ES2207986T3 - PROCEDURE TO RECOGNIZE DAMAGE TO RAILWAY TRAFFIC. - Google Patents
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Abstract
Description
Procedimiento para reconocer daños en el tráfico ferroviario.Procedure to recognize traffic damage railway
La invención concierne a un procedimiento para reconocer daños que perjudican la seguridad de funcionamiento en el tráfico ferroviario de vehículos ferroviarios agrupados formando trenes, especialmente trenes de alta velocidad, del género definido en el preámbulo de la reivindicación 1.The invention concerns a method for recognize damages that impair the safety of operation in the rail traffic of grouped rail vehicles forming trains, especially high-speed trains, of the defined genre in the preamble of claim 1.
Para la seguridad en el tráfico ferroviario es ineludible reconocer a tiempo daños que puedan conducir a considerables perturbaciones del funcionamiento o incluso a accidentes con riesgo para las personas. Tales daños pueden presentarse tanto en el tren, y aquí en los distintos bogies de los vagones y del vehículo tractor, como en el trayecto de la vía, y aquí en el cuerpo de la vía o en la superestructura. Hasta ahora se han realizado para ello inspecciones, mantenimientos y controles de los trayectos de vía y del parque de trenes a intervalos regulares, efectuándose también ensayos de materiales en partes del vehículo relevantes para la seguridad, como los mecanismos de rodadura y las ruedas de los vehículos ferroviarios, para descubrir a tiempo fatigas del material, fisuras y similares que, a largo plazo, conduzcan a daños. A pesar de estos controles regulares e intensos, se presentan entre los intervalos de inspección daños que se mantienen sin descubrir hasta la próxima inspección y que albergan en sí un riesgo considerable para el tráfico ferroviario.For rail traffic safety it is unavoidable recognize in time damages that may lead to considerable disruptions of operation or even to Accidents with risk for people. Such damages can show up both on the train, and here in the different bogies of the wagons and the tractor vehicle, as in the path of the track, and here in the body of the track or in the superstructure. So far it is they have carried out inspections, maintenance and controls of track and train park journeys at intervals regular, also testing materials in parts of the vehicle relevant to safety, such as the mechanisms of rolling and wheels of railway vehicles, to discover in time material fatigue, fissures and the like that, over term, lead to damage. Despite these regular checks and Intense, damage occurs between inspection intervals they remain undiscovered until the next inspection and that they contain a considerable traffic risk railway
En un procedimiento conocido para vigilar vehículos ferroviarios agrupados formando trenes (DE 298 11 208 U1) se han dispuesto en todos los bogies como sensores unos piezoelementos que van asociados cada uno de ellos a un eje y unidos con una unidad de evaluación central a través de una unión alámbrica. Los sensores captan las vibraciones provocadas por irregularidades en el recorrido de rodadura de las ruedas, por ejemplo al pasar sobre un punto de empalme soldado en los carriles, y transmiten señales correspondientes a la unidad de evaluación. La unidad de evaluación compara las señales una con otra y reconoce un funcionamiento inalterado cuando todas las señales son iguales y se presentan desplazadas en el tiempo. Si una de las ruedas presenta un daño, por ejemplo una rotura de la rueda o un aplanamiento en el perímetro de la rueda, únicamente el sensor asociado a esta rueda emite una señal. Dado que faltan señales correspondientes de los restantes sensores, la unidad de evaluación reconoce una perturbación y emite una señal de aviso óptica o acústica e induce eventualmente un frenado de emergencia.In a known procedure to monitor Railway vehicles grouped together forming trains (DE 298 11 208 U1) they have been arranged in all bogies as sensors about piezoelements that are each associated with an axis and linked with a central evaluation unit through a union wired. The sensors capture the vibrations caused by irregularities in the rolling path of the wheels, for example when passing over a welded junction point on the rails, and transmit corresponding signals to the evaluation unit. The evaluation unit compares the signals with each other and recognizes a unchanged operation when all signals are equal and are present displaced in time. If one of the wheels presents a damage, for example a wheel break or a flattening in the perimeter of the wheel, only the sensor associated with this wheel emits a signal Since there are missing corresponding signals from the remaining sensors, the evaluation unit recognizes a disturbance and emits an optical or acoustic warning signal and induces possibly emergency braking.
La invención se basa en el problema de indicar un procedimiento de la clase citada al principio con el que se reconozcan inmediatamente al menos daños que se presenten en los vehículos ferroviarios durante el funcionamiento de marcha, de modo que eventualmente el conductor pueda adoptar medidas correspondientes, por ejemplo un frenado forzoso, para evitar un aumento de la magnitud del daño.The invention is based on the problem of indicating a procedure of the class cited at the beginning with which immediately recognize at least damages that occur in the railway vehicles during running, so eventually the driver can take action corresponding, for example a forced braking, to avoid a increased magnitude of damage
El problema se resuelve con las características de la reivindicación 1.The problem is solved with the features of claim 1.
