CH715634A2 - Verfahren zur Leckageortung bei Fahrzeugen sowie dafür ausgestattetes Fahrzeug. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortsbestimmung von Undichtigkeiten einer Fahrzeughülle bei Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, im Betrieb sowie ein dafür ausgestattetes Schienenfahrzeug. Die z.B. bei Tunneleinfahrten auftretenden Druckstösse werden ausserhalb und innerhalb des Fahrzeugs an mehreren Stellen durch Aussensoren (3, 3') und Innendrucksensoren (4, 4') erfasst und ausgewertet, derart, dass eine zumindest näherungsweise Bestimmung des Ortes einer Leckage (5) der Fahrzeughülle erfolgt. Aufgrund einer Leckage (5) pflanzt sich das Drucksignal in das Zuginnere fort und wird dort als Innendrucksignal (2) mit veränderter Amplitude und zeitlich verschoben von den Innendrucksensoren (4, 4') gemessen. Dadurch kann bereits im Betrieb Information über Umfang und Ort einer Undichtigkeit der Fahrzeughülle gewonnen werden.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortsbestimmung von Undichtigkeiten einer Fahrzeughülle bei Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, im Betrieb sowie ein dafür ausgestattetes Schienenfahrzeug gem. dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

[0002] Die bei Tunnelfahrten und Zugbegegnungen auftretenden schnellen Druckänderungen werden von den Reisenden als unangenehm empfunden, ein druckdichter Wagenkasten soll daher die Fahrgäste vor unangenehmen Druckschwankungen schützen. Schienenfahrzeuge, insbesondere für den Hochgeschwindigkeitsverkehr, müssen daher aus Komfortgründen hohe Anforderungen an die Druckdichtigkeit der Fahrzeughülle erfüllen, um Druckschwankungen im Fahrzeuginneren, z.B. bei Druckstössen wie sie bei Tunnelein- und -ausfahrten oder bei Zugsbegegnungen auftreten können zu begrenzen und so den Komfort den Reisenden zu gewährleisten.

[0003] Bei Beschädigungen von Komponenten der Fahrzeughülle oder aufgrund von Alterungsprozessen ist es möglich, dass die Druckdichtigkeit eines Wagens nicht mehr gegeben ist. Um solche Zustände zu erkennen sind diverse Methoden bekannt.

[0004] Klassischerweise werden die Wagen im Rahmen des Unterhalts auf Druckdichtigkeit geprüft, indem der zu prüfende Wagen dem Zugverband entnommen und mit einem definierten Innendruck beaufschlagt wird. Das Abklingen des Innendrucks wird gemessen, aus der Rate des Druckrückgangs kann auf das Vorhandensein einer Leckage geschlossen werden, die dann gesucht und abgedichtet werden muss (Druckdichtigkeitsprüfung nach UIC 660). Nachteilig ist hier, dass der Wagen dem Zugverband entnommen werden muss und lange Werkstattzeiten anfallen.

[0005] Um solche Werkstattzeiten zu verkürzen bzw. Leckagen nicht erst im Rahmen der Wartung feststellen zu können werden z.B. in EP0441130 oder EP1308364 Verfahren vorgeschlagen, die darauf basieren während der Fahrt den Innendruck des Fahrzeugs zu Überwachen und aus den gemessenen Signalen Rückschlüsse auf die Druckdichtigkeit bzw. die Notwendigkeit einer Wartung zu ziehen.

[0006] EP0441130 offenbart eine Vorrichtung zur zeitlichen und betragsmässigen Erfassung, physiologisch gewichteter Bewertung und Registrierung kurzzeitiger Luftdruckschwankungen, dabei werden Druckänderungen im inneren des Fahrzeugs erfasst und mit einem Schwellenwert verglichen. Um den Ort der Leckage zu bestimmen wird Effekt genutzt, dass der Druckaufnehmer, der der Leckstelle am nächsten liegt, in der Regel den größten Druckanstieg misst und dass die zeitlichen Differenzen messbar sind, mit denen die Luftdruckwelle nähergelegene Aufnehmer eher erreicht als entferntere.

