測量移動體速度變化的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了用于測量移動體的加速度的裝置和方法，所述裝置包括：實心體，其包括內(nèi)部空腔（12）；所述空腔（12），它的至少一個壁是軌道（121），軌道的一個表面允許活動部件（13）移動，所述活動部件能夠在所述空腔（12）中的所述軌道（121）上的初始靜止位置（131）和遠離所述初始位置（131）的位置（133）之間自由地移動，所述位置（133）位于所述空腔（12）的另一端，當所述移動體的加速度不為0時，所述部件可到達所述位置（133）；所述部件（13），在所述移動體的加速度的作用下，所述部件（13）能夠在所述空腔（12）中從所述初始位置（131）移動到所述遠處位置（133）；以及至少一個檢測器（14），其能夠檢測到所述遠處位置（133）處的所述部件（13）的存在。
【專利說明】測量移動體速度變化的方法和系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1和14的前序部分所述的測量移動體速度隨時間變化的方法和系統(tǒng)。
[0002]特別是，本發(fā)明涉及需要可靠地測量車輛的加速度的車輛領(lǐng)域，尤其是導(dǎo)引車輛領(lǐng)域，例如鐵路領(lǐng)域的導(dǎo)引車輛。“導(dǎo)引車輛”是指像公共汽車、無軌電車、有軌電車、地鐵、火車或動車組等一樣的公共交通工具，對于這些交通工具而言，安全方面是非常重要的。一般而言，本發(fā)明可應(yīng)用于任何移動體(即任何移動或被移動的物體，例如汽車)，其必須遵守至少一個加速度安全標準。這個安全標準尤其能夠在加速、例如緊急制動期間保護所述移動體。本發(fā)明的加速指的是移動體的正加速(速度隨時間增加)和負加速或減速(速度隨時間減小)。
[0003]對于許多移動體，特別是用于運送乘客的移動體，例如在軌道或輪子上行駛的手動或自動地鐵，必須確定移動體經(jīng)受的正加速度或負加速度是否超過預(yù)定閾值。例如，為了確保像地鐵這樣的導(dǎo)引車輛的安全性，緊急制動期間的加速度必須強制地同時遵守若干安全標準，尤其包括:
[0004]-最小的減速度值，其被用作計算安全制動距離的假設(shè)(通常是1.8m/s2);-最大的減速度值，超過該值，車上站著的乘客有跌倒的風險(通常:根據(jù)標準ASCE21是3.2m/s2或者根據(jù)標準ENl3452是3.5m/s2)。
[0005]不遵守第一個安全標準(最小的減速度值)是I類嚴重事件，從標準EN-50126的意義上說被認為是“災(zāi)難”。不遵守第二個安全標準(最大的減速度值)是II類或III類嚴重事件，從標準EN-50126的意義上說分別被認為是“嚴重”或“臨界”。另一個安全標準是所述移動體緊急制動期間的減速度的快速變化。事實上，緊急制動期間必須遵守加加速度(Jerk)在約3到6m/s3，以便確保所述移動體的安全。這個加加速度意味著測量移動體速度變化的方法和裝置的特征在于短的時間響應(yīng)。
[0006]本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員已知許多測量移動體的加速度的方法和裝置。例如，一些減速計使用例如裝有水銀的管來測量移動體的減速度。因此，GB2211942A描述了根據(jù)流體移動的電測量或光測量來測量減速度的裝置，所述流體尤其是水銀，其裝在密封的“U”型或“O”型管的內(nèi)部。不幸的是，所述管容易碎，容易損壞，因此可能釋放所述流體，尤其在流體是水銀的情況下會發(fā)現(xiàn)是有害的。而且，這樣的減速計一般只能針對所述移動體的單一移動方向來指示移動體速度隨時間的變化。因此，移動體移動的每一個方向必須與各自的加速度測量裝置相關(guān)聯(lián)。特別是在導(dǎo)引車輛在兩個方向移動的情況下(分別是向前移動和向后移動)，必須要兩個減速計，以便涵蓋所述兩個移動方向上加速度的測量。
[0007]在US4，849，655中描述了另一種測量加速度的裝置。這種裝置由兩個元件組成，第一固定元件和相對于所述第一元件作相對運動的第二元件。這兩個元件例如分別是磁場發(fā)射器和霍爾效應(yīng)傳感器。在加速期間，兩個元件之間的相對運動產(chǎn)生磁場的變化，該變化被傳感器檢測到。傳感器于是產(chǎn)生與移動體的速度變化相關(guān)聯(lián)的信號。這個信號尤其用于監(jiān)控所述移動體的制動。
