本发明涉及一种根据以下技术方案的用于将在轨道式车辆驶越测量路段时检测到的加速度信号曲线a(t)近似为与其相对应的力信号曲线f(t)的典型特征的方法，以及一种根据以下技术方案的用于执行该方法的装置。
背景技术：
1、轨道式车辆的轮的着地面对于轨道运行的行驶舒适性和安全性至关重要，因为在行驶中产生的静态和动态力经由着地面和轮缘被导入轨道中。在理想情况下，着地面的几何形状对应于以同心的方式环绕轮轴线、略微呈锥形的周面，轮以该周面在轨道上滚动。因此，着地面形成轮-轨道接触的旋转部分。与圆形的理想形状的偏差(例如由于不均匀磨损、材料和制造缺陷等)被称为不圆度。对此还包括单一的不圆度，如平坦部位、压扁和材料施用，以及周期性的不圆度，如偏心、椭圆和多边形。特别是在高行驶速度的情况下，不圆度增加了轮施加到轨道上的力的动态比例。因此，存在超过由路段使用者针对力峰值预设的极限值的风险，并且有损坏轨道行驶路径和轨道车辆的风险。其他负面影响包括安全风险、噪音排放和地下振动。
2、因此，已经力求尽可能在早期识别出轨道车辆的受不圆度影响的轮。除了借助测量仪在不动的车辆处手动检测轮的几何形状外(这一点由于相关的时间成本主要是在执行其他维护和维修措施时进行)，还已知在轨道车辆驶越配备有传感器的测量路段期间探测轮处的不圆度。
3、因此，从ep 1 212 228 b1中已知一种用于确认轨道车辆的车轮处的不圆度和平坦部位的方法和装置，在其中在预定的测量路段内借助多个力传感器检测作用到轨道上的竖直力。力传感器被构造为称重单元，其在至少一倍轮周长的长度上布置在轨道和位置不变的轨枕之间。电子评估机构在驶越测量路段时根据竖直力信号计算平均重量载荷，并将其与时间信号曲线进行比较。在超过预定偏差的情况下表明有不圆度或平坦部位。以此方式，可以以非常可靠的方式辨识出不圆度和平坦部位。然而，由于辨识是基于力信号曲线进行的，该方法由于必要的力传感器而引起建设测量路段的相对较高的投资。
4、在ep 0 282 615 a1中描述了一种借助线性地沿着轨道延伸的加速度传感器探测轮损坏的组件。线性的加速度传感器在其长度上的每个任意的点处检测从轮传递到轨道的加速度。以此方式获得的各个测量信号经过评估程序，以获得有关轮损坏程度的推断。在此借助适当的频率滤波器级和/或fft分析，从测量信号曲线中滤除特征值，从而给出有关轮损坏的类型和严重程度的情况说明。这种仪器的缺点在于仅提供粗略的测量结果。此外，不能推断在驶越时导轨的负载水平。
5、此外，ep 1 883 565 a1公开了借助由安置在轨道处的一排测量元件构成的测量路段来检测轨道车辆的轮的轮形状的方法。作用到测量元件上的轮载荷产生与力成比例的电信号，这些电信号被馈送到电子评估结构以进行评估。在此，在评估机构中根据从测量元件导出的信号生成信息阵列，该信号对应于轨道沿竖直方向的运动并且优选地还对应于沿横向方向的运动，该信息阵列描绘出至少一个轮周长。信息阵列由多个信息单元构成，其中不同的信息单元的相应的信号分量可以稳定地彼此接合，并且相关的信号分量被评估。
技术实现思路
1、基于该现有技术，本发明的目的在于提供一种方法和装置，利用它们可以以经济的方式和方法可靠且高精度地查明轨道式车辆的轮的不圆度。本发明的另一个目的在于，可以根据现有的加速度信号曲线对以加速度信号曲线为基础的轮载荷进行定量说明。
2、该目的通过具有以下技术方案的特征的方法和具有以下技术方案的特征的装置得以实现。
3、由以下技术方案得出有利的实施方式。
4、本发明基于以下构思，即从在轨道车辆驶越测量路段时记录的加速度信号曲线a(t)推断出与其相对应的力信号曲线f(t)，而无需在此对其额外地进行检测。相对应的力信号曲线f(t)在此是指未知的或最多部分已知的力信号线f(t)，其与所记录的加速度信号曲线a(t)有因果关系，即以其为基础。
5、由于通常无法获得由导轨上部结构、下部结构和轨道车辆形成的质量-弹簧系统的更精确的信息，因此无法将加速度信号曲线a(t)纯以数学的方式换算为相对应的力信号曲线f(t)。本发明的优点在于提供了一种即使在不知道这些信息的情况下以配属的加速度信号曲线a(t)为基础近似出力信号曲线f(t)的解决方案。
6、根据本发明的解决方案在此规定，对借助测量路段检测到的加速度信号曲线a(t)进行滤波，其中低于下极限频率fl且高于上极限频率fh的信号分量被阻断或强烈衰减。利用滤波使加速度信号曲线a(t)适配于测量技术，并且其被编辑以用于数值积分。为此目的，根据本发明的装置具有合适的低通滤波器和高通滤波器或相对应的带通滤波器。
7、为了进一步的近似，对以此方式获得的加速度信号曲线a(t)进行数值积分，这可以通过在合适的评估单元中执行电子数据处理得以实现。在完成数值积分之后，加速度信号曲线a"(t)以如下程度类似于相对应的力信号曲线f(t)，即可以对轮的磨损状态和维修需求做出充分合格的说明。例如，在数值积分的加速度信号曲线a"(t)的幅度中高于平均水平的最大值和最小值可以指示轮不圆度，或者可以基于加速度信号曲线a(t)中的一致的重复推断出轮的实际周长并因此推断出其磨损状态。
8、在评估根据本发明获得的加速度信号曲线a"(t)时特别有利的是，可以采用已知和经过验证的用于评估力信号的算法。因此，不需要额外的成本来创建和测试合适的软件。
