專利名稱：用于估算有軌車輛輪組的輪組軸承的溫度的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種方法和一種裝置，用于借助于根據(jù)權利要求I和權利要求6的前序部分所述的計算模型，以及根據(jù)權利要求9和10的前序部分所述的、根據(jù)該方法所估算的溫度的用途，對有軌車輛輪組的輪組軸承的溫度進行估算。
背景技術：
現(xiàn)如今，在有軌車輛交通中，使用了越來越多的診斷系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)，采集有軌車輛部件和組件的狀態(tài)變化，以便識別這些部件和組件的損壞。特別是對于有軌車輛的輪組，探測過熱運轉方面的損壞有極大的意義?，F(xiàn)代的高速列車超極限行駛，因此必須遵守相應的、用以確保互操作性的標準，例如96/48/EG準則。在此，另外還要求有軌車輛輪組的輪組軸承的車載監(jiān)控。為了公開危急運行狀態(tài)，例如輪組軸承的過熱運轉，特別是輪組軸承的溫度監(jiān)控很有必要。EP 1365163A1公開了一種裝置，用于監(jiān)控有軌車輛輪組的輪組軸承的溫度，其中， 傳感器元件直接設置在輪組軸承的密封元件上，即盡可能地靠近輪組軸承的負載區(qū)域。但是，根據(jù)該發(fā)明所述，在輪組軸承的負載區(qū)域上，即從上方看過去，在外部軸承環(huán)的切線方向上，會產(chǎn)生最高的溫度，將溫度傳感器直接安裝在其上，會造成溫度傳感器的機械連接及其電纜鋪設方面的一定花費，并且由于位置原因，該安裝在結構上往往難以實現(xiàn)，特別是在組合軸承內，例如對于雙軸承來說，要考慮到多個負載區(qū)域的情況。

發(fā)明內容
針對于此，本發(fā)明的目的在于提供一種方法或者說一種裝置，用于借助于計算模型，對有軌車輛輪組的輪組軸承的溫度進行估算，其用少量的信號處理技術花費，實現(xiàn)了足夠精確的輪組軸承溫度的估算，并且無需將溫度傳感器直接安裝到相關輪組軸承上。該目的通過權利要求I或者權利要求6的技術特征得以實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明所述的方法提出-計算模型設計為根據(jù)作為計算模型輸入?yún)?shù)的有軌車輛的速度和環(huán)境溫度對相關輪組軸承的溫度或者相關輪組軸承獨特部位上的溫度進行估算，并且附加地，-借助于至少一個溫度傳感器，對在運行中不同于輪組軸承的、但是與輪組軸承處于直接或者間接導熱連接的輪組的部件的溫度進行測量作為測量溫度，-借助于計算模型對不同于輪組軸承的部件的溫度進行估算作為估算溫度，-為了優(yōu)化計算模型在估算輪組軸承溫度方面的精確性，計算模型具有校正環(huán)節(jié) (ein Korrekturglied),通過該校正環(huán)節(jié),根據(jù)測量溫度和估算溫度的比較,持續(xù)、短暫或者周期性地對所述計算模型進行校準或者調整。換句話說，計算模型的自校準或者自調整通過測量和估算不同于相關輪組軸承的位置上的溫度得以實現(xiàn)，相較于相關輪組軸承自身上，在該位置上用于安裝溫度傳感器及其電纜鋪設的情況更加便利。
除了有軌車輛的速度和環(huán)境溫度以外，還可以提出其它計算模型的輸入?yún)?shù)。那樣的話，計算模型就必須能夠根據(jù)測量部位上，即不同于輪組軸承的部件上，或者不同于輪組軸承的組件上的溫度，推斷出軸承溫度。計算模型基于一個構思，即通過熱傳遞以將輪組軸承上產(chǎn)生的熱輸入通過熱傳導和熱傳遞傳送到測量部位上，此外它還受外部因素的影響，例如由于基于有軌車輛速度的行駛相對氣流造成的輪組部件的冷卻，或者由于高環(huán)境溫度造成的輪組部件的升溫。如果基于測量點而非在此介紹的方法，只簡單地將診斷閾值選得更低，則需考慮到相應干擾時引起錯誤(Fehlausloesungen)。除了測量部位處的溫度之外，計算模型的輸入?yún)?shù)還有速度和外部溫度。作為結果，該方法提供估算的輪組軸承內部溫度或者說輪組軸承的表征部位處的溫度，如負載區(qū)域處的輪組軸承溫度。