BR112021000414A2

BR112021000414A2 - Método e sistema para monitorar uma linha férrea

Info

Publication number: BR112021000414A2
Application number: BR112021000414-9A
Authority: BR
Inventors: Krzysztof Wilczek; Florian Auer; Fritz Kopf; Martin Rosenberger; Stefan Huber; Gavin Lancaster; Rene Zeilinger
Original assignee: Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gesellschaft M. B. H.; Frauscher Sensortechnik GmbH
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2021-04-06
Also published as: AT521420A1; JP7411655B2; ES2927605T3; MX2021000336A; AU2019302626A1; JP2021530407A; PL3820758T3; EP3820758B1; AU2019302626B2; CN112424050A; WO2020011517A1; CN112424050B; EP3820758A1; US20210140122A1; KR20210031644A; CA3103056A1; EA202000373A1

Abstract

"MÉTODO E SISTEMA PARA MONITORAR UMA LINHA FÉRREA". A invenção diz respeito a um método para monitorar uma linha férrea (1) por meio de um dispositivo de monitoramento (21) que é conectado a um sensor (8) se estendendo ao longo da linha férrea (1), em que o sensor (8) que é colocado em vibração entrega dados de medições para o dispositivo de monitoramento (21). Nisto, um veículo ferroviário (2) desloca sobre a linha férrea (1), durante o qual vibrações (12) tendo valores de vibrações conhecidos (a, QA, QS) são introduzidas na linha férrea (1) e transmitidas para o sensor (8), em que dados de posição (x) do veículo ferroviário (2) são registrados, e em que, por meio de um dispositivo de avaliação (27), uma característica da transmissão de vibração (13) é derivada dos valores de vibração (a, QA, QS), dos dados de posição (x) e dos dados de medições para a linha férrea (1). Neste modo, uma calibração do sistema acontece com somente um único deslocamento sobre a linha férrea (1).

Description

MÉTODO E SISTEMA PARA MONITORAR UMA LINHA FÉRREA CAMPO DE TECNOLOGIA

[001] A invenção diz respeito a um método para monitorar uma linha férrea por meio de um dispositivo de monitoramento que é conectado a um sensor se estendendo ao longo da linha férrea, em que o sensor que é colocado em vibração entrega dados de medições para o dispositivo de monitoramento. A invenção diz respeito adicionalmente a um sistema para implementar o método.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] Vários dispositivos de monitoramento são instalados ao longo das linhas férreas a fim de monitorar o tráfego ferroviário, a infraestrutura de trilho e outras atividades na linha férrea. Estes incluem, por exemplo, sistemas de contagem de eixos que ficam em uso como sistemas de detecção de trem. Dispositivos de monitoramento também conhecidos são sistemas de vídeo, sensores de temperatura, etc. Além disso, cabos ou linhas instalados ao longo de uma linha férrea podem ser usados como componentes de um sistema de monitoramento.

[003] De acordo com a EP 3 275 763 A1, por exemplo, um dispositivo de monitoramento é conhecido que é conectado a um cabo de fibra ótica instalado perto da linha férrea. Este dispositivo de monitoramento registra vibrações ou som conduzido pela estrutura ao longo da linha férrea. Especificamente, reflexões de impulsos de laser são detectadas em uma fibra de vidro do cabo de fibra ótica. Estas reflexões mudam quando ondas sonoras se chocam contra o cabo de fibra ótica. Por exemplo, um impulso de laser coerente em uma frequência predefinida é enviado para uma fibra monomodo. Inclusões naturais dentro da fibra refletem partes deste impulso de laser de volta para a fonte (retroespalhamento). Com base em um componente de retroespalhamento, algoritmos desenvolvidos especialmente capacitam conclusões quanto à localização e natureza de uma fonte de vibração ao longo da linha férrea.

[004] Nisto, existe a dificuldade em que a transmissão de vibrações de uma fonte de vibrações para o cabo de fibra ótica depende de uma multiplicidade de influências desconhecidas. Usualmente, o cabo de fibra ótica é instalado em um duto de cabos que nem sempre se estende paralelo à linha férrea. Adicionalmente, laços de cabo são fornecidos a fim de ser capaz de realizar uma compensação de comprimento, se necessário. Assim, em uma seção de linha férrea monitorada, o comprimento do cabo de fibra ótica como uma regra difere do comprimento da linha férrea. Também, uma composição dependente de localização do solo e do leito de linha férrea influencia significativamente a transmissão de vibração.

