用于测量自动引导车辆的位移的装置制造方法及图纸

本发明专利技术介绍了一种用于测量自动引导车辆的位移的装置，其具有增大的测量鲁棒性，尤其是在损失附着性的时候，并且无论就坡度、曲率和侧倾度而言的车辆路线特征如何。为了这个目的，本发明专利技术涉及一种用于测量自动引导车辆的位移的装置，所述装置包括在车上的两个加速度计，这两个加速度计与位移计算机联接，其中每个加速度计都设有两个测量轴，在这些测量轴上进行车辆合成加速度的投影值的测量。加速度计的四个测量轴被调节，以使得计算机根据四个投影测量值输出至少一个在包括有坡度和曲率的路线的每一点处的很确切的车辆纵向加速度值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及如权利要求1前序部分所述的用于测量自动引导车辆的位移的装置。
技术介绍
目前已知多种用于测量车辆位移、速度或加速度的方法或装置，尤其是针对用于 公共交通的车辆，例如火车的、地铁的车厢单元、无轨电车、有轨电车、公共汽车或例如其他 任何由至少一条行驶道或例如引导轨道的轨道牵引驱动的车辆。特别是在由交通系统(铁 路信号、车辆的远程和/或车载自动驾驶装置等)自动引导的车辆的情形下，无论车辆的 路程性质如何，用于保证可靠(防止故障)和安全(对于乘客或货物而言)的自动引导的 预防措施都是必不可少的。在这个意义上，尤其是对于车辆要遭受不可避免的附着性损失 (perte d’ adherence)的情况，例如在自由轴或驱动轴抱死(在车辆制动的时候)或打滑 (在车辆加速的时候)的时候，实时弄清车辆的位置、速度(和加速度)是极其重要的。当被引导车辆具有不受任何牵引力或制动力的车轴时，车辆的运动由该车轴(或 与该车轴关联的车轮之一)的转动直接提供。然而，这种解决方案降低了牵引或制动的功率，因此降低了车辆的性能，这就是为 什么大部分系统不提供自由车轴。当不存在自由车轴时，为了摆脱与其车轮之一损失附着性时的打滑/抱死相关的 后果，多种装置存在并使用-或者完全独立于车轮的测量装置，其允许通过光学的方式或借助于多普勒效应 雷达来测量速度。然而，这种昂贵的装置最经常使用额外的转速计，以在车辆停止和低速时 下工作，其中所述转速计允许测取车轮的角速度或单位时间的车轮转数；-或者组合了加速度计、陀螺测试仪和地面定位系统(例如GPS)的惯性导航装 置。然而，这种惯性导航装置由于其高级技术的原因一直很昂贵，最经常用于航空系统的应 用中；-或者如在EP0716001B1中所述的、布置在车轴上的唯一一个转速计和用于考 虑安全裕度的装置，其中安全裕度考虑装置考虑在一个或多个车轮上所测量的值的安全裕 度，以试图抵偿(compenser)可能发生的打滑/抱死的影响，但由于还是太粗略，这降低了 位移测量的性能。随之也导致了抵偿性防抱死，这对于车辆及其乘客或货物而言可能是突 然的；-或者如在US2005/0137761 Al中所述的、装在车辆中的加速度计和装在车轴上 的转速计，它们的测量信号与中央计算机相连，即使没有明确地描述，所述中央计算机适于 考虑在存在附着性损失的情况下引入的误差，并提供车辆在其路程上的位置和速度。特别 地，加速度计包括两个测量轴，以分别确定沿车辆路线方向的加速度和确定并因此在位移 计算中考虑车辆相对于水平平面的坡度。还将加速度计和转速计的测量信号的值与速度阈 值进行比较，若超过阈值，则这些测量信号的值允许指示车辆存在附着性损失(打滑/抱 死)。由于铁路运输单元最经常具有细长几何构造，沿该细长几何构造置于车辆上游的唯一一个加速度计和转速计不能提供揭示作用于车辆整体的影响(例如曲率或横向加速度 的影响)的测量装置，所以尽管考虑了车辆所受到的坡度影响，但其他与车辆路线相关的、 取决于加速度计在车辆中的位置(及其两个测量轴的布置)的影响还是不可避免的。因此，所有这些装置允许计算被引导车辆的运动，其中所述车辆不具有不受任何 制动力和牵引力的车轴，并在具有任意特征(profil)的车道上通行，但由于这些装置不能 完全摆脱附着性损失(由牵引力/制动力造成的打滑或抱死)和由横向加速度(曲率、侧 倾度(covers))甚至竖直加速度(坡度)造成的误差，故其准确性远低于具有自由轴的“理 想”系统的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于，提出一种用于测量自动引导车辆的位移的装置，该装置 具有增大的测量鲁棒性(robustesse)，尤其是在损失附着性的时候，并且无论就坡度、曲率 和侧倾度而言的车辆路线特征如何。为了这个目的，提出如权利要求1所述的用于测量自动引导车辆的位移的装置， 所述装置包括在车上的两个加速度计，这两个加速度计每个都设有两个测量轴，并且其测 量信号与位移计算机联接。可选地，可以在车辆的其中一个车轴上安装至少一个转速计，该转速计也可以与 用于处理因此来自于所有传感器(加速度计和转速计)的数据的计算机联接。