計算模型考慮到熱學邊界條件，例如 由于軸承摩擦造成的熱輸入 輪組內的熱傳導籲自然對流籲強制對流通過比較測得的和估算的測量部位處的溫度，連續(xù)或者周期性地對校正環(huán)節(jié)K或者其校正項進行調整。通過校正環(huán)節(jié)的影響，計算模型的精確性隨著運行時間而提高。由于典型的干擾因素而出現(xiàn)在有軌車輛中的問題，如原始建模時的初始誤差、不精確性和與實際情況的偏差，都通過校正環(huán)節(jié)得以盡可能地補償。通過比較估算的溫度值與溫度極限值，并且在估算的溫度值超出溫度極限值時， 生成輪組軸承過熱運轉的信號，而在估算的溫度值低于溫度極限值時，生成相關輪組軸承熱學無故障運行的信號，就可以考慮溫度估算用于識別過熱運轉的軸承(過熱轉動件識別)。附加或者替換地，提出通過根據(jù)本發(fā)明所述方法所估算的有軌車輛輪組的輪組軸承的溫度，用于與溫度極限值進行比較，以便能夠判斷，分配給輪組軸承或者相鄰的制動裝置，特別是盤式制動器，是否處于松開或者張緊的狀態(tài)。詳細而言，超出溫度極限值的輪組軸承的估算溫度發(fā)出表示分配給輪組軸承或者相鄰的摩擦制動器處于張緊狀態(tài)的信號，而低于溫度極限值的估算輪組軸承溫度發(fā)出分配給輪組軸承或者相鄰的摩擦制動器處于松開狀態(tài)的信號。該認知的基礎在于，在譬如分配給輪組軸承軸的盤式制動器的摩擦制動器張緊時會產(chǎn)生摩擦熱。該摩擦熱會在之后通過熱傳遞、沿著軸的熱傳導和/或對流，傳送到相鄰的輪組軸承上。相對較低的輪組軸承溫度就不僅僅表明輪組軸承的正常運轉，還指明相鄰的摩擦制動器的松開狀態(tài)。與此相對，相對較高的輪組軸承溫度發(fā)出提示，即輪組軸承過熱運轉和 /或涉及與相關輪組軸承相鄰的摩擦制動器處于張緊狀態(tài)。通過根據(jù)本發(fā)明所述方法估算的輪組軸承溫度，因此不僅可以監(jiān)控有軌車輛的軸的輪組軸承的熱學狀態(tài)，而且可以監(jiān)控與輪組軸承相鄰的有軌車輛的摩擦制動器的多個功能(張緊或者松開)。通過在從屬權利要求中列出的措施，在權利要求I和權利要求6中給出的發(fā)明的有利的改進方案和優(yōu)化方案成為可能。
特別優(yōu)選地，通過使上面所描述的方法適合于估算有軌車輛輪組的多個輪組軸承的溫度，進一步對其進行改進，并且該方法包括下列步驟-為至少一些輪組軸承分別分配計算模型，以便根據(jù)作為相應計算模型的輸入?yún)?shù)的有軌車輛的速度，分別為有軌車輛的環(huán)境溫度估算一個數(shù)值，其中-為了優(yōu)化為至少一些輪組軸承分配的計算模型在相應估算有軌車輛環(huán)境溫度的數(shù)值方面的精確性，為每個計算模型設置校正環(huán)節(jié)，通過該校正環(huán)節(jié)，根據(jù)相應估算溫度與相應的、分別不同于相關輪組軸承的部件的相應測量溫度的比較，持續(xù)、短暫或者周期性地對相關計算模型進行校準，并且-從根據(jù)為至少一些輪組軸承分配的計算模型所估算的環(huán)境溫度的數(shù)值中形成一個所獲得的環(huán)境溫度，所述獲得的環(huán)境溫度分別考慮作為計算模型的輸入?yún)?shù)，所述輸入?yún)?shù)用于估算相應輪組軸承的相應溫度的數(shù)值。當必須監(jiān)控多個輪組軸承時，用于估算環(huán)境溫度的計算模型特別地在此時可用。 對于帶有軸承監(jiān)控的有軌車輛來說，就必須監(jiān)控所有輪組軸承。這樣，在不同于輪組軸承的部件上也有多個測量部位，例如每輛車8個測量部位，每個轉向架4個測量部位，其包括分別由兩個輪子和一個軸組成的兩個輪組。對于多個此類測量部位，有利的是，環(huán)境溫度估算保持不受輪組軸承上單個或者少量過熱旋轉件(Heisslaeufern)的影響。同樣地，相對于干擾因素，例如太陽光輻射的靈敏性更低。由于不再借助于自有溫度傳感器計算環(huán)境溫度以作為計算模型的輸入?yún)?shù)來估算輪組軸承溫度，而是同樣通過計算模型對環(huán)境溫度進行估算，因此可以放棄此類溫度傳感器。