專利名稱：監(jiān)測軌道車輛中的軸承溫度的裝置和軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種用于監(jiān)測軌道車輛中用來引導(dǎo)運(yùn)動部件的軸承的軸承溫度的裝置。該軸承尤其是指旋轉(zhuǎn)軸承，其優(yōu)選安置在高速列車的轉(zhuǎn)向架上。軌道車輛轉(zhuǎn)向架上的旋轉(zhuǎn)軸承例如有轉(zhuǎn)動輪組的軸上的軸向軸承，用于把驅(qū)動カ傳遞到ー個或多個轉(zhuǎn)動輪上的傳動裝置的傳動裝置軸承，以及把驅(qū)動轉(zhuǎn)矩從驅(qū)動馬達(dá)傳遞到傳動裝置或直接傳遞到轉(zhuǎn)動輪或轉(zhuǎn)動輪組上的驅(qū)動軸的軸承。本實(shí)用新型還涉及ー種軌道車輛的轉(zhuǎn)向架。此外，本實(shí)用新型還涉及一種監(jiān)測此類軸承的軸承溫度的方法以及ー種制造用來監(jiān)測此類軸承的軸承溫度的裝置的方法。本實(shí)用新型尤其涉及速度大于300km/h的高速列車領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
已知，借助于安置在行駛路段上的裝置來監(jiān)測軌道車輛轉(zhuǎn)向架中的旋轉(zhuǎn)軸承、尤其是軸向軸承的過熱。當(dāng)軸承表面與被引導(dǎo)的、相對于軸承運(yùn)動的部件之間的機(jī)械摩擦大于正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間的摩擦?xí)r，就會產(chǎn)生過熱，也就是說溫度過高的現(xiàn)象。其原因通常是軸承有損壞或者被引導(dǎo)的部件上有損壞。具體軸承的特定溫度被超過的情況可被理解成這樣的警告信號可能發(fā)生進(jìn)一步損傷或失靈(尤其是運(yùn)動閉鎖)。在達(dá)到相應(yīng)軸承的更高的特定溫度時，可以認(rèn)為軸承或被引導(dǎo)的部件即將停止運(yùn)轉(zhuǎn)或者至少將發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。如果是軌道車輛轉(zhuǎn)向架中的旋轉(zhuǎn)軸承，則有可能導(dǎo)致軌道車輛制動乃至停車。特別是對于高速列車而言，由于行駛速度特別快，在軸承溫度超過ー預(yù)示將發(fā)生閉鎖的臨界值時，必須快速、可靠地作出反應(yīng)。因此系統(tǒng)(尤其是安裝在行駛路段上并識別過熱的系統(tǒng))的運(yùn)行必須可靠。尤其是至少其功能安全性應(yīng)達(dá)到根據(jù)IEC/EN61508標(biāo)準(zhǔn)的SIL2 (安全完整性水平第二級)。在有些國家，路段方面并沒有用來監(jiān)測溫度的裝置。在此情況下，軌道列車必須具有一個能夠在車上識別過熱并在必要時觸發(fā)相應(yīng)措施的系統(tǒng)。在此要確保具有與所要求的安全等級相符的功能性。此時可以將本身存在于軌道車輛中的控制和監(jiān)測系統(tǒng)(通常稱作TCMS,即列車控制和監(jiān)測系統(tǒng))設(shè)計得功能更可靠并在需要監(jiān)測的軸承上安置溫度計。該系統(tǒng)必須能夠以正確的方式可靠地分析計算相應(yīng)的溫度測量值。另外，必須根據(jù)確定出的溫度可靠地觸發(fā)或采取相應(yīng)預(yù)給定的措施，如列車制動直至停車。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的ー個目的是，給出一種監(jiān)測在軌道車輛中用來引導(dǎo)運(yùn)動部件的軸承的軸承溫度的裝置，該裝置能夠可靠地確定出軸承的高熱運(yùn)行狀態(tài)，也就是說過熱，其中，這種在功能可靠性方面符合要求的過熱識別裝置的成本應(yīng)當(dāng)?shù)土?。本?shí)用新型的另ー目的是，給出一種相應(yīng)的用來監(jiān)測軸承溫度的方法以及ー種制造用于監(jiān)測軸承溫度的裝置的方法。另外，根據(jù)本實(shí)用新型的ー個基本設(shè)想，即使軸承溫度尚未意味著將要發(fā)生軸承失靈，也可以獲知軸承溫度。例如，軌道車輛的駕駛員可以通過駕駛臺中的指示器讀出軸承溫度或者在軸承溫度稍有升高時就得到警告信號。這樣，駕駛員基于經(jīng)驗，就可在例如隨后的機(jī)會中讓人對軸承或運(yùn)動部件實(shí)施檢測或維護(hù)。但本實(shí)用新型認(rèn)為，在功能方面特別可靠、不僅能夠連續(xù)地獲知和處理軸承溫度、而且還能在達(dá)到給定的判據(jù)(如軸承溫度達(dá)到預(yù)定的界限溫度)時執(zhí)行或觸發(fā)預(yù)定的相應(yīng)行為(如制動軌道車輛)的分析計算裝置，其成本特別高。當(dāng)這種用來連續(xù)探測和處理溫度測量值的分析計算裝置還在軌道車輛中承擔(dān)其它監(jiān)測和控制任務(wù)(如前文提到的TCMS)時尤為如此。這些其它任務(wù)例如包括監(jiān)測和調(diào)節(jié)速度、控制驅(qū)動和制動系統(tǒng)以及記錄信息以作為維護(hù)軌道車輛的根據(jù)(也就是診斷功能)。 現(xiàn)在可以通過附加的溫度傳感器對ー復(fù)雜程度稍低的監(jiān)測系統(tǒng)提供軸承溫度信息，該復(fù)雜程度稍低的系統(tǒng)相應(yīng)地被設(shè)計得功能更可靠。