[0008]其他裝置尤其基于來自傳感器的對加速度的檢測和測量，所述傳感器根據(jù)它的旋轉(zhuǎn)方向來改變電壓(US5，659，137)，基于使用水銀作為慣性質(zhì)量的角度加速器(US3, 147，391)，基于浸入液體中的擺的一部分的移動的測量(US5，134，883)。不幸的是，它們的工作原理一般很復(fù)雜，例如需要信號分析，也意味著制造成本高。此外，這些裝置在長期工作時不可靠，易受磨損，特別是它們的構(gòu)成部件和參與加速度測量的部件的機械磨損。
[0009]本發(fā)明的目的是提出測量移動體速度隨時間變化的方法和裝置，所述方法和裝置是簡單的、經(jīng)濟上有利的、安全的、可靠的以及能夠快速建立對所述變化的所述測量(即具有短的響應(yīng)時間，尤其約為100到200ms)。
[0010]本發(fā)明的另一個目的尤其是與關(guān)聯(lián)于所述加速度的測量或確定的信號的處理無關(guān)地，提供預(yù)定的極限加速度閾值何時被移動體超過的可靠確定。
[0011]基于這些目的，權(quán)利要求1和14的內(nèi)容提出了一種方法和裝置。一組從屬權(quán)利要求也提出了本發(fā)明的優(yōu)點。
[0012]本發(fā)明提出了測量移動體的加速度的裝置，所述裝置包括:
[0013]-實心體，其包括內(nèi)部空腔，空腔尤其由屬于所述實心體的一個或多個壁限定，所述空腔尤其是可封閉的或可密封的，并且能夠允許活動部件自由移動；
[0014]-所述內(nèi)部空腔，它的至少一個所述壁能夠形成相對于水平方向傾斜的軌道，軌道的一個表面允許所述活動部件在所述內(nèi)部空腔中的所述軌道上的初始靜止位置和遠離所述初始位置的位置之間自由移動，例如直線的或曲線的移動，所述遠離初始位置的位置位于內(nèi)部空腔的末端，并且尤其在加速度變化期間，例如，所述裝置被結(jié)合到所述移動體之后，在所述移動體的加速度不為O且超過閾值時，所述部件可到達該位置。特別是，當所述移動體平地靜止在水平平面上，根據(jù)本發(fā)明的所述裝置被結(jié)合到所述移動體，以便在所述移動體移動期間測量加速度，當移動體的加速度的絕對值小于最小值時，所述初始位置能夠被所述活動部件占據(jù)，而只有當所述移動體的加速度不為0，并且尤其是當加速度的符號與軌道的平均斜率的符號相反(即描述斜率平均值的正的或負的代數(shù)符號)，并且加速度的絕對值超過加速度的最大閾值加速度值時，所述部件可到達位于所述空腔末端的遠處位置。特別是，所述活動部件是圓形體，尤其是圓柱形或球形，例如，通過在所述軌道上滾動來移動的空心的或?qū)嵭牡膱A柱體或球；
[0015]-所述活動部件，在所述移動體的加速度的作用下，其能夠在所述實心體內(nèi)部的空腔中尤其沿直線或曲線軌跡從所述初始位置移動到所述遠處位置，當所述測量裝置被結(jié)合到靜止在水平平面上的移動體時，所述遠處位置處的部件的勢能尤其大于所述靜止位置處的部件的勢能；
[0016]-至少一個檢測器，其能夠檢測所述遠處位置處的所述部件的存在。本發(fā)明還提出了測量移動體的加速度的方法，其特征在于，包括:
[0017]-在所述移動體具有加速度期間，封閉空腔中的活動部件從初始靜止位置移動到遠處位置，所述活動部件尤其是圓柱形或球形的圓形體，例如空心的或?qū)嵭牡男∏蚧驁A柱體，所述活動部件能夠尤其通過滾動從初始靜止位置自由地移動到位于所述空腔末端的遠離所述初始位置的位置，所述初始位置和遠處位置通過連續(xù)軌道連接起來，特別是，軌道相對于水平方向傾斜，并且由所述空腔的壁形成，能夠允許所述部件在所述軌道上的所述兩個位置之間進行所述移動。特別是，所述部件能夠在相對于水平方向成Θ角傾斜的形成所述軌道(軌道以傾斜平面的形式)的平面上進行直線移動，或者在凸形軌道上進行曲線移動，特別是，從初始位置到遠處位置，凸形軌道的斜率的絕對值下降。此外，所述遠處位置處的所述部件的勢能尤其大于靜止位置處的所述部件的勢能；
[0018]-通過檢測器，檢測所述遠處位置處的所述部件的存在。
[0019]本發(fā)明中的軌道尤其是指從平面中的直線段的一端連續(xù)移動(例如，所述初始位置和所述遠處位置之間)產(chǎn)生的表面，所述平面垂直于所述線段，軌道包括所述初始位置和所述遠處位置。優(yōu)選的是，所述軌道是由平的曲線段或平的閉合曲線(例如圓)限定的表面，軌道的一點通過可變點，所述可變點沿包括所述初始位置和所述遠處位置的直線或曲線。換句話說，所述軌道優(yōu)選地由沿著連接所述初始位置和所述遠處位置的平的直線或曲線路徑的所述平的曲線段或所述平的閉合曲線的移動產(chǎn)生。