因此，如此設計計算模型，即可以估算已有的環(huán)境溫度，以便在完整的(intakten)輪組軸承的情況下在相應分別不同于相關輪組軸承的部件上獲得繼續(xù)測得的溫度。但是，如果輪組軸承損壞并且例如過熱運轉，進入計算模型的較高的輪組軸承溫度就會影響環(huán)境溫度的估算結果。為了避免此類影響，可以從根據(jù)為至少一些輪組軸承分配的計算模型所估算的環(huán)境溫度的數(shù)值中，形成一個所得出的(resultierende)環(huán)境溫度，以便避免由于可能過熱運轉的輪組軸承造成的影響，或使這種影響根本不會出現(xiàn)。為了其中一個輪組軸承上的過熱旋轉件不會導致通過計算模型估算出高環(huán)境溫度，進而導致相應的高輪組軸承溫度，可以從單個環(huán)境溫度的估算結果中，形成一個所得出的數(shù)值。這可以如此實現(xiàn)，例如通過只考慮η個最低估算的環(huán)境溫度，例如作為η個最低估算的環(huán)境溫度的平均值。環(huán)境溫度的所得出的數(shù)值在之后作為計算模型的統(tǒng)一輸入?yún)?shù)考慮，用于估算單個輪組軸承的溫度。因此，該方法相應地精確，并很少因干擾因素失靈。這是重要的，因為除了方法的安全性之外，也應避免引起錯誤。如上面所提及的，用于估算輪組軸承溫度的計算模型和/或用于估算有軌車輛環(huán)境溫度的計算模型分別基于對至少一些下列因素的模型化(modellierung):輪組或者說輪組軸承的部件的熱容，輪組或者說輪組軸承的部件中的熱傳導，輪組或者說輪組軸承的部件之間的傳熱阻力，以及由強制和自然對流引起的、輪組或者說輪組軸承的部件和環(huán)境之間的強制熱傳遞。此外，針對用于估算輪組軸承溫度的計算模型和/或針對用于估算有軌車輛環(huán)境溫度的計算模型，分別進行基本校準或者說基本參數(shù)化，以基本校準或者基本參數(shù)化為前提，在有軌車輛運行過程中對校正環(huán)節(jié)或者校正項進行調試以優(yōu)化計算模型的精確性。換句話說，計算模型的初始校準或者基本校準可以從車輛參數(shù)中得出，借助于模擬(例如有限元)確定或者基于測量數(shù)據(jù)進行。本發(fā)明還涉及一種裝置，用于實施上面所描述的方法，其中設置有溫度傳感器和微型計算機，該溫度傳感器用于測量不同于輪組軸承的、但是與輪組軸承處于直接或者間接導熱連接的輪組部件的溫度，在微型計算機中實現(xiàn)用于估算輪組軸承的溫度的計算模型和/或用于估算有軌車輛環(huán)境溫度的計算模型。特別優(yōu)選的是，其中，溫度傳感器和有軌車輛防滑裝置的速度傳感器被組合成一個組合傳感器。因此，不存在由于傳感器安裝和電纜鋪設而產(chǎn)生的用于溫度傳感器的附加花費。此外，不同于輪組軸承的輪組部件是例如至少部分遮蓋輪組軸承的輪組軸承蓋。


在下文中，根據(jù)附圖，與本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明一起，針對其它對本發(fā)明進行改進的措施進行進一步說明。在圖紙中示出圖I是帶有溫度傳感器的有軌車輛的輪組軸承的示意圖；圖2是在用于估算圖I的輪組軸承的輪組軸承溫度或者說有軌車輛的環(huán)境溫度的方法框架內的計算模型的示意性等效線路圖；圖3是顯示用于估算圖I的輪組軸承的輪組軸承溫度的方法的框圖；圖4是顯示用于估算有軌車輛的環(huán)境溫度的方法的框圖；圖5是顯示用于估算有軌車輛的輪組軸承的輪組承溫度以及用于估算有軌車輛的環(huán)境溫度的組合方法；圖6是顯示用于顯示試驗臺上的溫度走向曲線的圖表。
