СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТИ ДАТЧИКА УСКОРЕНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2019 года по МПК G01P21/00 

Изобретение относится к способу обнаружения неисправности датчика ускорения.

Датчики ускорения используются во многих областях техники. Например, датчик ускорения может использоваться в транспортном средстве для повышения безопасности последнего.

В рельсовом транспортном средстве посредством датчика ускорения можно измерять, например, поперечное ускорение рельсового транспортного средства или отдельного вагона, в частности, чтобы контролировать так называемый синусоидальный ход рельсового транспортного средства. Под синусоидальным ходом рельсового транспортного средства, который называется также вилянием, можно понимать колебание рельсового транспортного средства вокруг его идеальной линии движения. Это колебание может быть вызвано (приблизительно) коническими, сужающимися наружу, жестко соединенными посредством оси колесами и возникает, в частности, при высоких скоростях рельсового транспортного средства. Когда колеса опираются на два параллельных рельса внецентренно, смещенное наружу колесо катится с большей окружностью, так что ось поворачивается. Рельсовое транспортное средство или вагон приобретает поперечное ускорение. Сильные поперечные ускорения могут привести к износу колес и/или повреждениям пути. При сильных поперечных ускорениях возникает даже опасность схода с рельсов.

Посредством датчика ускорения можно измерять поперечное ускорение транспортного средства и предупреждать о высоких значениях ускорения, чтобы, например, гарантировать безопасность пассажиров транспортного средства и/или в случае рельсового транспортного средства предотвратить повреждение пути.

Однако датчик ускорения может иметь неисправность, например из-за обрыва провода датчика, и, следовательно, подавать ошибочные сигналы. Ошибочные сигналы могут привести, например, к ошибочному предупреждению, т.е. выдается предупреждение, хотя критическая ситуация отсутствует. Кроме того, ошибочные сигналы могут привести к тому, что критические ситуации не обнаруживаются и вследствие этого ошибочным образом предупреждение не выдается. Поэтому важно обнаружить неисправность датчика ускорения.

Задачей изобретения является создание способа, с помощью которого можно было бы надежно обнаружить неисправность датчика ускорения.

Эта задача решена посредством способа обнаружения неисправности датчика ускорения, при котором, согласно изобретению, датчик ускорения формирует сигнал, при контроле проверяется, отвечает ли зависимый от сигнала параметр заданному условию в отношении эталонного значения, и с помощью контроля определяется, неисправен ли датчик ускорения.

С помощью контроля проверяется, является ли зависимый от сигнала датчика ускорения параметр достоверным. Предложенным способом можно обнаружить неисправность датчика ускорения надежно и, в частности, своевременно. В случае неисправности датчика ускорения его можно выключить, отремонтировать и/или заменить. Таким образом, целесообразно обеспечивается готовность достоверного сигнала датчика ускорения.

Контроль того, отвечает ли зависимый от сигнала параметр заданному условию, может осуществляться блоком контроля. В него может быть заложена, например, программа проведения контроля. Блок контроля принимает формированный датчиком ускорения сигнал и/или зависимый от сигнала параметр преимущественно косвенно или непосредственно от датчика ускорения.

Параметром может быть, в том числе, значение сигнала, т.е. значение формированного датчиком ускорения сигнала. Целесообразно сигналом является сигнал напряжения. Это значит, что параметром может быть напряжение или значение напряжения.

Преимущественно зависимым от сигнала параметром является выявленное с помощью сигнала ускорение (или выявленное с помощью сигнала значение ускорения).

Иначе, чем в способе, при котором, например, контролируется смещение напряжения датчика ускорения, контроль выявленного с помощью сигнала ускорения является надежным, поскольку в случае неисправности датчика ускорения он может выдавать правильное напряжение смещения, однако ошибочное значение ускорения (например, всегда нуль).

В качестве альтернативы параметром может быть другой производный или выявленный из сигнала датчика ускорения параметр. Целесообразно эталонным значением является значение того же физического параметра.

Предпочтительно, если зависимым от сигнала параметром является параметр, вычисленный путем усреднения нескольких следующих по времени друг за другом значений сигнала. Это значит, что усредняются преимущественно несколько следующих по времени друг за другом значений сигнала, в частности, прежде чем будет проведен контроль. Преимущественно промежуток времени, в который проводится усреднение, может быть задан.

Усреднением может быть, например, квадратичное усреднение. Кроме того, усреднением может быть арифметическое усреднение величин. При арифметическом усреднении величин целесообразно сначала формируется величина каждого значения сигнала, а затем проводится арифметическое усреднение нескольких значений сигнала. Далее усреднением может быть так называемое скользящее усреднение, т.е. для каждого значения сигнала можно вычислить скользящее среднее значение. Эталонное значение может быть зависимым от вида усреднения.

В одном предпочтительном варианте сигнал датчика ускорения фильтруется посредством фильтра. Далее проводится контроль предпочтительно фильтрованного сигнала. Это значит, что фильтрование сигнала проводится преимущественно перед контролем. Фильтрование сигнала осуществляется преимущественно перед усреднением.

