EP3374246A1 - Verfahren und vorrichtung zur vergleichsgesteuerten entgleisungserfassung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur vergleichsgesteuerten entgleisungserfassung

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EP3374246A1
EP3374246A1 EP16798665.2A EP16798665A EP3374246A1 EP 3374246 A1 EP3374246 A1 EP 3374246A1 EP 16798665 A EP16798665 A EP 16798665A EP 3374246 A1 EP3374246 A1 EP 3374246A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bogies
measurement data
wheelsets
rail vehicle
derailment
Prior art date
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Granted
Application number
EP16798665.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3374246B1 (de
Inventor
Ulf Friesen
Frank GÜNTHER
Reinhold Mayer
Stefan Schneider
Andrea ETZBACH
Marc-Oliver Herden
Stefan Sedlmair
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Publication of EP3374246A1 publication Critical patent/EP3374246A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3374246B1 publication Critical patent/EP3374246B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F9/00—Rail vehicles characterised by means for preventing derailing, e.g. by use of guide wheels

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for detecting a derailment of a rail vehicle having a plurality of individual wheelsets or bogies.
  • the invention also relates to a computer program with code means for carrying out the steps of the aforementioned method on a computer system, and a computer-readable storage medium on which a program code having the code means of the computer program is stored.
  • Mass oscillator which opens a valve at a certain vibration threshold and opens the main air line
  • the accelerations on the car eg at the axle box or bogie measure and further processed.
  • a derailed wheel set is subject to acceleration caused by the derailment, it is known to monitor the acceleration of the wheel set, preferably the vertical acceleration, directly on the wheel by means of an acceleration sensor.
  • a derailed wheelset is rolling or jumping Over the superstructure of the busy lane, which strong impacts and thus high accelerations are imprinted in the wheelset.
  • the acceleration signal output by the acceleration sensor can then be evaluated by an evaluation device in order to determine the state of the wheelset, derailed or not derailed.
  • the acceleration of the bogie can be monitored, which is damped, however.
  • acceleration signals are evaluated at the axle bearings of a wagon and a derailment is detected when a degressed wheel set moves over thresholds.
  • the currently used in practice systems for derailment detection are either limited in their application to a certain speed and / or require a certain superstructure of the track body, so that a derailment can be detected.
  • For trains with speeds over 100 km / h and for routes with so-called "slab track” currently used in practice systems for derailment detection are limited or not usable ..
  • the disadvantage of this method is that "only" the actual derailment process is detected. If, for some reason, for example due to external influences such as track position, cornering, higher speeds, etc. the behavior is different than the expected acceleration curve, the derailment is not recognized.
  • the invention has for its object to provide a detection mechanism that allows both in all speed ranges (especially at higher speeds) and regardless of the type of roadway (sleepers, fixed carriageway, ...) detection. This object is solved by the features of the independent claims.
  • the invention relates to a computer-readable storage medium on which a program code executable on a computer system is stored, which generates or implements the steps of the aforementioned method.
  • the invention relates to a computer program with code means which, when executed on a computer system, generate or implement the steps of the aforementioned method.
  • the detection of a derailment of a rail vehicle is characterized in that the driving operation characterizing measurement data of a plurality of wheelsets (10-1 to 10-n) or bogies of the rail vehicle is collected and compared, a derailment is then determined if the measured data of at least one wheelset or bogie differ by at least a predetermined extent from the measurement data of the remaining wheelsets or bogies.
  • the basic idea of the invention is therefore to differentiate at several measuring points on the train or bogie or the axes between the states “not derailed” and “derailed” by measuring data (eg measured vibration data, preferably vertical direction, alternative to vibration other data would be conceivable, eg optical data, for example, for distance measurement wheel-rail, or mechanical or electrical parameters) of multiple wheelsets or single wheels are compared. It is assumed that driving over the same location causes comparable vibrations in all non-derailed wheelsets, while the behavior of the wheel sets deviates significantly. This procedure is particularly advantageous if the derailed and undigested state in the acceleration level differ only slightly and therefore only a relative or comparative evaluation provides reliable results
  • the measured data can specify a distance between wheel and rail on the respective wheel set or bogie.