[0007] EP1394010 beschreibt eine Dichtigkeitsprüfverfahren, bei dem bei z.B. Tunneleinfahrten aus der Zeitverzögerung zwischen externem und internem Druckanstieg auf die Druckdichtigkeitsqualität des Fahrzeugs geschlossen wird. Es wird automatisch eine Meldung an das Instandhaltungswerk gesendet

[0008] Nachteilig ist hier der relativ hohe Messaufwand mit über den Zug verteilten Drucksensoren und relativ beschränkte Aussagefähigkeit über Umfang und Ort der Leckage.

[0009] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und entsprechendes Fahrzeug bereitzustellen, bei dem die Druckdichtigkeitsprüfung und Ortsbestimmung der Leckage zuverlässiger und mit geringerem Aufwand möglich ist.

[0010] Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

[0011] Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es die Druckdichtigkeit eines Fahrzeugs im Betrieb bzw. Fahrplanverkehr zu überprüfen und eine allfällige Leckage an der druckdichten Aussenhülle des Fahrzeuges wenigstens näherungsweise und speziell in Fahrzeuglängsrichtung zu lokalisieren (unter Leckage wird der Zustand einer nicht auslegungskonformen Undichtigkeit der Fahrzeughülle verstanden). Diese Information kann bei der Wiederherstellung der Druckdichtigkeit im Unterhalt verwendet werden. Auch wird eine Kostenreduktion bei Herstellung des Fahrzeugs und eine Erhöhung der Fahrzeugzuverlässigkeit erreicht, da weniger ausfallgefährdete Systeme als im Stand der Technik im Fahrzeug verbaut werden müssen. Des Weiteren erhält der Unterhalt mit dem beschriebenen Verfahren einen Hinweis auf die Position der Leckage im Fahrzeug. Die vermuteten Defektteile können allenfalls vor Eintreffen des Fahrzeugs in der Unterhaltsanlage bereitgestellt werden (z.B. Türdichtung, Seitenfenster...).

[0012] Im Fahrzeug, insbesondere in einem Schienenfahrzeug, wird an einer oder mehreren Stellen der Umgebungsdruck (Aussendruck) und der Innendruck zeitsynchronisiert gemessen. Dabei sind im Inneren des Fahrzeugs nicht in jedem Wagen Drucksensoren vorgesehen, bevorzugt sind nur zwei Drucksensoren im Inneren vorgesehen, insbesondere im ersten und letzten Wagen mit Passagieren. Insbesondere bei charakteristischen Druckereignissen (Durchfahrt singulärer Ereignisse wie z.B. Tunneleinfahrt / Tunnelausfahrt) werden die Drucksignale der Sensoren ausgewertet und aus den unterschiedlichen Signaleigenschaften (Laufzeit, Amplitude etc.) die Druckdichtigkeit des Fahrzeugs bewertet und ggf. der Ort der Leckage bestimmt. Insbesondere kann so durch die Auswertung des zeitlichen Druckverlaufs an Aussen- und Innendrucksensoren eine Kenngrösse für die ortsbezogene Druckdichtigkeit des Fahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung ermittelt oder aus den Laufzeitunterschieden zwischen Aussen-und Innendrucksignal mindestens näherungsweise auf die Position der Leckage in Längsrichtung des Fahrzeugs geschlossen werden. Eine Reduktion des Messaufwandes ergibt sich, wenn Aussen- und Innendruck nicht kontinuierlich gemessen werden, sondern z.B. nur an bestimmten Stellen der gefahrenen Route wie z.B. Tunneleinfahrten, bei besonderen Ereignissen, wie z.B. Begegnungen oder wenn an einem kontinuierlich messenden Sensor ein definiertes Triggersignal auftritt.

[0013] Unter Signal ist dabei generell eine Signalfolge aus mehrere, zeitlich aufeinanderfolgenden Einzelmesswerten zu verstehen deren Länge vom charakteristischen Aussensignal abhängt und so gewählt wird, dass eine sinnvolle Auswertung möglich ist, z.B. die Dauer einer definierten Druckänderung Δp. Der Signalfolge des Aussendrucks ist dabei eine Signalfolge des Innendrucks zugeordnet, die die Reaktion des Fahrzeuginnendrucks auf die Aussendruck-Signalfolge darstellt.

