JP2014530139A - 鉄道車両のブレーキシステム用のブレーキ制御装置、ブレーキシステム、鉄道車両並びに鉄道車両の状態分析を実施する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、鉄道車両のブレーキシステム（１０）用のブレーキ制御装置（２４）に関するものであり、このブレーキ制御装置（２４）は、振動データを受信するために、振動に敏感なセンサ装置（１８，１９）に接続されているか、又は接続可能である。ブレーキ制御装置（２４）は、振動データから少なくとも１つの周期的な信号を識別し、且つ振動データに基づく比較データを記憶し、且つ比較データ及び／又は少なくとも１つの周期的な信号に基づいて、鉄道車両の状態分析を実施するために設置されている。本発明は更に、相応するブレーキシステム（１０）、鉄道車両及び鉄道車両の状態分析を実施する方法に関する。

Description

本発明は、鉄道車両のブレーキシステム用のブレーキ制御装置、ブレーキ制御装置を備えた鉄道車両用のブレーキシステム、鉄道車両並びに鉄道車両の状態分析を実施する方法に関する。

最新の鉄道車両、特に高速列車は、外部状況により著しく負荷されたり、危険にさらされたりする恐れがある。走行中に発生する、例えば脱線等の複数の問題を識別するためには、特別なセンサ装置が設けられていることが多い。鉄道車両の状態を分析する場合、一方では危険な状態を早期に発見することに注意を払う必要がある。他方では、故障警報によって確実且つ時間通りの走行運転が脅かされることは、望ましくない。

本発明の課題は、１回の走行中及び／又は複数回の走行の間に、鉄道車両の確実な状態分析を可能にすることにある。

この課題は、独立請求項に記載の特徴により解決される。

本発明の別の有利な構成及び改良は、従属請求項に記載されている。

本明細書の枠内で、鉄道車両は、専用の駆動装置を有する又は有しない、１つ又は複数の車両及び／又は任意の組み合わせの牽引車両を意味するものであってよい。特に、鉄道車両は動力車を有していてよい。ブレーキシステムは、液圧式の、特に電気液圧ブレーキシステムであるか、又は空圧式の、特に電空ブレーキシステムであるか、或いは電気的又は電気機械的なブレーキシステムであってよい。ブレーキシステムには、少なくとも１つの相応するブレーキ装置と、場合によっては制御装置とが含まれていてよい。空圧式又は液圧式のブレーキ装置又はブレーキシステムは、一般に、圧力作動式のブレーキ装置又はブレーキシステムと見なされる。同様に、電気的又は電気機械的なブレーキ装置又はブレーキシステムは、電気作動式のブレーキ装置又はブレーキシステムと呼ばれる。圧力作動式又は電気作動式のブレーキ装置は、いわゆる摩擦若しくは粘着（Kraftschluss）に関連したブレーキ装置であってよく、このブレーキ装置は、少なくとも１つの摩擦ブレーキ機器を有していて、その制動力を、車輪とレールとの接触を介して伝達することができるようになっている。このようなブレーキ装置は、粘着に関連した摩擦ブレーキ装置とも呼ばれる。粘着に関連した摩擦ブレーキ装置の典型的な例は、ディスクブレーキ装置、踏面ブレーキ装置、又は踏面ブレーキ装置とディスクブレーキ装置を組み合わせたものである。この意味では、制動力を、車輪とレールとの接触を介しては伝達せずに、レールと自身との摩擦接触を生ぜしめるレールブレーキのようなブレーキ装置は、粘着に関連したブレーキとは見なされない。電空式又は電気液圧式のブレーキシステムは、電磁弁等の、特に電気的に制御可能な弁又は電気的に制御可能なパイロット弁を有していてよい。