DE69828316T2

DE69828316T2 - Verfahren und vorrichtung zum feststellen des entgleisens von eisenbahnwagen

Info

Publication number: DE69828316T2
Application number: DE69828316T
Authority: DE
Inventors: Kunihito-Tokyu Car Corporation Sato
Original assignee: Tokyu Car Corp
Current assignee: Japan Transport Engineering Co
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: ATE285352T1; DE69828316D1; EP1104734A1; EP1104734B1; EP1104734A4; US6411870B1; WO2000009379A1; JP4246919B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entgleisungs-Erfassungsverfahren und eine Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung zur automatischen Erfassung einer Entgleisung von rollendem Material.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Im Allgemeinen muss im Fall des Entgleisens von rollendem Material die Entgleisung von dem Wagenführer usw. des rollenden Materials durch visuelles Erkennen oder persönliche Empfindung des Wagenführers usw. erfasst werden. In dem Fall jedoch, in dem die Entgleisung an einem am hinteren Teil angekoppelten Wagen auftritt, bestünde auch während eines bemannten Betriebs die Möglichkeit, dass der Wagenführer usw. die Entgleisung nicht erkennen könnte.
Beispielsweise beschreibt das Dokument US 3,994,459 ein Entgleisungs-Erfassungssystem, das eine Sendevorrichtung umfasst, die sich in der Mitte zwischen den Enden eines Wagens befindet. Die Sendevorrichtung sendet Signale an eine Empfangsvorrichtung (in der Lokomotive), wenn eine vertikale Beschleunigung des Wagens vorhanden ist, die auf eine Entgleisung zurückzuführen ist. Die Empfangsvorrichtung aktiviert eine Warnvorrichtung, um den Lokomotivführer zu informieren, dass eine Entgleisung eingetreten ist.
Für den automatischen unbemannten Betrieb von rollendem Material ist es erforderlich, das entgleiste rollende Material daran zu hindern, weiterzufahren, und das rollende Material unmittelbar nach dem Eintreten der Entgleisung anzuhalten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Entgleisungs-Erfassungsverfahren und eine Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung für rollendes Material bereitzu stellen, die in der Lage sind, das Entgleisen von rollendem Material automatisch zu erfassen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Entgleisungs-Erfassungsverfahren für rollendes Material, das gemäß der vorliegenden Erfindung auf rollendes Material angewendet wird, umfasst ein Drehgestell mit Rädern, die auf Schienen rollen, und eine Federeinrichtung und einen Wagenaufbau, an dem das Drehgestell angebracht ist. Bei diesem Entgleisungs-Erfassungsverfahren wird das rollende Material vorher dazu gebracht, mit veränderlichen Laufgeschwindigkeiten auf einer vorgegebenen Strecke zu fahren. Bei dieser Gelegenheit wird eine maximale Vertikalbeschleunigung in einem vorgegebenen Frequenzbereich an dem Wagenaufbau über der Federeinrichtung bei jeder der veränderlichen Laufgeschwindigkeiten gemessen. Anschließend wird ausgehend von jedem Maximalwert eine Grenz-Vertikalbeschleunigung als ein Schwellenwert zum Erfassen der Entgleisung für jede der Laufgeschwindigkeiten definiert. Während der tatsächlichen Fahrt des rollenden Materials auf der Strecke wird die reale Laufgeschwindigkeit des rollenden Materials erfasst, und die reale Vertikalbeschleunigung wird ebenfalls an dem Wagenaufbau über der Federeinrichtung erfasst. Eine Komponente in dem oben genannten Frequenzbereich wird aus der realen Vertikalbeschleunigung extrahiert. Wenn ein Absolutwert der realen Vertikalbeschleunigung in dem genannten Frequenzbereich die Grenz-Vertikalbeschleunigung übersteigt, die der erfassten realen Laufgeschwindigkeit entspricht, wird bestimmt, dass das rollende Material entgleist ist.
Auf diese Weise kann die Entgleisung genau und sicher erfasst werden, indem die Grenz-Vertikalbeschleunigung in Entsprechung zu der realen Laufgeschwindigkeit des rollenden Materials definiert und die Vertikalbeschleunigung des Wagenaufbaus usw. mit der Grenz-Vertikalbeschleunigung verglichen wird, die der realen Laufgeschwindigkeit während der tatsächlichen Fahrt des rollenden Materials, wie oben beschrieben, entspricht.
In diesem Fall wird die Grenz-Vertikalbeschleunigung vorzugsweise auf einen Wert eingestellt, der größer als der Maximalwert der vorher gemessenen Vertikalbeschleunigung ist.