Целесообразным является то, что датчик ускорения расположен в подвижном объекте. За счет фильтрования сигнала можно ослабить те частоты и/или полосы частот, в которых не ожидается никаких колебаний объекта. Кроме того, за счет фильтрования можно ослабить паразитные частоты и/или напряжение смещения в сигнале или отфильтровать из сигнала. Далее за счет фильтрования сигнала можно уменьшить его шум. Этим можно облегчить обработку сигнала и/или расчет ускорения.

Преимущественно фильтром является полосовой фильтр. Целесообразно полосовой фильтр пропускает тот частотный диапазон, в котором ожидаются механические колебания упомянутого объекта. Посредством полосового фильтра можно ослабить или отфильтровать из сигнала те частоты и/или полосы частот, в которых не ожидается никаких механических колебаний объекта.

Далее фильтром может быть фильтр верхних частот. Целесообразно за счет фильтра верхних частот можно ослабить напряжение смещения в сигнале или отфильтровать из сигнала. Далее фильтр верхних частот пропускает преимущественно тот частотный диапазон, в котором ожидаются механические колебания объекта.

Фильтром может быть также фильтр нижних частот. Преимущественно фильтр нижних частот пропускает тот частотный диапазон, в котором ожидаются механические колебания объекта. Целесообразно за счет фильтра нижних частот ослабляются или отфильтровываются более высокие частоты, чем ожидаемые частоты механических колебаний. Кроме того, сигнал датчика ускорения может фильтроваться с помощью комбинации из нескольких разных фильтров.

В одном предпочтительном варианте эталонным значением является максимальное значение диапазона измерения датчика ускорения. В качестве максимального значения можно понимать максимум диапазона измерения датчика ускорения. Преимущественно при контроле проверяется, превышает ли параметр, в частности, усредненное значение сигнала и/или усредненное значение ускорения, заданное кратное эталонного значения. Кратным может быть рациональное число. Кроме того, кратным может быть также единица, т.е. можно проверить, превышает ли параметр эталонное значение.

Если параметр превышает заданное кратное эталонного значения, то, как правило, имеет место неисправность датчика ускорения. Целесообразно она интерпретируется как неисправность датчика ускорения, или неисправность датчика ускорения обнаруживается, если параметр превышает заданное кратное эталонного значения. Кроме того, посредством контроля можно проверить работоспособность фильтра, в частности, фильтра, подключенного к датчику ускорения. Например, неисправность фильтра имеет место, если параметр превышает заданное кратное эталонного значения. На основе обнаруженной неисправности можно проверить фильтр и/или датчик ускорения и, при необходимости, произвести ремонт или замену неисправного элемента.

Кроме того, с помощью вспомогательного параметра, который определяется независимо от сигнала датчика ускорения, можно при контроле проверить, является ли зависимый от сигнала параметр достоверным. Вспомогательным параметром может быть, например, параметр состояния, характеризующий состояние объекта, в котором расположен датчик ускорения. Например, вспомогательным параметром может быть скорость объекта. Далее вспомогательный параметр можно определить, например, с помощью измерительного прибора, в частности, с помощью спидометра. В частности, при контроле можно проверить, достоверно ли выявленное из сигнала ускорение при выявленной независимо от датчика ускорения скорости объекта.

В одном предпочтительном варианте датчик ускорения, как уже было указано, расположен в или на подвижном объекте. В одном предпочтительном варианте условие зависит от скорости объекта. В этом случае эталонное значение зависит преимущественно от скорости объекта. Это обеспечивает контроль того, является ли зависимый от сигнала параметр при данной скорости объекта достоверным. При этом следует исходить из того, что при определенной скорости объекта для параметра, зависимого от сигнала датчика ускорения, ожидаются определенные значения.

Целесообразно скорость объекта измеряется посредством спидометра. Далее целесообразно, если спидометр работает независимо от датчика ускорения, так что неисправность датчика ускорения необязательно сопровождается неисправностью или сбоем в работе спидометра.

Объектом может быть, в том числе, транспортное устройство, например подъемник, или иной подвижный объект.

Предпочтительным образом объектом является транспортное средство, например рельсовое транспортное средство. В качестве альтернативы транспортным средством может быть, например, кабина, в частности, канатной дороги или аттракциона, или иное транспортное средство.

Спидометр может содержать, например, датчик частоты вращения. Это значит, что скорость объекта можно определить, например, с помощью выявленной датчиком частоты вращения. Датчик частоты вращения может быть размещен, например, на вращающейся оси объекта, в частности, на соединенной с колесом объекта оси. Остановку объекта можно определить, в том числе, с помощью блока управления торможением. Преимущественно с помощью блока управления торможением можно установить, лежит ли скорость объекта ниже заданного нижнего предела скорости (например, 0,5 км/ч).