具體實施例方式圖I中示出有軌車輛輪組軸承I的示意圖，其中，在輪組的車軸或軸2的末端一側設置有兩個在此未明確示出的輪子。其中，在輪子的附近分別有一個輪組軸承1，其將軸2 支承在一個在此同樣未示出的轉向架上。輪組軸承I優(yōu)選地是一個雙軸承，即有兩個在軸向上前后設置或者說順次設置的輪組軸承，例如以兩個滾動軸承形式。接下來的實施方式涉及一種用于借助于計算模型對輪組軸承I的溫度進行估算的方法和裝置。用于估算輪組軸承I的溫度的計算模型基于對輪組或者說輪組軸承I的部件的熱容、輪組或者說輪組軸承I的部件中的熱傳導、輪組或者說輪組軸承I的部件之間的傳熱阻力，以及由有軌車輛行駛速度引起的強制對流、自然對流，還有從輪組或者說輪組軸承I的部件到環(huán)境的熱傳遞的模擬。強制對流是有軌車輛速度的函數(shù)。計算模型的等效線路圖在圖2中示出，并且具有下列元件軸2具有熱容Ctl，其中，從軸到具有熱容C1的輪組軸承I的或者說相反方向的熱傳遞由熱阻Rtll表示。因為優(yōu)選配置為滾動軸承的輪組軸承I的內環(huán)與軸2處于直接傳熱連接。簡單來說，兩個被組合成雙軸承的輪組軸承I具有熱容Cp此外，自然和強制對流，即從軸2到環(huán)境的熱傳遞由熱阻Rtla和Rtlb表示。強制對流基于有軌車輛的行駛速度Vtrain得以實現(xiàn)。假設軸2具有溫度Ttl。存在從帶有熱容C1的輪組軸承I到達輪組軸承I的共同殼體4的熱傳遞以及通過熱阻Rtll到達帶有熱容Ctl的軸2，其中殼體4具有熱容C2。此外，存在取決于到達輪組軸承I的熱輸入，該熱輸入取決于有軌車輛的速度VtMin。假設輪組軸承I具有溫度!\。從帶有熱容C2的輪組軸承I的殼體4到輪組軸承I (C1)的導熱由熱阻R12表示， 而到帶有熱容C3的輪組軸承蓋6的導熱由熱阻R23表示。熱阻R2a和R2b標記自然和強制對流，并因此標記從殼體4到環(huán)境或相反方向的熱傳遞。假設殼體4具有溫度T2。在輪組軸承蓋6上有效的自然和強制對流以及由此到環(huán)境中的熱傳遞由熱阻R3a 和R3b表不ο其中，殼體4與優(yōu)選配置為滾動軸承的輪組軸承I的外部軸承環(huán)處于直接傳熱連接，其端面也與輪組軸承蓋6處于直接傳熱連接。殼體4與輪組軸承蓋6之間的導熱通過熱阻R23得以實現(xiàn)。由自然對流和基于行駛速度Vtein的強制對流造成的環(huán)境溫度為Tamb的環(huán)境與輪組軸承蓋6之間的熱傳導由熱阻R3a和R3b標記。輪組軸承蓋6包圍軸2的端部，該端部穿過輪組軸承I繼續(xù)軸向伸出一段，并且在其上設計有在此也未示出的速度傳感器的感應器8。速度傳感器將速度信號報告給有軌車輛的防滑裝置，以便能夠實施滑動調節(jié)(schlupfgeregelte)的制動。不是直接測量輪組軸承I的溫度T1，而是借助于溫度傳感器10測量輪組軸承蓋6 的溫度T3。此外，還設置有在此未示出的傳感器，用于直接或間接測量有軌車輛的行駛速度 Vtrain,還有在此未不出的傳感器，用于測量環(huán)境溫度Tamb。對于圖3中作為框圖示出的、計算模型Tbearingestimator的優(yōu)選實施例來說,通過溫度傳感器8測得的輪組軸承蓋6的溫度T3被標為T_s。此外，在圖3中，由計算模型 Tbearingestimator估算的輪組軸承I的溫度T1被標為TB,est。環(huán)境溫度Tamb以及有軌車輛速度Vtrain的標識在此保持不變。計算模型Tbeming, estimator基于其在圖2中顯示的結構，能夠根據(jù)作為輸入?yún)?shù)的有軌車輛的速度Vtrain和環(huán)境溫度Tamb對輪組軸承I的溫度TB,est進行估算。此外在運行中，由溫度傳感器10對輪組軸承蓋6的溫度Tmeas進行測量作為測量溫度，該輪組軸承蓋6與殼體4和輪組軸承I處于導熱連接。與此同時，借助于計算模型 Tbearingestimator對輪組軸承蓋6的溫度進行估算也作為估算溫度Tmeas, est。為了優(yōu)化計算模型Tbe_gestimator在估算輪組軸承I的溫度TB, est方面的精確性，計算模型Tbeming,estimator具有一個校正環(huán)節(jié)Kb,通過該校正環(huán)節(jié)Kb,根據(jù)輪組軸承蓋6 的測量溫度T_s和輪組軸承蓋6的估算溫度T_s, est的比較，持續(xù)、短暫或者周期性地對計算模型進行校準或者調整。換句話說，計算模型TbemingeStimator的自校準或者自調整的目的是為了實現(xiàn)該計算模型Tbeming,estimator的估算輪組軸承I的溫度TB,est,而計算模型Tbe_gestimator的自校準或者自調整通過測量和估算不同于輪組軸承I的輪組部位上的溫度得以實現(xiàn)，其中該輪組部位與輪組軸承I通過熱傳遞或者熱傳導處于熱力連接。