專利名稱：用于傾斜列車的舒適監(jiān)視方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列車中使用的傾斜系統(tǒng)里的監(jiān)視部件，用以控制縱向滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以便增加旅客的舒適感。具體地說，在已知速度、橫向加速度和來自傾斜系統(tǒng)的傾斜角命令的條件下，本發(fā)明實(shí)施列車傾斜系統(tǒng)的舒適操作。
背景技術(shù)：
需要重新考慮現(xiàn)有的列車基礎(chǔ)設(shè)施旅行時(shí)間必須縮短以和飛機(jī)競爭，已有的鐵路線必須和貨運(yùn)列車共享，而且陸地限制或者預(yù)算限制常常阻止建造專用高速鐵路。唯一的解決辦法是傾斜技術(shù)。1996年11月出版的“Popular Mechanics”雜志中的題目為“美國快車”一文里討論了需要傾斜控制系統(tǒng)作為一種改善旅客乘車舒適度的解決辦法。高速傾斜列車需要精細(xì)調(diào)整的機(jī)構(gòu)以確保旅客的舒適。
“傾斜系統(tǒng)”是控制火車車廂的縱向滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電部件、電子部件和液壓部件的組合。在旅客列車中它用于改善彎道上因離心加速度而受到影響的旅客舒適程度。對于旅客列車的最大行駛速度，離心加速度是一個(gè)重要的限制因素。
彎道上允許的最大速度由三個(gè)因素決定車廂的最大傾斜角(通常在5°和9°之間)，最大穩(wěn)態(tài)殘余橫向加速度以及非傾斜的牽引機(jī)車施加給道軌的力，該力幾乎比旅客車廂重二倍。在給定速度下對于傾斜車廂和不傾斜車廂動(dòng)態(tài)輪/鐵軌力幾乎相同。所有的力隨速度的平方變化。
鐵路彎通常設(shè)計(jì)成通過迫使車廂體沿其滾動(dòng)軸傾斜面的軌道超高(super-elevation)(或超高角)來補(bǔ)償部分離心加速度。在適當(dāng)取向下，該傾斜角建立一個(gè)減小旅客在彎道上感覺到的離心力的重力分向量。最大超高角典型地為6°。在常規(guī)鐵軌上，貨運(yùn)列車的重力是限制最大超高的一個(gè)原因。當(dāng)所述軌道上能允許的最重車輛在彎道上停住不動(dòng)時(shí)，存在內(nèi)軌道能允許的最大力。
考慮到這種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，可以表明，目前北美和歐洲的大多數(shù)旅客鐵路路線的彎道超高量不足，從而不能在不犧牲旅客舒適度的情況下運(yùn)行高速列車。由于改造常規(guī)鐵軌的成本太高，并且由于速度和旅客舒適度是旅客列車生存的關(guān)鍵，所以解決辦法存在于傾斜系統(tǒng)。
裝備著主動(dòng)滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，亦稱為“傾斜系統(tǒng)”的旅客車廂，通過對車廂廂體給出適當(dāng)量的滾動(dòng)來補(bǔ)償彎道超高的不足可以克服該超高不足問題。從而改善旅客的舒適并使大多數(shù)現(xiàn)有鐵路路線上高速運(yùn)行成為可能。
通過彎道期間傾斜鐵路旅客車廂的廂體可能在彎道上不超過旅客感覺的最大允許靜態(tài)橫向加速度的情況下下提高列車組在彎道上的速度。典型地，離心力造成的橫向加速度應(yīng)小于1米/秒2(即，低于0.1g)。這種傾斜特性在不要求改造軌道的情況下減小總的旅行時(shí)間。另外，有效的傾斜系統(tǒng)通過使瞬態(tài)加速度為最小而大大改善了進(jìn)入彎道和離開彎道期間旅客乘坐的舒適度。
通常，傾斜機(jī)構(gòu)只消除70％的離心力。1993年3月的PopularMechanics雜志中的“美國的高速旅客列車”一文中這樣描述傾斜系統(tǒng)對旅客的效果“站著時(shí)，隨著窗外的景色向上傾斜，乘客注意到地板輕輕地推著左腳”。不能百分之百地補(bǔ)償離心加速度的原因在于，來自乘客眼睛的神經(jīng)信號和來自其內(nèi)耳的神經(jīng)信號不協(xié)調(diào)，內(nèi)耳完全感覺不到變化，并且會(huì)造成運(yùn)動(dòng)不適。
