JP2008542735A5 - - Google Patents

Description

代表的な事例では、ε_ｔｏｔはＦに比べていくらか大きな次元を有するので、系は重複決定され、方程式５は無限の数の解を有する。これらの解は、次のように書かれる。
（方程式６） Ｂ ＝ Ｂ^０＋ｗＮ

本発明の実施形態によれば、この問題点を解決するために、測定を実行し（例えば、時間中に信号サンプルを収集し）、収集された信号サンプルを用いて、車輪の回転の周波数を決定すると共に、関連する車輪の位置を決定する。この測定時間は、短い時間、例えば、１秒間である。測定時間の間、サンプリングは一定のサンプリング周波数で繰り返され、車輪の歪場について、一連の瞬間的な「イメージ」を得る。従って、この一連の収集された信号サンプルは、測定時間中の車輪の歪場について、時間経過的な進行を表わす。

そうした測定時間中に収集された信号サンプルは、車輪の回転の周波数を決定するために、また、関連する車輪の位置を決定するために、使用される。好ましい実施形態によれば、収集された信号サンプルに基づいて車輪の回転の周波数が最初に決定され、その後に、この車輪の回転の周波数の情報を、収集された信号サンプルと組み合わせて、同一の収集された信号サンプルに関連した車輪の位置を決定する工程に使用する。このように、車輪の角度位置を、より正確に決定することが可能である。例えば、車輪が一定の回転速度にて転がる場合、そして、車輪の回転周波数が充分高くて、測定時間中に複数回数、回転する場合、車輪の同一の角度位置を複数回数通過することになる。この事実は、平均値を作り出して雑音の影響を減らす工程に使用することができ、それにより、車輪の角度位置の決定の精度を高める。より詳しくは、これは以下のように行われる。すなわち、車輪の角度が概略同一（すなわち、車輪の回転が概略同一の位相）であるときに生じる、すべての時間瞬間についての信号サンプルを平均化して、少数の、雑音の少ない、歪ベクトルを形成する。これらの歪ベクトルの間の車輪角度について予想されるシフトは既知である。従って、それぞれの歪ベクトルについて車輪の角度が見積もられたとき、結果は組み合わせられて、誤差はさらに減少する。

本発明の一態様はシステムに関し、車輪の角度位置を決定する前の時間中に、車輪の回転の周波数が決定される。

本発明の一態様は方法に関し、方法は、
− 車輪の角度位置を決定する前の時間中に、車輪の回転の周波数を決定する段階を備えている。

Claims (25)