El procedimiento según la invención tiene la ventaja de que los mecanismos de rodadura - agrupados en bogies - de los distintos vehículos ferroviarios de un tren, especialmente un tren de alta velocidad, son vigilados en cuanto a ruido continuamente y en línea y con ellos se ponen de manifiesto enseguida, es decir, inmediatamente a la aparición del daño, los daños que se presenten en las ruedas o en los cojinetes de eje, de modo que se puedan sacar consecuencias correspondientes por parte del conductor del tren. Con ayuda de los ruidos recogidos en los bogies, el procedimiento está en condiciones de diferenciar entre daños en el tren, es decir, en uno u otro bogie, y en el trayecto de vía. El reconocimiento de daños es unívoco y proporciona una manifestación tanto cuantitativa como cualitativa sobre el daño reconocido. Debido al alto número de sensores existentes en los bogies para la captación de ruidos y la comparación multidimensional de los modelos de bogies en el análisis de modelos, el procedimiento tiene una alta seguridad frente a averías y una pequeña tasa de alarmas falsas.The process according to the invention has the advantage of rolling mechanisms - grouped into bogies - of the different railway vehicles of a train, especially a high speed train, are monitored for noise continuously and online and with them they are revealed immediately, that is, immediately upon the appearance of the damage, the damage to the wheels or axle bearings, of so that corresponding consequences can be drawn on the part of the train driver. With the help of the noises collected in the Bogies, the procedure is in a position to differentiate between damage to the train, that is, in one or another bogie, and on the way of track. The recognition of damages is unique and provides a both quantitative and qualitative manifestation of the damage recognized. Due to the high number of sensors in the Bogies for noise capture and multidimensional comparison of the bogie models in the model analysis, the procedure has high security against breakdowns and a Small false alarm rate.
Se desprenden de las demás reivindicaciones formas de ejecución convenientes del procedimiento según la invención con ejecuciones y perfeccionamientos ventajosos de esta última.They follow from the other claims convenient forms of execution of the procedure according to the invention with executions and advantageous improvements of this last.
Según una forma de ejecución ventajosa de la invención, se deriva de la totalidad de los modelos de ruido de los bogies un modelo de ruido del tren en el que está almacenado para cada modelo de ruido de bogie, en coordinación espacial con el bogie, en función del tiempo, la amplitud y fase en diferentes bandas de frecuencia que cubren el dominio de frecuencia en su totalidad. Para el análisis de modelos se aprovechan las variaciones temporales a través de los bogies en todas las bandas de frecuencia.According to an advantageous embodiment of the invention is derived from all the noise models of the bogies a train noise model in which it is stored for each bogie noise model, in spatial coordination with the Bogie, depending on time, amplitude and phase in different frequency bands that cover the frequency domain in your whole. For model analysis, the temporary variations through the bogies in all bands of frequency.
Mediante esta transformación de los modelos de ruido de los bogies en un modelo de ruido de tren que tiene en cuenta las particularidades del tren y la realización del análisis de modelos en el modelo de ruido del tren resulta posible una diferenciación ampliamente segura frente a perturbaciones y unívoca entre daños en el tren y en el trayecto de vía con una tasa de alarmas falsas fuertemente limitada. Se pueden eliminar particularidades del trayecto de vía, por ejemplo puentes y túneles, y éstas no conducen a una alarma de daño.Through this transformation of the models of Bogie noise in a train noise model that has in account the train's particularities and the analysis of models in the train noise model a possible widely safe differentiation against disturbances and univocal between damage on the train and on the track with a fee of False alarms strongly limited. Can be removed particularities of the track path, for example bridges and tunnels, and these do not lead to a damage alarm.
La tasa de alarmas falsas en el reconocimiento de daños del trayecto de vía se reduce aún más haciendo que, según una forma de ejecución ventajosa de la invención, se incorporen en el análisis de modelos informaciones sobre el trayecto de vía actualmente recorrido, las cuales se toman de una red de trayectos digitalmente archivada, y según otra forma de ejecución de la invención se precalculan en el análisis de modelos, por medio de la velocidad de marcha y las distancias conocidas entre bogies, instantes de aparición de variaciones iguales en los modelos de ruido de los bogies, así como, en caso de coincidencia de los instantes del precálculo y de su aparición real, se reconocen daños en el trayecto de vía.The false alarm rate in the recognition of Track path damage is further reduced by causing An advantageous embodiment of the invention is incorporated in model analysis information about the track path currently traveled, which are taken from a network of paths digitally archived, and according to another form of execution of the invention are precalculated in model analysis, by means of the walking speed and known distances between bogies, moments of appearance of equal variations in the models of noise of the bogies, as well as, in case of coincidence of moments of the precalculus and its actual appearance, damage is recognized on the track.
Según otra ejecución de la invención, las perturbaciones y daños reconocidos se archivan en índices de perturbaciones, concretamente en asociación con el bogie o con el plano del trayecto de vía, para poder verificar así de manera reproducible los daños descubiertos con el fin de adoptar medidas de reparación.According to another embodiment of the invention, the Disturbances and recognized damages are filed in indices of disturbances, specifically in association with the bogie or with the track path plan, so that you can verify so reproducible damage discovered in order to take action repair.
Según una forma de ejecución preferida de la invención, se asigna a al menos cada rueda del mecanismo de rodadura en cada bogie un transductor de sonido y se acopla éste acústicamente bien a la rueda asociada. Como transductor de sonido se emplean preferiblemente transductores de sonido estructural, pero éstos pueden sustituirse también por micrófonos. Es posible una combinación de transductores de sonido estructural y de sonido en el aire. Con las señales de salida de cada transductor de sonido se forma un modelo de ruido de rueda en el que el ruido o su espectro de frecuencia está almacenado en función del tiempo. La formación del modelo de ruido de bogie se efectúa mediante suma y/o combinación lógica de los modelos de ruido de las ruedas. Mediante la derivación descrita de los modelos de ruido de los bogies de la totalidad de los modelos de ruido de las ruedas de un bogie se reduce drásticamente la tasa de alarmas falsas, ya que, por un lado, las desviaciones originadas por la fabricación en el comportamiento del ruido de las distintas ruedas no son interpretadas como daños y, por otro lado, las variaciones de ruido originadas por los daños en solamente una rueda no pasan inadvertidos en el ruido total del bogie.According to a preferred embodiment of the invention, is assigned to at least each wheel of the mechanism of roll in each bogie a sound transducer and this one is coupled acoustically well to the associated wheel. As sound transducer preferably structural sound transducers are used, but these can also be replaced by microphones. it's possible a combination of structural sound and sound transducers in the air. With the output signals of each sound transducer a wheel noise model is formed in which the noise or its Frequency spectrum is stored as a function of time. The Bogie noise model formation is done by adding and / or logical combination of wheel noise models. Through the described derivation of the noise models of the bogies of the all the noise models of the wheels of a bogie are dramatically reduces the false alarm rate, because, for a side, the deviations caused by manufacturing in the noise behavior of different wheels are not interpreted as damage and, on the other hand, noise variations caused by damage to only one wheel do not pass unnoticed in the total noise of the bogie.
