DE102012219210A1

DE102012219210A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung

Info

Publication number: DE102012219210A1
Application number: DE201210219210
Authority: DE
Inventors: Thilo Müller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-04-24
Also published as: WO2014063921A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schienenbrucherkennung sowie eine diesbezügliche Vorrichtung. Um hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ohne gleisseitige Einrichtungen zu erreichen, ist vorgesehen, dass schienenfahrzeugseitig ein zeitlicher Verlauf mindestens eines sensorisch erfassten Abrollsignals, insbesondere eines Abrollgeräusches oder einer Abrollschwingung, an mindestens einer Radachse des Schienenfahrzeuges hinsichtlich Änderungen gegenüber dem zeitlichen Verlauf bei intakter Schiene ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schienenbrucherkennung sowie eine diesbezügliche Vorrichtung. Unter dem Begriff Schienenbrucherkennung sind hier nicht nur Schienendurchbrüche, sondern alle gefährlichen Strukturveränderungen an der Schiene, insbesondere auch Kerben, Einschnitte oder Anbrüche, subsummiert.
Schienenbrüche können zu erheblichen Unfällen im Eisenbahnverkehr führen, Schienendurchbrüche sogar zu großen Katastrophen. Daher besteht das Erfordernis, Schienenbrüche bereits in einem frühen Stadium zu erkennen, so dass durch vorbeugende Reparaturen an der Schiene Unfälle und große Katastrophen vermieden werden können.
Bei einem bekannten Verfahren werden Gleisstromkreise zur Schienenbrucherkennung verwendet. Nachteilig sind vor allem die mangelnde Zuverlässigkeit der Auswertung und die Abhängigkeit der Messempfindlichkeit von Witterungseinflüssen, insbesondere bezüglich Schneefall und Regen. Außerdem ist eine Detektion eines Schienenbruches mittels Gleisstromkreis erst dann möglich, wenn die Schiene bereits komplett durchgebrochen ist.
Bekannt ist außerdem ein Wirbelstromverfahren, bei dem ein Schienenfahrzeug Wirbelströme in die Schiene induziert und durch Schienenbrüche verursache Anomalien auswertet. Dieses Wirbelstromverfahren ist jedoch nur bei langsamer Fahrt über den zu prüfenden Schienenbereich möglich, so dass der reguläre Eisenbahnverkehr behindert werden kann.
Das gleiche Problem tritt bei einer Materialanalyse auf der Grundlage von Ultraschallemissionen auf. Erforderlich ist hier ein spezielles Ultraschall-Prüf-Schienenfahrzeug.
Bekannt ist auch die Auswertung des Rückstreuverhaltens einer LWL-Lichtwellenleiter-Faser, die in einer Schienenkehle eingeklebt wurde. Nachteilig ist vor allem der erhebliche streckenseitige Installationsaufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung anzugeben, welche diese Nachteile beseitigen und darüber hinaus eine größere Messempfindlichkeit und eine höhere Zuverlässigkeit der Auswertung ermöglichen. Insbesondere wird außerdem angestrebt, Beeinträchtigungen des regulären Zugverkehrs infolge der Schienenbruchdetektion zu vermeiden.
Die Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, dass schienenfahrzeugseitig ein zeitlicher Verlauf mindestens eines sensorisch erfassten Abrollsignals, insbesondere eines Abrollgeräusches oder einer Abrollschwingung, an mindestens einer Radachse des Schienenfahrzeuges hinsichtlich Änderungen gegenüber dem zeitlichen Verlauf bei intakter Schiene ausgewertet wird.
Die Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung gelöst, bei der das Schienenfahrzeug mindestens einen mindestens einer Radachse zugeordneten Sensor zur Erfassung eines zeitlichen Verlaufs eines Abrollsignals, insbesondere eines Abrollgeräusches oder einer Abrollschwingung, aufweist, wobei der Sensor mit einer Auswertevorrichtung zum Vergleich des aktuellen zeitlichen Verlaufs mit dem zeitlichen Verlauf bei intakter Schiene verbunden ist.
Der Sensor wird mit der Radachse des Schienenfahrzeuges fest verbunden, so dass das Schwingverhalten an dem Befestigungspunkt erfasst wird. Bei Rissen und Materialinhomogenitäten der überfahrenen Schiene verändert sich das Messsignal, insbesondere das Abrollgeräusch oder die Abrollschwingung. Die Größenordnung der Änderung hängt von dem Ausmaß der Schädigung ab. Bei ausreichender Empfindlichkeit des Sensors entsteht ein Frühwarnsystem für beginnende Schienenbrüche. Dadurch können Reparaturarbeiten vor der Entstehung akut gefährlicher Zustände durchgeführt werden. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass keinerlei gleisseitige Installationen erforderlich sind. Das sensorisch erfasste Abrollsignal ist außerdem weitgehend witterungsunabhängig. Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der beanspruchten Schienenbrucherkennung sind wesentlich höher als bei den bekannten Verfahren. Die Messung kann von jedem Schienenfahrzeug des regulären Fahrbetriebes durchgeführt werden. Ein langsameres oder spezielles Messfahrzeug ist nicht erforderlich.
Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass Abrollsignale mehrerer Radachsen des Schienenfahrzeuges entsprechend ihres gegenseitigen Messzeitabstandes übereinander geschoben und kreuzkorreliert werden, wobei schienenfahrzeugbedingte statistische Abrollsignalanteile eliminiert und verbleibende schienenbedingte Abrollsignalanteile hinsichtlich schienenbruchbedingter Peaks ausgewertet werden. Auf diese Weise können schienenfahrzeugseitige Geräusche, zum Beispiel Lagergeräusche und allgemeine Rollgeräusche, die typischerweise ein statistisches Rauschen darstellen, eliminiert werden. Es verbleiben die schienenbedingten Abrollsignalanteile, die sich durch die Messung an mehreren, insbesondere hintereinander liegenden, Achsen wiederholen. Das Prinzip besteht darin, dass an mindesten zwei hintereinander liegenden Achsen die Abrollschwingungen der Achse aufgezeichnet und gegeneinander geschwindigkeitsabhängig korreliert werden. Damit lassen sich die schienenbedingten Unregelmäßigkeiten herausfiltern, während die fahrzeugbedingten Störschwingungen unterdrückt werden.
Um diese fahrzeugbedingten statistischen Abrollsignalanteile zu ermitteln, ist gemäß Anspruch 3 vorgesehen, dass die Abrollsignale ohne Berücksichtigung des Messzeitabstandes korreliert werden. Auf diese Weise lassen sich fahrzeugbedingte statistische Abrollsignalanteile, die an allen Messstellen auftreten, das heißt also fahrzeugweite Schwingungen, ermitteln und eliminieren.
Gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, dass schienenbedingte, aber nicht schienenbruchbedingte Abrollsignalanteile, beispielsweise bei Weichenüberfahrt, durch Vergleich mit hinterlegten Abrollsignalmustern herausgefiltert werden. Unterstützend kann dazu ein für andere Zwecke üblicherweise vorhandener Streckenatlas, der die Position von Weichen und anderen Streckeneinrichtungen beinhaltet, genutzt werden. Der Streckenatlas dient für diese zusätzliche Anwendung dazu, den Zeitpunkt einer zu erwartenden streckenseitigen Störstelle zu bestimmen und das entsprechende Störmuster zuzuordnen. Durch die Kenntnis der Störungsursache wird diese nicht mit einer schienenbruchbedingten Störung verwechselt.

