用于监视和测量车辆、尤其是轨道车辆的空气供给系统的特征参数的监视和测量装置以及方法与流程

本发明涉及一种用于监视和测量车辆(尤其是轨道车辆)的空气供给系统的特征参数的监视和测量装置以及方法。

背景技术：

1、轨道车辆中的空气供给设备包含各种容器和箱、压缩机、干燥装置、阀、管路以及其他配件。轨道车辆中的空气供给对于为制动系统供给压缩空气是特别重要的。

2、空气供给系统中的故障和损坏(例如泄漏、活塞环的磨损、阀破裂或其他缺陷)通常导致空气供给系统的供给功率降低，但不会马上导致完全失效。

3、这样的故障大多不会立即被发现，从而有缺陷的设备可能继续运行，这可引起严重的间接损害(如制动系统的失效)或也可引起过度的磨损。

4、在现有技术中已知用于轨道车辆的气动设备的监视系统,在所述监视系统中能够测量各个位置上的压力。这样的监视系统因此要么装备有昂贵或复杂的测量装置，所述测量装置直接测量在管路中输送的空气量的体积流量，要么尝试，借助于整个车辆的部件的充填时间得出关于空气供给系统的供应功率的结论。但是在这种情况下出现如下问题，即，必须将整个车辆置于所定义的运行状态中、必须相应地已知容器压力以及必须将所有的消耗器关闭，现实中这是难以实现的。

5、另一个问题是，机车牵引的列车(如具有相应机车的客车车厢、货车车厢)或者也可以是现代的驱动车辆都根据需要耦合并且脱开，从而存在不同的空气供给系统部件的总体积。根据现有技术中的方法，为了确定压缩机的供应功率以及识别泄漏和另外的故障必须因此考虑变化的总体积，所述总体积的测量可能是非常复杂的并且这可能容易导致误差。

技术实现思路

1、因此，本发明的任务是提供一种可靠的并且容易实现的用于轨道车辆的空气供给系统的功能性的监视和测量装置以及一种相应的方法。

2、所述任务通过按照权利要求1的监视和测量装置以及按照权利要求8用于监视和测量空气供给系统的特征参数的方法解决。其他的有利的设计方案是从属权利要求的主题。

3、根据本发明的用于车辆(特别是轨道车辆)的空气供给系统的监视和测量装置具有：适配用于提供压缩空气的压缩机；设置在压缩机下游的限定的体积；以及截止阀，所述截止阀再设置在所限定的体积下游并且所述截止阀设计用于闭锁所限定的体积，使得没有空气能够逸出，或者所述截止阀设计用于打开所限定的体积，使得能够与周围环境或其他车辆部件进行压力交换。根据本发明的监视和测量装置还具有压力传感器，所述压力传感器设置在压缩机和所述截止阀之间的压力管路上的任一位置上并且设计用于测量在所限定的体积中形成的压力。

4、与在整个系统(所述系统是非常复杂的并且在所述系统上连接有许多消耗器)中进行压力测量相比，根据本发明可以选择相对简单且可靠的特别是可以有规律地并且也可以自动地进行的监测。为此，仅仅需要一个压力传感器。因此，在空气供给系统内的相对小的但明确限定的体积中测量在充填时间期间的压力变化。所述限定的体积也不改变并且保持恒定并且对于进一步的计算是恒定的。这样，所述测量独立于所有的连接在空气供给系统上的消耗器。

5、优选地，所述监视和测量装置还具有计算单元，所述计算单元适配用于基于所述压力传感器的信号确定在所限定的体积中关于充填时间的压力变化，这能够非常容易并且成本有利地实现。

6、进一步优选地，所述计算单元适配用于确定在限定的体积中流动的空气流的体积流量。

7、根据本发明，对于体积流量测量不需要专用的体积流量传感器，而是仅借助于在所限定的体积中的关于时间的压力变化来计算体积流量。为此，一个压力传感器是足够的。

8、根据在所定义的体积中关于时间形成的压力，所述体积流量能够通过计算确定。如果在空气供给系统中存在泄漏，则在体积流量中会产生损失，因为供给功率会降低。

9、总体积流量是流入到所限定的体积中的空气体积的差除以充填压缩空气的时间。压力形成的变化，也就是压力变化因此与体积流量直接相关，并且压力变化由所测量的压力差关于时间的商得出。所述体积流量则能够通过所测量的压力变化计算得出。为此，不必建立限定的车辆状态(也就是说例如关闭所有的压缩空气的消耗器)，并且也不需要用于测量供应功率，即体积流量的复杂的测量设备，即能够通过计算确定体积流量。

