用于轨道车辆或轨道车辆部分的具有角度传感器的铰接装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种铰接装置(1)，其能够与两个轨道车辆或两个轨道车辆部分(2，3)相互连接，所述铰接装置具有传感器(19)或传感器组件，用于确定所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线(X1，X2)之间的角度，其中，所述传感器(19)是角度传感器，一种轨道车辆(部分)复合体，其具有这种铰接装置，用于在轨道车辆或轨道车辆部分(2，3)铰接地相互连接的情况下控制门开口和/或用于控制铰接地相互连接的轨道车辆或轨道车辆部分(2，3)的加速度和/或速度的装置，用于确定铰接地相互连接的轨道车辆或轨道车辆部分(2，3)的纵轴线之间的角度方法，和用于控制铰接地相互连接的轨道车辆或轨道车辆部分(2，3)的加速度、速度或门开口的方法。
【专利说明】
用于轨道车辆或轨道车辆部分的具有角度传感器的铰接装
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铰接装置，利用该铰接装置使两个轨道车辆或两个轨道车辆部分能够相互连接，一种具有这样的铰接装置的轨道车辆(部分)复合体，一种用于在轨道车辆和/或轨道车辆部分铰接地相互连接的情况下控制门开口和/或用于控制铰接地相互连接的轨道车辆或轨道车辆部分的加速度和速度的装置，和用于控制铰接地相互连接的轨道车辆或轨道车辆部分的加速度和/或速度或者门开口的方法。
【背景技术】
[0002]在具有铰接地连接的轨道车辆或轨道车辆部分的轨道车辆复合体中需要的是，例如当行驶通过弯道的情况下或者当保持点在弯道中的情况下求取轨道车辆或轨道车辆部分相互的位置。利用该信息例如能够调节该轨道车辆复合体在弯道行驶的情况下的车辆速度和车辆加速度。弯道半径越窄，则轨道车辆或轨道车辆部分相对彼此旋转得越大并且所述加速度和/或所述速度必须选择得越小以防止车辆滑脱。进一步的应用是门开口的控制。例如如果两个轨道车辆或轨道车辆部分相对彼此旋转，则摆动滑门的布置在轨道车辆或轨道车辆部分上的门扇或者门翼可能会在打开的情况下碰撞到另外的轨道车辆部分或者碰撞到连接两个轨道车辆部分的连接部分(例如折棚)。不仅涉及到弯道内侧上的门也涉及到弯道外侧上的门，但是尤其是位于弯道外侧上的门。为了防止碰撞，门翼的运动根据轨道车辆或轨道车辆部分相互的位置通过控制装置来限制或者完全防止门翼的打开。在这里讨论门开口宽度的控制。已知的用于控制车辆加速度、车辆速度和门开口宽度的方法是借助于一个或多个用于确定理论值或极限值的极限开关或接近开关来检测轨道车辆或轨道车辆部分相互的位置。所述极限开关或接近开关布置在轨道车辆或轨道车辆部分之间的过渡区域中。该方法在制造商Bombardier Transportat1n, 2003-2010的铰接装置牵引车辆NGT D12DD中提供给德累斯顿交通公司使用。极限开关或接近开关例如布置在铰接装置支承装置的区域中或者布置在铰接装置支承装置的区域的外部、例如旋转盘的区域中，该旋转盘布置在相邻的轨道车辆部分之间。
[0003]在该解决方案中缺点在于相对耗费的安装和校准。此外，加速度、速度和门开口的控制准确性未以希望的尺寸给出。此外，仅能够输出双向信号(输入/输出)。如果要在其它角度的情况下输出该信号，则需要传感器耗费地重新定位。最后，该解决方案需要相对多的用于安装的位置并且不是如希望的那样无磨损。
【发明内容】
[0004]本发明具有这样的任务以解决所述问题中的一个或多个。
[0005]本发明提出一种根据权利要求1所述的铰接装置。该铰接装置的有利构型在权利要求I的从属权利要求中提出。其它主题在其它权利要求中提出并且在以下说明中描述。
[0006]在本发明中提供一种铰接装置，利用该铰接装置使两个轨道车辆或两个轨道车辆部分能够相互连接，所述铰接装置具有用于确定轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度的传感器或传感器组件，其中，所述传感器是角度传感器。
[0007]角度传感器是这样的传感器:该传感器能够在与该传感器的特性相关的、确定的角度范围内探测不同的角度。示例性且未限制的角度范围是0°至+/-40°。由此，能够在传感器的测量范围内检测轨道车辆或轨道车辆部分相互占据的角度。在该角度范围内，所述传感器能够检测优选连续的角度。但在其它类型的角度传感器中也可能的是，所述传感器能够在角度范围内检测具有确定步距的离散的角度值。换言之，所述传感器或所述传感器组件被设置用于连续地确定角度或者用于在确定的步距中检测离散的角度值。
[0008]角度传感器的使用提供这样的优点:车辆功能(如门开口、速度和加速度)能够在没有修改所述角度传感器的情况下适配于轨道车辆或轨道车辆部分相互的可变角度。与此相反地，在已知的极限开关或接近开关中必须改变所述开关的机械式定位，以便能够探测轨道车辆或轨道车辆部分相互的其它位置。如果要检测轨道车辆或轨道车辆部分相互的不同的旋转位置，则这能够根据本发明利用唯一的角度传感器实现，对此，在现有技术中可能需要多个极限开关或接近开关。根据本发明的解决方案是节省位置且简单并且与现有技术相比需要较少附加构件。此外，安装和调节简单得多。
[0009]如果使用多个角度传感器以确定两个轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度，则在本发明中被讨论为“传感器组件”。
[0010]角度传感器由现有技术中已知并且可得到具有不同特性的角度传感器，例如可测量的角度范围、分辨率、输出类型(电流、电压、总线信号、频率)、重复准确性、线性。
[0011]所述传感器例如可以是电位传感器、磁阻传感器、根据电磁的霍尔效应作用的霍尔传感器、光学传感器、根据压电效应作用的传感器、电容式传感器、电感式传感器、构造用于间距和/或相对位置测量的涡流传感器、或者可以是根据至少一个提及的功能方式和/或至少一个未提及的功能方式来工作的传感器。尤其地，磁阻传感器和霍尔传感器也可以多个地布置在共同的载体(例如微载体、如微芯片)上。光学传感器例如检测多个构造在铰接装置上的标记之一，如果所述标记从传感器的视域运动过去的话。在另一种类型的传感器中，例如执行激光三角测量法和/或如在干涉仪中执行与比较光束的比较。在另一种类型的传感器中，在铰接装置的部位上检测投影图案。