Es ist außerdem vorzuziehen zu bestimmen, dass das rollende Material entgleist ist, wenn eine vorgegebene Anzahl von solchen Fällen eintritt, dass der Absolutwert der realen Vertikalbeschleunigung die kritische Vertikalbeschleunigung, die der realen Laufgeschwindigkeit entspricht, innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer übersteigt. Demzufolge ist es möglich, ein Auftreten eines irrtümlichen Erfassen der Entgleisung auf Grund der enormen Vertikalbeschleunigung zu vermeiden, die in Ausnahmefällen während der normalen Fahrt auftritt.
Es ist des Weiteren vorzuziehen, dass der vorher genannte Frequenzbereich ein Frequenzbereich ist, in dem ein Absolutwert der zulässigen Vertikalbeschleunigung zur Gewährleistung von Fahrkomfort auf ein Minimum eingestellt ist. Da in diesem Frequenzbereich die Differenz zwischen der Vertikalbeschleunigung während der normalen Fahrt und der Vertikalbeschleunigung bei Entgleisung eindeutig wird, kann die Entgleisung genau und sicher erfasst werden.
Ein weiteres Entgleisungs-Erfassungsverfahren für rollendes Material, das auf das rollende Material angewendet wird, umfasst ein Drehgestell mit Rädern, die auf Schienen rollen, und eine Federeinrichtung und einen Wagenaufbau, an dem das Drehgestellt angebracht ist. In diesem Entgleisungs-Erfassungsverfahren wird die Vertikalbeschleunigung an dem Wagenaufbau über der Federeinrichtung während der Fahrt des rollenden Materials auf den Schienen erfasst. Anschließend wird ein Vertikalverschiebungs-Betrag durch das Doppelintegral der Vertikalbeschleunigung zu jedem vorgegebenen Berechnungszeitpunkt berechnet. Dies ergibt einen Vertikalverschiebungs-Betrag pro Berechnungszeitpunkt für den Teil oberhalb der Federeinrichtung. Im Fall des Entgleisens des rollenden Materials würde der Teil oberhalb der Federeinrichtung über einen vorgegebenen Betrag absinken. Es wird somit bestimmt, dass das rollende Material entgleist ist, wenn der Vertikalverschiebungs-Betrag negativ und ein Absolutwert davon nicht geringer als ein vorgegebener Referenzwert ist. Als der Berechnungszeitpunkt wird ein Zeitintervall zwischen einem Beginn des Absinkens (descend) des Wagenaufbaus und dem Erreichen der Hälfte der Höhe der Schienen in einem freien Fall einer Achse der Räder um eine Strecke, die gleich der Höhe der Schienen ist, verwendet. Demzufolge ist es möglich, sicher zwischen Beharrungs-Vertikalverschiebungsbeträgen (steady-state vertical displacement amounts) des Wagenaufbaus usw. während der normalen Fahrt und Vertikalverschiebungs-Beträgen des Wagenaufbaus usw. im Falle der Entgleisung zu unterscheiden, sowohl in flachem Gelände als auch in Neigungsgelände.
In diesem Fall ist es vorzuziehen, bei der Berechnung des Vertikalverschiebungs-Betrags das Doppelintegral mit der Anfangsgeschwindigkeit von Null auszuführen. Dies kann die Beharrungs-Vertikalverschiebungsbeträge des Wagenaufbaus usw. bei einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit in dem Neigungsgelände aufheben, wodurch die Entgleisung genau und sicher erfasst werden kann.
Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass der Referenzwert für den Vergleich mit dem Vertikalverschiebungs-Betrag, der sich aus dem Doppelintegral der Vertikalbeschleunigung ergibt, auf einen größeren Wert eingestellt wird als ein maximaler Änderungsbetrag in der vertikalen Richtung der Federeinrichtung. Im Allgemeinen ist die Schienenhöhe größer als der maximale Änderungsbetrag in der vertikalen Richtung der Federeinrichtung während der normalen Fahrt des rollenden Materials. Im Fall der Entgleisung des rollenden Materials würde der Wagenaufbau usw. daher um einen Betrag absinken, der den maximalen Änderungsbetrag in der vertikalen Richtung der Federeinrichtung während der normalen Fahrt übersteigt, und daher kann die Entgleisung genau und sicher erfasst werden, indem der Referenzwert für den Vergleich mit dem Vertikalverschiebungs-Betrag wie oben beschrieben eingestellt wird.
