本发明专利技术涉及用于为轨道车辆（1）识别障碍物的装置，其包括在所述轨道车辆（1）的碰撞梁（3）与质量（m）的碰撞物体（11）之间发生碰撞的情况下生成碰撞力测量信号（5）的力测量装置（4）。所述碰撞力测量信号（5）和轨道车辆速度信号（6）一起被引导至估计装置（7），并且所述估计装置（7）被设计成借助于积分器（13）求所述碰撞力测量信号（5）的积分，并通过使用所述轨道车辆速度信号（6）来确定所述碰撞物体（11）的所述质量（m）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于为轨道车辆检测障碍物的装置和方法，其包括用于在轨道车辆的碰撞梁与一定质量的碰撞物体之间发生碰撞的事件中产生碰撞力测量信号的力测量装置。
技术介绍
铁路轨道上的外来物体那个在发生碰撞的情况下构成重大危险。因此，在铁路系统中已长期采用排障件（rail guard）/排障器（pilot），用其能够从铁道清除障碍物。这种排障器通常由钢结构组成，该钢结构具有与行进方向成直角的碰撞梁。碰撞梁借助于安装支架固定至轨道车辆的主构架或转向架构架（truck frame）。这种排障器通常定位在前轮组前方，并尽可能地靠近铁轨的顶部。例如，EP 2 548 783 A2公开了用于车辆的碰撞检测系统，其中，由剪切销将碰撞单元固持在预限定的位置中。仅当超过能够预限定的碰撞强度时，车辆中才发生特定反应（例如，向驾驶员和/或自动制动应用发出信号）。不记录更小或更轻的障碍物。已知的系统的缺陷在于不能够准确地估测碰撞物体的质量。另一个缺点在于，随行驶速度增加而出现的振动能够导致无意地发起制动。然而，现今，对轨道车辆的常见要求是如果障碍物的质量大于特定极限值，那么应当总是可靠地发起紧急制动。通常的极限值是，例如安置在轨道上的具有大于5 kg的质量的外来物体。更小的障碍物不应当触发制动，但可能引起向驾驶员发送指示碰撞物体的质量的适当消息。
技术实现思路
本专利技术的目标在于指定用于为轨道车辆检测障碍物的方法和装置，使得能够使对碰撞中所涉及的障碍物的质量的可靠评估变得尽可能地简单。这个目标由具有根据权利要求1所述的特征的装置和具有根据权利要求6所述的特征的方法实现。本专利技术的有利实施例在相应的从属权利要求中限定。本专利技术是基于以下考虑：通过确定在障碍物与碰撞梁之间发生碰撞的情况中出现的冲量能够有利地确定碰撞中所涉及的外来物体的质量。因此，在此基本方法是基于线性动量守恒定律。因此，施加于自由质量（障碍物）上的具有任意力-时间特性的给定冲量导致该质量的动量的等效增加。如果该质量（即，障碍物）在碰撞之前是静止的，那么其被加速到至少行驶速度。动量的改变对应于碰撞力特性的时间积分（即，力-时间表面）。如果呈碰撞信号的形式的该力-时间表面是已知的，那么例如通过用力-时间表面的值除以行驶速度能够容易地确定期望的碰撞质量。因此，根据本专利技术的装置的特征在于：-碰撞力测量信号和轨道车辆速度信号一起被馈送至估计装置，以及-估计装置被设计成借助于积分器将碰撞力测量信号进行积分，并使用轨道车辆速度信号从该积分的变化确定碰撞物体的质量。根据本专利技术的装置使得能够实现在车上量化碰撞中所涉及的质量。因此，当碰撞发生时所涉及的质量是为轨道车辆所已知的。这样的优点在于，能够取决于碰撞的严重性来发起具体反应。在重量轻的障碍物（例如，其能够容易地由排障器清除）的情况下，能够为轨道车辆驾驶员提供指示。另一方面，如果发生所涉及的质量超过预限定的极限值（例如，大于5 kg的质量）的严重碰撞事件，那么轨道车辆中的反应能够是发起制动或甚至紧急制动。由于所评估的并非力的瞬时值而是其积分，所以系统的稳健性得以增加。这是特别有利的，尤其在更大的速度下。在更高的行驶速度下，已发现沿行进方向的转向架（truck）运动增加。能够发生转向架振动，这在已知的碰撞检测装置的情况中引起不期望的假警报或触发不希望的制动应用。另一个优点在于对于实施本专利技术，仅需要比较低程度的技术复杂性。能够很大程度上使用标准化电子部件（诸如，数字处理器和数字滤波器）和其它能够商业地获得的集成数字装置（诸如，电子积分器）。因此，制造成本是比较低的。能够有利的是，积分是随时间推移的限时积分，其积分时间近似地对应于撞击持续时间。如果积分器是具有恒定或非恒定系数的区间积分器（block integrator），那么这可以是计算上有利的。这实现了信号处理的高通效应，且同时仅在所考虑的时间窗口（即，碰撞的开始与结束之间）中执行积分。因此，就信号而言，不估计恒定分量（诸如，安放在轨道上的雪）。通过使用带有非恒定系数的区间积分器（作为FIR滤波器的实施方案），能够减小带有恒定系数的区间积分器的边界效应，并且此外，能够引入另一低通效应，借助于该低通效应，连同积分效应，其也作用为抽取滤波器。这使得能够减小计算能力。作为能够实现为FIR滤波器的区间积分器的替代方案，也能够使用借助于IIR滤波器的无穷积分器的递归实施方案。由于递归积分器不具有高通滤波器效应，因此借助于额外的高通滤波器去除恒定分量。该实施方案在处理器系统具有很小的主存储器的情况下是有利的，因为与FIR滤波器不同，不需要临时储存输入数据。为了防止由主弹簧的压缩引起的高度变化，可以有利地将力测量装置安置在碰撞梁与轨道车辆轴箱之间的碰撞力流中。