专利名称：用于调节集电器和滑接线之间的接触压强的方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的用于调节集电器和滑接线之间的接触压强的方法。
通常已公知一些用于借助接触压强-测量传感器来测量压力或接触压强的装置/方法(接触压强测量)，以及一些用于调节位于集电器和汇流排装置的滑接线/架空线之间的接触压强的装置/方法(接触压强调节)。尽管防止失效在调节集电器/架空线之间的接触压强时具有重要的意义，因为接触压强-测量传感器的失效会因从接触压强-测量信号中推导出的接触压强而明显作用/反作用于被调整的压力，而且还作用/反作用于集电器和滑接线之间的接触压强的调节，但是，此处在测量和调节接触压强时没有考虑接触压强-测量传感器的失效问题。接触压强-测量传感器的失效可能导致所述接触压强-调节的优点逆转，也就是说在失效的接触压强-测量传感器情况下进行接触压强-调节，会导致接触压强的特性相对于不调节的情况而变坏。
本发明的任务在于，提供一种用于调节集电器和滑接线之间的接触压强的改善方法。
根据本发明，该任务通过结合权利要求1前序部分的特征由其特征部分的特征来解决。
总之，利用本发明所实现的优点尤其在于，所建议的用于调节集电器和滑接线之间的接触压强的方法可以大大提高接触压强测量和接触压强调节的可靠性与质量。利用形成测量信号的事实来确定当前接触压强的量度，以便如此地判断出接触压强-测量传感器的作用方式/干扰，并且在某种程度上获得了一种观察器，由它来检验所述测量系统的接触压强-测量传感器是否失效。通过识别接触压强-测量传感器的失效，可以有目的地干预所述的测量，以便用该方式消除对接触压强调节的负面影响。优选地不需要使用冗余的接触压强-测量传感器。所需要的计算技术费用不太高且可以简单地实现。
本发明的优选改进方案由从属权利要求给出。
对于上述用于调节集电器和滑接线之间的接触压强的方法，其另外的优点可以从下面的说明中得出。
下面借助附图示出的实施例来详细讲述本发明。图中
图1示出了两个接触压强-测量信号以及理想情况的平均接触压强-测量信号的信号时间曲线，图2示出了两个接触压强-测量信号以及实际情况的接触压强-测量信号-平均值的信号时间曲线，图3示出了实际测量的接触压强-测量信号的均方差，图4示出了所述均方差和平均偏差值的比较，图5示出了其接触压强-测量传感器失效且恒定地提供值0的图4所示的情况，图6示出了其接触压强-测量传感器失效且恒定地提供最大值的图4所示的情况，图7示出了其接触压强-测量传感器失效且恒定地提供一种无/有平均值的白噪声的图4所示的情况。
通常都知道，在集电器的集电器滑鞍右侧和滑接线之间以及在集电器的左侧和滑接线之间作用的接触压强可以借助分开的接触压强-测量传感器测出来。由于接触压强-测量传感器在集电器滑鞍上的这种结构布置，以及由于架空线的锯齿曲线，可以通过对滑线压板弹簧的偏移求平均来给出所述接触压强的量度。第一(譬如右边的)接触压强-测量传感器的接触压强-测量信号y1为y1＝X±x1第二(譬如左边的)接触压强-测量传感器的接触压强-测量信号y2为y2＝X±x2于是，由y1、y2求平均的接触压强-测量信号ys为ys＝(y1+y2)/2所述的两个接触压强-测量信号y1、y2(通式也就是yi，i＝1，2)可以作为因滑线压板偏压产生的静态成分X和因滑接线的导线锯齿形产生的动态成分x1、x2的加法叠加而得出。
在图1和图2中示出了接触压强-测量信号y1，接触压强-测量信号y2，以及所述由y1及y2求平均的用于理想情况(参见图1)和用于实际情况(参见图2)的接触压强-测量信号ys等的时间信号曲线。在图2中还示出了测量信号-平均值mean(y1)，mean(y2)，mean(ys)。
所述测量信号的均方差-根据统计参量“方差”-被计算为s2ys，k＝E{(ysk-X)2}，其中E{...}＝{...}的平均值，譬如，E{···}=1/nΣi=k-n+1kysi]]>被作为最后n个测量值上的滑动平均值。k＝时间点t＝k*T时的当前测量值的连续指数，其中k＝1，2，...，T＝采样步距。
采用测量时间点k时的ys的形成规则得出s2ys，k＝E{(y1k+y2k)/2-X)2}＝E{(0)2}如果静态成分X旁边的单个信号x1k，x2k是镜像的，x1k＝-x2k，那么s2ys，k＝0。
当所采用的静态成分X旁边的单个信号呈镜像时，该关系式始终成立，这与是否考虑弹簧偏移或另一信号(譬如通过直接的接触压强测量获得)来求出接触压强-测量信号无关。因测量传感器处的误调节而造成的y1和y2不对称可以通过如下方式进行补偿，即在求出ys时考虑该造成不对称的偏差。