電気式又は電気機械式のブレーキ装置は、電流によってブレーキを作動させることができるようになっていてよい。圧力作動式、特に液圧式又は空圧式、或いは電気作動式のブレーキ装置は、鉄道車両の個々の車輪及び／又は軸を制動するために設けられていてよい。液圧式又は空圧式のブレーキ装置等の、圧力作動式のブレーキ装置、或いは電気的又は電気機械的なブレーキ装置は、液圧式又は空圧式のシリンダ、或いは電気的に作動可能なアクチュエータ等の、対応配置された力発生器を備えた、特に少なくとも１つの摩擦ブレーキ機器を有していてよい。力発生器は、圧力供給時又は電流供給時に、対応配置された摩擦ブレーキ機器を作動させる。ブレーキ圧を、１つ又は複数の空圧式又は液圧式のブレーキ装置に供給することのできる、ブレーキシステムの主要制御弁装置が設けられていてよい。主要制御弁装置は、電子制御装置、例えばブレーキ制御装置に従って、ブレーキ圧を供給するように形成されていてよい。主要制御弁装置は、パイロット制御圧を、例えば圧力増大及び／又はより大きな体積に対する圧力に変化させることによって、ブレーキ圧に変換することができるということが想定され得る。ブレーキ装置は一般に、鉄道車両の個々の車輪及び／又は車軸の制動用に設けられていてよい。摩擦ブレーキ機器は、例えばブレーキディスクを備えたディスクブレーキであってよく、このディスクブレーキは、ブレーキキャリパを介して、ブレーキライニングを備えたブレーキシュー等の、１つ又は複数の摩擦ブレーキ要素を、ブレーキディスクに接触させることによって作動され、このようにしてブレーキ作用を生ぜしめるようになっている。摩擦ブレーキ機器は、ブレーキライニングを備えた制輪子を有していてもよく、この制輪子は、空圧式のシリンダ等の力発生器によって作動させることができるようになっていて、制輪子が車輪踏面と接触することにより、運動エネルギが熱に変換されて、制動すべき車輪を制動することができるようになっている。摩擦ブレーキ機器は、それぞれ個別の車輪又は軸を制動するために設けられていることが考えられる。力発生器、或いは空圧式又は液圧式のシリンダに加えられた圧力は、ブレーキ圧を呼ばれる。電気的に作動されるブレーキ装置を作動させるために供給される電流は、ブレーキ電流と呼ばれる。摩擦ブレーキ機器の作動時に力発生器により加えられる力は、制動力と呼ばれる。この制動力は、加えられるブレーキ圧又は作用するブレーキ電流、並びに摩擦ブレーキ装置の構造及び機能形式に関連している。車輪に加えられるモーメント、若しくは制動用に加えられるモーメントは、制動モーメントと呼ばれる。この制動モーメントは、特に制動力及び車輪の幾何学形状、特に車輪の直径に関連している。制動力は、静止している車輪又は運動している車輪に加えることができる。制動力が運動している車輪に加えられると、制動モーメントが生ぜしめられる。摩擦ブレーキ機器に制動力が加えられることにより、摩擦ブレーキ機器には、特に１つの摩擦対の２つの相対運動する要素間の接触面には、所定の負荷が、制動力及び／又は制動モーメントとして加えられる。摩擦対には一般に、ブレーキライニングと、車輪踏面又はブレーキディスクの制動面等の摩擦面とが含まれていてよく、これらは制動時に互いに摩擦接触させられる。ブレーキ制御装置は、鉄道車両のブレーキシステム用の電子制御装置であってよい。ブレーキ制御装置は、例えば滑走防止コンピュータ、ブレーキコンピュータ又は鉄道車両のブレーキシステムを制御するために形成されたその他の制御装置であってよい。