估算輪組軸承I的溫度Tb, est，該部位優(yōu)選是輪組軸承蓋6，因為一方面由于位置原因，相較于在輪組軸承I自身上，在其上可以更簡單地安裝溫度傳感器10。另一方面，在輪組軸承蓋6上設置有與感應器8共同作用的用于防滑的速度傳感器，以便溫度傳感器10可以有利地與速度傳感器組合成組合傳感器10。此外,針對計算模型TbeaHngestimator會進行基本校準或者基本參數(shù)化，以基本校準或者基本參數(shù)化為前提，為了優(yōu)化計算模型Tb_ingestimat0r的精確性，在有軌車輛運行過程中對校正環(huán)節(jié)Kb或者校正項Kb進行調試。計算模型TbeaHngestimator的初始校準或者基本校準例如從車輛參數(shù)中得出，借助于模擬(例如有限元)確定或者可以基于測量數(shù)據(jù)進行。特別優(yōu)選地，通過使上面所描述的方法適合于估算有軌車輛輪組的多個輪組軸承 I的溫度，進一步對其進行改進。為此，為至少一些輪組軸承1，優(yōu)選地為有軌車輛的所有輪組軸承I，分別分配計算模型Tambestimator,以便根據(jù)作為相應計算模型T—estimator的輸入?yún)?shù)的有軌車輛速度Vtrain,分別為有軌車輛的環(huán)境溫度估算一個數(shù)值Tamb, est。此類計算模型T-estimator作為框圖在圖4中示出，并且例如與分配給相應輪組軸承I的計算模型 Tbearingestimator 組合。為了優(yōu)化計算模型！^estimator在相應估算有軌車輛環(huán)境溫度的數(shù)值Tamb方面的精確性，為每個計算模型T—estimator設置校正環(huán)節(jié)Ka,通過該校正環(huán)節(jié)Ka,根據(jù)相應估算溫度T_s, est與相關輪組軸承I的相應輪組軸承蓋6的相應測量溫度Tnreas的比較，持續(xù)、 短暫或者周期性地對相關計算模型T-estimator進行校準或者調整。以此實現(xiàn)計算模型 T-estimator的動態(tài)調整,用于如針對圖3中所示出的計算模型Tbeming, estimator 一樣， 估算環(huán)境溫度Tamb。此類計算模型T-estimator具有在圖2中示出的結構，其設計為可以估算存在的環(huán)境溫度Tamb,以便在完整的輪組軸承I的情況下設置輪組軸承蓋6上繼續(xù)測得的溫度 Tffleas0但是，如果一個或者多個輪組軸承I損壞，例如過熱運轉，那么，同樣進入計算模型 T-estimator的較高的相關輪組軸承I的溫度就會影響環(huán)境溫度Tamb的估算結果。為了避免這種情況，如圖5的說明，優(yōu)選從根據(jù)為輪組軸承I-η分配的計算模型
T-estimator,!......Tambestimator, n 估算的環(huán)境溫度值 Tamba......Tamb, n 中，形成一個
所獲得的(resultierende)環(huán)境溫度Tamb, res,其分別考慮作為計算模型Tbemingestimator,
!......Tb_ingestimat0r，n的輸入?yún)?shù)，而輸入?yún)?shù)用于估算相應輪組軸承I的相應溫度的
數(shù)值TB, mu......TB,est,n。由此可以查明由于過熱運轉的輪組軸承I造成的對于環(huán)境溫度
Tamb的估算結果的影響。為了其中一個輪組軸承I上的過熱旋轉件因此不會導致通過相關計算模型T-estimator估算出高的環(huán)境溫度，進而導致相應的高輪組軸承溫度Tb, est，可以從單個環(huán)境溫度Tamb的估算結果中產(chǎn)生一個所獲得的數(shù)值。這可以如此實現(xiàn)，例如通過只考慮η個最低估算的環(huán)境溫度Tamb，例如作為η個最低估算的環(huán)境溫度Tamb的平均值。環(huán)境溫度Tamb, res的所獲得的數(shù)值在之后作為計算模型 T-estimator,!到Tambestimator, n的統(tǒng)一輸入?yún)?shù)考慮,用于估算相關輪組軸承I的溫度