[0012]角度传感器例如在William J.Fleming 的著作 “Overview of AutomotiveSensors”，IEEE Sensors Journal,Vol.1,N0.4，第 296-308 页，C 段，第 302/303 页中给出。
[0013]概念“铰接装置”或“旋转铰接装置”表明这样的铰接装置:绕着该铰接装置使第一轨道车辆能够绕着该第一轨道车辆的垂直向上的Z轴相对于第二轨道车辆旋转，其中，第一和第二轨道车辆与铰接装置相互耦合。此外，概念“铰接装置”或“旋转铰接装置”表明这样的铰接装置:绕着该铰接装置使第一轨道车辆部分能够绕着该第一轨道车辆部分的垂直向上的Z轴相对于第二轨道车辆部分旋转，其中，第一和第二轨道车辆部分与铰接装置相互耦合。
[0014]轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线也称为X轴。轨道车辆或轨道车辆部分的Y轴横向于轨道车辆或轨道车辆部分并且垂直于轨道车辆/轨道车辆部分的X轴和Z轴。铰接装置能够如此构型，使得轨道车辆或轨道车辆部分能够相对于相邻的轨道车辆(部分)也绕着其X轴旋转(摇摆运动)。此外，所述铰接装置能够如此构型，使得轨道车辆或轨道车辆部分能够相对于相邻的轨道车辆(部分)也绕着其Y轴旋转(点头运动)。优选地，绕着X轴、Y轴和Z轴的运动都是可能的。
[0015]所述铰接装置优选具有两个能够相对彼此旋转的铰接装置部分。一个铰接装置部分例如与第一轨道车辆或轨道车辆部分连接，并且第二铰接装置部分与第二轨道车辆或轨道车辆部分连接。概念“铰接装置部分”表明所述铰接装置的任何一部分，其中，所述部分对于原本的铰接装置功能不是绝对必须的。铰接装置部分例如可以仅仅是这样的一个部分:该部分用于固定所述传感器或者磁体，如在下面和在实例中所说明。在角度传感器能够安装在铰接装置上的前提下，该铰接装置的结构类型尤其不被局限。
[0016]如果两个相邻的、铰接地连接的轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线处于对准(例如在直的、无弯曲的路段上)，则轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度根据定义为0°、称为零位。
[0017]所述传感器能够测量轨道车辆或轨道车辆部分之间的绝对角度，或者所述传感器能够测量角度变化，并且该角度变化与参考角度(例如零位)相关联，从而能够确定轨道车辆或轨道车辆部分之间的角度。
[0018]例如对于轨道车辆来说，不限于火车头、车厢、机动车、有轨电车。轨道车辆优选具有封闭空间，该空间由车厢包围。
[0019]轨道车辆部分例如是构成轨道车辆的模块。轨道车辆部分尤其是有轨电车的模块。例如，轨道车辆部分通过柔性结构(尤其铰接的折棚)相互连接。轨道车辆部分之间的铰接装置尤其处于底部的区域中、优选处于地板的下方。然而替代或附加地，车厢或者轨道车辆部分之间的铰接装置可以布置在顶部的区域中。
[0020]所述传感器可以沿着Z轴布置在任意的部位上。这尤其是在相邻的轨道车辆或轨道车辆部分之间仅仅可能绕着Z轴旋转的情况下。如果轨道车辆或轨道车辆部分之间存在其它旋转自由度，例如绕着Y轴的旋转(点头，例如在丘陵上或者穿过挂地行驶的情况下)或者绕着X轴的旋转(绕着轨道车辆纵轴线相对彼此旋转，摇摆)，则优选的是，所述传感器尽可能靠近地布置在铰接点上，这也能够意味着铰接点本身上的组件。铰接点是这样的点:在该点上至少X轴或者Y轴与Z轴相交。这意味着，在铰接点上X轴和/或Y轴与Z轴相交。
[0021]在一实施方式中给出这样的铰接装置，该铰接装置如此构型，使得两个轨道车辆或两个轨道车辆部分能够相对于彼此绕着垂直向上的、被称为Z轴的轴线旋转，并且此外，所述两个轨道车辆或两个轨道车辆部分相对于彼此
[0022]-能够绕着所述轨道车辆或轨道车辆部分中的一个的、被称为X轴的
[0023]纵轴线旋转，优选能够绕着所述两个轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴
[0024]线相对于彼此旋转，和/或
[0025]-能够绕着横向于所述轨道车辆或轨道车辆部分中的一个且垂直于所
[0026]述Z轴和所述X轴的、被称为Y轴的轴线旋转，并且
[0027]其中，所述X轴和/或所述Y轴与Z轴相交于被称为铰接点的点，并且所述传感器布置在所述铰接点的位置上或者靠近所述铰接点的位置地布置。
[0028]通过所述铰接装置来连接的轨道车辆或轨道车辆部分中的每个都具有X轴。所述X轴中的每个都在铰接点中与Z轴相交并且优选也与Y轴相交。
[0029]所述传感器可以如此构型，使得该传感器产生信号序列。信号序列尤其意味着:所述传感器在角度变化了恒定数值(角度增量)之后发出信号，从而在变化了一个角度增量之后产生一个信号、在变化了两个角度增量之后产生两个信号等等。因此获得信号序列，由所述信号序列能够求取所述角度增量的数量并且由此又能够求取总的角度变化。由此,概念“信号”在本发明中也包含信号序列。
[0030]在一特定的实施方式中，角度传感器是无接触式传感器。概念“无接触”在其意义形式之一中意味着:传感器安装在第一铰接装置部分上并且不接触能够相对于第一铰接装置部分旋转的第二铰接装置部分。例如，一磁性传感器能够安装在第一铰接装置部分上，并且一磁体(磁性传感器对该磁体起反应)能够安装在第二铰接装置部分上。在另一意义形式中，概念“无接触”意味着:传感器具有第一和第二元件，其中，第一元件安装在第一铰接装置部分上并且第二元件安装在第二铰接装置部分上，其中，传感器的第一和第二元件不相接触，并且第一和第二铰接装置部分与传感器的第一和第二元件能够相对于彼此旋转。这意味着，通过铰接装置部分的相对旋转使安装在该铰接装置上的传感器元件能够相对于彼此旋转。