然而要監(jiān)測的軸承的區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)空間有限的，并且，尤其是在轉(zhuǎn)向架中不希望敷設(shè)附加的連接電纜。軸承與軸承殼體也應(yīng)盡可能少地具有可能降低機(jī)械強(qiáng)度(特別是降低軸承殼體機(jī)械強(qiáng)度)且可能導(dǎo)致臟物或濕氣侵入的開ロ。 因此建議，至少ー個溫度計以及ー個附加的電子溫控開關(guān)組成ー個共同的傳感器(下文也稱作傳感器単元或結(jié)構(gòu)單元)并將其相應(yīng)地定位以監(jiān)測軸承溫度。支承，所述溫度計連接在一第一分析計算裝置上，該第一分析計算裝置接收并處理或者中繼傳輸相應(yīng)于軸承當(dāng)前溫度的信號。該信息例如可以輸出給駕駛員(見上文)和或用于車輛診斷(見上文)。所述電子溫控開關(guān)是/被與一分開的第二分析計算裝置連接在一起，該第二分析計算裝置僅需確定所述開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)有否改變。該開關(guān)例如或者被設(shè)計成斷路器，其在傳感器的特征溫度時斷開電路；或者例如設(shè)計成短路開關(guān)，在溫度達(dá)到對于傳感器而言的特征溫度時在兩個電導(dǎo)線之間建立電接觸。在這兩種情況中，第二分析計算裝置能夠?qū)﹂_關(guān)狀態(tài)的毎次變換作出反應(yīng)并實(shí)施或觸發(fā)預(yù)定行為，例如制動軌道車輛。替換自動實(shí)施制動，第二分析計算裝置也可以例如向制動系統(tǒng)和/或駕駛員發(fā)出相應(yīng)的請求信號。 電子開關(guān)狀態(tài)的變化的探測可以用簡單的方式可靠地進(jìn)行。例如僅存在兩個將安置在傳感器中的電子開關(guān)與第二分析計算裝置電連接的導(dǎo)線。如果傳感器內(nèi)部的開關(guān)在這兩條導(dǎo)線之間建立了電連接或者斷開了這些導(dǎo)線之間的接觸，這可被第二分析計算裝置簡單并可靠地探測到。例如，在開關(guān)閉合(即開關(guān)把兩個導(dǎo)線連接到一起)吋，由第二分析計算裝置所施加的電壓導(dǎo)致電流通過這些導(dǎo)線，該電流例如可通過ー電阻上的電壓降以通常的方式探測出。如果開關(guān)設(shè)計成斷路器，那么打開開關(guān)則導(dǎo)致兩個導(dǎo)線間的連接斷開并因此例如導(dǎo)致這些導(dǎo)線之一的電勢產(chǎn)生變化,如果此時在另ー導(dǎo)線上相對于第三參考電勢施加了ー電壓。其中一條導(dǎo)線上的電勢例如可通過相對于參考電勢的相應(yīng)電壓探測到，其中，該電壓例如在連接在要監(jiān)測的電勢和參考電勢的ー個大電阻上下降。尤其建議一種用于監(jiān)測軌道車輛中用來引導(dǎo)運(yùn)動部件的軸承、尤其是在高速列車轉(zhuǎn)向架上的旋轉(zhuǎn)軸承的軸承溫度的裝置，該裝置具有 軸承 傳感器，其安置在所述軸承的材料之中或者安置在實(shí)施軸承附近以便實(shí)施溫度監(jiān)測，并被設(shè)計用來產(chǎn)生與軸承溫度相應(yīng)的信號，[0018] 第一分析計算裝置，其在信號技術(shù)方面與所述傳感器相連接，并被設(shè)計用于從傳感器信號確定出軸承溫度和/或指示此軸承溫度或者將此軸承溫度發(fā)送給軌道車輛的另一系統(tǒng)，其中，該傳感器具有一結(jié)構(gòu)單元，在該結(jié)構(gòu)單元中，至少ー個溫度計與ー個附加的電子溫控開關(guān)在機(jī)械上彼此相連，其中，所述溫度計在信號技術(shù)方面與第一分析計算裝置相連接；該裝置還具有一第二分析計算裝置，該第二分析計算裝置與所述開關(guān)電連接并被設(shè)計用于在開關(guān)因軸承溫度升高而斷開電接觸或者在開關(guān)因軸承溫度升高而建立導(dǎo)電接觸時實(shí)施或觸發(fā)ー預(yù)定行為。 還提出一種監(jiān)測在軌道車輛中用來引導(dǎo)運(yùn)動部件的軸承、尤其是高速列車轉(zhuǎn)向架上的旋轉(zhuǎn)軸承的軸承溫度的方法，其中 為了監(jiān)測溫度而安置在所述軸承的材料之中或者安置在所述軸承附近的ー傳感器產(chǎn)生ー個與軸承溫度相應(yīng)的信號， 由在信號技術(shù)上與所述傳感器相連的第一分析計算裝置對該信號進(jìn)行處理，并由此確定出軸承溫度，和/或，由所述第一分析計算裝置通過使用該信號來指示軸承溫度或者將此軸承溫度發(fā)送給軌道車輛的另一系統(tǒng)， 在傳感器的一結(jié)構(gòu)單元中安裝有至少ー個溫度計以及一個附加的電子溫控開關(guān)， 所述溫度計和開關(guān)在機(jī)械上彼此相連， 所述溫度計產(chǎn)生所述信號并將之發(fā)送給第一分析計算裝置， 第二分析計算裝置與開關(guān)電相連，當(dāng)開關(guān)因軸承溫度升高而斷開電接觸或者當(dāng)開關(guān)因軸承溫度升高而建立電接觸時，該第二分析計算裝置實(shí)施或觸發(fā)ー預(yù)定行為。