Eine Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung für rollendes Material gemäß der vorliegenden Erfindung, die auf das rollende Material angewendet wird, umfasst ein Drehgestell mit Rädern, die auf Schienen rollen, und eine Federeinrichtung und einen Wagenaufbau, an dem das Drehgestell angebracht ist. Diese Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung umfasst eine Grenzbeschleunigungs-Speichereinrichtung, eine Wagengeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung, eine Beschleunigungs-Speichereinrichtung, eine Filtereinrichtung und eine Bestimmungseinrichtung. Die Grenzbeschleunigungs-Speichereinrichtung speichert die Grenz-Vertikalbeschleunigung als einen Schwellenwert zum Erfassen einer Entgleisung. Die Grenz-Vertikalbeschleunigung wird für jede Laufgeschwindigkeit ausgehend von einem Maximum der Vertikalbeschleunigung in einem vorgegebenen Frequenzbereich definiert, die bei jeder der Laufgeschwindigkeiten während der Fahrt des rollenden Materials mit veränderlichen Laufgeschwindigkeiten auf einer vorgegebenen Strecke erfasst wird, und die an dem Wagenaufbau oberhalb der Federeinrichtung auftritt. Die Wagengeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung erfasst die reale Laufgeschwindigkeit des rollenden Materials, das auf der Strecke fährt. Die Beschleunigungs-Speichereinrichtung erfasst die reale Vertikalbeschleunigung an dem Wagenaufbau über der Federeinrichtung während der Fahrt des rollenden Materials auf der Strecke. Die Filtereinrichtung extrahiert eine Komponente in dem oben genannten Frequenzbereich aus der realen Vertikalbeschleunigung. Dann bestimmt die Bestimmungseinrichtung, dass das rollende Material entgleist ist, wenn ein Absolutwert der realen Vertikalbeschleunigung in dem erwähnten Frequenzbereich die Grenz-Vertikalbeschleunigung übersteigt, die der realen Laufgeschwindigkeit entspricht.
Eine weitere Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung für rollendes Material, das auf das rollende Material angewendet wird, umfasst ein Drehgestell mit Rädern, die auf Schienen rollen, und eine Federeinrichtung und einen Wagenaufbau, an dem das Drehgestell angebracht ist. Diese Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung umfasst eine Beschleunigungs-Erfassungsvorrichtung, eine Integriereinrichtung und eine Bestimmungseinrichtung. Die Beschleunigungs-Erfassungsvorrichtung erfasst die vertikale Beschleunigung an dem Wagenaufbau über der Federeinrichtung während der Fahrt des rollenden Materials auf den Schienen. Die Integriereinrichtung berechnet einen Vertikalverschiebungs-Betrag durch das Doppelintegral der Vertikalbeschleunigung zu jedem Berechnungszeitpunkt, wobei der Berechnungszeitpunkt ein Zeitintervall ist zwischen einem Beginn eines Absinkens des Wagenaufbaus und dem Erreichen der Hälfte der Höhe der Schienen in einem freien Fall einer Achse der Räder um eine Strecke, die gleich der Höhe der Schienen ist. Anschließend bestimmt die Bestimmungseinrichtung, dass das rollende Material entgleist ist, wenn der Vertikalverschiebungs-Betrag negativ und ein Absolutwert davon nicht geringer als ein vorgegebener Referenzwert ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische und strukturelle Abbildung, die das rollende Material zeigt, auf das die Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
2 ist ein Steuer-Blockschaltbild der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung für rollendes Material gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Frequenz und Absolutwerten der Vertikalbeschleunigung an dem Wagenaufbau von rollendem Material zeigt.
4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Definitionsverfahrens für Grenz-Vertikalbeschleunigung.
5 ist ein Steuer-Blockschaltbild der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung für rollendes Material.
6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Einstell-Verfahrens für die Berechnungszeit.
7 ist ein Diagramm, das beispielhaft die zeitliche Änderung (temporal change) der Vertikalbeschleunigung bei Eintreten einer Entgleisung zeigt, die von der Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung von 5 erfasst worden ist.
8 ist ein Diagramm, das die zeitliche Änderung der Vertikalverschiebung zeigt, die von der Integriereinrichtung von 5 aus der Vertikalbeschleunigung in 7 berechnet worden ist.
9 ist ein Steuer-Blockschaltbild der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung für rollendes Material.
BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Die bevorzugten Ausführungsformen des Entgleisungs-Erfassungsverfahrens und der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung für rollendes Material gemäß der vorliegenden Erfindung werden hier im Folgenden im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische und strukturelle Abbildung, die das rollende Material zeigt, auf das die Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung für rollendes Material gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet ist. Das in 1 gezeigte rollende Material 1 wird in be manntem Betrieb oder in unbemanntem Betrieb betrieben und umfasst einen Wagenaufbau 2 und zwei Drehgestelle 3, die an dem Wagenaufbau angebracht sind. Jedes Drehgestell 3 umfasst Räder 5, die auf Schienen 4 rollen, und eine Federeinrichtung 6, die aus einer Luftfeder oder Ähnlichem besteht. Die Federeinrichtung 6 dehnt sich in der vertikalen Richtung während der Fahrt des rollenden Materials 1 aus und zieht sich zusammen, um Schwingungen abzubauen, die an dem Teil über der Federeinrichtung 6 (dem Teil einschließlich des Wagenaufbaus 2) auftreten. Die Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist angebracht an dem Wagenaufbau 2 zum Aufnehmen von Passagieren, um sich so im Wesentlichen direkt über jedem Drehgestell 3 zu befinden. Auf diese Weise sind zwei Entgleisungs-Erfassungsvorrichtungen 10 auf einem rollenden Material 1 angebracht.