1. 車輪に働く複数の荷重成分（Ｆ_ｉ）を決定する方法であって、
   − 前記車輪に複数のセンサ（ｇ_ｊ）を設け、該センサを用いて、前記車輪における歪又は応力を検出可能にする段階と、
   − 前記センサ（ｇ_ｊ）の少なくとも３個における第１の複数のセンサ値（ε_ｊ）を本質的に同時に測定する段階と、
   − 前記測定されたセンサ値（ε_ｊ）に少なくとも部分的に基づいて、第２の複数の荷重成分（Ｆ_ｉ）を決定する段階と、
   を備えており、
   当該方法が、列車の車輪において実施するようにされ、
   前記第２の複数の荷重成分が、前記列車の車輪とレールとの間の接触点において前記列車の車輪に作用する荷重成分（Ｆ_ｉ）であるように決定するようにされており、
   − 荷重成分ベクトル（Ｆ）が前記荷重成分（Ｆ_ｉ）を含み、
   − 列車の車輪の角度位置に依存するセンサ値ベクトル（ε）が前記測定されたセンサ値（ε_ｊ）を含み、
   − 前記第２の複数の荷重成分（Ｆ_ｉ）を決定する段階が、荷重成分決定行列（Ｂ）を決定することをともなう方程式系を解く段階を有し、荷重成分ベクトル（Ｆ）が前記センサ値ベクトル（ε）と前記荷重成分決定行列（Ｂ）との積に等しいか又は近似されるようにし、
   − 前記第１の複数のセンサ値（ε _ｊ ）は前記第２の複数の荷重成分（Ｆ _ｉ ）に比べて数が多く、前記方程式系が重複決定されるようにする、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記荷重成分決定行列（Ｂ）は、行列Ａが個々の荷重成分に関連したセンサ値を含むとき、ε＝ＡＦの重複決定線形方程式に対して、Ｆ＝Ｂεが最小二乗法の解になるように選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記測定されたセンサ値（ε_ｊ）に少なくとも部分的に基づいて、前記センサ値（ε_ｊ）を測定する段階が行われたときの車輪の角度（φ）を決定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. センサ較正値（Ａ_ｊｉ）を有するセンサ値決定行列をＡとして、前記角度（φ）が、式｜ε−Ａ×Ｂ×ε｜を最小化する値に決定されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. センサ値（ε_ｊ）が本質的に同時に測定されるセンサの数が少なくとも８つであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. すべてのセンサ（ｇ_ｊ）が、前記車輪の同一の側に設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 少なくともひとつのセンサ（ｇ_ｊ）は２つのセンサ要素（ｇ_ｊａ，ｇ_ｊｂ）を備え、センサ要素の一方（ｇ_ｊａ）は前記車輪の半径方向に向けられ、他方（ｇ_ｊｂ）は前記車輪の円周方向に向けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記センサの少なくともいくつかは円に沿って設けられ、該円の中心は前記車輪の中心と本質的に一致していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記センサの少なくともいくつかは車軸の電子装置（２）に接続され、
   前記電子装置（２）は無線ユニット（２ｃ）を備え、
   当該方法が、前記センサ値に少なくとも部分的に基づいた情報を無線受信機（４）に伝達する段階を備えていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 車輪に働く複数の荷重成分（Ｆ_ｉ）を決定するシステムであって、
    前記車輪に複数のセンサ（ｇ_ｊ）を設け、該センサを用いて、前記車輪における歪又は応力を検出可能とし、
    前記センサ（ｇ_ｊ）の少なくともいくつかにおける第１の複数のセンサ値（ε_ｊ）を本質的に同時に測定するように適合し、前記センサ値（ε_ｊ）を本質的に同時に測定するセンサ（ｇ_ｊ）の数が、少なくとも３個であり、前記測定されたセンサ値（ε_ｊ）に少なくとも部分的に基づいて、第２の複数の荷重成分（Ｆ_ｉ）を決定するように適合しており、
    前記車輪が、列車の車輪であり、前記第２の複数の荷重成分（Ｆ _ｉ ）が、前記列車の車輪とレールとの間の接触点において前記列車の車輪に作用する荷重成分（Ｆ_ｉ）であるように決定するようにされており、
    − 荷重成分ベクトル（Ｆ）が前記荷重成分（Ｆ_ｉ）を含み、
    − 列車の車輪の角度位置に依存するセンサ値ベクトル（ε）が前記測定されたセンサ値（ε_ｊ）を含み、
    − 荷重成分決定行列（Ｂ）を決定することをともなう方程式系を解くことによって前記第２の複数の荷重成分（Ｆ _ｉ ）を決定して、荷重成分ベクトル（Ｆ）が前記センサ値ベクトル（ε）と前記荷重成分決定行列（Ｂ）との積に等しいか又は近似されるようにし、
    − 前記第１の複数のセンサ値（ε _ｊ ）は前記第２の複数の荷重成分（Ｆ _ｉ ）に比べて数が多く、前記方程式系が重複決定されるようにする、
    ことを特徴とするシステム。
11. 前記荷重成分決定行列（Ｂ）は、行列Ａが個々の荷重成分に関連したセンサ値を含むとき、ε＝ＡＦの重複決定線形方程式に対して、Ｆ＝Ｂεが最小二乗法の解になるように選択されていることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記測定されたセンサ値（ε_ｊ）に少なくとも部分的に基づいて、前記センサ値（ε_ｊ）を測定する段階が行われたときの車輪の角度（φ）を決定することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のシステム。
13. センサ較正値（Ａ_ｊｉ）を有するセンサ値決定行列をＡとして、前記角度（φ）が、式｜ε−Ａ×Ｂ×ε｜を最小化する値に決定されることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
14. センサ値（ε_ｊ）が本質的に同時に測定されるセンサの数が少なくとも８つであることを特徴とする、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. すべてのセンサ（ｇ_ｊ）が、前記車輪の同一の側に設けられていることを特徴とする、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載のシステム。
16. 少なくともひとつのセンサ（ｇ_ｊ）は２つのセンサ要素（ｇ_ｊａ，ｇ_ｊｂ）を備え、センサ要素の一方（ｇ_ｊａ）は前記車輪の半径方向に向けられ、他方（ｇ_ｊｂ）は前記車輪の円周方向に向けられていることを特徴とする、請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記センサの少なくともいくつかは円に沿って設けられ、該円の中心は前記車輪の中心と本質的に一致していることを特徴とする、請求項１０乃至１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 前記センサの少なくともいくつかは、車軸の電子装置（２）に接続され、
    電子装置（２）は無線ユニット（２ｃ）を備え、
    センサ値に少なくとも部分的に基づいた情報を無線受信機（４）に伝達するように適合していることを特徴とする、請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載のシステム。
19. 前記センサの少なくともいくつかは、電子装置（２）に接続されており、
    前記電子装置（２）は、前記センサが配置された前記車輪に堅固に結合されている車両の一部分例えば車軸に配置されており、
    前記電子装置（２）は、無線ユニット（２ｃ）を備え、前記センサ値に少なくとも部分的に基づいた情報を無線受信機（４）に伝達するように適合していることを特徴とする、請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載のシステム。
20. 前記円を横切って互いに対向して配置されたセンサからの信号は、互いに引き算されることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
21. 所定の時間中にセンサ値を収集するように構成され、
    前記収集したセンサ値を用いて、前記車輪の回転の周波数を決定するように構成され、
    前記車輪の回転の周波数の情報と、前記収集したセンサ値とを組み合わせて、少なくともひとつの車輪の角度位置を決定する工程に使用するように構成されていることを特徴とする、請求項１０乃至２０のいずれか一項に記載のシステム。
22. 前記センサの少なくともいくつかは、電子装置（２）に接続されており、
    前記電子装置（２）は、前記センサが配置された前記車輪に堅固に結合されている車両の一部分例えば車軸に配置されており、
    前記電子装置（２）は、無線ユニット（２ｃ）を備え、
    当該方法が、前記センサ値に少なくとも部分的に基づいた情報を無線受信機（４）に伝達する段階を備えていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
23. − 前記円を横切って互いに対向して配置されたセンサからの信号を互いに引き算する段階、
    を備えていることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
24. − 前記車輪の角度位置を決定する前に前記車輪の回転の周波数を決定する段階、
    を更に備えていることを特徴とする、請求項１乃至９又は２２又は２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 所定の時間中にセンサ値を収集する段階と、
    前記車輪の回転の周波数を決定するために、前記収集したセンサ値を使用する段階と、
    前記車輪の回転の周波数の情報と、前記収集したセンサ値とを組み合わせて、少なくともひとつの車輪の角度位置を決定する段階と、
    を更に備えていることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。