本発明は、鉄道車両のブレーキシステム用のブレーキ制御装置に関するものであり、この場合、このブレーキ制御装置は、振動データを受信するために、振動に敏感なセンサ装置に接続されているか、又は接続可能である。ブレーキ制御装置は、振動データから少なくとも１つの周期的な信号を識別し、且つ振動データに基づく比較データを記憶するために設置されている。更に、ブレーキ制御装置は、比較データ及び／又は少なくとも１つの周期的な信号に基づいて、鉄道車両の状態分析を実施するように形成されている。つまり、ブレーキ制御装置は、車両の状態を表す記憶されたデータを、状態分析に利用することができる。本明細書の枠内では、ほぼ周期的な信号は、実質的に周期的な信号と見なされる。信号の準周期性は、特に変化する車両速度及び／又は変化する車輪回転数に起因するものと見なしてよい。ブレーキ制御装置は、状態分析に際してセンサ装置から受け取った振動データを、比較テータと比較するように形成されていることが想定されていてよい。特に、実際の振動データ及び／又は少なくとも１つの周期的な信号が、比較データと比較されてよい。比較データは、所定のフォーマットでメモリされた振動データであってよい。比較データは、処理された及び／又は修正された振動データであることが考えられる。特に、振動データに基づく計算が、比較データに結びついてよい。比較データは、振動データに対応させることのできる、特に走行速度及び／又は１つ又は複数の車輪回転数に基づいていてよい。特に、対応する車輪回転数データ及び／又は走行速度データに基づく振動データをフィルタリングして、車輪回転数とは無関係の信号及び／又は走行速度とは無関係の信号を得て、この信号を、比較データの基礎とすることが想定されていてよい。特に、データは共通の時間及び／又は車輪回転数に基づいて標準化されてよい。振動データとセンサ装置のセンサとは、特に１つのブレーキ機器、例えばブレーキキャリパ、ブレーキ機器のサスペンション、車両の台車に設けられた１つ又は複数のブレーキ機器の制輪子又はサスペンションに対応していてよい。振動データは、前記したような１つ又は複数の場所における振動を表すものであるか、又は検出したものであってよい。特に、振動データは、車両、台車、車輪サスペンション、車輪及び／又はブレーキ機器の構成部材の機械的な振動に対応するものであってよい。比較データは、それぞれ車両における個別のセンサ及び／又は場所に対応するものであってよい。周期的な信号は、例えば振動によって認識可能な、１つ又は複数の車輪における欠陥箇所を表すものであってよい。このような欠陥箇所は、例えば車輪踏面又はディスクブレーキの制動面における凹凸であってよい。状態分析は、特に通常走行等の、ブレーキのかけられていない走行中に実施することができ、つまり、車両の非制動中か、又はセンサ装置に対応配置された少なくとも１つのブレーキ機器の非作動中に実施することができる。状態分析は、例えば保守の一環として車両が停止している間に実施してもよい。この際に、記憶されたデータが用いられる。停止中の車両では、走行中よりも多くのデータ量が分析される、より包括的な分析を行うことが想定されていてよい。車両の典型的な周期的な振動状態が分かっている場合、一方では１つ又は複数の周期的な信号又はこれらの信号のスペクトルにより代表される周期的な信号との比較によって新たに浮かび上がる周期的な信号を識別し、且つ他方では、特に重要な、実際の非周期的な事象が認識され得る。このために、特に信号の振幅を、比較データと比較することができる。周期的な信号を識別するために、時間ベースの振動信号を、例えば周波数ベースに変換して、周波数スペクトルを得ることができる。例えば所定の間隔をおいた異なる時点の周波数スペクトルを求めて、比較データとして記憶することができる。特に、周波数スペクトルの時間的な推移が記録されてよい。この場合、フーリエ変換、特に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いることができる。比較データは、特に振動データから識別された周期的な信号であってよい。周期的な信号に基づいて、欠陥箇所を識別して表示することが考えられる。これは特に、保守にとって重要であり得る。比較データに基づいて、周期的な信号の発展を、より長時間にわたって追跡することも考えられる。ブレーキ制御装置は、例えば欠陥箇所に対する注意を促すことができるような周期的な信号の振幅が、比較的長い時間の経過に伴って拡大するかどうかを監視するように形成されていてよい。周期的な信号の振幅が、所定の限界値を上回った場合は、保守要求の増大及び／又は即時処理の必要性を示唆する警告信号が送出されることが想定されていてよい。他方では、安全上重要ではない、小さな振幅を有する周期的な信号を発生させる欠陥箇所を、場合によっては非周期的に発生する異常信号の時間的推移の分類及び識別に用いることが、合理的であってよい。このために、特に相関分析を実施することができる。ブレーキ制御装置は、一般に、１つ又は複数のブレーキ機器を制御するように形成されていてよい。特に、ブレーキ制御装置は、１つ又は複数の相応する圧力作動式又は電気作動式のブレーキ装置と、相応する摩擦ブレーキ機器とを備えた、圧力作動式又は電気作動式のブレーキシステムを、制御又は調整するように形成されていてよい。ブレーキ制御装置は、前記の振動監視を、鉄道車両若しくは鉄道車両のブレーキシステムの付加的な監視と並行して行うように形成されていてよい。特に、ブレーキ制御装置は、ブレーキシステム及び／又は車両の観察及び監視のための付加的な冗長レベルを用意する可能性を提供する。適当な変換に基づき、比較データは、走行中に予想される信号のための比較ベースを代表することができる。この比較ベースと、新たに発生する信号が比較されてよい。前記のような比較ベースからの、例えば所定の限界値を上回る偏差は、場合によっては車両の特定の事象又は特定の状態の証拠として、且つ／又は車両の任意の制御対策のトリガとして、用いることができる。例えば、警告信号に応答して、且つ／又は所定の限界値を上回ると、鉄道車両がブレーキ制御装置によって制動されることが想定されていてよい。

