DE19837485A1

DE19837485A1 - Rail vehicles and track damage detection method

Info

Publication number: DE19837485A1
Application number: DE1998137485
Authority: DE
Inventors: Wolf-Eckart Bulst; Frank Schmidt; Klaus-Peter Dziggel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2000-02-17
Also published as: WO2000009377A1

Abstract

A method of detecting imminent or suddenly occurring damage on rail vehicles and/or track involves the use of sensors mounted on the vehicle for detecting the vibrational characteristics of given vehicle components. The sensor signals and identifiers for the sensors or vehicle components are transmitted to an evaluation device mounted in the vehicle and evaluated there, so that any event information is assigned in sequence to the sensors arranged on the vehicles of the vehicle unit. A disturbance or disruption on the track or on the relevant vehicle can be unambiguously inferred from these event messages, particularly when they are assigned to only one or separate sensors on the vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung sich anbahnender oder plötzlich auftretender Schäden an Schienenfahrzeugen und/oder Gleisen, soweit diese Schäden Auswirkungen haben auf die Fahrqualität der Fahrzeuge, unter Verwendung von örtlich auf den Fahrzeugen verteilt angeordne ter Sensoren zum Erfassen des Schwingungsverhaltens vorgege bener Fahrzeugkomponenten oder -komponentenanordnungen.The invention relates to a method for detection impending or suddenly occurring damage Rail vehicles and / or tracks, insofar as this damage Have an impact on the driving quality of vehicles, under Use of locally distributed on the vehicles ter sensors for detecting the vibration behavior other vehicle components or component assemblies.

Um etwaige Schäden an besonders expornierten Komponenten von Schienenfahrzeugen möglichst frühzeitig erkennen zu können, gibt es aus jüngster Zeit Vorschläge, diese Fahrzeugkomponen ten ständig durch dafür geeignete Sensoren zu überwachen und die Sensormeldungen auszuwerten. Die Sensoren reagieren dabei regelmäßig auf Schwingungen der von ihnen überwachten Fahr zeugkomponenten z. B. der Räder, Achsen oder Drehgestelle ei nes Fahrzeugs. Die aktuellen Sensormeldungen sollen hinsicht lich Amplitude und Frequenz bewertet werden, indem man sie mit entsprechenden Referenzwerten vergleicht, die zuvor auf Testfahrten bei ordnungsgerechtem Betriebszustand der Fahr zeugkomponenten und der Gleise ermittelt wurden. Dieser lau fende Vergleich von aktuellen Sensormeldungen und gespeicher ten Referenzwerten ist außerordentlich aufwendig; häufig ist nicht erkennbar, ob dabei ausgelöste Störungsmeldungen dem Fahrzeug oder der Strecke zuzuordnen sind.To avoid any damage to particularly exposed components of To be able to recognize rail vehicles as early as possible, there have been recent proposals for these vehicle components constantly monitored by suitable sensors and evaluate the sensor messages. The sensors react regularly on vibrations of the driving monitored by them witness components z. B. the wheels, axles or bogies egg vehicle. The current sensor messages should look Lich amplitude and frequency can be assessed by looking at them with corresponding reference values compared to the previous ones Test drives when the driving is in the correct operating state components and the tracks were determined. This is lukewarm Effective comparison of current sensor messages and saved th reference values is extremely complex; is common not recognizable whether triggered fault reports to the Vehicle or route must be assigned.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, das eine aufwandsarme und intelligente Bewertung der Sensormeldungen dahingehend ermöglicht, daß etwaige Störungsmeldungen eindeu tig einem Fahrzeug oder einer Fahrstrecke zuzuordnen sind. The object of the present invention is to implement a method to specify the preamble of claim 1, the one low-effort and intelligent evaluation of sensor messages to the extent that any fault reports can be seen tig are to be assigned to a vehicle or a route.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Danach wer den die Sensormeldungen einer zeitlichen Bewertung unterzo gen, wobei aus der Umstand, daß sich Sensormeldungen beim Vorrücken des Zuges unter dem Zug von Sensor zu Sensor fort pflanzen auf ein streckenseitiges Ereignis und aus dem Um stand, daß nur einer oder einige Sensoren ansprechen, auf das Vorhandensein eines fahrzeugseitigen Störungsereignisses ge schlossen wird.The invention solves this problem by using the Characteristic features of claim 1. According to who which the sensor messages undergo a time evaluation gene, whereby from the fact that sensor messages at Advance the train under the train from sensor to sensor plant on a trackside event and from around said that only one or a few sensors respond to that Presence of an on-vehicle fault event is closed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the method according to the invention are specified in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend näher erläu tert.The method according to the invention is explained in more detail below tert.