[0020]例如，所述軌道是具有直線或凹形(碗狀)橫截面和曲線或直線縱截面的帶，所述帶封閉在所述空腔中，形成空腔的壁。優(yōu)選的是，軌道的至少一個表面和所述部件的至少一個表面，它們能夠互相形成接觸，特征在于幾何形狀和材料確保所述軌道和所述部件之間摩擦小。例如，如果所述部件通過在所述軌道上滑動來移動，而所述部件的表面和所述軌道的表面分別包括第一和第二材料，當它們互相接觸時，其特征在于低摩擦系數(shù)和高耐磨損。這涉及到例如碳化鎢用于所述部件和鋼用于所述軌道。其他低摩擦系數(shù)的材料配對對本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員而言是清楚知道的。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，所述實心體尤其包括中心部分，其包括開口，開口用于形成所述空腔的至少一部分。有利的是，所述中心部分的厚度尤其等于或大于所述部件的寬度，例如小球的直徑或所述圓柱體的高度，并且能夠尤其包括所述軌道。此外，所述中心部分能夠被夾在兩個側(cè)面部分之間，尤其是以密封的方式。此外，通過用所述側(cè)面部分隔離所述中心部分形成的所述空腔可以是真空的或填充特定氣體。所述特定氣體例如是氮氣，其能夠防止部件或空腔的任何氧化，并且確保所述空腔內(nèi)干燥。顯然，所述實心體的內(nèi)部空腔可以根據(jù)本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員已知的其他方法和布置來產(chǎn)生，例如通過加工、鉆孔和/或尤其使用單獨的側(cè)面部分來密封所述空腔，或者通過在具有圓形截面的整塊中鉆軌道通道，所述通道隨后可以在端處被堵上。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，所述側(cè)面部分能夠被分別布置在中心部分的每一側(cè)上，并且隔離所述開口，以便通過隔離所述開口來形成根據(jù)本發(fā)明的所述空腔。有利的是，所述隔離可以被密封。此外，至少一個側(cè)面部分至少能夠與所述檢測器配合，以便例如作為支持和/或允許所述檢測。特別是，所述檢測器可以被放置成面對所述遠處位置。例如，感應(yīng)式傳感器能夠檢測所述部件，在這種情況下，部件包括至少一個金屬部分，或者光傳感器能夠檢測所述部件，在這種情況下，部件是不透明的。在所有情況下，所述側(cè)面部分的材料適于所述檢測器進行檢測的類型:對于所述部件存在的光檢測，材料是透明的，或者當使用金屬檢測器和至少由部分金屬組成的部件時，材料是非導(dǎo)電的。
[0023]特別是，根據(jù)本發(fā)明的所述裝置的所述實心體還能夠被結(jié)合到所述移動體，并且配合所述移動體的制動系統(tǒng)。事實上，根據(jù)本發(fā)明的檢測器尤其能夠例如用信號通知所述制動系統(tǒng)在所述遠處位置處存在所述部件。有利的是，裝置的實心體可以與移動體的水平部分結(jié)合成一體。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的檢測器因此能夠?qū)⑿盘杺魉徒o制動系統(tǒng)，所述信號涉及遠處位置處的所述部件的存在的檢測。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式，當所述實心體被結(jié)合到所述移動體，移動體靜止在水平平面上時，所述軌道尤其是平的表面，用于形成相對于水平方向角度成Θ角的傾斜平面。如果裝置的實心體與所述移動體的水平部分結(jié)合成一體，那么所述軌道相對于所述移動體的水平部分(例如地面)成Θ角。有利的是，所述空腔可以明顯是平行六面體的形狀，平行六面體的一個面因此形成了所述傾斜平面，即所述軌道。
[0025]根據(jù)第二特定實施方式，所述軌道是沿曲線軌跡的帶。有利的是，所述軌道可以是凸形軌道，其斜率從初始位置向遠處位置減小。
[0026]為了檢測所述移動體的正加速度和負加速度，根據(jù)本發(fā)明的兩個相同的裝置，分別是第一和第二裝置，可以被端到端地對稱地結(jié)合成一體或邊到邊地結(jié)合成一體，以便第一裝置能夠測量正加速度，而第二裝置測量負加速度。事實上，當所述移動體平地靜止在水平平面上，并且所述裝置被結(jié)合到所述移動體，以便在所述移動體在一個方向移動期間測量它的加速度時，一旦所述斜率的值不為0，第一裝置的所述軌道的一點處的第一裝置的軌道斜率的值和與第一裝置的所述點對稱的點處的第二裝置的軌道斜率的值相反。隨后，所述移動體的負加速度將能夠被軌道斜率為正的裝置測量，而正加速度將能夠被軌道斜率為負的裝置測量，軌道斜率的符號優(yōu)選地要么是正，要么是負。特別是根據(jù)第三實施方式，所述移動體的正加速度和負加速度的檢測也可以由所述裝置執(zhí)行。