ブレーキ制御装置は、状態分析に際して、センサ装置から受信した振動データに基づくデータを、記憶された比較データと比較するように設計されていることが合理的であってよい。このために、振動データ及び／又は比較データは、特に同じフォーマットに変換され得る。更に、任意のフィルタリングを、特に速度及び／又は車輪回転数に関して行い、これにより、同一又は同等の標準化によるデータセットを得ることが想定されていてよい。

センサ装置には、摩擦ブレーキ機器によって加えられる制動モーメント及び／又は制動力を検出する、少なくとも１つの振動に敏感なセンサが含まれていてよい。摩擦ブレーキ機器は、圧力作動式又は電気作動式のブレーキ装置、特に粘着に関連したブレーキ装置の摩擦ブレーキ機器であってよい。前記のような振動に敏感なセンサは、特に圧力作動式又は電気作動式のブレーキ装置、摩擦ブレーキ機器及び／又は少なくとも１つの摩擦ブレーキ機器が懸架された台車に対応配置されていてよい。１つ以上のブレーキ装置若しくは１つ以上の摩擦ブレーキ機器のための、複数のセンサが設けられていてもよい。特に、１つのセンサが１つの摩擦ブレーキ機器に対応配置されていて、前記センサが、前記１つの摩擦ブレーキ機器により生ぜしめられる制動力若しくは対応する制動モーメントを検出することができるようになっていると、合理的である。前記のような摩擦ブレーキ機器が作動されない場合に、センサは走行中に生ぜしめられる振動や揺れを検出して、ブレーキ制御装置に伝送することができるようになっている。状態分析若しくは周期的な信号の識別又は比較データの記憶は、特に対応配置された摩擦ブレーキ機器が作動されていない状態の間に行うことができる。それというのも、この場合は振動や揺れに、一般に走行中の機械的な振動よりも著しく大きな振幅を有する、制動に結び付く信号がオーバラップしないからである。ブレーキ制御装置は、状態分析を制動中に、この制動中は非作動のブレーキ装置又は摩擦ブレーキ機器に対応配置されたセンサの振動データに基づいて実施するように形成されていてよい。例えば走行中は、減少された数の摩擦ブレーキ機器を使用して、制動を実施することができるか、又は例えば渦電流ブレーキが使用される場合は、摩擦ブレーキ機器を全く使用せずに、制動を実施することができるようになっている。圧力作動式又は電気作動式のブレーキシステムを使用する必要なしに、電磁吸着レールブレーキ又は別の種類のブレーキが使用されることも考えられる。この場合は、作動されていないブレーキ機器の振動センサに、場合によっては作動しているブレーキ装置により生ぜしめられる周期的な信号が表れ、これらの信号が、作動しているブレーキシステムの問題の可能性又は欠陥箇所を示唆することがある。ブレーキ制御装置は、制動中、ブレーキシステムの少なくとも１つの特定の摩擦ブレーキ機器を制動させないように制御し、この少なくとも１つの摩擦ブレーキ機器に対応配置された少なくとも１つのセンサの振動データを受信し且つ処理して、状態分析を行うように形成されていることも考えられる。例えば、このような制御を意図的にブレーキ制御装置によって行うことにより、制動中でも適切な振動データを得ることができるようになっている。ブレーキ制御装置は、制動中に少なくとも１つの摩擦ブレーキ機器を非作動状態にさせるように形成されていることが想定されていてよい。これにより、この摩擦ブレーキ機器は、制動に寄与しなくなる。制動中に、前記少なくとも１つの非作動の摩擦ブレーキ機器のうちの１つに対応するセンサ振動データがブレーキ制御装置に伝送され、これらのセンサ振動データからブレーキ制御装置が、周期的な信号を識別して、比較データ用のベースとして用いることができるようになっている。このようにして、例えばその他のブレーキ機器における欠陥箇所を、付加的なセンサを必要とすることなく、検出することができる。特にこのようにして、欠陥箇所の時間的な発展を、小さなブレーキ作用を有する制動中に監視することができる。ブレーキ制御装置は特に、制動を制御する制動パラメータを、比較データとして記憶するように形成されていてよい。例えば、１つ又は複数の摩擦ブレーキ機器に供給されるブレーキ圧又はブレーキ電流及び／又はブレーキ圧又はブレーキ電流の時間的な推移に関するデータが、制動パラメータと見なされる。このようなデータは、振動データに基づく別の比較データと一緒に記憶されてよい。ブレーキ制御装置は、例えば減速度及び／又は加えられた制動力及び／又は車輪回転数変化等の、制動にとって重要なデータを、比較データのフィルタリングに利用するか、又は比較データの部分として記憶するように形成されていることが想定されていてよい。

センサ装置は、少なくとも１つの摩擦ブレーキ機器に対応配置されていてよい。これにより、１つの摩擦ブレーキ機器に対する振動データの固定的な対応関係が生じ、このことは、振動データ若しくは鉄道車両の状態の詳細な分析を可能にする。

改良において、ブレーキ制御装置は少なくとも１つの車輪回転数センサに接続されているか、又は接続可能であることが想定されていてよい。このような車輪回転数センサは、特にセンサ装置の１つのセンサに対応配置された１つの摩擦ブレーキ機器によって制動可能な１つの車輪に対応配置されていてよい。これにより、特定の車輪の測定される車輪回転数と、所属の振動データとの間に直接的な対応関係が生じる。車輪回転数センサは、車輪回転数データをブレーキ制御装置に伝送するか、又は伝送可能であることが想定されていてよい。１つ以上の車輪回転数センサの車輪回転数データに基づいて、例えば走行速度が求められる。ブレーキ制御装置は、走行速度データを受信するために、別の制御装置、適当なセンサ装置及び／又はＧＰＳ受信機に接続されているか、又は接続可能であることも考えられる。