2 ist ein Steuer-Blockschaltbild der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 10. Wie in 2 gezeigt, umfasst die Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 10 eine Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 11 und eine Wagengeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 12. Die Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 11 ist an dem Wagenaufbau 1 angebracht und erfasst eine vertikale Komponente (a) der Beschleunigung, die an dem Wagenaufbau 2 über der Federeinrichtung 6 des Drehgestells 3 während der Fahrt des rollenden Materials 1 aufritt, (wobei die vertikale Komponente hier im Folgenden als "Vertikalbeschleunigung (a)" bezeichnet wird). Die Wagengeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 erfasst die Laufgeschwindigkeit (v) während der Fahrt des rollenden Materials 1. Die Wagengeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 gibt ein Signal, das die erfasste Laufgeschwindigkeit (v) des rollenden Materials 1 angibt, an eine Bestimmungseinrichtung 14 aus.
Andererseits ist die Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 11 mit einer Filtereinrichtung 15 verbunden, die aus einem Bandpass-Filter oder Ähnlichem besteht. Diese Filtereinrichtung 15 extrahiert eine Komponente in dem vorgegebenen Frequenzbereich, (der in diesem Fall beispielsweise der Frequenzbereich von 6 bis 20 Hz ist, der aber auch auf den Bereich von 4 bis 8 Hz eingestellt werden kann), aus der Ausgabe der Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 11. Das Folgende ist der Grund, warum die Komponente in dem vorgegebenen Frequenzbereich (6 bis 20 Hz) hier aus der Vertikalbeschleunigung (a) extrahiert wird, die durch die Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 11 erfasst worden ist.
Und zwar ist das rollende Material so ausgelegt und hergestellt, dass die Beziehung zwischen der Frequenz f und den Absolutwerten der Vertikalbeschleunigung (a) an dem Wagenaufbau beispielsweise die in 3 dargestellten Merkmale erfüllt, um dessen guten Fahrkomfort beizubehalten. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Frequenz f und den Absolutwerten der Vertikalbeschleunigung (a) an dem Wagenaufbau zeigt, in dem charakteristische Linien an entsprechenden Stufen G1, G1,5, G2, G3 von Fahrkomfort veranschaulicht sind. In diesem Fall wird die Beschleunigung unter der charakteristischen Linie, die jeder Stufe G1 bis G3 entspricht, als in einem zulässigen Bereich liegend beurteilt, wogegen die Beschleunigung darüber als außerhalb des zulässigen Bereichs beurteilt wird.
Da die Vertikalbeschleunigung bei jeder Stufe in dem Frequenzbereich von 6 bis 20 Hz die Ursache einer Verschlechterung des Fahrkomforts sein kann, wird der Toleranz-Absolutwert der Vertikalbeschleunigung (zulässige Vertikalbeschleunigung) so eingestellt, dass er in diesem Frequenzbereich flach und kleiner ist als in den anderen Frequenzbereichen. Das heißt, die Differenz zwischen der Vertikalbeschleunigung während der normalen Fahrt und der Vertikalbeschleunigung bei einer Entgleisung wird im Frequenzbereich von 6 bis 20 Hz deutlich, wodurch die Entgleisung genau und sicher erfasst werden kann.
Das Signal, das die Vertikalbeschleunigung (a) in dem Frequenzbereich 6 bis 20 Hz angibt, das von der Filtereinrichtung 15 extrahiert wird, wird an die Bestimmungseinrichtung 14 gesendet. Eine Grenzbeschleunigungs-Speichereinrichtung 16 ist an die Bestimmungseinrichtung 14 angeschlossen, und die Grenzbeschleunigungs-Speichereinrichtung speichert Daten, welche die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) angeben, die bei jeder vorgegebenen Geschwindigkeit als ein Schwellenwert zum Erfassen der Entgleisung definiert wird. Die Bestimmungseinrichtung 14 bestimmt, ob der Absolutwert der Vertikalbeschleunigung (a) in dem Frequenzbereich von 6 bis 20 Hz über der Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) liegt, die der Laufgeschwindigkeit (v) entspricht, die von der Wagengeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 in Übereinstimmung mit dem Signal erfasst wird, das die Vertikalbeschleunigung (a) angibt, die durch die Filtereinrichtung 15 von der Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 11 empfangen wird, und dem Signal, das die Laufgeschwindigkeit (v) angibt, die von der Wagengeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 empfangen wird.