然而，相对更简单的设计也是替代地有可能的，其中力测量装置直接链接至排障器与转向架构架之间的力流中。本专利技术也涉及一种用于轨道车辆的障碍物检测方法，其特征在于：-将碰撞力测量信号和轨道车辆速度信号一起馈送至估计装置，以及-估计装置借助于积分器求得碰撞力测量信号的积分，并使用轨道车辆速度信号来确定碰撞物体的质量（m）。附图说明为了进一步解释本专利技术，将在描述的后续章节中参考附图，其中将基于非限制性示例更详细地解释本专利技术的进一步的有利实施例、效果和变型，附图中：图1在框图中示意性地图示本专利技术的示例性实施例，其示出如何确定碰撞物体的质量，其中，碰撞力信号和速度信号被馈送至轨道车辆的车上信号处理和估计装置；图2示出随积分时间而变的区间积分器的FIR滤波器系数，所述区间积分器优选地适合于在信号处理和估计装置中计算碰撞物体的冲量且随后计算其质量；图3示出表示取决于速度的信噪比的图表，曲线18示出随速度而变的在与5 kg的物体发生碰撞的情况下所计算的冲量，其中，未考虑摩擦；曲线17示出在正常操作（轨道车辆在无碰撞的情况下行驶）期间的可能冲量，其根据构架加速度和10 kg的梁质量计算得到，其中，构架加速度值是在操作期间实际测得的值；图4如图3那样，但此处由这个5 kg物体与轨道摩擦所产生的冲量被添加至由与该5 kg物体碰撞所产生的冲量，从而导致低速下信噪比增加；图5示意性地图示力测量装置安装在排障器与轴箱之间的力流中；图6示意性地图示力测量装置安装在排障器与转向架构架之间的力流中。具体实施方式图1示意性地图示本专利技术的第一示例性实施例。由图1中的附图标记1所指示的是轨道车辆（未更详细地示出），其沿箭头10的方向沿轨道12运动。轨道车辆1正接近安放在轨道12上的障碍物11。假设该障碍物11是静止的并且具有质量m。位于轨道车辆1前部的是碰撞梁3，下文中也称之为排障器。如果轨道车辆1的排障器3与障碍物11之间发生碰撞，那么质量m就被加速到至少车辆速度，但不超过车辆速度的两倍。排障器3经受碰撞力F。借助于力测量装置4测量该碰撞力F，所述力测量装置4安置在排障器3与安装支架16（安装在轴箱14上）之间的力流中。这种取决于时间的碰撞力测量信号5（下文中也简短地称为力信号F(t)）与速度信号6一起被馈送至车上信号处理和估计装置7（下文中也简短地称为估计装置7）。估计装置7包含积分装置13。该积分装置13执行力信号F(t)的限时积分（time-limited integrati本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于为轨道车辆（1）检测障碍物的装置，其包括用于在所述轨道车辆（1）的碰撞梁（3）与质量（m）的碰撞物体（11）之间发生碰撞的情况下产生碰撞力测量信号（5）的力测量装置（4），其特征在于‑所述碰撞力测量信号（5）和轨道车辆速度信号（6）一起被馈送至估计装置（7），以及‑所述估计装置（7）被设计成借助于积分器（13）求所述碰撞力测量信号（5）的积分，并使用所述轨道车辆速度信号（6）确定所述碰撞物体（11）的所述质量（m）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.12 AT A50181/20141.一种用于为轨道车辆（1）检测障碍物的装置，其包括用于在所述轨道车辆（1）的碰撞梁（3）与质量（m）的碰撞物体（11）之间发生碰撞的情况下产生碰撞力测量信号（5）的力测量装置（4），其特征在于-所述碰撞力测量信号（5）和轨道车辆速度信号（6）一起被馈送至估计装置（7），以及-所述估计装置（7）被设计成借助于积分器（13）求所述碰撞力测量信号（5）的积分，并使用所述轨道车辆速度信号（6）确定所述碰撞物体（11）的所述质量（m）。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述碰撞力测量信号（5）的所述积分是限时积分或不限时积分。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，执行所述积分的所述积分器（13）是实现为FIR滤波器或IIR滤波器的区间积分器。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述力测量装置（4）具有至少一个传感器（20），所述传感器（20）安置在所述轨道车辆（1）的所述碰撞梁（3）与轴箱（14）之间的碰撞力流中。5.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述力测量装置（4）具有至少一个传感器（20），其安置在所述轨道车辆（1）的所述碰撞梁（3）与转向架（2）的构架（16）或底盘的构架之间的碰撞力流中。6.一种用于为轨道车辆（1）检测障碍物的方法，其中，在所述轨道车辆（1）的碰撞梁（3）与质量（m）的碰撞物体（11）之间发生碰撞的情况下借助于力测量装置（4）来测量碰撞力测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：G萨尔茨格贝尔，
申请(专利权)人：奥地利西门子公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。