[005] A fim de superar estas dificuldades, por exemplo, sinais de saída de um sensor de posição arranjado na linha férrea (contador de eixos, por exemplo) são avaliados juntamente com as reflexões de luz detectadas na fibra de vidro. Ao combinar estes dois resultados de medições, a posição de um veículo ferroviário pode ser determinada com precisão suficiente na linha férrea inteira, em que a posição aproximada entre os sensores de posição é derivada das reflexões de luz detectadas da fibra de vidro. Os sensores de posição entregam uma alocação confiável da linha férrea ocupada correntemente também no caso de linhas férreas se estendendo em paralelo.

[006] A partir da US 2016/0334543 A1 uma solução é conhecida em que um sinal de reflexão de um cabo de fibra ótica estendido ao longo de uma linha férrea é calibrado por meio de um sinal de base predeterminado. Este sinal de base é gerado por meio de um dispositivo de controle arranjado na linha férrea e um dispositivo de avaliação detecta o sinal de base. Mudanças que ocorrem na detecção do sinal de base são usadas para adaptar todos os sinais detectados pelo dispositivo de avaliação. Os sinais ajustados são comparados com padrões de sinais conhecidos a fim de identificar e monitorar objetos na linha férrea. Detecção contínua do sinal de base, portanto, é necessária para avaliação de sinal.

[007] A WO 2014/019886 A2 revela um dispositivo de localização para veículos ferroviários por meio de um guia de onda estendido ao longo de uma linha férrea. Um dispositivo de vibração localizado em uma posição conhecida é usado a fim de causar uma vibração em um tempo de ativação predeterminado. O dispositivo de localização é calibrado ao avaliar um padrão de retroespalhamento medido por meio do guia de onda.

[008] A EP 3 339 819 A1 revela um método e um sistema para calibrar um dispositivo de monitoramento compreendendo um sensor se estendendo ao longo de um objeto. Medições do dispositivo de monitoramento e de um dispositivo de medição de referência são comparadas a fim de adaptar um parâmetro de calibração.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[009] O objetivo da invenção é indicar um melhoramento em relação à técnica anterior para um método e um sistema do tipo mencionado no começo.

[010] De acordo com a invenção, estes objetivos são alcançados por meio dos recursos das reivindicações 1 e 7. Reivindicações dependentes indicam modalidades vantajosas da invenção.

[011] Nisto, um veículo ferroviário desloca sobre a linha férrea, durante o qual vibrações tendo valores de vibrações conhecidos são introduzidas na linha férrea e transmitidas para o sensor. Além disso, dados de posição do veículo ferroviário são registrados, em que, por meio de um dispositivo de avaliação, uma característica da transmissão de vibração é derivada dos valores de vibração conhecidos, dos dados de posição e dos dados de medições para a linha férrea. Nisto, valores de vibrações conhecidos, de uma maneira geral, são parâmetros estabelecidos ou valores de medições registrados que caracterizam as vibrações introduzidas. Neste modo, uma calibração do sistema acontece com somente um único deslocamento sobre a linha férrea. Em particular, por meio das emissões de vibração conhecidas e dos dados de posição, é determinado para cada localização na linha férrea como as condições presentes localmente afetam os dados de medições de sensor. Nisto, elementos de amortecimento ou de reflexão de som entre a fonte de vibração e o sensor são especialmente relevantes. Para medições subsequentes, estes resultados são incluídos na avaliação dos dados de medições de sensor. Não existe necessidade de sensores adicionais arranjados ao longo da linha férrea a fim de obter uma localização precisa de fontes de sonoras ou de vibração na seção de linha férrea monitorada.

[012] De acordo com a invenção, é fornecido que a característica da transmissão de vibração seja armazenada como uma função de transmissão no dispositivo de monitoramento. Com isto, uma avaliação precisa e rápida dos dados de medições de sensor pode ser executada, em que a função de transmissão pode ser otimizada para vários casos de aplicação. Por exemplo, certas frequências de vibração podem ser filtradas se estas não forem relevantes para a avaliação específica.