在图3中示出了实际测量的接触压强-测量信号的状况。在此示出了单个信号的均方差cov(y1)、cov(y2)以及经求平均的信号的均方差cov(ys)。在此，动态成分xi被设成与方差s2ys相等。误差s2ys＞0可能归因于不可测定的和由此导致的随机干扰。这可以在信号描述中通过加上一个随机项ei来考虑yi＝X+xi+ei，其中i＝1，2。
在接触压强-测量传感器失效的情况下，破坏了条件s2ys＝0-没有随机项。这既适用于被干扰的接触压强-测量传感器提供恒定值(最大值或0)的情况，也适用于其提供随机噪声的情况。因此可以把与静态值的均方差考虑作为检测接触压强-测量传感器失效的量度。
通过如下方式来进一步降低用于检测接触压强-测量传感器失效的设备技术费用，即考虑所述偏差的平均值来代替所述的均方差。
另一种简化在于，不是根据所述接触压强-测量信号本身求出所述的平均值-静态信号成分-，而是为此考虑被用来调节所述接触压强的调节算法的额定值预给定。该调节算法自身负责使所述的静态信号成分平均地与所述的额定值预给定相一致。
图4示出了所述均方差cov(ys)和平均偏差值或平均偏差值PT1(|ys-X|2.5s)-也即借助PT1滤波器(kp＝1，T1＝2.5s)滤波后的、位于平均的接触压强测量信号ys和调节器额定值X之间的距离平方-的比较。
在图5、6和7中示出了不同的干扰情况(失效的接触压强-测量传感器)。从此可以看出，在干扰情况下，均方差cov(ys)的上升以及平均偏差值PT1(|ys-X|2.5s)-也即借助PT1滤波过的距离平方-明显地相对于所述具有均方差cov(ys)0和具有平均偏差值PT1(|ys-X|2.5s)0的标准情况(指数0)发生了变化。
图5和6示出了具有失效的接触压强-测量传感器的状况，其中图5所示的失效接触压强-测量传感器恒定地提供值0，图6所示的失效接触压强-测量传感器恒定地提供一个最大值。可以看出，出现的方差 或cov(ys)均远远大于所述为比较而示出的“无干扰”方差(标准情况)s2ysφ或cov(ys)0。
图7给出了具有失效传感器的情况，其中所述失效的传感器不提供恒定的信号，而是提供一种无/有平均值的白噪声。在该情形下也可以清楚地看出，借助平均的接触压强-测量信号的滑动方差可以判断接触压强-测量传感器的失效。
因此，可以简单地通过滤波所述与接触压强的滑线压板额定值的平均值偏差来生成一个用于检测接触压强-测量传感器失效的有效量度。
电车的速度可以从接触压强-测量信号的膨胀或压缩中明显看出来，它对上述考虑没有负面影响。
至于判断所述两个接触压强-测量传感器中的哪一个已失效，这可以根据统计参量通过分析高的转矩-譬如倾斜(用于对称的量度)-来实现。
用于检测接触压强-测量传感器失效的另一种可能性在于对所述的接触压强-测量信号进行谱分析，以便借助所检测的架空线-锯齿-频率来检验所述接触压强-测量传感器的作用方式。
权利要求
1.通过使用至少两个测定接触压强的接触压强-测量传感器来调节集电器和滑接线之间的接触压强的方法，其特征在于根据接触压强-测量信号(y1，y2)来检测接触压强-测量传感器的失效。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，从所述测量信号(y1，y2)求出的当前均方差( 或cov(ys))与无干扰标准情况下的均方差(s2ysφ或cov(ys)0)进行比较，并被考虑用来检测接触压强-测量传感器的失效。
3.按权利要求1的方法，其特征在于，从所述测量信号(y1，y2)求出的当前偏差平均值(PT1(|ys-X|2.5s))与无干扰标准情况下的平均偏差值(PT1(|ys-X|2.5s)0)进行比较，并被考虑用来检测接触压强-测量传感器的失效。
4.按权利要求2或3的方法，其特征在于，被用来调节所述接触压强的调节算法的额定值预给定被考虑作为平均值或静态信号成分。
5.按权利要求1的方法，其特征在于，借助所述接触压强-测量信号(y1，y2)的谱分析来实现接触压强-测量传感器的失效检测，利用该谱分析并借助所检测的架空线-锯齿-频率来检验所述接触压强-测量传感器的作用方式。
6.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，通过分析高的转矩，尤其是分析倾斜来判断哪个接触压强-测量传感器已失效。
全文摘要
建议一种通过使用至少两个测定接触压强的接触压强－测量传感器来调节集电器和滑接线之间的接触压强的方法，其中，根据接触压强－测量信号(y1，y2)来检测接触压强－测量传感器的失效。从所述测量信号(y1，y2)求出的当前均方差((a)或cov(ys))与无干扰标准情况下的均方差((b)或cov(ys)
文档编号B60M1/28GK1424969SQ01805180
公开日2003年6月18日 申请日期2001年2月15日 优先权日2000年2月17日
发明者M·罗德, K·耶格尔 申请人:戴姆勒格蕾斯勒公司