在列車啟動(dòng)前，機(jī)車司機(jī)驅(qū)動(dòng)傾斜系統(tǒng)。駕駛室內(nèi)的指示器向司機(jī)報(bào)告傾斜系統(tǒng)的狀態(tài)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)該系統(tǒng)時(shí)，機(jī)車司機(jī)可以在更大速度下操作列車。如果撤消傾斜系統(tǒng)，則出于旅客舒適的目的，列車司機(jī)必須在所有的彎道上回到常規(guī)速度。高速彎道上傾斜速度和常規(guī)速度之間的差異典型地為35公里/小時(shí)。
當(dāng)旅客在這種傾斜列車上旅行時(shí)，必須在任何時(shí)間保證他們的舒適度。不能正確補(bǔ)償橫向加速度的后果是立即發(fā)生的。錯(cuò)誤計(jì)算正確的補(bǔ)償或者錯(cuò)誤驅(qū)動(dòng)會(huì)使旅客感覺加大的運(yùn)動(dòng)不適，并且可能失去平衡。傾斜角命令的產(chǎn)生必須應(yīng)付最壞的情況，另外，必須設(shè)置取消傾斜命令的裝置。
通過控制用于傾斜車廂的液壓機(jī)構(gòu)的伺服閥來實(shí)現(xiàn)車廂的傾斜。傾斜控制系統(tǒng)響應(yīng)低通濾波式慣性檢測系統(tǒng)的輸出。在彎道，超高不足是穩(wěn)定的，并且旅客感受到由傾斜系統(tǒng)改善的超高。但是由低通濾波引入的延遲會(huì)使旅客在進(jìn)入彎道和離開彎道時(shí)二次感覺不舒適。在這些位置上，旅客感覺到的向外加速度和傾斜系統(tǒng)的加速度相混合，即，彎道產(chǎn)生的向外加速度和用來補(bǔ)償傾斜的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的向外加速度相加。因而控制系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間以及精度是關(guān)鍵的。對于該控制系統(tǒng)重要的是注意到誤操作并且快速恰當(dāng)?shù)刈鞒龇磻?yīng)。
如果不能嚴(yán)密地監(jiān)視傾斜系統(tǒng)，就會(huì)出現(xiàn)各種程度不同的不舒適情況，包括旅客失去平衡和飲料濺出。
當(dāng)列車在直線鐵軌段上傾斜時(shí)，也會(huì)發(fā)生類似的不舒適情況。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種動(dòng)態(tài)地調(diào)整用于檢測不正常工作的閾值(或容限)的方法。會(huì)自動(dòng)地產(chǎn)生作為輸入信號的極性和絕對值的函數(shù)的用以形成報(bào)警信號的決策。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)目的，由于快速完成傾斜系統(tǒng)異常操作的檢測，所以旅客的舒適度得到提高。最后，本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于動(dòng)態(tài)地調(diào)整閾值以測定傾斜系統(tǒng)性能的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種滿足早期檢測出因故障造成的有缺陷的傾斜控制系統(tǒng)行為的要求的方法。它提供快速、可靠關(guān)閉不正常工作的傾斜控制系統(tǒng)的能力。
當(dāng)檢測出下述情形之一時(shí)，可以確定傾斜系統(tǒng)某一部分中會(huì)導(dǎo)致旅客不適的故障1)在要求傾斜的彎道上存在相反的傾斜命令，即，列車向錯(cuò)誤一側(cè)傾斜；2)在直線(直道)鐵軌段上存在傾斜命令，即，列車在直道上行駛但發(fā)生傾斜；以及3)彎道上的傾斜命令取向是正確的，但是對于滿足舒適準(zhǔn)則是不足的，即，超高角太小從而列車傾斜不足。
情形1或2的出現(xiàn)標(biāo)志傾斜系統(tǒng)的重大故障，這會(huì)嚴(yán)重影響旅客的舒適度。因而，必須按照嚴(yán)格的要求檢測這些狀況。