[013] Vantajosamente, os dados de medições são derivados de dados de sinal de um cabo de fibra ótica, em particular por meio de detecção acústica distribuída via pelo menos uma fibra ótica. Por meio da assim chamada de detecção acústica distribuída (Detecção Acústica Distribuída, DAS) o cabo de fibra ótica pode ser usado como um microfone virtual. Para esse fim, somente operações mínimas são exigidas nas extremidades de uma fibra ótica, em que também é possível usar cabos de fibras óticas já existentes em instalações de linha férrea. Normalmente, em tais cabos de fibras óticas existem sempre fibras individuais disponíveis livremente para o presente pedido.

[014] Para processamento off-line dos dados é vantajoso se um timer do veículo ferroviário e um timer do dispositivo de monitoramento estiverem sincronizados, e se os dados registrados forem armazenados em um modo relacionado com tempo. Assim, os dados do veículo ferroviário e os dados do dispositivo de monitoramento ficam ligados por meio do tempo, de maneira que a avaliação pode ser executada por meio do dispositivo de avaliação após deslocamento sobre a linha férrea.

[015] Favoravelmente, a posição do veículo ferroviário é registrada por meio de um receptor GNSS. Um dispositivo como este para determinação de posição apoiada por satélite frequentemente já está presente e pode ser usado para o presente método.

[016] É também vantajoso se as vibrações forem introduzidas por meio de uma unidade de trabalho de uma máquina de manutenção de linha férrea. Neste modo, vibrações definidas são emitidas, em que a localização de introdução e parâmetros de vibração correspondentes são conhecidos precisamente. Nisto, uma calibração do dispositivo de monitoramento acontece no curso de um tratamento de linha férrea por meio da máquina de manutenção de linha férrea.

[017] Nisto, um melhoramento permite que dados de controle e/ou parâmetros de trabalho da máquina de manutenção de linha férrea sejam transmitidos para o dispositivo de avaliação, e que estes sejam coordenados com os dados de medições. Por exemplo, a condição de um leito de linha férrea ao longo da linha férrea pode ser avaliada por meio de comparação repetida dos dados de medições aos dados de controle ou parâmetros de trabalho. Além disso, a execução de operações de trabalho da máquina de manutenção de linha férrea pode ser monitorada com isto.

[018] O sistema, de acordo com a invenção, para implementar um dos métodos descritos acima compreende o dispositivo de monitoramento para o qual dados de medições são fornecidos pelo sensor se estendendo ao longo da linha férrea. O sistema compreende adicionalmente um veículo ferroviário que é configurado para o registro de vibrações geradas por meio do veículo ferroviário assim como de dados de posição, e um dispositivo de avaliação que é configurado para coordenar os dados de medições com dados registrados do veículo ferroviário, a fim de derivar para a linha férrea que uma característica da transmissão de vibração seja armazenada como uma função de transmissão no dispositivo de monitoramento. Por meio do sistema, as medições do dispositivo de monitoramento são comparadas às vibrações introduzidas durante deslocamento na linha férrea e às posições do veículo ferroviário.

[019] Uma modalidade simples do sistema permite que o veículo ferroviário compreenda um sensor de aceleração para registrar as vibrações geradas. Por exemplo, um sensor de aceleração fixado a um eixo de rodas entrega dados (aceleração, frequência, amplitude, etc.) das vibrações introduzidas na linha férrea por meio de uma roda.

[020] Para determinação de posição é vantajoso se o veículo ferroviário compreender um receptor GNSS para registrar uma posição do veículo ferroviário.

[021] A fim de comparar os dados registrados off-line, é útil se o veículo ferroviário compreender um timer, se o dispositivo de monitoramento compreender um timer, e se ambos os timers forem configurados para operação síncrona.

[022] Vantajosamente, o veículo ferroviário é uma máquina de manutenção de linha férrea que é configurada para gerar emissões de vibrações específicas. Então, o tratamento da linha férrea por meio da máquina de manutenção de linha férrea pode ser usado para determinar a característica da transmissão de vibração para o sensor.

[023] Para a emissão de vibrações particulares, é útil se a máquina de manutenção de linha férrea compreender uma unidade de trabalho que tem um gerador de vibrações e que é projetado, em particular, como uma unidade de compactação ou uma unidade de estabilização. Nisto, o registro das vibrações emitidas pode acontecer por meio de uma avaliação de dados de controle ou de parâmetros de trabalho.