Se describe seguidamente la invención con más detalle haciendo referencia a un ejemplo de ejecución de un dispositivo representado en el dibujo para reconocer daños en el tráfico ferroviario. Muestran en representación esquemática:The invention is described below with more detail referring to an example of execution of a device depicted in the drawing to recognize damage to the rail traffic. They show in schematic representation:
La Figura 1, un esquema de bloques y un dispositivo para reconocer daños en el tren y el trayecto de vía en el tráfico ferroviario,Figure 1, a block diagram and a device to recognize damage to the train and track path in rail traffic,
la Figura 2, un alzado lateral de un bogie de un vagón de tren,Figure 2, a side elevation of a bogie of a train car
La Figura 3, una vista en planta del bogie de la Figura 2,Figure 3, a plan view of the bogie of the Figure 2
la Figura 4, un esquema de desarrollo para explicar el procedimiento de reconocimiento de daños por medio del dispositivo según la Figura 1,Figure 4, a development scheme for explain the damage recognition procedure through device according to Figure 1,
la Figura 5, un detalle más especificado del esquema de desarrollo para ilustrar un caso de daño,Figure 5, a more specified detail of the development scheme to illustrate a case of damage,
las Figuras 6 y 7, cada una de ellas una representación ampliada de un modelo de ruido de bogie según la Figura 5 en funcionamiento sin avería (Figura 6) y al presentarse un caso de avería (Figura 7),Figures 6 and 7, each of them a enlarged representation of a bogie noise model according to the Figure 5 in operation without breakdown (Figure 6) and when presented a case of breakdown (Figure 7),
la Figura 8, una representación simplificada de un modelo de ruido de tren para una banda de frecuencia seleccionada X bajo funcionamiento sin avería,Figure 8, a simplified representation of a train noise model for a frequency band selected X under faultless operation,
la Figura 9, una representación idéntica a la de la Figura 8 al pasar sobre un puente,Figure 9, a representation identical to that of Figure 8 as it passes over a bridge,
la Figura 10, una representación idéntica a la de la Figura 8 al presentarse un defecto en un bogie, yFigure 10, a representation identical to that of Figure 8 when a defect occurs in a bogie, and
la Figura 11, una representación idéntica a la de la Figura 8 al presentarse un defecto en un trayecto de vía.Figure 11, a representation identical to that of Figure 8 when a defect occurs in a track path.
El dispositivo representado en esquema de bloques en la Figura 1 para reconocer daños que perjudican la seguridad de funcionamiento en el tráfico ferroviario de trenes, especialmente trenes de alta velocidad, presenta un procesador 11 montado en un puesto central 10 previsto preferiblemente dentro del vehículo tractor del tren, cuyo procesador está unido a través de un interfaz de bus 12 con un sistema de bus 13 y a través de otro interfaz 14 con una línea de señal 16 que conduce al puesto de conducción 15 del tren. El sistema de bus 13 se extiende desde el puesto central 10 hasta los distintos bogies 17 de los vehículos ferroviarios individuales acoplados formando el tren. Además, en el puesto central 10 están presentes varios soportes de datos 18, 19 que van unidos con un procesador 11. En el soporte de datos 18 pueden estar archivadas informaciones Z sobre el tren, como tipo de vagón, tipo de vehículo tractor, número de vagones, clase de bogies y número de bogies, y están archivadas informaciones S sobre el trayecto de vía, como túneles, puentes, agujas, etc., que están integradas preferiblemente en un plano del trayecto digitalmente archivado. Dado que en general los trenes están compuestos casi siempre en forma más o menos variable, se tiene que, para lograr una mayor flexibilidad, las informaciones del tren son proporcionadas preferiblemente desde el puesto de conducción 15 al procesador 11. El soporte de datos 19 sirve como un denominado índice de averías en el que se archivan daños reconocidos por el dispositivo en el tren o en el trayecto de vía en asociación con el sensor de daño correspondiente.The device represented in block diagram in Figure 1 to recognize damages that impair the safety of operation in railway train traffic, especially High-speed trains, features a processor 11 mounted on a central position 10 preferably provided inside the vehicle train tractor, whose processor is attached through a bus interface 12 with a bus system 13 and through another interface 14 with a signal line 16 leading to the post of 15 train driving. The bus system 13 extends from the central position 10 to the different bogies 17 of the vehicles individual railroads coupled forming the train. Also, in the central station 10 there are several data carriers 18, 19 that are linked with a processor 11. In data carrier 18 Z information about the train can be archived, as a type of wagon, type of tractor vehicle, number of wagons, class of Bogies and number of Bogies, and S information is archived on the track path, such as tunnels, bridges, needles, etc., that are preferably integrated in a plane of the path digitally archived. Since in general the trains are composed almost always in a more or less variable way, you have to, to achieve greater flexibility, train information is preferably provided from the driving position 15 to processor 11. The data carrier 19 serves as a so-called failure rate in which damages recognized by the device on the train or on the track in association with the corresponding damage sensor.
