[发明专利]轨道车辆中的悬挂故障探测

说明书

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆，它包括车厢主体和悬挂机构，后者含支撑车厢主体的行驶机构。本发明进而涉及一种用于检测此轨道车辆的悬挂系统中的故障的方法。

背景技术

在现代轨道车辆中，皆知需探测轨道车辆悬挂系统中之故障，因其对轨道车辆的行驶稳定性有负面作用。通常使用振动传感器或类似装置，捕捉代表车辆悬挂系统一特定组件上发生之加速度的状态变量的实际值。然后对以此方式所获得的数据进行分析，以便探测悬挂系统中发生之过量加速度的情况，后者代表悬挂系统故障。如果探测到此故障情况，便发出相应的故障警示信号，以便发起适当的应对措施避免险情。此系统例如见于WO 01/81147A1。

然而，在轨道车辆运作期间，并非所有不良情况和可能引发危险的情况的起源都是车辆行驶机构的不当振动行为。例如，车厢主体相对于行驶机构过量的侧向运动可能导致车辆所经过之特定轨道所界定的动态包络线的违背。为了避免任何情况下发生这类动态包络线违背，通常使轨道车辆的车厢主体和悬挂系统的外轮廓特别适合于车辆即将运行的轨道系统。

尽管以此方式可以在被动式悬挂系统中有效避免相应轨道的动态包络线违背，然而此方法的缺点在于，一方面它通常对车厢主体的外轮廓要求相当严格，以致减少车辆的运输能力，另一方面它使车厢主体的悬挂相当刚硬，以致在乘客舒适性方面有所不足。

主动式悬挂系统存在的另一问题包括例如车厢主体相对于行驶机构的主动倾斜控制(即分别控制车厢主体相对一条走向沿车厢主体纵向方向的倾斜轴或滚动轴的倾斜角度或滚动角度)。举例而言，在此系统中，倾斜控制系统故障可导致产生车厢主体相对于行驶机构的过量偏移从而导致动态包络线违背。这点同样适用于车厢主体的主动摇摆运动控制。

此类主动式悬挂系统可能引发的另一个问题在于例如，倾斜控制系统故障可能导致产生车厢主体相对于前行驶机构和后行驶机构的相反侧向偏移。由于此倾斜系统的特定动力学属性导致的此种情况将导致车厢主体的扭转负载，由此导致行驶机构某些车轮的意外卸载，从而导致脱轨风险大增。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种如上所概述的轨道车辆，它至少能一定程度上解决上述缺点。本发明的另一个目的是提供一种既有较大运输能力又使乘客感到舒适同时又能确保在任何情况下都能安全稳定地运作的轨道车辆。最后，本发明的一个目的是提供一种用于探测悬挂系统故障从而使所述这种车辆成为现实的方法。

上述目标的实现首先需要如权利要求1的序语所述的运行机构，其特征如如权利要求1的特征部分所述。上述目标的实现进而需要如权利要求11的序语所述的方法，其特征如如权利要求11的特征部分所述。

本发明是基于以下技术示范：通过实施一个监测系统用于监测和行驶机构相关联之预定第一参考部与和车厢主体相关联之预定第二参考部之间的空间关系，可实现轨道车辆运作的安全和稳定，提供较大运输能力和较高乘客舒适度，且同时能降低即将经历的一给定轨道的动态包络线意外违背的风险或降低脱轨风险。对此空间关系的监测使得可以执行故障分析以确定故障情况的存在，故障情况存在时将超过动态包络线违背的预定风险值或脱轨风险的预定风险值。在此故障情况下可发出故障信号，而故障信号又可用于发起预定应对措施以将此风险值显著降低至一给定值以下。

应知，在本发明的含义中，行驶机构与车厢主体之间的空间关系可定义为空间中可用的六个自由度(DOF)的一或多个。此外，故障分析中可以考量行驶机构与车厢主体之间在这六个自由度的一或多个中的相对运动。更确切而言，任何位置变化(即三个平移自由度之任意者中的运动)以及任何方向变化(即三个旋转自由度之任意者中的运动)都可纳入考量(单独或任意组合)。

为此故障情况进行的对系统的调查可以实现主动式悬挂系统，可主动控制行驶机构与车厢主体之间的空间关系。此种主动式控制一方面可以最大化外轮廓从而最大化车厢主体的运输能力，因其可以主动调节车厢主体相对于行驶机构(从而相对于动态包络线)的空间关系使之适合于给定的动态包络线。此外，此种主动式悬挂系统在乘客舒适性方面可以得到最优化，因为其刚性和阻尼特性可主动调节以适合于车辆当前的行驶情况。受益于本发明的故障调查，既可实现两种优点，又不致增加动态包络线违背的风险或脱轨风险。