專利名稱：用于預(yù)測車輛的車輪的車輪軸承的溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于預(yù)測車輛的車輪的車輪軸承的溫度的方法；一種根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于實(shí)施該方法的裝置；以及一種根據(jù)權(quán)利要求12所述的按照該方法預(yù)測的溫度的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
當(dāng)今越來越多地在軌道車輛交通中應(yīng)用了診斷-和監(jiān)測系統(tǒng)，利用這些系統(tǒng)檢測軌道車輛的部件和組件的狀態(tài)變化，以便識別出這些部件和組件的損壞。特別是在軌道車輛的輪組中，令人高度關(guān)注的是檢測在過熱方面的損壞?，F(xiàn)代的高速列車超極限地行駛，并且必須因此遵守用于確保共同使用性的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，例如法條96/48/EG。此外，在此需要對軌道車輛的輪組的輪組軸承進(jìn)行隨車-監(jiān)測。為了公開臨界的運(yùn)行狀態(tài)，例如輪組軸承的過熱，特別需要對輪組軸承進(jìn)行溫度監(jiān)測。由EP 1 365 163A1公開了一種用于監(jiān)測軌道車輛的輪組的輪組軸承的溫度的裝置，在該裝置中將傳感器元件直接布置在輪組軸承的密封件上，也就是說盡可能接近輪組軸承的負(fù)載區(qū)域。在輪組軸承的負(fù)載區(qū)域上根據(jù)本發(fā)明、也就是說在外軸承環(huán)的切線方向上看在上面出現(xiàn)最高溫度，然而將溫度傳感器直接安裝在輪組軸承的該負(fù)載區(qū)域上導(dǎo)致在機(jī)械安裝的溫度傳感器和其布線方面的一定投入，并且特別是在軸承單元的內(nèi)部、例如在雙軸承中需要考慮多個負(fù)載區(qū)域時，由于位置原因經(jīng)常在結(jié)構(gòu)上難于實(shí)現(xiàn)。因此通常難以測量在車輪軸承的負(fù)載區(qū)域中的溫度。然而如果在和負(fù)載區(qū)域偏差的或遠(yuǎn)離的測量位置處、例如車輪軸承的軸承蓋處測量溫度變化曲線，那么該信號基于從負(fù)載區(qū)域到測量位置的熱傳導(dǎo)具有時間上的延遲，其也使對測量的溫度的診斷或解釋延遲。如果例如軌道車輛具有300km/h的速度，并且車輪軸承的極限溫度為110°C，并且以高溫度梯度達(dá)到該溫度，那么在現(xiàn)有技術(shù)的溫度監(jiān)測中，在達(dá)到極限溫度時開始自動制動。然而相關(guān)的車輪軸承的溫度對于一個規(guī)定的時間長度來說還明顯上升，即軸承溫度可以超過極限溫度，由此使軸承面臨損壞。因此可能值得期望的是一種方法，利用該方法可以預(yù)測車輪軸承的軸承溫度，以便已經(jīng)在達(dá)到極限溫度之前可以采取適合的措施。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提出一種方法，其利用少量的信號處理技術(shù)方面的投入允許盡可能可靠地對車輛的車輪的車輪軸承的溫度進(jìn)行預(yù)測。該目的通過權(quán)利要求1的特征來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的是，針對參照當(dāng)前的時間點(diǎn)處于將來的時間點(diǎn)或針對參照當(dāng)前的時間點(diǎn)處于將來的時間間隔，以車輪軸承的溫度的、參照當(dāng)前的時間點(diǎn)處于過去的時間間隔中的變化曲線為基礎(chǔ)，來預(yù)測車輛的車輪的車輪軸承的溫度。在此，由車輪軸承的、在當(dāng)前的時間點(diǎn)時存在的溫度和校正值的總和求出車輪軸承的預(yù)測的溫度，取決于至少一個如行駛速度的行駛狀態(tài)條件的變化和車輪軸承的溫度在過去的時間間隔內(nèi)的變化來確定該校正值。換句話說，該方法以間接或直接測量的或估計的車輪軸承溫度的過去的變化曲線為基礎(chǔ)。