[0031]对于无接触式角度传感器优选的实例是磁性传感器、光学传感器和感应式传感器。概念“磁性传感器”表明这样的传感器:该传感器对在其周围环境中磁场的变化、尤其磁通量密度的变化起反应。这种传感器也能够替代地称为“磁场敏感传感器”。对于磁性传感器优选的实例是霍尔传感器和磁阻传感器。无接触式传感器例如在US 5，880，586 A中说明。
[0032]在一特定的实施方式中给出这样的铰接装置:所述铰接装置具有第一铰接装置部分和第二铰接装置部分，这些铰接装置部分能够相对于彼此旋转，其中，传感器安装在所述第一铰接装置部分上，并且一磁体安装在所述第二铰接装置部分上，从而在这些铰接装置部分相对彼此旋转时所述磁体相对于所述传感器旋转并且在所述传感器中产生一信号，所述信号与所述磁体相对于所述传感器的位置有关并且由此能够确定所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度。
[0033]当在这些铰接装置部分相对彼此旋转的情况下磁体相对于传感器旋转时，所述信号随着该磁体相对于该传感器的位置的变化而变化。在磁体相对于传感器的位置变化时，磁场的通量密度参照传感器发生变化。
[0034]在优选变型方案中使用霍尔传感器。于是，与旋转角度相关的信号例如是一个正弦形地变化的电压信号或者(在使用多个相互错开地定位的霍尔元件的情况下)是多个正弦形地变化的电压信号，所述电压信号相对彼此相位移动。以已知的方式能够由所述信号求取轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度。
[0035]在另一方面中，本发明涉及一种轨道车辆(部分)复合体，其具有
[0036]-至少两个轨道车辆和/或至少两个轨道车辆部分，所述至少两个轨道车辆和/或至少两个轨道车辆部分铰接地相互连接，
[0037]-一个或多个传感器，或者一个或多个传感器组件，其中，每个传感器或者每个传感器组件被设置用于确定两个(优选相邻的)轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度，并且所述传感器是角度传感器。
[0038]概念“轨道车辆(部分)复合体”是对于“轨道车辆复合体”和“轨道车辆部分复合体”的综合概念。
[0039]轨道车辆复合体由轨道车辆组成。轨道车辆复合体的轨道车辆又可以由轨道车辆部分组成。对于轨道车辆复合体的特定实例是由多个有轨电车车厢组成的有轨电车。有轨电车车厢又可以由多个模块组成。
[0040]轨道车辆部分复合体由轨道车辆部分组成。特定的实例是有轨电车，该有轨电车由模块组成，而不存在多个车厢。
[0041]轨道车辆或轨道车辆部分可以与铰接装置连接，如上所述。就这方面而言，本发明也涉及一种轨道车辆复合体，其具有一个或多个配备如上面描述的角度传感器的铰接装置。
[0042]替代单个传感器，如也在铰接装置中可以使用多个传感器的组件。所述传感器可以在轨道车辆(部分)复合体中安装在每个合适的部位上，所述部位适用于所述传感器和/或适用于角度测量。特别优选地，所述传感器安装在铰接装置的区域中或者安装在铰接装置本身上。
[0043]在另一方面中，本发明涉及一种用于在轨道车辆铰接地相互连接和/或轨道车辆部分铰接地相互连接的情况下控制门开口和/或用于控制铰接地相互连接的轨道车辆和/或所述铰接地相互连接的轨道车辆部分的加速度和/或速度的装置，其具有:
[0044]-—个或多个传感器，或者一个或多个传感器组件，其中，每个传感器或每个传感器组件被设置用于确定两个轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度，并且所述传感器是角度传感器，
[0045]-信号处理装置，在所述信号处理装置中能够处理所述传感器或所述传感器组件的信号并且利用所述传感器能够确定所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度，
[0046]和以下装置中的一种或者两种:
[0047]-用于控制门开口的控制装置，所述控制装置从信号处理装置获得关于所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度的信息，并且利用所述控制装置能够基于所述角度来控制所述门开口，
[0048]-用于控制轨道车辆的加速度和/或速度的控制装置，关于所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度的信息能够从所述信号处理装置传送给所述控制装置上并且利用所述控制装置能够基于所述角度来控制所述加速度和/或速度。
[0049]已经在导论中讨论了门开口的控制。如果两个相邻的轨道车辆或轨道车辆部分如此相对彼此旋转，使得这些轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度不等于零(与上文定义的零位存在偏差)，则布置在所述两个轨道车辆或轨道车辆部分中的一个上的摆动滑门的门扇在打开时可能会碰撞到另一个轨道车辆或另一个轨道车辆部分，或者碰撞到使所述两个轨道车辆部分相互连接的连接部分(例如折棚)。尤其涉及到处于弯道内侧上的门的门扇并且尤其涉及到布置在一个轨道车辆的末端的区域中的门，相邻的第二轨道车辆耦合到所述一个轨道车辆上，或者涉及到布置在一个轨道车辆部分的末端的区域中的门，相邻的第二轨道车辆部分连接到所述一个轨道车辆部分上，例如通过铰接的连接元件、如折棚。为了防止门扇的碰撞，该门扇的运动根据轨道车辆或轨道车辆部分相对彼此的位置通过控制装置来限制或者完全防止该门扇的打开。这指的是概念“门开口的控制”或者“门的打开的控制”。