ブレーキ制御装置は、状態分析を、鉄道車両が走行した区間に関する区間データに基づいて実施するように形成されていることが合理的であってよい。これにより、振動データに影響を及ぼす可能性のある外部状況を考慮することができるので、状態分析のクオリティが改良される。区間データは、例えばＧＰＳデータ又は別の衛星位置データ、地図データ及び／又はトポグラフィックデータに基づいていてよい。特に、区間データは、状態分析において考慮される高低差及び／又は勾配及び／又は傾斜に関するものであることが想定されていてよい。択一的又は付加的に、例えば区間データに基づく振動データをフィルタリングすることにより、区間データに基づく比較データが記憶されることが想定されていてよい。比較データには、相応する区間データ、特に位置データが含まれており、これにより、振動データ又は比較データの時間的な推移の他に、振動データ又は比較データの発展の地理的な関連性も記憶され且つ再構成され得ることが想定されていてもよい。１つの区間は、異なる複数の区間部分に分割されていてよく、これらの区間部分にはそれぞれ、特定の比較データが対応している。例えば、各区間部分には、例えば典型的な走行中に、当該区間部分にわたって比較データとして記憶された、平均的な周波数スペクトル及び／又は別の種類の比較ベースが割り当てられていてよい。この場合、対応する区間部分に関するこのような比較ベースとの比較において、突出した振幅又は非周期的な信号を、特に確実に識別することができる。１つの区間部分は、例えば傾斜又は勾配がほぼ一定の部分であってよい。１つの区間部分は、該区間部分を走行する想定速度がほぼ一定であると規定されていることが想定されていてもよい。１つの区間部分は、始点と終点とを有していてよい。始点又は終点は、例えば勾配又は傾斜が変化する点によって規定されていてよい。始点又は終点は、特に直線的な区間又は特にカーブの多い区間の始まりによって、又は例えば駅や踏切の手前の、制動区間の始まり又は終わりによって決められていてもよい。複数の区間部分が、予め決められていてよく、且つ／又は公知の区間データに基づいて、ブレーキ制御装置又は上位の制御装置により、走行中に規定され得る。

改良において、ブレーキ制御装置は、状態分析において、少なくとも１つの車輪の脱線を、センサ装置の非周期的な信号に基づいて検出するように形成されていることが想定されていてよい。このような信号は、振動データ及び／又は比較データに現れる。状態分析は、この場合特に走行中に行われ、つまり走行状態分析であってよい。特に、非周期的な信号を、比較データ、特に比較データの振幅と比較することが想定されていてよい。例えば、非周期的な信号は、比較データに含まれる周期的な信号の振幅と比較されてよい。１つの車輪又は１つ以上の車輪について、振幅及び／又はスペクトルに関する従来の周期的な信号からの著しい偏差が存在する場合には、例えば脱線が推量され得る。ブレーキ制御装置は、前記の様な非周期的な信号を、予め与えられた、理論的又は経験的に求められた、記憶された脱線データと比較して、脱線を推量することが想定されていてよい。ブレーキ制御装置が、振動に敏感なセンサ装置に加えて冗長的に作動される、又は作動可能な、少なくとも１つの付加的な脱線センサ装置を介して、脱線分析を実施するように形成されていると、合理的であってよい。脱線が実際に生じているか否かの判断は、例えば脱線センサ装置及び／又は振動に敏感なセンサ装置の信号の妥当性検査に基づいて行うことができる。これにより、改良された脱線検出が可能になる。特に、振動に敏感なセンサ装置のセンサを、個々の車輪又は個々の摩擦ブレーキ機器に直接に対応配置することにより、脱線の場所及び／又は脱線の時間的な経過の改良された識別が可能になる。このようにして、例えば比較データにおいて場合によっては、いつ、どの車輪が、又は車輪に対応配置されたどの軸が脱線したのかが認識され得る。

本発明は更に、上述したブレーキ制御装置を備えた鉄道車両用のブレーキシステムに関する。このブレーキシステムは一般に、例えば電磁吸着レールブレーキ又は渦電流ブレーキ等の、あらゆる種類の適当なブレーキ装置を有していてよい。特にブレーキシステムには、１つ又は複数の圧力作動式又は電気作動式の、特に粘着に関連したブレーキ装置であってよいブレーキ装置、及び／又は別のブレーキ装置が含まれていてよい。ブレーキシステムは、振動センサ装置を有していることが想定されていてよい。ブレーキ制御装置は、ブレーキシステムの１つ又は複数のブレーキ装置を制御するように形成され且つ／又は接続されていてよい。

