用于监视轨道车辆的阻尼器的健康状态的系统和方法技术方案

提供了一种用于检测轨道车辆的气液阻尼器的故障的方法，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监视轨道车辆的阻尼器的健康状态的系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于检测在轨道车辆中使用的至少一个气液阻尼器(gas
‑
hydraulic damper)的故障的轨道车辆阻尼器监视系统和方法。本专利技术还涉及一种与这种系统一起使用的气液阻尼器。

技术介绍

[0002]在本领域中也称为缓冲器的液压阻尼器通常安装在适于连接轨道车辆的中央缓冲耦合器中。在中央缓冲耦合器中，阻尼器可以有效地吸收该阻尼器的压缩和伸展中的冲击载荷，以这种方式减少乘客乘坐的急动和使该乘坐平稳。
[0003]本专利技术的液压阻尼器的一般功能和结构包括中空活塞，该中空活塞可轴向移动地容纳在圆柱形壳体中。一定体积的液压流体容纳在所述壳体中的工作腔室中。该工作腔室通过节流装置与所述活塞中的溢流腔室连通。在阻尼器的压缩中，例如在高于适度的缓冲载荷将活塞进一步推入壳体中的情况下，随着工作腔室的容积减小，液压流体经由节流装置被迫进入溢流腔室中。在中空活塞中自由滑动的分隔元件被冲入的流体移动，这样增加了溢流腔室的容积。分隔壁抵抗可压缩弹簧的力而移位，该可压缩弹簧在吸收引起阻尼器压缩的大部分或全部能量的同时被加载。该弹簧通常是气体容积，其在中等负载下吸收阻尼器压缩时产生的能量。在阻尼器的伸展中，所述弹簧释放其所容纳的能量，以使溢流腔室中的液压流体返回到工作腔室。该反向流动通常以绕过所述节流装置的其它方式被引导，这种方式允许活塞非限制地返回到其卸载位置。为了在活塞在伸展运动中返回时避免严重的反冲，可以设置附加的腔室，以在压缩期间接收较小体积的液压流体，而在阻尼器的伸展期间经由节流通道返回相同体积的液压流体，这样平衡了气弹簧和阻尼器的膨胀。
[0004]通常与阻尼器或缓冲器相关的一个问题是，它们的性能高度依赖于能够保持液压流体和弹簧的气体体积以便吸收能量，然后返回到它们的初始状态，使得它们可以再次经受压缩力。如果阻尼器的性能由于低的内部压力而降低，则行程减小，因此能量吸收能力也减小。然后，压缩力至少部分地被其它部件(例如，列车碰撞能量管理系统的非再生元件)吸收，从而降低了吸收碰撞能量的总容量。结果是，在碰撞的情况下，用于吸收能量的系统的能力降低，并且结构可能在比预期速度低的速度下损坏。
[0005]当在阻尼器中发生诸如油或气体泄漏的问题时，如今通常不可能检测到该泄漏。而且，如果泄漏较小，则在性能已经降低到明显需要维护阻尼器的程度之前，阻尼器可能保持使用很长时间。
[0006]目前，在以长但规则的间隔进行的正常维护期间，故障阻尼器被修理或更换。由于物流和经济原因，不可能以较短的间隔安排维护，并且由于许多因素导致磨损和损坏，因此也难以预测阻尼器的性能损失何时会发生。
[0007]因此，需要一种改进的阻尼器监视系统和方法，其解决与性能降低相关的问题，并且其中能够更早地检测到故障。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是消除或至少最小化上述问题。这通过根据所附独立权利要求的轨道车辆阻尼器监视系统、气液阻尼器、用于检测轨道车辆的至少一个气液阻尼器的故障的计算机化方法以及非暂时性计算机可读存储介质来实现。
[0009]根据本专利技术的轨道车辆阻尼器监视系统包括用于轨道车辆的气液阻尼器和处理电路，并且气液阻尼器包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为测量行程相关参数并且将指示所测量的行程相关参数的信号发送到处理电路。所述处理电路被配置为，对于至少一个气液阻尼器中的每一个，检测该气液阻尼器的故障，从该气液阻尼器中包括的至少一个传感器中的一个或多个接收指示在第一时刻确定的该气液阻尼器的行程相关参数的第一输入信号。此外，所述处理电路被配置为基于所述第一输入信号，确定第一行程值，从所述一个或多个传感器接收至少一个第二输入信号，其中每个后续信号指示在相应的后续时刻测量的相应的行程相关参数。所述处理电路还被配置为基于所述第二输入信号中的每一个，确定相应的行程值，基于所确定的行程值，确定随时间的行程值(stroke value over time)，并且如果该随时间的行程值满足第一标准，则确定所述气液阻尼器存在故障。
[0010]由此，监视至少一个气液阻尼器的性能，并且如果随时间的行程值满足第一标准，则可以检测到故障。这允许甚至在阻尼器的性能开始严重降低之前检测到故障，从而可以防止对气液阻尼器和/或安装有气液阻尼器的轨道车辆的损坏。由于本专利技术，气液阻尼器的维护或更换可以根据阻尼器本身的性能来安排，使得在阻尼器失效时能够快速动作，同时避免对完全起作用的阻尼器的不必要的维护。这在提供阻尼器的更成本有效的操作和确保阻尼器在使用时以期望的性能水平操作方面都是有利的。