Спидометр и/или блок управления торможением выполнен преимущественно для передачи скорости объекта на упомянутый выше блок контроля.

Целесообразно с помощью счетчика времени подсчитывается время, в частности, по возрастанию или по убыванию. Преимущественно время подсчитывается счетчиком времени, в частности, от стартового или начального значения до заданного или задаваемого значения времени. Если время достигает заданного или задаваемого значения времени, то счетчик времени может быть сброшен, в частности, до его стартового или начального значения.

В случае если скорость объекта ниже заданного нижнего предела скорости, то преимущественно при контроле проверяется, превышает ли параметр эталонное значение, пока время достигает заданного значения времени. Если параметр превышает эталонное значение, пока время достигает заданного значения времени, то может иметь место неисправность датчика ускорения. Целесообразно она интерпретируется как неисправность датчика ускорения, или неисправность датчика ускорения обнаруживается, если параметр превышает эталонное значение, пока время достигает заданного значения времени.

В случае если скорость объекта ниже заданного нижнего предела скорости, то преимущественно при контроле проверяется, как часто параметр превышает эталонное значение, пока время достигает заданного значения времени. В этом случае при контроле далее преимущественно проверяется, превышает ли число превышений заданное максимальное число. Если число превышений превышает заданное максимальное число, пока время достигает заданного значения времени, может иметь место неисправность датчика ускорения. Целесообразно она интерпретируется как неисправность датчика ускорения, если число превышений превышает заданное максимальное число, пока время достигает заданного значения времени.

Предпочтительно, если число превышений определяется счетчиком превышений. Предпочтительно счетчик превышений сбрасывается, если число превышений меньше заданного максимального числа, а время достигает заданного значения времени. Целесообразно счетчик превышений при сбрасывании устанавливается на его стартовое или начальное значение, в частности, на нуль. Счетчик превышений может быть отдельным устройством или реализован в виде программной функции, например в блоке контроля.

Предпочтительно время подсчитывается упомянутым счетчиком времени только тогда, когда скорость объекта ниже заданного нижнего предела скорости. Счетчик времени может быть остановлен, если скорость объекта равна заданному нижнему пределу скорости или лежит выше заданного нижнего предела скорости.

Кроме того, счетчик времени может продолжать считать время, если скорость объекта снова ниже заданного нижнего предела скорости, в частности, со значения времени, которое было достигнуто при прерывании.

В качестве альтернативы счетчик времени может быть сброшен на его стартовое или начальное значение, если скорость объекта равна заданному нижнему пределу скорости или лежит выше заданного нижнего предела скорости.

Предпочтительно, если, в частности, во время обслуживания и/или ремонта объекта контроль может быть закончен и/или счетчик превышений дезактивирован. Этим можно избежать выдачи предупреждений, например, вследствие вибраций во время обслуживания и/или ремонта, поскольку параметр превышает эталонное значение, пока время достигает заданного значения времени.

Целесообразно с помощью дополнительного счетчика времени подсчитывается преимущественно дополнительное время, в частности, по возрастающей или по убывающей. Предпочтительно время подсчитывается с помощью дополнительного счетчика времени, в частности, со стартового или начального значения до дополнительного заданного или задаваемого значения времени. Дополнительное значение времени может отличаться от названного первым значения времени.

В случае если скорость объекта превышает заданный верхний предел скорости, предпочтительно при контроле проверяется, превышает ли параметр заданное эталонное значение, пока время достигает заданного значения времени. Если параметр никогда не превышает заданное третье эталонное значение, пока время достигает заданного значения времени, то имеет место неисправность датчика ускорения. Целесообразно она интерпретируется как неисправность датчика ускорения, или обнаруживается неисправность датчика ускорения, если параметр никогда не превышает заданное эталонное значение, пока время достигает заданного значения времени.

Преимущественно названный последним счетчик времени при каждом превышении эталонного значения сбрасывается, в частности, на его стартовое или начальное значение. Предпочтительно время подсчитывается этим счетчиком времени только тогда, когда скорость объекта превышает заданный верхний предел скорости. Кроме того, дополнительный счетчик времени можно остановить, если скорость объекта меньше или равна верхнему пределу скорости. Если скорость объекта снова превышает заданный верхний предел скорости, то дополнительный счетчик времени продолжает считать время, в частности, с момента времени, которое было достигнуто при прерывании.

Упомянутые первым и последним счетчики времени могут быть реализованы в виде отдельного устройства или программной функции, например в блоке контроля.

Предпочтительно, если датчиком ускорения является датчик для измерения ускорения перпендикулярно направлению движения объекта. Это значит, что ускорением может быть поперечное ускорение. Целесообразно датчик ускорения измеряет фактическое поперечное ускорение объекта, если он не имеет неисправностей или работает бесперебойно. В случае неисправности датчика ускорения формированный им сигнал может быть независимым от фактического поперечного ускорения объекта.