[024] Frequentemente, cabos de fibras óticas para transmissão de dados são instalados ao longo das linhas férreas. Portanto, uma modalidade vantajosa do sistema permite que o sensor compreenda um cabo de fibra ótica. Assim, a infraestrutura já presente pode ser usada.

[025] De acordo com um melhoramento adicional, o veículo ferroviário compreende dispositivos de medição para detectar objetos de linha férrea. Isto é importante especialmente quando a posição ou condição dos objetos de linha férrea tem uma influência na transmissão de vibração de uma fonte de vibração para o sensor. Opcionalmente, os dados de objetos registrados são incluídos na determinação da característica de transmissão.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[026] A invenção será explicada a seguir a título de exemplo com referência para os desenhos anexos, nos quais em representação esquemática: A figura 1 mostra uma seção transversal de uma linha férrea e de um veículo ferroviário; A figura 2 mostra uma seção transversal de uma linha férrea e de uma máquina de manutenção de linha férrea; A figura 3 mostra emissões de vibração de uma máquina de manutenção de linha férrea;

A figura 4 mostra emissões de vibração de um trem; A figura 5 mostra determinação da função de transmissão; A figura 6 mostra diagramas caminho-tempo e função de transmissão.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[027] A figura 1 mostra uma seção transversal de uma linha férrea 1 na qual um veículo ferroviário 2 está se deslocando. A linha férrea 1 tem a forma típica de um terrapleno de ferrovia com um leito de lastro de linha férrea

3. Suportada pelo leito de lastro de linha férrea 3 fica uma grade de linha férrea que consiste dos dormentes 4 e dos trilhos 5 fixados aos dormentes. Este arranjo forma a superestrutura da linha férrea 1. Frequentemente fornecidas como uma subestrutura sob o leito de linha férrea 3 ficam uma camada intermediária 6 e uma camada de drenagem 7. Um sensor 8 se estende ao longo da linha férrea 1 perto do leito. Este, por exemplo, é um cabo de fibra ótica, guiado em um duto de cabos 9, o qual é usado como um sensor acústico no contexto da presente invenção. Usualmente, os objetos de linha férrea adicionais 10 tais como balizas, dispositivos de sinalização, etc. são arranjados ao longo da linha 1.

[028] Durante deslocamento sobre a linha férrea 1, o veículo ferroviário 2 transmite por meio das suas rodas 11 uma força desigual Q para os trilhos 5, em que estas forças Q são dissipadas por meio da superestrutura para a subestrutura e finalmente para o solo. Neste modo, o veículo ferroviário 2 emite as vibrações 12 que se espalham dinamicamente, na forma de ondas, como deformações dos elementos de transmissão 3-7. Por meio desta transmissão de vibração 13, o sensor 8 localizado no duto de cabos 9 é também colocado em vibração.

[029] As vibrações introduzidas 12 são registradas, por exemplo, em um dispositivo de avaliação 15 do veículo ferroviário 2 por meio de um sensor de aceleração 14 arranjado em um eixo. No dispositivo de avaliação 15, os valores de vibração a, Q são ligados com dados de posição x que são determinados, por exemplo, por meio de um receptor GNSS 16. Favoravelmente, o dispositivo de avaliação 15 compreende um timer 17 para prover os dados registrados com uma etiqueta de tempo.

[030] É mostrada na figura 2 uma operação comparável com um veículo ferroviário 2 configurado como uma máquina de manutenção de linha férrea. Especificamente, esta é uma máquina de compactação de linha férrea tendo, como uma unidade de trabalho 18, uma unidade de compactação que pode ser abaixada para o leito de lastro de linha férrea 3. Por meio desta unidade de trabalho 18, as vibrações predefinidas 12 são emitidas. Nisto, uma transmissão de vibração 13 por meio da grade de linha férrea é omitida. Valores de vibração são derivados de dados de controle e de parâmetros de trabalho da máquina de manutenção de linha férrea, ou detectados por meio de um sensor de aceleração 14. Em particular, os parâmetros de trabalho de um gerador de vibrações 19 agindo na unidade de trabalho 18 entregam valores de vibrações utilizáveis. Por exemplo, a velocidade de rotação de um acionamento excêntrico empregado para geração de vibração indica a frequência da vibração 12 introduzida na linha férrea.