[0027]根據(jù)第三特定實施方式，所述實心體尤其包括另一個空腔，其由自身的一個或多個壁限定，所述另一個空腔與所述空腔對稱，兩個空腔相通，以便允許所述部件從一個空腔自由地移動到另一個空腔。特別是，另一個空腔包括另一個軌道，其能夠在所述空腔的末端處的所述遠處位置和位于另一個空腔的末端處的另一個遠處位置之間與所述空腔的所述軌道形成連續(xù)路徑。由于對稱，所述初始位置位于與所述遠處位置和所述另一個遠處位置距離相同的地方，即與每一個空腔的端的距離相同。特別是，當所述實心體被結(jié)合到靜止在水平平面上的所述移動體時，所述另一個軌道是相對于水平方向成η-θ角(即角度等于Θ且與Θ相反)的另一個傾斜平面，以便所述傾斜平面和所述另一個傾斜平面明顯地形成二面體，其二面角等于η-2 Θ，兩個面的交點對應(yīng)于所述初始位置，所述另一個空腔的端(尤其是封閉的)對應(yīng)于所述另一個遠處位置，當所述移動體的加速度不為0，加速度的符號與另一個軌道的平均斜率的符號相反，并且加速度的絕對值超過加速度的最大閾值時，所述部件可到達所述另一個遠處位置，所述另一個遠處位置也與所述遠處位置對稱，在所述移動體的加速度作用下，根據(jù)移動體加速度的正或負的符號，所述部件能夠自由地尤其以直線方式從所述初始位置移動到所述遠處位置中的一個或另一個。
[0028]無論是哪一種本發(fā)明的實施方式，沿著軌道可以放置一個或多個檢測器，以便分別檢測一個或多個加速度水平。此外，至少一個所述初始位置或遠處位置尤其包括磁體，其能夠配合所述部件的至少一個金屬部分，以便通過所述部件的磁性將所述位置處的所述部件穩(wěn)定在所述位置處。所述磁體可以有利地在所述位置的附近被插入到所述實心體中。此夕卜，至少一個所述初始位置或遠處位置尤其可以配備有例如由吸收性材料組成的緩沖器，其能夠減弱所述部件和空腔和/或另一個空腔的端之間的碰撞作用。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，當根據(jù)本發(fā)明的裝置被安裝或固定到靜止在水平平面上的所述移動體時，所述活動部件在所述遠處位置或在所述另一個遠處位置時可能獲得的勢能優(yōu)選地大于所述部件在所述初始位置時可能獲得的勢能。換句話說，在所述實心體中，所述初始位置和所述遠處位置或所述另一個遠處位置的定位，其特征優(yōu)選地在于，當根據(jù)本發(fā)明的裝置被安裝或固定到靜止在水平平面上的所述移動體時，所述遠處位置或所述另一個遠處位置處的所述活動部件的勢能大于所述初始位置處的所述部件的勢能。
[0030]使用下面附圖給出的實施方式和應(yīng)用的例子將有助于更好地理解本發(fā)明。一個附圖中使用的附圖標記相一致地使用于其他附圖中。
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明的結(jié)合到車輛的用于測量加速度的裝置的示例實施例。
[0032]圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于測量移動體加速度的裝置的示例實施例。
[0033]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的用于測量移動體加速度的裝置的示例實施例。
[0034]圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于測量移動體加速度的包括整塊實心體的裝置的示例實施例。
[0035]作為例子，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的測量移動體的加速度的裝置1，所述移動體尤其是車輛2，裝置I與車輛2結(jié)合。所述裝置I尤其可以被固定到所述車輛2的水平地面21，并且被連接到所述車輛的制動系統(tǒng)22。有利的是，能夠以快速、安全和可靠的方式來確定所述車輛(所述車輛無論是鐵路車輛或鐵輪或輪胎上行駛的地鐵/電軌車輛)加速度的最大閾值被超過，以及通過傳送信號來限制所述加速度，所述最大閾值尤其是預(yù)定的，所述信號能夠?qū)⑺龀^通知制動系統(tǒng)22。所述信號可以例如在車輛的氣動、液壓或電網(wǎng)絡(luò)中被直接傳送，或者被傳送到中央制動控制單元，或者被傳送到總的車輛控制單元，例如自動火車控制單元。