然后對通過該方法根據(jù)歷史計算出的校正值，取決于至少一個行駛狀態(tài)條件進(jìn)行加權(quán)平均，并且加在實(shí)際測量的溫度上。該結(jié)果是對根據(jù)規(guī)定的時間間隔調(diào)節(jié)的車輪軸承溫度的預(yù)測。在此，通過例如行駛速度的行駛狀態(tài)條件的變化或多個行駛狀態(tài)條件的組合的變化隱含地考慮了車輪軸承中的輸入熱量的變化。通過該方法可以補(bǔ)償在現(xiàn)有技術(shù)中存在的延遲，其出現(xiàn)直至存在診斷結(jié)果，以便占據(jù)可靠的狀態(tài)并且以便避免損害。由于對軸承溫度進(jìn)行預(yù)測，因此可以利用提出的方法已經(jīng)這樣提早地激活警報信號，即測量的軸承溫度還完全沒有達(dá)到極限溫度，然而根據(jù)預(yù)測可以期待達(dá)到該溫度。然后，軸承溫度在開始對應(yīng)措施、例如自動制動之后的繼續(xù)上升并不重要，這是因?yàn)槭孪冗€完全沒有達(dá)到該極限軸承溫度。根據(jù)本發(fā)明的方法因此特別適于這些車輛，在這些車輛中特別值得期待的是由安全原因出發(fā)監(jiān)測車輪軸承，也就是說對于軌道車輛和在這種軌道車輛中的特別是高速列車的車輪軸承。然而該方法也可以用于各種類型的車輛。通過在從屬權(quán)利要求中采取的措施可以有利地進(jìn)一步設(shè)計并且改進(jìn)在權(quán)利要求1 中提出的發(fā)明。特別優(yōu)選地，校正值由代表至少一個行駛狀態(tài)條件在過去的時間間隔內(nèi)的變化的因數(shù)和車輪軸承的溫度在過去的時間間隔內(nèi)的變化的乘積計算出，其中因數(shù)a)在至少一個行駛狀態(tài)條件在過去的時間間隔內(nèi)的變化等于零時，等于預(yù)定值，b)在至少一個行駛狀態(tài)條件在過去的時間間隔內(nèi)的變化為正時，小于預(yù)定值，c)在至少一個行駛狀態(tài)條件在過去的時間間隔內(nèi)的變化為負(fù)時，大于預(yù)定值。在情況a)中，如果至少一個如車輛速度的行駛狀態(tài)條件在過去的時間間隔內(nèi)保持不變的話，則通過以軸承溫度的、在時間上過去的變化曲線為基礎(chǔ)的外推法來預(yù)測軸承溫度的上升。如果相反地，車輛速度在過去的時間間隔期間根據(jù)情況b)減小，那么該影響通過小于預(yù)定值的因數(shù)被考慮，以便獲得預(yù)測的軸承溫度的相對較小的值。因此應(yīng)防止的是，在過去進(jìn)行的軸承溫度上升也在制動過程之后被外推出，這是因?yàn)橥ㄟ^制動減小了車輪軸承中的熱量輸入。然而如果根據(jù)情況C)在過去的時間間隔內(nèi)提高了行駛速度，則因此認(rèn)為進(jìn)一步提高了車輪軸承中的熱量輸入，因此設(shè)置一個大于預(yù)定值的因數(shù)，以便計算這種影響。特別優(yōu)選地提出，a)如果車輪軸承的、在當(dāng)前的時間點(diǎn)時存在的溫度或預(yù)測的溫度超過了針對至少一個預(yù)定時間間隔的預(yù)定的溫度閾值，則產(chǎn)生警告信號(W)，b)如果車輪軸承的預(yù)測的溫度超過了針對至少一個預(yù)定時間間隔的預(yù)定的溫度閾值，則產(chǎn)生警報信號。然后取決于通過車輪軸承的實(shí)際存在的(并且測量或估計的)溫度或通過車輪軸承的預(yù)測的溫度到達(dá)閾值，來產(chǎn)生警告信號或警報信號。在此鑒于干涉措施的、例如對車輛的自動制動的迫切性，警告信號相對于首要的警報信號是次要的信號，該警報信號是立即采取干涉措施的條件。通過考慮不同的溫度、即一方面是實(shí)際存在的軸承溫度并且另一方面是預(yù)測的軸承溫度，得出適合于各個行駛條件或運(yùn)行條件的診斷關(guān)系。在過去的時間間隔內(nèi)的溫度梯度確定較大時警告信號是失效的，這是因?yàn)槿缓罂梢苑浅Ｑ杆俚剡_(dá)到對于所涉及的車輪軸承而言的極限狀態(tài)，因此在此情況下在警告信號之前引出引起干涉措施的警報信號。當(dāng)在過去的時間間隔內(nèi)的溫度梯度適當(dāng)時，在此外仍需要產(chǎn)生的警報信號之前出現(xiàn)的是警告信號，根據(jù)該信號可以例如通過減小行駛速度來適合地作出反應(yīng)。