JP4827412B2 - 車両の車両シャーシの状態を監視する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車両シャーシの状態を監視する方法及び装置に関する。本発明は、−限定しないものの−軌条車両の使用に適する。

軌条車両及び特に軌条車両の車両シャーシの監視コストは、運転コストの大きな部分を占める。軌条車両の車両シャーシの磨耗している又は老化の進行している要素を組み込まれた状態で評価することは従来では一般に不可能であるので、検査措置及び維持修理措置が、通常一定の間隔で実施される。これらの措置は、車両シャーシの少なくとも一部の取り外しにつながる。この場合、途中で発生する車両シャーシの要素の破損又は状態の劣化がまだ危険な状態に至らないように、監視間隔が短く選択されている。このことは、車両シャーシの要素の状態がまだ劣化していないときでも、作業の大部分が前倒しされて実施されるか又は該当する車両シャーシの要素の大部分が交換されることになる。

軌条車両の車両シャーシの個々の要素を監視する多数の方法及び装置が公知である。
多数の公知の解決手段は、タイヤ又はフランジの存在に関する。このようなシステムは、要素の緩やかに変化する状態に関する情報を提供するのではなくて車両シャーシのシステムの瞬間の信頼性を評価する。
別の公知の解決手段は、車両シャーシ内の運転中に発生する振動又は瞬間移動の測定に限定され、評価時に所定の限界値である許容振幅や基準スペクトルの違反だけを考慮する。したがってここでも、「良」−「否」の区別だけがなされる。
幾つかの解決手段の場合、センサが、特に重要とみなされる要素に対して取り付けられる。このセンサは、車両シャーシの要素を適切に監視する。したがって、車両シャーシの異なる場所に対する測定には、相関がない。残存寿命が、これらの測定値から予測されない。

本発明の課題は、従来の技術の説明した欠点を排除すること、特に車両の車両シャーシの状態を監視する方法及び装置を提供することにある。この方法及びこの装置は、磨耗又は老化する車両シャーシの要素の状態を連続して監視することを可能にし、信頼性の高い評価を常に可能にする。この評価は、状態に関する調査体系及び維持補修体系の根拠を形成する。この場合、監視システムの調査コスト及びこの監視システムの運転サイクルコスト又は寿命サイクルコストを可能な限り低く保持するため、大きい値が車両シャーシ当たりのセンサの最小必要数に仕様決定される。

この課題は、本発明により、車両又は軌条車両の車両シャーシの状態を監視する方法であって、前記車両シャーシに対する物理量３が、センサ２１，２２によって測定され、測定された前記物理量６が、処理装置２４によってモデル化された値７と比較され、これらのモデル化された値は、特性値から算出され、原因のランクが、前記処理装置２４によって当該比較８から分類され、評価が、当該分類に基づいて実行される方法において、前記処理装置２４は、前記車両シャーシのモデル１，２５を有し、このモデル１，２５は、この車両シャーシのパラメータを連続して再現し、この車両シャーシの状態のシミュレーションが、当該パラメータによって連続して再現されることによって解決される。
さらにこの課題は、車両シャーシに対する物理量を測定する１つ又は複数のセンサ２１，２２、モデル化された値を算定する処理装置２４、測定された前記物理量をモデル化された値と比較する処理装置２４、当該比較結果として原因のランクに分類する処理装置２４、及び、評価手段を有する、車両の車両シャーシの状態を監視する又は請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法を使用する装置において、前記処理装置２４は、車両シャーシのモデル１，２５を有し、このモデル１，２５は、この車両シャーシのパラメータを連続して再現しており、この処理装置２４が、当該再現されたパラメータを用いてこの車両シャーシの状態のシミュレーションを連続して再現することによって解決される。
この場合、本発明により、車両シャーシに対する物理量が、センサによって測定される。次いで、これらの測定された物理量が、第１処理装置によってモデル化された値と比較される。この場合、これらのモデル化された値は、例えば測定される物理量を使用して特性値から算出される。処理装置、例えば第１処理装置によるこの比較から、場合によっては起こりうる偏差の原因がランクに分類される。引き続き、評価がこの分類に基づいて実行される。
これによって、磨耗又は老化する車両シャーシの要素の状態を監視すること、及び信頼性の高い評価を常に可能にすることが簡単に可能である。このとき、この評価は、調査体系及び維持補修体系の根拠を形成する。

