用于确定轨道车辆的车轮-轨道附着力值的系统及其相应方法技术方案

一种用于确定包括至少一个轮轴的轨道车辆的车轮‑轨道附着力值的系统，具有半径(R)的两个车轮耦接到轮轴，该系统包括：‑变形检测电路(10)，耦接到轮轴(1)，变形检测电路布置成检测由于从轮轴传递到轨道的纵向附着力(F

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定轨道车辆的车轮-轨道附着力值的系统及其相应方法
本专利技术总体上落入用于监测轨道车辆的车轮-轨道接触力的系统的领域；具体地，本专利技术涉及一种用于确定轨道车辆的车轮-轨道附着力值的系统及其相应方法。现有技术当在轨道上行驶时，轨道车辆通过车轮-轨道接触对地面施加力，这允许火车遵循轨道。交换的力取决于轨道的特性、火车的动态行为和火车正在传递的载荷。近年来，用于监测车轮-轨道接触力的系统已经引起了铁路部门的各种角色(诸如，基础设施经理(IM)和铁路经营者(RU))的兴趣。这种兴趣尤其涉及实时监测运行中的轨道车辆的可能性，以及因此涉及向铁路经营者(RU)报告任何违规以便采取相关修正措施的可能性。接触力监测系统可分为：-安装在火车上的系统；-轮轴和/或车轮变形测量系统；-主要在轨道车辆批准时使用的系统；-安装在地面上的系统；-轨道变形测量系统；以及-待用于中期至长期的主要用作诊断系统的系统。车轮和轨道之间交换的接触力的量应符合标准UNIEN14363中确立的限制。该标准规定了用于轨道车辆批准目的的准静态和动态测试的性能。该标准提出的限制与以下内容直接相关：-轨道必须提供的结构性能；-与脱轨相关的安全性；-随着时间的推移保持正确的轨道几何形状；以及-旅行舒适度。通过关注安装在火车上的测量系统，接触力可分解成三个空间方向，即，竖直力Fvert、横向力Flat和纵向力Flong(如图1所示)。这些年来已经开发了用于测量接触力的多种方法。这些已知方法基本基于通过测量轮对在各个点处的变形来估计接触力。术语“轮对”用于表示包括两个车轮和连接它们的轮轴的组件。这样的点可定位在轮轴上或定位在车轮的中心上。因此，力的测量并非是直接的，而是需要校准操作以从变形测量确定接触力的值。本领域中已知的是，在轨道车辆的轮轴和/或车轮上安装一个或多个应变仪(以各种构造：惠斯通电桥等)，以校准测量系统并从轮轴变形开始时估计接触力。因此，目前，估计车轮-轨道接触力的唯一主要目的在于监测基础设施和轨道车辆以及其维修和/或修正操作的相对调度(如图2中的框图所示)。因此，不利地，没有这样的已知系统或方法，其允许通过估计车轮-轨道接触力来获得对车轮-轨道附着力的估计。例如，WO2013034698和EP2918459中存在用于测量车轮-轨道附着力的其它已知系统和方法。在这样的系统和方法中，仅通过间接测量(光学传感器、温度传感器或电导传感器等)或基于施加到轮轴上的制动力或牵引力通过附着力观测台来估计车轮-轨道附着力。不利地，在这种附着力观测台中，从制动气缸上的压力来估计制动力不是非常精确和可靠的，这是因为制动气缸由于致动器的机械特性和效率而受到一系列误差(其根据误差传播理论传播)的影响、以及与取决于操作条件(垫片温度、盘温度、旋转速度、夹持力等)和环境条件(外界温度、湿度等)的垫片-盘摩擦系数相关的大的变化性。类似地，对于任何典型的电动机，从由马达产生/再生的电流对牵引力/制动力进行估计会受到与电流和扭矩之间的转换相关的误差的影响。此外，已知的系统未考虑以下事实，即，在附着力劣化(轨道上的污染物等)的情况下，并非所有施加的制动力或牵引力将传递到轨道(即，并非所有施加的制动力/牵引力将变为纵向附着力)。这种系统的另一示例(其受到上述缺点的影响)是来自意大利法维莱运输公司的意大利专利申请第102016000034535号的“Methodforthecontrolandpossiblerecoveryoftheadhesionofthewheelsofcontrolledaxlesofarailwayvehicle(用于控制并可能恢复轨道车辆的受控轮轴的车轮的附着力的方法)”，其通过以下公式确定附着力：其中：Fm是制动力或牵引力的估计值。在制动的情况下，可通过将施加到制动气缸的压力(系统已知)与气动致动器的典型压力转换系数、杠杆比和杠杆效率、以及在盘式制动器的情况下的垫片和盘之间的摩擦系数相乘而得到制动力Fm。类似地，在牵引或电动制动的情况下，可借助分别在牵引或制动时由马达供应/再生的电流值来得到制动力Fm。在混合制动(气动制动和电动制动两者的贡献之和)的情况下，通过它们各自系数的适当加权，将提供制动力Fm。本专利技术的概述因此，本专利技术的一个目的在于允许从轮轴的扭转变形开始估计从轮轴传递到轨道的纵向力。这种扭转变形用于根据传递到轨道的纵向力直接地估计车轮-轨道附着力值，即，估计用于制动或牵引轮轴的有效力，而不需要估计所施加的制动力或牵引力。为了获得这样的结果，提出了一种用于确定包括至少一个轮轴的轨道车辆的车轮-轨道附着力值的系统，具有半径R的两个车轮耦接到轮轴。该系统包括耦接到轨道车辆的轮轴的变形检测电路。变形检测电路设置成检测由于从轮轴传递到轨道的力引起的轮轴的扭转变形。用于确定车轮-轨道附着力值的系统进一步包括控制装置，该控制装置设置成根据由变形检测电路检测到的扭转变形来估计扭矩值。所述控制装置进一步设置成将估计出的扭矩值根据车轮的半径R转换成纵向附着力值，并通过所述纵向附着力值和轮轴施加在轨道上的法向载荷值之间的比率计算车轮-轨道附着力值。此外，提出了一种用于确定车轮-轨道附着力值的相应方法。根据本专利技术的一个方面，通过具有权利要求1限定的特征的用于确定车轮-轨道附着力值的系统并通过具有权利要求6限定的特征的用于确定车轮-轨道附着力值的方法来实现上述和其它目的及优点。从属权利要求限定了本专利技术的优选实施例。附图的简述现在将描述根据本专利技术的用于确定车轮-轨道附着力的系统和方法的一些优选实施例的功能性和结构性特征。参考附图，其中：-图1示出了当放置在轨道上时的轨道车辆的轮轴，并且其中示出了分解成三个空间方向的表示竖直力、横向力和纵向力的接触力；-图2示出了框图，该框图示出了通常由根据现有技术构建的系统所执行的步骤；-图3示出了轨道车辆的耦接有变形检测电路的轮轴；以及-图4以示例的方式示出了在火车运动期间由经历扭转变形的变形检测电路产生的信号。详述在详细解释本专利技术的多个实施例之前，应阐明的是，本专利技术不在应用上限制于以下描述呈现的或附图中示出的部件的构造和配置的细节。本专利技术可采用其它实施例并能以本质上不同的方式来实施或实现。还应理解的是，措辞和术语具有描述性的目的而不应解释为限制。所使用的“包括”和“包含”及其变型应理解为包括其后所陈述的元素及其等效物和附加元素及其等效物。此外，贯穿本描述以及在权利要求中，指示位置和取向的术语和表达(诸如“纵向”、“横向”、“竖直”或“水平”)应指代火车的行驶方向。首先参考图3，以示例的方式示出了轨道车辆的轮轴1，属于根据本专利技术的用于确定车轮-轨道附着力值的系统的变形检测电路10耦接至该轮轴。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定轨道车辆的车轮-轨道附着力值的系统，所述轨道车辆包括至少一个轮轴，具有半径(R)的两个车轮耦接到所述轮轴，所述系统包括：/n-变形检测电路(10)，耦接到所述轨道车辆的轮轴(1)；所述变形检测电路(10)布置成检测由于从所述轮轴传递到所述轨道的纵向附着力(F