Die Fahrzeuge eines Fahrzeugverbandes sollen mit an sich be kannten beliebig ausgeführten Sensoren ausgestattet sein, die auf Schwingungen fahrzeugseitiger Komponenten reagieren. Sol che Sensoren können beispielsweise an den Achslagern der Fahrzeugräder oder an den Drehgestellen angeordnet sein; sie können auch zum Überwachen anderer mechanisch beanspruchter Teile wie beispielsweise der Fahrzeugaufhängung von Neigezü gen installiert sein. Die Sensoren geben laufend Sensormel dungen an eine Auswerteeinrichtung zur Bewertung der aufge nommenen Schwingungen nach Frequenz und Amplitude. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß die aktuellen Sensormel dungen mit entsprechenden vorab in einem Speicher hinterleg ten Referenzwerten verglichen werden oder aber daß die Sen sormeldungen mechanisch oder elektrisch bedämpft werden, so daß etwaige Ereignismeldungen nur dann ausgegeben und bewer tet werden, wenn die überwachten Fahrzeugkomponenten übermä ßig stark beansprucht sind. Solch eine mechanische Bedämpfung ist z. B. die schwingende Lagerung von Sensoren zum Absorbie ren eines bestimmten Anteils der Schwingungen.The vehicles of a vehicle association should be with itself knew any sensors that are equipped react to vibrations of vehicle components. Sol che sensors can for example on the axle bearings Vehicle wheels or be arranged on the bogies; she can also be used to monitor other mechanically stressed Parts such as the vehicle suspension from Neigezü gen installed. The sensors continuously give sensor melts to an evaluation device for evaluating the vibrations taken by frequency and amplitude. It can the arrangement must be such that the current sensor formula stored with the corresponding in advance in a memory th reference values are compared or that the Sen can be damped mechanically or electrically, so that event reports are only issued and evaluated be checked if the monitored vehicle components are heavily used. Such mechanical damping is z. B. the vibrating storage of sensors for absorption a certain proportion of the vibrations.

Eine elektrische Bedämpfung der Sensormeldungen kann z. B. durch eine Frequenz- oder eine Amplitudenbewertung bewirkt werden. Die jeweiligen Schwellwerte, bei deren Erreichen Er eignismeldungen auszulösen sind, sind vorab durch Versuche zu bestimmen.Electrical damping of the sensor messages can, for. B. caused by a frequency or an amplitude evaluation become. The respective threshold values at which Er event reports are to be triggered in advance through tests determine.

