈值，那么激活固态安全继电器；以及-如果在预定时间段内没有检测到峰值，那么复位计数器。这个算法基于UIC规程515. 5中所定义的要求。时间窗具有下限(例如，150ms) 和上限(例如，250ms)，它提供了在标准中所考虑的频谱中有限带宽的时间等同。有利地，预处理第一加速度信号包括通过低通滤波器和高通滤波器处理第一加速 度信号。低通滤波器用于消除高频噪声，而高通滤波器用于消除直流偏置，该直流偏置可能 由于不稳定性监测设备的不充分定位而引起。根据优选的实施方式，不稳定性监测设备进一步包括第二加速度计，用于传递响 应于沿着参考轴线的振动的第二加速度信号，第二加速度计连接到可编程逻辑器件，不稳定性监测算法基于第一和第二加速度信号的不稳定性条件来改变第一固态继电器的状态。 两个加速度计的使用增加了系统的冗余性。有利地，第一和第二加速度计中的每个包括可 平行于参考轴线在中间静止位置与两个相反限制之间移动的惯性体、以及用于使惯性体在 一个可测试方向上从静止位置向两个相反限制的一个限制移动的内部测试电路。第一和第 二加速度计的可测试方向彼此相反，响应于每个惯性体的、在与可测试方向相反的方向上 在静止位置与两个限制的另一个限制之间的运动而由第一和第二加速度计产生的加速度 信号被可编程逻辑器件忽略。这种类型的加速度计是本领域所公知的。内部测试电路可包 括与惯性体协作并连接到测试终端的电容板，使得施加到测试终端的直流电压引起惯性体 在可测试方向上的运动，该内部测试电路模拟在这个方向上的恒定加速度。通过加速度计 产生的信号可用于测试在可测试方向上的不稳定性监测算法。当两个这种加速度计(优选 地是相同的)彼此相对地放置在同一印刷电路板上时，可以执行只考虑加速度信号的可实 际测试的部分的不稳定性监测算法。有利地，第一固态继电器在没有控制信号的情况下是打开的，并且可编程逻辑器 件基于第一加速度信号的不稳定性条件来中断控制信号以改变第一固态继电器的状态。因 此，不稳定性监测设备中功率的任何损失将导致安全继电器的状态的改变，这将给出系统 故障的清晰指示。根据优选的实施方式，设备进一步包括连接到可编程逻辑器件的第二固态继电 器，算法基于第一加速度信号的不稳定性条件来改变第二固态继电器的状态。两个安全继 电器的使用增加了系统的冗余。有利地，通过由可编程逻辑器件控制的交流控制信号的中 断来触发第一固态继电器的状态的改变，而通过由可编程逻辑器件控制的直流控制信号的 中断来触发第二固态继电器的状态的改变。因此，由于交流控制信号的中断，所以在第一固 态继电器上将检测到可编程逻辑器件被放大并且传递恒定高直流控制电压的情况。根据优选的实施方式，还提供了印刷电路板以接纳可编程逻辑器件、第一固态继 安全电器和第一加速度计，如果提供第二固态继安全电器和第二加速度计，那么印刷电路 板还接纳第二固态继安全电器和第二加速度计。有利地，设备还可以设置有测试电路，该测试电路包括-测试电源；-测试电流检测器；-测试切换装置，用于在测试模式与工作模式之间切换不稳定性监测设备，使得在 测试模式下安全开关的主端子连接在局部测试电源与局部测量设备之间，而在工作模式下 安全开关的主端子断开与局部测试电源的连接。测试电路用于在安全固态继电器上执行集成测试。如果设备包括两个安全继电 器，那么可提供两个测试电路，这两个测试电路可共用一个测试电源，根据一个变体，可共 用一个电流检测器。根据本发明的另一方面，提供了一种用于铁路车辆的不稳定性监测系统，包括-如上所述的多个分布式不稳定性监测设备；-安全回路，使多个安全监测设备的第一安全继电器串联地互连。优选地，安全回路设置有-电源，用于向安全回路供电；