При обнаружении неисправности датчика ускорения предпочтительно выдается предупреждение. Предупреждением может быть, например, акустическое и/или оптическое предупреждение. Если такое предупреждение имеет место, то датчик ускорения может быть проверен и, при необходимости, отремонтирован или заменен.

Далее целесообразно, если в случае обнаружения неисправности датчика ускорения он больше не используется для определения ускорения. В частности, сигнал этого датчика ускорения может считаться недействительным. Кроме того, этот датчик ускорения может быть заменен.

В одном предпочтительном варианте датчик ускорения расположен в рельсовом транспортном средстве. Целесообразно датчик ускорения используется для контроля устойчивости движения. В рамках контроля устойчивости движения контролируется поперечное ускорение и/или поперечное колебание рельсового транспортного средства. С помощью контроля устойчивости движения можно принять меры для предотвращения повреждений пути и/или схода с рельсов рельсового транспортного средства.

Целесообразно проводятся несколько контрольных мероприятий, во время которых соответственно контролируется, отвечает ли зависимый от сигнала параметр заданному условию в отношении эталонного значения. В случае различных контрольных мероприятий контролируются преимущественно разные условия. Далее могут проводиться различные контроли одинаковых или разных зависимых от сигнала параметров. В частности, если при различных контрольных мероприятиях контролируется один и тот же зависимый от сигнала параметр, то этот параметр контролируется преимущественно в отношении разных эталонных значений.

При первом контроле можно проверить, отвечает ли зависимый от сигнала параметр первому заданному условию в отношении первого эталонного значения. Например, первым эталонным значением может быть максимальное значение диапазона измерений датчика ускорения.

Далее при втором контроле можно проверить, отвечает ли зависимый от сигнала параметр второму заданному условию в отношении второго эталонного значения. Преимущественно второй контроль проводится, если скорость объекта, в котором целесообразно расположен датчик ускорения, ниже заданного нижнего предела скорости.

Кроме того, при третьем контроле можно проконтролировать, отвечает ли зависимый от сигнала параметр третьему заданному условию в отношении третьего эталонного значения. Преимущественно третий контроль проводится, если скорость объекта, в котором целесообразно расположен датчик ускорения, превышает заданный верхний предел скорости. Соответствующее эталонное значение, в частности, второе и/или третье эталонное значение, может быть зависимым от скорости объекта.

Кроме того, изобретение относится к измерительной системе. Она включает в себя датчик ускорения и блок контроля. Последний выполнен, согласно изобретению, для обнаружения неисправности датчика ускорения предложенным способом и/или, по меньшей мере, по одному из описанных выше вариантов способа.

Эта измерительная система может использоваться, в частности, в описанном выше способе. Кроме того, составными частями этой измерительной системы могут быть упомянутые в связи со способом элементы, например спидометр и программное обеспечение.

Датчик ускорения выполнен целесообразно для формирования сигнала. Далее блок контроля выполнен для проверки того, отвечает ли зависимый от сигнала параметр заданному условию в отношении эталонного значения. Кроме того, блок контроля выполнен для определения с помощью контроля того, неисправен ли датчик ускорения.

Измерительная система или ее части может/могут быть расположена/расположены в подвижном объекте, в частности, в транспортном средстве. Далее измерительная система может содержать несколько датчиков ускорения.

Кроме того, изобретение направлено на рельсовое транспортное средство с предложенной измерительной системой.

Вышеприведенное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения содержит многочисленные признаки, которые в отдельных зависимых пунктах формулы частично объединены в несколько. Однако эти признаки могут быть рассмотрены целесообразно также по отдельности и объединены в целесообразные дополнительные комбинации. В частности, эти признаки могут комбинироваться по отдельности и в произвольных комбинациях с предложенными способом и измерительной системой. Так, признаки способа охарактеризованы также в качестве свойства соответствующего устройства и наоборот.

Хотя в описании и формуле изобретения некоторые термины использованы в единственном числе или в сочетании с именем числительным, объем изобретения для этих терминов не должен ограничиваться единственным числом или именем числительным. Далее слова «один» и «одна» следует понимать не как имена числительные, а как неограничивающий термин.

Описанные выше свойства, признаки и преимущества изобретения, а также то, как они достигаются, становятся понятными более ясно и четко в связи с нижеследующим описанием примера осуществления, более подробно поясняемого со ссылкой на чертежи. Пример осуществления служит для пояснения изобретения и не ограничивает изобретение приведенной в нем комбинацией признаков, также в отношении функциональных признаков. Кроме того, подходящие для этого признаки примера осуществления можно рассматривать также изолированно, исключить из примера осуществления и/или скомбинировать с любым из пунктов формулы изобретения.

На чертежах представлено следующее:

- фиг. 1: рельсовое транспортное средство с измерительной системой, содержащей датчик ускорения и блок контроля;

- фиг. 2: первая диаграмма, на которой ускорение рельсового транспортного средства представлено в качестве функции времени;

- фиг. 3: вторая диаграмма, на которой ускорение рельсового транспортного средства представлено в качестве функции времени;

- фиг. 4: третья диаграмма, на которой ускорение и скорость рельсового транспортного средства представлены в качестве функции времени.

