DE10145433A1

DE10145433A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerüberwachung von Komponenten von Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE10145433A1
Application number: DE10145433A
Authority: DE
Inventors: Young Guo; Mario Saeglitz
Original assignee: Deutsche Bahn AG
Current assignee: DB Fernverkehr AG
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: DE50105853D1; AU2002213913A1; ES2236329T3; EP1317369A1; WO2002022424A1; ATE292570T1; EP1317369B1; DE10145433C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlerüberwachung von Komponenten eines Schienenfahrzeuges. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass das Beschleunigungsverhalten von wenigstens zwei, einem Wagenkasten (12) des Schienenfahrzeuges (10) zugeordneten Schlingerdämpferkonsolen (32, 32') überwacht wird, indem die Beschleunigungswerte von in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges (10) links und rechts des Wagenkastens (12) angeordneten Schlingerdämpferkonsolen (32, 32') einerseits korreliert werden und ein Korrelationskoeffizient (K) mit wenigstens einem Schwellwert verglichen wird und bei Überschreiten des wenigstens einen Schwellwertes eine Alarmmeldung (58) ausgelöst wird und andererseits die Beschleunigungswerte einzeln einer Signalanalyse (50, 50') unterzogen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur Fehlerüberwachung von Komponenten von Schienenfahrzeugen.

Es ist bekannt, dass beim bestimmungsgemäßen Einsatz von Schienenfahrzeugen das Fahrwerk der Schienenfahr zeuge einen so genannten Sinus-Lauf erfährt. Hierbei wird das Fahrwerk abhängig von der Fahrgeschwindig keit aufgrund einwirkender äußerer Einflüsse und selbsttätiger Rückstellkraft seitlich zur Fahrtrich tung ausgelenkt. Um eine Stabilisierung des Fahrwerks zu erreichen, ist bekannt, dass - insbesondere bei Hochgeschwindigkeitszügen - die Wagenkästen über so genannte Schlingerdämpfer mit dem Drehgestellrahmen verbunden sind. Diese Schlingerdämpfer dienen der Fahrstabilisierung, insbesondere der Unterdrückung des so genannten Sinus-Laufes.

Zur Erhöhung des Fahrkomforts beziehungsweise zur Ge währleistung einer notwendigen Fahrsicherheit sind den Wagenkästen in Fahrtrichtung links und rechts an geordnete Schlingerdämpfer zugeordnet, die eine im Wesentlichen gleiche Schlingerdämpferkraft aufbringen müssen. Abweichungen der Schlingerdämpferkräfte der links beziehungsweise rechts angeordneten Schlinger dämpfer führen zu einer verminderten Kompensation des Sinus-Laufes und somit zu einer Verringerung der Fahrstabilität des Schienenfahrzeuges.

Die Schlingerdämpfer stützen sich einerseits an am Wagenkasten befestigten Schlingerdämpferkonsolen und andererseits an einem Drehgestellrahmen ab. Ferner ist bekannt, zwischen den Drehgestellen und den Wagenkasten ein Feder-/Dämpfersystem (sekundäres Fe der-/Dämpfersystem) anzuordnen. Dieses wird bei Hoch geschwindigkeitszügen üblicherweise von einem Luft balg gebildet, über den der Wagenkasten auf den Dreh gestellen aufliegt.

Es ist allgemein bekannt, während des Einsatzes von Schienenfahrzeugen auf einzelne Komponenten des Schienenfahrzeuges einwirkende Schwingungen oder der gleichen mittels Beschleunigungsaufnehmern zu er fassen und die von den Beschleunigungsaufnehmern ge lieferten Signale zu einer Onboard-Diagnose auszu werten. Beispielsweise seien hier die DE 195 02 670 A1 und DE 198 27 271 A1 genannt.

Aus der WO 99/54704 ist ein System zur Überwachung von Schlingerdämpfern bekannt. Hierbei werden den Schlingerdämpfern jeweils Kraftsensoren zugeordnet, deren Signale ausgewertet werden. Ferner wird vorge schlagen, am Drehgestellrahmen Beschleunigungssenso ren anzuordnen, deren Sensierrichtung mit der Längs achse der Schlingerdämpfer zusammenfällt.