[0014] Zur Auswertung des zeitlichen Druckverlaufs am Aussen- und Innendrucksensor werden insbesondere Amplitude und Rate des an den jeweiligen Innen- und Aussensensoren bestimmten Druckanstiegs und/oder Druckabfalls mittels eines Algorithmus miteinander verglichen um so Umfang und Ort der Leckage zu bestimmen. Bevorzugt werden dabei die Messwerte von einem Aussensensor und zwei Innensensoren herangezogen.

[0015] Bei der Auswertung der Laufzeitunterschiede zwischen Aussen-und Innendrucksignal wird der zeitliche Versatz des Auftretens charakteristischer Druckverläufe an den Aussen- und Innensensoren als Basis für die Auswertung herangezogen, um aus der Laufzeit des Signals zwischen einem der Aussensensoren und einem oder mehreren der Innensensoren, definiert durch die Zeit zwischen den Messungen zugeordneter Druckereignisse an den jeweiligen Sensoren, Informationen über Umfang und Ort der Leckage zu bestimmen.

[0016] Bevorzugt wird eine Kombination beider Auswertemethoden verwendet um ein genaueres Ergebnis bezüglich des Leckageortes zu erhalten.

[0017] In einer Ausführungsform des Verfahrens kann weiter die Dämpfung des Drucksignals im Fahrzeuginneren berücksichtigt werden. So kann beispielweise die Rückmeldung über den aktuellen Schliessgrad der Innentüren im Zugverband (Türen ganz oder teilweise geöffnet, geschlossen), für die Korrektur der Kenngrössen verwendet werden: so kann auch mit ganz oder teilweise geschlossenen Innentüren ein Gütemass für die Druckdichtigkeit und der Ort der allfälligen Leckage in bestimmt werden.

[0018] Weiter bevorzugt erfolgt die Auswertung als kontinuierliche Funktion über die Fahrzeuglänge, d.h. ein Mass für die Dichtigkeit der Fahrzeughülle über mindestens einen Teil ihrer Länge ermittelt wird. Somit ergibt sich eine auf einen Fahrzeugabschnitt bezogene Kenngrösse für die Dichtigkeit der Fahrzeughülle.

[0019] Weiter kann die Zuggeschwindigkeit in die Auswertung der Drucksignale eingehen, um durch die Korrektur der Laufzeit für das Aussendrucksignal den durch die Fahrtgeschwindigkeit verursachten Fehler in der Position der detektierten Leckage zu korrigieren.

[0020] Die Auswerteeinheit kann für spezifische Situationen kalibriert werden, indem im Betrieb typische Aussendruckverläufe (z.B. Signal bei Einfahrt in einen bestimmten Tunnel) und unter Berücksichtigung von Leckagen in anfälligen Bauteilen (z.B. bestimmten Türdichtungen) die resultierenden Innendruckverläufe erfasst und gespeichert werden. Auf Basis dieser Daten lässt sich dann, bei reproduziertem Verlauf des zugrundeliegenden Aussendrucks, der erfasste Innendruck auswerten und der Ort der Leckage sehr exakt bestimmen.

[0021] Das beschriebene Verfahren kann unverändert ebenso im Unterhalt verwendet werden, indem spezifische Drucksignale gezielt aufgebracht (Drucksignal wird beim Unterhalt speziell erzeugt) und die Messwerte der Sensoren ausgewertet werden.

[0022] Weiter wird die Aufgabe erfüllt durch ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug wie z.B. einen Gliederzug, welcher zur Durchführung des Verfahrens ausgestattet ist.

[0023] Das Fahrzeug, insbesondere das Schienenfahrzeug, umfasst eine Fahrzeughülle, die im Falle eines Gliederzuges aus den Hüllen der einzelnen Wagen sowie den Wagenübergängen gebildet wird. Das Fahrzeug weist weiter Passagierbereiche, beispielsweise einzelne Wagen oder Abteile, auf.

[0024] Ein erfindungsgemässes Fahrzeug umfasst Aussendrucksensoren, bevorzugt zwei Aussendrucksensoren, insbesondere jeweils einen im Bereich der Fahrzeugenden, sowie Innendrucksensoren, bevorzugt zwei Innendrucksensoren, insbesondere jeweils einen in jedem der Passagierbereiche die am nächsten an den Fahrzeugenden liegen. Ebenfalls umfasst ein solches Fahrzeug eine Auswerteeinheit zur Auswertung der gemessenen Signale, bevorzugt weiterhin eine Speichereinheit zum Speichern der Daten sowie Anzeige- und Kommunikationseinrichtung zur Darstellung bzw. Weitergabe der Daten und/oder Auswerteergebnisse. Somit kann eine Meldung über allfällige Leckagen und deren Lage an Zugführer und /oder Wartungszentrum zur rechtzeitigen Bereitstellung von Ersatzteilen und Planung der Reparatur erfolgen.

[0025] Abbildung 1 zeigt einen Gliederzug gemäss der vorliegenden Erfindung. Ein Aussendrucksignal 1, z.B. aufgrund einer Tunnelfahrt oder Zugbegegnung, wird von Aussendrucksensor 3 und etwas später von Aussendrucksensor 3' registriert, welche hier im Bereich der Zugenden auf dem Dach angeordnet sind. Aufgrund einer Leckage 5 pflanzt sich das Drucksignal in das Zugsinnere fort und wird dort als Innendrucksignal 2 mit veränderter Amplitude und zeitlich verschoben von den Innendrucksensoren 4 bzw 4' gemessen. Eine nicht dargestellt Auswerteeinheit ermittelt aus den Signalverläufen Umfang und ggf. Ort der Leckage.

Claims (10)

1. Verfahren zur Bestimmung des Ortes von Undichtigkeiten in der Hülle eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: o Messen mindestens einer charakteristischen Signalfolge eines Aussendruckverlaufs o Messen mindestens einer Signalfolge eines Innendruckverlaufs, welche der gemessenen Signalfolge eines Aussendruckverlaufs zugeordnet ist o Auswerten der gemessenen Signalfolgen zur Bestimmung ob eine Leckage der Fahrzeughülle vorliegt und, falls eine Leckage vorliegt, wenigsten näherungsweisen Bestimmung des Ortes der Leckage

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung Amplitude und Rate und/oder Laufzeitunterschiede der gemessenen Signalfolgen herangezogen werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemessene Signalfolge des Aussendruckverlaufs und jeweils zwei zugeordnete gemessene Signalfolgen des Innendruckverlauf ausgewertet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Auswertung zumindest teilweise im Frequenzbereich erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung unter Berücksichtigung variabler Dämpfung des Innendruckverlaufs, insbesondere durch den Öffnungsgrad von Zwischentüren des Fahrzeuges, und/oder der Zuggeschwindigkeit erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung als kontinuierliche Funktion über die Fahrzeuglänge durchgeführt wird.

7. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, zur Durchführung des Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend • eine Fahrzeughülle • mindestens einen Aussendrucksensor zur Messung eines Umgebungsdruckes • mindestens einen Innendrucksensor zur Messung eines Innendruckes • Eine Auswerteeinheit dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit konfiguriert ist gemessene Signalfolgen der Drucksensoren auszuwerten und den Ort einer Leckage der Fahrzeughülle wenigstens näherungsweise zu bestimmen.

8. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Aussendrucksenoren aufweist, bevorzugt jeweils einen in einem Endbereich des Fahrzeugs.

9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Innendrucksensoren aufweist, bevorzugt jeweils einen in jedem Passagierbereich die am nächsten an den Fahrzeugenden liegen.

10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass es sich um einen Gliederzug handelt, welcher eine oder mehrere der folgenden Ausstattungen aufweist: o Sensoren zum Erfassen des Türöffnungsgrades von Zwischentüren o Mindestens eine Speichereinheit zum Speichern von Daten der Druckmessung und/oder Auswertung o Mindestens eine Anzeigeeinrichtung und zur Darstellung von Daten der Druckmessung und/oder Auswertung o Mindestens eine Kommunikationseinrichtung zur Weitergabe von Daten der Druckmessung und/oder Auswertung.