[031] A máquina de manutenção de linha férrea está mostrada na figura 3 em uma vista lateral. Aqui, como uma unidade de trabalho adicional 18, uma unidade de estabilização é arranjada atrás da unidade de compactação com relação à direção de trabalho 20. Por meio da unidade de estabilização, as vibrações horizontais definidas 12 são introduzidas no leito por meio dos trilhos 5 e dos dormentes

4. O sensor 8 é conectado a um dispositivo de monitoramento 21 em uma localização prontamente acessível da linha férrea

1. Se o sensor 8 for um cabo de fibra ótica para transmissão de dados, uma fibra de transmissão de luz não usada é suficiente para estabelecer uma conexão para o dispositivo de monitoramento 21.

[032] As vibrações 12 transmitidas pela máquina de manutenção de linha férrea para o sensor 8 são registradas por meio do dispositivo de monitoramento 21. Nisto, deve ser notado que um cabo de fibra ótica usualmente é estendido livremente perto de outros condutores no duto de cabos 9. As vibrações 12 introduzidas no leito são assim transmitidas não uniformemente para o cabo de fibra ótica. Em particular, as características dinâmicas dos elementos de transmissão 3- 7 e do duto de cabos 9 determinam uma função de transmissão T entre as vibrações introduzidas 12 e as oscilações registradas do cabo de fibra ótica.

[033] A posição da máquina de manutenção de linha férrea é conhecida porque o trabalho em linha férrea acontece dependente de localização. Por exemplo, uma quilometragem da linha férrea é usada para definir um local de trabalho. Para registrar a posição corrente, um hodômetro ou um receptor GNSS 16 é empregado, por exemplo. Também, uma determinação de localização por meio dos objetos de linha férrea 10 registrados é útil. Para esse fim, por exemplo, scanners a laser são arranjados na máquina de manutenção de linha férrea para varredura sem contato da linha férrea e de seu ambiente.

[034] Na figura 4, um veículo ferroviário 2 configurado como um trem está deslocando em uma linha férrea 1. Por exemplo, uma locomotiva puxa um vagão descarregado e um carregado. Pelo menos um eixo da locomotiva tem um sensor de aceleração 14 para registrar as vibrações 12 emitidas para a linha férrea. As instalações locais 22 podem resultar em proteção ou em reflexões das vibrações introduzidas 12. A função de transmissão total T é determinada aqui por meio de uma sobreposição tridimensional complexa da estimulação de trilhos em muitos pontos (pontos de contato de rodas) e as relações de transmissões individuais associadas até a localização da medição de vibração (cabo de fibra ótica).

[035] Nisto, cada trem tem um padrão de emissão específico que resulta da velocidade de deslocamento e da composição do trem. No exemplo de acordo com a figura 4, o padrão de emissão é caracterizado pela locomotiva suportada rigidamente por molas, pela carga leve do vagão descarregado, pela carga aumentada do vagão carregado e, opcionalmente, por pontos de superfícies planas em aros de rodas, etc. Nos pontos de contato de rodas, os trilhos 5 são carregados com o padrão de emissão, em que o último desloca ao longo da linha férrea 1 com o trem.

[036] Imperfeições da linha férrea, tais como, por exemplo, formação de corrugação no boleto de trilho, a ruptura de trilho 23, a ondulação 24 da linha férrea, cavidades, os dormentes 4 defeituosos, ou fixações de trilhos etc., são fontes estacionárias de vibrações. Como um resultado, vibrações são estimuladas quando um trem desloca sobre estas imperfeições. Também, variações no projeto de superestrutura (linha férrea com lastro, a linha férrea sem lastro 25) e as estruturas 26 (pontes, túneis, etc.) ao longo da linha férrea 1 desempenham um papel aqui.

[037] Cada vibração individual de um ponto de contato de roda é transmitida no cabo de fibra ótica para um ponto de medição examinado. A função de transmissão resultante T depende de todos os elementos 3-7, 9, 22-26 que determinam a transmissão de vibração 13. Por este motivo, o cabo de fibra ótica não mede no ponto de medição uma unidade física representando uma oscilação específica. Em vez disso, o cabo de fibra ótica emite para o dispositivo de monitoramento 21 um sinal descrevendo todas as vibrações 12 sobrepostas que agem sobre o cabo de fibra ótica no ponto de medição examinado. A função de transmissão T representa esta relação complexa e serve para calibrar o sistema.