Ferner ist aus der allgemeinen Messtechnik eine Kor relationsanalyse von Signalen bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mittels denen in einfacher Weise eine Feh lerüberwachung von Komponenten von Schienenfahrzeugen möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfah ren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass das Beschleunigungsverhalten von we nigstens zwei, einem Wagenkasten des Schienenfahrzeu ges zugeordneten Schlingerdämpferkonsolen überwacht wird, indem die Beschleunigungswerte von vorzugsweise in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges links und rechts des Wagenkastens angeordneten Schlinger dämpferkonsolen einerseits korreliert werden, und ein Korrelationskoeffizient mit wenigstens einem Schwell wert verglichen wird und bei Überschreiten des we nigstens einen Schwellwertes eine Alarmmeldung aus gelöst wird, und andererseits die Beschleunigungs werte einzeln einer Signalanalyse, bevorzugt einem Vergleich mit wenigstens einem Referenzmuster, unter zogen werden, ist vorteilhaft möglich, gezielt meh rere Komponenten des Schienenfahrzeuges zu über wachen.

So können zum einen durch die Korrelationsanalyse frühzeitig eventuelle Alterungserscheinungen und/oder Fehler an den Schlingerdämpfern erkannt werden. Zum anderen lassen sich durch das individuelle Überwachen des Beschleunigungsverhaltens der Schlingerdämpfer konsolen die Befestigungen und der Zustand der Schlingerdämpferkonsolen am Wagenkasten überprüfen. Die Schlingerdämpferkonsolen sind mit dem Wagenkasten kraftschlüssig verbunden, so dass diese keinerlei Re lativbewegungen zueinander erfahren. Bei alterungs bedingter und/oder aufgrund äußerer mechanischer Ein flüsse bedingter Beeinträchtigung der kraftschlüssi gen Verbindung zwischen Schlingerdämpferkonsole und Wagenkasten kann es zu Relativbewegungen der Schlin gerdämpferkonsole und Wagenkasten zueinander kommen. Diese gegebenenfalls auch geringfügigen Relativbewe gungen von Schlingerdämpferkonsole und Wagenkasten zueinander führen zu einer Veränderung des Beschleu nigungsverhaltens der die defekte Befestigung aufwei senden Schlingerdämpferkonsole. Durch Vergleich des Beschleunigungsverhaltens der Schlingerdämpferkonsole mit einem Referenzmuster oder dem Beschleunigungsver halten der wenigstens einen weiteren Schlinger dämpferkonsole wird die Veränderung des Beschleu nigungsverhaltens detektiert, so dass auf einen Feh ler der Befestigung erkannt werden kann.

Schließlich ist zum Weiteren gleichzeitig die Überwa chung des sekundären Feder-/Dämpfersystems zwischen Wagenkasten und Drehgestellen möglich. Dieses sekun däre Feder-/Dämpfersystem zwischen Wagenkasten und Drehgestellen führt zu einem gewollten gedämpften Schwingungsverhalten des Wagenkastens und beeinflusst auch das Beschleunigungsverhalten der Schlingerdämp ferkonsolen, die am Wagenkasten befestigt sind. Ein Fehler im sekundären Feder-/Dämpfersystem zwischen Wagenkasten und Drehgestellen führt zu einem ver änderten Schwingungsverhalten des Wagenkastens, das somit zu einem veränderten Schwingungsverhalten der Schlingerdämpferkonsolen führt. Somit kann über ein verändertes Beschleunigungsverhalten der Schlinger dämpferkonsolen sehr vorteilhaft gleichzeitig das se kundäre Feder-/Dämpfersystem zwischen Wagenkasten und Drehgestellen überwacht werden.

Nach allem wird deutlich, dass durch einfache Überwa chung des Beschleunigungsverhaltens der Schlinger dämpferkonsolen gleichzeitig eine Vielzahl von Kompo nenten des Schienenfahrzeuges, insbesondere der Schlingerdämpfer, der Schlingerdämpferkonsolen und des sekundären Feder-/Dämpfersystems zwischen Wagen kasten und Drehgestellen, überwacht werden.

Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Überwachung wird ausgenutzt, dass zur Dämpfung des Sinus-Laufes des Fahrwerks die links und rechts angeordneten Schlin gerdämpfer entgegengesetzte Dämpferkräfte erzeugen, die die entsprechende Auslenkung der beiden Schlin gerdämpferkonsolen hervorrufen. Kommt es zu einer Än derung des Betrages und der Richtung der Auslenkung einer Schlingerdämpferkonsole, relativ zu der Auslen kung der anderen Schlingerdämpferkonsole, oder zu Re ferenzmustern kann auf einen Fehler mindestens eines Schlingerdämpfers, der Schlingerdämpferkonsole selber oder des sekundären Feder-/Dämpfersystems zwischen Wagenkasten und Drehgestellen geschlossen werden. Mittels der Schwingungsanalyse, insbesondere der Kor relationsanalyse, lassen sich die von den jeweils zu geordneten linken und rechten Schlingerdämpferkonso len gelieferten Beschleunigungssignale in einfacher und sicherer Weise auswerten. Durch Festlegung des wenigstens einen Schwellwertes und/oder des wenigs tens einen Referenzmusters kann ein Fehler frühzeitig erkannt werden, so dass rechtzeitig Maßnahmen, bei spielsweise Austausch oder Reparatur des betroffenen Schlingerdämpfers und/oder der betroffenen Schlinger dämpferkonsole und/oder des betroffenen sekundären Feder-/Dämpfersystems, eingeleitet werden können.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, dass die Korrelationsanalyse der von den bei den - linken und rechten - Schlingerdämpferkonsolen gelieferten Beschleunigungswerte in aufeinander fol genden Zeitfenstern überwacht wird. Hierdurch lässt sich vorteilhaft die Korrelationsanalyse mit Beginn jedes Zeitfensters neu starten. Ferner ist bevorzugt, wenn die Breite des Zeitfensters geschwindigkeitsab hängig variiert wird. Hierdurch lässt sich die Genau igkeit der Korrelationsanalyse bei niedrigen Ge schwindigkeiten erhöhen. Bei höheren Geschwindigkei ten der Schienenfahrzeuge wird die Breite der Zeit fenster bevorzugt verringert, um eine schnelle Aus wertung und damit kurze Reaktionszeiten zu gewähr leisten.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Korrelationsanalyse der we nigstens zwei Signale mit überlappenden Zeitfenstern durchgeführt wird. Hierdurch wird erreicht, dass eine fortlaufende Überwachung sichergestellt ist, so dass auch plötzlich auftretende Beschädigungen unmittelbar erkannt werden können. Die Überlappung der Zeit fenster sichert, dass bei gleich langem Reaktions zeitintervall mehr Messdaten ausgewertet werden kön nen.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die innerhalb eines Zeitfensters gelieferten Signale mit einer Abtastfrequenz abge tastet werden, die vorzugsweise variabel einstellbar ist. Hierdurch wird möglich, die Abtastrate dem Fre quenzbereich des Schwingungsverhaltens der Schlinger dämpferkonsolen, gegebenenfalls geschwindigkeitsab hängig, anzupassen. Die Genauigkeit der Überwachung wird somit erhöht.

Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei Bedarf einzelne Messwerte inner halb eines Zeitfensters down-gesampelt werden und dieser down-gesampelte Wert der Korrelationsanalyse zugeführt wird. Hierdurch lässt sich der Aufwand der Korrelationsanalyse unter Beibehaltung der Genauig keit reduzieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 12 genannten Merkma len gelöst. Dadurch, dass Mittel zum Erfassen des Be schleunigungsverhaltens von wenigstens zwei, einem Wagenkasten des Schienenfahrzeuges zugeordneten Schlingerdämpferkonsolen vorgesehen sind, die mit Mitteln zusammenarbeiten, mittels denen die Beschleu nigungswerte von in Fahrtrichtung des Schienenfahr zeuges links und rechts des Wagenkastens angeordneten Schlingerdämpferkonsolen einerseits korreliert wer den, und ein Korrelationskoeffizient mit wenigstens einem Schwellwert vergleichbar ist und bei Über schreiten des wenigstens einen Schwellwertes eine Alarmmeldung auslösbar ist, und andererseits indivi duell einer Signalanalyse unterzogen werden, lässt sich in einfacher Weise eine Vorrichtung bereitstel len, mittels der eine effiziente Überwachung des Fahrverhaltens von Schienenfahrzeugen möglich ist. Insbesondere kann in bevorzugter Ausgestaltung vorge sehen sein, dass eine Auswerteeinrichtung in jedem Schienenfahrzeug oder vorzugsweise bei einem Zugver band aus mehreren Schienenfahrzeugen einem der Schie nenfahrzeuge des Zugverbandes zugeordnet ist. Hier durch lässt sich die Überwachung für mehrere Schie nenfahrzeuge in einfacher Weise gleichzeitig durch führen.

Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine zustands bezogene Instandhaltung der Schlingerdämpfer, der Schlingerdämpferkonsolen und des sekundären Fe der-/Dämpfersystems zwischen Wagenkasten und Dreh gestellen. Das Überwachungsverfahren kann insbeson dere kontinuierlich während des Einsatzes der Schie nenfahrzeuge durchgeführt werden. Das Verfahren lässt sich in einfacher Weise in eine Onboard-Diagnose der Schienenfahrzeuge integrieren.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die genannte Überwachung der Schlingerdämpferkonso len, der Schlingerdämpfer und/oder der sekundären Fe der-/Dämpfersysteme ist beispielhaft. So können in einfacher Weise ohne grundsätzliche Änderung das Ver fahren und/oder die Vorrichtung zur Überwachung weiterer Komponenten des Schienenfahrzeuges auf zu Sinus-Lauf führenden Fahrwerksschäden, beispielsweise auf veränderte Radkonizität, eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Schienen fahrzeuges;

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht eines Laufdrehgestelles eines Schienenfahrzeuges;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf ein Schie nenfahrzeug;

Fig. 3a einen Sinus-Lauf eines Drehgestells;

Fig. 4 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen des Fahrverhal tens des Schienenfahrzeuges und

Fig. 5 und 6 Kennlinien zum Vergleich von intakten Schlingerdämpfern und ausgefallenen Schlingerdämpfern.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Schienenfahrzeug 10. Bei dem hier dargestellten Schienenfahrzeug 10 han delt es sich um einen Mittelwagen eines Hochgeschwin digkeitszuges. Die Erfindung wird lediglich beispiel haft anhand dieses Mittelwagens erläutert. Selbstver ständlich lässt sich die Erfindung ohne weiteres auf andere Schienenfahrzeuge, beispielsweise Triebfahr zeuge, Steuerwagen, Güterwagen oder dergleichen, übertragen.

Das Schienenfahrzeug 10 umfasst einen Wagenkasten 12, der auf zwei Laufdrehgestellen 14, 16 gelagert ist. Die Laufdrehgestelle 14 und 16 umfassen jeweils Rad sätze 18, 20, 22 und 24. Der allgemeine Aufbau derar tiger Schienenfahrzeuge 10, insbesondere die Ankopp lung des Wagenkastens 12 an die Laufdrehgestelle 14 und 16 beziehungsweise die Lagerung der Radsätze 18, 20, 22 und 24 an den Laufdrehgestellen 14 und 16 über primäre beziehungsweise sekundäre Feder-/Dämp fersysteme, sind allgemein bekannt, so dass hierauf im Einzelnen im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht näher eingegangen werden soll.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Perspektivansicht ei nes Laufdrehgestelles 14. Das Laufdrehgestell 14 um fasst einen Drehgestellrahmen 26, der über in Fig. 1 nicht dargestellte sekundäre Feder-/Dämpfersysteme (Luftbälge) 25 (Fig. 3,) mit dem Wagenkasten (Fig. 1) verbunden ist. An dem Drehgestellrahmen 26 sind über ebenfalls nicht dargestellte primäre Fe der-/Dämpfersysteme die Radsätze 18 und 20 ange ordnet. Die Radsätze 18 und 20 besitzen Räder 28, die über Radlager 30 gelagert sind. Ferner sind Schlin gerdämpferkonsolen 32 erkennbar, die am Wagenkasten 12 (Fig. 1) beispielsweise kraftschlüssig befestigt sind. Die Schlingerdämpferkonsolen 32 sind über Schlingerdämpfer 34 mit dem Drehgestellrahmen 26 ver bunden.

Während des Einsatzes des Schienenfahrzeuges 10 rol len die Radsätze 18, 20 über einen Fahrweg. Je nach Fahrgeschwindigkeit und Zustand des Fahrweges erfährt das Schienenfahrzeug 10 eine Schwingungsanregung. Diese Schwingungsanregung führt zu einem Schwingungs verhalten einzelner Komponenten des Schienenfahrzeu ges 10. Entsprechend der Schwingungsanregung, die insbesondere abhängig von einer Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges 10 und/oder einem Zustand des Fahrweges ist, erfahren die Komponenten des Schienen fahrzeuges 10 eine Beschleunigung in den drei Raum richtungen, also in x-Richtung, y-Richtung und z- Richtung. Hierdurch kommt es unter anderem zu einem so genannten Sinus-Lauf des Fahrwerks in Fahrt richtung, also gemäß dem Beispiel in x-Richtung. Die ser Sinus-Lauf wird durch die Schlingerdämpfer 34, die einerseits am Wagenkasten 12 und andererseits am Drehgestellrahmen 26 befestigt sind, gedämpft. Hier bei ist in Fahrtrichtung (x-Richtung) ein links ange ordneter Schlingerdämpfer 34 und ein rechts angeord neter Schlingerdämpfer 34' dargestellt.