En el puesto de conducción 15 están dispuestos emisores 20, 21 de señales de aviso ópticas y acústicas que se activan en caso de daño por medio de señales de control generadas en el procesador 11, así como una unidad de visualización 22 en forma de una pantalla, sobre la cual se visualizan la clase, el lugar y la calidad del daño. Por medio de un teclado de entrada 23 el conductor puede comunicarse con el procesador 11, pudiendo, por ejemplo, introducir las informaciones para el tren individual.In the driving position 15 are arranged emitters 20, 21 of optical and acoustic warning signals that are activated in case of damage by means of generated control signals in processor 11, as well as a display unit 22 in form of a screen, on which the class is displayed, the place and quality of damage. By means of an input keyboard 23 the driver can communicate with the processor 11, being able, by For example, enter information for the individual train.
Un bogie 17 de un vagón de tren está representado esquemáticamente en alzado lateral en la Figura 2 y en vista en planta en la Figura 3. El bogie 17 presenta un mecanismo de rodadura de dos ejes con un total de cuatro ruedas 24 que están montadas por parejas de manera solidaria en rotación sobre uno de los dos ejes 29. Cada eje 29 está apoyado en dos cojinetes de eje 25 que están alojados en un bastidor 26 del bogie 17. Los cojinetes de eje 25 están cubiertos en el lado frontal con casquetes 27 en los que se han practicado aberturas de alojamiento para emisores de valores de medida. El bogie 17 puede girar en conjunto en torno a un pivote montado en el chasis del vagón, no representado, que está alojado en un cojinete liso 28 dispuesto en posición centrada en el bastidor 26. Cada vagón del tren tiene dos bogies 17, de modo que en la composición de vagones que forma el tren está presente un número grande de bogies 17. En cada abertura de alojamiento de los casquetes de eje 27 está instalado un transductor de sonido 30 que va unido a través de una unión enchufable 31 con una electrónica integrada en una caja 32 para la preamplificación y/o la conversión analógica/digital de las señales de salida eléctricas del transductor de sonido 30. Las cajas 32 de la electrónica están fijadas al bastidor 26 del bogie 17 y se pueden conectar al sistema de bus 13 por medio de un enchufe 33. Como transductor de sonido 30 se emplea preferiblemente un transductor de sonido estructural. Es posible tanto la utilización de transductores de sonido estructural, por ejemplo micrófonos, como la combinación de transductores de sonido estructural y de sonido en el aire. Cada bogie 17 presenta en el ejemplo de ejecución un total de cuatro transductores de sonido 30 que están bien acoplados a la rueda asociada 24 del mecanismo de rodadura, de modo que se cada transductor de sonido 30 recoge ruidos generados por la rueda asociada 24. Las señales de salida de los transductores de sonido 30 son preamplificadas y convertidas digitalmente, y las señales digitales son transmitidas al procesador 11 a través del sistema de bus 13 construido en banda ancha y archivadas allí.A bogie 17 of a train car is represented schematically in side elevation in Figure 2 and in view in plant in Figure 3. Bogie 17 presents a mechanism of two-axis rolling with a total of four wheels 24 that are mounted in pairs in a solidarity way in rotation on one of the two shafts 29. Each shaft 29 is supported by two shaft bearings 25 that are housed in a frame 26 of the bogie 17. The bearings of axis 25 are covered on the front side with caps 27 in which have been made accommodation openings for issuers of measurement values Bogie 17 can revolve around a pivot mounted on the chassis of the wagon, not shown, which is housed in a plain bearing 28 arranged in a position centered on the frame 26. Each train car has two bogies 17, so that In the composition of wagons that form the train is present a large number of bogies 17. In each accommodation opening of the shaft caps 27 is installed a sound transducer 30 that it is connected through a plug-in connection 31 with an electronics integrated in a box 32 for preamp and / or conversion analog / digital of the electrical output signals of the sound transducer 30. The electronics boxes 32 are fixed to the frame 26 of the bogie 17 and can be connected to the system of bus 13 via plug 33. As sound transducer 30 a structural sound transducer is preferably used. It is possible both the use of sound transducers structural, for example microphones, such as the combination of structural sound and airborne sound transducers. Each Bogie 17 presents in the execution example a total of four 30 sound transducers that are well coupled to the wheel associated 24 of the rolling mechanism, so that each 30 sound transducer picks up noise generated by the wheel associated 24. The output signals of the sound transducers 30 are preamplified and digitally converted, and the signals digital are transmitted to processor 11 through the system of Bus 13 built in broadband and filed there.