車両シャーシ当たりのセンサの最小の使用数量が、本発明の解決手段によって可能である。その結果、監視システムの調査コスト及びこの監視システムの運転サイクルコスト又は寿命サイクルコストが、可能な限り低く保持され得る。
従来の技術に比べて本発明の解決手段は、最小数量のセンサの信号に起因して車両、特に軌条車両に施された車両シャーシの異なる要素の状態の包括的な評価及びこの状態の将来の発生の予測を可能にする。したがって、監視措置の状態に関連した立案が可能になる。この立案は、一定の期限を伴う監視体系によって生じる過剰な又は早期にとられる多くの措置を省略できる。
これらの物理量は、車両シャーシの要素の状態に対するフィードバックを可能にする任意の適切な値である。好ましくは速度，加速度及び／又は力が、物理量として測定される。

特に処理装置は、車両シャーシのモデルを有する。このモデルは、車両シャーシのパラメータを連続して再現してこの車両の状態のシミュレーションを連続して再現する。これに加えて又はこの代わりに、処理装置は、車両の要素の１つ又は複数の破損発生モデル又は老化モデルを有する。この処理装置は、これらのモデルによって危険な状態に到達するまでの又は監視措置が必要になるまでの残存寿命を算出又は更新する。
好ましくは、測定された物理量とモデル化された値とが、相関部によって比較される。これに対して、例えば適切な相関方法又は相関アルゴリズムが使用される。情報が、これらの相関方法又は相関アルゴリズムを用いて処理すべき異なる値から導き出され得る。

特に分類が、適切な電子処理装置を用いて、例えばコンピュータを用いて実行される。この場合、車両内部の原因か又は外部の原因かどうかの分類が好ましい。さらに好ましくは、車両内部のどの場所の原因かの分類が実行される。
モデル化された値は、基本的には任意の方法で算出できる。すなわち、例えば対応する表が設けられ例えば記憶され得る。モデル化された値が、これらの表によって算出され得る。しかしながら好ましくは、これらのモデル化された値は、対応する計算アルゴリズムを使用して算定される。
さらに本発明は、車両の車両シャーシの状態を監視する装置に関する。この装置は、特に本発明の方法を使用するために適する。本発明によれば、この装置は、車両シャーシに対する物理量を測定する１つ又は複数のセンサを有する。さらにこの装置は、モデル化された値を算定する処理装置、測定された物理量をモデル化された値と比較する処理装置、この比較の結果として分類するための処理装置及び評価手段を有する。この場合、独立した処理装置を設けてもよい。しかし、全部の機能を単一の処理装置によって任意に処理してもよい。

本発明の方法の上述した利点及びその他の実施の形態をこの装置によって同様に実施することができる。その結果、ここでは上述した構成だけを説明する。
特に処理装置は、車両シャーシのモデルを有する。このモデルは、この車両シャーシのパラメータを連続して再現してこれらのパラメータを用いてこの車両シャーシの状態のシミュレーションを連続して再現する。これに加えて又はこの代わりに、この処理装置は、車両シャーシの要素の破損発生モデル又は老化モデルを有する。危険な状態に到達するまでの又は監視措置が必要になるまでの残存寿命が、これらのモデルによって算出又は更新され得る。
本発明の装置のその他の好適な別の実施の形態の場合、上位に配置された車両の監視システムに対するインターフェースが、処理装置に接続されていることが提唱されている。実際の走行状態、例えば走行速度に関するデータが、このインターフェースを通じて処理装置に供給される。同様に、処理装置の情報が、インターフェースを通じて適切な記憶装置に対して送信されそこに記憶され得る。同様に、処理装置のこのような情報が、運転者若しくはドライバ又は外部の監視センタに対して送信され得る。

特に評価手段が、車両内部の信号化装置及びこれに加えて又はこの代わりに車両から監視センタにデータを送信する装置を含む車両外部の可動な又は固定の監視センタ内の信号化装置であることが提唱されている。
本発明のその他の好適な構成は、従属請求項及び後続する好適な実施の形態の説明に記載されている。この実施の形態は、添付した図面に関連する。