  • the measured data of a respective middle wheel set or a middle bogie can be compared with the measured data of a predetermined number (eg one or two) wheelsets or bogies in front and behind them.
  • the received measurement data can be allocated for the comparison in accordance with a time offset with which the respective wheelsets or bogies pass over the same location on a rail. This can ensure that the measured data are compared with each other in a timely manner and that incorrect decisions are avoided.
  • the comparison of the collected measurement data can, for example, be carried out on a cross-correlation or a cross-correlation spectrum.
  • a reliable evaluation based on the similarity of the collected measurement data at different measuring points can be achieved.
  • the comparison can be based, for example, on whether the maximum of the cross-correlation shows up at a time offset which results from the travel speed of the rail vehicle and the distance between the axles of the wheelsets or bogies compared.
  • a post-processing of the collected measurement data can be carried out in order to increase the reliability of the comparison operation.
  • Postprocessing may include, for example, at least one of resampling, filtering, forming a moving average or standard deviation, and forming an average.
  • the measured data may also indicate a wheel speed, this allowing a supplementary application of the derailment detection for deriving a wheel diameter for wheel diameter compensation.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a derailment detection system according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method for derailment detection according to a second
  • Fig. 1 shows a schematic block diagram of a system for detecting a derailment, wherein the vibration during driving indicative measurement data n wheelsets 10-1 to 10-n are obtained by means of corresponding detectors (D) 20-1 to 20-n.
  • the measurement data or measurement signals at the output of the detectors 20-1 to 20-n can then optionally be used for post-processing in corresponding post-processing devices (N) 30-1 to 30-n.
  • Such a postprocessing of the measured data before the comparison can, for example, comprise at least one re-sampling, filtering, moving effective value or standard deviation and moving average processing. As a result, either the computing time or data transmission can be reduced or the reliability of the algorithm can be increased.
  • the measured vibration data (preferably in the vertical direction, as an alternative to vibrations would also be other data such as optical data for distance measurement wheel-rail conceivable) are obtained at the multiple wheelsets or single wheels 10-1 to 10-n and optionally post-processed. This is followed by a comparison of the measured data in a comparison device (V) 40, wherein, for example, the measured data of each wheel set 10-1 to 10-n are compared with the measured data of the front and rear wheelsets in the direction of travel of the rail vehicle. It is assumed that driving over the same place in all non-derailed wheelsets causes comparable vibrations (or other characteristics characterizing the driving operation), while the behavior of the wheelsets deviates significantly.
  • the comparison device 40 determines by comparison of the collected measurement data that at least one wheel set along the rail vehicle has significant differences in the measurement data (ie, the measurement data by at least a predetermined extent deviate from the measured data of the other wheelsets or bogies), it is assumed that a derailment and a corresponding output signal 50 delivered.
  • the time offset can be taken into account, with which the wheelsets 10-1 to 10-n run over the same location on the rail, so that the measured data are compared in the correct time.
  • the comparison in the comparator 40 can be made by cross-correlation or cross-power density spectrum between the vibration measurement data (e.g., acceleration data or signals). For example, in the cross-correlation it can be compared whether the maximum of the correlation is shown by a time offset resulting from the known travel speed and the known distance of the compared axes.
  • An advantage of the proposed comparative derailment detection is that a reliable derailment detection is possible even in those cases in which the derailed and undigested state differ only slightly in the acceleration level. This is, for example, in a bad rail section of the case in which even in the non-derailed state high vibrations occur, or at a fixed lane, which causes even in the derailed state only low vibrations without characteristic frequency content.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a derailment detection method according to a second embodiment, which can be implemented, for example, as software in a computer-controlled derailment detection device.