此外提出一種制造用來監(jiān)測在軌道車輛中用于引導(dǎo)運(yùn)動部件的軸承的軸承溫度的裝置、尤其是用于監(jiān)測安置在高速列車轉(zhuǎn)向架上的旋轉(zhuǎn)軸承的軸承溫度的裝置的方法，其中 將用于監(jiān)測溫度的傳感器安置在軸承的材料之中或者安置在軸承附近，從而使該傳感器產(chǎn)生ー個與軸承溫度相應(yīng)的信號， 將第一分析計算裝置在信號技術(shù)上與所述傳感器相連，從而能夠?qū)⑺鲂盘杺鬟f給所述第一分析計算裝置，其中，該分析計算裝置被設(shè)計用來從該信號確定出軸承溫度，和/或所述第一分析計算裝置通過使用該信號而指示該軸承溫度或者將此軸承溫度發(fā)送給軌道車輛的另一系統(tǒng)， 在所述傳感器的一個結(jié)構(gòu)単元中安裝至少ー個溫度計以及一個附加的電子溫控開關(guān)，從而使所述溫度計與開關(guān)在機(jī)械上彼此相連， 所述溫度計被設(shè)計用于產(chǎn)生信號并將之發(fā)送給第一分析計算裝置， 設(shè)置ー個第二分析計算裝置，該第二分析計算裝置與所述開關(guān)電連接并被設(shè)計用于在開關(guān)因軸承溫度升高而斷開電接觸時或者在開關(guān)因軸承溫度升高而建立電接觸吋實(shí)施或觸發(fā)ー預(yù)定行為。所述傳感器的結(jié)構(gòu)單元中安置有溫度計和電子開關(guān)，該結(jié)構(gòu)單元尤其被容納在軸承的軸承殼體中。該軸承殼體尤其可具有一能夠從外部觸及到的盲鉆孔或者最好具有一穿過殼體延伸至軸承的貫穿孔。當(dāng)然，用于該結(jié)構(gòu)單元的容納空間也可以以其它方式產(chǎn)生，例如通過設(shè)置一空缺部。為保證軸承與溫度計及開關(guān)之間具有很小的熱阻，該空缺部、尤其是鉆孔要配置ー種可形變的材料，例如膏狀的導(dǎo)熱材料，然后再把結(jié)構(gòu)單元安置到該空缺部、例如鉆孔之中。這樣，當(dāng)軸承溫度升高時，根據(jù)傳感器是否以及在哪里直接與空缺部的邊緣相接觸，熱量可以從軸承或軸承殼體直接轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)單元上或者通過良好導(dǎo)熱的材料間接轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)單元上。該結(jié)構(gòu)單元尤其具有ー殼體，在該殼體中安置有至少ー個溫度計以及ー個電子開關(guān)。殼體、尤其用金屬制成的殼體一方面保護(hù)溫度計和開關(guān)免受損壞，另ー方面也使溫度計和開關(guān)的一起安裝容易。另外，如果由金屬或其它良好導(dǎo)熱材料制成殼體，不會對熱傳導(dǎo)帶來顯著影響。該殼體尤其可以是管狀的，其中，溫度計和開關(guān)優(yōu)選位于管子的自由端部上，而在管子的相反端部上引出溫度計和開關(guān)的接頭線。殼體、尤其是管子要這樣定向使得連接導(dǎo)線引離軸承，也就是說，溫度計和電子開關(guān)盡可能緊密地安置在軸承上或軸承中。根據(jù)本實(shí)用新型，前文所述，溫度監(jiān)測一方面在于通過至少ー個溫度計來確定溫度，另ー方面在于在開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)因軸承過熱而改變時實(shí)施或觸發(fā)ー預(yù)定行為。所述預(yù)定行為的實(shí)施方式已經(jīng)做了說明。第二分析計算裝置尤其可與軌道車輛的制動系統(tǒng)相連接，并能夠觸發(fā)或控制軌道車輛制動直至停車作為預(yù)定行為。所述至少ー個溫度計和所述電子溫控開關(guān)之間的機(jī)械連接可以用不同的方式來實(shí)現(xiàn)。尤其可以將溫度計和開關(guān)彼此固定。但是例如對于管狀殼體，優(yōu)選使管子的內(nèi)尺寸、尤其是內(nèi)直徑與溫度計和開關(guān)的尺寸相協(xié)調(diào)，使得溫度計和開關(guān)既能夠不受損傷地被引入到管子中，又能夠在管子中被管殼相互壓緊。在此優(yōu)選每個溫度計或該溫度計和該電子開關(guān)直接與殼體、尤其是管子機(jī)械接觸。這樣保證了熱量能夠很好地從殼體直接傳導(dǎo)到溫度計及開關(guān)上。換言之，溫度計和開關(guān)朝向所述殼體相互擠壓。溫度計中的至少ー個例如可以是公知的熱敏電阻，如PtlOO型熱敏電阻。對于溫控開關(guān)也有不同的方案。溫控開關(guān)原則上例如可以是熔斷保險，但與傳統(tǒng)的電流熔斷保險不同，傳統(tǒng)的熔斷保險在預(yù)定大小的電流流經(jīng)時熔化并因此使電接觸斷開，而在本實(shí)用新型中，必須確保只因為溫度或因為溫度和電流的組合作用才熔斷。另一方案例如是雙金屬開關(guān)，該開關(guān)由于兩種金屬的不同特性而在預(yù)定的溫度時打開或閉合。優(yōu)選這樣一種溫控開關(guān)，在該開關(guān)中，第一可導(dǎo)電元件與第一電接頭線連接，而第二可導(dǎo)電元件與第二電接頭線相連接。在此，第一和第二元件或者在機(jī)械上互相預(yù)緊(Vorspannung)但不存在電接觸，或者彼此電接觸但并未在機(jī)械上這樣預(yù)緊該機(jī)械預(yù)緊可能使這些元件互相分離，導(dǎo)致電接觸斷開。為了該機(jī)械預(yù)緊，在兩種情況下均可以例如使用ー個金屬彈簧或ー些金屬彈簧組成的裝置，如螺旋形金屬彈簧。在這兩種情況中，開關(guān)狀態(tài)和機(jī)械預(yù)緊通過使用ー種在溫度升高時熔化或至少失去強(qiáng)度的材料來維持。