另一方面，因?yàn)槌鲇诼每褪孢m度的考慮希望在彎道上殘余一定量的橫向加速度，所以情形3的出現(xiàn)例如可能是因錯(cuò)誤的控制參數(shù)調(diào)整，諸如超高不足補(bǔ)償率造成的。在該情況下，可接受的殘余加速度標(biāo)準(zhǔn)和情形1和2中不同。彎道上的超速情況也會(huì)導(dǎo)致情形3，因?yàn)閷λ苓_(dá)到的最大傾斜角存在著限制。
為了檢測旅客舒適度可能受到影響的情況，可在旅客車廂的地板上安裝測量橫向加速度的加速度計(jì)，可把該橫向加速度和靜態(tài)閾值比較。在這種情況下，為了獲得對情況1和2的快速檢測，必須把該閾值調(diào)整成為一個(gè)小值。但是，對于正常的傾斜操作該閾值會(huì)過于嚴(yán)格，而且會(huì)造成假異常檢測。
為了在列車傾斜系統(tǒng)中當(dāng)出現(xiàn)故障或者性能不良時(shí)產(chǎn)生告警，依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)廣闊方面，測量旅客在旅客車廂中受到的橫向加速度。把它和可接受的橫向加速度水平比較，并且該比較改變傾斜系統(tǒng)的控制。這種改變可以是觸發(fā)車內(nèi)指示，用于關(guān)閉傾斜系統(tǒng)的裝置或者其它報(bào)警輸出系統(tǒng)?？梢悦恳粋€(gè)車廂為基礎(chǔ)完成這樣的監(jiān)視。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特點(diǎn)，旅客車廂橫向加速度的極性和對該旅客車廂的傾斜命令相比較從而確定極性檢查標(biāo)記。利用該極性檢查標(biāo)記、傾斜命令絕對值、列車速度以及橫向加速度極性來產(chǎn)生橫向加速度極限。該橫向加速度極限可以為四條極限線之一、為一個(gè)常數(shù)值、為速度的函數(shù)或者通過比較表選取。如果橫向加速度在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)大于該橫向加速度，則產(chǎn)生告警。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)廣闊方面，用于監(jiān)視不正常工作的系統(tǒng)包括用于測量橫向加速度的裝置，用于把該橫向加速度和橫向加速度極限進(jìn)行比較的比較器，以及用于改變傾斜系統(tǒng)控制的裝置。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選特點(diǎn)，一種用于監(jiān)視不正常工作的系統(tǒng)包括二個(gè)極性檢測器，一個(gè)絕對值探測器，一個(gè)用于比較橫向加速度極性以及傾斜命令的比較器，一個(gè)產(chǎn)生橫向加速度極限的閾函數(shù)，另一個(gè)用于比較橫向加速度和該極限的比較器，以及一個(gè)若傾斜系統(tǒng)不正常工作的時(shí)間長于預(yù)定延遲輸出告警的持續(xù)檢驗(yàn)。


根據(jù)下述說明以及各附圖將更好地理解本發(fā)明的這些以及其它的特點(diǎn)、方面和益處，其中圖1示出由一節(jié)機(jī)車和二節(jié)旅客車廂組成的一列旅客列車，并示出傾斜系統(tǒng)的主要部件以及它們在典型列車組上的位置；圖2是車廂的俯瞰圖，其示出偏航速度和橫向加速度的信號極性約定(convention)，并示出一條帶有進(jìn)入螺線和退出螺線的典型彎道；圖3是車廂的后視圖，其示出滾動(dòng)速度信號極性的約定；圖4是在鐵路上移動(dòng)的機(jī)體的理想動(dòng)態(tài)特性(滾動(dòng)速度、偏航速度和橫向加速度)；圖5示出傾斜系統(tǒng)的橫向加速度，濾波后橫向加速度和殘余橫向速度的實(shí)際響應(yīng)，其中當(dāng)傾斜系統(tǒng)正常操作時(shí)彎道入口和出口處的殘余橫向加速度為最??；圖6是一個(gè)方塊圖，示出該環(huán)境下的監(jiān)視部件；圖7示出該監(jiān)視部件的原理圖；圖8示出該監(jiān)視部件遵循的各極限線。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明圖1示出傾斜系統(tǒng)的主要部件，以及這些部件在由一節(jié)牽引車廂(power car)或機(jī)車16、第一旅客車廂17、第二旅客車廂18等等組成的典型列車組上的位置。