  • step 201 measurement data of a parameter (eg vibration, acceleration, wheel-rail distance, etc.) measured at different measuring points (eg at the wheel sets or bogies) along the rail vehicle are collected during driving operation of the rail vehicle.
  • a parameter eg vibration, acceleration, wheel-rail distance, etc.
  • step 202 measurement data of a parameter measured at different measuring points (eg at the wheel sets or bogies) along the rail vehicle are collected during driving operation of the rail vehicle.
  • step 202 the measured data are compared in step 203, as explained, for example, in the first exemplary embodiment, and in subsequent step 204, it is continuously checked whether the measured parameter data at at least one of the measuring points show a marked or significant difference, ie by at least a predetermined extent deviate from the measurement data of the other wheelsets or bogies.
  • step 204 the process returns to step 201 and new parameter data are output by the designer. scanned and collected at the measuring points. However, as soon as a significant or significant difference is detected in step 204, the flow advances to step 205 and derailment measures (ie, signaling and / or countermeasures in case of derailment) are initiated.
  • derailment measures ie, signaling and / or countermeasures in case of derailment
  • the method according to the second embodiment can also be used together with other methods for derailment detection in order to increase their accuracy. Furthermore, the method can also be combined with a measurement of the wheel speed to derive the current wheel diameter and perform a compensation of the wheel diameter. Since the wheel diameter changes only slowly due to wear, wear and derailment can be distinguished from each other.
  • an apparatus and method for detecting derailment of a rail vehicle wherein measurement data characterizing a driving operation is collected and compared from a plurality of wheelsets or bogies of the rail vehicle, and the presence of a derailment is determined when the measurement data of at least one wheel set or bogie differ by at least a predetermined extent from the measurement data of the remaining wheelsets or bogies.
  • the driving operation characterizing optical, mechanical, electrical and / or acoustic parameters can be used for the comparison of the wheelsets or bogies.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Entgleisung eines Schie- nenfahrzeugs, wobei einen Fahrbetrieb charakterisierende Messdaten von einer Vielzahl von Radsät- zen oder Drehgestellen (10-1 bis 10-n) des Schienenfahrzeugs gesammelt und in einer Vergleichsein- richtung (40) verglichen werden, und wobei das Vorliegen einer Entgleisung dann festgestellt wird, wenn die Messdaten zumindest eines Radsatzes oder Drehgestells um mindestens ein vorbestimmtes Ausmaß von den Messdaten der übrigen Radsätze oder Drehgestelle abweichen.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR VERGLEICHSGESTEUERTEN ENTGLEISUNGSERFASSUNG
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung einer Entgleisung eines Schienenfahrzeugs mit einer Vielzahl von individuellen Radsätzen oder Drehgestellen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogramm mit Codemitteln zur Ausführung der Schritte des vorgenannten Verfahrens auf einem Computersystem, und ein computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Programmcode mit den Codemitteln des Computerprogramms gespeichert ist.
Ohne technische Hilfsmittel kann eine Entgleisung eines Radsatzes oder eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs vom Zugführer, insbesondere bei langen Zügen, oft nicht erkannt werden. Der entgleiste Radsatz bleibt dann unbemerkt und wird mitgeschleift, und der entgleiste Wagen läuft Gefahr, mit einem Tunnel, einer Brücke oder einem entgegenkommenden Zug zu kollidieren. Um diese Gefahr gering zu halten, muss eine Entgleisung möglichst frühzeitig erkannt werden, so dass von dem Zugführer oder der Bremssteuerung des Schienenfahrzeugs entsprechende Gegenmaßnahmen wie beispielsweise eine Notbremsung eingeleitet werden können.