[0036]圖1中所示的正交參考系統(tǒng)(0，X, y, z)將被用于下面的描述中，以便使讀者理解本發(fā)明。這個正交參考系統(tǒng)是傳統(tǒng)的參考系統(tǒng)，其能夠相對于車輛對所述裝置I進行定位。這個參考系統(tǒng)包括平行于車輛移動方向(例如，平行于給車輛提供導(dǎo)引的鐵軌)的縱軸(0x)，垂直于縱軸(Ox)的橫軸(Oy)以及垂直于由縱軸(Ox)和橫軸(Oy)形成的平面的豎軸(Oz)0豎軸(Oz)尤其垂直于車輛2的地面。當?shù)孛媸撬椒较虻钠教沟臒o拱形表面時，豎軸(Oz)也垂直于車輛能夠在其上移動的地面。
[0037]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于測量移動體的加速度的裝置I的示例實施例的橫截面A和B，裝置I可以如圖1所示被配備到所述移動體，所述裝置尤其能夠用信號通知所述加速度已經(jīng)超過加速度的預(yù)定閾值，所述裝置包括:
[0038]-實心體，其包括內(nèi)部空腔12；
[0039]-所述空腔12，它的至少一個壁能夠形成軌道121，軌道121的表面允許尤其是球的活動部件13在所述空腔12中的所述軌道121上的初始靜止位置131和遠離所述初始位置的位置133之間自由移動，所述遠處位置位于空腔的末端。有利的是，所述軌道121尤其是用于形成相對于水平方向成Θ角的傾斜平面的平坦表面，這樣使得軌道的特征在于恒定的正斜率。此外，當移動體的加速度的絕對值小于最小的正閾值時，所述初始位置131尤其能夠被所述部件13占據(jù)，而當所述移動體的加速度不為0，加速度的符號與軌道斜率的符號相反，并且加速度的絕對值超過加速度的最大正閾值時，在所述移動體的加速度的作用下，所述部件13可到達位于所述空腔末端的遠處位置133。對于包括在最小閾值和所述最大閾值之間的所述移動體的加速度，所述軌道的幾何形狀允許所述部件13位于初始位置131和遠處位置133之間的中間位置132 ；
[0040]-所述球13，其能夠在移動體加速度的作用下沿直線軌跡在所述空腔中的傾斜平面上自由地從所述初始位置131移動到所述遠處位置133，反之亦然；
[0041]-至少一個檢測器14，其能夠檢測所述遠處位置133處的所述球13的存在，并且能夠與所述移動體的制動系統(tǒng)22協(xié)作，例如，通過以電信號的形式提供關(guān)于所述存在的信息，所述電信號尤其能夠被傳送到能夠控制和驅(qū)使所述移動體的制動的所述制動系統(tǒng)22。特別是，多種檢測器可被設(shè)想來進行所述部件的存在的檢測，無論是所述球13還是活動的圓柱體。這涉及例如通過感應(yīng)式的金屬鄰近傳感器進行的檢測或光檢測，其尤其包括橫向地位于空腔的每一側(cè)上的發(fā)射器和接收器，例如，面對所述初始位置131和/或遠處位置133。
[0042]所述實心體尤其由至少一種容易機加工的硬質(zhì)材料(金屬、陶瓷或硬塑料)制成，并且可以包括固定工具，其能夠?qū)⑺鰧嵭捏w牢牢地固定到移動體的底盤或殼體中，從而當移動體在水平平面上時，所述傾斜平面相對于水平方向傾斜成Θ角。特別是，所述實心體包括傾斜工具(例如，具有螺釘或彈簧)，當移動體在水平平面上時，所述傾斜工具能夠使所述Θ相對于水平方向變化，以便改變加速度的所述閾值。優(yōu)選的是，所述部件3由金屬(鋼或不銹鋼)制成。所述實心體尤其可以包括中心部分111和兩個側(cè)面部分15，所述中心部分111包括至少一部分所述空腔12，所述側(cè)面部分15尤其可以位于所述中心部分111的每一側(cè)上，從而形成密封到所述中心部分111的所述空腔12，從而橫向地保持所述活動部件13 (即確保沿y橫向保持)。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的檢測器14優(yōu)選的是感應(yīng)式傳感器或光傳感器，感應(yīng)式傳感器能夠?qū)Σ考?3的金屬導(dǎo)電特性做出反應(yīng)，光傳感器能夠?qū)υ摬考牟煌该魈匦宰龀龇磻?yīng)。因此，至少一個所述側(cè)面部分15，尤其是能夠用于支持所述傳感器的側(cè)面部分，其包括對信號可透射的區(qū)域，所述信號被檢測器14用于檢測所述部件13。這可能涉及提供所述部件13的光檢測的光學透明的區(qū)域，或者在通過感應(yīng)檢測的情況下，涉及由非導(dǎo)電材料形成的區(qū)域。