由此得出適合狀態(tài)的信號特征，因此取決于各個狀態(tài)，例如然后如果在過去的時間間隔中溫度適當(dāng)上升時，可以在警報信號之前出現(xiàn)警告信號。否則，即當(dāng)在過去的時間間隔中溫度梯度較大時，產(chǎn)生警報信號，并且因此警告信號失效。在第一種情況下，警報信號然后基于警告信號仍可以通過干涉措施防止如減小速度，在第二種情況下通常與此不同。根據(jù)本發(fā)明的方法的該設(shè)計方案允許提早識別軸承的極限狀態(tài)，在該狀態(tài)中考慮溫度的變化曲線和其他影響軸承中的熱量輸入的系統(tǒng)狀態(tài)。通過表征的特性，在占據(jù)可靠狀態(tài)時補(bǔ)償了時間延遲，即在理想情況下該溫度也在對警報作出反應(yīng)后并不超過極限溫度。因此可以引導(dǎo)警報閾值比在現(xiàn)有技術(shù)中更接近極限溫度。為了不獲得對于校正值或因數(shù)來說不真實(shí)的值，將因數(shù)例如限制在預(yù)定的間隔內(nèi)部并且將校正值限制為最大值。針對因數(shù)的間隔或針對校正因數(shù)的最大值例如由實(shí)驗(yàn)得
出ο此外優(yōu)選地，以在和車輪軸承不同的、但和車輪軸承以直接或間接的方式形成導(dǎo)熱連接的部件上測量的溫度為基礎(chǔ)，來確定車輪軸承的、在當(dāng)前的時間點(diǎn)時的溫度，其中將至少部分覆蓋車輪軸承的輪組軸承蓋或輪組軸承的輪組軸承殼體考慮作為和輪組軸承不同的部件。采取該措施對開頭提到的狀態(tài)進(jìn)行計算，據(jù)此通常很難將溫度傳感器安裝在車輪軸承的負(fù)載區(qū)域中。由于根據(jù)本發(fā)明的方法通過在時間上對軸承溫度的預(yù)測可以在最大程度上補(bǔ)償通過在其他位置上(直接)測量車輪軸承溫度而決定的缺點(diǎn)，其涉及對運(yùn)行條件的變化作出的反應(yīng)的時間延遲，因此在成本方面更加有效地間接測量車輪軸承溫度不再有缺點(diǎn)。本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用，將按照本方法預(yù)測的、車輪軸承的溫度和溫度極限值進(jìn)行比較，其中車輪軸承的、超過溫度極限值的預(yù)測的溫度提供針對至少一個配屬于或相鄰于車輪軸承的摩擦制動器的張緊狀態(tài)的信號，并且車輪軸承的、低于溫度極限值的預(yù)測的溫度提供針對配屬于或相鄰于車輪軸承的摩擦制動器的松開狀態(tài)的信號。利用按照根據(jù)本發(fā)明的方法預(yù)測的、車輪軸承1的溫度Tin，p，因此也可以監(jiān)測軌道車輛的、參照車輪軸承1相鄰的摩擦制動器的功能(張緊或松開)。本發(fā)明也涉及一種用于實(shí)施上述方法的裝置，其中設(shè)有用于直接或間接測量車輪軸承的溫度的溫度傳感器；以及微型計算機(jī)，在該微型計算機(jī)中執(zhí)行計算模型，用于預(yù)測車輪軸承的溫度。特別優(yōu)選地，溫度傳感器和速度傳感器組成組合傳感器。那么對于溫度傳感器不存在通過安裝傳感器和布線產(chǎn)生的附加成本。這種組合傳感器特別應(yīng)用在軌道車輛的防滑裝置中。


以下一般性地結(jié)合對本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例的說明根據(jù)附圖詳細(xì)地說明其它改進(jìn)本發(fā)明的措施。在附圖中示出圖1是軌道車輛的具有溫度傳感器的輪組軸承的示意圖；圖2是在用于估計圖1的輪組軸承的輪組軸承溫度或軌道車輛的周圍溫度的方法的范疇中的計算模型的示意性等效電路圖；圖3是用于描述估計圖1的輪組軸承的輪組軸承溫度的方法的框圖；圖4是用于描述預(yù)測圖1的輪組軸承的輪組軸承溫度的方法的框圖；圖5是表示輪組軸承溫度和行駛速度的相關(guān)性的圖表；圖6是用于描述利用該方法在過去溫度梯度較小時所預(yù)測的溫度的圖表；圖7是用于描述利用該方法在過去溫度梯度較大時所預(yù)測的溫度的圖表。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出了軌道車輛的輪組軸承1的示意圖，其中在輪組的軸或輪軸2上在端側(cè)布置了兩個在此未精確示出的車輪。分別一個輪組軸承1處于車輪附近，輪組軸承將輪軸2支撐在在此同樣未示出的轉(zhuǎn)向架上。