Gegenstand der Erfindung ist das Erfassen und Auswer ten von auf die Schlingerdämpferkonsolen 32 und 32', vorzugsweise in Fahrtrichtung (x-Richtung), einwir kende Beschleunigungen.

Hierzu sind den Schlingerdämpferkonsolen 32 jeweils schematisch angedeutete Schwingungsaufnehmer 36 zuge ordnet. Die Schwingungsaufnehmer 36 sind beispiels weise von Beschleunigungssensoren gebildet, die bei spielsweise eine in x-Richtung - und entgegenge setzt - wirkende Beschleunigung auf die Schlinger dämpferkonsolen 32 detektieren.

Die von den Beschleunigungssensoren 36, 36' geliefer ten Signale 38 werden einer in Fig. 2 lediglich schematisch dargestellten Auswerteschaltung 40, die fahrzeuggebunden und/oder zuggebunden angeordnet sein kann, zugeführt. Anhand der von den Beschleunigungs sensoren 36 gelieferten Signale 38 wird ein Beschleu nigungsverhalten der Schlingerdämpferkonsolen 32 be ziehungsweise 32' detektiert, um - wie nachfolgend noch erläutert wird - die Schädigung beziehungsweise den Ausfall eines der Schlingerdämpfer 34 beziehungs weise 34', die Schädigung der Befestigung der Schlin gerdämpferkonsolen 32, 32' am Wagenkasten und/oder des sekundären Feder-/Dämpfersystems 25 zu erkennen.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Ankopplung des Wagenkastens 12 über die Schlinger dämpfer 34 beziehungsweise 34' und die sekundären Fe der-/Dämpfersysteme 25 an den Drehgestellrahmen 26. Anhand von Fig. 3a soll verdeutlicht werden, dass das Fahrwerk bei Bewegung des Schienenfahrzeuges 10 in Fahrtrichtung (x-Richtung) einen hier angedeuteten Sinus-Lauf 42 erfährt. Um die Amplitude des Sinus- Laufes 42 möglichst gering zu halten, sind die Schlingerdämpfer 34 beziehungsweise 34' vorgesehen. Dies dient einer Fahrstabilisierung des Schienenfahr zeuges 10. Anhand des Sinus-Laufes 42 wird deutlich, je nachdem, ob das Fahrwerk in Fahrtrichtung (x-Rich tung) nach rechts beziehungsweise nach links von ei ner hier angedeuteten Fahrzeuglängsachse 44 auslenkt, dass der Schlingerdämpfer 34 gestaucht und der Schlingerdämpfer 34' gestreckt beziehungsweise der Schlingerdämpfer 34 gestreckt und der Schlingerdämp fer 34' gestaucht wird. Entsprechend dieser Stauch beziehungsweise Streckbewegung der Schlingerdämpfer 34, 34' wird auf die Schlingerdämpferkonsolen 32 be ziehungsweise 32' und somit auf die auf diesen ange ordneten Beschleunigungsaufnehmern 36 beziehungsweise 36' eine positive beziehungsweise negative Beschleu nigung ausgeübt. Diese positive beziehungsweise nega tive Beschleunigung aufgrund des Sinus-Laufes 42 wird während des bestimmungsgemäßen Einsatzes der Schie nenfahrzeuge 10 von der Gesamtbeschleunigung bezie hungsweise Gesamtverzögerung des Schienenfahrzeuges 10 und dem Dämpfungsverhalten der sekundären Fe der-/Dämpfersysteme 25 überlagert. Für die nachfol gende Erläuterung der Erfindung wird davon ausgegan gen, dass die von den Beschleunigungsaufnehmern 36 beziehungsweise 36' gelieferten Signale 38 sich auf den Sinus-Lauf 42 und somit auf die Stauch- bezie hungsweise Streckbewegung der Schlingerdämpfer 34 be ziehungsweise 34' beziehen.