[0044]已知所述移動體在平坦且無拱形的路上移動期間，所述部件13沿豎軸(Oz)的加速度是重力加速度g，沿縱軸(Ox)的加速度a是所述移動體的移動X (t)的二階導(dǎo)數(shù)，從而a=d2x/dt2。當所述移動體沿縱軸(Ox)是正加速度時，當所述移動體處于靜止或勻速時，以及當移動體具有小于加速度的最小正閾值的中等負加速度(或減速度)時，例如g *tan ( Θ )，Θ在這種情況下包括在區(qū)間[0，π/2]內(nèi)，所述移動部件13的初始靜止位置131是被所述部件13占據(jù)的位置。當移動體具有負加速度或減速度，并且所述減速度超過加速度的最大閾值時，例如，當減速度大于g.tan ( θ )，并且Θ在這種情況下在區(qū)間[0，π/2]內(nèi)時，所述部件13的遠處位置133是被所述部件13占據(jù)的位置。
[0045]如果移動體在特征為傾斜角度值是P的傾斜的路上移動，包括圍繞軸(Oy)的轉(zhuǎn)動角度P的參考的改變使得能夠確定所述部件13沿軸(Oz)的加速度等于g *os (p)，對于較小的斜率P而言(小角度近似)，g *cos (P)接近g，沿軸(Ox)的加速度等于a=d2x/dt2+g *sin(P)。由于后面這個加速度同時影響根據(jù)本發(fā)明的裝置和所述移動體中的乘客，不需要傾斜校正來校正傾斜對所述根據(jù)本發(fā)明的裝置的任何影響。因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠以相同的方式工作，無論所述移動體是在水平平面還是在傾斜道路上移動，例如在傾斜平面上。
[0046]此外，包括根據(jù)本發(fā)明的所述裝置的所述移動體可能在其上移動的道路的拱形的影響可以被估計。事實上，在拱形角度值為d的具有拱形的道路上，包括圍繞軸X的轉(zhuǎn)動角度d的參考的變化，使得能夠容易地計算所述部件13經(jīng)歷的加速度。事實上，在這種情況下，沿(Oz)經(jīng)歷的加速度等于g*C0S (d)，對于小的拱起角度d而言，它的值接近g。所述部件13沿軸(Ox)經(jīng)歷的加速度不變a=d2x/dt2。因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠以相同的方式工作，無論所述移動體是在具有拱起的道路還是無拱起的道路上加速。
[0047]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的裝置的橫截面，該實施方式對應(yīng)于上述第三實施方式。事實上，根據(jù)這個其他的實施方式，裝置I的所述實心體尤其包括另一個空腔16，其與所述空腔12對稱相同，空腔16與空腔12連通，并且包括另一個軌道，該軌道與所述空腔12的軌道在位于空腔12末端的遠處位置133和位于另一個空腔16末端的另一個遠處位置134之間形成連續(xù)路徑，所述另一個遠處位置134和所述遠處位置133可以分別配備根據(jù)本發(fā)明的檢測器。由于對稱，所述初始位置131位于所述末端之間的中間。特別是，當所述實心體被結(jié)合到靜止在水平平面上的所述移動體時，所述另一個軌道是相對于水平方向成η-θ (即角度等于Θ且與Θ相反)角的另一個平面，使得所述傾斜平面和所述另一個傾斜平面形成二面角為η_2θ的二面體。特別是，空腔16和12的每一個可以在裝置I的實心體的中心部分111中被挖空或加工，側(cè)面部分可以側(cè)向地封閉或隔離所述空腔和所述另一個空腔，從而形成由兩個空腔形成的封閉圍繞，其能夠包括所述活動部件13，并且允許部件從一個空腔移動到另一個空腔。所述活動部件13尤其可以是球或圓柱體(實心的或空心的)。
[0048]因此，圖3中描述的根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠測量到正加速度和減速度的最大閾值何時被超過。因此，這涉及到雙向系統(tǒng)，其能夠監(jiān)控車輛的加速度，所述車輛尤其可以是可逆向的，例如鐵路車輛、地鐵和電軌。根據(jù)圖3中描述的裝置的這個優(yōu)選實施方式，當所述移動體沿縱軸(Ox)以小于最小正閾值、例如等于g tan ( Θ )的絕對值處于中等加速度(正的或負的)時，或者當所述移動體處于靜止或勻速時，所述移動部件13的初始靜止位置131是被所述部件13占據(jù)的位置。當移動體具有負加速度或減速度，并且所述減速度的絕對值超過正加速度的最大閾值(或加速度的最大絕對值)時，例如當減速度大于g.tan ( Θ )的絕對值時，所述部件13的遠處位置133是被所述部件13占據(jù)的位置。所述部件13的另一個遠處位置134相對于所述遠處 位置133對稱地布置(通過初始位置131且垂直于水平方向的對稱軸)，并且當移動體具有正加速度，并且所述正加速度超過另一個正加速度的最大閾值時，例如當所述移動體的正加速度大于g*tan ( Θ )的絕對值時，所述另一個遠處位置134是被部件13占據(jù)的位置。位置131、133、134中的每個，即不管是初始位置131、遠處位置133還是另一個遠處位置134可以有利地配備能夠檢測部件13存在的檢測器。