In der Praxis werden neben einfachen mechanischen Systemen (Querbalken, die bei Kontakt mit der Schiene oder Hindernissen eine Meldung/Aktion veranlassen) und pneumatischen Detektoren (Feder-
Masse-Schwinger, der bei einer bestimmten Vibrationsschwelle ein Ventil öffnet und die Hauptluftleitung öffnet) vor allem bei Güterwagen elektronische Systeme zur Erkennung von Entgleisungen eingesetzt. Neben Verfahren zur induktiven Ermittlung der Gleislage sind Systeme in Gebrauch, die Beschleunigungen am Wagen, z.B. am Achslager bzw. Drehgestell messen und weiterverarbeiten. Da ein entgleister Radsatz durch die Entgleisung hervorgerufenen Beschleunigungen unterworfen ist, ist es bekannt, die Beschleunigung des Radsatzes, vorzugsweise die Vertikalbeschleunigung, direkt am Rad mittels eines Beschleunigungssensors zu überwachen. Insbesondere rollt bzw. springt ein entgleister Radsatz über den Oberbau der befahrenen Fahrspur, wodurch starke Stöße und dadurch hohe Beschleunigungen in den Radsatz eingeprägt werden. Das von dem Beschleunigungssensor ausgegebene Beschleunigungssignal kann dann von einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden, um den Zustand des Radsatzes, entgleist oder nicht entgleist, zu bestimmen. Grundsätzlich kann auch die Beschleunigung des Drehgestells überwacht werden, welches jedoch gedämpft ist. Bspw. werden zur Detektion Beschleunigungssignale an den Achslagern eines Wagens auswertet und eine Entgleisung erkennt, wenn ein entgleister Radsatz über Schwellen fährt.
Aus der DE 199 53 677 Cl ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Signal des Beschleunigungssensors zweifach integriert und mit einem oberen und einem unteren Grenzwert verglichen wird, wobei bei Unterschreiten bzw. Überschreiten des jeweiligen Grenzwerts auf eine Entgleisung erkannt wird. Nachteilig hieran ist jedoch, dass eine Entgleisungsdetektion nur zum eigentlichen Entgleisungszeitpunkt möglich ist, jedoch nicht mehr danach. Ferner ist es bekannt, das Beschleunigungssignal auf eine Korrelation mit einer Schwellenfachfrequenz hin zu prüfen. Dies setzt jedoch das Vorhandensein von Schwellen im Gleisoberbau voraus, wobei noch hinzukommt, dass die Schwellen hierbei gleichmäßige Abstände aufweisen müssen und die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen muss. Die derzeit in der Praxis eingesetzten Systeme zur Entgleisungsdetektion sind jedoch entweder in ihrer Anwendung auf eine bestimmte Geschwindigkeit limitiert und/oder setzen einen bestimmten Oberbau des Gleiskörpers voraus, damit eine Entgleisung erkannt werden kann. Für Züge mit Geschwindigkeiten über 100 km/h und für Strecken mit sogenannter„Fester Fahrbahn" sind die derzeit in der Praxis angewendeten Systeme zur Entgleisungsdetektion nur eingeschränkt oder gar nicht verwendbar. Der Nachteil dieser Verfahren ist auch, dass damit„nur" der eigentliche Entgleisungsvorgang detek- tiert wird. Sollte aus irgendeinen Grund z.B. durch äußere Einflüsse wie Gleislage, Kurvenfahrten, höhere Geschwindigkeiten usw. das Verhalten anders als der erwartete Beschleunigungsverlauf sein, wird die Entgleisung nicht erkannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Erkennungsmechanismus bereitzustellen, der sowohl in allen Geschwindigkeitsbereichen (vor allem bei höheren Geschwindigkeiten) als auch unabhängig vom Fahrbahntyp (Schwellen, feste Fahrbahn, ...) eine Detektion ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Ferner betrifft die Erfindung ein computerlesbares Speichermedium, auf dem ein auf einem Compu- tersystem ausführbarer Programmcode gespeichert ist, welcher die Schritte des vorgenannten Verfahrens erzeugt bzw. implementiert.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit Codemitteln, die bei deren Ausführung auf einem Computersystem die Schritte des vorgenannten Verfahrens erzeugen bzw. implemen- tieren.