Um zu unterscheiden zwischen Ereignismeldungen, die sich auf eine Störung am Fahrweg beziehen und Ereignismeldungen die ihre Ursache in einer Störung auf einem Fahrzeug haben, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Ereignismeldungen der Senso ren in ihrer zeitlichen Folge zu bewerten. Ereignismeldungen, die zeitlich aufeinanderfolgend über die Fahrzeuge des Fahr zeugverbandes verteilt angeordneten gleichartigen Sensoren zuzuordnen sind, kennzeichnen ein Ereignis an der Fahrstrec ke, beispielsweise das Überfahren eines Schienenstoßes oder einer Weiche. Solche Ereignismeldungen werden quasi unter dem Zug entgegen der Fahrrichtung von Sensor zu Sensor durchge schoben und können eindeutig von Beeinflussungen einzelner Sensoren unterschieden werden. Dabei können die Sensormeldun gen in ihrer zeitlichen Folge geschwindigkeitsabhängig und/oder achsmusterbezogen bewertet werden, d. h. es wird ge prüft, ob die einzelnen Sensormeldungen tatsächlich jeweils dann generiert werden, wenn zu erwarteter steht, daß die je weils überwachte Komponente den Schienenstoß oder die sonsti ge markante Gleisstelle passiert.To distinguish between event messages that relate to refer to a fault on the route and event messages is caused by a malfunction on a vehicle provided according to the invention, the event messages of the Senso to evaluate their chronological order. Event reports, which are consecutive in time about the vehicles of the driving witness association distributed arranged similar sensors are assigned to mark an event on the route ke, for example driving over a rail joint or a switch. Such event reports are quasi under the Train against the direction of travel from sensor to sensor pushed and can clearly be influenced by individual Sensors can be distinguished. The sensor messages can be in their chronological order speed-dependent and / or evaluated based on axis pattern, d. H. it is ge checks whether the individual sensor messages are actually each then be generated when it is expected that the respective because the monitored component is the rail joint or the other striking platform.

Aus dem Umstand, daß nur ein Sensor oder einzelne Sensoren ansprechen, kann auf ein Störungsereignis am betreffenden Fahrzeug geschlossen werden, z. B. auf eine Flachstelle oder einen Lagerschaden. Dabei ist es von Vorteil, eine Störung erst dann anzunehmen, wenn sich solche Ereignismeldungen be zogen auf den oder die einzelnen Sensoren häufen, insbesonde re wenn sie zyklisch auftreten oder ständig vorhanden sind. Durch diese Art der Bewertung werden Ereignisse aus dem Stö rungsmuster ausgeschlossen, die nicht auf fahrzeug- und gleisseitige Schäden zurückzuführen sind. Solche nur kurzzei tig und meist nur an der ersten Achse des führenden Fahrzeugs auftretenden Sensormeldungen können beispielsweise darauf zu rückzuführen sein, daß das Fahrzeug einen auf dem Gleis lie genden Ast zur Seite schleudert oder einen kleineren Stein überfährt. Solche Ereignisse können zwar registriert werden und sie können auch das Begehen der Strecke durch einen Streckenposten veranlassen; für sich allein betrachtet kenn zeichnen sie jedoch keine strecken- oder fahrzeugseitige Stö rung.From the fact that only one sensor or individual sensors can respond to a fault event on the concerned Vehicle are closed, e.g. B. on a flat spot or a bearing damage. It is beneficial to have a disruption only to be accepted if there are such event reports moved to the individual sensor or piles, especially re if they occur cyclically or are constantly present. With this type of evaluation, events from the Stö Patterns excluded that are not on vehicle and damage on the track side. Such only for a short time and mostly only on the first axle of the leading vehicle Sensor messages that occur can, for example, point towards it be traced back to the fact that the vehicle was lying on the track throws the branch to the side or a smaller stone runs over. Such events can be registered and they can also walk the route through one Arrange marshals; seen alone however, do not draw any interferences on the track or on the vehicle tion.