優(yōu)選地，輪組軸承1是雙軸承，即兩個在軸向方向上依次布置的輪組軸承，例如以兩個滾動軸承的形式存在。下列實(shí)施方式涉及借助于計算模型對輪組軸承1的溫度進(jìn)行估計的一種方法和一種裝置。用于估計輪組軸承1的溫度的計算模型的基礎(chǔ)是將下列參數(shù)模型化，即輪組或輪組軸承1的部件的熱容量、在輪組或輪組軸承1的部件中的熱傳導(dǎo)、在輪組或輪組軸承1 的部件之間的熱阻以及強(qiáng)制的、通過軌道車輛的行駛速度決定的強(qiáng)制對流、在輪組或輪組軸承1的部件之間的自由對流和熱傳遞到周圍環(huán)境中。強(qiáng)制對流是軌道車輛的速度的作用。在圖2中示出計算模型的等效電路圖并且等效電路圖具有以下要素輪軸2具有熱容量Ctl，其中象征性地通過熱阻Rtll由輪軸到具有熱容量C1的輪組軸承1進(jìn)行熱傳導(dǎo)或反向進(jìn)行。因此優(yōu)選地設(shè)計為滾動軸承的輪組軸承1的內(nèi)環(huán)和輪軸2 直接導(dǎo)熱連接。簡化地，兩個組成雙軸承的輪組軸承1具有熱容量Cl。此外表示了自由和強(qiáng)制的對流，即通過熱阻Rtla和Rtlb從輪軸2到周圍環(huán)境的熱傳遞。基于軌道車輛的行駛速度Vtrain進(jìn)行強(qiáng)制對流。假設(shè)的是，輪軸2具有溫度 ；。從具有熱容量Cl的輪組軸承1開始進(jìn)行到輪組軸承1的共同的、具有熱容量C2的輪組軸承殼體4的熱傳遞，以及經(jīng)過熱阻Rtll到具有熱容量Ctl的輪組2的熱傳遞。此外，在輪組軸承1中進(jìn)行取決于軌道車輛的速度Vtrain的熱量輸入。假設(shè)的是，輪組軸承1具有溫度1\。從輪組軸承1的具有熱容量C2的輪組軸承殼體4到輪組軸承1 (C1)的熱傳遞通過熱阻R12象征性地說明，并且通過熱阻&象征性地說明到具有熱容量C3的輪組軸承蓋6的熱傳遞。熱阻R2a和R2b表征了自由和強(qiáng)制對流，并且進(jìn)而表征了從輪組軸承殼體4到周圍環(huán)境或反向的熱傳遞。假設(shè)的是，輪組軸承殼體4具有溫度T2。在輪組軸承蓋6上起作用的自由和強(qiáng)制對流和進(jìn)而由此到周圍環(huán)境中的熱傳遞通過熱阻Ik和R3b象征性地表示。輪組軸承殼體4此外和優(yōu)選地設(shè)計為滾動軸承的輪組軸承1的外軸承環(huán)直接導(dǎo)熱連接，也在端面?zhèn)群洼喗M軸承蓋6導(dǎo)熱連接。在輪組軸承殼體4和輪組軸承蓋6之間的熱傳導(dǎo)經(jīng)過熱阻I^23進(jìn)行。在具有環(huán)境溫度Tamb的周圍環(huán)境和輪組軸承蓋6之間通過自由對流和基于行駛速度Vteain的強(qiáng)制對流的熱傳遞的特征在于熱阻R3a和Ra^輪組軸承蓋6圍繞輪軸2的端部，該端部軸向地向外伸出超過輪組軸承1 一段，并且在其上設(shè)計有此外在此未示出的速度傳感器的感應(yīng)器8。速度傳感器發(fā)出速度信號給軌道車輛的防滑裝置，以便可以執(zhí)行滑轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的制動。代替直接測量輪組軸承1的溫度T1，借助于溫度傳感器10測量輪組軸承蓋6的溫度T3。此外也設(shè)有在此未示出的用于直接或間接測量軌道車輛的行駛速度Vteain的傳感器， 以及首先也設(shè)有在此未示出的用于測量環(huán)境溫度Tamb的傳感器。在圖3中作為框圖示出的、計算模型Tbeming，estimator的優(yōu)選實(shí)施例中，將輪組軸承蓋6的通過溫度傳感器8測得的溫度T3稱為T_s。此外在圖3中利用TB,est標(biāo)記需要由計算模型Tbeming，estimator估計的、輪組軸承1的溫度1\。相反地，環(huán)境溫度Tamb以及軌道車輛的行駛速度Vtrain的標(biāo)記保持不變。計算模型Tbeming，estimator基于其在圖2中示出的結(jié)構(gòu)然后能夠取決于軌道車輛的速度Vtrain和環(huán)境溫度Tamb作為輸入值來估計輪組軸承1的溫度TB,est。附加地，與輪組軸承殼體4和輪組軸承1導(dǎo)熱連接的輪組軸承蓋6的溫度Tmeas在運(yùn)行時作為測量溫度被溫度傳感器10測量。