Die Bestimmungseinrichtung 14 ist an die Betriebseinheit des rollenden Materials 1 oder an eine automatische Zug-Stoppvorrichtung oder Ähnliches angeschlossen, die nicht dargestellt ist. Die Bestimmungseinrichtung 14 gibt ein Entgleisungssignal, das die Entgleisung des rollenden Materials 1 anzeigt, an die Betriebseinheit oder Ähnliches aus, wenn der Absolutwert der Vertikalbeschleunigung (a) die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) übersteigt. Mit der Ausgabe des Entgleisungssignals wird beispielsweise die Leistungsfahrt (power running) des rollenden Materials 1 beendet, und Notbremsen werden betätigt, um das rollende Material sofort anzuhalten. Es ist ebenfalls möglich, die Betriebseinheit mit einer Entgleisungs-Alarmlampe bereitzustellen und die Entgleisungs-Alarmlampe blinken zu lassen, wenn das Entgleisungssignal ausgegeben wird.
Des Weiteren ist eine bevorzugte Auslegung dergestalt, dass ein Zähler 17 an die Bestimmungseinrichtung 14, wie in 2 gezeigt, angeschlossen ist, und das rollende Material 1 wird als entgleist beurteilt, wenn eine vorgegebene Anzahl solcher Fälle eintritt, dass der Absolutwert der Vertikalbeschleunigung (a) die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) übersteigt, die der Laufgeschwindigkeit (v) innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls entspricht. Demzufolge ist es möglich, das Eintreten eines irrtümliches Erfassens der Entgleisung auf Grund der enormen Vertikalbeschleunigung (a) zu vermeiden, die in Ausnahmefällen während der normalen Fahrt auftritt.
Bei der Anwendung des Entgleisungs-Erfassungsverfahrens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lässt man das rollende Material 1 vorher mit veränderlichen Laufgeschwindigkeiten (v) auf einer vorgegebenen Strecke (benutzten Strecke) (use line) fahren. Bei jeder der veränderlichen Laufgeschwindigkeiten (v) wird die Vertikalbeschleunigung (a), die an dem Wagenaufbau 2 über der Federeinrichtung 6 auftritt, in dem Frequenzbereich 6 bis 20 Hz gemessen. Anschließend wird die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) aus der Vertikalbeschleunigung (a) in dem Frequenzbereich von 6 bis 20 Hz bestimmt. Die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) kann bestimmt werden durch eine grafische Darstellung der Maximalwerte der Vertikalbeschleunigung (a), die den entsprechenden vorher gemessenen Laufgeschwindigkeiten (v) entsprechen, wobei gerade Linien definiert werden, die durch Werte führen, die größer als die Maximalwerte sind, und Werte auf jeder geraden Linie als die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) gesetzt werden, wie in 4 gezeigt. Anschließend wird die so erhaltene Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) in der Grenzbeschleunigungs-Speichereinrichtung 16 gespeichert.
Während der tatsächlichen Fahrt des rollenden Materials 1 auf der Strecke (d. h. während des Geschäftsbetriebs) wird die Laufgeschwindigkeit (v) (reale Laufgeschwindigkeit) des rollenden Materials 1 erfasst, und die Vertikalbeschleunigung (a) (reale Vertikalbeschleunigung) wird an dem Wagenaufbau 2 über der Federeinrichtung 6 erfasst. Die Filtereinrichtung 15 extrahiert die Komponente in dem Frequenzbereich von 6 bis 20 Hz aus der erfassten Vertikalbeschleunigung (a). Wenn der Absolutwert der Vertikalbeschleunigung (a) in dem oben genannten Frequenzbereich die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) übersteigt, die der erfassten Laufgeschwindigkeit (v) entspricht, bestimmt die Bestimmungseinrichtung 14, dass das rollenden Material entgleist ist.
Auf diese Weise kann die Entgleisung genau und sicher erfasst werden, indem die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) definiert wird, die der Laufgeschwindigkeit (v) des rollenden Materials 1 entspricht, und indem die Vertikalbeschleunigung (a), die an dem Wagenaufbau 2 usw. auftritt, mit der Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) verglichen wird, die der Laufgeschwindigkeit (v) während der tatsächlichen Fahrt des rollenden Materials 1 entspricht.
Die Ausführungsform wurde in der Struktur beschrieben, in der die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) so eingestellt worden ist, dass sie sich der Laufgeschwindigkeit entsprechend ändert, doch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Und zwar kann die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) auch so eingestellt werden, dass sie konstant bleibt. In diesem Fall kann die Bestimmungseinheit 14 so ausgelegt werden, dass sie das Entgleisungssignal ausgibt, wenn der Absolutwert der Vertikalbeschleunigung (a), der von der Filtereinrichtung 15 empfangen wird, beispielsweise über 0,2 G beträgt.