-故障检测器，用于检测多个不稳定性监测设备的第一状态安全继电器的至少一 个的状态的改变。故障检测器可以是电流检测器。通过故障检测器可立即检测到由于分布式不稳定 性监测设备之一检测到的不稳定性所引起的任一安全固态继电器的打开。任一分布式不稳 定性监测设备的故障还会引起安全固态继电器的至少一个的打开，并且还将通过故障检测 器检测到。根据本发明的另一方面，提供了一种设置有多个转向架并且设置有如上所述的不 稳定性监测系统的铁路车辆，其中，每个转向架设置有不稳定性监测系统的不稳定性监测 设备中的至少一个。
通过仅作为非限制性实施例给出且在附图中示出的本发明具体实施方式
的以下 描述，本发明的其它优点及特征将变得更加显而易见，在附图中-图1是根据本发明的不稳定性监测设备的框图；-图2示出了图1的不稳定性监测设备中一对可自测试的微机电加速度计；-图3A至I示出了图1的不稳定性监测设备对加速度信号的处理；-图4A示出了用于测试图1的不稳定性监测设备的安全固态继电器的测试电路；-图4B示出了图4A的变体；以及-图5A示出了不稳定性监测系统，该不稳定性监测系统包括多个图1中所示类型 的不稳定性监测设备；-图5B示出了图5A的变体。
具体实施例方式参照图1，专用于对转向架12的不稳定性进行监测的不稳定性监测设备10包括安 装在箱子16中的印刷电路板14，箱子16固定到转向架框架18。印刷电路板14围绕可编 程逻辑器件(PLD) 20而建，可编程逻辑器件(PLD) 20包括作为主输入的两个相同的横向加 速度计22A、22B，和作为主输出的两个固态安全继电器Ma、Mb。除了必须的电源电路沈 以夕卜，系统还装备有温度传感器28、时钟电路30、看门狗电路32、测试命令的输入34和用于 指示不稳定性的输出36。如图2所示，两个横向加速度传感器22A、22B优选地是MEMS(微机电系统)型。 这种类型的加速度计在本领域中是公知的(例如，参考VTI科技公司的SCA 1000)。加速 度计22A、22B包括多晶硅梁221形式的惯性体，多晶硅梁221通过支撑索222悬挂在基底 (substrate)上。基本上平行于基底的梁221沿着参考轴线X-X延伸，并且设置有多个板 223，多个板223在垂直于梁的轴线方向远离梁延伸。梁和板223可相对于基底沿着轴线X-X 横向移动。这些可移动的板223中的每一个都位于两个多晶硅板2 之间，多晶硅板224 垂直于梁221并且相对于基底固定。每个可移动板223和可移动板两侧上的固定板2 形 成差动电容器单元225。这些单元相叠加形成差动电容器。作为多晶硅的替代，加速度计可 以由本领域已知的其他材料制成，如单晶硅。利用这种差动电容器，可以采用不同方法来检测加速度。每个可移动板(即，可随惯性体移动)在两个固定板之间的中间处于静止位置。在可移动板的一侧上的所有固定 板都电连接在一起并充电，而且在可动板的另一侧上的所有固定板也都电连接在一起并充 电。在响应沿着参考轴线的外力/加速度时，具有可移动板的惯性体移向一组或其他组固 定板，从而改变不同板之间的电容，这产生了电信号。在固定板上这个信号被放大、处理并 提供给输出端226。为了验证传感器22A、22B的正确操作，提供了自测试输入端228。激活自测试导致 阶梯函数力沿着平行于参考轴线X-X的可测试方向DA、DB施加至加速度计22。更具体地， 通过自测试输入端2 激活自测试引起在测试单元231中的移动梁221 —侧上的至少一对 固定板2 上的电压变化。这将对与可移动梁221成一体的测试板230产生静电场引力， 导致梁221从静止位置向可测试方向移动。在可测试方向上的这种传感器位移将改变在传 感器输出端2 所看到的信号。值得注意的是，两个相同的加速度计22A、22B以相反方向布置在印刷电路板上， 这意味着当印刷电路板受到振动时，两个相同的加速度计的输出具有相同的绝对瞬时值但 符号相反。