用于倾斜列车的舒适监视方法和系统技术方案

利用倾斜列车旅客车厢中的旅客所受到的横向加速度的测量，完成对横向加速度可接受水平的比较。作为该比较的结果，改变倾斜系统的控制。可以一个车厢一个车厢为基础自动地或者利用倾斜系统控制器人工地关闭倾斜系统。由于可迅速地实现对倾斜系统异常操作的检测，故改善了旅客舒适度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及列车中使用的倾斜系统里的监视部件，用以控制纵向滚动运动机构以便增加旅客的舒适感。具体地说，在已知速度、横向加速度和来自倾斜系统的倾斜角命令的条件下，本专利技术实施列车倾斜系统的舒适操作。
技术介绍
需要重新考虑现有的列车基础设施旅行时间必须缩短以和飞机竞争，已有的铁路线必须和货运列车共享，而且陆地限制或者预算限制常常阻止建造专用高速铁路。唯一的解决办法是倾斜技术。1996年11月出版的“Popular Mechanics”杂志中的题目为“美国快车”一文里讨论了需要倾斜控制系统作为一种改善旅客乘车舒适度的解决办法。高速倾斜列车需要精细调整的机构以确保旅客的舒适。“倾斜系统”是控制火车车厢的纵向滚动运动机构的电部件、电子部件和液压部件的组合。在旅客列车中它用于改善弯道上因离心加速度而受到影响的旅客舒适程度。对于旅客列车的最大行驶速度，离心加速度是一个重要的限制因素。弯道上允许的最大速度由三个因素决定车厢的最大倾斜角(通常在5°和9°之间)，最大稳态残余横向加速度以及非倾斜的牵引机车施加给道轨的力，该力几乎比旅客车厢重二倍。在给定速度下对于倾斜车厢和不倾斜车厢动态轮/铁轨力几乎相同。所有的力随速度的平方变化。铁路弯通常设计成通过迫使车厢体沿其滚动轴倾斜面的轨道超高(super-elevation)(或超高角)来补偿部分离心加速度。在适当取向下，该倾斜角建立一个减小旅客在弯道上感觉到的离心力的重力分向量。最大超高角典型地为6°。在常规铁轨上，货运列车的重力是限制最大超高的一个原因。当所述轨道上能允许的最重车辆在弯道上停住不动时，存在内轨道能允许的最大力。考虑到这种设计准则，可以表明，目前北美和欧洲的大多数旅客铁路路线的弯道超高量不足，从而不能在不牺牲旅客舒适度的情况下运行高速列车。由于改造常规铁轨的成本太高，并且由于速度和旅客舒适度是旅客列车生存的关键，所以解决办法存在于倾斜系统。装备着主动滚动机构，亦称为“倾斜系统”的旅客车厢，通过对车厢厢体给出适当量的滚动来补偿弯道超高的不足可以克服该超高不足问题。从而改善旅客的舒适并使大多数现有铁路路线上高速运行成为可能。通过弯道期间倾斜铁路旅客车厢的厢体可能在弯道上不超过旅客感觉的最大允许静态横向加速度的情况下下提高列车组在弯道上的速度。典型地，离心力造成的横向加速度应小于1米/秒2(即，低于0.1g)。这种倾斜特性在不要求改造轨道的情况下减小总的旅行时间。另外，有效的倾斜系统通过使瞬态加速度为最小而大大改善了进入弯道和离开弯道期间旅客乘坐的舒适度。通常，倾斜机构只消除70％的离心力。1993年3月的PopularMechanics杂志中的“美国的高速旅客列车”一文中这样描述倾斜系统对旅客的效果“站着时，随着窗外的景色向上倾斜，乘客注意到地板轻轻地推着左脚”。不能百分之百地补偿离心加速度的原因在于，来自乘客眼睛的神经信号和来自其内耳的神经信号不协调，内耳完全感觉不到变化，并且会造成运动不适。在列车启动前，机车司机驱动倾斜系统。驾驶室内的指示器向司机报告倾斜系统的状态。当驱动该系统时，机车司机可以在更大速度下操作列车。如果撤消倾斜系统，则出于旅客舒适的目的，列车司机必须在所有的弯道上回到常规速度。高速弯道上倾斜速度和常规速度之间的差异典型地为35公里/小时。当旅客在这种倾斜列车上旅行时，必须在任何时间保证他们的舒适度。不能正确补偿横向加速度的后果是立即发生的。错误计算正确的补偿或者错误驱动会使旅客感觉加大的运动不适，并且可能失去平衡。倾斜角命令的产生必须应付最坏的情况，另外，必须设置取消倾斜命令的装置。通过控制用于倾斜车厢的液压机构的伺服阀来实现车厢的倾斜。倾斜控制系统响应低通滤波式惯性检测系统的输出。在弯道，超高不足是稳定的，并且旅客感受到由倾斜系统改善的超高。