本発明の方法は、場合によっては存在する能動要素を含む軌条車両の車両シャーシのモデル１に関し並びに測定された異なる値３及び上位に配置された監視システムによって提供された値４から情報を導き出すための相関方法又は相関アルゴリズム２に関する。したがって、常にセンサのデータ及び車両の車両状態に基づいて車両の状態が、ブロック５内でシミュレート的に予測され、これらの予測がブロック７内に出力される。
これらの予測からのブロック６内で再現された実際の状態の偏差が、ブロック８内で早期に識別され、引き起こした要素が、ブロック９内でモデル１を使用して再現され、ブロック１０内でこれらの要素の状態を究明するか又はその原因を類別する。再現された引き起こした要素の残存寿命が、偏差発生又は破損発生のモデル１１と共同でブロック１２内で算出される。引き続き、代表する運転制限をブロック１４内で実行するかどうか、及び、いつどのような監視措置をとる必要があるかどうかがブロック１３内で決定される。これらの監視措置は、ブロック１５内に示されている。

本発明の装置は、好適な構成では軌条車両の車両シャーシ内の適切な位置に取り付けられた複数のセンサ２１，２２を有する。これらのセンサ２１，２２は、車両シャーシ内の能動要素２３の場合によっては組み込まれた構成要素でもよい。
さらに装置は、センサ２１，２２に接続されている電子処理装置２４を有する。この電子処理装置２４は、
−車両シャーシのモデル１を含む装置２５を有し、この場合、車両シャーシのパラメータが、モデル１によって連続して再現され、車両シャーシの状態のシミュレーション５が連続して再現され、
−装置２６を有し、車両シャーシの要素の破損発生モデル又は老化モデル１１を含み、これによって危険な状態に到達するまでの又は監視措置が必要になるまでの残存寿命１２を算出又は更新する。

１つの好適な構成では、本発明の装置は、軌条車両の上位に配置された監視システム２７に対する接続端子をさらに有する。実際の走行状態４、例えば走行速度に関するデータが、監視システム２７によって本発明の装置に提供されるか、又は、情報が、この監視システム２７によってこの監視システム２７用に設けられている記憶装置２８内に記憶され、そしてドライバ２９又は外部の監視センタ３０に対して出力され得る。
状態の評価及び状態予測に使用されるモデル１は、特に車両シャーシの能動要素２３用の組み込まれた制御概念１６の構成要素でもよい。算出された残存寿命及びとるべき措置の可能性に関する決定も、この車両シャーシの範囲内でブロック１３から実行される。
この場合、センサ２１は、ボギー台車に対して配置されている振動センサである一方で、センサ２２は軌条車両の駆動部２３に対して配置されている力センサである。
本発明の別の実施の形態の場合、別のセンサを車両の別の適した位置に対して設けてもよいことは自明である。これらのセンサは、車両の特定の要素の状態に関する信頼性の高い情報を可能にする。

本発明の軌条車両用の方法の好適な実施形の概略図である。 本発明の装置の別の好適な実施形の概略図である。

１ 車両シャーシのソフトウェア技術モデル
２ 相関方法又は相関アルゴリズム
３ センサによって測定される物理量
４ 車両の監視システムによって提供された情報
５ 車両シャーシの状態を予測するシミュレーション
６ 車両シャーシの実際の状態のデータ技術的な記述
７ シミュレーションによって再現された車両シャーシの状態の予測
８ 車両シャーシの予測した状態と実際の状態との間の偏差の識別
９ この偏差を引き起こした車両シャーシの要素の再現
１０ この偏差を引き起こした車両シャーシの要素の究明
１１ 車両シャーシの要素の偏差発生又は老化発生及び／若しくは破損発生のモデル
１２ 該当する車両シャーシの要素の残存寿命
１３ 算出された残存寿命及びとるべき措置の可能性による決定
１４ 運転制限
１５ 必要な監視措置
２１ 車両シャーシ内に取り付けられたセンサ
２２ 車両シャーシの能動要素内に取り付けられたセンサ
２３ 車両シャーシ内の能動要素
２４ 電子処理装置
２５ 車両シャーシのソフトウェア技術モデル
２６ 車両シャーシの要素の偏差発生又は老化発生及び／若しくは破損発生のモデル
２７ 車両の監視システム
２８ 監視システムに接続されている又は監視システムに組み込まれている情報記憶装置２９ 運転者又はドライバ用の情報装置、例えばディスプレイ
３０ 監視センタに対する情報の送信装置