Somit erfolgt die Erfassung einer Entgleisung eines Schienenfahrzeugs dadurch, dass den Fahrbetrieb charakterisierende Messdaten einer Vielzahl von Radsätzen (10-1 bis 10-n) oder Drehgestellen des Schienenfahrzeugs gesammelt und verglichen werde, wobei eine Entgleisung dann festgestellt wird, wenn die Messdaten zumindest eines Radsatzes oder Drehgestells um mindestens ein vorbestimmtes Ausmaß von den Messdaten der übrigen Radsätze oder Drehgestelle abweichen. Grundgedanke der Erfindung ist also, an mehreren Messstellen am Zug oder Drehgestell oder den Achsen zwischen den Zuständen„nicht entgleist" und„entgleist" zu unterscheiden, indem Messdaten (z.B. gemessene Vibrationsdaten, vorzugsweise Vertikalrichtung, alternativ zu Vibrationen wären auch andere Daten denkbar, z.B. optische Daten bspw. zur Abstandsmessung Rad-Schiene, oder mechanische oder elektrische Messgrößen) mehrerer Radsätze oder Einzelräder verglichen werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Überfahren desselben Ortes in allen nicht entgleisten Radsätzen vergleichbare Vibrationen hervorruft, während das Verhalten entgleister Radsätze deutlich davon abweicht. Dieses Vorgehen ist vor allem dann vorteilhaft, wenn sich der entgleiste und nicht entgleiste Zustand im Be- schleunigungsniveau nur geringfügig unterscheiden und daher nur eine relative oder vergleichsabhängige Auswertung zuverlässige Ergebnisse liefert
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können die Messdaten einen Abstand zwischen Rad und Schiene am jeweiligen Radsatz oder Drehgestell angeben. Somit kann durch Vergleich der Abstände an den verschiedenen Messstellen auf eine Entgleisung geschlossen werden, wenn an einer Messstelle eine signifikante Abweichung des gemessenen Abstands gegenüber den übrigen Messstellen festgestellt wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung können die Messdaten jeweils eines mittleren Radsatzes oder ein mittleres Drehgestells mit den Messdaten einer vorbestimmte Anzahl (z.B. ein oder zwei) davor und dahinter liegender Radsätze oder Drehgestelle zu vergleichen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung können die empfangenen Messdaten entsprechend einem zeitlichen Versatz, mit dem die jeweiligen Radsätze oder Drehgestelle denselben Ort auf einer Schiene überfahren, für den Vergleich zugeordnet werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Messdaten zeitrichtig miteinander verglichen und Fehlentscheidungen vermieden werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann der Vergleich der gesammelten Messdaten bspw. auf einer Kreuzkorrelation oder einem Kreuzkorrelationsspektrum durchzuführen. Durch diesen Vergleichsansatz kann eine zuverlässige Auswertung auf Grundlage der Ähnlichkeit der gesammelten Messdaten an verschiedenen Messstellen erzielt werden. Im Einzelnen kann der Vergleich bspw. da- rauf abgestellt werden, ob sich das Maximum der Kreuzkorrelation bei einem zeitlichen Versatz zeigt, der sich aus der Fahrtgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs und dem Abstand der Achsen der verglichenen Radsätze oder Drehgestelle ergibt.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann eine Nachbereitung der gesammelten Messdaten vorgenommen werde, um die Zuverlässigkeit der Vergleichsoperation zu erhöhen. Die
Nachbereitung kann dabei bspw. zumindest eines aus Neuabtastung, Filterung, Bildung eines gleitenden Effektivwerts oder einer Standardabweichung, und Bildung eines Mittelwerts umfassen.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung können die Messdaten auch eine Raddreh- zahl angeben, wobei dies eine ergänzende Anwendung der Entgleisungserfassung zur Ableiten eines Raddurchmessers zur Raddurchmesserkompensation ermöglicht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Systems zur Entgleisungserfassung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Entgleisungserfassung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel.