Para reconocer daños producidos en los vehículos ferroviarios o en el trayecto de vía actualmente recorrido por el tren se procesan en línea en el procesador 11 los datos archivados de la manera que se describe seguidamente. A fines de ilustración, se ha representado en la Figura 4 un esquema de desarrollo del proceso de señales, estando agrupados en bloques los distintos pasos del procedimiento.To recognize damage to vehicles railways or on the track currently traveled by the train is processed online in processor 11 the archived data in the manner described below. For the purpose of illustration, a development scheme of the signal processing, the different being grouped in blocks procedural steps
De la pluralidad de bogies 17 existentes en el tren se han representado en la Figura 4 solamente el primero y el enésimo bogie 17 con los cuatro transductores de sonido 30 por cada bogie 17, así como las cuatro cajas de electrónica 32 para la preamplificación y la conversión A/D de las señales de salida de los cuatro transductores 30. Rige la misma consideración para los demás bogies 17. Con las señales de salida digitales de los cuatro transductores de sonido 30 por bogie 17, archivadas en el procesador 11, se forma en los bloques 34 un modelo de ruido de rueda en el que está almacenado el ruido o su espectro de frecuencia (amplitud y fase) en función del tiempo. Ese modelo de ruido de rueda está representado a título de ejemplo en la Figura 5 para los cuatro transductores de sonido de rueda 30 del primer bogie 17. La amplitud (nivel en dB), solamente indicada aquí, está simbolizada por la intensidad de las líneas de frecuencia. Es posible una representación idéntica para la fase. La representación gráfica de los modelos de ruido de rueda según la Figura 5 sirve únicamente para facilitar la comprensión del desarrollo del procedimiento. Las funciones se presentan en realidad solamente como juegos de datos. Con los cuatro modelos de ruido de las ruedas 24 pertenecientes a un bogie 17 se forma un modelo de ruido de bogie por suma y/o combinación lógica de los cuatro modelos de ruido de rueda (bloque 36 en la Figura 4). En el modelo de ruido de bogie 37, como se representa también a título de ejemplo en la Figura 5, está almacenado nuevamente el espectro de frecuencia en función del tiempo, estando caracterizada la amplitud (nivel en dB) por la intensidad de las líneas de frecuencia. El bloque 36 trabaja con un algoritmo adecuado para asegurar que una anomalía de ruido que se presente en una de las cuatro ruedas 24 no pase desapercibida en el ruido suma de las cuatro ruedas, sino que se conserve claramente en el modelo de ruido de bogie 37. Este se ha representado a título de ejemplo en la Figura 5 con relación a un daño de la tercera rueda 24 del bogie 17. Las ruedas No. 1, 2 y 4 del bogie 17 (visto de izquierda a derecha en la Figura 5) son plenamente funcionales y están exentas de daños, y debido a su clase de construcción y montaje, muestran un espectro de frecuencia típico, en el que las líneas de frecuencia más marcadas y constantes en el tiempo pueden provenir de resonancias propias de las ruedas 24. Los desequilibrios en las ruedas 24 se hacen también perceptibles como líneas de frecuencia, si bien éstas varían en función del número de revoluciones en la rueda 24. Este modelo de ruido de rueda es típico del ruido producido por la rueda 24 durante la marcha y puede considerarse como una denominada "huella dactilar" de la rueda 24. En aras de una mayor sencillez, se ha supuesto en la Figura 5 que las tres ruedas No. 1, 2 y 4 poseen la misma "huella dactilar". La rueda No. 3 presenta un daño, por ejemplo un desconchado o un punto de fisura en la pestaña, lo que conduce a un desplazamiento de la resonancias propias de la rueda y repercute en el espectro de frecuencia mediante un desplazamiento de una o varias líneas de frecuencia (véase la representación del modelo de ruido 35 para la tercera rueda 24). Dado que con una sencilla suma de los cuatro modelos de ruido de rueda para formar el modelo de ruido del bogie pasaría desapercibida la línea de frecuencia característica del daño de la tercera rueda 24 en el espectro de frecuencia del modelo de ruido del bogie y posiblemente no sería detectada, se asegura mediante un algoritmo adecuado en el bloque 36 que esta línea de frecuencia se destaque en el modelo de ruido del bogie por medio de una alta amplitud (nivel en dB), tal como se representa a título de ejemplo en el modelo de ruido de bogie 37 en la Figura 5.Of the plurality of bogies 17 existing in the train are shown in Figure 4 only the first and the 20th bogie 17 with the four 30 sound transducers for each Bogie 17, as well as the four electronics boxes 32 for the Preamp and A / D conversion of the output signals of the four transducers 30. The same consideration applies to other bogies 17. With the four digital output signals sound transducers 30 by bogie 17, filed in the processor 11, a noise model of wheel in which the noise or its spectrum of is stored frequency (amplitude and phase) as a function of time. That model of Wheel noise is represented by way of example in Figure 5 for the four wheel 30 sound transducers of the first Bogie 17. The amplitude (level in dB), only indicated here, is symbolized by the intensity of the frequency lines. It is possible an identical representation for the phase. The representation graph of the wheel noise models according to Figure 5 serves only to facilitate the understanding of the development of process. The functions are actually presented only like data sets With the four wheel noise models 24 belonging to a bogie 17 a noise model of Bogie by sum and / or logical combination of the four noise models wheel (block 36 in Figure 4). In the noise model of Bogie 37, as also represented by way of example in the Figure 5, the frequency spectrum is stored again in function of time, the amplitude being characterized (level in dB) by the intensity of the frequency lines. Block 36 works with an appropriate algorithm to ensure that a noise anomaly that occurs on one of the four wheels 24 does not pass unnoticed in the sum of the four wheels, but it keep clearly in the bogie 37 noise model. This has been represented by way of example in Figure 5 in relation to a damage of the third wheel 24 of the bogie 17. Wheels No. 1, 2 and 4 from Bogie 17 (seen from left to right in Figure 5) are fully functional and free from damage, and due to its class of construction and assembly, show a frequency spectrum typical, in which the most marked frequency lines and constants in time may come from resonances of the wheels 24. The imbalances in the wheels 24 are also made perceptible as frequency lines, although these vary in function of the number of revolutions in the wheel 24. This model of Wheel noise is typical of the noise produced by wheel 24 during the march and can be considered as a so-called "fingerprint" of wheel 24. For the sake of greater simplicity, it has been assumed in Figure 5 that the three wheels No. 1, 2 and 4 have the same "fingerprint". The wheel No. 3 it has a damage, for example a chipping or a crack point in the tab, which leads to a resonance shift own the wheel and affects the frequency spectrum by shifting one or several frequency lines (see representation of noise model 35 for the third wheel 24). Since with a simple sum of the four models of wheel noise to form the bogie noise model would happen unnoticed the frequency line characteristic of the damage of the third wheel 24 in the frequency spectrum of the noise model of the bogie and possibly would not be detected, it is secured by a suitable algorithm in block 36 that this frequency line is stand out in the bogie noise model by means of high amplitude (level in dB), as shown by way of example in the bogie noise model 37 in Figure 5.