Claims (14)

1. 車両又は軌条車両の車両シャーシの状態を監視する方法であって、
   前記車両シャーシに対する物理量（３）が、センサ（２１，２２）によって測定され、
   測定された前記物理量（６）が、処理装置（２４）によってモデル化された値（７）と比較され、これらのモデル化された値は、特性値から算出され、
   原因のランクが、前記処理装置（２４）によって当該比較（８）から分類され、
   評価が、当該分類に基づいて実行される方法において、
   前記処理装置（２４）は、前記車両シャーシのモデル（１，２５）を有し、このモデル（１，２５）は、この車両シャーシのパラメータを連続して再現し、この車両シャーシの状態のシミュレーションが、当該パラメータによって連続して再現されることを特徴とする方法。
2. 速度，加速度及び／又は力が、前記物理量（３）として測定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記処理装置（２４）は、車両の要素の少なくとも１つの破損発生モデル又は老化モデル（９）を有し、危険な状態に到達するまでの又は監視措置が必要になるまでの残存期間（１０）が、前記破損発生モデル又は老化モデル（９）によって算出及び／又は更新されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 測定された前記物理量（６）と前記モデル化された値（７）とが、相関部（２）によって比較（８）されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記分類は、電子処理装置（２４）又はコンピュータによって実行されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 車両の内部の原因か又は外部の原因かどうかの分類が実行されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 車両の内部のどの場所の原因かの分類が実行されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. モデル化された値が、算定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 車両シャーシに対する物理量を測定する１つ又は複数のセンサ（２１，２２）、
   モデル化された値を算定する処理装置（２４）、
   測定された前記物理量をモデル化された値と比較する処理装置（２４）、
   当該比較結果として原因のランクに分類するための処理装置（２４）、及び
   評価手段を有する、車両の車両シャーシの状態を監視する又は請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法を使用する装置において、
   前記処理装置（２４）は、車両シャーシのモデル（１，２５）を有し、このモデル（１，２５）は、この車両シャーシのパラメータを連続して再現しており、この処理装置（２４）が、当該再現されたパラメータを用いてこの車両シャーシの状態のシミュレーションを連続して再現することを特徴とする装置。
10. 前記処理装置（２４）は、車両シャーシの要素の破損発生モデル又は老化モデル（１１，２６）を有し、危険な状態に到達するまでの又は監視措置が必要になるまでの残存期間（１２）が、前記破損発生モデル又は老化モデル（１１，２６）によって算出及び／又は更新されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 車両の上位に配置された監視システム（２７）に対するインターフェースが、前記処理装置（２４）に接続されていて、当該インターフェースを通じて、実際の走行状態（４）に対するデータ又は走行速度が、この処理装置に供給されるか、又は情報が、前記監視システム（２７）によって記憶され、運転者又はドライバ（２９）若しくは外部の監視センタ（３０）に対して送信され得ることを特徴とする請求項９又は１０に記載の装置。
12. 少なくとも１つのセンサ（２１，２２）は、振動センサ、加速度センサ、衝撃センサ、音響センサ、音波センサ、渦電流センサ、磁場センサ、温度センサ、動力センサ、回転センサ、変位センサ、レーダー・ドップラーセンサ又は超音波センサであることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 少なくとも１つのセンサ（２１，２２）は、
    一対の車輪、車輪、車輪軸又は車輪軸受、
    ボギー台車のシャーシ又は車両シャーシ、
    一次ばね、ばね、ダンパ又は車輪ガイド、
    二次ばね、ばね、ダンパ、ローリングダンパ又はバッファ、
    連結器、
    駆動部、走行モータ、歯車装置、連結部又は駆動懸架部、又は
    ブレーキ、ブレーキ板、ブレーキシリンダ、ブレーキライニング、ブレーキシュー、ブレーキロッド又はブレーキクラスプに配置されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記評価手段は、車両内部の信号化装置（２９）及び／又は車両から前記監視センタにデータを送信する装置（３０）を含む車両外部の可動な又は固定の監視センタ内の信号化装置であることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の装置。

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