10、进一步优选地，所述计算单元还设计用于当瞬时的压力变化不在预先确定的范围内或者压力非线性地变化(即，例如突然下降或非线性地上升)时输出警报信号。因为空气供给设备的主要任务是供应足够量的压缩空气，因此故障将直接影响供应功率，但所述故障可以通过根据本发明的系统识别。由此，可以显著地提高诊断能力和避免随后严重故障的可能性，而且在车辆上的附加的测试和测量耗费不是必需的或者能好地自动化进行。

11、进一步优选地，所述预先确定的体积为空气干燥装置的体积。所述空气干燥装置适宜作为所述限定的体积使用，因为空气干燥装置的体积是已知的并且此外不受系统中的消耗器(例如制动器，空调设备)的瞬时消耗影响。即所述空气干燥装置原则上通过阀与列车的其余气动系统分离。因此，存在明确限定的体积。

12、因为在实践中并行地使用多个空气干燥装置，所以在一个进一步优选的实施形式中，第一空气干燥装置和第二空气干燥装置能够通过换向阀选择性地与压缩机连接，并且这两个空气干燥装置都能够作为所述限定的体积起作用。然后，在第一空气干燥装置的下游设置有第一阀，在换向阀和第一阀之间设置有第一压力传感器(所述第一压力传感器设计用于测量第一空气干燥装置中的压力)，并且在第二空气干燥装置的下游设置有第二阀并且在换向阀和第二阀之间设置有第二压力传感器(所述第二压力传感器设计用于测量第二空气干燥装置中的压力)。

13、因为对于这两个空气干燥装置可以限定已知的体积和已知的初压力，所以所述压力测量可以简单地集成到空气干燥设备的现有的系统中。

14、进一步优选地，第一阀和第二阀(对于存在仅一个阀的情况下，仅第一阀)是溢流阀，所述溢流阀从预设的额定压力的范围起允许空气流通过。

15、显著的优点是该系统简单的可实施性，并且可以使用一个或两个压力传感器有规律地且自动地进行简单的以及可靠的监测。一个空气干燥装置或多个空气干燥装置通过所述溢流阀与列车的其余气动系统分离，但是在达到确定的设定压力的情况下，所述阀打开并且建立到车辆的连接，而且压力变化的测量可以自动结束。因此，可以在溢流阀的设定压力的水平上测量内部的压力形成，并且直到达到所述溢流阀的设定压力为止，始终存在与外界隔绝的且一直保持恒定的体积。由此，时间得以节约，因为不是必需以压缩空气充填分立的容器，而是可以为此使用一个空气干燥装置或者两个空气干燥装置。

16、根据本发明的用于监视车辆(尤其是轨道车辆)的空气供给系统以及测量车辆(尤其是轨道车辆)的空气供给系统的特征参数的方法包括以下步骤：

17、a)借助压力传感器在限定的体积中测量压力；

18、b)将通过压缩机提供的压缩空气泵送到所述限定的体积中；

19、c)确定在所述限定的体积中关于充填时间(δt填充)的压力变化(δp)；

20、d)检查所述压力变化(δp)是否具有预先确定的变化曲线，优选线性的变化曲线。

21、压力变化意外的变化(即，例如没有线性的压力上升的变化曲线或者甚至压力下降)表明泄漏、阀故障或活塞环磨损。这种反常则会立即显现出来并且可以作为故障报告。

22、因此，优选地，在所述方法中还存在步骤e)，当在所述步骤d)中没有确定压力变化或体积流量的线性的变化曲线时，在所述步骤中输出警报信号。

23、优选地，在根据本发明的方法中，空气干燥装置的体积是所述限定的体积，并且借此所述测量方法可以简单地集成到空气供给系统的隔离的部件中，并且所述系统独立于所有的消耗器。

24、所述方法也可以用于测量压缩机2的供应功率的数值。

25、优选地，还确定流入所述限定的体积内的空气流的体积流量。这可以仅仅通过至少一个压力传感器实现，为此不需要一个或多个体积流量传感器。