这也意味着它们的参考轴线X-X是对齐的，而它们的可测试方向DA和DB是彼 此相反的。加速度计22A、22B通过模拟数字转换器A/DC连接到可编程逻辑器件PLD。可编程 逻辑器件可以是现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)。它设置有同时 并行运行且执行不稳定性监测算法的非易失性逻辑块，使得当检测到不稳定性条件时，将 第一和第二固态继电器的状态从激活(active)状态改变为故障状态。图3A和:3B所示的分别来自第一和第二加速度计的数字化加速度信号在并行信道 中被处理，如图3C至I中所述。当进入可编程逻辑器件时，首先用数字带通滤波器对每个 加速度计的数字化加速度信号滤波。带通滤波器由低通和高通二阶巴特沃斯滤波器组成。 高通滤波器用于消除信号偏置。它的截止频率(_3dB频率)是3Hz。低通滤波器的截止频 率在30Hz至40Hz之间以消除噪声。图3C和图3D示出了由此产生的滤波信号。如图3E 所示检测到超过预定阈值的滤波信号的峰值。在与相应的可测试方向DA、DB对应的方向 为每个加速度计22A、22B设置阈值(即，这个实施例中的正阈值)。与可测试方向相反的 方向上的每个加速度信号的峰值不予考虑。计数器从零开始计数，对于每个加速度，当在预 定时间窗内检测到连续峰值时(例如，如图3F所示，当连续两个峰值彼此相隔大于125ms 但小于250ms时)，计数器递增。更确切地，在每个计数器递增之后启动计时器。如果最后 计数的峰值与新的峰值之间的时间(通过计时器测量)小于120ms或者大于250ms但小于 500ms，那么不更新计数器。如果在最后峰值之后的阶段T = 500ms内没有检测到峰值，或 者在阶段T = 500ms之后检测到相隔小于125ms或者超过250ms的峰值，那么计数器和计 时器复位为0。每当一个加速度计的计数器达到N时(如图3H和图31所示)，则传递不稳 定性信号，在这种情况下，计时器和计数器也被复位。当两个加速度计都检测到不稳定性信 号时(如图3J所示)时，传递不稳定性检测信号。还可在较早阶段传递警告信号，例如只 要在两个信道检测到第一或第二峰值，如图3K所示。明显地，用于检测不稳定性所使用的 算法只使用每个加速度信号的一部分，即与每个加速度计的可测试方向对应的部分。每个安全固态继电器Ma、24b设置有两个输出端41a、42a、41b、42b，并且被设计 为当控制输入端上的相应控制信号改变时从激活状态改变为故障状态。第一和第二固态继电器Ma、24b用作“常开”触点(contacts)，这意味着当通电时它们是闭合的，在没有控制 信号时它们是打开的。更具体地说，在没有检测到不稳定性的情况下，通过可编程逻辑器件 20向连接到第一固态继电器2 的频率检测器40提供预定频率(例如1000Hz)的AC控制 信号，以将第一固态继电器维持在它的激活、闭合状态。在相同情况下，通过可编程逻辑器 件20向第二固态继电器24b提供直流控制信号以将第二固态继电器24b维持在闭合状态。 检测到不稳定性触发了两个控制信号的中断和两个安全固态继电器Ma、Mb的打开。