但是由低通滤波引入的延迟会使旅客在进入弯道和离开弯道时二次感觉不舒适。在这些位置上，旅客感觉到的向外加速度和倾斜系统的加速度相混合，即，弯道产生的向外加速度和用来补偿倾斜的滚动运动所产生的向外加速度相加。因而控制系统的反应时间以及精度是关键的。对于该控制系统重要的是注意到误操作并且快速恰当地作出反应。如果不能严密地监视倾斜系统，就会出现各种程度不同的不舒适情况，包括旅客失去平衡和饮料溅出。当列车在直线铁轨段上倾斜时，也会发生类似的不舒适情况。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种动态地调整用于检测不正常工作的阈值(或容限)的方法。会自动地产生作为输入信号的极性和绝对值的函数的用以形成报警信号的决策。依据本专利技术的另一个目的，由于快速完成倾斜系统异常操作的检测，所以旅客的舒适度得到提高。最后，本专利技术的又一个目的是提供一种用于动态地调整阈值以测定倾斜系统性能的方法和系统。
技术实现思路
本专利技术涉及一种满足早期检测出因故障造成的有缺陷的倾斜控制系统行为的要求的方法。它提供快速、可靠关闭不正常工作的倾斜控制系统的能力。当检测出下述情形之一时，可以确定倾斜系统某一部分中会导致旅客不适的故障1)在要求倾斜的弯道上存在相反的倾斜命令，即，列车向错误一侧倾斜；2)在直线(直道)铁轨段上存在倾斜命令，即，列车在直道上行驶但发生倾斜；以及3)弯道上的倾斜命令取向是正确的，但是对于满足舒适准则是不足的，即，超高角太小从而列车倾斜不足。情形1或2的出现标志倾斜系统的重大故障，这会严重影响旅客的舒适度。因而，必须按照严格的要求检测这些状况。另一方面，因为出于旅客舒适度的考虑希望在弯道上残余一定量的横向加速度，所以情形3的出现例如可能是因错误的控制参数调整，诸如超高不足补偿率造成的。在该情况下，可接受的残余加速度标准和情形1和2中不同。弯道上的超速情况也会导致情形3，因为对所能达到的最大倾斜角存在着限制。为了检测旅客舒适度可能受到影响的情况，可在旅客车厢的地板上安装测量横向加速度的加速度计，可把该横向加速度和静态阈值比较。在这种情况下，为了获得对情况1和2的快速检测，必须把该阈值调整成为一个小值。但是，对于正常的倾斜操作该阈值会过于严格，而且会造成假异常检测。为了在列车倾斜系统中当出现故障或者性能不良时产生告警，依据本专利技术的一个广阔方面，测量旅客在旅客车厢中受到的横向加速度。把它和可接受的横向加速度水平比较，并且该比较改变倾斜系统的控制。这种改变可以是触发车内指示，用于关闭倾斜系统的装置或者其它报警输出系统。可以每一个车厢为基础完成这样的监视。依据本专利技术的优选特点，旅客车厢横向加速度的极性和对该旅客车厢的倾斜命令相比较从而确定极性检查标记。利用该极性检查标记、倾斜命令绝对值、列车速度以及横向加速度极性来产生横向加速度极限。该横向加速度极限可以为四条极限线之一、为一个常数值、为速度的函数或者通过比较表选取。如果横向加速度在预定的时间周期内大于该横向加速度，则产生告警。依据本专利技术的另一个广阔方面，用于监视不正常工作的系统包括用于测量横向加速度的装置，用于把该横向加速度和横向加速度极限进行比较的比较器，以及用于改变倾斜系统控制的装置。依据本专利技术的另一个优选特点，一种用于监视不正常工作的系统包括二个极性检测器，一个绝对值探测器，一个用于比较横向加速度极性以及倾斜命令的比较器，一个产生横向加速度极限的阈函数，另一个用于比较横向加速度和该极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监视列车倾斜系统的方法，包括：测量至少一个旅客车厢中的旅客所受到的横向加速度；生成横向加速度信号；把所述横向加速度信号和横向加速度的可接受水平进行比较；以及作为所述比较的结果改变所述旅客车厢的所述倾斜系统的控制。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔拉诺克斯，贝诺斯拉希科特，
申请(专利权)人：博姆巴迪尔公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]