[038] Por meio da figura 5, a determinação da função de transmissão por meio de uma máquina de manutenção de linha férrea é descrita. Um caminho x medido ao longo dos trilhos 5 define a posição da máquina de manutenção de linha férrea na linha férrea. Como ponto de saída, por exemplo, esse ponto é definido onde o dispositivo de monitoramento 21 é conectado ao sensor 8. Daí, o sensor 8 se estende em um caminho divergente y até um ponto de medição examinado. Por exemplo, um duto de cabos 9 nem sempre se estende paralelo à linha férrea, ou laços de cabo são fornecidos para compensação de comprimento.

[039] A máquina de manutenção de linha férrea compreende duas unidades de trabalho 18, cada uma das quais exerce uma força QA(t, x), QS(t, x) variável ao longo do tempo t sobre a linha férrea e neste modo geram as vibrações 12. Durante isto, uma unidade de estabilização aplica uma força QA(t, x) aos trilhos 5, e uma unidade de compactação aplica uma força QS(t, x) diretamente ao leito de lastro 3.

[040] A função de transmissão T consiste de três componentes, isto é, uma grade de trilhos de função de transferência S(x), um leito de função de transferência B(x) e um sensor de função de transferência F(y): , = ou = Nisto, o caminho x serve como uma variável por meio da qual o sistema de transmissão é discretizado ao longo do trilho 5. Ao longo do sensor 8, uma discretização acontece por meio da variável y. Em um modo correspondente, as funções de transferência podem ser registradas em um modo dependente de tempo, em que é conhecido em que tempo t uma unidade de trabalho 18 emite uma vibração 12 em que localização. A referência de localização assim acontece por meio de especificações de tempo. Nisto, o dispositivo de monitoramento 21 compreende um timer 17 que é sincronizado com um timer 17 da máquina de manutenção de linha férrea.

[041] A grade de trilhos de função de transferência S(x) descreve as características da transmissão de vibração dos trilhos 5 e dos dormentes 4 dependente do caminho x: = … A parametrização acontece por meio de valores ss no respectivo ponto de medição examinado, em que em particular efeitos da superfície de trilho, componentes de comutação ou de fraturas de trilhos são identificados e parametrizados.

[042] O leito de função de transferência B(x) descreve as características da transmissão de vibração iniciando da … borda inferior de dormente até o sensor 8: , , = ⋮ ⋮ … , , ⋱ Por meio do número de linha k da matriz, o leito é discretizado iniciando da borda inferior de dormente até o sensor 8. Nas linhas, esses parâmetros são identificados e parametrizados que influenciam a transmissão de vibração (velocidade de espalhamento, amortecimento, reflexão, ...).

[043] O sensor de função de transferência F(y) descreve, por exemplo, as características de uma fibra ótica: = … A parametrização acontece por meio de valores ff no respectivo ponto de medição examinado, em que os valores de parâmetros individuais indicam, por exemplo, um amortecimento de sinal de fibra inerente, relações espaciais (y → x), características de contato do cabo de fibra ótica com o leito de função de transferência B(x), e características de cabo (reforço, etc.).

[044] A respectiva unidade de trabalho 18 é descrita por meio de um vetor A: = ⋮ Os valores aa descrevem parâmetros da vibração emitida

12. O mesmo acontece para um eixo do trem, em que aqui a carga de roda estática é indicada como a força Q. Os valores de parâmetros aa indicam, por exemplo, uma poligonização,

pontos de superfícies planas, o perfil de roda, etc. O efeito de um trem inteiro na linha férrea no tempo t é descrito por ⋯ meio de uma matriz Z(t): = ⋯

[045] Para determinar a função de transmissão T, a estimulação da linha férrea pela respectiva unidade de trabalho 18 ou por um eixo com registro de vibração é usada. Nisto, a força efetiva Q ao longo do tempo t ou na localização correspondente ao longo dos trilhos 5 é indicada em cada caso: !"

[046] Uma medição por meio do dispositivo de monitoramento 21 para um ponto de medição examinado ao longo % do sensor 8 produz uma matriz M(t, y): # , =$ & ⋮ Nisto, os respectivos valores mm são medidos ao longo das posições ou do caminho y e são designados para os parâmetros correspondentes das vibrações introduzidas 12. Parâmetros correspondentes, por exemplo, são amplitudes, frequências, esticamento, etc.