9、由于配备有力传感器的测量路段需要比具有加速度传感器的测量路段高得多的投资，从经济角度来看，本发明尤其对于导轨设备的使用者来说是一种特别有益的替选方案。
10、为了预防导轨设备处的损坏，遵守轮支承力f的极限值非常重要。为了从积分的加速度信号曲线a"(t)中导出关于现有的轮支承力f的定量说明，在本发明的有利的改进方案中，基于已知的轮支承力f对加速度信号曲线a"(t)进行校准。根据本发明的一个优选的实施方式，这可以通过下述方式对加速度信号曲线a"(t)进行缩放(skalieren)得以实现，即，将加速度信号曲线a"(t)的各个值乘以同样的因数k并因此适配于力信号曲线f(t)。
11、因数k在此可以作为特定轨道车辆类型的固定值存储在评估单元中。替选地，可以在轨道车辆驶越测量路段的过程中查明因数k，从而能够提高在积分的加速度信号路径a"(t)的近似时的精度，为此，测量路段的至少一部分需要具有力传感器，其在检测加速度信号曲线a(t)期间或之后记录相对应的力信号曲线f(t)。两个信号曲线a"(t)和f(t)的彼此相对应的各个值或区段可以以此方式设有对应关系，从而可以根据以下关系查明因数k：
12、k＝a"/f或k＝a"(t)/f(t)
13、对此合适的测量路段有利地被划分为配备有力传感器的第一子测量路段和具有加速度传感器的第二子测量路段。第一子测量路段和第二子测量路段在此可以下述方式重叠，例如使具有加速度传感器的第二子测量路段在测量路段的整个长度上延伸，并且相对较短的第二子测量路段仅在测量路段的纵截面上延伸。在本发明的该实施方式中，同时记录加速度信号a和力信号f，从而可以基于实际的轮支承力对积分的加速度信号曲线a(t)进行后续校准。在该过程中，可以从通过数值积分获得的加速度信号曲线a(t)中导出针对轮支承力f的非常可靠的值。
14、在本发明的另一个实施方式中，第一子测量路段和第二子测量路段在轨道行驶路径的方向上依次布置。由于两个子测量路段都短于整个测量路段，因此通过两个子测量路段的结合才能得出测量路段的全长。该实施方式在如下情况下是特别合适的，即已经存在具有用于查明轮支承力的力传感器的测量路段，其功能在轨道车辆的轮的状况方面被扩展。但是，利用本发明的该实施方式也可以以经济的方式实现新的测量路段。
15、不限于此，在下文根据附图所示的实施例对本发明进行更详细的阐释，其中公开了本发明的其他特征和优点。针对不同实施方式的相同和功能相同的特征尽可能地使用相同的附图标记。
1.一种用于将在轨道式车辆驶越测量路段(1、1'、1")时检测到的加速度信号曲线a(t)近似为与其相对应的力信号曲线f(t)的典型特征的方法，其中所述测量路段(1、1'、1")被构造为轨道(3)并且具有至少一个加速度传感器(11)，其加速度信号a被传输到电子评估单元(13)以进行确收和处理，具有以下方法步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设有以下其他方法步骤：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，所述高通滤波器的极限频率fl在5hz和60hz之间、优选地在10hz和30hz之间、并且最优选地为15hz。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，所述低通滤波器的极限频率fh在400hz和800hz之间、优选地在500hz和700hz之间、并且最优选地为600hz。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，通过根据借助所述测量路段(1、1'、1")检测到的相对应的力信号曲线f(t)对通过数值积分获得的加速度信号曲线a"(t)进行校准来确定所述因数k。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，根据存储在所述评估单元(13)中的值和/或针对轮支承力f的曲线对通过数值积分获得的加速度信号曲线a"(t)进行校准来确定所述因数k。
7.一种用于将在轨道式车辆驶越测量路段(1、1'、1")时检测到的加速度信号曲线a(t)近似为与其相对应的力信号曲线f(t)的典型特征的装置，其中所述测量路段(1、1'、1")被构造为轨道(3)并且具有电子评估单元(13)和至少一个加速度传感器(11)，其特征在于，所述电子评估单元(13)被构造为，
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述测量路段(1、1'、1")附加地具有用于检测所述轮支承力f的至少一个力传感器(10)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，具有至少一个所述加速度传感器(11)的测量路段(1'、1")的区域和具有至少一个力传感器(10)的区域在行驶方向x上部分重叠或依次布置。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述测量路段(1、1'、1")至少在其起始处和/或结束处具有剪力传感器(6、7、8、9)或轨道开关。