與此并行地，借助于計算模型Tbeming，estimator 也將輪組軸承蓋6的溫度估計為估計溫度T_s,est。為了改進(jìn)計算模型Tb_ingeStimat0r在估計輪組軸承1的溫度TB, est方面的精確度，計算模型Tb_ingeStimator具有校正部分Kb，利用其根據(jù)輪組軸承蓋6的測量溫度Tmeas 和輪組軸承蓋6的估計溫度T_s,est的比較進(jìn)行連續(xù)的、暫時的、或周期的校正或補(bǔ)償。換而言之，用于估計輪組軸承1的溫度TB, est的計算模型Tbe_geStimat0r的固有校正或固有補(bǔ)償，通過測量和估計在輪組的、不同于輪組軸承1的位置上的溫度來實(shí)現(xiàn)，但其通過熱傳導(dǎo)或熱傳遞和輪組軸承1熱力學(xué)地連接。該位置優(yōu)選的是輪組軸承蓋6，這是因?yàn)橐环矫婊谡加妹娣e的原因可以將溫度傳感器10比安裝在輪組軸承1上更簡單地安裝在輪組軸承蓋上。另一方面，將和感應(yīng)器8共同作用的、用于防滑保護(hù)的速度傳感器布置在輪組軸承蓋6上，從而可以有利地將溫度傳感器10和速度傳感器組成組合傳感器10。此外在計算模型TbemingeStimat0r中執(zhí)行基礎(chǔ)校正或基礎(chǔ)參數(shù)化，由此出發(fā)使校正部分Kb或校正項(xiàng)Kb適用于改進(jìn)計算模型Tb_ingestimator在軌道車輛運(yùn)行時的精確度。 計算模型TbemingeStimator的輸入-或基礎(chǔ)校正例如由車輛參數(shù)導(dǎo)出，借助于模擬(例如有限元)確定或可以基于測量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。因此，估計的結(jié)果是輪組軸承1的溫度TB,est，并且該結(jié)果表示輪組軸承1在實(shí)際或當(dāng)前的時間點(diǎn)t時的溫度。該溫度自然也可以直接在輪組軸承1上借助于適合的傳感器測定。針對以下涉及用于預(yù)測輪組軸承1的溫度的一種方法和一種裝置的實(shí)施方式，以 Tin, 5標(biāo)記在針對參照當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)處于將來的時間點(diǎn)(t+Atp)或針對參照當(dāng)前的時間點(diǎn)⑴處于將來的時間間隔(t，t+Atp)預(yù)測的溫度，并且以Tin標(biāo)記參照當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)測量的或如事先說明的估計的、輪組軸承1的溫度TB,est。以車輪軸承(1)的溫度Tin的、參照所述當(dāng)前的時間點(diǎn)⑴處于過去的時間間隔t_Atp，t]中的變化曲線為基礎(chǔ)，來進(jìn)行對車輪軸承1的溫度的預(yù)測，其中由車輪軸承1 的、在當(dāng)前的時間點(diǎn)t時存在的溫度Tin(上面TB,est)和校正值Δ Tp的總和求出車輪軸承1 的預(yù)測的溫度Tin,ρ，取決于至少一個如行駛速度Δ Vtrain的行駛狀態(tài)條件的變化和輪組軸承的溫度ATin在過去的時間間隔t_Atb，t]內(nèi)的變化來確定該校正值Tin,p = Tin+ATp (1)針對時間點(diǎn)(t+ Δ tp)預(yù)測的溫度是以在時間點(diǎn)⑴時估計或測量的溫度Tin為基石出。為了確定校正值ΔΤρ，首先求出車輪軸承1的溫度Tin在過去的時間間隔t_Atb， t中的溫度上升Δ Tb。在例外的情況中Atb= Atp。則有效的是ΔΤρ = c' ATb (2)其中校正值Δ Tp優(yōu)選地限制在間隔0，ΔΤΜΧ中。特別優(yōu)選地，校正值ΔΤρ由代表例如行駛速度Vteain在過去的時間間隔t_Atb， t內(nèi)的變化的因數(shù)c和車輪軸承1的溫度在過去的時間間隔(t_Atb，t)內(nèi)的變化八??；的乘積計算出。利用Vtain(t_ Δ tb) = Vtraiml^P Vtrain(t) = Vtrain，由在間隔極限t-Δ tb，t]的速度得出因數(shù)C。如果速度Vteain改變(例如，Vteain < Vteain,b)，則有效的是c = vtrain/vtrainjb (3)將該因數(shù)c優(yōu)選地限制在間隔cmin，Cfflax]內(nèi)。