Tbearing，I 到 Tbearing, n。在圖6中將一個溫度時間圖表顯示為在輪組軸承試驗臺上試驗的結果，在其上檢驗圖2和圖3的計算模型Tbearingestimator。為此,然而只為了輪組軸承試驗臺的目的使用溫度傳感器，該溫度傳感器直接設置在輪組軸承I的負載區(qū)域，并通過該溫度傳感器直接測量一段時間內的此處的溫度作為TB, _s。在輪組軸承I上直接測得的溫度的曲線走向在圖6中以點狀線(…)示出。借助于圖2和圖3的計算模型Tb_ingeStimat0r估算得出的溫度TB_t的曲線走向顯示為實線(_)，在輪組軸承蓋6上測得的溫度T_s的曲線走向顯示為虛線(一)。在此優(yōu)選測得的環(huán)境溫度Tamb以及通過通風機(Ventilatoren)模擬的有軌車輛的行駛速度Vtrain也進入計算模型Tbe_gestimator。由計算模型Tbe_gestimator估算的溫度TB,est (實線)和測得的溫度TB,_S(點狀線)之間的比較顯示良好的一致性，并且只有微小偏差。通過譬如比較估算的溫度值TB,est與溫度極限值并且在估算的溫度值TB,est超出溫度極限值時生成表示輪組軸承I過熱運轉的信號，而在估算的溫度值1@低于溫度極限值時，生成表示相關輪組軸承I熱學無故障運行的信號，就可以考慮溫度估算用于識別過熱運轉的軸承(過熱旋轉件識別)。附加或者替換地，提出通過根據(jù)發(fā)明所述方法所估算的輪組軸承I的溫度TB, est, 用于與溫度極限值比較，以便能夠判斷，分配給輪組軸承I或者相鄰(在此未示出)的制動裝置，特別是盤式制動器，是否處于松開或者張緊的狀態(tài)。隨后，超出溫度極限值的輪組軸承I的估算溫度TB,est發(fā)出表示分配給輪組軸承I 或者相鄰于輪組軸承I的摩擦制動器處于張緊狀態(tài)信號，而低于溫度極限值的輪組軸承的估算溫度TB, est發(fā)出表示分配給輪組軸承I或者相鄰于輪組軸承I的摩擦制動器處于松開狀態(tài)的信號。該認知的基礎在于，在摩擦制動器張緊時會產(chǎn)生摩擦熱。該摩擦熱會在之后通過熱傳遞、沿著軸2的熱傳導和/或對流傳送到相鄰的輪組軸承I上。相對較低的輪組軸承的估算溫度TB,est就不僅僅表明輪組軸承I的正常運轉，還指明相鄰摩擦制動器的松開狀態(tài)。與此相對，相對較高的估算輪組軸承溫度TB, est發(fā)出提示， 表明輪組軸承I過熱運轉和/或與相關輪組軸承I相鄰的摩擦制動器處于張緊狀態(tài)。通過根據(jù)本發(fā)明的方法估算的輪組軸承溫度TB,est，也可以監(jiān)控有軌車輛的與輪組軸承I相鄰的摩擦制動器的這些功能(張緊或者松開)。參考標號列表I輪組軸承
2軸
4殼體
6輪組軸承蓋
8感應器
10溫度傳感器
權利要求
1.一種用于借助于計算模型(Tbffittingestimator)估算有軌車輛輪組的輪組軸承(I)的溫度(TB,est)的方法，其中-所述計算模型(TbeaHngestimator)設計為根據(jù)作為所述計算模型(Tbe_gestimator) 輸入?yún)?shù)的所述有軌車輛的速度(Vtrain)和環(huán)境溫度(Tamb)對所述相關輪組軸承(I)的溫度(TB,est)進行估算，并且附加地，-對在運行中不同于所述輪組軸承(I)的、但是與所述輪組軸承(I)處于直接或者間接導熱連接的所述輪組的部件(6)的溫度進行測量作為測量溫度(Tnreas)，-借助于所述計算模型(TbemingeStimator)對不同于所述輪組軸承⑴的所述部件(6) 的溫度進行估算作為估算溫度(T_s,est)，-為了優(yōu)化所述計算模型(Tbe_geStimat0r)在估算所述輪組軸承⑴的溫度(TB, est) 方面的精確性，所述計算模型(TbeaHngestimato;r)具有校正環(huán)節(jié)(Kb),通過所述校正環(huán)節(jié) (Kb)，根據(jù)所述測量溫度(T_s)和所述估算溫度(T__st)的比較，持續(xù)、短暫或者周期性地對所述計算模型進行校準或者調整。