参照图4A，固态继电器2 设置有局部测试电路240a，局部测试电路MOa包括两 个测试开关Mla、24h和测试电流检测器M3a。局部测试电路MOa的上游分支将测试开 关之一 Mla串联连接在固态继电器的一个端子41a与局部测试直流电源M4的正极端子 之间。二极管可被设置在上游分支中，以防止电流回流到局部测试电源。局部测试电 路的下游分支将固态继电器的另一个端子4 连接到第二测试开关242a，并且第二测试开 关对加连接到测试电流检测器M3a，测试电流检测器连接到由局部测试电源244的 负极端子定义的地，以使电路闭合。当第一和第二测试开关Mla、242a闭合并且固态继电 器也闭合时，电流检测器用于检测是否有电流流过固态继电器的端子41a、42a。第二 固态继电器24b通过相同电源244设置有类似的测试电路，并且相应部件已经在图4A中指 定了相同的参考标记，使用“b”作为后缀来代替“a”。如图4B的变体所示，公共电流检测器 243可用于代替两个单独的电流检测器和对北。 固态继电器Ma、Mb，测试开关对241、242以及电流检测器243连接到可编程逻辑 器件20，并且实现为光耦合器，使得它们到可编程逻辑器件20的连接与它们到测试电路的 连接完全隔离。可编程逻辑器件20还设置有有限状态机50(见图1)，以执行用于检查不稳定性监 测设备的可操作性的一系列测试。在第一测试顺序中，检查固态继电器的开关(switching)。当通过测试电流检测器 243检查第一固态继电器2 的响应时，可编程逻辑器件20闭合第一固态继电器2 的测 试开关M1、M2，并且在预定期间中断AC控制信号。如果电流检测器243在AC控制信号的 中断期间检测到电流，那么测试失败并且状态机转到启动故障状态。随后，通过可编程逻辑 器件中断适当的直流控制信号并切换回“0N(开)”，对第二固态继电器24b重复该测试。在第二测试顺序中，加速度计的内部测试电路用于模拟与不稳定性情况对应的测 试模式。一系列N个电压脉冲施加到两个加速度计的测试端。然后两个加速度计应该以它 们的满标值(full scale value)的80%来做出反应，并且产生高于检测阈值的N个峰值。 在N个峰值之后，不稳定性监测算法应该产生不稳定性信号并触发两个固态开关。如果没 有产生不稳定性信号，那么测试失败，状态机50转到启动故障状态。明显地，在每个不稳定性监测设备中，朝向相反方向的两个加速度计22A、22B的 使用使得可选择地以实际监测算法来检测每个加速度计信号的峰值成为可能，该加速度计 信号对应于惯性体在可测试方向上从静止位置开始的移动，这实际上已经被测试。换句话 说，设置该算法的峰值阈值，使得在与可测试方向相反的方向(即，加速度计的内部测试电 路不允许测试的方向)的加速度计信号的峰值被忽略。不稳定性监测设备可以包括其他测试，例如温度测量。由温度传感器测量的温度 与下限和上限(例如在-40°C至95°C之间)相比较。如果温度没有在预定窗内，那么警报被触发。如图5A所示，不稳定性监测设备在铁路车辆的至少一些转向架框架18上被复制， 优选地在所有转向架上被复制，以建立不稳定性监测系统300，不稳定性监测系统300包括 两个安全回路30h、302b，一个安全回路用于在包括直流电源(例如电池单元304)和连接 到驾驶室的警报308的公共电流检测器306a的闭合电路中将不稳定性监测设备10的第一 安全继电器Ma串联连接到速度控制系统和/或串联连接到车辆的制动控制系统，并且第 二安全回路(302b)用于在相同条件下将不稳定性监测设备10的第二安全继电器24b串联 连接到电源304与电流检测器306b之间。在安全回路上还设置了二极管310a、310b以防 止电流回流到直流电源304。安全回路中由电流检测器306a、306b检测到的任何电流中断被认为是不稳定性 事件，并且引起适当反应，例如警报308的工作、驱动功率的降低和/或铁路车辆的制动器 操作。每个局部测试直流电源M4的地都是隔离的，从而上文提到的第一测试顺序可以 在所有第一安全继电器2 上同时进行，并且对安全回路30 的直流功率进行叠加。然而， 每个单元的第一和第二安全继电器优选地是按顺序进行测试以避免不可靠的结果，因为设 想的是这两个安全回路是串联连接的。不稳定性监测系统设置有测试总线，用于在分布式系统上执行对启动测试各种测 试的控制，以检查它的可操作性。测试总线用于将测试请求发送到不稳定性监测设备，并收