На фиг. 1 схематично представлено рельсовое транспортное средство 2 с измерительной системой 4. Она содержит датчик 6 ускорения и блок 8 контроля. Кроме того, рельсовое транспортное средство 2 содержит спидометр 10 для определения скорости рельсового транспортного средства 2. Спидометр 10 содержит датчик частоты вращения и определяет скорость рельсового транспортного средства 2 с помощью частоты вращения. Датчик 6 ускорения и спидометр 10 расположены на оси 12 колесной пары рельсового транспортного средства 2.

Блок 8 контроля содержит фильтр 14 верхних частот, полосовой фильтр 16, контрольный счетчик 18, первый 20 и второй 22 счетчики времени. Счетчик 20 времени подсчитывает первое время, а счетчик 22 времени – второе время. Контрольный счетчик 18 и счетчики 20, 22 времени могут быть соответственно отдельным устройством или реализованы в виде программной функции в блоке 8 контроля.

Датчиком 6 ускорения является датчик для измерения поперечного ускорения рельсового транспортного средства 2. Если датчик 6 ускорения работает бесперебойно, то он измеряет поперечное ускорение рельсового транспортного средства 2. Это значит, что датчик 6 ускорения формирует сигнал в виде напряжения, зависящего от поперечного ускорения рельсового транспортного средства 2. Вычисленное по сигналу поперечное ускорение соответствует, следовательно, фактическому поперечному ускорению, если датчик 6 ускорения исправен или работает бесперебойно. Напротив, в случае неисправности датчика 6 ускорения вычисленное по сигналу поперечное ускорение неизбежно не соответствует фактическому поперечному ускорению рельсового транспортного средства 2.

Измерение поперечного ускорения рельсового транспортного средства 2 служит для контроля устойчивости его хода.

Блок 8 контроля предназначен для обнаружения неисправности датчика 6 ускорения. Блок 8 контроля проверяет, отвечает ли зависимый от сигнала параметр заданному условию в отношении эталонного значения, и определяет с помощью контроля, неисправен ли датчик 6 ускорения. Зависимым от сигнала параметром является поперечное ускорение, определяемое по сигналу. В частности, при контроле проверяется, отвечают ли значения поперечного ускорения заданному условию в отношении эталонного значения.

В данном примере полосовым фильтром 16 является фильтр для диапазона частот от 3 до 9 Гц. В этом диапазоне частот возникают обычно механические колебания из-за поперечных ускорений рельсового транспортного средства 2. Следовательно, полосовой фильтр 16 пропускает диапазон частот от 3 до 9 Гц.

Формированный датчиком 6 ускорения сигнал фильтруется и усредняется, а отдельные значения сигнала за счет однозначного правило пересчета пересчитываются соответственно в значение ускорения.

После этого проводятся три контроля, при которых соответственно проверяется, отвечает ли поперечное ускорение заданному условию в отношении эталонного значения. Во время трех контролей три разных условия проверяются в отношении трех различных заданных эталонных значений. Два из условий зависят от скорости рельсового транспортного средства 2. При этих обоих условиях следует исходить из того, что при определенных скоростях рельсового транспортного средства 2 ожидаются определенные поперечные ускорения. Если такие поперечные ускорения не достигаются, то предполагается или обнаруживается неисправность датчика 6 ускорения. Три контроля описаны ниже со ссылкой на фиг. 2-4.

На фиг. 2 изображена первая диаграмма, на которой поперечное ускорение а рельсового транспортного средства 2, выявленное с помощью датчика 6 ускорения, представлена в виде функции времени t. Эта диаграмма служит для пояснения первого контроля.

Первый контроль проводится независимо от скорости рельсового транспортного средства 2. При первом контроле проверяется, является ли поперечное ускорение а больше первого эталонного значения r₁. Первым эталонным значением r₁ является максимальное значение диапазона измерения датчика 6 ускорения.

Для расчета поперечного ускорения а сигнал датчика 6 ускорения передается на блок 8 контроля. В нем сигнал фильтруется посредством полосового фильтра 16. Затем отфильтрованный сигнал усредняется в течение заданного промежутка времени блоком 8 управления посредством сглаживающего усреднения величин. Усреднение величин означает, что сначала из каждого значения сигнала формируется величина, а затем проводится арифметическое усреднение нескольких значений сигнала, лежащих в пределах заданного промежутка времени. Заданный промежуток времени составляет, например, 0,5 с.

После этого значения отфильтрованного усредненного сигнала пересчитываются за счет правила пересчета в значения ускорения.

Первое эталонное значение r₁ может составлять, например, 10 м/с². При первом контроле проверяется, превышают ли значения ускорения заданное кратное а₁ первого эталонного значения r₁. Кратным а₁ первого эталонного значения r₁ может быть, например, его 1,5-кратное. Это значит, что поперечное ускорение а (или любое усредненное значение ускорения) сравнивается с кратным а₁ первого эталонного значения r₁, например, с его 1,5-кратным.