5 ist ein Steuer-Blockschaltbild der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung. Die in 5 gezeigte Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 20 ist auch mit zwei Einheiten pro rollendem Material 1 ausgestattet, wie in dem Fall der vorher erwähnten Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 10. Die Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 20 umfasst eine Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 21 zum Erfassen der Vertikalbeschleunigung (a) an dem Wagenaufbau 2 über der Federeinrichtung 6 des Drehgestells 3 während der Fahrt des rollenden Materials 1. Die Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 21 ist an dem Wagenaufbau 2 angebracht, welcher der Teil über der Federeinrichtung 6 ist. Die Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 21 ist an eine Integriereinrichtung 22 angeschlossen, und die Integriereinrichtung 22 führt das Doppelintegral der Ausgabe aus der Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung aus, um einen Vertikalverschiebungs-Betrag (d) an der Befestigungsposition (mount position) der Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 21 zu berechnen.
Die Integriereinrichtung 22 führt das Doppelintegral der Vertikalbeschleunigung (a) an jedem Berechnungszeitpunkt (T) aus, wobei der Berechnungszeitpunkt (T) (siehe 6) als das Zeitintervall von einem Beginn eines Absinkens des Wagenaufbaus 2 bis zum Erreichen der Hälfte der Höhe der Schienen 4 definiert wird, d. h. mit h/2 (siehe 1) in einem freien Fall einer Achse der Räder 5 um eine Strecke, die gleich der Höhe der Schienen 4 ist, um den Vertikalverschiebungs-Betrag zu erhalten. Dieser Berechnungszeitpunkt (T) wird vorher als ein Wert, der dem rollenden Material 1 inhärent ist, das mit der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 20 ausgestattet ist, per Computersimulationen oder Ähnlichem berechnet. Die Integriereinrichtung 22 führt das Doppelintegral mit der Anfangsgeschwindigkeit von Null aus, um den Vertikalverschiebungs-Betrag (d) zu berechnen. Das heißt, das Doppelintegral wird durch die Integriereinrichtung 22 in einem Zustand ausgeführt, in dem alle Integrationskonstanten Null sind. Demzufolge ist es möglich, die Beharrungs-Vertikalverschiebungsbeträge des Wagenaufbaus 2 usw. aufzuheben, die auftreten, wenn sich das rollende Material in normaler Fahrt bei hoher Geschwindigkeit in dem Neigungsgelände befindet, wodurch die Entgleisung genau und sicher erfasst wird.
Das arithmetische Ergebnis, das von der Integriereinrichtung 22 berechnet worden ist, wird an die Bestimmungseinrichtung 23 gesendet. Die Bestimmungseinrichtung 23 bestimmt, dass das rollende Material 1 entgleist ist, wenn der Vertikalverschiebungs-Betrag (d) negativ und ein Absolutwert davon nicht geringer als ein vorgegebener Referenzwert (dc) ist, (der in diesem Fall beispielsweise 40 mm beträgt). Es ist hier vorzuziehen, dass der Referenzwert (dc) für den Vergleich mit dem Vertikalverschiebungs-Betrag (d), der durch das Doppelintegral der Vertikalbeschleunigung (a) erhalten wurde, auf einen Wert gesetzt wird, der größer ist als ein maximaler Änderungsbetrag in der vertikalen Richtung der Federeinrichtung 6 während der normalen Fahrt des rollenden Materials 1. Demzufolge ist es möglich, die Vertikaleverschiebung des Wagenaufbaus 2 usw. im Fall einer Entgleisung und die Beharrungs-Vertikalverschiebung des Wagenaufbaus 2 usw. während der normalen Fahrt sicher voneinander zu unterscheiden, sowohl in flachem Gelände als auch im Neigungsgelände.
7 ist ein Diagramm, das die zeitliche Änderung in der Vertikalbeschleunigung (a), die von der Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 21 erfasst wurde, beim Entgleisen zeigt, und 8 ist ein Diagramm, das die zeitliche Änderung in der Vertikalverschiebung (d) zeigt, die von der Integriereinrichtung 22 aus der Vertikalbeschleunigung (a) in 7 berechnet wurde. Da die Räder 5 des rollenden Materials 1 beim Eintreten einer Entgleisung von den Schienen 4 auf den Boden fallen, erhöht sich die Vertikalverschiebung (d) in hohem Maße innerhalb des Berechnungszeitpunkts (T). Andererseits schwingt der Wagenaufbau 2 während der normalen Fahrt des rollenden Materials 2 in vertikaler Richtung innerhalb des Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbereichs in der vertikalen Richtung der Federeinrichtung 6, wobei die vertikale Schwingung von der Federeinrichtung 6 abgebaut wird. Im Allgemeinen ist die Höhe der Schienen 4 größer als der maximale Änderungsbetrag der Federeinrichtung 6 in der vertikalen Richtung bei der normalen Fahrt. Wenn daher das rollende Material 2 entgleist ist, wird der Wagenaufbau usw. um einen Betrag absinken, der den maximalen Änderungsbetrag der Federeinrichtung 6 in der vertikalen Richtung während der normalen Fahrt übersteigt.