諸如滾動(dòng)速度傳感器、偏航速度陀螺儀、橫向加速度計(jì)22和速度傳感器20的慣性傳感器組位于牽引車廂的導(dǎo)輪上，以便能預(yù)前檢測操作該系統(tǒng)所需的各種信號。慣性力傳感器組23也可位于受控的旅客車廂的導(dǎo)向架24上。主控制器19接收來自傳感器20、22、23的信號，檢測彎道并且對傳感器信號濾波。它可以為所有旅客車廂17、18等計(jì)算作為速度和車廂位置的函數(shù)的合適傾斜角并且通過控制網(wǎng)絡(luò)15把該信息發(fā)送到各車廂控制器25，或者簡單地把濾波后傳感器信號發(fā)送到各車廂控制器25。該車廂控制器25對能使車廂體滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的液壓致動(dòng)器27進(jìn)行閉環(huán)控制。致動(dòng)器27也可為其它類型，例如電動(dòng)。
這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還允許牽引機(jī)車16傾斜，如果后者裝備著適當(dāng)?shù)闹聞?dòng)部件27的話。在其它類型的傾斜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，所有的檢測裝置可位于列車的每個(gè)車廂中以允許獨(dú)立控制以及傾斜系統(tǒng)的監(jiān)控。
鐵路曲率引起鐵路車輛改變方向。圖2示出一條典型彎道。所有鐵路都建成為一系列的直道段和彎道段。通過彎道總是涉及三個(gè)階段進(jìn)入螺線39，彎道38和退出螺線37。進(jìn)入螺線39是直道段(無窮半徑)40和彎道38本身之間的過渡段，它具有不變的曲率半徑。退出螺線37是彎道38和下一條直道段36之間的過渡段。
圖2和圖3中還示出信號極性的約定。在圖2a中，列車41在標(biāo)準(zhǔn)方向46下沿著鐵軌行進(jìn)。在圖2b和2c中，列車41歷經(jīng)偏航運(yùn)動(dòng)。圖2中還示出橫向加速度約定。在圖3中示出列車沿典型方向55進(jìn)入紙頁；圖中還示出滾動(dòng)速度的約定。
在圖4中說明鐵路上行進(jìn)的機(jī)體的典型動(dòng)態(tài)特性，其中示出滾動(dòng)速度(圖4a)、偏航速度(圖4b)和橫向加速度(圖4c)。這些量是可通過慣性傳感器測量的并且可作為對傾斜控制系統(tǒng)的輸入。橫向加速度是超高不足的直接測定。示出了超高不足情況下進(jìn)入入口螺線61、彎道62和退出螺線63的效果。
可以通過它在進(jìn)入螺線和退出螺線上的特性測量傾斜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，在這二條螺線上橫向加速度(或超高不足)迅速增大。出于簡化目的，忽略與致動(dòng)系統(tǒng)的各機(jī)械部件關(guān)聯(lián)的延遲，從而滯后74只和原始傳感器信號的濾波相關(guān)。出于和旅客感覺相關(guān)的原因，通常不全部補(bǔ)償?shù)綦x心加速度(圖5c)。
圖6表示傾斜系統(tǒng)環(huán)境下的監(jiān)視部件。傾斜系統(tǒng)典型地和一組安裝在旅客車廂24或牽引車廂的導(dǎo)向架上的慣性力傳感器81、一個(gè)速度檢測裝置80，一個(gè)控制器84以及一個(gè)閉環(huán)控制裝置85連接。控制器84以及閉環(huán)控制裝置85可位于主控制器19層或者通過控制網(wǎng)絡(luò)15位于旅客車廂控制器層25。控制器84處理來自慣性力傳感器組81的慣性信號S1和來自速度傳感器80的速度信號S2，以便生成發(fā)送到閉環(huán)控制85的傾斜角命令S3。請注意存在數(shù)種傾斜系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明只要求能得到以旅客車廂為基準(zhǔn)的速度信號S2和傾斜角命令S3?？刂破?4可具有旅客車廂相對于機(jī)車上的傳感器組的位置的指示，以便能為每個(gè)旅客車廂計(jì)算實(shí)際延遲。