En las Figuras 6 y 7 se representan a escala ampliada otros ejemplos de ejecución para un modelo de ruido de bogie. A fines de ilustración, se ha dibujado adicionalmente la evolución de la amplitud (nivel en dB) en función de la frecuencia durante el instante t = 0. En la representación de la Figura 6 se ha supuesto que el bogie 17 con su mecanismo de rodadura está totalmente intacto, de modo que este modelo de ruido de bogie puede considerarse como una denominada "huella dactilar" del bogie No. 1. Cada bogie adicional No. 2 a n (Figura 1) presenta en general una "huella dactilar" autónoma que se diferencia algo de la anterior. En la Figura 7 se ha supuesto que durante aproximadamente 3,5 s ha tenido lugar un daño en el bogie No. 1; por ejemplo, se ha desconchado una parte de un anillo de rodadura de una rueda. Esto se hace perceptible por medio de una línea de frecuencia con alto nivel y por la aparición de otros armónicos en el espectro de frecuencia. La llamada "huella dactilar" del bogie No. 1 para el funcionamiento inalterado se ha modificado así en grado significativo.Figures 6 and 7 are shown to scale expanded other execution examples for a noise model of Bogie For the purpose of illustration, the amplitude evolution (level in dB) as a function of frequency during the instant t = 0. In the representation of Figure 6, has assumed that the bogie 17 with its rolling mechanism is totally intact, so this bogie noise model can be considered a so-called "fingerprint" of the bogie No. 1. Each additional bogie No. 2 to n (Figure 1) presented in general an autonomous "fingerprint" that differs somewhat from the previous one. In Figure 7 it has been assumed that during approximately 3.5 s damage has occurred in bogie No. 1; for example, a part of a rolling ring has been chipped of a wheel. This is made perceptible through a line of frequency with high level and by the appearance of other harmonics in the frequency spectrum The so-called "fingerprint" of Bogie No. 1 for unchanged operation has been modified as follows in significant degree.
Para el reconocimiento de daños se procede básicamente de modo que en un análisis de cada modelo de ruido de bogie se vigilan las variaciones en el tiempo del ruido o de su espectro de frecuencia, y, además, se comparan entre sí y se valoran las variaciones en el tiempo en los modelos de ruido de bogie que pertenecen a bogies consecutivos 17. De este análisis de modelos se extraen seguidamente conclusiones sobre la naturaleza y la calidad de un daño que se presente en el vehículo ferroviario y/o en el trayecto de vía. La clase del daño y la calidad del mismo se visualizan en la unidad de visualización 22 del puesto de conducción 15 y las correspondientes alarmas de daños se dan a conocer por medio de los emisores de señal de aviso 20, 21. En caso de daños extremos se ponen automáticamente en marcha también medidas inmediatamente necesarias, como, por ejemplo, el frenado del tren. Si los daños son menos graves o los daños detectados provienen del trayecto de vía, éstos se pueden archivar en el índice de averías del soporte de datos 19 en asociación con los lugares de daño, sean los bogies del tren o el plano del trayecto de vía.For the recognition of damages proceed basically so that in an analysis of each noise model of Bogie will monitor variations in the time of the noise or its frequency spectrum, and furthermore they compare each other and they value variations over time in noise models of Bogie belonging to consecutive Bogies 17. From this analysis of models are then drawn conclusions about nature and the quality of damage that occurs in the rail vehicle and / or on the track. The damage class and its quality they are displayed in the display unit 22 of the workstation conduction 15 and the corresponding damage alarms are given to know by means of the warning signal emitters 20, 21. In case of extreme damages are automatically launched as well Immediately necessary measures, such as braking of the train. If the damage is less severe or the damage detected they come from the track, these can be archived in the failure rate of data carrier 19 in association with places of damage, be they train bogies or the plane of the journey of track.
Para simplificar el análisis de modelos se deriva primero en el bloque 38 según la Figura 4 de todos los modelos de ruido de los bogies No. 1 a n, empleando las informaciones Z del tren, un denominado modelo de ruido del tren, en el que se han almacenado para cada modelo de ruido de bogie, en asociación en el espacio con la posición del bogie 17 dentro del tren, la amplitud y la fase en bandas de frecuencias diferentes en función del tiempo. Este modelo de ruido del tren para una banda de frecuencia seleccionada X se ha representado a título de ejemplo en las Figuras 8 a 11. Para el caso del ejemplo en el que el tren posee un total de dieciséis bogies 17, se han representado aquí para cada bogie No. 1 a 16 la amplitud (nivel en dB) en la banda de frecuencia X en función del tiempo. A fines de simplificación, en las representaciones de las Figuras 8 a 11 se han representado solamente valores de exploración individuales en un intervalo de tiempo de 2 s de entre los valores de exploración obtenidos para ello por medio de una alta exploración en el tiempo a partir de los modelos de ruido de bogie. Para cada banda de frecuencia adicional está presente una misma representación, de modo que la suma de las bandas de frecuencia cubre todo el espectro de frecuencia de, por ejemplo, 1 Hz - 3 a 4 kHz. El análisis de modelos anteriormente descrito para el reconocimiento de daños con vigilancia de las variaciones en el tiempo en los distintos modelos de ruido de bogie y la comparación de las variaciones en el tiempo en los modelos de ruido de bogies consecutivos 17 se realizan entonces en el bloque 39 mediante comparación multidimensional de las variaciones en el tiempo de la amplitud (nivel en dB) en función del tiempo, las bandas de frecuencia y los bogies. En este análisis de modelos se tienen en cuenta tanto la velocidad de marcha v como las informaciones de trayecto S provenientes del soporte de datos 18, como, por ejemplo, los lugares de puentes, túneles, agujas y similares.To simplify model analysis, we derive first in block 38 according to Figure 4 of all the models of noise of the bogies No. 1 to n, using the information Z of the train, a so-called train noise model, in which they have stored for each bogie noise model, in association in the space with the position of the bogie 17 inside the train, the amplitude and the phase in different frequency bands as a function of time. This train noise model for a frequency band selected X has been represented by way of example in the Figures 8 to 11. For the case of the example in which the train has a total of sixteen bogies 17, have been represented here for each Bogie No. 1 to 16 amplitude (level in dB) in the band of X frequency as a function of time. For the purpose of simplification, in the representations of Figures 8 to 11 have been represented only individual scan values in a range of time of 2 s between the scan values obtained for this by means of a high exploration in time from the Bogie noise models. For each additional frequency band the same representation is present, so that the sum of the frequency bands covers the entire frequency spectrum of, by example, 1 Hz - 3 to 4 kHz. The model analysis above described for the recognition of damages with surveillance of variations in time in the different bogie noise models and the comparison of variations in time in the models of consecutive bogie noise 17 are then performed in the block 39 by multidimensional comparison of variations in the amplitude time (level in dB) as a function of time, the frequency bands and bogies. In this model analysis, take into account both the travel speed v and the S path information from data carrier 18, such as places of bridges, tunnels, needles and Similar.