此外因數(shù)c-在行駛速度Vteain在過去的時間間隔t_Atb，t]內(nèi)的變化等于零時，等于1，-在行駛速度Vteain在過去的時間間隔t_Atb，t]內(nèi)的變化為正時，小于1，在行駛速度Vteain在過去的時間間隔t_Atb，t]內(nèi)的變化為負(fù)時，大于1。在c = 1時，如果行駛速度Vteain在過去的時間間隔t_Atb，t]內(nèi)保持不變，則通過外推法以測量的或估計的輪組軸承溫度Tin(t)為基礎(chǔ)預(yù)測輪組軸承溫度Tin,p(t)的上升。該狀態(tài)在圖5中示出，特別例外的情況是Atb = Atp。如果相反地，行駛速度Vteain在過去的時間間隔t-Δ tb，t中減小，那么將經(jīng)過因數(shù)c的影響考慮為小于1，以便為預(yù)測的輪組軸承溫度Tin,p(t)保持與此相對較小的值。因此應(yīng)防止在過去進(jìn)行的輪組軸承溫度上升也在制動過程之后被外推，這是因?yàn)橥ㄟ^制動減小了到車輪軸承1中的熱量輸入。該狀態(tài)在圖6的圖表中示出，其說明了測量或估計的輪組軸承溫度Tin(實(shí)線)和輪組軸承溫度Tin,p (虛線)與行駛速度Vteain的相關(guān)性。在此，行駛速度Vtrain在過去的時間間隔t-Δ tb，t]中減小，因此在此的溫度梯度Δ Tb相對較小。然而如果根據(jù)情況C)，行駛速度Vtrain在過去的時間間隔t_ Δ tb，t中增大，則因此認(rèn)為，到車輪軸承1中的熱量輸入進(jìn)一步增大，因此因數(shù)c大于1，以便計算這種影響。圖7的圖表示出了該情況，其說明了測量或估計的輪組軸承溫度Tin(實(shí)線)和輪組軸承溫度Tin, p (虛線)與行駛速度Vtrain的相關(guān)性。在此行駛速度Vteain在過去的時間間隔t- Δ tb，t]中增大，因此在此的溫度梯度Δ Tb相對較大。此外特別優(yōu)選地提出，-如果車輪軸承1的、在當(dāng)前的時間點(diǎn)時存在的溫度Tin或預(yù)測的溫度Tin,ρ超過了針對至少一個預(yù)定時間間隔Δ tw的預(yù)定的溫度閾值Tw，則產(chǎn)生警告信號W，-如果車輪軸承1的預(yù)測的溫度Tin,p超過了針對至少一個預(yù)定時間間隔ΔtA的預(yù)定的溫度閾值TA，則產(chǎn)生警報信號A。在此鑒于干涉措施的迫切性例如對軌道車輛或軌道列車自動地制動，警告信號W 相對于首要的警報信號A是次要的信號，該警報信號是立即采取干涉措施的條件。如果參照圖6和圖7，例如輪組軸承1的極限溫度是120°C，那么將用于產(chǎn)生在現(xiàn)有技術(shù)中的警報信號A(常規(guī)警報)的閾值Ta例如確定為100°C，以便提供足夠的安全距離。 用于產(chǎn)生警告信號W的閾值Tw例如為90°C。相反地，用于產(chǎn)生警報信號A的閾值Ta對于根據(jù)本發(fā)明的用于預(yù)測輪組軸承溫度 Tin,p的方法來說處于極限溫度(120°C )附近，并且例如為110°C。在圖7的實(shí)例中，測量或估計的溫度Tin在激活警報信號A時例如為85°C，即盡管用于產(chǎn)生警報信號的閾值Ta比現(xiàn)有技術(shù)中高10°C，但已經(jīng)在低15°C的溫度時實(shí)現(xiàn)對警報信號A的激活。因此可以在對警報信號A作出適合的反應(yīng)時防止完全達(dá)到輪組軸承1的極限溫度(120°C )。當(dāng)輪組軸承1的溫度在過去的時間間隔t_ Δ tb，t中的溫度梯度Δ Tb確定較大時，如在圖7中的情況，則警告信號W是失效的，或時間上僅僅在警報信號A之后產(chǎn)生，這是因?yàn)槿缓罂梢苑浅Ｑ杆俚剡_(dá)到對于所涉及的輪組軸承1而言的極限狀態(tài)，因此在此情況下在警告信號W之前弓I出引起干涉措施的警報信號Α。當(dāng)輪組軸承1在過去的時間間隔t_Atb，t中的溫度的溫度梯度ATb適當(dāng)時，如在圖6中的情況，在此外仍需要產(chǎn)生的警報信號A之前出現(xiàn)的是警告信號W，根據(jù)該信號可以例如通過減小行駛速度Vteain來適合地作出反應(yīng)。