石蠟尤其適用于此目的。若此材料在過熱時變軟并且因而不能繼續(xù)保持預(yù)緊，那么在第一種情況中該預(yù)緊導(dǎo)致建立電接觸，也就是說開關(guān)閉合，而在第二種情況中導(dǎo)致斷開電接觸，也就是說電子開關(guān)打開。利用這樣ー種裝置能夠可靠地保證，開關(guān)在預(yù)定的溫度時或者在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)打開或閉合。因此不再需要為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)的功能而必須在軌道車輛運(yùn)行期間持續(xù)實(shí)施的附加措施。與雙金屬開關(guān)相比，這種開關(guān)能夠在長時間內(nèi)確保具有更加可靠的功能，因為本身形成開關(guān)電觸點(diǎn)的金屬沒有隨著時間推移而出現(xiàn)的材料老化來影響開關(guān)功能。對于開關(guān)的功能而言，僅利用了可熔化材料或在期望的溫度時或期望的溫度范圍內(nèi)變軟的材料的材料特性，因而不再保持機(jī)械預(yù)緊并因為機(jī)械預(yù)緊而改變其形狀。一種相應(yīng)的開關(guān)例如由 EPHY MESS (Gesellschaft fiir elektrophysikalische Messgei'ctte mbH, Wiesbaden,Deutschland)以名稱“ 2-wire circuit fusible: T=xy°C ” 供貨。如前所述，要監(jiān)測的軸承尤其可以是轉(zhuǎn)向架的一部分，其中，術(shù)語“轉(zhuǎn)向架”也可以包括ー個或多個固定在轉(zhuǎn)向架的承載部分上的驅(qū)動馬達(dá)和用于傳遞驅(qū)動カ矩的傳動裝置。對于ー個轉(zhuǎn)向架，典型地要對多個軸承監(jiān)測過熱，或者對軸承中的至少ー個在不同材料區(qū)域內(nèi)分別監(jiān)測過熱，以便在必要時能夠快速實(shí)施預(yù)定行為。因此，尤其在多個轉(zhuǎn)向架的情況下，可以設(shè)置多個傳感器，它們各具有所述結(jié)構(gòu)単元中的ー個。其中的每個傳感器分別安置在其中一個軸承的材料之中(包括僅有ー個軸承的情況)或者安置在其中ー個軸承的附近。根據(jù)第一方案，多個傳感器的電子溫控開關(guān)在電學(xué)上是串聯(lián)連接的，這樣，通過兩個或多個開關(guān)之一由于軸承溫度升高而打開就已將電路斷開。第二分析計算裝置與該電路相連接并被設(shè)計用于在該電路斷開時實(shí)施或觸發(fā)預(yù)定行為。由于在電學(xué)上串聯(lián)連接，只要唯一一個第二分析計算裝置就足以在唯一一個開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)改變時實(shí)施或觸發(fā)預(yù)定行為。因此，該裝置的該功能更可靠的方案的成本要比將多個分別具有ー個第二分析計算裝置的裝置設(shè)計得功能更可能所需的成本低。第二分析計算裝置本身可以如在唯一一個帶有被設(shè)計成斷路器的電子溫控開關(guān)的傳感器的情況下一祥設(shè)計。根據(jù)具有多個傳感器的裝置的第二方案，不同傳感器的電子溫控開關(guān)并聯(lián)連接，使得當(dāng)兩個或多個開關(guān)之一由于軸承溫度升高而閉合時電路就閉合。第二分析計算裝置與該電路相連接并被設(shè)計成用于在該電路閉合時實(shí)施或觸發(fā)預(yù)定行為。例如在斷開的電路上施加電壓并且第二分析計算裝置測量在這些電路之ー閉合后流過的電流。同樣，只要ー個第二分析計算裝置就足以在唯一一個開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)改變時實(shí)施或觸發(fā)預(yù)定行為。第二分析計算裝置本身同樣可以如在帶有被設(shè)計成短路開關(guān)(見上文)的一個電子溫控開關(guān)的唯一一個傳感器的情況下一祥設(shè)計。該結(jié)構(gòu)單元尤其可具有兩個溫度計，其中，第一分析計算裝置被設(shè)計用來在其中ー個溫度計失靈后通過處理另ー溫度計的測量值來確定軸承的溫度。通過設(shè)置冗余的溫度計提高了傳感器的可靠性并可避免用于更換傳感器的耗費(fèi)。例如每ー溫度計各具有一獨(dú)立的電接頭線并且這些獨(dú)立的電接頭線引到一與第一分析計算裝置相連的開關(guān)上，這樣，根據(jù)該開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)不同，其中的一條或另一條接頭線與該第一分析計算裝置連接。因此，當(dāng)一個溫度計失靈時可以簡單地進(jìn)行切換。替換地，可以使每一溫度計分別具有一獨(dú)立的接頭線并且這些溫度計還可以具有一共同的電接頭線，其中，這些獨(dú)立的接頭線與第一分析計算裝置永久地連接，從而使這些溫度計在電學(xué)上并聯(lián)地連接到第一分析計算裝置上，這樣，若兩個溫度計都能工作正常，則它們形成較小的電阻，而若兩個溫度計中僅有ー個能正常工作，則形成較大的電阻。因此，第一分析計算裝置在兩種情況下均能對溫度測量值進(jìn)行處理并確定溫度。第一分析計算裝置尤其可這樣設(shè)計它通過測量所連接的溫度計的電阻來識別該溫度計是否失靈。因此，第一分析計算裝置可以自動地、正確地分析溫度計的測量值。第一分析計算裝置優(yōu)選設(shè)計成用于在識別出其中ー個溫度計失靈后產(chǎn)生并輸出ー干擾信號。