安裝在旅客車廂地板上的并且對橫軸敏感的一個(gè)加速度計(jì)82在行進(jìn)期間中的任何時(shí)刻測量橫向加速度S4。不言而喻，加速度計(jì)82可適當(dāng)?shù)匕惭b在旅客車廂中的其它位置上。該加速度計(jì)82可以為任何類型，它最好位于車廂內(nèi)，從而車廂的懸掛消除存在于車廂導(dǎo)向架處的部分高頻分量。同時(shí)，它靠近車廂的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，以便能準(zhǔn)確地讀出車廂的橫向加速度，甚至在傾斜時(shí)。該懸掛可充當(dāng)橫向加速度的濾波器。如果該懸掛具有固有的機(jī)械延遲，則在對信號進(jìn)行監(jiān)視時(shí)應(yīng)考慮到該延遲。監(jiān)視部件83完成對速度S2、傾斜命令S3和橫向加速度S4的監(jiān)視，并且生成告警S5。該告警可由傾斜系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的任何適當(dāng)部分使用，以便在旅客S4處發(fā)生速度S2，傾斜命令S3和橫向加速度之間的不一致時(shí)禁止傾斜功能和使車廂回到中心位置。
最好在監(jiān)視之前阻尼橫向加速度信號S4。濾波器97產(chǎn)生對旅客感覺到的橫向加速度更準(zhǔn)確估計(jì)的信號S4′。典型地，橫向加速度應(yīng)包含在0到5赫的范圍內(nèi)。如果旅客車廂的懸掛方式不足以對橫向加速度信號濾波，則使用該附加的濾波?？墒褂霉募夹g(shù)阻尼橫向加速度S4。則濾波器97產(chǎn)生的濾波幫助減小振動(dòng)并因此減小假信號。實(shí)際上，當(dāng)加速度在閾值S9附近振蕩從而振動(dòng)使比較器94過于頻繁地改變狀態(tài)時(shí)，振動(dòng)會(huì)使持續(xù)檢驗(yàn)95被部分地禁止。此外，當(dāng)加速度在正、負(fù)值間振蕩時(shí)，振動(dòng)會(huì)使閾函數(shù)93中發(fā)生快速改變。
圖7示出了監(jiān)視部件83的更詳細(xì)表達(dá)。橫向加速度S4′的極性是由極性檢測器90確定的，當(dāng)橫向加速度S4′小于零時(shí)檢測器90輸出-1，而當(dāng)橫向加速度S4′大于或等于零時(shí)輸出+1。一個(gè)類似的部件即第二極性檢測器91輸出確定S3極性的信號S6。在比較器92中比較傾斜命令S6的極性和橫向加速度S7的極性以產(chǎn)生極性檢查標(biāo)記S8。若S6和S7二者的極性都為負(fù)或者都為正則S8為正，反之S8為負(fù)。如果極性檢查標(biāo)記S8為正，則加速度殘余沿著與傾斜命令相同的方向。同時(shí)，由絕對值確定器96產(chǎn)生傾斜命令S11的絕對值。速度S2，橫向加速度S7的極性，極性檢查標(biāo)記S8和傾斜命令S11的絕對值饋送到極限確定函數(shù)93。
圖8表示極限確定函數(shù)93如何選擇極限值。首先根據(jù)表1選擇一條極限線(T1，T2，T3或T4)。接著，找到該極限線上和速度S2對應(yīng)的位置。請注意只有極限線T1和極限線T4是隨著速度S2的改變給出橫向加速度的變化極限值(在b和c之間及在-c和-b之間)的極限線。這是因?yàn)橐紤]到一些傾斜系統(tǒng)不是在整個(gè)速度范圍對超高不足進(jìn)行均勻補(bǔ)償。a、b和c的實(shí)際值是作為應(yīng)用環(huán)境的函數(shù)預(yù)置的c必須設(shè)置成認(rèn)可所有彎道上制動(dòng)時(shí)測得的橫向加速度；b是利用認(rèn)可常規(guī)行駛加速度和拒絕由故障造成的不合格加速度的測量值設(shè)置的；a利用測得值設(shè)置，其取決于軌道質(zhì)量并且設(shè)置成為在直道上或在零超高不足的彎道上行駛時(shí)避免發(fā)出假告警。
同樣以相同的方法預(yù)置SP1和SP2的值SP1是執(zhí)行傾斜的速度，SP2是用來漸進(jìn)地達(dá)到最大傾斜補(bǔ)償?shù)乃俣?。這些值通常是由鐵路當(dāng)局根據(jù)鐵軌外形尺寸以及車廂限制選定的。
表1 極限線選擇表