Es folgt eine Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele anhand eines beispielhaften Schienenfahrzeugs mit einer Anzahl n von Radsätzen mit zugehörigen Messstellen zur Gewinnung von den Fahrbetrieb charakterisierenden Messdaten.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Systems zur Erfassung einer Entgleisung, wobei die Vibrationen beim Fahrbetrieb angebende Messdaten an n Radsätzen 10-1 bis 10-n mittels entsprechender Detektoren (D) 20-1 bis 20-n gewonnen werden. Die Messdaten oder Messsignale am Aus- gang der Detektoren 20-1 bis 20-n können dann optional einer Nachbereitung in entsprechenden Nachbereitungseinrichtungen (N) 30-1 bis 30-n unerzogen werden. Eine solche Nachbereitung der gemessenen Daten vor dem Vergleich kann bspw. zumindest eine Bearbeitung aus Neuabtastung, Filterung, gleitendem Effektivwert oder Standardabweichung und gleitendem Mittelwert umfassen. Dadurch kann entweder die Rechenzeit oder Datenübertragung verringert oder die Zuverlässigkeit des Algorithmus erhöht werden.
Die gemessenen Vibrationsdaten (vorzugsweise in Vertikalrichtung, alternativ zu Vibrationen wären auch andere Daten wie bspw. optische Daten zur Abstandsmessung Rad-Schiene denkbar) werden an den mehreren Radsätzen oder Einzelrädern 10-1 bis 10-n gewonnen und ggf. nachbereitet. Danach erfolgt ein Vergleich der Messdaten in einer Vergleichseinrichtung (V) 40, wobei z.B. die Messdaten eines jeden Radsatzes 10-1 bis 10-n mit den Messdaten des in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs davor- und dahinterliegenden Radsatzes verglichen werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Überfahren desselben Ortes in allen nicht entgleisten Radsätzen vergleichbare Vibrationen (oder andere den Fahrbetrieb charakterisierende Merkmale) hervorruft, während das Verhalten entgleister Radsätze deutlich davon abweicht. Falls die Vergleichseinrichtung 40 durch Vergleich der gesammelten Messdaten feststellt, dass entlang das Schienenfahrzeug zumindest ein Radsatz markante Unterschiede in den Messdaten aufweist (d.h., die Messdaten um mindestens ein vorbestimmtes Ausmaß von den Messdaten der übrigen Radsätze oder Drehgestelle abweichen), wird von einer Entgleisung ausgegangen und ein entsprechendes Ausgangssignal 50 abgegeben. Dabei kann der zeitliche Versatz berücksichtigt werden, mit dem die Radsätze 10-1 bis 10-n denselben Ort auf der Schiene überfahren, so dass die Messdaten zeitrichtig verglichen werden.
Der Vergleich in der Vergleichseinrichtung 40 kann anhand einer Kreuzkorrelation oder eines Kreuzleistungsdichtespektrums zwischen den Messdaten der Vibrationen (z.B. Beschleunigungsdaten oder - Signale) erfolgen. Bei der Kreuzkorrelation kann beispielsweise verglichen werden, ob sich das Maximum der Korrelation bei einem zeitlichen Versatz zeigt, der sich aus der bekannten Fahrtgeschwindig- keit und dem bekannten Abstand der verglichenen Achsen ergibt.