[047] A determinação real da função de transmissão T acontece em um dispositivo de avaliação 27 que é configurado, por exemplo, no dispositivo de monitoramento 21, em um sistema central ou em um computador conectável ao dispositivo de monitoramento 21. Por meio do dito dispositivo de avaliação 27, dados registrados das vibrações emitidas 12 são sincronizados com os valores de medições do sensor 8. Por exemplo, quando um trem desloca sobre a linha férrea 1 no tempo t, a matriz de trem correspondente Z(t) é usada. As vibrações emitidas 12 sobrepostas (padrão de emissão) são transmitidas para os trilhos 5 por meio da função de transmissão T e medidas como a matriz M(t, y): ' →# ,

[048] Sem uma estimulação definida do sistema, a função de transmissão T pode ser definida somente de forma imprecisa por meio de comparação de padrão. Nisto, as estimulações por meio de um trem na forma de uma matriz de trem (t) podem ser conciliadas somente empiricamente com a matriz M(t) obtida durante uma medição.

[049] Entretanto, com uma estimulação definida (máquina de manutenção de linha férrea ou trem com acelerações de eixo medidas), as características da função de transmissão T podem ser determinadas com precisão suficiente: ' , →# , Por meio da parametrização correspondente da função de transmissão T, uma calibração do dispositivo de monitoramento 21 acontece.

[050] No caso de medições repetidas com estimulações definidas e não definidas, a precisão da função de transmissão T pode ser aperfeiçoada por meio de métodos estatísticos. Especificamente, seguranças para os parâmetros da função de transmissão T podem ser compiladas por meio de avaliações estatísticas. Se desvios forem observados durante uma medição posterior, conclusões correspondentes quanto às mudanças no sistema (pontos de superfícies planas em aros de rodas, formação de polígono, fraturas de trilhos, etc.) podem ser extraídas.

[051] Estando desprovida de tais mudanças de sistema, a função de transmissão T pode ser considerada como imutável durante períodos de tempo pequenos (a duração de uma viagem de trem, ou alguns dias). O padrão de emissão de um respectivo trem é também assumido como sendo imutável pelo menos durante uma viagem. Com aplicação de métodos estatísticos por meio de análise dos inúmeros deslocamentos em operação de ferrovia, estas suposições resultam em soluções não ambíguas que superam em muito a precisão das medições individuais. Neste modo, a característica estacionária da linha férrea 1 se torna conhecida com precisão ainda maior. O padrão de emissão de um trem também pode ser traçado para a linha férrea examinada total 1 e pode ser determinado de modo relativamente preciso por meio de métodos estatísticos. Ao avaliar as características de trem, valores discrepantes podem ser detectados imediatamente.

[052] As características mudam somente durante períodos de tempo maiores, de maneira que uma calibração renovada do sistema é útil. Ativações de tais mudanças podem ser oscilações sazonais das características de solo, trabalho de construção, grandes eventos meteorológicos, assim como manifestações de desgaste da linha férrea (formação de corrugação nos trilhos 5, cruzamento de chave de bombeamento, desgaste de lastro, etc.). Monitoramento destas mudanças de longo prazo acontece por meio de séries temporais e calibrações repetidas. Neste modo, mudanças lentas podem ser rastreadas. De modo oposto, mudanças abruptas das características de linha férrea (por exemplo, fratura de trilho) são notadas imediatamente.

[053] Com a função de transmissão T, resultados de monitoramento não ambíguos resultam dos sinais medidos do sensor 8. Padrões de emissões característicos de um trem em deslocamento são exatamente tão reconhecíveis quanto mudanças de condições da linha férrea 1 ou de fontes estacionárias de vibração.

[054] A figura 6 mostra em um diagrama tempo-caminho no lado esquerdo aqueles sinais de medição que são registrados inicialmente por meio do sensor 8 no dispositivo de monitoramento 21. A seção de linha férrea 1 correspondente é uma via férrea de duas linhas. O tempo t está mostrado na abscissa, e a ordenada reflete a posição dos pontos de medição ao longo do sensor 9.

[055] Relações de transmissões locais são compensadas pela transformação matemática descrita por meio da função de transmissão T. Assim, no lado direito, um diagrama tempo- caminho com sinais de medições calibrados resulta por meio do que padrões de emissões não adulterados de trens podem ser registrados ao longo da linha férrea 1. Por meio de avaliações estatísticas, as características de fontes de vibração estacionárias também podem ser detectadas.