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于估算有軌車輛輪組的多個輪組軸承的溫度的方法，其特征在于，-為至少一些所述輪組軸承(I. . . η)分別分配計算模型(Tambestimator, I- . . Tambestimator,n),以便根據(jù)作為所述相應計算模型(Tambestimator, ^ . . Tambestimator, )的輸入?yún)?shù)的所述有軌車輛的所述速度(Vtrain),分別為所述有軌車輛的所述環(huán)境溫度估算一個數(shù)值(Tamba. ·· TambJ，其中-為了優(yōu)化為至少一些所述輪組軸承(1...Π)分配的所述計算模型(T-estimator， !· · · Tafflbestimator, n)在相應估算所述有軌車輛的所述環(huán)境溫度的所述數(shù)值(Tamb,p . . Tafflb, η)方面的精確性，為每個所述計算模型(Tambestimator, P ·· !^estimator, n)設置校正環(huán)節(jié)(Ku. · · Ka, n)，通過該校正環(huán)節(jié)(Kaa. · · Ka, n)，根據(jù)所述相應估算溫度(Tmeas, ^ta. · · Tffleas, est,n)與相應的、分別不同于所述相關輪組軸承(I... η)的所述部件(6)的所述相應測量溫度(Tmeas^uTmeaIn)的比較，持續(xù)、短暫或者周期性地對所述相關計算模型(Tambestimator, I- . . Tambestimator, n)進行校準或者調整，并且-從根據(jù)為至少一些所述輪組軸承(I... η)分配的所述計算模型(Tambestimator, !· · · Tafflbestimator, n)估算的所述環(huán)境溫度的所述數(shù)值(Tai. . . Tamb, n)中形成一個所獲得的環(huán)境溫度(Tamb, res)，所獲得的環(huán)境溫度分別考慮作為所述計算模型(TbemingeStimator,. . Tbearingestimator, n)的輸入?yún)?shù)，所述輸入?yún)?shù)設置用于估算所述相應輪組軸承 (I. · · η)的所述相應溫度的所述數(shù)值(Tb^1. · · TB,est,n)。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，從根據(jù)為至少一些所述輪組軸承(I...η) 分配的所述計算模型(!^estimator, P ·· Tambestimator, n)估算的所述環(huán)境溫度的所述數(shù)值(Tamb,卜.Tamb, n)中，通過所述η個最低估算的環(huán)境溫度(Tamb)的平均值計算或者中線計算，計算出所述獲得的環(huán)境溫度(Tamb,_)。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，用于估算所述輪組軸承(I) 的所述溫度的所述計算模型(Tbeming,estimator)和/或用于估算所述有軌車輛的所述環(huán)境溫度(Tamb)的所述計算模型(!^estimator, P ·· Tambestimator, n)分別基于對至少一些所述下列因素的模型化所述輪組或者說所述輪組軸承的部件(1，2，4，6)的熱容，所述輪組或者說所述輪組軸承的部件(1,2,4,6)中的熱傳導,所述輪組或者說所述輪組軸承的部件 (1,2,4,6)之間的傳熱阻力，以及由強制和自然對流引起的、所述輪組或者說所述輪組軸承的部件(1，2，4，6)和所述環(huán)境之間的強制熱傳遞。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，針對用于估算所述輪組軸承 (I)的所述溫度的所述計算模型(Tbeming, estimator)和/或針對用于估算所述有軌車輛的所述環(huán)境溫度(Tamb)的所述計算模型(T-estimator)，分別進行基本校準或者基本參數(shù)化， 以基本校準或者基本參數(shù)化為前提，在所述有軌車輛的運行過程中對所述校正環(huán)節(jié)(Ka，Kb) 進行調試以優(yōu)化所述計算模型(TbMHngestimator, !^estimator)的精確性。
