阅读说明：本技术 一种用于识别轨道车辆的脱轨的方法 (Method for detecting derailment of rail vehicle ) 是由 F·罗赫 A·莫纳斯 G·佩雷斯戈麦斯 于 2018-05-23 设计创作，主要内容包括：用于识别轨道车辆(1)的脱轨的方法,其中,该轨道车辆具有两个或更多个轨道车辆部件(2,3,4,5,6)并具有一个或多个铰接部(10,11,12,13),通过所述铰接部,相邻的轨道车辆部件以能相对彼此旋转的方式连接,其中,该方法具有：a)求取相邻的轨道车辆部件之间的一个旋转角度(α,β,γ,δ；θ)和/或由所述一个旋转角度推导出的一个参数(α′<Sub>t</Sub>,β′<Sub>t</Sub>,γ′<Sub>t</Sub>,δ′<Sub>t</Sub>；θ′<Sub>t</Sub>),或不同的相邻轨道车辆部件之间的多个旋转角度(α,β,γ,δ；θ)或由所述多个旋转角度推导出的多个参数(α′<Sub>t</Sub>,β′<Sub>t</Sub>,γ′<Sub>t</Sub>,δ′<Sub>t</Sub>；θ′<Sub>t</Sub>),b)将a-1)的所述一个旋转角度(α,β,γ,δ；θ)或推导出的所述一个参数(α′<Sub>t</Sub>,β′<Sub>t</Sub>,γ′<Sub>t</Sub>,δ′<Sub>t</Sub>；θ′<Sub>t</Sub>)或a-2)的所述多个旋转角度或推导出的所述多个参数与至少一个参考值或边界值(U),或与至少一个参考值范围或边界值范围(-U至U)比较,和/或,将a-2)的多个旋转角度(α,β,γ,δ；θ)或由所述多个旋转角度推导出的多个参数(α′<Sub>t</Sub>,β′<Sub>t</Sub>,γ′<Sub>t</Sub>,δ′<Sub>t</Sub>；θ′<Sub>t</Sub>)相互比较,和/或,将基于a-2)的多个旋转角度(α,β,γ,δ)或由所述多个旋转角度推导出的多个参数(α′<Sub>t</Sub>,β′<Sub>t</Sub>,γ′<Sub>t</Sub>,δ′<Sub>t</Sub>)求取的状态值(|α(t<Sub>0</Sub>)|-|β(t<Sub>0</Sub>)|)与至少一个参考值或边界值(U)或与至少一个参考值范围或边界值范围(-U至U)比较,其中,是否存在脱轨的检查标准根据在b-1)或b-3)中的参考值/边界值(U)、参考值范围(-U至U)和/或边界值范围和/或在b-2)中的多个旋转角度相对彼此的额定关系(α*β<0)和/或由所述多个旋转角度推导出的多个参数相对彼此的额定关系(α′<Sub>t</Sub>*β′<Sub>t</Sub><0)被限定,c)求取出是否满足所述检查标准以及是否正在脱轨或是否已经脱轨。(Method for detecting a derailment of a rail vehicle (1), wherein the rail vehicle has two or more rail vehicle parts (2, 3, 4, 5, 6) and one or more articulated joints (10, 11, 12, 13) by means of which adjacent rail vehicle parts are connected so as to be rotatable relative to one another, wherein the method has: a) finding out the phaseA rotation angle (alpha, beta, gamma, delta; theta) between adjacent rail vehicle components and/or a parameter (alpha 'derived from said rotation angle' t ，β′ t ，γ′ t ，δ′ t ；θ′ t ) Or a plurality of rotation angles (α, β, γ, δ; theta) or a plurality of parameters (alpha ') derived from the plurality of rotation angles' t ，β′ t ，γ′ t ，δ′ t ；θ′ t ) B) shifting the one rotation angle (α, β, γ, δ) of a-1); theta) or derived said one parameter (alpha' t ，β′ t ，γ′ t ，δ′ t ；θ′ t ) Or the plurality of rotation angles of a-2) or the plurality of derived parameters are compared with at least one reference value or boundary value (U) or with at least one reference value range or boundary value range (-U to U), and/or the plurality of rotation angles (α, β, γ, δ of a-2) is compared with at least one reference value range or boundary value range (-U to U); theta) or a plurality of parameters (alpha ') derived from the plurality of rotation angles' t ，β′ t ，γ′ t ，δ′ t ；θ′ t ) Comparing with each other, and/or comparing a plurality of rotation angles (alpha, beta, gamma, delta) based on a-2) or a plurality of parameters (alpha 'derived from the plurality of rotation angles' t ，β′ t ，γ′ t ，δ′ t ) The obtained state value (| alpha (t) 0 )|‑|β(t 0 ) L) is compared with at least one reference value or boundary value (U) or with at least one reference value range or boundary value range (-U to U), wherein the criterion for checking whether a derailment is present or not is based on the reference value/boundary value (U) in b-1) or b-3), the reference value range (-U to U) and/or the boundary value range and/or the nominal relationship (α β) of a plurality of rotation angles in b-2) to one another<0) And/or a nominal relationship (α ') of a plurality of parameters to each other derived from the plurality of rotation angles' t *β′ t <0) Defined, c) finding out whether the check criterion is fulfilled and whether a derailment is occurring or has occurred.)

一种用于识别轨道车辆的脱轨的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别轨道车辆的脱轨的方法以及一种配置为用于执行该方法的轨道车辆。

背景技术

在公共交通中，轨道车辆、例如有轨电车的脱轨一方面对于乘客和其他交通参与者是危险的并且另一方面也可能损坏车辆。脱轨可具有不同的原因，例如与交通工具相撞、轨道中的缺陷、道岔等。因而有意义的是：在车辆中实施可识别脱轨的系统。

WO 2012/140073 A1提出一种用于监控轨道车辆的行驶机构的至少一个轮子的脱轨的方法，其中，根据在轨道车辆中可用的信号的比较结果生成代表所述至少一个轮子的脱轨情形的脱轨情形信号。在第一步骤中，求取代表所述至少一个轮子的当前转速的当前转速信号。在第二步骤中，基于至少一个在轨道车辆中可用的、代表轨道车辆的当前行驶状态的信号求取代表所述至少一个轮子的当前预期转速的预期转速信号。在第三步骤中，在转速信号比较中将当前转速信号与预期转速信号比较并且在第四步骤中根据转速信号比较的结果生成脱轨情形信号。

EP 0 697 320 A1公开了一种用于确定一个或多个在轨道上行驶的车厢、尤其是具有牵引车厢的铁轨火车的车厢的脱轨的装置。在车厢上至少在设有轮子的车轴的区域中布置有至少一个传感器，通过该传感器可确定轮子和车轴关于轨道的方位并且在该方位的偏差超过预给定的公差值时，传感器输出一信号，该信号可通过传输器件传输到中枢。

EP 1 236 633 A2公开了一种用于识别轨道车辆的轮子的脱轨状态的方法，该识别通过求取至少一个表征脱轨状态的特征值进行，该特征值与至少一个可预给定的额定值进行比较，其中，在超过特征值相对于额定值的可预给定的偏差的情况下触发提示信号和/或紧急制动。在至少一个轮子的车轴轴承的区域中，产生至少一个加速度信号；和/或，在转向架的至少两个点处连续地求取相应的纵向加速度并且感测作为纵向加速度信号；和/或，在至少一个车轴上产生旋转频率信号，其中，由至少一个在车轴轴承的区域中产生的加速度信号和/或纵向加速度信号和/或由所述至少一个旋转频率信号求取至少一个表征脱轨状态的特征值。

DE 2 517 267 A1公开了一种用于指示轨道车辆脱轨的装置，其中，在轨道车辆上布置有无线电发送器，该无线电发送器包含对基于车辆脱轨的竖直加速度进行响应的器件，该器件促使该发送器发出无线电信号，该无线电信号可在接收器中被识别，接收器在接收无线电信号的情况下具有操纵警报或警告装置的手段。

在脱轨识别方面要考虑不同的边界条件：

·必须识别在行驶中的不同场景

·必须考虑行驶条件(行驶速度，弹簧装置的动态效应等)

·要避免误报

·软件实施的可能性

发明内容

本发明的任务是提出一种用于识别脱轨的方法，该方法可靠地指示脱轨并且优选满足上面提到的标准中的一个或多个标准。

按本发明的基本思路，分析可相对彼此旋转的轨道车辆部件之间的角度并且由该角度求取出是否存在脱轨。

本发明尤其是可用于有轨电车，但不局限于此。在有轨电车的情况下，轨道车辆部件优选是有轨电车的模块。有轨电车优选是多节式车辆。

本发明的脱轨识别方案尤其是使用铰接角度传感器，以便识别车辆的位置和轨道车辆部件相对彼此的位态。由此可在多节式车辆的情况下识别是否可能存在脱轨。

测量轨道车辆部件之间的角度。传感器例如安装在轨道车辆的铰接部中或旁并且测量角度、运动和角度的在时间上的改变(旋转速度)。所测量的值或值的组合可得出是否存在脱轨。

尤其是可以分析以下因素，但不局限于此：

-轨道车辆部件之间的旋转角度，尤其是铰接角度，

-轨道车辆部件之间的、尤其是在一个铰接部中的旋转角速度，也称为转动速度，

-轨道车辆部件之间的、尤其是在一个铰接部中的旋转角加速度，也称为转动加速度，

-在不同的、尤其是两个或更多个彼此相继的铰接部之间进行比较，尤其是比较旋转角度或旋转角速度或旋转角加速度，

-在所有的铰接部之间进行比较，尤其是比较旋转角度或旋转角速度或旋转角加速度，

-与参考行驶(校准行驶)的数据进行比较

本发明可使用上述因素或根据一个或多个旋转角度或根据由其推导出的数据求取的另外的因素的冗余，以便可靠地识别脱轨。对可能脱轨发出警示的参数越多，则越可能存在脱轨。

作为识别的结果，可以向驾驶员报告或可激活自动化制动。

提出的用于脱轨识别的方案的特征在于以下优点中的一个或多个：

-容易实施，因为该方案是传感器值的软件评估，

-可使用已存在于车辆上的传感器。这得到成本有利的解决方案，因为不必将附加的传感器安装在行驶机构或车身上并且定期校准，

-通过标准的冗余实现更高的可靠性，

-可适配于不同的车辆配置(不同数量的车辆部件，长度，宽度…)

本发明尤其是提出按权利要求1所述的方法、即用于识别轨道车辆的脱轨的方法，其中，轨道车辆具有两个或更多个轨道车辆部件和一个或多个铰接部，相邻的轨道车辆部件经由铰接部以能相对彼此旋转的方式连接，其中，所述方法具有：

a)求取

a-1)相邻轨道车辆部件之间的一个旋转角度，和/或由该旋转角度推导出的一个参数，或

a-2)在不同的、尤其是在相邻轨道车辆部件之间的多个旋转角度或由这些旋转角度推导出的多个参数，

b)比较

b-1)将来自a-1)的旋转角度或推导出的参数，或来自a-2)的多个旋转角度或推导出的多个参数与至少一个参考值或边界值比较，或与至少一个参考值范围或边界值范围比较，和/或

b-2)将来自a-2)的多个旋转角度或由这些旋转角度推导出的多个参数相互比较，和/或

b-3)将基于来自a-2)的多个旋转角度或由这些旋转角度推导出的多个参数求取的状态值与至少一个参考值或边界值比较，或与至少一个参考值范围或边界值范围比较，

其中，根据

-b-1)或b-3)中的参考值、边界值、参考值范围和/或边界值范围，和/或

-来自b-2)的、多个旋转角度或由这些旋转角度推导出的多个参数与彼此的额定(即理应满足的)关系，

来限定是否存在脱轨的检查标准

c)求取出是否满足检查标准并且检查是否正在脱轨/已经脱轨。

所述方法可在轨道车辆的行驶中或在停止状态中执行。虽然脱轨在行驶中发生，但也可在停止状态中检查是否在之前的行驶中存在脱轨。

旋转角度或由其推导出的参数的求取尤其是意味着求取它们的值。

可在轨道车辆或轨道车辆部件的任意部位处求取，尤其是测量旋转角度。旋转角度可以是铰接部的旋转角度、也称为铰接角度。可在铰接部自身上或中、在该铰接部附近或在轨道车辆的其他部位上求取一个旋转角度或多个旋转角度。

概念“不同的相邻轨道车辆部件”表示：对于观察其中多个旋转角度而言，不是分别考虑相同的轨道车辆部件或者说同一对轨道车辆部件，而是考虑不同的轨道车辆部件或者说轨道车辆部件的不同的对。即，对于求取第一旋转角度考虑第一对轨道车辆部件，而对于确定第二旋转角度考虑第二对轨道车辆部件。在此可设置，第一对轨道车辆部件和第二对轨道车辆部件共有一个轨道车辆部件。

不同的相邻轨道车辆部件之间的多个旋转角度或由这些旋转角度推导出的多个参数可在不同的、优选彼此相继的(并且被一个轨道车辆部件中断的)铰接部上或附近被求取。

旋转角度可通过旋转角度测量装置求取。在特定的变型中为此设置有角度传感器。在轨道车辆中使用角度传感器来确定铰接角度由WO 2013/124429 A1已知。在那里也描述了不同类型的角度传感器。

角度传感器是以下传感器，该传感器可在取决于传感器规格的确定的角度范围中探测不同的角度。示例性的并且不起限制作用的角度范围是0°至+/-40°。因而可在传感器的测量范围内感测轨道车辆或轨道车辆部件相对彼此占据的角度。在角度范围内，传感器优选可连续地感测角度。但在其他类型的角度传感器的情况下也可能的是：传感器可在角度范围中感测具有确定步宽的离散的角度值。换言之，传感器或传感器组件配属为用于连续地确定角度或用于感测具有确定步宽的离散的角度。

角度传感器由现有技术已知并且可获得很不同的特征，例如可测角度范围、分辨率，输出类型(电流，电压，总线信号，频率)、重复精度、线性性。

传感器例如可以是电位传感器、磁阻传感器、按电磁霍尔效应工作的霍尔传感器、光学传感器、按压电效应工作的传感器、电容传感器、感应传感器、构型为用于测量间距和/或相对位置的涡流传感器或按提到的工作方式中的至少一个工作方式和/或至少一个未提到的工作方式工作的传感器。尤其是，磁阻传感器和霍尔传感器也可在多个的情况下布置在一个共同的载体上，例如微载体，类似于微芯片。例如当构造在铰接部上的多个标记中的一个标记运动经过光学传感器的视野时传感器感测该标记。在其他类型的光学传感器的情况下，例如执行激光三角测量和/或就像在干涉仪中那样执行与比较光束的比较。在其他类型的光学传感器的情况下感测在铰接部的一个部位上投影的图案。

角度传感器例如在William J.Fleming的文章“Overview ofAutomotiveSensors”，IEEE Sensors Journal，卷1，第4期，296-308页，C段，302/303页进行了说明。

传感器可测量轨道车辆或轨道车辆部件之间的绝对角度或传感器可测量角度改变并且将其与参考角度、例如零位关联，从而可确定出轨道车辆部件之间的角度。

传感器可构型成，使得其产生信号序列。信号序列尤其是指传感器在角度改变了一恒定的数值(角度增量)时输出一信号，使得在改变了一个角度增量之后产生一个信号，在改变了两个角度增量之后输出两个信号等。由此获得信号序列，由该信号序列可得到角度增量的数量并由此得到总的角度改变。因而在本发明中概念“信号”也包含信号序列。

角度传感器可以是非接触式角度传感器。概念“非接触式”在其中一个意义形式上表示：传感器安装在第一铰接部件上并且不接触可相对于第一铰接部件旋转的第二铰接部件。例如，磁传感器可安装在第一铰接部件上并且磁体可安装在第二铰接部件上，磁传感器对所述磁体做出反应。在另外的意义形式中，概念“非接触式”表示，传感器具有第一和第二元件，其中，第一元件安装在第一铰接部件上并且第二元件安装在第二铰接部件上，其中，传感器的第一元件和第二元件不相互接触，其中，第一和第二铰接部件可相对彼此旋转并且传感器的第一和第二元件可相对彼此旋转。这意味着，通过铰接部件的相对旋转，安装在其上的传感器元件可相对彼此旋转。

非接触式角度传感器的优选示例是磁传感器、光学传感器和感应传感器。概念“磁传感器”表示一传感器，其对在其周围环境中的磁场的改变、尤其是磁通密度的改变做出反应。其替代地也可称为“磁场感应传感器”。磁传感器的优选示例是霍尔传感器和磁阻传感器。非接触式磁传感器例如在US 5,880,586 A中进行了描述。

传感器的信号例如是由传感器输出的电压或电流。信号可在模拟式信号处理装置中处理。传感器的信号可替代地或附加地被传导至模数转换器并且作为数字信号传导至随后的信号处理装置。信号处理装置也称为计算单元。

信号处理装置实施一算法，使得在信号处理装置的输出端提供一个或多个希望的输出信号。在角度传感器的示例中，信号处理装置将角度信息提供为模拟信号或数字信号。角度信号可馈入到界面上，该界面设置为将信号输出到外部连接端或执行对角度信号的进一步处理。

信号处理装置可构造为数字信号处理器(DSP)。在角度传感器的情况下，这也称为CORDIC(CoordinateRotationalDigital Computer)。可能的算法在Cheng-ShingWu的文章、尤其是“Modified vector rotational CORDIC(MVR-CORDIC)algorithmandarchitecture”，IEEETransactions onCircuits and Systems II：Analogand Digital Signal Processing，卷48，第6期，2001年6月，第548至561页中进行了描述。

传感器的信号可在预放大器中放大然后被传导至模数转换器。在模数转换器的输出端上，必要时可在数字化信号在信号处理装置中被处理之前进行数字滤波。这种流程和特定的霍尔传感器在US2007/0279044A中进行了描述。

信号处理装置可布置在不同的部位处，例如作为独立的结构单元布置在传感器和后接的零件如信号传输总线、车辆控制器、车辆和列车控制器之间。如果传感器的信号被数字化，则模数转换器接在传感器和信号处理装置之间。

信号处理装置优选是车辆控制器(简称VCU，vehicle control unit)或车辆和列车控制器(简称为VTCU，vehicle andtrain control unit)的组成部分，其中，车辆控制器、车辆和列车控制器优选包括通过总线系统或线缆连接的多个控制器、转换器、传感器、蓄电池和必要时另外的零件。

在后面详细探讨旋转角度：

旋转角度可以是绕作为旋转轴线的X轴的旋转的旋转角度、绕作为旋转轴线的Y轴的旋转的旋转角度或绕作为旋转轴线的Z轴的旋转的旋转角度。在本发明中也可将这些旋转角度结合起来求取。优选，至少求取绕Z轴的旋转角度，该旋转角度描述了在弯道行驶时的旋转。

轨道车辆或轨道车辆部件的纵长轴线也称为X轴。轨道车辆或轨道车辆部件的Y轴横向于轨道车辆或轨道车辆部件并且垂直于轨道车辆/轨道车辆部件的X轴和Z轴。Z轴垂直于X轴和Y轴，并且当轨道车辆位于笔直的平坦路段上时是竖直的。

绕作为旋转轴线的Z轴的旋转的旋转角度可定义为相邻的两个轨道车辆部件的纵长轴线(X轴)之间的角度。当相邻的彼此铰接连接的两个轨道车辆部件的纵长轴线成一行时、例如在笔直的、没有弯道的路段上，则轨道车辆或轨道车辆部件的纵长轴线之间的角度定义为0°，称为零位。当沿行驶方向在前的轨道车辆部件相对于与该在前的轨道车辆部件铰接连接的在后的轨道车辆部件向右旋转时，绕Z轴的旋转的旋转角度的正负号可定义为正，当沿行驶方向在前的轨道车辆部件相对于在后的轨道车辆部件向左旋转时，正负号定义为负，或者反过来。类似的，可为旋转角速度指定与方向相关的正负号。

铰接部构型成，使得至少能实现绕Z轴的旋转。铰接部可构型成，使得轨道车辆或轨道车辆部件相对于相邻轨道车辆部件也可绕其X轴旋转(摇晃运动)。铰接部还可构型为，使得轨道车辆部件相对于相邻轨道车辆部件也可绕其Y轴旋转(俯仰运动)。绕X轴、Y轴和Z轴的运动是可能的。

铰接部优选具有两个可相对彼此旋转的铰接部件。其中一个铰接部件例如与第一轨道车辆部件连接而第二铰接部件与第二轨道车辆部件连接。概念“铰接部件”表示铰接部的任一部件，其中，该部件不必为真正的铰接功能所绝对必需。铰接部件可例如仅是一部件，该部件用于紧固传感器或磁体。铰接部的构造方式并无特殊限制。

参考值或边界值可以是假定的或通过测量求取。在优选变型中，参考值可以是来自于参考行驶的测量值。

参考值范围或边界值范围表示上参考值/边界值和下参考值/边界值之间的范围。一范围可包含范围边界在内。

在本发明中可在比较中尤其是确定：是低于、达到还是超过参考值或边界值；或，旋转角度或推导出的参数或状态值是否处于所述范围中。是否满足检查标准取决于该检查标准是如何根据边界值、参考值、或其范围被限定的。即，可例如当超过或达到或不超过参考值/边界值时，或当一值在参考值/边界值范围内或不在其内时，是满足检查标准的。这取决于：所基于的是什么边界值或参考值或什么边界值范围或参考值范围；所用的是旋转角度还是推导出的参数；或所用的是推导出的什么参数；或所用的是什么状态值。

在所述方法中，可多次或者说重复、尤其是以时间间隔求取相邻轨道车辆部件之间的旋转角度。“求取相邻轨道车辆部件之间的旋转角度”可理解为“求取相邻轨道车辆部件之间的至少一个旋转角度”。这对于推导出的参数也适用。这对于“求取不同的相邻轨道车辆部件之间的多个旋转角度或求取由这些旋转角度推导出的参数”也适用。即，对于相邻的两个轨道车辆部件可尤其是以时间间隔分别求取在这两个轨道车辆部件之间的至少一个旋转角度或多个旋转角度。

概念“推导出的参数”不能狭义地连接为微分，而是表示由旋转角度例如通过任意计算操作获得的参数。推导出的参数因而由求取的旋转角度推导出。在求取的多个旋转角度和由这些旋转角度推导出的参数的情况也是如此。在特定情况下，推导出的参数可以是微分意义上的参数。在一实施方式中，推导出的参数是旋转角速度(旋转角度对时间的一阶导数)或旋转角加速度(旋转角度对时间的二阶导数或者说旋转角速度对时间的一阶导数)。

视在所述方法中为比较所用的是旋转角度还是由其推导出的参数还是状态值而定，可将不同的边界值或参考值作为基础。因而在所述方法中可使用不同的参考值或边界值，也可将它们同时使用。例如可对旋转角度确定或限定第一参考值/边界值，对旋转角速度确定或限定第二参考值/边界值(范围)，对旋转角加速度确定或限定第三参考值/边界值(范围)和/或对状态值确定或限定第四参考值/边界值(范围)。参考值/边界值(范围)可视在所述方法中使用的是旋转角度、旋转角速度、旋转角加速度和/或状态值的何种组合而定以任意组合使用。

状态值描述了轨道车辆或部件的状态，该状态基于多个旋转角度或基于由旋转角度推导出的参数推导出，尤其是计算出。可使用任意的计算操作，例如加减乘除。状态值的特定示例是在彼此相继的铰接部上的旋转角度的差别，通过减法获得，由此可得到关于轨道车辆部件相对彼此的位态的结论。在该实施例中，轨道车辆部件相对彼此的位态描述了轨道车辆的状态。通过将旋转角度或旋转角速度相乘可获得：这些旋转角度是具有相同的正负号还是具有不同的正负号，这又描述了轨道车辆的状态，例如在通过不同的正负号可得知不同的铰接部朝不同的方向偏转的情况。类似地，可通过状态值表明轨道车辆部件之间的与旋转角速度或旋转角加速度有关的状态。

在一实施方式中，参考值、边界值、参考值范围或边界值范围基于轨道车辆在等同的路段或同一路段上的参考行驶被求取或已求取。参考行驶可以是像在常规行驶运行中进行的或应进行的那种行驶，尤其是以相同的速度和加速度进行该行驶。

额定关系表示多个旋转角度或由这些旋转角度推导出的多个参数相对彼此的关系，该关系可任意地限定。在特定情况下，可以指(例如旋转角速度或旋转角加速度的)相对方向、(例如旋转角度的)相对正负号、大小比例或类似的，其中，这些示例仅用于举例并且不应理解为穷举。

当确定到正在脱轨/已经脱轨时，所述方法还可具有从以下步骤中任意选出的一个或多个步骤：

-如果已经求取到正在脱轨/已经脱轨，则产生脱轨情形信号。

-输出关于脱轨的警告或紧急信号，

-将关于脱轨的消息发送给控制空心或救助中心，

-对轨道车辆进行紧急制动或其他形式的制动。

在后面描述特定的方法变型，其可单独使用或以任意组合使用：

在一实施方式中，尤其是在步骤b-1)中的边界值是匹配于最小弯道半径的旋转角度，并且检查标准限定成：旋转角度小于该边界值。在此以如下为出发点：如果旋转角度小于匹配于轨网中的最小半径的角度，则存在正常行驶。该角度可由几何的路段数据和据此求取的弯道半径求取。

在另一实施方式中，尤其是在方法变型b-1)中，检查标准限定成：旋转角度或由其推导出的参数小于参考值或边界值。在该情况下，推导出的参数尤其是旋转角速度、即角度改变。假定：如果角度或关于时间的角度改变小于参考行驶的测量值或小于边界值，则存在正常行驶。该实施方式可在优选的变型中与一实施方式组合，在该实施方式中求取路段区段的形状并且在下面描述该实施方式。可以检查：在确定形状的路段区段中的一个或多个铰接部、优选在这种路段区段中的所有铰接部是否具有小于参考值、边界值或公差值的偏转。在此可将参考值，边界值或公差值适配于路段区段的形状(按在更后面还会进一步描述的实施方式)。尤其是如果路段区段是笔直的路段区段，则可将参考值、边界值或公差值选择得很小，因为在笔直的路段区段的情况下的出发点是：位于其中的铰接部不具有偏转、即旋转角度为零或不具有旋转角速度，其中，在这里可相应地以小的公差值为基础。

在另一实施方式中，参考值范围的值边界以下述方式进行定义：

-上参考值，该上参考值相应于旋转角度的在轨道车辆的参考行驶中求取的值或由该旋转角度推导出的参数加上公差值，

-下参考值，该下参考值相应于旋转角度值的在轨道车辆的参考行驶中求取的值或由该旋转角度推导出的参数减去公差值，

并且检查标准限定成：求取的旋转角度或由求取的旋转角度推导出的参数处于参考值范围内。参考值范围可包含上参考值和下参考值在内。

最后提到的实施方式尤其是可用于方法变型b-1)。该变型尤其是应用于旋转角度或旋转角速度。出发点是：如果当前测量值与参考行驶的结果的比较处于公差内，则存在正常行驶。该公差可考虑速度的作用以及静态和动态的偏差。

在前述实施方式的特定变型中，所述方法以地点分辨的方式沿着路段执行。因而在路段的不同地点——所述地点任意近地位于彼此旁——求取是否满足检查标准。旋转角度或推导出的参数能在行驶中以任意短的时间间隔求取或连续地求取。

在本发明的另外的实施方式中，状态值是在彼此相继的或不相继的铰接部上的至少两个旋转角度之间的差别，或由该至少两个旋转角度推导出的至少两个参数之间的差别。该差别可以是数值差别。该差别自身又可作为数值被求取。该差别可考虑旋转角度或推导出的参数的正负号、即方向。检查标准可限定成：提到的差别小于参考值或边界值。在此假定，如果至少两个彼此相继的旋转角度之间的差别任何时候都小于参考值或边界值，则存在正常行驶。参考值可在参考行驶期间被记录。替代地，可假定边界值。该实施方式可在有利的变型中与一实施方式组合，在所述实施方式中求取路段区段的形状并且在下面描述该实施方式。可检查：在位于一确定形状的路段区段中的铰接部的、优选在这种路段区段中的所有铰接部的旋转角度(或由其推导出的参数)之间存在的差别是否小于参考值、边界值或公差值。在此可将参考值、边界值或公差值适配于路段区段的形状(按在更后面还会进一步描述的另外的实施方式)。尤其是如果路段区段是弧形的路段区段，则参考值、边界值或公差值可选择得很小。因为在这种路段区段的情况下可以以如下为出发点：位于其中的铰接部具有沿相同方向的相同偏转、即相同的旋转角度，因而差别是零，其中，能以小公差值作为基础。在弧形路段区段的情况下，优选在位于弧形路段区段中的所有铰接部之间，尤其是在相邻的铰接部之间，以成对的方式构成差别或构成由其推导出的值。

在本发明的另外的实施方式中，尤其是在b-1)中的边界值范围的值边界以下述方式限定：

-上边界值，该上边界值相应于在第一铰接部上的旋转角度的在有轨车辆的行驶中在一路段部位处求取的值或由旋转角度推导出的参数加上公差值，

-下边界值，该下边界值相应于在第一铰接部上的旋转角度的在轨道车辆的行驶中在所述路段部位处求取的值或由该旋转角度推导出的参数减去公差值，

其中，检查标准限定成：当第二铰接部——该第二铰接部跟着第一铰接部并且优选是跟着的下一铰接部——在轨道车辆的行驶中到达所述路段部位时，在该第二铰接部上的所求取的旋转角度或由其推导出的参数处于边界值范围内。

在前面提到的实施方式中，以如下作为出发点：如果在跟着的铰接部中——当它在相同位置像前面的铰接部那样偏转时——，偏转在考虑公差值的情况下与前面的铰接部的偏转一样大，则存在正常行驶。跟着的铰接部在一时刻到达路段上的同一位置，该时刻并从而求取在第二铰接部上的旋转角度或由其推导出的参数的时刻可借助已知的信息即行驶速度和铰接部之间的距离被求取。在该实施方式中，尤其是旋转角速度被考虑为推导出的参数。

在该方法的另一实施方式中，在将多个旋转角度或由这些旋转角度推导出的多个参数相互比较的情况下求取出：旋转角度或推导出的参数是具有相同还是具有不同的正负号。该实施方式尤其是可用于以下情形：在其上求取旋转角度或推导出的参数的铰接部位于弯道或S形弯道中。在S形弯道中，两个铰接部尤其是位于S形弯道的拐点之前和之后。如果在沿相反方向偏转的两个这样的铰接部的情况下，两个铰接角度(数值)在行驶通过S形弯道时并不同时变大，则存在正常行驶。这基于以下理由：从在拐点之前和之后的位置出发的两个模块在进一步行驶通过S形弯道时不会沿相反方向旋转。

在一实施方式中，所述方法还具有以下步骤：

-求取一路段区段的形状，车辆或一个铰接部或多个彼此相继的铰接部位于该路段区段中，尤其是求取车辆或一个铰接部或多个彼此相继的铰接部是否位于笔直的路段区段、均匀的弧形或S形弯道中。

在其中一个变型中，可将参考值、边界值或公差值或相应的范围适配于当前路段区段的形状。可在行驶期间进行动态适配。例如已在前面描述了一个实施方式，其中，检查标准定义成：旋转角度或由其推导出的参数小于参考值或边界值。例如假定：如果关于时间的角度改变小于参考行驶的测量值或小于边界值，则存在正常行驶。对于笔直路段适用的是：不出现角度改变，其中，直至边界值或在边界值范围中的改变应该是可能的。但边界值或边界值范围比在非笔直路段的情况下设置得窄。即，路段信息被纳入边界值(范围)设置中。可以类似地得出旋转角度的一示例。在笔直路段上的正常行驶中，所有的铰接部都应该没有偏转，其中，可将边界值或边界值范围设置得较窄。

作为该变型的另外的示例可考虑前面提到的实施方式，在那里，使用在彼此相继的铰接部上的两个旋转角度之间的差别作为状态值并且检查标准限定成：提到的差别小于参考值或边界值。在恒定的弧形的情况下以如下作为出发点：如果所有的铰接部具有朝相同方向的相同偏转、即相同的旋转角度，使得差别在理想情况下应是零，则存在正常行驶，其中，可容忍小的差别并且相应地设置较窄的边界值。

对于求取路段区段的形状而言存在不同的方案变型。一种可能方案是：通过距离测量和设置的零点、例如路段的起点来确定轨道车辆或其铰接部刚好位于哪个路段区段中或在多少路段米之间。因为整个路段的形状是已知的，所以可通过距离测量确定出路段区段的形状。距离测量可通过轮子转的圈数求取。在另外的变型中，可能的是，通过GPS信号确定轨道车辆或其部件或其铰接部位于哪个路段区段中。在再一个变型中，可能的是：通过在路段旁的传感器确定轨道车辆位于哪个区段中。

在所述方法的另外的实施方式中设置，将参考值、边界值或公差值或其范围适配于行驶速度。在速度变大的情况下，例如可将值或范围设置得更高或更窄。在更高行驶速度的情况下要从如下出发：例如旋转角速度变得更大并且这一点也是正常的。相应地可将边界值/参考值(范围)设置得更高。

在另一方面，本发明涉及一种轨道车辆，其具有分析装置，该分析装置配置为、尤其是编程为用于执行前述方法。分析装置可包含引起执行本发明的方法步骤、至少执行步骤b)和c)的计算机程序或计算机指令。分析装置可以是控制装置、尤其是车辆控制器或其部件，或集成到控制装置、尤其是车辆控制器中。

轨道车辆的示例是(但不局限于此)火车、车厢、牵引车厢、有轨电车、模块。轨道车辆部件尤其是模块，这些模块组装成轨道车辆。尤其是，轨道车辆部件是有轨电车的模块。例如，轨道车辆部件通过柔性结构、尤其是铰接式折棚与彼此连接。轨道车辆部件之间的铰接部尤其是位于底部的区域中，优选在地板下。可附加地在顶部区域中布置在车厢或轨道车辆部件之间的铰接部。

附图说明

在后面根据实施例描述本发明。附图示出：

图1：在弯道位置的轨道车辆；

图2：在直线位置的轨道车辆；

图3：在S形弯道中的轨道车辆；

图4：方法流程；

具体实施方式

在后面的示例中提到的参数和附图标记可在结尾处举出的附图标记列表中找到。

图1示出轨道车辆1，其具有轨道车辆部件2，3，4，5，6。模块2和6是有轨电车的端部模块，在该情况下，有轨电车构成轨道车辆。转向架或底盘以附图标记7标识。轨道车辆1在轨道8上行驶。