En la Figura 8 se parte de un funcionamiento sin averías del tren. Todos los mecanismos de rodadura de los bogies No. 1 a 16 giran correctamente. El modelo de ruido del tren muestra niveles constantes en el tiempo casi iguales o niveles no significativamente diferentes en todas las bandas de frecuencia.In Figure 8 it starts from an operation without train breakdowns All bogie rolling mechanisms No. 1 to 16 rotate correctly. The train noise model shows constant levels over time almost equal or levels not significantly different in all frequency bands.
En la representación del modelo de ruido del tren según la Figura 9 se han representado esquemáticamente las repercusiones de pasar por un puente sobre el modelo de ruido del tren. En el instante t = 2 s los cuatro bogies de los dos primeros vagones y el bogie más delantero del tercer vagón, como bogie No. 5, se encuentran sobre el puente. Seguidamente, los bogies No. 6 a 13 pasan sucesivamente sobre el puente, de modo que, al cabo de 4 segundos, todos los bogies No. 1 a 13 se encuentran sobre el puente. Después de 8 segundos, los tres primeros bogies No. 1 a 3 han abandonado nuevamente el puente, mientras que los tres últimos bogies 14 a 16 han llegado ya al puente. La comparación multidimensional de las variaciones de nivel en función del tiempo y de los bogies No. 1 a 16 en las distintas bandas de frecuencia permite apreciar que no se trata aquí de un daño, sino de una particularidad del trayecto de la vía. Mediante el aprovechamiento adicional de las informaciones S del trayecto tomadas del soporte de datos 18 se confirma que en estos instantes, en los que se presenta el modelo de ruido del tren representado en la Figura 9, el tren ha pasado por un puente.In the representation of the train noise model according to Figure 9 the schematics have been represented repercussions of going over a bridge over the noise model of the train. At time t = 2 s the four bogies of the first two wagons and the front bogie of the third car, like bogie No. 5, are on the bridge. Next, Bogies No. 6 a 13 pass successively over the bridge, so that after 4 seconds, all the bogies No. 1 to 13 are on the bridge. After 8 seconds, the first three bogies No. 1 to 3 they have left the bridge again, while the last three Bogies 14 to 16 have already reached the bridge. The comparison multidimensional level variations as a function of time and of the bogies No. 1 to 16 in the different frequency bands allows us to appreciate that it is not a damage here, but a particularity of the path of the track. By harnessing additional information S of the route taken from the support of data 18 confirms that in these moments, in which presents the train noise model represented in Figure 9, The train has passed through a bridge.
En la Figura 10 se representa la repercusión de un defecto en el bogie No. 5 sobre el modelo de ruido del tren. La amplitud (nivel en dB) del ruido en el bogie No. 5 crece en grado significativo y se mantiene ampliamente constante durante todo el tiempo. En los demás bogies no se presenta este aumento de nivel. Este aumento de nivel se continúa en las bandas de frecuencia en cuyos armónicos aparece esta frecuencia. El análisis de modelos mediante comparación multidimensional de las amplitudes en función del tiempo, los bogies No. 1 a 16 y las bandas de frecuencia da como resultado un daño inequívoco en el bogie No. 5. Ayudándose de la altura del nivel y otras informaciones Z del tren se clasifica el daño y se visualiza la calidad del daño en la unidad de visualización 22 del puesto de conducción 15. Si el daño es sólo insignificante, de modo que se puede tolerar una prosecución del viaje, se almacena este daño en asociación con el bogie No. 5 en el índice de averías del soporte de datos 19. Se verifica aquí además qué rueda 24 del bogie defectuoso 17 presenta el daño. A este fin, se investigan los cuatro modelos de ruido de las ruedas del bogie defectuoso 17 en busca de variaciones debidas al daño en el ruido o en su espectro de frecuencia (véase la Figura 5). Si el daño es tan considerable que una prosecución del viaje alberga un riesgo desproporcionadamente alto, se le indica este daño al conductor del tren mediante señales de aviso acústicas y ópticas adicionales, de modo que éste inicia un frenado y para el tren. Sin embargo, se puede automatizar también el frenado forzoso del tren haciendo que el procesador 11 genere señales de mando correspondientes para iniciar un frenado forzoso.The impact of a defect in the bogie No. 5 on the train noise model. The amplitude (level in dB) of noise in Bogie No. 5 grows in degree significant and remains widely constant throughout the weather. In other bogies this level increase does not occur. This level increase is continued in the frequency bands in whose harmonics this frequency appears. The model analysis by multidimensional comparison of the amplitudes in function of time, the bogies No. 1 to 16 and the frequency bands gives as a result an unequivocal damage in the bogie No. 5. Helping with the height of the level and other information Z of the train is classified the damage and the damage quality is displayed in the unit of display 22 of the driving position 15. If the damage is only insignificant, so that a prosecution of the trip, this damage is stored in association with the bogie No. 5 in the data carrier failure rate 19. It is also checked here which wheel 24 of the defective bogie 17 shows the damage. To this end, the four noise models of the bogie wheels are investigated defective 17 for variations due to noise damage or in its frequency spectrum (see Figure 5). If the damage is so considerable that a continuation of the trip harbors a risk disproportionately high, this damage is indicated to the driver of the train by additional acoustic and optical warning signals, of so that it starts braking and stops the train. However, it it can also automate the forced braking of the train making processor 11 generates corresponding command signals to Start a forced braking.
