[发明专利]车辆部件剩余使用寿命的确定

说明书

本发明涉及用于确定在一个道路网的至少一个规定路段上行驶的车辆、特别是轨道车辆的车辆部件剩余使用寿命的方法，其中车辆的一个在行驶中由于车辆与路段之间相互作用而发生机械应变的车辆部件的剩余使用寿命根据该至少一个路段的使用区段被求出。车辆部件的剩余使用寿命由该使用区段开始处对此车辆部件预先给出的直到当前的使用寿命消耗和对应于该使用区段的车辆部件实际使用寿命消耗求出。本发明还涉及用于确定车辆部件剩余使用寿命的相应系统。最后，本发明还涉及一种测量车，它为这类车辆部件的剩余使用寿命确定提供相应的测量值。

车辆的车辆部件，特别是受到动态应变的那类车辆部件，鉴于其抗疲劳强度一般被设计在特定的可预定的使用寿命上。一般一个理论上预期的车辆部件应变与相应的安全性因子相结合以用于该设计。这里理论上预期的应变一般由在车辆行驶中可能出现的不同负载情况下收集的经验值集合导出。

由于在开发车辆时一般没有关于以后实际的车辆负载和由此实际的车辆部件应变的详细资料，通常必须考虑(很少出现的，然而理论上可能出现的)极端负载情况，以避免在真正出现这种极端负载情况时车辆部件提前失效。特别是在车辆部件与安全有关的情况下通常以相应的高安全性因子来工作。用于设计车辆部件的相应规则通常由法律文件(特别是在公共人员和货物运输领域中)或车辆经营商的规范给出。

因此例如对应于轨道车辆的国际规范和负载要求规定了它的强度和安全性要求。就强度而言，在使用寿命期间的车辆应能承受此负载和负载变动而不会损伤。对于行驶的安全性，它是由规定的路轨和车辆参数来保证的。在所有的考虑中，路轨和车辆之间的相互作用决定了上述保证是否保持其有效性。如果由于保养不善导致的路轨偏差，负载变动和/或负载高度情况发生改变，于是导致在计划的使用使用寿命满期之前在构件中、特别是在旋转支座中可能形成裂纹形式的损伤。裂纹代表着运行风险，从而通常为了继续运行需要进行昂贵的列车车辆部件检查(裂纹检查)，必要时在更换损伤的部件后再继续运行。

在此基础上通常对因承受车辆与行驶路段之间的相互作用而产生动态应变的车辆部件以特定的最大运行能力(例如行驶公里数或类似的)的形式预先给出最大的理论使用寿命。由在某个特定时刻车辆已耗费的行驶能力(例如至今已走过的公里数)，通常将最大行驶能力与已耗费行驶能力之差作为所涉及的车辆部件的剩余使用寿命估计值。

这里问题在于，实际上车辆在其运行时处于不同负载情况下，在一定条件下负载情况明显偏离于设计时所设定的理论负载情况。车辆部件经过其直到当前的使用时间可能处于比设计所设定的应变高得多或低得多的应变下。

从而可能出现这样的情况：车辆部件的实际使用寿命尚未达到(车辆部件完全可以无危险地继续使用)，然而理论使用寿命(例如以最大行驶能力的形式)已经达到了。虽然从安全观点考虑这是不太要紧的，然而从经济观点考虑这对于车辆经营者是不利的。

如果例如达到了理论使用寿命的终点，通常必须更换相关的车辆部件，或者必须检查是否可以延长车辆部件的理论使用寿命。在确定车辆部件剩余使用寿命时，如果它遭受看得见的磨损，通常带来的麻烦相对小；对于没有这种可见磨损的车辆部件，通常要进行成本很高的无损检验。

更为严重的是出现这样的情况：车辆部件在实际行驶中遭受的应变明显高于在设计时所设定的。在这种情况下导致以下可能性：在达到理论使用寿命之前实际使用寿命已结束，即该车辆部件失效。特别是在与安全性有关的、没有简单方法可检测到磨损的车辆部件的情况下，这种情况一定要避免。

对于车辆行驶中实际出现的负载和由此导致的车辆部件的应变的主要影响因素是车辆在其上行驶的行驶路段的状况。例如已由WO00/70148A1及US5579013公开，为了检测这种状况，在车辆上附加安装了加速度传感器和道路传感器，以检测车辆与行驶路段之间的相互作用并得出行驶路段状态的结论。用如此获得的关于行驶路段的数据可以进行有关其使用或维护的符合需要的规划。与确定车辆部件剩余使用寿命相关的解决上面所述问题的途径至今还没有给出。

在US5579013中建议由传感器的测量信号得出关于车辆的某个部件、例如车轮的状态的结论。这里可以检测某些特定部件的损伤，这些损伤对车辆的动力状态有可测量的影响(对所用传感器的测量值有相应的影响)。然而这里不能检测没有这种动力影响的损伤。

本发明的目的在于提供如开始处所述类型的方法、系统和测量车，它们克服了上面所述的缺点，并且特别是可以简单并同时足够精确地确定车辆部件在任意时刻的剩余使用寿命。