當(dāng)傾斜命令幅度S11小于1°時(shí)，極限線總為T1或?yàn)門4(更隨意)。該異常的原因在于，當(dāng)列車在低超高不足的情況下通過彎道時(shí)，可能遇到極性檢查標(biāo)記S8瞬時(shí)為正的情況。
如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明白那樣，可把傾斜命令幅度S11的極限角設(shè)置為其它值，這不會(huì)改變本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。例如，若在某特定系統(tǒng)中，2°看起來更好地代表該極限，則可以改變角度值。
這些情況包括低速經(jīng)過高超高彎道的情況在該情況下，橫向加速度S4′可具有相對大的值，因?yàn)樗鼫y量重力分量。在低速時(shí)，傾斜命令小或者為零。如果命令S3的極性和加速度S4′的極性相同，則不會(huì)把極限線T2或T3選擇為極限線。這避免了假告警。
閾函數(shù)93產(chǎn)生橫向加速度極限S9，在第二比較器94中將它和橫向加速度S4′比較，產(chǎn)生值為“低于極限”或“高于極限”的比較信號S10。如果比較信號S10具有超過預(yù)置延遲的“高于極限”的值，則持續(xù)檢驗(yàn)95輸出告警S5。
該機(jī)制包含下述故障情況1.向錯(cuò)誤一側(cè)傾斜(反傾斜)傾斜命令S3和橫向加速度S4′具有相同極性。把a(bǔ)或-a選擇為極限值。
2.在直線軌道段上傾斜類似于情況1；傾斜命令S3和橫向加速度S4′具有相同極性。
3.在需要傾斜的彎道上不傾斜或傾斜不足傾斜命令S3不足。在該情況下取決于速度值，極限值在c和b之間或者在-c和-b之間變化。
請注意情況1和2的橫向加速度容許極限要比情況3的容許極限更加嚴(yán)格。這是因?yàn)楫?dāng)傾斜列車經(jīng)過彎道時(shí)，總是預(yù)期存在一定量的殘余橫向加速度(見圖5)。另一方面，在直道存在殘余橫向加速度不是物理相容的，因而這種情況更不容許。相同的理也適用于向錯(cuò)誤一側(cè)傾斜。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以用判定方程代替極限線組。把傾斜命令、橫向加速度、速度的值以及它們的相應(yīng)極性代入到一具有具體加權(quán)的方程中可產(chǎn)生告警判定。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，對橫向加速度的限制可以在所有時(shí)間內(nèi)都是固定的。對異常工作的分析會(huì)不那么有效，但是具有固定延遲。另一個(gè)修改是監(jiān)視信號子集而不是監(jiān)視所有三種信號橫向加速度、速度和傾斜命令。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，可以從列車組的其它部件得到橫向加速度。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可使用一條從監(jiān)視部件到主控制器的反饋環(huán)路。該環(huán)路可使主控制器知道已出現(xiàn)告警。利用該信息，主控制器可以嘗試改變它的某些參數(shù)以改正錯(cuò)誤或者使得能關(guān)閉系統(tǒng)，主控制器例如可以允許對某旅客車廂的信號的濾波有較長的延遲，或者可以修改用來計(jì)算傾斜命令的基準(zhǔn)值以便考慮到和特定傳感器相關(guān)聯(lián)的誤差。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)視列車傾斜系統(tǒng)的方法，包括測量至少一個(gè)旅客車廂中的旅客所受到的橫向加速度；生成橫向加速度信號；把所述橫向加速度信號和橫向加速度的可接受水平進(jìn)行比較；以及作為所述比較的結(jié)果改變所述旅客車廂的所述傾斜系統(tǒng)的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)所述旅客車廂的速度以及所述旅客車廂的所述傾斜系統(tǒng)的傾斜命令，確定所述可接受的橫向加速度水平。