CH715634A2 - Leak detection method for vehicles and vehicle equipped therefor. - Google Patents
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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.The invention relates to a method for determining the location of leaks in a vehicle shell in vehicles, in particular rail vehicles, in operation, and a rail vehicle equipped for this purpose. The e.g. Pressure surges occurring at tunnel entrances are detected and evaluated outside and inside the vehicle at several points by external sensors (3, 3 ') and internal pressure sensors (4, 4') in such a way that the location of a leak (5) in the vehicle shell is determined at least approximately . Due to a leak (5), the pressure signal propagates into the interior of the train and is measured there as an internal pressure signal (2) with a changed amplitude and shifted in time by the internal pressure sensors (4, 4 '). As a result, information about the extent and location of a leak in the vehicle casing can be obtained during operation.
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. The invention relates to a method for determining the location of leaks in a vehicle shell in vehicles, in particular rail vehicles, in operation and a rail vehicle equipped for this purpose. the preamble of the independent claims.
[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. The rapid pressure changes occurring during tunnel journeys and train encounters are perceived as uncomfortable by the travelers, a pressure-tight car body is therefore intended to protect the passengers from unpleasant pressure fluctuations. Rail vehicles, especially for high-speed traffic, must therefore meet high requirements for the pressure tightness of the vehicle casing for reasons of comfort in order to prevent pressure fluctuations inside the vehicle, e.g. to limit pressure surges such as those that can occur during tunnel entries and exits or during train encounters, thus ensuring the comfort of the passengers.
[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. If components of the vehicle casing are damaged or due to aging processes, it is possible that the pressure tightness of a car is no longer present. Various methods are known for recognizing such states.
[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. Classically, the wagons are checked for pressure tightness as part of the maintenance by removing the wagon to be tested from the train set and applying a defined internal pressure. The decay of the internal pressure is measured, from the rate of the drop in pressure it can be concluded that there is a leak, which must then be sought and sealed (pressure tightness test according to UIC 660). The disadvantage here is that the car has to be removed from the train set and long workshop times are incurred.
[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. In order to shorten such workshop times or not be able to determine leaks only during maintenance, e.g. in EP0441130 or EP1308364 proposed methods which are based on monitoring the internal pressure of the vehicle while driving and drawing conclusions about the pressure tightness or the need for maintenance from the measured signals.
[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. [0006] EP0441130 discloses a device for the temporal and amount-based detection, physiologically weighted evaluation and registration of short-term air pressure fluctuations, pressure changes in the interior of the vehicle being detected and compared with a threshold value. In order to determine the location of the leakage, the effect is used that the pressure sensor that is closest to the leak point usually measures the greatest pressure rise and that the time differences with which the air pressure wave reaches closer sensors rather than more distant ones can be measured.
[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 EP1394010 describes a leak test method in which e.g. Tunnel entrances are concluded from the time delay between external and internal pressure increase on the pressure tightness quality of the vehicle. A message is automatically sent to the maintenance plant
[0008] Nachteilig ist hier der relativ hohe Messaufwand mit über den Zug verteilten Drucksensoren und relativ beschränkte Aussagefähigkeit über Umfang und Ort der Leckage. The disadvantage here is the relatively high measurement effort with pressure sensors distributed over the train and relatively limited information about the extent and location of the leak.
[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. The object of the present invention is to provide an improved method and corresponding vehicle in which the pressure tightness test and location of the leakage is more reliable and possible with less effort.
[0010] Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. The object is solved by the characterizing features of the independent claims.
[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...). The inventive method allows to check the pressure tightness of a vehicle in operation or schedule traffic and to localize a possible leak at the pressure-tight outer shell of the vehicle at least approximately and specifically in the longitudinal direction of the vehicle (leakage is understood to mean the state of a non-design-related leak in the vehicle shell ). This information can be used when restoring pressure tightness in maintenance. A cost reduction in the manufacture of the vehicle and an increase in the reliability of the vehicle are also achieved, since systems which are less prone to failure than in the prior art have to be installed in the vehicle. Maintenance is also given an indication of the position of the leak in the vehicle using the described method. The suspected defective parts can at most be provided in the maintenance system before the vehicle arrives (e.g. door seal, side window ...).
[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. In the vehicle, in particular in a rail vehicle, the ambient pressure (external pressure) and the internal pressure are measured in a time-synchronized manner at one or more points. In this case, pressure sensors are not provided in the interior of the vehicle, preferably only two pressure sensors are provided in the interior, in particular in the first and last carriages with passengers. Particularly in the case of characteristic pressure events (passage of singular events such as tunnel entry / tunnel exit), the pressure signals of the sensors are evaluated and the pressure tightness of the vehicle is evaluated from the different signal properties (transit time, amplitude, etc.) and, if necessary, the location of the leak is determined. In particular, by evaluating the pressure profile over time at the outside and inside pressure sensors, a parameter for the location-related pressure tightness of the vehicle in the longitudinal direction of the vehicle can be determined, or at least approximately the position of the leakage in the longitudinal direction of the vehicle can be inferred from the running time differences between the outside and inside pressure signals. The measurement effort is reduced if the external and internal pressure are not measured continuously, but e.g. only at certain points on the route, e.g. Tunnel entrances, for special events, e.g. Encounters or when a defined trigger signal occurs on a continuously measuring sensor.