Ein Vorteil der vorgeschlagenen vergleichsgesteuerten Entgleisungserfassung liegt darin, dass eine zuverlässige Entgleisungserkennung auch in solchen Fällen möglich ist, bei denen sich der entgleiste und der nicht entgleiste Zustand im Beschleunigungsniveau nur geringfügig unterscheiden. Dies ist bspw. bei einem schlechten Schienenabschnitt der Fall, bei dem auch im nicht entgleisten Zustand hohe Vibrationen auftreten, oder bei einer festen Fahrbahn, die auch im entgleisten Zustand lediglich niedrige Vibrationen ohne charakteristischen Frequenzgehalt hervorruft.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Entgleisungserfassungsverfahrens gemäß einem zweiten Ausfüh- rungsbeispiel, das beispielsweise als Software in einer computergesteuerten Entgleisungserfassungvorrichtung implementiert werden kann.
Nach dem Programmstart werden im Schritt 201 zunächst Messdaten eines an verschiedenen Messstellen (z.B. an den Radsätzen oder Drehgestellen) entlang des Schienenfahrzeugs gemessenen, den Fahrbetrieb charakterisierenden Parameters (z.B. Vibration, Beschleunigung, Abstand Rad-Schiene, etc.) im Fahrbetrieb des Schienenfahrzeugs gesammelt. Es folgt im Schritt 202 eine optionale Nachbereitung der Daten in oben beschriebener Weise. Danach werden die Messdaten im Schritt 203 einem Vergleich unterzogen, wie bspw. im ersten Ausführungsbeispiel erläutert, und im anschließenden Schritt 204 wird fortlaufend geprüft, ob die gemessenen Parameterdaten an zumindest einer der Messstellen eine markante oder signifikante Unterschied zeigen, also um mindestens ein vorbestimmtes Ausmaß von den Messdaten der übrigen Radsätze oder Drehgestelle abweichen. Solange dies nicht der Fall ist, springt der Ablauf zurück zum Schritt 201 und neue Parameterdaten werden von den De- tektoren an den Messstellen eingelesen und gesammelt. Sobald jedoch im Schritt 204 ein markanter oder signifikanter Unterschied festgestellt wird, schreitet der Ablauf zum Schritt 205 und Entgleisungsmaßnahmen (also Signalisierungsmaßnahmen und/oder Gegenmaßnahmen bei Entgleisungen) werden eingeleitet.
Das Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann auch gemeinsam mit anderen Verfahren zur Entgleisungsdetektion eingesetzt werden, um deren Aussagegenauigkeit zu erhöhen. Des Weiteren kann das Verfahren auch mit einer Messung der Raddrehzahl kombiniert werden, um den aktuellen Raddurchmesser abzuleiten und eine Kompensation des Raddurchmessers durchzuführen. Da sich der Raddurchmesser aufgrund von Verschleiß nur langsam ändert, können Verschleiß und Entgleisung voneinander unterschieden werden.
Zusammenfassend wurden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Entgleisung eines Schienenfahrzeugs beschrieben, wobei einen Fahrbetrieb charakterisierende Messdaten von einer Vielzahl von Radsätzen oder Drehgestellen des Schienenfahrzeugs gesammelt und verglichen werden, und wobei das Vorliegen einer Entgleisung dann festgestellt wird, wenn die Messdaten zumindest eines Radsatzes oder Drehgestells um mindestens ein vorbestimmtes Ausmaß von den Messdaten der übrigen Radsätze oder Drehgestelle abweichen. Es wird angemerkt, dass bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen alternative oder zusätzliche geeignete, den Fahrbetrieb charakterisierende optische, mechanische, elektrische und/oder akustische Parameter für den Vergleich der Radsätze oder Drehgestelle herangezogen werden können. Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten
Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (40) zur Erfassung einer Entgleisung eines Schienenfahrzeugs, wobei die Vorrichtung (40) ausgestaltet ist zum Empfangen von einen Fahrbetrieb charakterisierenden Messdaten einer Vielzahl von Radsätzen (10-1 bis 10-n) oder Drehgestellen des Schienenfahrzeugs, zum Vergleichen der Messdaten der Vielzahl von Radsätzen (10-1 bis 10-n) oder Drehgestellen des Schienenfahrzeugs, und zum Feststellen des Vorliegens einer Entgleisung, wenn die Messdaten zumindest eines Radsatzes oder Drehgestells um mindestens ein vorbestimmtes Ausmaß von den Messdaten der übrigen Radsätze oder Drehgestelle abweichen.