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傾斜系統(tǒng)控制的改變包括使所述旅客車廂恢復(fù)到中心位置和禁用所述傾斜系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中禁用所述傾斜系統(tǒng)包括點(diǎn)亮一指示器。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，一個(gè)車廂一個(gè)車廂地完成對所述橫向加速度的比較。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該列車包括多節(jié)旅客車廂并且其中在每節(jié)旅客車廂上獨(dú)立地進(jìn)行所述傾斜系統(tǒng)的禁用。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)所述旅客車廂的速度和用于所述旅客車廂的所述傾斜系統(tǒng)傾斜命令來確定所述可接受的橫向加速度水平，其中所述確定包括比較橫向加速度極性和傾斜命令極性以輸出極性檢查標(biāo)記；以及利用所述極性檢查標(biāo)記、傾斜命令的絕對值、列車速度信號以及所述橫向加速度極性來產(chǎn)生橫向加速度的可接受水平。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中產(chǎn)生所述橫向加速度可接受的水平包括如果傾斜命令幅度小于一閾值并且所述橫向加速度的極性為正，則選擇第一值；如果傾斜命令幅度小于一閾值并且所述橫向加速度的極性為負(fù)，則選擇第二值；如果傾斜命令幅度大于或等于一閾值、所述橫向加速度的極性為正且所述極性檢查標(biāo)記為正，則選擇第三值；如果傾斜命令幅度大于或等于一閾值、所述橫向加速度的極性為正且所述極性檢查標(biāo)記為負(fù)，則選擇第四值；如果傾斜命令幅度大于或等于一閾值、所述橫向加速度的極性為負(fù)且所述極性檢查標(biāo)記為正，則選擇第五值；以及如果傾斜命令幅度大于或等于一閾值、所述橫向加速度的極性為負(fù)且所述極性檢查標(biāo)記為負(fù)，則選擇第六值。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中橫向加速度可接受的水平是一條極限線并且是速度的函數(shù)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中橫向加速度可接受的水平是一條極限并且是速度的函數(shù)。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中傾斜命令幅度的所述閾值約在0.5°到3°之間。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中產(chǎn)生所述橫向加速度可接受水平包括利用所述速度、所述橫向加速度和所述傾斜命令求解一判定方程。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中利用一個(gè)表格選擇橫向加速度的可接受水平。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中橫向加速度可接受水平的所述第一值和所述第四值相等。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其中橫向加速度可接受水平的所述第二值和所述第六值相等。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過旅客車廂廂體上的加速度計(jì)測量所述橫向加速度。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述極限線從啟動(dòng)速度到第一速度保持不變，從第一速度到第二速度隨速度線性地變化，并且從第二速度后保持不變。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述極限對于所有速度保持不變。
19.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括當(dāng)所述橫向加速度大于所述橫向加速度可接受水平達(dá)預(yù)定延遲時(shí)改變對所述傾斜系統(tǒng)的控制。