Im Allgemeinen sind die Ausdehnungs- und Zusammenziehungs-Beträge der Federeinrichtung 6 beispielsweise ±30 mm, und der maximale Änderungsbetrag der Federeinrichtung 6 ist in diesem Fall 60 mm. Der Berechnungszeitpunkt (T) beträgt normalerweise etwa 0,2 Sek. im Falle des üblichen rollenden Materials, und der Änderungsbetrag der Federeinrichtung 6 innerhalb der Berechnungszeit (T) (etwa 0,2 Sek.) beträgt nicht mehr als 20 mm. Andererseits beträgt die Höhe h der Schienen 4 normalerweise 150 mm. In dem Fall des Drehgestells einer Zwei-Achsen-Stnaktur würde die vertikale Änderung (d) des Wagenaufbaus, wenn eine Radachse entgleist sein sollte, am Drehschemel des Drehgestells 3 etwa 75 mm betragen. Daher kann die Vorrichtung so strukturiert werden, dass der Referenzwert (dc) = –40 mm beträgt, und dass die Bestimmungseinrichtung 23 bestimmt, ob die Vertikalverschiebung (d), die von der Integriereinrichtung 22 berechnet wurde, die Bedingung erfüllt, dass die Vertikalverschiebung (d) < –40 mm beträgt, wie in 8 gezeigt. In diesem Fall gibt die Bestimmungseinrichtung 23 das Entgleisungssignal aus, wenn die Bedingung, dass die Vertikalverschiebung (d) < –40 mm ist, erfüllt ist.
Beim Entgleisungs-Erfassungsverfahren wird die Vertikalbeschleunigung (a), die an dem Wagenaufbau 2 über der Federeinrichtung 6 auftritt, während der Fahrt des rollenden Materials 1 auf den Schienen 4 durch die Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 21 erfasst. Anschließend wird die erfasste Vertikalbeschleunigung (a) von der Integriereinrichtung 22 an jedem Berechnungszeitpunkt (T) dem Doppelintegral unterzogen, wodurch der Vertikalverschiebungs-Betrag pro Berechnungszeitpunkt (T) des Teils über der Federeinrichtung 6 erhalten wird, d. h. der Vertikalverschiebungs-Betrag (d). Anschließend bestimmt die Bestimmungseinrichtung 23, dass das rollende Material 1 entgleist ist, wenn der Vertikalverschiebungs-Betrag (d) negativ und ein Absolutwert davon nicht geringer als ein vorgegebener Referenzwert (dc) ist. Die Entgleisung kann auch durch das Entgleisungs-Erfassungsverfahren genau und sicher erfasst werden.
9 ist ein Steuer-Blockschaltbild der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung. Die in 9 gezeigte Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 30 ist gleichwertig zu einer Kombination der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 10 der Ausführungsform mit der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 2, die bereits vorher beschrieben worden sind. Diese Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 30 ist ebenfalls mit zwei Einheiten pro rollendem Material 1 ausgestattet, wie in dem Fall der vorher erwähnten Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 10. In der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 30 wird die Vertikalbeschleunigung (a), die von der Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung 31 erfasst wird, über die Integriereinrichtung 33 an eine Verschiebungs-Bestimmungseinheit 34 gesendet, und wird auch über die Filtereinrichtung 35 an die Beschleunigungs-Bestimmungseinrichtung 36 gesendet. Wenn die Verschiebungs-Bestimmungseinrichtung 34 bestimmt, dass der Vertikalverschiebungs-Betrag (d) negativ ist, und dass der Absolutwert davon nicht geringer als der vorgegebene Referenzwert dc ist, oder wenn die Beschleunigungs-Bestimmungseinrichtung 36 bestimmt, dass der Absolutwert der Vertikalbeschleunigung (a) in dem vorgegebenen Frequenzbereich die Grenz-Vertikalbeschleunigung (a1) übersteigt, die der Laufgeschwindigkeit (v) entspricht, die von der Wagengeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 32 erfasst wurde, gibt ein ODER-Steueranschluss 38 das Ent gleisungssignal aus. Die Entgleisung kann durch die Verwendung der Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung 30, wie beschrieben, ebenfalls genau und sicher erfasst werden.