Диаграмма на фиг. 2 разделена на два временных интервала А, В, причем первый временнóй интервал А лежит по времени перед вторым временным интервалом В. В первом временнóм интервале А значения ускорения лежат ниже кратного а₁ первого эталонного значения r₁. После первого контроля в первом временнóм интервале А датчик 6 ускорения классифицируется как работоспособный. После второго временнóго интервала В поперечное ускорение а заметно возрастает, например, из-за ошибки разводки проводов в датчике 6 ускорения или из-за ввода постороннего сигнала. Во втором временнóм интервале В значения ускорения превышают кратное а₁ первого эталонного значения r₁, так что обнаруживается неисправность датчика 6 ускорения, и выдается предупреждение.

Далее посредством первого контроля проверяется работоспособность полосового фильтра 16. Например, может иметь место его неисправность, если параметр превышает заданное кратное а₁ первого эталонного значения r₁.

На основе выданного предупреждения можно проверить полосовой фильтр 16 и датчик 6 ускорения и, при необходимости, произвести ремонт или замену неисправного элемента.

На фиг. 3 изображена вторая диаграмма, на которой поперечное ускорение а рельсового транспортного средства 2, выявленное с помощью датчика 6 ускорения, представлено в виде функции времени t. Эта диаграмма служит для пояснения второго контроля.

Второй контроль проводится, если скорость рельсового транспортного средства 2 ниже заданного нижнего предела скорости, например 0,5 км/ч. Кроме того, второй контроль проводится в отношении второго эталонного значения r₂.

Следует исходить из того, что при скорости рельсового транспортного средства 2 ниже нижнего предела скорости ожидаются только значения ускорения ниже второго эталонного значения r₂. Причина в том, что обычно на рельсовое транспортное средство 2 действуют лишь небольшие поперечные ускорения а, если оно движется очень медленно или стоит на месте. Если же измеряются значения ускорения выше второго эталонного значения r₂, то предполагается или обнаруживается неисправность датчика 6 ускорения.

Для расчета поперечного ускорения а сигнал датчика 6 ускорения подается на блок 8 контроля. В нем сигнал датчика 6 ускорения фильтруется посредством фильтра 14 верхних частот, в результате чего в сигнале ослабляется или от сигнала отфильтровывается напряжение смещения. Затем отфильтрованный фильтром 14 верхних частот сигнал усредняется посредством скользящего квадратичного усреднения в течение промежутка времени, например, 0,5 с.

После этого значения отфильтрованного усредненного сигнала посредством правила пересчета пересчитываются в значения ускорения.

При этом втором контроле проверяется, превышает ли значение ускорения второе эталонное значение r₂, пока первое время, подсчитываемое первым счетчиком 20 времени, достигает заданного первого значения времени. Второе эталонное значение r₂ может составлять, например, 3,0 м/с².

Диаграмма на фиг. 3 разделена на три временных интервала C, D, E, причем первый временнóй интервал С лежит по времени перед вторым временным интервалом D. Второй временнóй интервал D, в свою очередь, лежит по времени перед третьим временным интервалом Е.

В первом временнóм интервале С поперечное ускорение а лежит заметно ниже второго эталонного значения r₂. После этого контроля датчик 6 ускорения классифицируется в первом временнóм интервале С как работоспособный. После первого временнóго интервала С поперечное ускорение а сильно возрастает, например из-за неисправности электроники в или на датчике 6 ускорения, и лежит в следующих временных интервалах D, E вблизи второго эталонного значения r₂. Поперечное ускорение а превышает второе эталонное значение r₂ во временных интервалах D, E в обозначенных стрелками местах.

Далее при втором контроле определяется, как часто поперечное ускорение а превышает второе эталонное значение r₂, пока первое время достигает заданного первого значения времени. Кроме того, при контроле проверяется, превышает ли число превышений заданное максимальное число, например девять. Число превышений подсчитывается вышеупомянутым счетчиком 18 превышений.

Контроль того, превышает ли число превышений заданное максимальное число, проводится для того, чтобы исключить, чтобы одноразовое событие, например проезжающий мимо поезд, или одноразовое механическое воздействие на тележку рельсового транспортного средства 2, не вызвало предупреждение из-за мнимой неисправности датчика 6 ускорения.

Если же – иначе, чем в данном случае, – число меньше заданного максимального числа, а первое время достигает заданного первого значения времени, счетчик 18 превышений сбрасывается на нуль.

В третьем временнóм интервале Е число превышений превысило заданное максимальное число, а первое время достигло или превысило заданное первое значение времени. Это значит, что при заданном максимальном числе, например девять, счетчик 18 превышений подсчитал, например, десять (или более) превышений, прежде чем первое время достигло заданного первого значения времени. Следовательно, обнаруживается неисправность датчика 6 ускорения. Выдается предупреждение, и сигнал датчика 6 ускорения больше не включается в оценку устойчивости хода рельсового транспортного средства 2.