[0049]有利的是，根據(jù)本發(fā)明的裝置，無論何種實施方式，尤其能夠在所述空腔12和/或所述另一個空腔16中的軌道上的至少一個位置處包括部件13的穩(wěn)定工具。特別是當減速度接近最大閾值時，這些穩(wěn)定工具使得能夠避免部件13的不規(guī)則運動。優(yōu)選的是，磁體能夠嵌入到所述實心體中的初始位置131，和/或遠處位置133，和/或另一個遠處位置134的附近，通過在所述部件13上施加吸引力，能夠?qū)⑺霾考?3穩(wěn)定在所述初始位置131，和/或遠處位置133，和/或另一個遠處位置134處。在這種情況下，所述部件13離開初始位置131 (或者類似的遠處位置133、134)的移動相對于最大閾值g -tan ( Θ )需要額外的加速度da，以便克服由磁體施加的吸引力。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的穩(wěn)定工具在于使用具有凸起形狀的軌道，當部件13從初始位置131行進到遠處位置133時，所述軌道的斜率減小，在其中另一個空腔16與所述空腔12連通的圖3的特定情況下，當部件13從初始位置131行進到另一個遠處位置134時，斜率的絕對值減小。
[0051]因為所述部件13從初始位置131移動到遠處位置133需要大于a+da的減速度，部件13從遠處位置133移動到初始位置131需要減速度a-da，所以上述每一種穩(wěn)定工具在根據(jù)本發(fā)明的裝置的行為中引入了滯后作用。
[0052]優(yōu)選的是，所述初始位置131或遠處位置133或134的至少一個包括所述部件13的阻尼系統(tǒng)，以避免所述部件13和實心體的壁之間的碰撞，尤其是與一個或另一個空腔的末端碰撞。例如，由吸收性材料如橡膠組成的緩沖器可以被布置在所述空腔和/或所述另一個空腔的至少一端處。
[0053]通過結(jié)合裝置(例如螺釘或閂鎖系統(tǒng))，根據(jù)本發(fā)明的裝置尤其可以與所述移動體結(jié)合成一體，所述結(jié)合裝置能夠?qū)⒏鶕?jù)本發(fā)明的裝置的實心體結(jié)合到移動體，例如結(jié)合到車輛的地面。所述結(jié)合裝置優(yōu)選地能夠通過調(diào)節(jié)裝置相對于移動體(例如相對于車輛的地面)的放置角度來精細調(diào)節(jié)加速度的最大和最小閾值。
[0054]優(yōu)選的是，所述部件13是直徑等于或小于距離D的鋼球，所述距離D是軌道上初始位置和遠處位置之間的距離，加速度的最大閾值被固定且選擇為等于4=2.2m/s2，所述傾斜平面的斜率定義為tan ( Θ )=2.2/9.81=0.224。假設(shè)減速度最初較小，根據(jù)恒定的加加速度J隨時間變化，在這種情況下，移動體的加速度a (即瞬時減速度)由a=a(l+J.t給出。一旦加速度a超過最大閾值2m/s2,對球應(yīng)用的牛頓運動定律意味著:
[0055]F=M.[a.cos ( θ ) - g.sin ( θ ) ] = (M+I).d2s/dt2
[0056]其中，F(xiàn)是力；t是時間；M是球的質(zhì)量；1是球轉(zhuǎn)動慣量的等效質(zhì)量,等于2/5.M ;s是球沿軌道的橫坐標；
[0057]球沿軌道的運動方程則為:
[0058]d2s/dt2=5/7.[a.cos ( θ ) - g.sin ( θ )]
[0059]還考慮到，在t=0時刻,a0=g.tan ( θ ),運動方程為:
[0060]d2s/dt2=5/7.J.cos ( θ ).t
[0061]估計加加速度的值等于3m/s3和6m/s3，具有恒定斜率的第一平的軌道和斜率從tan ( Θ ) =0.224到tan ( Θ ) =0.184線性變化的第二凸形軌道引起±0.2m/s2的滯后，考慮距離D的兩個值，分別為5mm和10mm，本發(fā)明可以得到如下結(jié)果:
[0062]_
【權(quán)利要求】