[0011]适当地，所述第一标准是所述随时间的行程值高于预设行程阈值，并且处理电路被配置为如果随时间的行程值高于所述预设行程阈值，则确定存在阻尼器的故障。由此，如果所述随时间的行程值过大，则可以检测到故障，因为这将指示气液阻尼器中的气体或液压流体的泄漏。如果发生了非常大的泄漏，则随时间的行程值将非常大，并且表明阻尼器的阻尼能力严重降低，使得从安全角度来看，不应当允许气液阻尼器继续操作。
[0012]可替代地或组合地，所述第一标准是随时间的行程值高于预设的积分行程值阈值(preset integrated stroke value shreshold)，并且所述处理电路被配置为如果随时间的行程值高于所述预设的积分行程值阈值，则确定存在阻尼器的故障。因此，如果所随时间的行程值保持过大，使得气液阻尼器随着时间具有不期望的大行程，则可以检测到故障。这也将表明在气液阻尼器中存在泄漏，并且更具体地，可能存在液压流体的泄漏，这导致阻尼器的性能逐渐降低。能够在大量液压流体损失之前检测这种泄漏是非常有利的，因为这允许在性能降低到阻尼器不能根据需要来响应于在操作期间施加到阻尼器的力的水平之前维护或更换阻尼器。
[0013]适当地，所述至少一个传感器中的一个或多个是被配置为测量所述阻尼器的行程的行程传感器，其中所述第一行程值和/或所述至少一个后续行程值是在相应时刻测量的所述阻尼器的行程。因此，可以直接测量阻尼器的行程，并且以容易和方便的方式使用该行程，以确定行程值和随时间的行程值。
[0014]适当地，所述至少一个传感器中的一个或多个是压力传感器，其被配置为测量阻
尼器的气压或油压，其中所述行程相关参数是所述气压或油压，并且其中处理电路被配置为基于在相应时刻测量的阻尼器的气压或油压的趋势分析来确定所述随时间的行程值。因此，可以使用更成本有效和坚固的传感器来确定所述压力，并且处理电路可以被配置为基于所述压力来确定所述阻尼器的行程。
[0015]此外，所述系统可以包括用于测量环境温度的环境温度传感器。所述处理电路还被配置为从所述环境温度传感器接收温度值，并且还基于所述环境温度来确定第一行程值和/或随时间的行程值。因此，可以考虑由于环境温度的变化而引起的阻尼器中的气体和/或液压流体的膨胀，使得可以更精确地基于测量的压力来确定行程值。
[0016]适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测轨道车辆的至少一个气液阻尼器(10)的故障的轨道车辆阻尼器监视系统(100)，所述系统(100)包括：
‑
用于轨道车辆的气液阻尼器(10)；
‑
处理电路(110)；其特征在于：
‑
所述气液阻尼器(10)包括一个或多个传感器(7)，所述一个或多个传感器被配置为测量行程相关参数并将指示所测量的行程相关参数的信号发送到所述处理电路(110)；
‑
所述处理电路(110)被配置为，对于所述至少一个气液阻尼器(10)中的每一个，通过以下步骤来检测所述气液阻尼器(10)的故障：
‑
从所述气液阻尼器(10)中包括的所述至少一个传感器(7)中的一个或多个，接收指示在第一时刻T1处确定的所述气液阻尼器的行程相关参数的第一输入信号(S1)，
‑
基于所述第一输入信号(S1)，确定第一行程值SV1，
‑
从所述一个或多个传感器(7)接收至少一个第二输入信号(S
i
)，其中，每个后续信号(S
i
)指示在相应的后续时刻T
i
测量的相应的行程相关参数，
‑
基于每个第二输入信号(S
i
)，确定相应的行程值SV
i
，以及
‑
基于所确定的行程值SV1、SV
i
，确定随时间的行程值SV
T
；
‑
如果所述随时间的行程值SV
T
满足第一标准，则确定所述气液阻尼器(10)存在故障。2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述第一标准是所述随时间的行程值SV
T
高于预设行程阈值，并且所述处理电路(110)被配置为如果所述随时间的行程值SV
T
高于所述预设行程阈值，则确定所述阻尼器(10)存在故障。3.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述第一标准是所述随时间的行程值SV
T
高于预设的积分行程值阈值，并且所述处理电路(110)被配置为如果所述随时间的行程值SV
T
高于所述预设的积分行程值阈值，则确定所述阻尼器(10)存在故障。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的系统(100)，其中，所述至少一个传感器(7)中的一个或多个是被配置为测量所述阻尼器的行程的行程传感器，其中，所述第一行程值SV1和/或所述至少一个后续的行程值SV
i
是在相应的时刻T1、T
i
处测量的所述阻尼器的行程。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的系统(100)，其中，所述至少一个传感器(7)中的一个或多个是被配置为测量所述阻尼器的气压或油压的压力传感器，其中，所述行程相关参数是所述气压或油压，并且其中，所述处理电路(110)被配置为基于在时刻T1、T
i
处测量的所述阻尼器的气压或油压的趋势分析来确定所述随时间的行程值SV
T