現(xiàn)在參考附圖對本實(shí)用新型的其它實(shí)施例進(jìn)行說明。在附圖中示出圖1帶有橫向驅(qū)動裝置的軌道車輛的轉(zhuǎn)向架的示意性俯視圖，圖2圖1所示的俯視圖沿圖1中箭頭A方向看去的正視圖，圖3軌道車輛轉(zhuǎn)向架的在軌道車輛轉(zhuǎn)動輪上的軸向軸承的區(qū)域中的一部分的立體圖，圖中部分略去了對于闡明本實(shí)用新型并不必要的細(xì)節(jié)，圖4另ー轉(zhuǎn)向架的ー個區(qū)域的立體俯視圖，其中使用了ー個以上的傳感器，以便監(jiān)測多個軸承的過熱，圖5 —個帶有兩個溫度計和ー個電子溫控開關(guān)的傳感器的側(cè)視圖，其中以剖視的方式繪出了用于容納溫度計和開關(guān)的殼體，圖6轉(zhuǎn)向架的軸向軸承的示意性橫剖面，穿過軸承、軸承殼體以及軸承殼體中的空缺部，在該空缺部中安置有用于監(jiān)測過熱的傳感器，圖7帶有傳感器、第一和第二分析計算裝置、軌道車輛的監(jiān)測和控制系統(tǒng)以及制動系統(tǒng)的電路圖，其中上述系統(tǒng)是示意性描述的，以及圖8圖7所示傳感器的電路圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出帶有ー車輪組的轉(zhuǎn)向架的俯視圖，所述車輪組由ー橫向驅(qū)動裝置驅(qū)動，也就是說，驅(qū)動電機(jī)I的轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)軸相對于行駛方向橫向。在圖1中，行駛方向自上而下延伸。轉(zhuǎn)向架具有ー轉(zhuǎn)向架框架100，該框架帶有ー在行駛方向上敞開的H形承載型廓，該承載型廓的橫梁用9標(biāo)識，而其縱梁則以3a、3b標(biāo)識。旋轉(zhuǎn)軸承Ila和Ilb安置在轉(zhuǎn)向架框架100的彼此對置的縱梁上，在所述旋轉(zhuǎn)軸承中以可旋轉(zhuǎn)的方式安置著車輪組7a、7b的車輪組軸6。車輪組軸6由一騎在軸上的傳動裝置8驅(qū)動，該傳動裝置通過ー彈性懸掛裝置25懸掛在橫梁9上。驅(qū)動轉(zhuǎn)矩通過一驅(qū)動軸19導(dǎo)入該傳動裝置8中。驅(qū)動軸19則由電機(jī)I的轉(zhuǎn)子軸18通過一萬向運(yùn)動的鉸鏈5來驅(qū)動。萬向運(yùn)動鉸鏈5在所述轉(zhuǎn)子軸18的旋轉(zhuǎn)軸的方向上具有軸向撓性或者說活動性。驅(qū)動電機(jī)I的轉(zhuǎn)子以4標(biāo)識。在定子22上安置有一固定器21，該固定器通過ー旋掛裝置2旋掛在一固定在所述橫梁9上的縱向支柱12上。除了車輪組軸6的旋轉(zhuǎn)軸承IlaUlb外還設(shè)置有其它未進(jìn)一步繪出的旋轉(zhuǎn)軸承，尤其是用來支持驅(qū)動軸19和傳動結(jié)構(gòu)8的部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)軸承。圖2是該裝置的正視圖，圖中還可看到彈簧裝置16a、16b，輪軸軸承IlaUlb通過所述彈簧裝置與軌道車輛的車廂14彈性地連接在一起。本實(shí)用新型涉及的是對旋轉(zhuǎn)軸承中的至少ー個軸承的溫度監(jiān)測。這里的旋轉(zhuǎn)軸承不一定是具有橫向驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)向架上的旋轉(zhuǎn)軸承。而是也可以類似地例如監(jiān)測具有縱向驅(qū)動裝置(也就是說驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線大致沿著行使方向延伸)的轉(zhuǎn)向架上的旋轉(zhuǎn)軸承。在圖1和2中示出之轉(zhuǎn)向架上的所述軸承上可以安裝或者說已安置根據(jù)本實(shí)用新型的傳感器以進(jìn)行溫度監(jiān)測。轉(zhuǎn)向架的在圖3中示出的部分例如相應(yīng)于在圖1和2中以示意方式繪出的轉(zhuǎn)向架。在圖3中可以看到軌道車輛的轉(zhuǎn)動輪37b，該轉(zhuǎn)動輪與一未具體繪出的軸抗扭地連接在一起。該軸在轉(zhuǎn)動輪37b的外側(cè)、也就是說在圖3的前景中以可旋轉(zhuǎn)的方式安置在軸向軸承殼體31之內(nèi)。軸向軸承殼體31的外面覆蓋有ー殼體蓋35，該蓋35通過螺釘36擰接在軸承殼體31上。供測量軌道車輛行駛速度的速度傳感器用的兩個接頭39a、39b引入到蓋35中，所述接頭通過連接電纜41a、41b與軌道車輛的中央監(jiān)測及控制系統(tǒng)(未在圖3中繪出)連接在一起。軸承殼體31是轉(zhuǎn)向架的承載結(jié)構(gòu)的一部分，它通過縱梁34 (該梁例如與圖1中示出的縱梁3a相當(dāng))與轉(zhuǎn)向架的其它承載部分連接在一起。在軸承殼體31的ー個突出部上支承著一緩沖器42。軌道車輛的ー彈簧裝置33直接支撐在軸承殼體31上。另外，一傳感器30被置入軸承殼體中，用以監(jiān)測軸承的溫度，并尤其在過熱時采取適當(dāng)?shù)拇胧?。傳感?0通過連接電纜40 —方面與已經(jīng)提到的監(jiān)測及控制系統(tǒng)連接，另一方面與用來在過熱時觸發(fā)或?qū)嵤╊A(yù)定措施的第二分析計算裝置連接在一起。