Anhand der Erläuterungen wird deutlich, dass bei feh lerfreien Schlingerdämpfern 34 beziehungsweise 34' und fehlerfreier Befestigung der Schlingerdämpferkon solen 32, 32' am Wagenkasten 12 und fehlerfreien se kundären Feder-/Dämpfersystemen 25 die von den Be schleunigungsaufnehmern 36 beziehungsweise 36' gelie ferten Signale 38 beziehungsweise 38' teilweise mit entgegengesetzten Vorzeichen aufgrund des Sinus-Lau fes und teilweise mit gleichen Vorzeichen aufgrund der Gesamtbeschleunigung beziehungsweise Gesamtverzö gerung des Wagenkastens überlagert sind. Der Wert der Beschleunigungssignale 38 und 38', beispielsweise eine Spannungshöhe, hängt von der momentanen Amplitu de des Sinus-Laufes 42 ab. Somit ist jedem Zeitpunkt t_n des Sinus-Laufes 42 genau ein Signal 38 des Schlingerdämpfers 34 und ein Signal 38' des Schlin gerdämpfers 34' zuordbar. Über eine Zeitspanne, nach folgend auch Zeitfenster genannt, t₁-t₂ liegen somit eine entsprechende Anzahl von Werten des Beschleuni gungssensors 36 und des Beschleunigungssensors 36' vor. Entsprechend einer festlegbaren Abtastfrequenz fA kann die Anzahl der Werte pro Zeitspanne t₁ bis t₂ variiert werden.

Fig. 4 verdeutlicht in einem Blockschaltbild den Aufbau der Auswerteschaltung 40. Es wird deutlich, dass die Signale 38 und 38' zunächst einem Zeit fensterglied 46 zugeführt werden. Mittels des Zeit fenstergliedes 46 kannÄ die Zeitspanne t1 - t2 vor gegeben werden, die das'Zeitfenster definiert, inner halb dem die Auswertung der Signale 38 und 38' er folgt, Durch einen im Einzelnen nicht dargestellten Trigger kann das Zeitfenster überlappend, vorzugs weise mit einer Überlappung von 50%, erneut ge startet werden. Das bedeutet, wenn die Zeitspanne t₁-t₂ zur Hälfte abgelaufen ist, wird erneut ein Auswertealgorithmus gestartet.

Die Signale 38 und 38' werden nachfolgend einem Ab tastglied 48 zugeführt, bei dem die Signale mit einer Abtastfrequenz f_A, die beispielsweise zwischen 10 und 50 Hz liegt, abgetastet werden. Da die Frequenz f des Sinus-Laufes 42 relativ niedrig ist, wird die Abtast frequenz f_A ebenfalls relativ niedrig gewählt. Durch die Abtastung stehen pro Zeitspanne t1-t2 eine ent sprechende Anzahl von Einzelwerten der Signale 38 be ziehungsweise 38' zur Verfügung.