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171204 IT 1020170001396621.一种用于确定轨道车辆的车轮-轨道附着力值的系统，所述轨道车辆包括至少一个轮轴，具有半径(R)的两个车轮耦接到所述轮轴，所述系统包括：
-变形检测电路(10)，耦接到所述轨道车辆的轮轴(1)；所述变形检测电路(10)布置成检测由于从所述轮轴传递到所述轨道的纵向附着力(Flong)引起的所述轮轴的扭转变形；
-控制装置，布置成根据由所述变形检测电路(10)检测到的所述扭转变形来估计扭矩值；所述控制装置进一步布置成将估计出的扭矩值根据所述车轮的所述半径(R)转换成纵向附着力(Flong)的值，并通过所述纵向附着力(Flong)的值和所述轮轴施加在所述轨道上的法向载荷值之间的比率计算车轮-轨道附着力值。


2.根据权利要求1所述的用于确定轨道车辆的车轮-轨道附着力值的系统，其中，由所述控制装置通过所述扭矩值与所述车轮的所述半径(R)的值之间的比率执行将所述扭矩值转换成纵向附着力(Flong)的值。


3.根据权利要求1或2所述的用于确定轨道车辆的车轮-轨道附着力值的系统，其中，所述变形检测电路(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：马泰奥·弗里亚，卢克·安贝尔，
申请(专利权)人：法伊韦利传送器意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT