CH713324B1

CH713324B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung mindestens eines Relais.

Info

Publication number: CH713324B1
Application number: CH00143/18A
Authority: CH
Inventors: Karsten Kozempel Dr; Böhm Thomas; Schulz Sebastian; Rer Nat Andreas Luber Dr; Andreas Leich Dr
Original assignee: Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2018-06-29
Also published as: DE102017202882A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung mindestens eines Relais (3) mittels mindestens einer Kamera (4) und einer Auswerteeinheit (5), wobei die Auswerteeinheit (5) aus den Bildern der Kamera (4) eine Bewegung des Relais (3) erfasst und daraus eine Schaltzeit ermittelt, wobei durch Vergleich der Schaltzeit mit mindestens einem Referenzwert ein Alterungszustand des mindestens einen Relais (3) ermittelt wird, sowie eine zugehörige Vorrichtung (1).

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung mindestens eines Relais.

[0002] Trotz elektronischer Schaltelemente gibt es noch immer eine Vielzahl von Anwendungen, wo Relais als Schaltelemente eingesetzt werden, beispielsweise aufgrund der galvanischen Trennung. Aber auch in der Leit- und Sicherungstechnik im Bahnbetrieb kommen verschaltete Relais in Form von Relaisstellwerken (auch Drucktastenstellwerke genannt) zum Einsatz. Ein Nachteil von Relais gegenüber elektrischen Schaltelementen ist, dass diese Verschleiss unterworfen sind. Dabei ist die Vorhersage, wann ein Relais aufgrund von Verschleiss ausfallen wird, relativ schwierig. Beispielsweise kann ein Relais vorsorglich nach einer gewissen Anzahl von Schaltzyklen oder Betriebsstunden gewechselt werden. Dies führt jedoch häufig dazu, dass noch intakte Relais getauscht werden, was nicht ökonomisch ist. Werden die Grenzwerte hingegen zu hoch angesetzt, droht der Ausfall des Relais.

[0003] Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung mindestens eines Relais zur Verfügung zu stellen, mittels dessen der Alterungszustand eines Relais ermittelt werden kann. Ein weiteres technisches Problem ist die Schaffung einer hierfür geeigneten Vorrichtung.

[0004] Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0005] Das Verfahren zur Überwachung mindestens eines Relais erfolgt mittels mindestens einer Kamera und einer Auswerteeinheit, wobei durch die Auswerteeinheit aus den Bildern der Kamera eine Bewegung des Relais erfasst wird und daraus eine Schaltzeit ermittelt wird, wobei durch Vergleich der Schaltzeit mit mindestens einem Referenzwert ein Alterungszustand des mindestens einen Relais ermittelt wird. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass häufig einem Ausfall eines Relais zunächst eine Verlängerung der Schaltzeiten durch Verschleiss vorangeht. Durch die Auswertung der Schaltzeiten kann so der Alterungszustand bestimmt werden. Dabei muss die Kamera eine Frequenz aufweisen, um den Schaltvorgang entsprechend zeitlich aufgelöst zu erfassen. Vorzugsweise sollte die Kamera daher eine Frequenz von mindestens 120 fps (Frames per Second) aufweisen. Die Kamera kann dabei im einfachsten Fall als monochromatische Kamera ausgebildet sein. Bei der Bewegung des Relais wird dabei vorzugsweise die Bewegung des Arbeitskontaktes erfasst und ausgewertet.

[0006] In einer Ausführungsform wird in Abhängigkeit des ermittelten Alterungszustandes ein Warnsignal generiert. Dieses Warnsignal kann beispielsweise an eine Zentrale übermittelt werden und/oder es kann ein lokales Warnmittel wie beispielsweise eine LED angesteuert werden, die den notwendigen Austausch signalisiert.

[0007] In einer weiteren Ausführungsform werden zusätzlich auftretende Lichtbögen an dem mindestens einen Relais erfasst und ausgewertet. Dabei kann sowohl die zeitliche Länge als auch die geometrische Länge des Lichtbogens ausgewertet werden. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Lichtbögen spektral ausgewertet werden, um so Rückschlüsse auf den Alterungszustand zu gewinnen. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit die Form der Arbeitskontakte auswertet, beispielsweise weil es aufgrund der Lichtbögen zu Abbrand an den Kontakten kommt. Hierdurch kann die Bestimmung des Alterungszustandes weiter verbessert werden.

[0008] In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Relais in einer Relais-Baugruppe zusammengefasst, deren Schaltvorgänge mindestens teilweise voneinander abhängig sind, wobei mittels der Auswerteeinheit Schaltsequenzen und Schaltsequenzzeiten erfasst und mit dem mindestens einen Referenzwert verglichen werden. Bei derartigen Relais-Baugruppen addieren sich die verlängerten Schaltzeiten der einzelnen Relais, sodass sehr viel einfacher eine signifikante Abweichung feststellbar ist. Dabei kann eine solche Relais-Baugruppe beispielsweise derart ausgebildet sein, dass der nach Schliessen des Arbeitskontaktes fliessende Strom eines Relais den Steuerstrom für mindestens ein anderes Relais der Baugruppe liefert. Das heisst, dass die Relais in einer bestimmten Reihenfolge (Sequenz) nacheinander schliessen.

[0009] Häufig ist es in der Praxis so, dass die Relais-Baugruppen weitere äussere Beschaltungen aufweisen, die bei der Generierung der Schaltbefehle beteiligt sind. Daher werden neben den Schaltsequenzzeiten vorzugsweise zusätzlich auch die Schaltzeiten der einzelnen Relais erfasst, um so besser abschätzen zu können, ob die Verlängerung der Schaltsequenzzeiten primär auf eine Alterung der Relais-Baugruppe oder der äusseren Beschaltung zurückzuführen ist. Des Weiteren erlaubt dies auch, bedarfsweise nur einzelne Relais zu tauschen.

[0010] In einer weiteren Ausführungsform wird für einen Teil des mindestens einen Relais ein Auswertungsbereich (Region of Interest) definiert, wobei die Auswertung der Kamerabilder auf Bewegung auf den Auswertungsbereich (Region of Interest) beschränkt wird. Dies vereinfacht die Auswertung insofern, dass es zum einen aufgrund der Schaltvorgänge zu Vibrationen kommen kann, die sich auf benachbarte Bereiche übertragen können, und zum anderen werden Aufnahmefehler in nicht interessanten Bereichen ignoriert, die ansonsten Bewegungen Vortäuschen. Vorzugsweise wird der Auswertungsbereich (Region of Interest) relativ eng um den Arbeitskontakt des Relais gelegt.

[0011] Hinsichtlich der Ausbildung der Vorrichtung wird vollinhaltlich auf die vorangegangenen Ausführungen Bezug genommen.

[0012] Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Einsatz in einem Relaisstellwerk.

Claims

[0013] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Überwachung mindestens eines Relais. [0014] In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Überwachung einer Relais-Baugruppe 2 mit acht Relais 3 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Kamera 4, eine Auswerteeinheit 5, eine der Relais-Baugruppe 2 zugeordnete Warnlampe 6 sowie eine Luftschnittstelle 7. Die Relais 3 weisen jeweils einen Arbeitskontakt 8 auf. Auf die Darstellung einer möglichen Verschaltung der Relais 3 untereinander ist aus Übersichtsgründen verzichtet worden. Der Relais-Baugruppe 2 ist weiterhin eine äussere Verschaltung 9 zugeordnet, über die teilweise Steuersignale der Relais-Baugruppe 2 übertragen werden. [0015] Die Kamera 4 ist nun derart ausgebildet, dass diese die Relais-Baugruppe 2 optisch erfasst. Die Kamera 4 weist dabei beispielsweise eine Taktfrequenz von 100-1000 fps auf, wobei aus der Differenz der Bilder eine Bewegung der Arbeitskontakte 8 durch die Auswerteeinheit 5 erfasst wird. Somit kann die Auswerteeinheit 5 den Beginn und das Ende eines Schaltvorgangs und somit die Schaltzeit eines Relais 3 ermitteln. Dabei werden um die Arbeitskontakte 8 Auswertungsbereiche (Régions of Interest) 10 gelegt, wobei die Bewegungsauswertung auf diese Auswertungsbereiche (Régions of Interest) 10 begrenzt wird. Weiter erfasst die Kamera 4 auch Lichtbögen an den Arbeitskontakten 8, die dann ebenfalls von der Auswerteeinheit 5 ausgewertet werden. [0016] Die Kamera 4 bzw. die Auswerteeinheit 5 erfasst nun auch die Reihenfolgen, in der einzelne Relais 3 der Relais-Baugruppe 2 geschaltet werden. Zu einer solchen Schaltsequenz kann dann die Schaltsequenzzeit bestimmt werden und mit einem Referenzwert verglichen werden. Weicht dann die ermittelte Schaltsequenzzeit beispielsweise um einen definierten Wert vom Referenzwert ab, so wird dies als kritischer Alterungszustand bewertet und die Warnlampe 6 angeschaltet und eine Zentrale über die Luftschnittstelle 7 oder eine andere Datenverbindung informiert. Zur Eingrenzung des Fehlers können dabei zusätzlich die einzelnen Schaltzeiten der Relais 3 erfasst und mit Referenzwerten verglichen werden, um so zu erfassen, ob die Verlängerung der Schaltsequenzzeit auf die Relais 3 oder die äussere Verschaltung 9 zurückzuführen ist. Vorzugsweise werden dabei Schaltsequenzen ausgewertet, bei der die Arbeitskontakte 8 geschlossen werden, da sich Alterungen bei den Einschaltvorgängen stärker bemerkbar machen als bei den Ausschaltvorgängen. Die Vorrichtung 1 hat den grossen Vorteil, dass in die Verschaltung der Relais-Baugruppe 2 nicht eingegriffen wird, sodass auch eine einfache Nachrüstbarkeit gegeben ist, da beispielsweise keine ergänzenden Genehmigungen notwendig sind. Patentansprüche

1. Verfahren zur Überwachung mindestens eines Relais (3) mittels mindestens einer Kamera (4) und einer Auswerteeinheit (5), wobei die Auswerteeinheit (5) aus den Bildern der Kamera (4) eine Bewegung des Relais (3) erfasst und daraus eine Schaltzeit ermittelt, wobei durch Vergleich der Schaltzeit mit mindestens einem Referenzwert ein Alterungszustand des mindestens einen Relais (3) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des ermittelten Alterungszustandes ein Warnsignal generiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auftretende Lichtbögen an dem mindestens einen Relais (3) erfasst und ausgewertet werden.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Relais (3) in einer Relais-Baugruppe (2) zusammengefasst sind, deren Schaltvorgänge mindestens teilweise voneinander abhängig sind, wobei mittels der Auswerteeinheit (5) Schaltsequenzen und Schaltsequenzzeiten erfasst und mit dem mindestens einen Referenzwert verglichen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Schaltsequenzzeit die Schaltzeiten der einzelnen an der Schaltsequenz beteiligten Relais (3) erfasst und jeweils mit mindestens einem Referenzwert verglichen werden.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Teil des mindestens einen Relais (3) einen Auswertungsbereich (10) definiert wird, wobei die Auswertung der Kamerabilder auf Bewegungen im Auswertungsbereich (10) beschränkt ist.
7. Vorrichtung (1 ) zur Überwachung mindestens eines Relais (3), umfassend mindestens eine Kamera (4) und eine Auswerteeinheit (5), wobei die Auswerteeinheit (5) dazu ausgebildet ist, aus den Bildern der Kamera (4) eine Bewegung des Relais zu erfassen und daraus eine Schaltzeit zu ermitteln, wobei durch Vergleich der Schaltzeit mit mindestens einem Referenzwert ein Alterungszustand des mindestens einen Relais (3) ermittelt werden kann.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) derart ausgebildet ist, in Abhängigkeit des ermittelten Alterungszustandes ein Warnsignal zu generieren.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (5) derart ausgebildet ist, Lichtbögen an dem mindestens einen Relais (3) zu erfassen und auszuwerten.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (5) derart ausgebildet ist, Schaltsequenzen und Schaltsequenzzeiten einer Relais-Baugruppe (2) zu erfassen und mit dem mindestens einen Referenzwert zu vergleichen.