[0050]已经在导论中也讨论了加速度和速度。加速度和/速度可以如此控制，使得根据轨道车辆或轨道车辆部分相对彼此的角度位置来计算加速度的最大值、速度的最大值或者加速度极限值。尤其当达到或者超过加速度极限值或者速度极限值时，可以利用控制装置根据轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度来禁止加速度。在此，本发明提供这样的可能性:在信号处理装置和/或驱动控制装置中改变所述角度以禁止加速度；以及根据所述角度来计算允许的加速度或速度。如果超过了速度的最大值，则根据所述角度来引入车辆的具有延迟值的负加速度(延迟)。由此，概念“加速度”包括正加速度与负加速度(延迟)。在迄今的现有技术中，尤其当借助于一个或多个极限开关或接近开关来进行检测所述轨道车辆或轨道车辆部分相对彼此的位置时，所述角度的变化仅仅通过传感器的重新定位是可能的。
[0051]传感器的类型和优选实施方式已经依据上述铰接装置来阐明并且也适用于所述用于控制门开口的装置和所述用于控制加速度和/或速度的装置。这同样适用于传感器或传感器组件的布置。
[0052]传感器的信号例如是由传感器发射出的电压或电流。所述信号可以在模拟式信号处理装置中处理。所述传感器的信号可以替代地或附加地传送至模拟-数字-转换器并且作为数字信号转送至随后的信号处理装置。该信号处理装置也被称为计算单元。
[0053]信号处理装置实施一种算法，从而在信号处理装置的输出端上已经存在希望的输出信号。在角度传感器的实例中，由所述信号处理装置提供了角度信息作为模拟或数字信号。角度传感器可以储存在接口上，该接口规定了外部的连接端上的信号输出或者执行角度信号的其它处理。
[0054]信号处理装置可以构造为数字式信号处理器(DSP)。在角度传感器的情况下，该角度传感器也被称为 CORDIC(Coordinate Rotat1nal Digital Computer)。可能的算法在Cheng-Shing Wu 等的著作 “Modified vector rotat1nal CORDIC (MVR-C0RDIC) algorithmand architecture，，，IEEE Transact1ns on Circuits and Systems II:Analog andDigital Signal Processing, Vol.8, N0.6, June 2001,第 548 至 561 页中说明。
[0055]传感器的信号可以在预放大器中放大并且之后传送至模拟-数字-转换器。在信号处理装置中处理经数字化的信号之前，必要时可以在模拟-数字-转换器的输出端上进行数字式过滤。这样的过程和特定的霍尔传感器在US 2007/0279044 A中描述。
[0056]信号处理装置可以布置在不同的部位上，例如作为传感器和连接在其后的部件(如信号传递总线、车辆控制装置、车辆和火车控制装置、用于门开口的控制装置或者用于加速度和/或速度的控制装置)之间的独立结构单元。如果传感器的信号被数字化，则传感器和信号处理装置之间连接有A/D转换器。
[0057]信号处理装置优选是车辆控制装置(缩写V⑶,vehicle control unit)或者车辆和火车控制装置(缩写VTQJ，vehicle and train control unit)的组成部分,其中，车辆控制装置(与车辆和火车控制装置相同)优选包括多个经由总线系统或者线缆连接的控制设备、转换器、传感器、致动器必要时和其它部件。信号处理装置也可以集成到用于门开口的控制装置、用于加速度和/或速度的控制装置、或者驱动控制装置中。
[0058]用于门开口的控制装置和用于加速度和/或速度的控制装置是优选在空间上相互分开地安置的装置。优选地，不仅存在用于控制门开口的装置而且存在用于控制加速度和/或速度的控制装置，从而利用根据本发明的装置不仅可以控制加速度和/或速度，而且可以控制门开口。
[0059]用于门开口的控制装置也被称为门控制装置或者门控制设备。用于加速度和/或速度的控制装置也被称为加速度控制装置、速度控制装置或者加速度-速度控制装置。用于加速度和/或速度的控制装置优选是轨道车辆复合体的驱动控制装置的一部分，该驱动控制装置还满足其它功能，例如实际值检测(马达电流、输入电流、转速、过滤器电压)、流程控制、其它马达调节、能量储存器调节、制动位置调节、滑动/滑移保护、监测和诊断。在附属的权利要求中，可以在该实施方式中通过概念“驱动控制装置”代替概念“用于门开口的控制装置”，所述驱动控制装置也可缩写为D⑶(drive control unit)。
[0060]在另一方面中，本发明涉及一种用于确定铰接地相互连接的轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度的方法，利用至少一个传感器或者至少一个传感器组件，其中，所述传感器或所述传感器组件被设置用于确定两个轨道车辆或两个轨道车辆部分的纵轴线之间的角度，并且所述传感器是角度传感器，
[0061]其中，在所述方法中，
[0062]a)在所述传感器中产生与所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度相关的信号，或者在所述传感器中在所述轨道车辆或轨道车辆部分相对彼此旋转的情况下产生信号序列，
[0063]b)产生的信号或者信号序列传送给信号处理装置，所述信号处理装置处理所述信号/或所述信号序列并且确定所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度。
[0064]这些方法步骤仅仅关于传感器方面进行概括表达。但是，如果存在多个传感器或传感器组件，则当然能够产生并且处理多个信号和/或信号序列。关于传感器组件方面也在传感器的方法步骤中讨论，其中，每个传感器组件具有多个传感器，所述传感器能够分别产生信号和信号序列。该研究也适用于下面还说明的方法。
[0065]尤其地，所述方法是用于确定轨道车辆(部分)复合体的铰接地相互连接的轨道车辆或轨道车辆部分的角度位置的方法。
[0066]对于传感器或者传感器组件涉及上述公开部分。概念“信号序列”已经在上面阐明。
[0067]在所述方法和以下方法中可使用的信号处理装置已经在前面阐明。