。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(100)，还包括用于测量环境温度的环境温度传感器，并且其中所述处理电路(110)被配置为
‑
从所述环境温度传感器(130)接收温度值；以及
‑
还基于所述环境温度，确定所述第一行程值SV1和/或所述随时间的行程值SV
T
。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统(100)，其中，所述处理电路(110)还被配置为：
‑
将所述随时间的行程值SV
T
与预设的第一耦合阈值进行比较；
‑
基于所述随时间的行程值SV
T
与所述预设的第一耦合阈值的比较，确定所述轨道车辆处于耦合模式，其中在所述耦合模式中，所述轨道车辆当前正耦合
到另一轨道车辆或从另一轨道车辆脱离。8.根据权利要求7所述的系统(100)，其中所述处理电路(110)进一步被配置为：
‑
仅在所述轨道车辆当前不处于所述耦合模式的情况下，如果所述随时间的行程值SV
T
满足所述第一标准，则确定所述阻尼器(10)存在故障。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一标准是所述随时间的行程值SV
T
高于预设行程阈值并且所述随时间的行程值SV
T
的变化率低于预设变化率阈值，使得所述处理电路(110)被配置为如果所述随时间的行程值SV
T
高于所述预设行程阈值并且所述随时间的行程值SV
T
的变化率低于所述预设变化率阈值，则检测到故障。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统(100)，其中，所述处理电路(110)还被配置为：
‑
基于所接收的输入信号(S1，S
i
)中的一个或多个，确定所述阻尼器气体腔室(102)的静态压力P；
‑
如果所述静态压力P低于预定压力阈值，则确定所述阻尼器(10)存在故障。11.根据权利要求10所述的系统(100)，其中，所述处理电路(110)被配置为还基于所述环境温度来确定所述静态压力P。12.根据前述权利要求中任一项所述的系统(100)，其中，所述处理电路(110)还被配置为如果检测到所述阻尼器(10)的故障，则生成警报。13.根据前述权利要求中任一项所述的系统(100)，其中，所述处理电路(110)还被配置为基于所述随时间的行程值SV
T
，确定所述气液阻尼器(10)的估计剩余寿命。14.根据前述权利要求所述的系统(100)，其中，所述系统(100)还连接到输出装置(140)，所述输出装置被配置为向用户呈现关于所述气液阻尼器(10)的所述估计剩余寿命的信息。15.根据前述权利要求中任一项所述的系统(100)，其中，检测到的故障是所述气液阻尼器(10)中的内部油泄漏。16.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(100)，其中，所述处理电路(110)还被配置为：
‑
基于所确定的行程值SV1、SV
i
和/或所述随时间的行程值SV
T
，确定力；以及
‑
基于所述力超过第一力阈值的次数和/或所述力超过所述第一力阈值的时间长度，确定所述气液阻尼器(10)的估计剩余寿命。17.根据权利要求16所述的系统(100)，其中，所述处理电路(110)还被配置为如果所确定的力超过第二力阈值，则确定碰撞已经发生。18.用于轨道车辆的气液阻尼器，该阻尼器包括
‑
圆柱形壳体(1)，其中，中空活塞(2)以可轴向移动的方式被容纳，
‑
在所述壳体中的一个可变容积的工作腔室(5)，
‑
在所述活塞中的可变容积的溢流腔室(4)，所述液压溢流腔室(5)经由位于所述工作腔室(5)和所述溢流腔室(4)之间的流动通道中的节流阀(8)而连接到所述液压工作腔室(5)，
‑
在所述活塞中的可变容积的弹簧腔室(3)，所述弹簧腔室(3)被配置成保持用作弹簧的气体容积，并且所述弹簧腔室通过能够轴向移动的分离器活塞(6)而与所述液压溢流腔
室(4)分离，并且所述气液阻尼器(10)还包括：
‑
一个或多个传感器(7)，其被配置为测量所述气液阻尼器(10)的行程相关参数，并且生成指示所测量的行程相关参数的信号；以及
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发射器，其被配置为从所述一个或多个传感器(7)接收信号，并且还被配置为将所述信号发送到处理电路，以基于第一输入信号(S1)确定第一行程值SV1，并且如果所述行程的所述第一行程值SV1满足第一标准，则确定所述气液阻尼器(10)存在故障。19.根据权利要求18所述的气液阻尼器(10)，其中，所述至少一个传感器包括被配置为测量所述活塞(2)的行程的行程传感器。20.根据权利要求18或19所述的气液阻尼器(10)，其中，所述至少一个传感器包括压力传感器，所述压力传感器被配置为测量所述弹簧腔室(3)中的气体压力。21.根据权利要求18至20中任一项所述的气液阻尼器(10)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：德尔纳车钩公司，
类型：发明
国别省市：