集结果。为测试所配置的火车中安全回路布线的完整性，可执行特殊车辆测试。关闭最 后一节车厢的不稳定性监测设备，并且通过轨道车辆的电路断路器来再次供电。这个操 作将打开和闭合此位置的安全回路，并且这将在驾驶室中得到验证。如果这个测试是正 (positive)的，那么认为整个安全回路正在工作。否则，应该在直接位于上游的不稳定性检 测设备上重复操作，直到错误被发现。在这种情况下，布线中的错误将位于回路工作的单元 与下游的下一个单元之间。作为变体，两个安全回路可以串联连接在公共电源与公共电流检测器之间。为限制不稳定性监测设备之一发生故障时出现的可用性问题，还设想为每个转向 架提供第一不稳定性监测设备IOA和第二不稳定性监测设备10B，如图5B所示。每个不稳 定性监测设备的安全继电器2 和24b是串联连接的。第一不稳定性监测设备IOA的安全 继电器Ma、24b连接到第一安全回路302A，第二不稳定性监测设备的安全继电器Ma、Mb 连接到第二安全回路302B。当一个不稳定性监测设备发生故障并且中断安全回路之一时， 可以在其他安全回路上继续工作。本发明不限于上文所述的实施例。如果加速度测量的冗余并不重要，那么可以使用单加速度计。优选地，单加速度计 应该具有两个可测试方向，即它应该设置有测试装置以在其静止位置的两侧移动加速度计 的惯性体。加速度计可以是双轴或三轴的，在这种情况下，来自附加轴的信号可被简单地忽 略或与来自第一轴的信号并行处理。还可以组合来自不同轴的信号以建立加速度矢量，这 将由可编程逻辑器件处理。加速度计可以是任何方便的类型，例如基于压电传感器。不稳定性监测算法可以具有很多变体。特别地，用于对峰值计数的具有下和上阈值的时间窗可被更复杂的数字过滤器取代，以忽略不在观察频率范围内的信号的一些部 分。如果安全固态继电器的冗余并不重要，那么一种选择是去除两个固态继电器中的 一个，在这种情况下，不稳定性监测系统将只设置有一个安全回路。已经与铁路车辆连接使用的不稳定性监测系统还可以在各种复杂系统中实现，其 中需要分布式加速度测量以确定不稳定性状态，例如飞行器或发电厂的涡轮机。
权利要求
1.一种用于铁路车辆的不稳定性监测设备，包括-至少第一加速度计，用于传递响应于沿着参考轴线的振动的第一加速度信号；-至少第一固态安全继电器，具有两个主端子，并且能够在闭合状态与打开状态之间切 换；以及-可编程逻辑器件，连接到所述第一加速度计和所述第一固态继电器，所述可编程逻辑 器件是现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)，并且设置有同时并行运 行且执行不稳定性监测算法的非易失性逻辑块，以基于所述第一加速度信号的不稳定性条 件来改变所述第一固态继电器的状态。
2.如权利要求1所述的不稳定性监测设备，其中，所述可编程逻辑器件包括非易失性 可擦除可改编程序存储器。
3.如任一前述权利要求所述的不稳定性监测设备，其中，所述不稳定性监测算法包括-预处理所述第一加速度信号；-检测预处理的加速度信号的、高于预定加速度阈值的峰值；-如果两个连续峰值之间的时间在预定时间窗内，那么使计数器递增；-如果所述计数器达到或超过预定计数器阈值，那么激活所述固态安全继电器；以及-如果在预定时间段内没有检测到峰值，那么复位所述计数器。
4.如任一前述权利要求所述的不稳定性监测设备，其中，预处理所述第一加速度信号 包括通过低通滤波器和高通滤波器处理所述第一加速度信号。