[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. Signal is generally a signal sequence from a plurality of chronologically successive individual measured values, the length of which depends on the characteristic external signal and is selected so that a meaningful evaluation is possible, e.g. the duration of a defined pressure change Δp. The signal sequence of the external pressure is assigned a signal sequence of the internal pressure, which represents the reaction of the vehicle internal pressure to the external pressure signal sequence.
[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. In order to evaluate the temporal pressure curve at the outside and inside pressure sensor, in particular the amplitude and rate of the pressure rise and / or pressure drop determined at the respective inside and outside sensors are compared with one another by means of an algorithm in order to determine the extent and location of the leak. In this case, the measured values from an outside sensor and two inside sensors are preferably used.
[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. When evaluating the transit time differences between the outside and inside pressure signal, the time offset of the occurrence of characteristic pressure profiles on the outside and inside sensors is used as the basis for the evaluation, in order to determine the running time of the signal between one of the outside sensors and one or more of the inside sensors , defined by the time between the measurements of assigned pressure events at the respective sensors, to determine information about the extent and location of the leak.
[0016] Bevorzugt wird eine Kombination beider Auswertemethoden verwendet um ein genaueres Ergebnis bezüglich des Leckageortes zu erhalten. A combination of both evaluation methods is preferably used in order to obtain a more precise result with regard to the location of the leak.
[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. In one embodiment of the method, the damping of the pressure signal inside the vehicle can also be taken into account. For example, feedback on the current degree of closure of the interior doors in the train set (doors fully or partially open, closed) can be used to correct the parameters: even with fully or partially closed interior doors, a measure of quality for the pressure tightness and the location of any Leakage can be determined in.
[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. The evaluation is further preferably carried out as a continuous function over the vehicle length, i.e. a measure of the tightness of the vehicle shell is determined over at least part of its length. This results in a parameter relating to the tightness of the vehicle casing, based on a vehicle section.
[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. The train speed can also be included in the evaluation of the pressure signals in order to correct the error in the position of the detected leak caused by the speed of travel by correcting the running time for the outside pressure signal.
[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. The evaluation unit can be calibrated for specific situations by recording and storing the resulting internal pressure profiles during operation, typical external pressure profiles (e.g. signal when entering a specific tunnel) and taking into account leaks in sensitive components (e.g. specific door seals). On the basis of this data, the reproduced internal pressure can then be evaluated and the location of the leak can be determined very precisely if the underlying external pressure is reproduced.
[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. [0021] The method described can also be used unchanged in maintenance, in that specific pressure signals are applied in a targeted manner (pressure signal is generated in maintenance) and the measured values of the sensors are evaluated.
[0022] Weiter wird die Aufgabe erfüllt durch ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug wie z.B. einen Gliederzug, welcher zur Durchführung des Verfahrens ausgestattet ist. The object is further achieved by a vehicle, in particular a rail vehicle such as e.g. a articulated train equipped to carry out the procedure.
[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. The vehicle, in particular the rail vehicle, comprises a vehicle casing, which is formed in the case of an articulated train from the casings of the individual cars and the car transitions. The vehicle also has passenger areas, for example individual cars or compartments.
[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. A vehicle according to the invention comprises external pressure sensors, preferably two external pressure sensors, in particular one each in the area of the vehicle ends, and internal pressure sensors, preferably two internal pressure sensors, in particular one in each of the passenger areas which are closest to the vehicle ends. Such a vehicle also includes an evaluation unit for evaluating the measured signals, preferably also a storage unit for storing the data, and a display and communication device for displaying or forwarding the data and / or evaluation results. This means that any leaks and their location can be reported to the train driver and / or maintenance center for the timely provision of spare parts and planning of the repair.
[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. Figure 1 shows a articulated train according to the present invention. An outside pressure signal 1, e.g. due to a tunnel trip or train encounter, outside pressure sensor 3 and somewhat later is registered by outside pressure sensor 3 ', which are arranged here on the roof in the area of the train ends. Due to a leak 5, the pressure signal propagates into the interior of the train and is measured there as an internal pressure signal 2 with a changed amplitude and with a time shift by the internal pressure sensors 4 or 4 '. An evaluation unit, not shown, determines the extent and location of the leakage from the signal curves.
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH01544/18A CH715634A2 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Leak detection method for vehicles and vehicle equipped therefor. |
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CH01544/18A CH715634A2 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Leak detection method for vehicles and vehicle equipped therefor. |
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CH715634A2 true CH715634A2 (en) | 2020-06-15 |
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ID=71080034
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CH01544/18A CH715634A2 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Leak detection method for vehicles and vehicle equipped therefor. |
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CH (1) | CH715634A2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113406270A (en) * | 2021-05-12 | 2021-09-17 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | Method for optimizing position of hydrogen sensor of fuel cell vehicle |
-
2018
- 2018-12-14 CH CH01544/18A patent/CH715634A2/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113406270A (en) * | 2021-05-12 | 2021-09-17 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | Method for optimizing position of hydrogen sensor of fuel cell vehicle |
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