[0068]在又一方面中，本发明涉及一种用于控制至少两个铰接地相互连接的轨道车辆和/或至少两个铰接地相互连接的轨道车辆部分的加速度和/或速度的方法，利用至少一个传感器或者至少一个传感器组件，其中，所述传感器或者所述传感器组件被设置用于确定所述两个轨道车辆或者所述两个轨道车辆部分的纵轴线之间的角度，所述两个轨道车辆或者所述两个轨道车辆部分优选是相邻的，并且所述传感器是角度传感器，其中，在所述方法中:
[0069]a)在所述传感器中产生与所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度相关的信号，或者在所述传感器中在所述轨道车辆或轨道车辆部分相对彼此旋转的情况下产生信号序列，
[0070]b)产生的信号或信号序列传送给信号处理装置，所述信号处理装置处理所述信号/或所述信号序列并且确定所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度，
[0071]c)关于所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度的信息被传送给控制装置，所述控制装置基于所述角度来控制所述轨道车辆复合体的加速度和/或速度。
[0072]最后，本发明也涉及一种用于在至少两个相互连接的轨道车辆和/或至少两个铰接地相互连接的轨道车辆部分中控制门开口方法，利用至少一个传感器或者至少一个传感器组件，其中，所述传感器或所述传感器组件被设置用于确定所述两个轨道车辆或者所述两个轨道车辆部分的纵轴线之间的角度，所述两个轨道车辆或者所述两个轨道车辆部分优选是相邻的，并且所述传感器是角度传感器，其中，在所述方法中:
[0073]a)在所述传感器中产生与所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度相关的信号，或者在所述传感器中在所述轨道车辆或轨道车辆部分相对彼此旋转的情况下产生信号序列，
[0074]b)产生的信号或信号序列传送给信号处理装置，所述信号处理装置处理所述信号/或所述信号序列并且确定所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度，
[0075]c)关于所述轨道车辆或轨道车辆部分的纵轴线之间的角度的信息被传送给控制装置，所述控制装置基于所述角度来控制所述门的打开。
[0076]利用所述方法可以控制一个或多个门的打开。在所述方法中，至少一个门布置在所述两个轨道车辆或轨道车辆部分之一上。在多个门的情况下，这些门可以布置在不同的车辆/车辆部分上。所述门优选是具有一个或两个门扇的摆动滑门。摆动滑门经常使用在公共近距离交通的车辆中。典型地，所述门在关闭状态下与车辆的外壁齐平地闭合。在打开的情况下，摆动滑门首先朝外运动并且然后相对于侧面移动。但是，也可以在朝外运动期间已经侧向地开始运动。这意味着，尽管概念“摆动”，但所述门仍不是必须实施孤立的摆动运动，而是可以发生摆动运动。但是，名称摆动滑门在实际中应用，因为对于多个这种门在打开和关闭时实施摆动运动。
[0077]所述方法尤其可以在布置于轨道车辆的末端区域中的门中使用，相邻的第二轨道车辆耦合到所述轨道车辆上，或者在布置于轨道车辆部分的末端区域中的门中使用，相邻的第二轨道车辆部分连接到所述轨道车辆部分上。
[0078]在上述方法中，至少两个轨道车辆或两个轨道车辆部分利用具有传感器的铰接装置连接，如上文所述。
[0079]轨道车辆复合体的元件(如轨道车辆或轨道车辆部分和传感器或传感器组件)已经在前面阐明。同样在上述方法中使用的信号处理装置和控制装置中涉及到其它上文详细的公开部分。
[0080]所述传感器信号或者所述传感器组件的信号优选转化为数字信号，从而所述信号可以在随后的情形下(例如在信号处理装置中)以数字形式被进一步处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0081]下面依据实施例说明本发明。附图示出:
[0082]图1两个相互铰接连接的轨道车辆部分，
[0083]图2图1的局部图，其中示出所述两个轨道车辆部分之间的铰接装置，
[0084]图3图2的铰接装置的细节视图，
[0085]图4所述两个轨道车辆部分之间的铰接装置从上方观察的视图，
[0086]图5图4的放大的局部图，该局部图示出所述铰接装置，
[0087]图6具有不同的控制装置的轨道车辆的结构的局部图，和
[0088]图7由传感器和门控制装置构成的组件。
【具体实施方式】
[0089]图1示出轨道车辆部分2 (在这里仅仅以车厢的结构元件来部分地示出)和轨道车辆部分3 (同样仅仅以车厢的结构元件来部分地示出)。所述两个轨道车辆部分2、3与折棚4连接。在轨道车辆部分3中靠近折棚4布置有门开口 5。还能够看见朝着折棚4的方向敞开的门翼25的部分。折棚4遮盖铰接装置I，该铰接装置布置在轨道车辆部分2、3的下区域中。轨道车辆部分2的纵轴线以箭头形式作为Xl轴标出。轨道车辆部分3的纵轴线以箭头形式作为X2轴标出。纵轴线X1、X2处于图平面中。在根据图1的轨道车辆部分的位置中，所述两个轨道车辆部分的纵轴线Xl和X2对准，也就是成直线地布置，从而轴Xl和X2之间的角度为零。
[0090]图2示出穿过折棚4的下部分和铰接装置I的剖面图。第一铰接装置承载件6与第一轨道车辆部分2连接，并且第二铰接装置承载件7与第二轨道车辆部分3连接。铰接装置承载件6、7分别与轨道车辆部分2、3的底架中的承载件8、9连接。
[0091]铰接装置I在与第一轨道车辆部分2连接的铰接装置承载件6上具有支承下部分
10。支承下部分10固定在第一铰接装置承载件6的支承壳体13中。支承下部分10承载滑动件11，该滑动件例如由无磨损的塑料制成。支承上部分12插入到滑动件11中，所述支承上部分固定在第二铰接装置承载件7的支承壳体14中。由此，支承上部分12与第二铰接装置承载件7或与第二轨道车辆部分3固定地连接，并且支承下部分10和滑动件11与第一铰接装置承载件6以及第一轨道车辆部分2连接。