En la Figura 11 se representa esquemáticamente el
modo en que un defecto en el trayecto de la vía repercute sobre el
modelo de ruido del tren. Un defecto de esta clase del trayecto de
la vía puede estar fundado, por ejemplo, en una pieza de la vía
colocada en hueco o no suficientemente fijada, una rendija en el
ramal de carril y similares. Como puede apreciarse en la Figura 11,
el primer bogie pasa en el instante
t = 2 s por el sitio
dañado en el trayecto de vía que es recorrido sucesivamente por
todos los bogies No. 2 a 16. Al pasar por el sitio dañado se
presenta un significativo aumento de nivel en el bogie No. 1, que
se desplaza en el tiempo a través de todos los bogies No. 2 a 16.
Como ya se ha expuesto anteriormente, se han representado también
en la Figura 11 los diferentes valores de exploración cada 2 s
solamente, de modo que el aumento de nivel en los bogies No. 2 a 5
no es visible. Al cabo de otros 2 s, los bogies No. 6 y 7 pasan por
el sitio dañado y después de otros 2 s lo hacen los bogies No. 12 y
13. La comparación multidimensional de las variaciones de nivel en
función del tiempo, los bogies y las bandas de frecuencia da como
resultado una variación en el tiempo del significativo aumento de
nivel a través de los bogies No. 1 a 16, de modo que el daño
reconocido a partir del modelo de ruido del tren se adjudica
inequívocamente al trayecto de vía. Dado que es conocido el
emplazamiento momentáneo del tren durante el viaje, el daño del
trayecto de vía se almacena en el índice de averías del soporte de
datos 19 en asociación con el lugar del daño, de modo que, después
de una evaluación fuera de línea del soporte de datos 19, un
equipo de reparaciones puede eliminar el sitio dañado definido en
el trayecto de vía.The way in which a defect in the track path affects the train noise model is schematically depicted in Figure 11. A defect of this kind of track path may be based, for example, on a part of the track placed in a hollow or not sufficiently fixed, a slit in the rail branch and the like. As can be seen in Figure 11, the first bogie happens instantly
t = 2 s for the damaged site in the track path that is successively crossed by all bogies No. 2 to 16. When passing through the damaged site there is a significant level increase in the bogie No. 1, which moves in time through all the bogies No. 2 to 16. As already stated above, the different scan values are also represented in Figure 11 only every 2 s, so that the level increase in the bogies No. 2 to 5 is not visible. After another 2 s, the bogies No. 6 and 7 pass through the damaged site and after another 2 s the bogies No. 12 and 13. The multidimensional comparison of the level variations as a function of time, the bogies and the frequency bands result in a variation in time of the significant level increase through the bogies No. 1 to 16, so that the damage recognized from the train noise model is unequivocally assigned to the track path . Since the momentary location of the train during the trip is known, the track path damage is stored in the failure rate of the data carrier 19 in association with the location of the damage, so that, after an offline evaluation of data carrier 19, a repair team can remove the damaged site defined in the track path.
Cabe consignar una vez más que los modelos de ruido del tren representados en las Figuras 8 a 11 y los modelos de ruido de rueda y los modelos de ruido de bogie representados en las Figuras 5 a 7 se han representado gráficamente sólo con fines de mejorar la comprensión del procedimiento según la invención. Estos modelos de ruido se presentan en el procesador 11 únicamente como juegos de datos que tienen que tratarse con algoritmos de evaluación correspondientes.It should be noted once again that the models of Train noise represented in Figures 8 to 11 and the models of wheel noise and bogie noise models represented in Figures 5 to 7 have been plotted only for purposes to improve the understanding of the method according to the invention. These noise models are presented in processor 11 only as data sets that have to be treated with algorithms of corresponding evaluation.
En el ejemplo de ejecución descrito se evalúan los juegos de datos en el dominio de la frecuencia, lo que se ha descrito anteriormente con detalle recurriendo a la amplitud. Sin embargo, dado que también están contenidas informaciones en la fase del ruido, se realiza, además, una evaluación comparable de la fase en el espectro de frecuencia. A consecuencia de las relaciones conocidas entre el dominio de la frecuencia y el dominio del tiempo de señales y a consecuencia de la posibilidad matemática de transformar las señales del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia, y viceversa, los juegos de datos pueden evaluarse también en el dominio del tiempo, prescindiéndose de una transformación previa al dominio de la frecuencia.In the execution example described, they are evaluated data sets in the frequency domain, what has been described above in detail using the amplitude. Without However, since information is also contained in the phase of noise, a comparable evaluation of the phase is also carried out in the frequency spectrum. As a result of relationships known between the frequency domain and the time domain of signals and as a result of the mathematical possibility of transform the signals from the time domain to the domain of the frequency, and vice versa, data sets can be evaluated also in the domain of time, dispensing with a transformation prior to the frequency domain.
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