Первое время подсчитывается с убыванием первым счетчиком 20 времени от стартового значения (например, 30 мин), причем первый счетчик 20 времени сбрасывается на стартовое значение, если первое время достигает заданного первого значения времени нуль. Первый счетчик 20 времени останавливается, если скорость рельсового транспортного средства 2 равна или выше заданного нижнего предела скорости. Если скорость рельсового транспортного средства 2 снова ниже заданного нижнего предела скорости, то счетчик 20 времени продолжает подсчет.

На фиг. 4 изображена третья диаграмма, на которой поперечное ускорение а и скорость v рельсового транспортного средства 2 представлены в виде функции времени t. Поперечное ускорение а определялось с помощью датчика 6 ускорения. Кроме того, скорость v определялась с помощью спидометра 10. Поперечное ускорение обозначено сплошной линией, а ось у для поперечного ускорения а изображена слева. Скорость v обозначена штриховой линией, а ось у для скорости v изображена справа. Эта третья диаграмма служит для пояснения третьего контроля.

Третий контроль проводится, если скорость v рельсового транспортного средства 2 превышает заданный верхний предел v_o скорости, например 160 км/ч. Кроме того, третий контроль проводится в отношении третьего эталонного значения r₃.

Этот контроль исходит из того, что при скорости v рельсового транспортного средства 2 выше верхнего предела v_o скорости, по меньшей мере, часть значений ускорения ожидается выше третьего эталонного значения r₃. Причина в том, что обычно более высокие поперечные ускорения а действуют на рельсовое транспортное средство 2 тогда, когда оно движется быстро. Если же значения ускорения никогда не превышают третьего эталонного значения r₃, то предполагается или обнаруживается неисправность датчика 6 ускорения.

Для расчета поперечного ускорения а сигнал датчика 6 ускорения подается на блок 8 контроля. В нем сигнал фильтруется посредством полосового фильтра 16. Затем отфильтрованный сигнал усредняется посредством квадратичного усреднения в течение промежутка времени, например, 0,5 с.

После этого значения отфильтрованного усредненного сигнала посредством правила пересчета пересчитываются в значения ускорения.

При третьем контроле проверяется, превышает ли поперечное ускорение а третье эталонное значение r₃, пока второе время достигает заданного второго значения времени, например 2 ч. Третье эталонное значение r₃ может составлять, например, 3,0 м/с².

Второе время подсчитывается вторым счетчиком 22 времени по возрастанию начиная с нуля.

Диаграмма на фиг. 4 разделена на пять временных интервалов F, G, H, J, K, причем первый временнóй интервал F лежит по времени перед вторым временным интервалом G. Второй временнóй интервал G, в свою очередь, лежит по времени перед третьим временным интервалом Н, который по времени лежит перед предпоследним временным интервалом J. Предпоследний временнóй интервал J лежит по времени перед последним временным интервалом К. В первом временнóм интервале F значения ускорения лежат постоянно выше третьего эталонного значения r₃, поперечное ускорение а после временнóго интервала F заметно падает, например, из-за обрыва провода внутри датчика 6 ускорения, а поперечное ускорение а после временнóго интервала F лежит постоянно ниже третьего эталонного значения r₃.

В первом временнóм интервале F скорость v рельсового транспортного средства 2 превышает заданный верхний порог v_o скорости. Как уже сказано, поперечное ускорение а лежит в этом временнóм интервале F постоянно выше третьего эталонного значения r₃. Датчик 6 ускорения считается во временнóм интервале F полностью работоспособным. В этом случае второй счетчик 22 времени подсчитывает время по возрастающей начиная с нуля, причем, однако, второй счетчик 22 времени при каждом превышении третьего эталонного значения r₃ сбрасывается на стартовое значение нуль.

Во втором временнóм интервале G скорость v рельсового транспортного средства 2 превышает заданный верхний порог v_o скорости, так что время подсчитывается посредством второго счетчика 22 времени. Поперечное ускорение а после временнóго интервала F лежит в этом временнóм интервале G, однако, постоянно ниже третьего эталонного значения r₃, так что второй счетчик 22 времени не сбрасывается, т.е. время продолжает подсчитывается вторым счетчиком 22 времени.

В третьем временнóм интервале Н скорость v рельсового транспортного средства 2 меньше или равна заданному верхнему порогу v_o скорости, так что второй счетчик 22 времени останавливается, т.е. время дальше не подсчитывается.

В предпоследнем временнóм интервале J скорость v рельсового транспортного средства 2 превышает заданный верхний порог v_o скорости, так что время продолжает подсчитываться посредством второго счетчика 22 времени. Поперечное ускорение а после временнóго интервала F лежит в этом временнóм интервале J постоянно ниже третьего эталонного значения r₃, так что второй счетчик 22 времени не сбрасывается. В конце временнóго интервала J второй счетчик 22 времени достигает заданного второго значения времени.