INDUSTRIELLER EINSATZ
Wie oben beschrieben, lässt sich die vorliegende Erfindung, da die Entgleisung des rollenden Material während der Fahrt automatisch erfasst wird, effizient in Fällen anwenden, in denen rollendes Material daran gehindert werden soll, weiterzufahren, und das rollende Material sofort nach Eintreten der Entgleisung gestoppt werden soll, und sie ist ebenfalls effizient anwendbar sowohl auf das rollende Material unter bemanntem Betrieb als auch auf das rollende Material unter unbemanntem Betrieb.

Claims

Entgleisungs-Erfassungsverfahren für rollendes Material (1), das bei rollendem Material eingesetzt wird, das ein Drehgestell (3), das Räder (5), die auf Schienen (4) rollen, und eine Federeinrichtung (6) umfasst, sowie einen Wagenaufbau (2) hat, an dem das Drehgestell angebracht ist, wobei das Entgleisungs-Erfassungsverfahren für rollendes Material umfasst: einen Schritt, bei dem das rollende Material bei veränderlichen Laufgeschwindigkeiten auf einer vorgegebenen Strecke fahren gelassen wird und eine maximale Vertikalbeschleunigung in einem vorgegebenen Frequenzbereich an dem Wagenaufbau über der Federeinrichtung bei jeder der veränderlichen Laufgeschwindigkeiten gemessen wird; einen Schritt, bei dem Grenz-Vertikalbeschleunigung von dem Maximum für jede der Laufgeschwindigkeiten ausgehend definiert wird; einen Schritt, bei dem reale Laufgeschwindigkeit des rollenden Materials bei Fahrt des rollenden Materials auf der Strecke erfasst wird und reale Vertikalbeschleunigung erfasst wird, die an dem Wagenaufbau über der Federeinrichtung auftritt; einen Schritt, bei dem eine Komponente in dem Frequenzbereich aus der realen Vertikalbeschleunigung extrahiert wird; und einen Schritt, bei dem bestimmt wird, dass das rollende Material entgleist ist, wenn ein Absolutwert der realen Vertikalbeschleunigung in dem Frequenzbereich die Grenz-Vertikalbeschleunigung übersteigt, die der realen Laufgeschwindigkeit entspricht.
Entgleisungs-Erfassungsverfahren für rollendes Material nach Anspruch 1, wobei die Grenz-Vertikalbeschleunigung auf einen Wert über dem Maximum eingestellt wird.
Entgleisungs-Erfassungsverfahren für rollendes Material nach Anspruch 1, wobei bestimmt wird, dass das rollende Material entgleist ist, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums eine vorgegebene Anzahl von Fällen auftritt, in denen der Absolutwert der realen Vertikalbeschleunigung die Grenz-Vertikalbeschleunigung übersteigt, die der realen Laufgeschwindigkeit entspricht.
Entgleisungs-Erfassungsverfahren für rollendes Material nach Anspruch 1, wobei der Frequenzbereich ein Frequenzbereich ist, in dem ein Absolutwert zulässiger Vertikalbeschleunigung zur Gewährleistung von Fahrkomfort auf ein Minimum eingestellt ist.
Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung (10) für rollendes Material (1), die bei rollendem Material eingesetzt wird, das ein Drehgestell (3), das Räder (5), die auf Schienen (4) rollen, und eine Federeinrichtung (6) umfasst, sowie einen Wagenaufbau (3) hat, an dem das Drehgestell angebracht ist, wobei die Entgleisungs-Erfassungsvorrichtung für rollendes Material umfasst: eine Grenzbeschleunigungs-Speichereinrichtung (16), die Grenz-Vertikalbeschleunigung speichert, die für jede verschiedener Laufgeschwindigkeiten von einem Maximum der Vertikalbeschleunigung in einem vorgegebenen Frequenzbereich an dem Wagenaufbau über der Federeinrichtung ausgehend definiert ist, wobei die Vertikalbeschleunigung bei jeder der Laufgeschwindigkeiten erfasst wird, während das rollende Material auf einer vorgegebenen Strecke fahren gelassen wird, eine Wagengeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung (12), die reale Laufgeschwindigkeit des rollenden Materials erfasst, das auf der Strecke fährt; eine Beschleunigungs-Erfassungseinrichtung (11), die reale Vertikalbeschleunigung an dem Wagenaufbau über der Federeinrichtung beim Fahren des rollenden Materials auf der Strecke erfasst; eine Filtereinrichtung (15), die eine Komponente in dem Frequenzbereich aus der realen Vertikalbeschleunigung extrahiert; und eine Bestimmungseinrichtung (14), die in den Fällen, in denen ein Absolutwert der realen Vertikalbeschleunigung in dem Frequenzbereich die Grenz-Vertikalbeschleunigung übersteigt, die der realen Laufgeschwindigkeit entspricht, bestimmt, dass das rollende Material entgleist ist.