1.一種測量移動體的加速度的裝置，所述裝置包括: -實心體，其包括內(nèi)部空腔(12)，所述內(nèi)部空腔能夠允許活動部件(13)自由移動； -所述空腔(12)，它的至少一個壁能夠形成傾斜軌道(121)，所述傾斜軌道(121)的一個表面允許所述活動部件(13)在所述空腔(12)中的所述軌道(121)上的初始靜止位置(131)和遠離所述初始位置的位置(133)之間自由移動，所述位置(133)位于所述空腔(12)的末端，并且在所述加速度變化期間，所述部件(13)能夠到達所述位置(133)； -所述部件(13)，在所述移動體的加速度的作用下，所述部件(13)能夠在所述空腔(12)中從所述初始位置移動到所述遠處位置； -至少一個檢測器(14)，其能夠檢測到所述遠處位置處的所述部件(13)的存在。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述實心體包括中心部分(111)，該中心部分包括開口，所述開口用于形成所述空腔(12)的至少一部分，所述中心部分(111)被夾在兩個側(cè)面部分(15)之間。
3.如權(quán)利要求1或2中的一項所述的裝置，其特征在于，所述中心部分(111)包括所述軌道(121)。
4.如權(quán)利要求1到3中的一項所述的裝置，其特征在于，所述檢測器(14)能夠與所述遠處位置(133)相對設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1到4中的一項所述的裝置，其特征在于，所述檢測器(14)是感應(yīng)式傳感器，并且所述部件(13)包括至少一個金屬部分。
6.如權(quán)利要求1到4中的一項所述的裝置，其特征在于，所述檢測器(14)是光傳感器，并且所述部件(13 )是不透明的。
7.如權(quán)利要求1到6中的一項所述的裝置，其特征在于，所述實心體能夠被結(jié)合到所述移動體，且所述檢測器(14)能夠與所述移動體的制動系統(tǒng)(22)協(xié)作。
8.如權(quán)利要求1到7的一項所述的裝置，其特征在于，所述軌道(121)是平的表面，當所述實心體被結(jié)合到靜止在水平平面上的所述移動體時，所述表面用于形成相對于水平方向成Θ角的傾斜平面。
9.如權(quán)利要求1到8的一項所述的裝置，其特征在于，所述空腔(12)明顯是平行六面體的形狀。
10.如權(quán)利要求1到7的一項所述的裝置，其特征在于，所述軌道(121)是沿曲線軌跡的帶。
11.如權(quán)利要求1到10的一項所述的裝置，其特征在于，所述實心體包括與所述空腔(12)對稱并且與所述空腔(12)連通的另一個空腔(16)，并且包括另一個軌道，所述另一個軌道能夠與所述空腔(12)的軌道(121)在所述遠處位置(133)和另一個遠處位置(134)之間形成連續(xù)路徑，所述遠處位置(133)位于空腔(12)的末端，所述另一個遠處位置(134)位于另一個空腔(16)的末端。
12.如權(quán)利要求1到11的一項所述的裝置，其特征在于，所述初始位置(131)或遠處位置(133，134)的至少一個包括磁體，所述磁體能夠與所述部件(13)的至少一個金屬部分配合，從而將部件(13)穩(wěn)定在其處。
13.如權(quán)利要求1到12的一項所述的裝置，其特征在于，所述初始位置(131)或遠處位置(133，134)的至少一個配備有緩沖器，其能夠減弱所述部件(13)和實心體的壁之間的碰撞作用。
14.一種測量移動體的加速度的方法，其特征在于包括: -在所述移動體加速期間，在封閉的空腔(12)中，能夠從初始靜止位置(131)自由地移動到遠離所述初始位置(131)的位置(133)的活動部件(13)從初始靜止位置(131)移動到遠處位置(133)，所述初始位置(131)和遠處位置(133)由所述空腔(12)的壁形成的連續(xù)的傾斜軌道(121)連接，所述軌道(121)能夠允許所述部件(13)在所述軌道(121)上的所述兩個位置之間移動； -通過檢測器(14)，檢測所述遠處位置(133)處的所述部件(13)的存在。
15.如權(quán)利要求10所述的測量移動體的加速度的方法，其特征在于，所述檢測器(14)將關(guān)于所述遠處位置(133)處對所述部件(13)的存在的檢測的檢測信號傳送到制動系統(tǒng)(22)。.
【文檔編號】B60R21/0132GK103443630SQ201180069864
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】伊夫·克拉里蘇 申請人:西門子有限公司