由转速计输 出的测量信号可用于提高所述装置的准确性。根据本专利技术的装置根据在测量轴上所测量到的加速度，输出车辆的纵向位移(例 如沿着铁道)和速度的数据。该装置可以与任何类型的车载装置关联，所述车载装置可能 需要准确并持续地测量车辆速度和位移，而与轨道/车轮的附着条件无关，并且不论就坡 度、曲率和侧倾度而言的路线特征如何。加速度计及其测量轴布置成使得其允许根据在各个测量轴上进行的测量来计算 车辆的纵向加速度、横向加速度和坡度加速度，以随后通过将加速度值在时间上积分来确 定车辆的纵向位移和速度。根据本专利技术的装置还有利地允许以可靠的方式检测车辆在其路线上的静止，并为 此根据由传感器输出的信息生成零速度信息。该装置包括自动校准和自动测试装置，其允许在车辆静止的时候检验传感器是否 正常工作并因此允许以大的可靠性保证由其他车载系统提供的数据。根据本专利技术的装置的合适的用途覆盖了被引导车辆领域，无论车辆的引导类型如 何(机械的或非物质的，即在地面和车辆之间没有机械连接)，尤其是火车、地铁、有轨电 车、或公共汽车，并且无论运行类型如何(车轴、转向架)，是用铁轮还是用轮胎。这里要注 意的是，对于这类具有细长几何构造/底盘的车辆，根据加速度计在车上的位置(或偏移 量)，曲率和坡度的影响是不能忽略的。因此，本专利技术允许有利地摆脱这些影响，以更准确地 确定车辆的位移。因此，根据本专利技术的装置允许计算被引导车辆的运动，并保持与具有自由轴的系 统等同的准确性，同时摆脱了附着性损失(由牵引力/制动力引起的打滑和抱死)和由横 向加速度(曲率)和竖直加速度(坡度)引起的误差，其中所述车辆不具有不受任何制动力或牵引力的轴，并在具有任意特征的车道上通行。一组从属权利要求也说明了本专利技术的优点。附图说明借助于下述图示给出了实施例和应用示例图1 设有根据本专利技术的用于测量自动引导车辆的位移的装置的车辆；图2 定义与移动中的车辆相关联的各平面的示意图；图3 考虑坡度对所述装置的影响的示意图；图4 考虑曲率对所述装置的影响的示意图。具体实施例方式图1示出了设有根据本专利技术的用于测量自动引导车辆的位移的装置的车辆VEH， 图1可以与图2相关联以澄清如何与车辆所受到的并由两个加速度计101、102测量的加速 度相一致地来定义与移动中的车辆相关联的各平面。图3和图4示出了加速度计测量轴 ACC1、ACC2、ACC3、ACC4在标准正交坐标系中按照根据车辆所受到的加速度的类 型Gx、Glat、Gpes (纵向位移、曲率的影响或/和坡度的影响)而选定的平面的布置，其中所 述坐标系的中心在加速度计处，其X轴指示车辆纵向路线的方向。这种用于测量自动引导车辆VEH的位移(瞬时位置Dx)的装置包括在车上的-加速度计101，其设有在纵向平面Py上的两个测量轴ACC1、ACC2，其中所述纵向 平面由沿车辆的假设为直线的主要位移VEx的方向的第一纵向轴X和与车辆底板垂直的第 二轴Z定义；-计算机103，其与和每个测量轴Accl、Acc2相关联的输出信号Sl和S2相连，其 中每个输出信号S1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量自动引导车辆（ＶＥＨ）的位移的装置，包括在车上的：－加速度计（１０１），设有两个在纵向平面（Ｐｙ）上的测量轴（Ａｃｃ１、Ａｃｃ　２），其中所述纵向平面由沿车辆的假设为直线的主要位移方向的第一纵向轴（Ｘ）和与车辆底板垂直的第二轴（Ｚ）定义；－计算机（１０３），与和每个测量轴（Ａｃｃ１、Ａｃｃ２）相关联的输出信号（Ｓ１、Ｓ２）连接，其中每个输出信号（Ｓ１、Ｓ２）包括车辆总体合成加速度在相关联的测量轴（Ａｃｃ１、Ａｃｃ２）上的投影测量值（Ｇａｃｃ１、Ｇａｃｃ２）；所述装置的特征在于：－第二加速度计（１０２）设有在水平平面（Ｐｚ）上的至少两个测量轴（Ａｃｃ３、Ａｃｃ４），其中所述水平平面由第一轴（Ｘ）和与第一和第二轴（Ｘ、Ｚ）垂直的第三轴（Ｙ）定义；－计算机（１０３）与和每个测量轴（Ａｃｃ３、Ａｃｃ４）相关联的输出信号（Ｓ３、Ｓ４）连接，其中每个输出信号（Ｓ３、Ｓ４）包括车辆总体合成加速度在相关联的测量轴（Ａｃｃ３、Ａｃｃ４）上的投影测量值（Ｇａｃｃ３、Ｇａｃｃ４）；－第一和第二加速度计（１０１、１０２）的测量轴（Ａｃｃ１、Ａｃｃ２；Ａｃｃ３、Ａｃｃ４）在其各自的平面（Ｐｙ、Ｐｚ）上都具有相对夹角（Ａ１＋Ａ２、Ａ３＋Ａ４），所述相对夹角能够调节以使得计算机（１０３）根据所述四个投影测量值（Ｇａｃｃ１、Ｇａｃｃ２、Ｇａｃｃ３、Ｇａｃｃ４）输出至少一个在包括有坡度和曲率的路线的每一点处的车辆纵向加速度（Ｇｘ）的值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：A梅尔，S埃尔法西，
申请(专利权)人：西门子运输系统有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]