В последнем временнóм интервале К второй счетчик 22 времени достигает или превышает второе значение времени. Поперечное ускорение а никогда не превышало, тем самым, заданного третьего эталонного значения r₃, пока время не достигало заданного второго значения времени. Следовательно, в последнем временнóм интервале К обнаруживается неисправность датчика 6 ускорения. Выдается предупреждение, и сигнал датчика 6 ускорения больше не включается в оценку устойчивости хода рельсового транспортного средства 2.

Рельсовое транспортное средство 2 может содержать, в принципе, дополнительные датчики ускорения, неисправность которых может быть проверена аналогично описанному в этом примере образом.

Настоящее изобретение было подробно описано и проиллюстрировано предпочтительным раскрытым примером его осуществления, изобретение не ограничено им, и специалист может вывести из него другие варианты, не выходя за рамки объема охраны изобретения.

Группа изобретений относится к способу обнаружения неисправности датчика ускорения. Способ обнаружения неисправности датчика ускорения, при котором с помощью датчика ускорения формируют сигнал, причем при контроле проверяют, отвечает ли зависимый от сигнала параметр (а) заданному условию в отношении эталонного значения (r₁, r₂, r₃), и с помощью контроля определяют наличие дефекта датчика ускорения, при этом с помощью счетчика времени подсчитывают время и в случае, если скорость объекта превышает заданный верхний предел скорости, при контроле проверяют, превышает ли параметр (а) заданное эталонное значение (r₃), пока время достигает заданного значения времени, причем при каждом превышении эталонного значения (r₃) предпоследний счетчик времени сбрасывают и время продолжают подсчитывать этим счетчиком времени только тогда, когда скорость объекта превышает заданный верхний предел скорости. Технический результат – повышение надежности обнаружения неисправности датчика ускорения. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ обнаружения неисправности датчика (6) ускорения, при котором с помощью датчика (6) ускорения формируют сигнал, причем при контроле проверяют, отвечает ли зависимый от сигнала параметр (а) заданному условию в отношении эталонного значения (r₁, r₂, r₃), и с помощью контроля определяют наличие дефекта датчика (6) ускорения, при этом с помощью счетчика (22) времени подсчитывают время и в случае, если скорость (v) объекта превышает заданный верхний предел (v_o) скорости, при контроле проверяют, превышает ли параметр (а) заданное эталонное значение (r₃), пока время достигает заданного значения времени, причем при каждом превышении эталонного значения (r₃) предпоследний счетчик (22) времени сбрасывают и время продолжают подсчитывать этим счетчиком (22) времени только тогда, когда скорость (v) объекта превышает заданный верхний предел (v_o) скорости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что зависимым от сигнала параметром (а) является выявленное посредством сигнала ускорение.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что зависимым от сигнала параметром (а) является параметр, вычисленный посредством усреднения нескольких следующих друг за другом по времени значений сигнала.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что сигнал датчика (6) ускорения фильтруют посредством фильтра (14, 16), в частности полосового фильтра (16) и/или фильтра (14) верхних частот, и проводят проверку отфильтрованного сигнала.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что эталонным значением (r₁) является максимальное значение диапазона измерения датчика (6) ускорения и при контроле проверяют, превышает ли параметр (а) заданное кратное эталонного значения (r₁).

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что датчик (6) ускорения расположен в подвижном объекте, в частности в транспортном средстве (2), а условие, в частности эталонное значение (r₁, r₂), зависит от скорости (v) объекта, причем скорость (v) объекта измеряют посредством спидометра (10).

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что с помощью счетчика (20) времени подсчитывают время и в случае, если скорость (v) объекта ниже заданного нижнего предела скорости, при контроле проверяют, превышает ли параметр (а) эталонного значение (r₂), пока время достигает заданного значения времени.

8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что с помощью счетчика (20) времени подсчитывают время и в случае, если скорость (v) объекта ниже заданного нижнего предела скорости, при контроле проверяют, как часто параметр (а) превышает эталонное значение (r₂), пока время достигает заданного значения времени, и превышает ли число превышений заданное максимальное число превышений, причем число превышений определяют с помощью счетчика (18) превышений и счетчик (18) превышений сбрасывают, если число превышений меньше заданного максимального числа, а время достигает заданного значения времени.

9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что датчиком (6) ускорения является датчик для измерения ускорения (а) перпендикулярно направлению движения объекта.

10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что выдают предупреждение, если установлена неисправность датчика (6) ускорения.

11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что датчик (6) ускорения располагают в рельсовом транспортном средстве (2) и используют для контроля стабильности хода.

12. Измерительная система (4) с датчиком (6) ускорения и блоком (8) контроля, предназначенным для обнаружения неисправности датчика (6) ускорения способом по любому из пп. 1-11.

13. Рельсовое транспортное средство (2) с измерительной системой (4) по п. 12.