[0092]在轨道车辆部分2和3相对于彼此运动的情况下，支承上部分12沿着滑动件11运动。支承上部分12具有球段的形状，并且滑动件11与支承上部分12的外表面互补地成型。由此，所述两个轨道车辆部分2、3可以相对于彼此绕着X轴、Y轴和Z轴发生运动，这些轴在图2中以坐标系的形式标出。在图2中，观察者的视线方向沿着Y轴延伸，该Y轴与纸面垂直。在图2中标出的X轴是轨道车辆部分3的纵轴线，该纵轴线在图1中称为Xl轴。坐标系的X轴、Y轴和Z轴的交点在图2中没有示出铰接点，因为该坐标系在任意部位上标出。铰接点的位置在图3中示出。
[0093]具有球部分件形状的保险装置15安置在支承上部分12中并且将该支承上部分固定在支承下部分10中或滑动件11上。保险装置15固定在支承下部分10上(固定装置未示出)并且相对于支承下部分10不能运动、尤其不能旋转。
[0094]图3示出铰接装置I的细节视图。该铰接装置被安置在第二铰接装置承载件7的支承壳体14上的铰接装置座盖16封闭。在铰接装置座盖16的上方布置有旋转盘17 (参阅图2)，该旋转盘在所述两个轨道车辆部分2和3之间的过渡区域中构成地板。在第二铰接装置承载件7的布置于上方的支承壳体14上安装有承载件18，该承载件在支承壳体14上横向地延伸。在承载件18的底侧上安装有磁性传感器19 (在这种情况下为霍尔传感器)。在传感器19的下方布置有磁体20，该磁体固定在保险装置15上。具有附图标记26的部分是用于铰接装置座盖16的保持板，该保持板保护支承部以防污染和湿度。
[0095]在轨道车辆部分2和3绕着在图3中作为箭头示出的Z轴旋转的情况下，传感器19和磁体20相对于彼此绕着Z轴旋转，因为传感器19通过承载件18、支承壳体14以及第二铰接装置承载件7与第二轨道车辆部分3连接，并且磁体20通过保险装置15、支承下部分10、支承壳体13以及第一铰接装置承载件8与第一轨道车辆部分2连接。传感器19既不接触保险装置15也不接触磁体20并且因此是无接触式传感器。所述传感器的信号通过传感器缆线21传送至尤其车辆控制装置(未示出)的信号处理装置。磁体20是圆形的几何形状，其中，一个半圆形成磁体的北极并且另一个半圆形成磁体的南极。
[0096]在图3中，在Z轴的旁边也虚线地标出Y轴和X轴。标出的X轴是轨道车辆部分3的纵轴线，该纵轴线在图1中称为Xl轴。X轴、Y轴和Z轴相交于铰接点G。如果具有球部分件形状的保险装置15被假想地补成整球并且球中心被确定，则在铰接装置的这种实施方式中获得铰接点的位置。铰接点G也能够不同于该铰接点示例性在图3中地定位，并且在几何上并非绝对准确地标示。如在图3中能够看见的，传感器19位于铰接点G的位置上。但是，传感器也能够在另外的部位上靠近铰接点G的位置地定位。所述铰接点不必绝对处于所述传感器的内部(如在这里示出的)，而是传感器19能够在其它优选实施方式中如此定位，使得铰接点G处于所述传感器的外部。但是，传感器19优选靠近铰接点G地布置。
[0097]图4从上方沿着Z轴示出所述铰接装置的俯视图。旋转盘17透明地示出并且视线落到第一轨道车辆部分2的铰接装置承载件6和第二轨道车辆部分3的铰接装置承载件7上。在铰接装置承载件13、14的端部上分别安装有支承壳体13和14。在轨道车辆部分2和3之间布置有折棚4。铰接装置I不可见，因为它被铰接装置座盖16遮盖。
[0098]图5示出图4的局部图，其中，视线又沿着Z轴落下。铰接装置座盖16透明地示出，从而对此可看到承载件18，该承载件与第二轨道车辆部分3的铰接装置承载件7固定地连接。在承载件18上(如也已经在图3中示出)固定有传感器19。在传感器19的下方并且被传感器19部分遮盖地，磁体20布置在保险装置15上。
[0099]图6示出简单的轨道车辆的电子器件的局部图。在多功能总线30上连接有:牵引单元31、32 ;用于控制门开口的控制装置33、34 ;车辆和火车控制装置35、36。在多功能总线30上能够连接其它装置，这些装置未详细示出，如能量供给装置、制动控制装置、乘客信息系统和针对列车长的操作装置。
[0100]图6示出角度传感器的接入的不同变型方案。所示出的变型方案能够替代或者累积地应用。
[0101]传感器40在第一变型方案中通过模拟-数字-转换器41和接口 42直接连接到多功能总线30上。
[0102]在第二变型方案中，角度传感器50通过模拟-数字-转换器51连接到车辆和火车控制装置35上，该车辆和火车控制装置也以VTCU(vehicle and train control unit)缩写。在所述模拟-数字-转换器中，模拟信号从传感器50以电流或电压的形式输送。从模拟-数字-转换器51至车辆和火车控制装置35的连接能够利用总线(例如以太网或者多功能总线)实现。从车辆和火车控制装置35出来能够经由多功能总线30实现到另外的控制设备(例如用于控制门开口的控制装置33、34或者下面说明的驱动控制装置72、73，所述驱动控制装置控制该轨道车辆的加速度和/或速度)上的信号转送。数字化的电流或电压信号利用信号处理装置换算成角度。一个或多个信号处理装置能够布置在不同的位置上，例如在车辆和火车控制装置35、用于控制门开口的控制装置33、34、或者驱动控制装置72、73中。示例性地示出了信号处理装置80，其集成到车辆和火车控制装置35中。示例性地示出了另一信号处理装置81，其集成到用于控制门开口的控制装置34中。示例性地还示出了又一信号处理装置82，其集成到驱动控制装置72中。其它信号处理装置可以存在，但未标出。
[0103]在另一变型方案中，角度传感器60经由模拟-数字-转换器61连接到用于控制门开口的控制装置34上。于是，该变型方案在特定地仅仅要借助于传感器60控制门开口时应用。传感器60的数字化的电流或电压信号利用信号处理装置81换算成角度。信号处理装置能够布置在控制装置34中(如在这里示出)或者布置在模拟-数字-转换器61和控制装置34之间。
[0104]在又一变型方案中，角度传感器70经由模拟-数字-转换器71连接到驱动控制装置72 (缩写D⑶(drive control unit))上。传感器70的数字化的电流或电压信号利用信号处理装置82换算成角度。信号处理装置能够布置在驱动控制装置72中(如在这里示出)或者布置在模拟-数字-转换器71和驱动控制装置72之间。此外，驱动控制装置72控制了轨道车辆的加速度和/或速度并且除此之外满足在公共的说明书部分中提及的其它功能。驱动控制装置72是牵引单元32的部分，该牵引单元还具有其它驱动控制装置73以及整流器设备74、75，所述整流器设备与行驶马达76、77、78、79连接。按照与牵引单元32相同的方式构造牵引单元31。
[0105]为了完成控制任务、保护任务和监测任务，每个驱动控制装置72、73装备有三个处理器，所述处理器以MCU、DSP和FPGH缩写。MCU承担驱动控制装置上的流程控制并且将所有来自车辆和火车控制装置的数据提供给信号处理器DSP。所述MCU用于不使整流器和马达过载。在驱动控制装置72中出现的所有错误由MCU搜集并且采取必要的措施。信号处理器DSP具有处理所有快速信号以及电流、电压、转速和转矩的任务。所有这些参量被监测并且按可信性来控制。DSP的主要任务是马达的调节。第三处理器是FPGH。在这里，涉及到能够程序化的逻辑组成部分。该逻辑组成部分读入所有电流和电压并且由转速分配器的脉冲来求取转速和旋转方向。除了提及的处理器之外，驱动控制装置(DCU)72具有:至多功能总线的接口 ；内部的DC/DC转换器，用于将存储器电压转化为DCU内部供电电压；电和光学的输入/输出模块；所谓的Linetrip-Relais，其在D⑶错误较严重的情况下将整流器设备通过打开主保护装置和充电保护装置来转变为可靠的状态。
[0106]在图7中示出角度传感器60(参阅图6)至门控制装置34的连接。虚线标明的信号Vl是模拟信号，该模拟信号由角度传感器60输入到门控制装置34中，其中，所述输入通过由门控制装置34的多个模拟的输入/输出端进行。在虚线标明的路径V2上，角度传感器60的信号首先输送到模拟-数字-转换器61中并且从那里出来输送到门控制装置34的数字/总线输入/输出端82之一中。与路径Vl相比，在V2的情况下模拟信号被转化为总线信号并且经由多功能总线30传送到门控制装置34上。来自角度传感器60的模拟(Vl)或者数字(V2)信号借助于信号处理装置(未示出)换算成角度，并且角度值被传送到储存在计算单元83中的门控装置软件中。在门控装置软件中，所述角度值与预给定的参数(例如轨道车辆部分之间的最大弯折角度)相比较并且在超过的情况下信号84被传送到门的驱动马达M上。通过信号84使马达M停止并且阻止了门的打开或者门的进一步打开。由此能够借助于信号84限制了与马达M连接的门的开口宽度。门的马达M设有至门控制装置34的位移监测装置和反馈装置85。在图7中示出了通过轨道车辆部分之间的弯折角度识别来限制门开口宽度的原理。门开口宽度根据不同的参数(例如车辆长度)作为弯折角度的函数来计算。
【权利要求】
1.一种铰接装置(I)，利用所述铰接装置能够使两个轨道车辆或者两个轨道车辆部分(2.3)相互连接，所述铰接装置具有传感器(19)或者传感器组件，用于确定所述轨道车辆或者轨道车辆部分的纵轴线(XI，X2)之间的角度，其中，所述传感器(19)是角度传感器。
2.根据权利要求1所述的铰接装置，其中，所述角度传感器(19)是无接触式角度传感器。
3.根据权利要求2所述的铰接装置，所述铰接装置具有第一铰接装置部分(18)和第二铰接装置部分(15)，所述第一铰接装置部分和所述第二铰接装置部分能够相对于彼此旋转，其中，所述传感器(19)安装在所述第一铰接装置部分(18)上，并且所述传感器(19)不接触所述第二铰接装置部分(15)。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的铰接装置，其中，所述角度传感器(19)是磁性传感器。
5.根据权利要求4所述的铰接装置，所述铰接装置具有第一铰接装置部分(18)和第二铰接装置部分(15)，所述第一铰接装置部分和所述第二铰接装置部分能够相对于彼此旋转，其中，所述传感器(19)安装在所述第一铰接装置部分(18)上，并且一磁体(20)安装在所述第二铰接装置部分(15)上，从而在所述铰接装置部分(15，18)相对旋转时所述磁体(20)相对于所述传感器(19)旋转并且在所述传感器(19)中产生一信号，所述信号与所述磁体(20)相对于所述传感器的位置相关并且由此能够确定所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2,3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度。
6.根据权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述角度传感器(19)是感应式传感器。
7.根据上述权利要求中任一项所述的铰接装置(I)，所述铰接装置如此地构造，使得所述两个轨道车辆或者两个轨道车辆部分(2，3)能够相对于彼此地绕着垂直向上的、被称为Z轴的轴线(Z)旋转，并且此外所述两个轨道车辆或者两个轨道车辆部分(2，3)相对于彼此 -能够绕着所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)中的一个的、被称为X轴的纵轴线(XI，X2)旋转，和/或 -能够绕着横向于所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)中的一个且垂直于所述Z轴和所述X轴的、被称为Y轴的轴线(Y)旋转，和 其中，所述X轴和/或所述Y轴与所述Z轴相交于被称为铰接点(G)的点，并且所述传感器(19)布置在所述铰接点(G)的位置上或者靠近所述铰接点(G)的位置地布置。
8.一种轨道车辆(部分)复合体，其具有 -至少两个轨道车辆和/或至少两个轨道车辆部分(2，3)，所述至少两个轨道车辆和/或至少两个轨道车辆部分铰接地相互连接， -一个或多个传感器(19)，或者一个或多个传感器组件，其中，所述传感器(19)或者所述传感器组件被设置用于确定所述两个轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度，并且所述传感器(19)是角度传感器。
9.一种轨道车辆(部分)复合体，其具有一个或多个如在权利要求1至7中任一项所述的、具有角度传感器(19)的铰接装置(I)。