20.一種用于監(jiān)視列車傾斜系統(tǒng)的系統(tǒng)，包括一個(gè)橫向加速度傳感器，用于檢測旅客處感覺到的橫向加速度并輸出橫向加速度信號；以及一個(gè)比較器，用于接收所述橫向加速度信號和橫向加速度極限信號并且生成控制信號輸出。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)橫向加速度極限生成器，其接收速度、橫向加速度和傾斜命令中的至少一個(gè)并產(chǎn)生橫向加速度可接受水平。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中按速度值、橫向加速度的極性、以及傾斜命令的幅度和極性的函數(shù)計(jì)算橫向加速度極限。
23.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述列車具有多節(jié)旅客車廂并且包括用于每節(jié)旅客車廂的一個(gè)響應(yīng)所述控制信號輸出的傾斜控制器，以及傳感器組和傾斜液壓系統(tǒng)。
24.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述列車具有多節(jié)旅客車廂并且包括用于每節(jié)旅客車廂的多個(gè)響應(yīng)所述控制信號輸出的傾斜控制器，以及傳感器組和傾斜液壓系統(tǒng)。
25.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述比較器接收橫向加速度信號和橫向加速度可接受水平，并且當(dāng)橫向加速度大于該橫向加速度可接受水平達(dá)預(yù)定延遲時(shí)改變所述傾斜系統(tǒng)的控制。
26.一種用于監(jiān)視列車傾斜系統(tǒng)的系統(tǒng)，包括第一極性檢測器，用于檢測旅客車廂橫向加速度的極性，第二極性檢測器，用于檢測旅客車廂傾斜命令的極性，一個(gè)絕對值檢測器，用于檢測所述傾斜命令的絕對值，第一比較器，用于比較所述橫向加速度極性和所述傾斜命令極性并輸出極性檢查標(biāo)記，一個(gè)閾函數(shù)，其利用所述橫向加速度極性，所述極性檢查標(biāo)記、所述傾斜命令絕對值以及所述旅客車廂的速度來計(jì)算橫向加速度極限并且輸出所述極限，第二比較器，用于比較所述極限和所述橫向加速度，以及持續(xù)檢驗(yàn)，用于當(dāng)所述橫向加速度大于所述極限超過預(yù)定延遲時(shí)改變所述傾斜系統(tǒng)的控制。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)響應(yīng)所述持續(xù)檢驗(yàn)的指示器。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述指示器位于駕駛室中。
29.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述指示器自動(dòng)關(guān)閉傾斜系統(tǒng)。
30.如權(quán)利要求8所述的方法，其中傾斜命令幅度的所述閾值約為1°。
31.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述第二比較器生成從低于極限和高于極限中的至少一個(gè)選擇的比較信號，以及若所述比較信號高于極限的時(shí)間超過預(yù)定延遲，則所述持續(xù)檢驗(yàn)改變所述傾斜系統(tǒng)的控制。
全文摘要
利用傾斜列車旅客車廂中的旅客所受到的橫向加速度的測量，完成對橫向加速度可接受水平的比較。作為該比較的結(jié)果，改變傾斜系統(tǒng)的控制?？梢砸粋€(gè)車廂一個(gè)車廂為基礎(chǔ)自動(dòng)地或者利用傾斜系統(tǒng)控制器人工地關(guān)閉傾斜系統(tǒng)。由于可迅速地實(shí)現(xiàn)對傾斜系統(tǒng)異常操作的檢測，故改善了旅客舒適度。
文檔編號B61F5/22GK1402677SQ00816399
公開日2003年3月12日 申請日期2000年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月1日
發(fā)明者丹尼爾·拉諾克斯, 貝諾斯·拉希科特 申請人:博姆巴迪爾公司