相應(yīng)的電路原理將借助圖7來解釋。圖6示意性地示出了軸承殼體31內(nèi)部的可能結(jié)構(gòu)。傳感器30以ー管狀殼體32伸入軸承殼體31的盲鉆孔61中，這里該鉆孔也可以選擇貫穿到外部軸承環(huán)71為止。外部軸承環(huán)71與軸承殼體31固定地連接在一起。外部軸承環(huán)71內(nèi)部有軸承的運(yùn)動部分和軸74，該軸與轉(zhuǎn)動輪37b抗扭地連接在一起。例如，內(nèi)部軸承環(huán)73與軸74抗扭地連接在一起(例如擠壓緊)。在這種情況下，在內(nèi)部軸承環(huán)73和外部軸承環(huán)71之間例如可有一帯有滾珠(未進(jìn)ー步繪出)的環(huán)形件72，從而形成滾珠軸承。當(dāng)然，軸承也可以采取其它結(jié)構(gòu)形式。傳感器30可以設(shè)計成像圖5所示的那樣。管子32在它的示出在圖5下部的自由端上包含溫控開關(guān)65和兩個用作溫度計的溫控電阻62a、62b。溫度計62和開關(guān)65安置在管子32的正面端部附近，該端部由蓋64液密地封閉。從溫度計62分別引出ー連接導(dǎo)線，從管子32的自由端引導(dǎo)至傳感器30的基座68上，該基座承載著管子32井能夠讓連接導(dǎo)線穿過，還允許通過一固定螺釘67將傳感器30固定到軸承殼體31上。在圖5中示出的螺釘67具有頭部67a和螺紋67b，所述螺紋能夠擰入到軸承殼體31中的一個相應(yīng)螺紋孔中。在圖5中，一用來引導(dǎo)連接導(dǎo)線的管件69從傳感器30的基座68出發(fā)向左延伸至溫度計62和開關(guān)65。開關(guān)65的連接導(dǎo)線在圖5中僅以示意的方式示出。圖4不出了多個傳感器50a、50b、50c的布置,這些傳感器例如可以如圖3和圖5中示出的傳感器一祥設(shè)計。從轉(zhuǎn)向架的在圖4中示出的部分中，在俯視圖的右下方可以看到一轉(zhuǎn)動輪57b，而軸承殼體51位于該轉(zhuǎn)動輪57b的內(nèi)側(cè)。軸承殼體51也是通過一梁54與轉(zhuǎn)向架的其它承載部分連接在一起的。旋轉(zhuǎn)軸59 (也就是說相應(yīng)車輪組的軸)在圖4的畫面中從軸承殼體51出發(fā)向左上方延伸，轉(zhuǎn)動輪57b與該軸抗扭地連接在一起。該軸以可旋轉(zhuǎn)的方式支承在軸承殼體51的內(nèi)部。傳感器50a延伸過ー鉆孔或者在一鉆孔中延伸一直到軸承的材料中或者到軸承附近。傳感器50a通過連接導(dǎo)線60a接電。在圖4的左上部分中示出了 ー傳動裝置52，該傳動裝置用于將驅(qū)動轉(zhuǎn)矩從ー驅(qū)動電機(jī)(未示出)傳遞到軸59的轉(zhuǎn)軸上。在傳動裝置52中也存在ー個或多個軸承。這些軸承同樣尤其用于軸59的轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)支承。在軸59的徑向方向上彼此對置的位置上安置著兩個傳感器50b、50c，這兩個傳感器被安裝在傳動裝置箱體的相應(yīng)鉆孔中。但是，通過傳動裝置箱體或傳動裝置殼體內(nèi)的用于監(jiān)測溫度的傳感器還可以對傳動裝置的其它運(yùn)動部件和/或從電機(jī)側(cè)通入該傳動裝置中的驅(qū)動軸的其它運(yùn)動部件或者它們的軸承進(jìn)行過熱監(jiān)測。在圖4中示出的傳感器50b、50c分別通過連接導(dǎo)線60b、60c接電。三個示出的傳感器50a、50b、50c的連接導(dǎo)線60a、60b、60c尤其通過例如T形設(shè)計的機(jī)械連接器63、64彼此機(jī)械相連并連接到一中央連接導(dǎo)線62上。這種電路連接在圖4中無法看到。但是，傳感器50中的溫度計分別獨(dú)立地通過至少兩條導(dǎo)電線連接到監(jiān)測及控制系統(tǒng)上，而傳感器50中的開關(guān)則互相串聯(lián)。因此，為了連接傳感器50a、50b、50c中三個開關(guān)，僅兩條獨(dú)立的導(dǎo)電線通過中央連接導(dǎo)線62引導(dǎo)?？蛇x地，傳感器50a、50b、50c中的總共三個開關(guān)的串聯(lián)連接也可以在中央實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，對于每一開關(guān)分別有兩條導(dǎo)電線通過中央連接導(dǎo)線62引導(dǎo)。圖7中示出的電路僅涉及具有ー個唯一的傳感器30。但當(dāng)存在多個傳感器時，這種電路可以相應(yīng)擴(kuò)展。例如，設(shè)置在前面的段落中借助于圖4說明過的附加的導(dǎo)電線。圖7示意性地示出了軸承殼體31,該軸承殼體例如是圖3所示的軸承殼體31。帶有兩個溫度計62a、62b和一個電子溫控開關(guān)65的傳感器30延伸穿過軸承殼體31的ー個貫穿孔。在圖8中還示出了安置在該傳感器30內(nèi)部的溫度計62a、62b和電子開關(guān)65以及它們的電接頭。兩個溫度傳感器62a、62b可以選擇式地運(yùn)行，也就是說，在一給定時刻兩個溫度計62中僅ー個允許。為此,姆ー溫度計62分別具有一獨(dú)立的電接頭91和93而且兩個溫度計62具有ー個共用的電接頭92。