10.一种用于在铰接地相互连接的轨道车辆和/或铰接地相互连接的轨道车辆部分(2.3)中控制门开口和/或用于控制铰接地相互连接的轨道车辆或者铰接地相互连接的轨道车辆部分(2，3)的加速度和/或速度的装置，其具有: -一个或多个传感器(19 ；40, 50,60, 70),或者一个或多个传感器组件,其中，每个传感器或者每个传感器组件被设置用于确定两个轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度，并且所述传感器是角度传感器， -信号处理装置(80，81，82)，在所述信号处理装置中能够处理所述传感器(19 ;40，50，60，70)或者所述传感器组件的信号，并且利用所述信号处理装置能够确定所述轨道车辆或者所述轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度， 和以下装置中的其中一种或者两种: -用于控制门开口的控制装置(34)，所述控制装置从所述信号处理装置(81)获得关于所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度的信息，并且利用所述控制装置能够基于所述角度来控制所述门开口， -用于控制轨道车辆的加速度和/或速度的控制装置(72)，关于所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度的信息能够从所述信号处理装置(82)传送给该控制装置，并且利用该用于控制轨道车辆的加速度和/或速度的控制装置能够基于所述角度来控制所述加速度和/或速度。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述传感器或者所述传感器组件被设置用于连续地确定所述角度或者用于以确定的步距确定离散的角度值。
12.一种用于确定铰接地相互连接的轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度的方法，利用至少一个传感器(19;40，50，60，70)或者至少一个传感器组件，其中，所述传感器或者所述传感器组件被设置用于确定所述两个轨道车辆或者两个轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度，并且所述传感器是角度传感器，其中，在所述方法中， a)在所述传感器(19;40，50，60，70)中产生与所述轨道车辆或者轨道车辆部分的纵轴线之间的角度相关的信号，或者在所述传感器中在所述轨道车辆或者轨道车辆部分相对彼此旋转时产生信号序列， b)产生的信号或者信号序列被传送给信号处理装置(80，81，82)，所述信号处理装置处理所述信号/或所述信号序列并且确定所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度。
13.一种用于控制至少两个铰接地相互连接的轨道车辆和/或至少两个铰接地相互连接的轨道车辆部分(2，3)的加速度和/或速度的方法，利用至少一个传感器(70)或者至少一个传感器组件，其中，所述传感器或者所述传感器组件被设置用于确定所述两个轨道车辆或者两个轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度，所述两个轨道车辆或者两个轨道车辆部分优选是相邻的，并且所述传感器是角度传感器，其中，在所述方法中， a)在所述传感器(70)中产生与所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度相关的信号，或者在所述传感器(70)中在所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2,3)相对彼此旋转时产生信号序列， b)产生的信号或者信号序列被传送给信号处理装置(82)，所述信号处理装置处理所述信号/或所述信号序列并且确定所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度， c)将关于所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度的信息传送给控制装置(72)，所述控制装置基于所述角度来控制所述轨道车辆复合体的加速度和/或速度。
14.一种用于在至少两个铰接地相互连接的轨道车辆和/或至少两个铰接地相互连接的轨道车辆部分(2，3)中控制门开口的方法，利用至少一个传感器(60)或者至少一个传感器组件，其中，所述传感器或者所述传感器组件被设置用于确定两个轨道车辆或两个轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度，所述两个轨道车辆或两个轨道车辆部分优选是相邻的，并且所述传感器是角度传感器，其中，在所述方法中， a)在所述传感器￠0)中产生与所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度相关的信号，或者在所述传感器￠0)中在所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2,3)相对彼此旋转时产生信号序列， b)产生的信号或者信号序列传送给信号处理装置(81)，所述信号处理装置处理所述信号/或所述信号序列并且确定所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(X1，X2)之间的角度， c)将关于所述轨道车辆或者轨道车辆部分(2，3)的纵轴线(XI，X2)之间的角度的信息传送给控制装置(34)，所述控制装置基于所述角度来控制所述门开口。
【文档编号】B61F3/12GK104144841SQ201380010323
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年2月22日 优先权日:2012年2月24日
【发明者】M·格拉夫, A·丹尼尔 申请人:庞巴迪运输有限公司