在轨道车辆部件2，3，4，5，6之间布置有铰接部10，11，12，13。在铰接部上分别存在铰接角度α，β，γ，δ。

图2和3示出与图1相同的附图标记，其中，铰接部中的角度位态已改变。

在后面根据示例性的标准解释本发明的方法。所述系统根据下面举出的可按需求使用的标准A，B，C，D，E，F，G，H，I，J识别正常行驶和脱轨。

如果其中一个或多个标准不再符合，则也可识别到脱轨。这些标准可以是一般性标准或是行驶特定的标准。一般性标准A至E可以始终有效。附加的标准F至J可特定于下述行驶场景。

标准A：

如果铰接角度小于匹配于轨网中的最小半径的角度U(基于几何路段数据：弯道的半径)，则存在正常的(即没脱轨的)行驶

|θ|<|θ_max|+T

θ_max可在测试行驶中被记录或由半径和车辆尺寸算出或测出。

标准B：

如果关于时间的角度变化小于参考行驶的测量值或小于边界值，则存在正常行驶。狄拉克形角度改变在正常行驶中是不可能的。

|θ′_t|<D(D实际的狄拉克值，例如D＝7°/s)

标准C：

如果当前测量值与参考行驶的结果的比较在公差之内，则存在正常行驶。所述公差考虑速度的作用，静态和动态偏差…)。

θ＝θ_F±T

θ′_t＝θ′_tF±T

标准D：

如果彼此相继的两个铰接角度之间的差别任何时候都小于边界值U，则存在正常行驶。边界值可在参考行驶期间记录或保守地假定。例如15°。

-U<|α(t₀)|-|β(t₀)|<U

标准E：

如果跟着的铰接部在轨网中的相同位置处像在前的铰接部那样偏转，则存在正常行驶(可通过速度和车辆尺寸算出)

标准F：

如果彼此相继的铰接部的关于时间的角度改变在轨网中的相同位置处是一样的，则存在正常行驶。

上面提到的一般性标准能够以任意的组合或子组合始终适用地使用，并且可通过后面的行驶特定的标准加以补充。

后面的标准是行驶特定的标准：

场景1：笔直路段(参见图2)：

如果不满足后续标准中的一个或多个，则存在笔直路段上的脱轨：

标准G：

如果所有铰接部都没有偏转，则存在正常行驶

|θ(t)|<T(例如T＝4°)

标准H：

如果在铰接部中不出现角速度，则存在正常行驶：

|θ′_t|<T(例如T＝3°/s)

场景2：恒定弧形(参见图1)

附加的行驶特定的识别标准：

标准I：

如果所有铰接部具有朝相同方向的相同偏转(在规定的公差内)，则存在正常行驶：

α＝β±T，β＝γ±T，γ＝δ±T(例如T＝±4°)

场景3：S形弯道(参见图3)：

附加的行驶特定的识别标准：

标准J：

铰接部11沿行驶方向F在S形弯道的拐点W之后(即已经经过拐点W)而铰接部12仍在拐点W之前。彼此相继的铰接部11，12沿相反方向偏转(正和负)。

如果两个铰接角度(绝对值例如|α|和|β|)不同时变大(即2个模块在正常的S形弯道中不能沿相反的方向旋转)，则存在正常行驶。

可例如使用后面的算法：

IF(α*β<0)AND(α′_t*β′_t<0)THEN…不满足标准J(即识别到脱轨)

在图4中示出方法流程。标准A-F的检查与路段形状无关地执行。不必检查在此示出的所有标准A-F，而是也可能的是检查从这些标准中选出的一个或多个标准。如果满足标准，则在该示例中存在正常的、即无脱轨的行驶。如果不满足标准，则存在脱轨。在检查多个标准的情况下发生冗余检查并且是/否结果可被强化。

在上面描述的标准G，H，I和J的情况下，在另外的步骤中还检查：车辆或所观察的铰接部是否位于笔直路段上(标准G和H)、是否位于恒定弧形中或是否位于S形弯道中。在此，路段形状的检查通过标准C发生。即与基于在相同路段上的参考行驶的旋转角度或旋转角速度的测量值比较，优选在所有铰接部上进行比较，由此可求取当前的路段形状。但路段形状的求取不必通过标准C进行，而是也能以之前在说明书中提出的其他方式进行。

附图标记列表：

1 轨道车辆

2，3，4，5，6 轨道车辆部件

7 转向架

8 轨道

10，11，12，13 铰接部

F 行驶方向

W S形弯道的拐点

α，β，γ，δ 铰接角度(与模块的数量相关)

θ 当条件对于每个铰接角度同时生效时，在每个铰接部中的铰接角度，即对于α，β，γ，δ...的统称

α′_t，β′_t，γ′_t，δ′_t，θ′_t角速度；

其中，在上面的表述

中ε相应于传感器的时间采样。

U 参考值边界值

T 公差

t 时间

t₀ 参考时刻

d 铰接部之间的距离(模块长度)

v(t₀) 车辆当前速度

F 索引。表示已在参考行驶的情况下求取的值(例如α_F，θ′_tF…)