更に、上述したブレーキシステム及び／又は上述したブレーキ制御装置を備えた鉄道車両が想定されている。

本発明は更に、振動に敏感なセンサ装置から伝送される振動データを上述したブレーキ制御装置が受信するステップと、振動データ内の少なくとも１つの周期的な信号をブレーキ制御装置が識別するステップと、振動データに基づく比較データをブレーキ制御装置が記憶するステップとを有する、鉄道車両の状態分析を実施する方法に関する。この方法は更に、比較データ及び／又は少なくとも１つの周期的な信号に基づいて、ブレーキ制御装置が車両の状態分析を実施するステップを有している。ブレーキ制御装置が、状態分析に際して、センサ装置から受信した振動データに基づくデータを、記憶された比較データと比較することが想定されていてよい。センサ装置は、少なくとも１つの振動に敏感なセンサを有していてよく、このセンサは、摩擦ブレーキ機器によって加えられる制動モーメント及び／又は制動力を検出することができる。センサ装置は、少なくとも１つの摩擦ブレーキ機器に対応配置されていてよい。ブレーキ制御装置は、状態分析を、鉄道車両が走行した区間に関する区間データに基づいて実施することが想定されていてよい。ブレーキ制御装置は、状態分析に際して、少なくとも１つの車輪の脱線を、センサ装置の非周期的な信号に基づいて検出することができるようになっている。

ブレーキ制御装置を備えた鉄道車両のブレーキシステムの概略図である。 鉄道車両の状態分析を実施する方法のフローチャートを概略的に示した図である。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面につき詳しく説明する。