Die Bewertung der Sensormeldungen hinsichtlich ihrer Zuord nung zu einem Fahrzeug oder zu einer Strecke kann auf dem je weiligen Fahrzeug geschehen, auf dem die Sensoren angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es aber, diese Bewertung an zentraler Stelle auf einem ausgewählten Fahrzeug des Fahr zeugverbandes vorzunehmen, weil hier dann mehr Sensormeldun gen zusammenlaufen und damit die Bewertungsergebnisse zuver lässiger sind als bei der Bewertung nur weniger Sensorsigna le. An dieses ausgewählte Fahrzeug sind die Sensormeldungen per Funk oder leitungsgebunden zu übertragen. Für die eindeu tige Zuordnung der Sensormeldungen zu den Sensoren oder Fahr zeugkomponenten ist es erforderlich, daß die Sensormeldungen auch Angaben über die Identität der Sensoren oder der von ih nen überwachten Fahrzeugkomponenten beinhalten. Sensoren, die zusätzlich zu etwaigen variablen Ereignismeldungen auch un veränderliche Identitätskennzeichen an eine Bewertungsein richtung übermitteln, sind an sich bekannt, z. B. aus der äl teren europäischen Patentanmeldung PCT/DE 98/00403.The evaluation of the sensor messages with regard to their assignment Depending on the vehicle or route, it can vary happening vehicle on which the sensors are arranged are. However, it is particularly advantageous to submit this evaluation central point on a selected vehicle driving test association, because here then more sensor messages conditions converge and thus the evaluation results are more casual than when evaluating only fewer sensor signals le. The sensor messages are on this selected vehicle to be transmitted by radio or wired. For the eindeu Allocation of the sensor messages to the sensors or driving tool components, it is necessary that the sensor messages also information about the identity of the sensors or that of them include monitored vehicle components. Sensors that in addition to any variable event messages also un variable identifiers to an evaluation transmit direction are known per se, for. B. from the äl European patent application PCT / DE 98/00403.

Durch Anordnung eines zusätzlichen Sensor auf dem letzten Fahrzeug eines Zuges, der auf die bei normalem Lauf des Fahr zeugs sich einstellenden Schwankungen des Fahrzeugaufbaues reagiert, ist es möglich, auf dem ausgewählten Fahrzeug eine Zugschlußüberwachung durchzuführen, die allerdings nur wäh rend der Fahrt wirksam ist.By placing an additional sensor on the last one Vehicle of a train operating on the normal running route fluctuations in the vehicle body responds, it is possible to have a on the selected vehicle Train closing monitoring to carry out, however, only during effective while driving.

Ein gleiches Ergebnis läßt sich erzielen, wenn das ausgewähl te Fahrzeug die z. B. von den Achssensoren beim Überfahren von Schienenstößen ausgelösten Ereignismeldungen zählt. Aus dem Umstand, daß die Anzahl dieser Ereignismeldungen konstant bleibt, kann das Fahrzeug auf das Mitführen seines Schluß fahrzeugs schließen.The same result can be achieved if this is selected te vehicle the z. B. from the axle sensors when driving over event messages triggered by rail joints counts. Out the fact that the number of these event reports remains constant remains, the vehicle can be carried along with its end close the vehicle.

Claims

1. A method for detecting impending or suddenly occurring damage to rail vehicles and / or tracks, insofar as this damage has an impact on the driving quality of the vehicles, using sensors which are arranged locally distributed on the vehicles to detect the vibration behavior of predetermined vehicle components or compos Arrangements, characterized in that the sensor messages are transmitted together with identity indicators for the sensors or vehicle components to a vehicle-side evaluation device and evaluated there in such a way that from the fact that event messages are to be assigned to sensors arranged in succession across the vehicles of the vehicle association, a fault event on the route and from the fact that these event reports can only be assigned to one or individual sensors, a fault event on the vehicle concerned is concluded.

2. The method according to claim 1, characterized, that the sensor messages to differentiate from route side conditions and vehicle-side fault events in their time Chen sequence depending on speed and / or axis pattern be assessed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that from the repeated occurrence of event messages a sensor for a malfunction or an impending disturbance on at least one driver monitored by this sensor tool component is closed.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that the sensor messages from a designated Emp receiving device on the respective vehicle and be evaluated there if necessary.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized, that the sensor messages via radio or wired to one selected vehicle of the vehicle association and be evaluated there together.

6. The method according to claim 5, characterized, that on the last vehicle of a vehicle association additional sensor to register as safe to use seeing vehicle fluctuations is provided, its event Notification messages from the selected vehicle as train termination messages get ranked.

7. The method according to claim 5, characterized, that the selected vehicle from the presence of an im same number of event messages when driving on Rail joints and other rail anomalies on the Mit lead his final vehicle is closed.