6.一種用于實施根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法的裝置，其特征在于，設置有溫度傳感器(10)和微型計算機，該溫度傳感器(10)用于測量不同于所述輪組軸承⑴的、 但是與所述輪組軸承(I)處于直接或者間接導熱連接的所述輪組的所述部件￠)的所述溫度，并且在微型計算機中實現(xiàn)用于估算所述輪組軸承(I)的所述溫度的所述計算模型 (Tbearingestimator)和/或用于估算所述有軌車輛的所述環(huán)境溫度(Tamb)的所述計算模型 (T-estimator)。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述溫度傳感器(10)和所述有軌車輛的防滑裝置的速度傳感器被組合成一個組合傳感器。
8.根據(jù)權利要求6或者7所述的裝置，其特征在于，不同于所述輪組軸承(I)的所述輪組的所述部件(6)是至少部分遮蓋所述輪組軸承(I)的輪組軸承蓋(6)。
9.一種應用，將按照根據(jù)權利要求I至5中任一項所述的方法所估算的所述有軌車輛的輪組的輪組軸承(I)的溫度(TB,est)與溫度極限值進行比較，其特征在于，所述輪組軸承 (I)的估算溫度(TB_t)超出所述溫度極限值，則發(fā)出表示至少一個分配給所述輪組軸承(I)或者相鄰于所述輪組軸承(I)的摩擦制動器處于張緊狀態(tài)的信號；所述輪組軸承(I) 的估算溫度(U低于所述溫度極限值，則發(fā)出表示分配給所述輪組軸承⑴或者相鄰于所述輪組軸承(I)的所述摩擦制動器處于松開狀態(tài)的信號。
10.一種應用，將按照根據(jù)權利要求I至5中任一項所述的方法所估算的有軌車輛的輪組的輪組軸承(I)的溫度(TB,est)與溫度極限值進行比較，其特征在于，所述輪組軸承(I) 的估算溫度(TB_t)超出所述溫度極限值，則發(fā)出表示有過熱運轉的輪組軸承(I)的信號； 所述輪組軸承(I)的估算溫度(Tust)低于所述溫度極限值，則發(fā)出表示所述輪組軸承(I) 的熱學無故障運行的信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，用于借助于計算模型(Tbearingestimator)估算有軌車輛輪組的輪組軸承(1)的溫度(TB，est)，其中，計算模型(Tbearingestimator)設計為根據(jù)作為計算模型(Tbearingestimator)輸入?yún)?shù)的有軌車輛的速度(Vtrain)和環(huán)境溫度(Tamb)對相關輪組軸承(1)的溫度(TB，est)進行估算；并且附加地對在運行中不同于輪組軸承(1)的、但是與輪組軸承(1)處于直接或者間接導熱連接的輪組的部件(6)的溫度進行測量作為測量溫度(Tmeas)；借助于計算模型(Tbearingestimator)對不同于輪組軸承(1)的部件(6)的溫度進行估算作為估算溫度Tmeas，est)；為了優(yōu)化計算模型(Tbearingestimator)在估算輪組軸承(1)的溫度(TB，est)方面的精確性，計算模型(Tbearingestimator)具有校正環(huán)節(jié)(Kb)，通過校正環(huán)節(jié)(Kb)，根據(jù)測量溫度(Tmeas)和估算溫度Tmeas，est)的比較，持續(xù)、短暫或者周期性地對計算模型進行校準或者調整。
文檔編號B61K9/04GK102596680SQ201080040338
公開日2012年7月18日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權日2009年9月9日
發(fā)明者烏爾夫·弗里森, 拉爾夫·富特文勒 申請人:克諾爾-布里姆斯軌道車輛系統(tǒng)有限公司