図１に概略的に示した鉄道車両のブレーキシステム１０は、本実施形態では空圧式のブレーキシステムである。機械的な接続、空圧式の接続及び管路は実線で示されているのに対して、電気的な接続又は通信路は破線で示されている。ブレーキシステム１０は、鉄道車両の車輪１２，１３を制動するために設けられている。本実施形態において、車輪１２，１３は、異なる車軸上に位置している。第１の車輪１２には、第１の制輪子１４が対応配置されている。第２の車輪１３には第２の制輪子１５が対応配置されている。各制輪子１４，１５はブレーキライニングを有していて、このブレーキライニングは、制輪子がブレーキライニングでもって、対応する車輪１２，１３の踏面に押し当てられた場合に、対応する車輪を制動するようになっている。この場合、ブレーキライニングは、とりわけブレーキライニングの摩擦において生じる摩耗の影響を受ける。制輪子１４は、ブレーキ用の力発生器１６によって作動させることができる。この力発生器１６は、供給管路を介して主要制御弁装置２０に接続されている。主要制御弁装置２０を介して、力発生器１６に圧縮空気を供給することができるようになっている。同様に、制輪子１５には力発生器１７が対応配置されていて、この力発生器１７もやはり、主要制御弁装置２０を介して、力発生器作動用の圧縮空気を供給されるようになっており、これにより、制輪子１５を車輪１３の車輪踏面との接触状態にもたらすことができるようになっている。主要制御弁装置２０は、圧縮空気蓄え装置２２に接続されており、この圧縮空気蓄え装置２２から主要制御弁装置２０が圧縮空気を取り出して、制動時に力発生器１６，１７に供給することができるようになっている。更に、ブレーキコンピュータとして形成された電子ブレーキ制御装置２４が設けられていて、この電子ブレーキ制御装置２４は、主要制御弁装置２０を制御することができるようになっている。このために、主要制御弁装置２０は、ブレーキ制御装置２４により制御可能な、特に１つ又は複数の電磁弁を有していてよい。見やすくする理由から、第２の車輪に対応配置された構成部材のための電気的な制御線路は図示していないが、これらは第１の車輪に対応配置された制御線路に匹敵するものである。第１の車輪１２には更に、負荷センサ１８が対応配置されており、この負荷センサ１８は、制動時に制輪子１４に加えられる負荷、例えば制動力及び／又は制動モーメントを検出することができる。このような負荷センサは、例えば１つ又は複数のひずみゲージを有していてよい。センサ１８は、データを伝送するために、電子ブレーキ制御装置２４に接続されている。更に、車輪１２には第１の車輪回転数センサ３０が対応配置されており、この第１の車輪回転数センサ３０は、車輪１２の回転数を検出することができる。このセンサもまた、データ伝送のために電子制御装置２４に接続されている。同様に、第２の車輪にも、第２の負荷センサ１９が対応配置されており、この第２の負荷センサ１９は、制輪子１５に加えられた制動力及び／又は制動モーメント等の負荷を検出することができる。センサ１８，１９は、振動に敏感な１つのセンサ装置の一部を形成している。更に、第２の車輪１３にも、第２の車輪回転数センサ３２が対応配置されている。力発生器１６，１７はそれぞれ、空圧式のシリンダを有していてよく、これらのシリンダは、ブレーキ圧供給時に、対応する制輪子１４，１５に制動力を加えるようになっている。力発生器１６，１７はそれぞれ、電子制御装置２４によって制御可能な弁装置を有していてよく、この弁装置を介して、主要制御弁装置２０により供給された主要ブレーキ圧を、力発生器１６，１７の各空圧式のシリンダ用に個別に調節することができるようになっている。つまり、特に力発生器１６，１７は電子制御装置２４に従って、異なるブレーキ圧を制輪子１４，１５に加え、延いては摩擦ブレーキ機器を非対称的に作動させることができるようになっている。図１において、力発生器１６は制輪子１４と共に、第１の摩擦ブレーキ機器と見なすことができる。力発生器１７及び第２の制輪子１５は、第２の摩擦ブレーキ機器と見なすことができる。両摩擦ブレーキ機器は、所属のブレーキロッド、サスペンション及び管路（図示せず）を有していてよいと理解され、空圧式のブレーキ装置の構成部材と見なすことができる。前記摩擦ブレーキ機器は、踏面ブレーキとして形成する代わりに、ディスクブレーキとして形成してもよい。この場合も、各１つの制動力センサ等の負荷センサが設けられていてよく、この負荷センサは、制動時に加えられた制動力を検出して、電子ブレーキ制御装置２４に伝送することができる。ブレーキ制御装置２４は、センサ１８，１９からデータを受信し、これらのデータに基づいてその都度、第１の車輪１２若しくは第２の車輪１３に対応配置された摩擦ブレーキ機器の負荷を検出して、ブレーキ過程の制御及び／又は監視に用いるように形成されている。摩擦ブレーキ機器が作動していない場合に、センサ１８，１９は、対応する摩擦ブレーキ機器の領域内で発達して伝搬する機械的な振動を検出する。ブレーキ制御装置２４は、センサ１８，１９から前記機械的な振動に相応する振動データを受信するように形成されている。特に、監視される摩擦ブレーキ機器は、ばね弾性的な質量体として作用し、この質量体の振動が、センサ１８，１９によって検出されるようになっている。非制動状態におけるこれらの振動データには、例えば車輪踏面の欠陥箇所又は別の周期的な事象が表れる。ブレーキ制御装置２４は、振動データにおける周期的な信号を識別して、その都度相応するセンサ１８，１９若しくは対応配置された摩擦ブレーキ機器に対応させるように形成されている。更に、ブレーキ制御装置２４は、振動データに基づいて比較データを算出して、これを記憶する。この場合、複数のデータ、特に振動データのスペクトルを、比較データとして一定の間隔をおいて記憶することができるようになっていて、これにより、振動スペクトル、特に振動スペクトルに含まれる周期的な信号の時間的な推移を監視することができるようになっている。合理的には、信号は、車輪回転数センサのデータを考慮して標準化されるので、信号は、車輪回転数とは無関係である。択一的又は付加的に、比較データ及び／又は振動データは、走行速度に関して標準化されてよい。複数の比較データに基づいて、例えば区間部分毎に所定の１つの比較基礎を、比較データから特定することができる。例えば、複数の特定の区間部分に関して、所定の比較データ平均、例えば平均スペクトルが求められる。この場合、例えば１つの特定の区間に関する前記区間部分は、ある１つの区間部分がほぼ同じ勾配若しくは同じ傾斜を有しているものであると定義される。勾配又は傾斜が変化した場合に、新規の区間部分が規定され得る。区間部分は、設けられた停留所まで延びているか、又は停留所から延びていてもよい。区間部分は、該区間部分において常時有効な、定められた有効最高速度又は最低速度によって規定されていてもよい。これにより、実際の振動データの部分毎の比較を可能にする、特定の区間部分に関する基礎データが得られるので、実際の走行状態をより良好に分析及び評価することができる。