5.如任一前述权利要求所述的不稳定性监测设备，进一步包括第二加速度计，用于传 递响应于沿着参考轴线的振动的第二加速度信号，所述第二加速度计连接到所述可编程逻 辑器件，所述不稳定性监测算法基于所述第一加速度信号和所述第二加速度信号的不稳定 性条件来改变所述第一固态继电器的状态。
6.如任一前述权利要求所述的不稳定性监测设备，其中，所述第一加速度计和所述第 二加速度计中的每个包括-惯性体，可平行于所述参考轴线在中间静止位置与两个相反限制之间移动；以及-内部测试电路，用于使所述惯性体在一个可测试方向上从静止位置向所述两个相反 限制的一个限制移动，其中，所述第一加速度计和所述第二加速度计的可测试方向是彼此相反的，响应于每 个惯性体在与所述可测试方向相反的所述方向上在所述静止位置与所述两个限制的另一 个限制之间的运动、由所述第一加速度计和所述第二加速度计产生的加速度信号被所述可 编程逻辑器件忽略。
7.如任一前述权利要求所述的不稳定性监测设备，其中，所述第一固态继电器在没有 控制信号的情况下是打开的，所述可编程逻辑器件基于所述第一加速度信号的不稳定性条 件来中断所述控制信号以改变所述第一固态继电器的状态。
8.如任一前述权利要求所述的不稳定性监测设备，进一步包括连接到所述可编程逻辑 器件的第二固态继电器，所述算法基于所述第一加速度信号的不稳定性条件来改变所述第 二固态继电器的状态。
9.如权利要求8所述的不稳定性监测设备，其中，通过中断由所述可编程逻辑器件控制的交流控制信号来触发所述第一固态继电器的状态的改变，而通过中断由所述可编程逻 辑器件控制的直流控制信号来触发所述第二固态继电器的状态的改变。
10.如任一前述权利要求所述的不稳定性监测设备，进一步包括印刷电路板以接纳所 述可编程逻辑器件、所述第一固态继安全电器和所述第一加速度计，如果提供第二固态继 安全电器和第二加速度计，那么所述印刷电路板还接纳所述第二固态继安全电器和所述第 二加速度计。
11.如任一前述权利要求所述的不稳定性监测设备，进一步设置有测试电路，包括-测试电源；-测试电流检测器；-测试切换装置，用于在测试模式与工作模式之间切换所述不稳定性监测设备，从而在 所述测试模式下所述安全开关的主端子连接在所述局部测试电源与所述局部测量设备之 间，而在所述工作模式下所述安全开关的主端子断开与所述局部测试电源的连接。
12.一种用于铁路车辆的不稳定性监测系统，包括-如任一前述权利要求所述的多个分布式不稳定性监测设备；-安全回路，使所述多个不稳定性监测设备的第一固态安全继电器串联地互连。
13.如权利要求12所述的不稳定性监测系统，其中，所述安全回路设置有-电源，用于向所述安全回路供电，-故障检测器，用于检测所述多个不稳定性监测设备的第一状态安全继电器的至少一 个的状态的改变。
14.一种设置有多个转向架并且设置有如权利要求12或13所述的不稳定性监测系统 的铁路车辆，其中，每个转向架设置有所述不稳定性监测系统的所述不稳定性监测设备中 的至少一个。
全文摘要
用于铁路车辆的不稳定性监测设备(10)包括至少第一加速度计(22)，用于传递响应于沿着参考轴线的振动的第一加速度信号；至少第一固态安全继电器(24)，具有两个主端子并且可在闭合状态与打开状态之间切换；以及可编程逻辑器件(20)，连接到第一加速度计和所述第一固态继电器，可编程逻辑器件是现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)，并且设置有同时并行运行且执行不稳定性监测算法的非易失性逻辑块，以基于第一加速度信号的不稳定性条件来改变第一固态继电器的状态。
文档编号B61F5/24GK102143875SQ200980134751
公开日2011年8月3日 申请日期2009年9月18日 优先权日2008年9月19日
发明者迈克·贝尔特 申请人:巴姆邦德尔运输有限公司