Claims

Verfahren zur Schienenbrucherkennung, dadurch gekennzeichnet, dass schienenfahrzeugseitig ein zeitlicher Verlauf mindestens eines sensorisch erfassten Abrollsignals, insbesondere eines Abrollgeräusches oder einer Abrollschwingung, an mindestens einer Radachse des Schienenfahrzeuges hinsichtlich Änderungen gegenüber dem zeitlichen Verlauf bei intakter Schiene ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Abrollsignale mehrerer Radachsen des Schienenfahrzeuges entsprechend ihres gegenseitigen Messzeitabstandes übereinander geschoben und kreuzkorreliert werden, wobei schienenfahrzeugbedingte statistische Abrollsignalanteile eliminiert und verbleibende schienenbedingte Abrollsignalanteile hinsichtlich schienenbruchbedingter Peaks ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schienenfahrzeugbedingten statistischen Abrollsignalanteile ermittelt werden, indem die Abrollsignale ohne Berücksichtigung des Messzeitabstandes korreliert werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass schienenbedingte, aber nicht schienenbruchbedingte Abrollsignalanteile, beispielsweise bei Weichenüberfahrt, durch Vergleich mit hinterlegten Abrollsignalmustern herausgefiltert werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenfahrzeug mindestens einen mindestens einer Radachse zugeordneten Sensor zur Erfassung eines zeitlichen Verlaufes eines Abrollsignals, insbesondere eines Abrollgeräusches oder einer Abrollschwingung, aufweist und dass der Sensor mit einer Auswertevorrichtung zum Vergleich des aktuellen zeitlichen Verlaufes mit den zeitlichen Verlauf bei intakter Schiene verbunden ist.