図２には、鉄道車両の状態分析を実施する方法のフローチャートが示されている。鉄道車両は、特に図１に示したブレーキシステムを有していてよい。ステップＳ１０において、振動に敏感なセンサ装置が振動データを検出する。特に、このセンサ装置は、１つの摩擦ブレーキ機器又は１つの摩擦ブレーキ機器のサスペンションの振動データを検出することができる。振動データの検出は、特に鉄道車両の走行中に、対応配置された摩擦ブレーキ機器が作動されていない場合に行うことができる。センサ装置は、振動データをブレーキ制御装置に伝送する。ステップＳ１２において、ブレーキ制御装置が振動データを受信する。続くステップＳ１４において、ブレーキ制御装置は、振動データ内の周期的な信号を識別する。このためにステップＳ１４では、例えば振動データのフーリエ変換等の、適当な変換が行われてよい。センサ装置が、周波数領域において既に変換された振動データを用意するように形成されていることも考えられる。更にブレーキ制御装置は、ステップＳ１４において、振動データに基づいた比較データを生成する。これらの比較データには、例えば識別された周期的な信号が含まれていてよい。比較データは、処理された振動データ、例えば変換された振動データから生成されることが考えられる。比較データには例えば、振動データの時間的及び／又は空間的な対応関係、及び／又は、どの摩擦ブレーキ機器及び／又は車両のどの位置に、振動データが対応しているのか、というデータが含まれていてよい。比較データを生成するために、ブレーキ制御装置は適当な数学的な計算を行うことができる。ステップＳ１４に続くステップＳ１６において、ブレーキ制御装置は比較データを記憶（メモリ）する。データは、例えばブレーキ制御装置の揮発性又は不揮発性メモリに記憶されるか、又は外部メモリに記憶されてよい。ステップＳ１６の後に実施されるステップＳ１８では、ブレーキ制御装置が比較データに基づいて、車両の状態分析を実施する。この状態分析は、走行中に行うことができる。このような走行状態分析は、連続的に、又は一定の間隔で、特にブレーキのかけられていない走行中に実施することができる。状態分析を後から、又は車両の停止中に実施することも考えられる。

上述した説明、図面並びに請求項に開示した本発明の特徴は、本発明の実現にあたり、個別でも、任意の組み合わせにおいても重要なものであり得る。

１０ ブレーキシステム
１２ 第１の車輪
１３ 第２の車輪
１４ 第１の制輪子
１５ 第２の制輪子
１６ 第１の力発生器
１７ 第２の力発生器
１８ 第１の制動力センサ
１９ 第２の制動力センサ
２０ 主要制御弁装置
２２ 圧縮空気蓄え装置
２４ ブレーキ制御装置
３０ 第１の車輪回転数センサ
３２ 第２の車輪回転数センサ

Claims (10)

1. 鉄道車両のブレーキシステム（１０）用のブレーキ制御装置（２４）であって、該ブレーキ制御装置（２４）は、振動データを受信するために、振動に敏感なセンサ装置（１８，１９）に接続されているか、又は接続可能であり、
   前記ブレーキ制御装置（２４）は、前記振動データから少なくとも１つの周期的な信号を識別し且つ前記振動データに基づく比較データを記憶し、該比較データ及び／又は前記少なくとも１つの周期的な信号に基づいて、鉄道車両の状態分析を実施するために設置されており、
   前記センサ装置（１８，１９）は、摩擦ブレーキ機器によって加えられる制動モーメント及び／又は制動力を検出する、少なくとも１つの振動に敏感なセンサ（１８，１９）を有していることを特徴とする、鉄道車両のブレーキシステム（１０）用のブレーキ制御装置（２４）。
2. 前記ブレーキ制御装置（２４）は、状態分析に際して、前記センサ装置（１８，１９）から受信した振動データに基づくデータを、記憶された比較データと比較するように設計されている、請求項１記載のブレーキ制御装置。
3. 前記ブレーキ制御装置（２４）は、車両の非制動中、又は前記センサ装置に対応配置された少なくとも１つのブレーキ機器の非作動中に、状態分析を実施するように形成されている、請求項１又は２記載のブレーキ制御装置。
4. 前記センサ装置（１８，１９）は、少なくとも１つの摩擦ブレーキ機器に対応配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置。
5. 前記ブレーキ制御装置（２４）は、少なくとも１つの車輪回転数センサ（３０，３２）に接続されているか、又は接続可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置。
6. 前記ブレーキ制御装置（２４）は、状態分析を、鉄道車両が走行した区間に関する区間データに基づいて実施するように形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置。
7. 前記ブレーキ制御装置（２４）は、状態分析において、少なくとも１つの車輪（１２，１３）の脱線を、前記センサ装置（１８，１９）の非周期的な信号に基づいて検出するように形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置（２４）を備えた、鉄道車両用のブレーキシステム。
9. 請求項８記載のブレーキシステム（１０）及び／又は請求項１から７までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置（２４）を備えた鉄道車両。
10. 鉄道車両の状態分析を実施する方法であって、以下のステップ、即ち：
    振動に敏感なセンサ装置（１８，１９）から伝送される振動データを、請求項１から７までのいずれか１項記載のブレーキ制御装置（２４）が受信するステップ、
    前記振動データ内の少なくとも１つの周期的な信号を前記ブレーキ制御装置（２４）が識別するステップ、
    前記振動データに基づく比較データを前記ブレーキ制御装置（２４）が記憶するステップ、及び
    前記比較データ及び／又は前記少なくとも１つの周期的な信号に基づいて、前記ブレーキ制御装置（２４）が車両の状態分析を実施するステップ
    を有することを特徴とする、鉄道車両の状態分析を実施する方法。

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