此時如圖7所示那樣，兩個獨(dú)立的接頭91、93引向ー開關(guān)97，從而根據(jù)開關(guān)位置的不同，其中一條接頭線91或另一條接頭線93與共用的連接導(dǎo)線98連接，該連接導(dǎo)線引到第一分析計算裝置88。這樣，在一給定時刻，兩個獨(dú)立接頭線91、93中只有ー個工作，從而溫度計62a、62b中也只有ー個運(yùn)行。如果在運(yùn)行過程中顯示，處于運(yùn)行中的溫度計62不再發(fā)出可信的測量值或者其與溫度相關(guān)的特性發(fā)生了改變，則可以通過切換開關(guān)97來使另ー溫度計62投入運(yùn)行。替換切換開關(guān)，也可通過另外的方式來建立共用的連接導(dǎo)98與相應(yīng)的獨(dú)立的接頭線91、93的連接，例如通過對插接連接進(jìn)行換插或者通過焊接。在另ー尤為有利的方案中，兩個獨(dú)立的接頭線91、93不是引到開關(guān)97上，而是(例如在開關(guān)97的圖7所示位置上)永久地彼此間電連接，因此也永久地連接到共用的連接導(dǎo)線98上。第一分析計算裝置88則這樣設(shè)計它能夠通過測量該裝置的歐姆電阻而從并聯(lián)地電連接的溫度計62a和62b的電阻值或者在這兩個溫度計之一失靈時從還單獨(dú)工作的溫度計62a或62b的跳躍式改變的電阻值來識別實(shí)際的溫度。在ー個溫度計62失靈時，優(yōu)選第一分析計算裝置88通過溫度計的電阻值的跳躍式改變產(chǎn)生并例如發(fā)出ー個干擾信號，從而能夠在連接在后面的信息単元中特別地指示溫度計故障和/或在一故障存儲器中記錄溫度計故障，該存儲器通常在維護(hù)工作時被讀取。第一分析計算裝置88處理溫度計62的測量值并將相應(yīng)的測量值輸出給軌道車輛的中央監(jiān)測及控制系統(tǒng)89。在第一分析計算裝置88中例如存儲用來確定溫度的相應(yīng)系數(shù)，這些系數(shù)為了對構(gòu)造成溫控電阻的溫度計62的電阻值進(jìn)行分析計算而必需。另外根據(jù)本實(shí)用新型，在傳感器30中集成了電子溫控開關(guān)65，該開關(guān)通過接頭線94、95連接在第二分析計算裝置81上。開關(guān)65的電接頭94、95連接在電路84上，第二分析計算裝置81也位于該電路中，用來探測開關(guān)65的開關(guān)狀態(tài)的變化。為此例如在開關(guān)電路84中設(shè)置有一電壓源82。第二分析計算裝置81在信號技術(shù)方面連接在另一系統(tǒng)83上。若第二分析計算裝置81確定出開關(guān)65的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生了改變(例如開關(guān)電路84被開關(guān)65斷開)，則第二分析計算裝置81觸發(fā)ー預(yù)定行為，該預(yù)定行為由系統(tǒng)83實(shí)施，例如制動軌道車輛直至其停車。因為帶有第二分析計算裝置81的開關(guān)電路84在電學(xué)上與第一分析計算裝置88以及監(jiān)測即控制系統(tǒng)89分開，由開關(guān)65、開關(guān)電路84和第二分析計算裝置81以及必要時的附加電學(xué)単元和構(gòu)件組成的裝置可以構(gòu)造得功能特別可靠，其中，由于功能簡單，為此所需的費(fèi)用也很小。因此能夠可靠地監(jiān)測過熱。如前所述，如果存在多個用于監(jiān)測過熱的傳感器，那么可以對圖7中示出的電路進(jìn)行修改。也可以是，在唯一的一個傳感器中或在傳感器之一中僅有ー個溫度計。在這種情況下，例如與圖7相比省去了獨(dú)立的接頭線中的一個和溫控電阻中的ー個。
權(quán)利要求1.一種用于監(jiān)測在軌道車輛中用來引導(dǎo)運(yùn)動部件(74)的軸承(71-73)的軸承溫度的裝置，其中，該裝置具有 軸承(71-73) 傳感器(30)，其為了監(jiān)測溫度而安置在所述軸承的材料之中或者所述軸承(71-73)的附近，并被設(shè)計用來產(chǎn)生一與軸承溫度相應(yīng)的信號， 第一分析計算裝置(88 )，其在信號技術(shù)上與所述傳感器(30 )相連接并被設(shè)計用于從所述傳感器(30)的信號確定出軸承溫度和/或指示此軸承溫度或者將此軸承溫度發(fā)送給軌道車輛的另一系統(tǒng)(89)，其特征在于，所述傳感器(30)具有一結(jié)構(gòu)單元，在該結(jié)構(gòu)單元中，至少一個溫度計(62)與一個附加的電子溫控開關(guān)(65)機(jī)械地彼此相連，其中，所述溫度計(62)在信號技術(shù)上與所述第一分析計算裝置(88)相連接；該裝置還具有一第二分析計算裝置(81)，該第二分析計算裝置與所述開關(guān)(65)電連接并被設(shè)計用于在所述開關(guān)(65)因軸承溫度升高而斷開電接觸時或者在所述開關(guān)(65)因軸承溫度升高而建立電接觸時實(shí)施或觸發(fā)一預(yù)定行為。