[056] Por exemplo, uma primeira progressão de padrão 28 mostra o movimento de um padrão de emissão de um trem rápido que passa um trem lento (segunda progressão de padrão 29) em uma primeira parada (progressão horizontal). Uma barra horizontal 30 em ambas as progressões de padrão 28, 29 mostra uma imperfeição local (por exemplo, fratura de trilho) da respectiva linha férrea. Na linha férrea adjacente, um trem se aproximando de frente está deslocando que não para em nenhuma parada (terceira progressão de padrão 31).

[057] Assim, a vantagem de uma calibração por meio da função de transmissão T é que as relações de transmissões locais reconhecidas são compensadas a fim de tornar padrões de emissões de trens e características de fontes estacionárias de vibrações interpretáveis e rastreáveis.

Claims

REIVINDICAÇÕES EMENDADAS

1. Método para monitorar uma linha férrea (1) por meio de um dispositivo de monitoramento (21) que é conectado a um sensor (8) se estendendo ao longo da linha férrea (1), em que o sensor (8) que é colocado em vibração entrega dados de medições para o dispositivo de monitoramento (21), caracterizado pelo fato de que um veículo ferroviário (2) desloca sobre a linha férrea (1), durante o qual vibrações (12) tendo valores de vibrações conhecidos (a, QA, QS) são introduzidas na linha férrea (1) e transmitidas para o sensor (8), que dados de posição (x) do veículo ferroviário (2) são registrados, e que, por meio de um dispositivo de avaliação (27), uma característica da transmissão de vibração (13) é derivada dos valores de vibração conhecidos (a, QA, QS), dados de medições entregues pelo sensor (8) e dos dados de posição (x) para a linha férrea (1) e em que a característica da transmissão de vibração (13) é armazenada como uma função de transmissão (T) no dispositivo de monitoramento (21).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados de medições são derivados de sinais de um cabo de fibra ótica, em particular por meio de detecção acústica distribuída via pelo menos uma fibra ótica.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um timer (17) do veículo ferroviário (2) e um timer (17) do dispositivo de monitoramento (21) são sincronizados, e que os dados registrados são armazenados em um modo relacionado com tempo.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a posição do veículo ferroviário (2) é registrada por meio de um receptor GNSS (16).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as vibrações (12) são introduzidas por meio de uma unidade de trabalho (18) de uma máquina de manutenção de linha férrea.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que dados de controle e/ou parâmetros de trabalho da máquina de manutenção de linha férrea são transmitidos para o dispositivo de avaliação (27), e que estes são coordenados com os dados de medições.

7. Sistema para implementar um método de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, incluindo um dispositivo de monitoramento (21) para o qual dados de medições são fornecidos por um sensor (8) se estendendo ao longo de uma linha férrea (1), caracterizado pelo fato de que um veículo ferroviário (2) é configurado para o registro de vibrações (12) geradas por meio do veículo ferroviário (2) assim como de dados de posição, e que um dispositivo de avaliação (27) é configurado para coordenar os dados de medições com dados registrados do veículo ferroviário (2) a fim de derivar para a linha férrea (1) uma característica da transmissão de vibração (13) que seja armazenada como uma função de transmissão (T) no dispositivo de monitoramento (21).

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o veículo ferroviário (2) compreende um sensor de aceleração (14) para registrar as vibrações geradas (12).

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o veículo ferroviário (2)

compreende um receptor GNSS (16) para registrar uma posição do veículo ferroviário (2).

10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o veículo ferroviário (2) compreende um timer (17), que o dispositivo de monitoramento (21) compreende um timer (17), e que ambos os timers (17) são configurados para operação síncrona.

11. Sistema, de acordo com uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que o veículo ferroviário (2) é uma máquina de manutenção de linha férrea que é configurada para gerar emissões de vibrações específicas.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a máquina de manutenção de linha férrea (2) compreende uma unidade de trabalho (18), em particular uma unidade de compactação ou uma unidade de estabilização, a qual tem um gerador de vibrações (19).

13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, caracterizado pelo fato de que o sensor (8) compreende um cabo de fibra ótica.

14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 13, caracterizado pelo fato de que o veículo ferroviário (2) compreende dispositivos de medição para detectar objetos de linha férrea (10).