[发明专利]用于确定轨道车辆的车轮-轨道附着力值的系统及其相应方法

说明书

一种用于确定包括至少一个轮轴的轨道车辆的车轮‑轨道附着力值的系统，具有半径(R)的两个车轮耦接到轮轴，该系统包括：‑变形检测电路(10)，耦接到轮轴(1)，变形检测电路布置成检测由于从轮轴传递到轨道的纵向附着力(F_long)引起的轮轴的扭转变形；‑控制装置，布置成根据检测到的扭转变形来估计扭矩值，以将估计出的扭矩值根据车轮的半径(R)转换成纵向附着力(F_long)的值，并通过纵向附着力(F_long)值和轮轴施加在轨道上的法向载荷值之间的比率计算车轮‑轨道附着力值。还描述了一种用于确定轨道车辆的车轮‑轨道附着力值的方法。

技术领域

本发明总体上落入用于监测轨道车辆的车轮-轨道接触力的系统的领域；具体地，本发明涉及一种用于确定轨道车辆的车轮-轨道附着力值的系统及其相应方法。

背景技术

当在轨道上行驶时，轨道车辆通过车轮-轨道接触对地面施加力，这允许火车遵循轨道。交换的力取决于轨道的特性、火车的动态行为和火车正在传递的载荷。

近年来，用于监测车轮-轨道接触力的系统已经引起了铁路部门的各种角色(诸如，基础设施经理(IM)和铁路经营者(RU))的兴趣。这种兴趣尤其涉及实时监测运行中的轨道车辆的可能性，以及因此涉及向铁路经营者(RU)报告任何违规以便采取相关修正措施的可能性。

接触力监测系统可分为：

-安装在火车上的系统；

-轮轴和/或车轮变形测量系统；

-主要在轨道车辆批准时使用的系统；

-安装在地面上的系统；

-轨道变形测量系统；以及

-待用于中期至长期的主要用作诊断系统的系统。

车轮和轨道之间交换的接触力的量应符合标准UNI EN14363中确立的限制。该标准规定了用于轨道车辆批准目的的准静态和动态测试的性能。该标准提出的限制与以下内容直接相关：

-轨道必须提供的结构性能；

-与脱轨相关的安全性；

-随着时间的推移保持正确的轨道几何形状；以及

-旅行舒适度。

通过关注安装在火车上的测量系统，接触力可分解成三个空间方向，即，竖直力F_vert、横向力F_lat和纵向力F_long(如图1所示)。

这些年来已经开发了用于测量接触力的多种方法。这些已知方法基本基于通过测量轮对在各个点处的变形来估计接触力。术语“轮对”用于表示包括两个车轮和连接它们的轮轴的组件。这样的点可定位在轮轴上或定位在车轮的中心上。因此，力的测量并非是直接的，而是需要校准操作以从变形测量确定接触力的值。

本领域中已知的是，在轨道车辆的轮轴和/或车轮上安装一个或多个应变仪(以各种构造：惠斯通电桥等)，以校准测量系统并从轮轴变形开始时估计接触力。

因此，目前，估计车轮-轨道接触力的唯一主要目的在于监测基础设施和轨道车辆以及其维修和/或修正操作的相对调度(如图2中的框图所示)。

因此，不利地，没有这样的已知系统或方法，其允许通过估计车轮-轨道接触力来获得对车轮-轨道附着力的估计。

例如，WO2013034698和EP2918459中存在用于测量车轮-轨道附着力的其它已知系统和方法。在这样的系统和方法中，仅通过间接测量(光学传感器、温度传感器或电导传感器等)或基于施加到轮轴上的制动力或牵引力通过附着力观测台来估计车轮-轨道附着力。