In einem Korrelationsglied 54 erfolgt anschließend eine Korrelationsanalyse der Einzelwerte der Signale 38 beziehungsweise 38' innerhalb einer Zeitspanne t₁-t₂. Die Korrelationsanalyse wirft einen Korrela tionskoeffizienten K aus, der einem Vergleicher 56 zugeführt wird. Der Korrelationskoeffizient K wird bei intakten Schlingerdämpfern 34 und 34' bei intak ter Befestigung der Schlingerdämpferkonsolen 32, 32' am Wagenkasten 12 und bei intakten sekundären Fe der-/Dämpfersystemen 25 um den Wert 0 schwanken, da - wie bereits erläutert - aufgrund des Sinus-Laufes 42 die Schlingerdämpfer 34 beziehungsweise 34' mit entgegengesetzten Vorzeichen und die Gesamtbeschleu nigung beziehungsweise Gesamtverzögerung des Wagen kastens mit gleichen Vorzeichen gestaucht beziehungs weise gestreckt werden. Ist einer der Schlingerdämp fer 34, 34' defekt, hat dies Einfluss auf den Sinus- Lauf 42. Das heißt, der Sinus-Lauf 42 wird in seiner Amplitude - gemäß der Darstellung in Fig. 3a - nach rechts beziehungsweise nach links verstärkt und ist damit dominierend. Dies führt zu in jeweils einander entgegengesetzter Richtung verstärkter Stauchung be ziehungsweise Streckung der Schlingerdämpfer 34 be ziehungsweise 34'. Der Korrelationskoeffizient K nimmt daher in diesem Fall Werte in Richtung -1 an. Überschreitet der Korrelationskoeffizient K eine vor gebbare Schwelle, beispielsweise von -0,4, wird über den Vergleicher 56 eine Alarmmeldung 58 ausgelöst. Diese Alarmmeldung 58 kann beispielsweise darin be stehen, dass bei einer nächsten Wartung die Schlin gerdämpfer 34 beziehungsweise 34', die Schlingerdämp ferkonsolen 32, 32' und die sekundären Feder-/Dämp fersysteme 25 überprüft und gegebenenfalls repariert oder ausgetauscht werden. Je nach Höhe des Korrela tionskoeffizienten K beziehungsweise je nach Häufig keit der Überschreitung des Schwellwertes kann eine unterschiedliche Alarmmeldung 58 ausgeworfen werden. Diese kann beispielsweise darin bestehen, dass eine maximale Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges 10 nicht mehr überschritten werden darf, da eine Fahrstabilität ab einer bestimmten Geschwindigkeit nicht mehr gewährleistet ist. Da der Sinus-Lauf 42 bei geringen Fahrgeschwindigkeiten nicht beziehungs weise nur wenig ausgeprägt auftritt, kann durch Be grenzung der Höchstgeschwindigkeit bei Fehlermeldung eine gefahrlose Fortsetzung einer Fahrt des Schienen fahrzeuges 10 erfolgen.

Wie Fig. 4 weiter verdeutlicht, werden die Signale 38 und 38' jeweils individuell einer Signalanalyse 50 beziehungsweise 50' unterzogen. Diese Signalanalyse 50 beziehungsweise 50' kann insbesondere in dem Ver gleich mit wenigstens einem abgelegten Referenzmuster bestehen. Diese Referenzmuster können beispielsweise aus normalen Betriebszuständen des Schienenfahrzeuges gelernt werden. Ergibt der individuelle Vergleich eine signifikante Abweichung des Signales 38 oder des Signales 38' von dem wenigstens einen Referenzmuster, kann ebenfalls die Alarmmeldung 58 generiert werden. Durch diese zusätzliche individuelle Auswertung der Signale 38 und 38', das heißt zusätzlich zur Korrela tionsanalyse, wird die Diagnosetiefe erhöht. Durch die individuelle zusätzliche Auswertung der Signale 38 und 38' kann insbesondere auf nicht den Sinus-Lauf des Schienenfahrzeuges beeinflussende Störungen, bei spielsweise am sekundären Feder-/Dämpfersystem 25, geschlossen werden.

In den Fig. 5 und 6 sind zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens verschiedene Kennlinien aufgetragen. Hierbei ist einerseits jeweils die Ge schwindigkeit v des Schienenfahrzeuges 10 über der Zeit und der ermittelte Korrelationskoeffizient K über der Zeit aufgetragen. Fig. 5 verdeutlicht hier bei eine Messfahrt ohne Fehler beziehungsweise Defek te. Es wird deutlich, dass die Korrelationskoeffi zienten K jeweils über dem festgelegten Schwellwert von -0,4 liegen.

Zum Vergleich ist eine Messfahrt mit einem defekten Schlingerdämpfer 34 in Fig. 6 dargestellt. Hierbei ist ebenfalls wieder die Geschwindigkeit v über der Zeit t aufgetragen, wobei zur sicheren Verifizierung mehrmalige, zum Teil abrupte Geschwindigkeitsänderun gen des Schienenfahrzeuges 10 erfolgten. Es wird deutlich, dass die Mehrzahl der Korrelationskoeffi zienten K unterhalb des Schwellwertes -0,4 liegen. Die Hauptzahl der Korrelationskoeffizienten K geht in Nähe des Wertes -1. Dies verdeutlicht, dass die vor gesehene Korrelationsanalyse geeignet ist, defekte Schlingerdämpfer 34 beziehungsweise 34' sicher zu er kennen.

Für das erfindungsgemäße Verfahren können beispiels weise folgende Parameter gewählt werden. Die Zeit spanne t1-t2 (Zeitfenster) kann beispielsweise zwi schen 3 und 20 Sekunden betragen. Der Überdeckungs grad der aufeinander folgenden Zeitfenster kann bei spielsweise zwischen 0 und 50% betragen. Die Abtast frequenz f_A kann beispielsweise zwischen 10 und 50 Hz betragen, während der Schwellwert des Korrelations koeffizienten K beispielsweise zwischen -0,4 und -0,6 liegen kann.