也考慮將輪組軸承1的、通過根據(jù)本發(fā)明的方法預(yù)測的溫度Tin,p優(yōu)選地和溫度極限值相比，以便可以判斷配屬于或相鄰于輪組軸承1的(在此未示出的)制動裝置、特別是盤式制動器是否處于松開或張緊狀態(tài)。然后，車輪軸承1的、超過溫度極限值的預(yù)測的溫度Tin,p提供針對配屬于或相鄰于車輪軸承1的摩擦制動器的張緊狀態(tài)的信號，并且車輪軸承1的、低于溫度極限值的估計的預(yù)測的溫度Tin, p提供用于針對配屬于或相鄰于車輪軸承1的摩擦制動器的松開狀態(tài)的信號。這基于這種經(jīng)驗(yàn)，在張緊摩擦制動器時產(chǎn)生摩擦熱量。這種摩擦熱量然后通過熱傳遞、熱傳導(dǎo)沿著輪軸2和/或?qū)α鱾鬟f到相鄰的輪組軸承1上。輪組軸承1的、相對較低的預(yù)測溫度Tin,p然后并不僅僅指出輪組軸承1的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且也指出了相鄰的摩擦制動器的松開狀態(tài)。與此相反地，輪組軸承1的、相對較高的預(yù)測溫度Tin,p指出過熱運(yùn)轉(zhuǎn)的輪組軸承1和/或參照所涉及的輪組軸承1的相鄰的摩擦制動器的張緊狀態(tài)。參考標(biāo)號表
1輪組軸承2 輪軸4輪組軸承殼體6輪組軸承蓋8感應(yīng)器10溫度傳感器
權(quán)利要求
1.一種方法，用于針對參照當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)處于將來的時間點(diǎn)(t+Atp)或針對參照所述當(dāng)前的時間點(diǎn)⑴處于將來的時間間隔(t，t+Atp)，以車輪軸承(1)的溫度(Tin)的、 參照所述當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)處于過去的時間間隔(t_Atb，t)中的變化曲線為基礎(chǔ)，來預(yù)測車輛的車輪的所述車輪軸承(1)的溫度(Tin，P)，其中由所述車輪軸承(1)的、在所述當(dāng)前的時間點(diǎn)⑴時存在的所述溫度(Tin)和校正值(ΔΤρ)的總和求出所述車輪軸承⑴的所述預(yù)測的溫度(Tin,ρ)，取決于至少一個如行駛速度(Avteain)的行駛狀態(tài)條件的變化和所述車輪軸承(1)的溫度(ATb)在所述過去的時間間隔(t-Atb，t)內(nèi)的變化來確定所述校正值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述校正值(ΔΤρ)由代表至少一個行駛狀態(tài)條件(Δν)在所述過去的時間間隔(t-Atb，t)內(nèi)的變化的因數(shù)(c)和所述車輪軸承 (1)的所述溫度(ATb)在所述過去的時間間隔(t_Atb，t)內(nèi)的變化的乘積計算出，其中所述因數(shù)(C)a)在所述至少一個行駛狀態(tài)條件(Avtrain)在所述過去的時間間隔(t-Atb，t)內(nèi)的變化等于零時，等于預(yù)定值，b)在所述至少一個行駛狀態(tài)條件(Avtrain)在所述過去的時間間隔(t-Atb，t)內(nèi)的變化為正時，小于所述預(yù)定值，c)在所述至少一個行駛狀態(tài)條件(Avtrain)在所述過去的時間間隔(t-Atb，t)內(nèi)的變化為負(fù)時，大于所述預(yù)定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述因數(shù)(c)限制為在預(yù)定間隔(cmin， cmax)內(nèi)的預(yù)定值。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，a)如果所述車輪軸承(1)的、在所述當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)時存在的所述溫度(Tin)或所述預(yù)測的溫度(Tin,p)超過了針對至少一個預(yù)定時間間隔(Atw)的預(yù)定的溫度閾值(Tw)，則產(chǎn)生警告信號(W)，b)如果所述車輪軸承(1)的所述預(yù)測的溫度(Tin,p)超過了針對至少一個預(yù)定時間間隔(Δ Α)的預(yù)定的溫度閾值(Ta)，則產(chǎn)生警報信號(A)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，測量或估計所述車輪軸承 (1)的、在所述當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)時的所述溫度(Tin)和所述車輪軸承(1)的、在所述過去的時間間隔(t-Atb，t)內(nèi)的所述溫度(Tin)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，以在和所述車輪軸承(1)不同的、但和所述車輪軸承(1)以直接或間接的方式形成導(dǎo)熱連接的部件(6)上測量的溫度為基礎(chǔ)，來確定所述車輪軸承(1)的、在所述當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)時的所述溫度(Tin)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將至少部分覆蓋所述車輪軸承(1)的輪組軸承蓋(6)或輪組軸承殼體(4)考慮作為和輪組軸承(1)不同的所述部件(6)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述校正值(ΔΤΡ)限制為最大值(ΔΤρ,_)。
9.一種用于實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的裝置，其特征在于，設(shè)有 用于直接或間接測量所述車輪軸承(1)的溫度的溫度傳感器(10)；以及微型計算機(jī)，在所述微型計算機(jī)中執(zhí)行計算模型，用于預(yù)測所述車輪軸承(1)的溫度(Tin,ρ)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述車輛是軌道車輛，并且所述車輪軸承(1)是所述軌道車輛的輪組的輪組軸承。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所述溫度傳感器(10)和速度傳感器組成組合傳感器。
12.—種應(yīng)用，將按照根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法預(yù)測的、車輪軸承(1) 的溫度(Tin,p)和溫度極限值進(jìn)行比較，其特征在于，所述車輪軸承(1)的、超過所述溫度極限值的預(yù)測的溫度(Tin,p)提供針對至少一個配屬于或相鄰于所述車輪軸承(1)的摩擦制動器的張緊狀態(tài)的信號，并且所述車輪軸承(1)的、低于所述溫度極限值的預(yù)測的溫度(Tin,p) 提供針對配屬于或相鄰于所述車輪軸承(1)的所述摩擦制動器的松開狀態(tài)的信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，用于針對參照當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)處于將來的時間點(diǎn)(t+Δtp)或針對參照當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)處于將來的時間間隔(t，t+Δtp)，以車輪軸承(1)的溫度(Tin)的、參照當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)處于過去的時間間隔(t-Δtb，t)中的變化曲線為基礎(chǔ)，來預(yù)測車輛的車輪的車輪軸承(1)的溫度(Tin，p)，其中由車輪軸承(1)的、在當(dāng)前的時間點(diǎn)(t)時存在的溫度(Tin)和校正值(ΔTp)的總和求出車輪軸承(1)的預(yù)測的溫度(Tin，p)，取決于至少一個如行駛速度(Δvtrain)的行駛狀態(tài)條件的變化和車輪軸承(1)的溫度(ΔTb)在過去的時間間隔(t-Δtb，t)內(nèi)的變化來確定該校正值。
文檔編號B61K9/04GK102574534SQ201080040049
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者烏爾夫·弗里森, 拉爾夫·富特文勒 申請人:克諾爾-布里姆斯軌道車輛系統(tǒng)有限公司