2. Vorrichtung (40) nach Anspruch 1, wobei die Messdaten Vibrationen, insbesondere Vibrationen in vertikaler Richtung, des jeweiligen Radsatzes oder Drehgestells angeben.
3. Vorrichtung (40) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Messdaten einen Abstand zwischen Rad und Schiene am jeweiligen Radsatz oder Drehgestell angeben.
4. Vorrichtung (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (40) ausgestaltet ist, die Messdaten jeweils eines mittleren Radsatzes oder ein mittleres Drehgestells mit den Messdaten einer vorbestimmte Anzahl davor und dahinter liegender Radsätze oder Drehgestelle zu vergleichen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (40) ausgestaltet ist, die empfangenen Messdaten entsprechend einem zeitlichen Versatz, mit dem die jeweiligen Radsätze oder Drehgestelle denselben Ort auf einer Schiene überfahren, für den Vergleich zuzu- ordnen.
6. Vorrichtung (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (40) ausgestaltet ist, den Vergleich basierend auf einer Kreuzkorrelation oder einem Kreuzkorrelationsspektrum durchzuführen.
7. Vorrichtung (40) nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung (40) ausgestaltet ist, den Vergleich darauf zu stützen, ob sich das Maximum der Kreuzkorrelation bei einem zeitlichen Versatz zeigt, der sich aus der Fahrtgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs und dem Abstand der Achsen der verglichenen Radsätze oder Drehgestelle ergibt .
8. Vorrichtung (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (40) aus- gestaltet ist, die Messdaten vor dem Vergleichen einer Nachbereitung zu unterziehen.
9. Vorrichtung (40) nach Anspruch 8, wobei die Nachbereitung zumindest eines aus Neuabtastung, Filterung, Bildung eines gleitenden Effektivwerts oder einer Standardabweichung, und Bildung eines Mittelwerts umfasst.
10. Vorrichtung (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messdaten eine Raddrehzahl angeben und die Vorrichtung (40) ausgestaltet ist zum Ableiten eines Raddurchmessers und zum Durchführen einer Raddurchmesserkompensation.
11. System zur Erfassung einer Entgleisung eines Schienenfahrzeugs, mit einer Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einer Vielzahl von Detektoren (20-1 bis 20-n) zur Erfassung der den Fahrbetrieb charakterisierenden Messdaten der Vielzahl von Radsätzen (10-1 bis 10-n) oder Drehgestellen des Schienenfahrzeugs.
12. Verfahren zum Erfassen einer Entgleisung eines Schienenfahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst:
- Empfangen von einen Fahrbetrieb charakterisierenden Messdaten einer Vielzahl von Radsätzen (10-1 bis 10-n) oder Drehgestellen des Schienenfahrzeugs,
- Vergleichen der Messdaten der Vielzahl von Radsätzen (10-1 bis 10-n) oder Drehgestellen des Schienenfahrzeugs, und
- Feststellen des Vorliegens einer Entgleisung, wenn die Messdaten zumindest eines Radsatzes oder Drehgestells um mindestens ein vorbestimmtes Ausmaß von den Messdaten der übrigen Radsätze oder Drehgestelle abweichen.
13. Computerlesbares Speichermedium, auf dem ein auf einem Computersystem ausführbarer
Programmcode gespeichert ist, der bei seiner Ausführung die Schritte des Verfahrensanspruchs 12 erzeugt.
14. Computerprogramm mit Codemitteln, die bei ihrer Ausführung auf einem Computersystem die Schritte des Verfahrensanspruchs 12 erzeugen.
EP16798665.2A 2015-11-11 2016-11-10 Verfahren und vorrichtung zur vergleichsgesteuerten entgleisungserfassung Active EP3374246B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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