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)單元具有一殼體(32)，在該殼體中安置有所述至少一個溫度計(62)以及所述電子開關(guān)(65)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述殼體(32)是管狀的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述殼體(32)被安置在所述軸承(71-73)的軸承殼體(31)的一鉆孔(61)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所述的裝置，其特征在于，所述至少一個溫度計(62)和所述附加的電子開關(guān)(65)是與所述殼體(32)直接機(jī)械接觸的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有多個傳感器(50)以及一個或多個軸承，所述傳感器(50)中的每一個均安置在所述軸承之一的材料中或所述軸承之一的附近，并且，這些傳感器(50)的電子溫控開關(guān)(65)在電學(xué)上是串聯(lián)連接的，使得通過所述電子溫控開關(guān)(65)之一由于達(dá)到一升高的軸承溫度而打開就將一電路斷開，其中，所述第二分析計算裝置被設(shè)計成用于在該電路斷開時實(shí)施或觸發(fā)所述預(yù)定行為。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有多個傳感器(50)以及一個或多個軸承，其中，傳感器(50)中的每一均安置在所述軸承之一的材料中或所述軸承之一的附近，并且，這些傳感器(50)的電子溫控開關(guān)(65)在電學(xué)上是并聯(lián)連接的，使得當(dāng)這些電子溫控開關(guān)中的一個由于達(dá)到一升高的軸承溫度而閉合時就將一電路閉合，其中，所述第二分析計算裝置被設(shè)計用于在該電路閉合時實(shí)施或觸發(fā)所述預(yù)定行為。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)單元具有兩個溫度計(62a，62b)，并且，所述第一分析計算裝置(88)被設(shè)計用于在這些溫度計(62a)中的一個失靈之后通過處理另一溫度計(62b )的測量值來確定軸承的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述溫度計(62a，62b)中的每一個分別具有一獨(dú)立的電接頭線(91，93)，這些獨(dú)立的電接頭線(91，93)引到一與所述第一分析計算裝置(88)相連的開關(guān)(97)上，這樣，根據(jù)所述開關(guān)(97)的開關(guān)狀態(tài)不同，其中的一條接頭線(91)或另一條接頭線(93)與所述第一分析計算裝置(88)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述溫度計(62a，62b)中的每一個分別具有一獨(dú)立的電接頭線(91，93)，所述溫度計(62a，62b)另外還具有一共同的電接頭線(92)，其中，這些獨(dú)立的接頭線(91，93)與所述第一分析計算裝置(88)永久地連接，使得這些溫度計(62a，62b)在電學(xué)上并聯(lián)地連接在所述第一分析計算裝置(88)上，這樣，若兩個溫度計(62a，62b)都能工作正常，則這些溫度計形成一較小的電阻，而若兩個溫度計(62a，62b)中僅有一個能正常工作，則形成一較大的電阻。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第一分析計算裝置(88)被這樣設(shè)計它通過測量所連接的溫度計(62a，62b)的電阻來識別所述溫度計(62a，62b)之一是否失靈。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述第一分析計算裝置(88)被設(shè)計成用于在識別出溫度計(62a, 62b)之一失靈后產(chǎn)生并輸出一干擾信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，所述軸承是高速列車的轉(zhuǎn)向架上的旋轉(zhuǎn)軸承。
14.一種用于軌道車輛的轉(zhuǎn)向架，具有如前述權(quán)利要求之一所述的裝置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測在軌道車輛中用來引導(dǎo)運(yùn)動部件(74)的軸承(71-73)、尤其是安置在高速列車轉(zhuǎn)向架上的旋轉(zhuǎn)軸承的軸承溫度的裝置，具有軸承(71-73)；傳感器(30)，其安置在軸承的材料中或者軸承附近以監(jiān)測溫度并用來產(chǎn)生與軸承溫度相應(yīng)的信號；第一分析計算裝置(88)，其在信號技術(shù)上與傳感器(30)相連接并用于從傳感器(30)的信號確定出軸承溫度，傳感器(30)具有一結(jié)構(gòu)單元，其中，至少一個溫度計(62)與一個附加的電子溫控開關(guān)(65)機(jī)械相連，溫度計(62)在信號技術(shù)上與第一分析計算裝置(88)相連接，還具有與開關(guān)(65)電相連的第二分析計算裝置(83)，用于在開關(guān)(65)因軸承溫度升高而斷開電接觸或者建立電接觸時實(shí)施或觸發(fā)預(yù)定行為。
文檔編號B61K9/04GK202879520SQ20122022274
公開日2013年4月17日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月4日
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