Nach weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispie len kann auch die Befestigung der Schlingerdämpfer konsolen 32, 32' am Wagenkasten 12, der Zustand der Schlingerdämpferkonsolen 32, 32' selber (Rissbildung) und die sekundären Feder-/Dämpfersysteme 25 überprüft werden.

Bezugszeichenliste

10

Schienenfahrzeug

12

Wagenkasten

14

,

16

Laufdrehgestelle

18

,

20

,

22

,

24

Radsätze

25

sekundäre Feder-/Dämpfersysteme

26

Drehgestellrahmen

28

Räder

30

Radlager

32

,

32

' Schlingerdämpferkonsolen

34

,

34

' linker und rechter Schlingerdämpfer

36

,

36

' Beschleunigungssensoren

38

,

38

' Beschleunigungssignale

40

Auswerteschaltung

42

Sinus-Lauf

44

Fahrzeuglängsachse

46

Zeitfensterglied

48

Abtastglied

50

,

50

' Signalanalyse

54

Korrelationsglied

56

Vergleicher

58

Alarmmeldung
t_n

Zeitpunkt
t₁

-t₂

Zeitspanne (Zeitfenster)
f_A

Abtastfrequenz
K Korrelationskoeffizient
v Geschwindigkeit

Claims

1. Verfahren zur Fehlerüberwachung von Komponenten eines Schienenfahrzeuges, wobei das Beschleunigungs verhalten von wenigstens zwei, einem Wagenkasten (12) des Schienenfahrzeuges (10) zugeordneten Schlinger dämpferkonsolen (32, 32') überwacht wird, indem die Beschleunigungswerte von in Fahrtrichtung des Schie nenfahrzeuges (10) links und rechts des Wagenkastens (12) angeordneten Schlingerdämpferkonsolen (32, 32') einerseits korreliert werden, und ein Korrelations koeffizient (K) mit wenigstens einem Schwellwert ver glichen wird und bei Überschreiten des wenigstens ei nen Schwellwertes eine Alarmmeldung (58) ausgelöst wird, und andererseits die Beschleunigungswerte ein zeln einer Signalanalyse (50, 50') unterzogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelationsanalyse in aufeinander folgenden Zeitfenstern (t1-t2) erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelationsanalyse in überlappenden Zeitfenstern (t1-t2) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlappungsgrad zwischen 0 und 50% be trägt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale (38, 38') innerhalb der Zeitfenster (t₁-t₂) mit einer Abtast frequenz (f_A) abgetastet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastfrequenz (f_A) veränderbar ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitfenster (t1-t2) zwischen 3 und 20 Sekunden beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastfrequenz (f_A) zwischen 10 und 50 Hz beträgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schwellwert des Korrelationskoeffizienten (K) zwi schen -0,4 und -0,6 liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Signalanalyse (50, 50') einen Vergleich mit wenigstens einem Referenzmuster umfasst.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig Schlingerdämpfer (34, 34'), Schlingerdämpferkonsolen (32, 32') und sekundäre Feder-/Dämpfersysteme (25) überwacht werden.

12. Vorrichtung zur Fehlerüberwachung von Komponenten von Schienenfahrzeugen, die Mittel zum Erfassen des Beschleunigungsverhaltens von wenigstens zwei, einem Wagenkasten (12) des Schienenfahrzeuges (10) zugeord neten Schlingerdämpferkonsolen (32, 32') umfasst, und mit Mitteln zum Korrelieren der Beschleunigungswerte von in Fahrtrichtung links und rechts des Wagen kastens (12) angeordneten Schlingerdämpferkonsolen (32, 32'), wobei ein Korrelationskoeffizient (K) mit wenigstens einem Schwellwert vergleichbar ist und bei Überschreiten wenigstens eines Schwellwertes eine Alarmmeldung (58) auslösbar ist, und mit Mitteln zur individuellen Signalanalyse (50, 50') der Beschleuni gungssignale (38, 38').

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, dass an jeder Schlingerdämpferkonsole (32, 32') ein Beschleunigungsaufnehmer angeordnet ist, de ren Signalausgänge mit einer Auswerteschaltung ver bunden sind.