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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung der Vollständigkeit einer, insbesondere Schienen-, Fahrzeuganordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Erfassung der Vollständigkeit einer, insbesondere Schienen-, Fahrzeuganordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Die Nutzung von Fahrzeuganordnungen, welche aus mehreren mittels Kopplung untereinander und als Gesamtheit mit einem Triebwagen verbundenen Wägen ist bekannt. Dies können beispielsweise Lkw Lastzüge sein aber auch Güter- oder Reisezüge. Es ist bekannt, dass insbesondere im Schienenverkehr es vorkommen kann, dass einzelne Wägen sich während der Fahrt ungewollt vom Triebfahrzeug lösen. Dies stellt insbesondere eine Unfallgefahr dar, die vermieden werden muss. Daher ist es erforderlich derartige Vorfälle zu erkennen.
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Hierzu sind verschiedene Ansätze bekannt. Beispielsweise gibt es den Ansatz mehrere Achszähler, die entlang der Strecke montiert sind, anzubringen. Unterscheidet sich die erfasste Achsenanzahl von einem ersten Achsenzähler von der durch einen benachbarten zweiten Achsenzähler erfassten Anzahl, so kann man davon ausgehen, dass mindestens ein Wagen verloren gegangen ist.
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Eine weitere Lösung für das vorstehend genannte Problem besteht in der Überwachen des Schienenfahrzeuges auf dessen Länge mittels Radar.
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Diese Lösungen haben u.a. den Nachteil, dass sie die Montage mehrerer an der Erfassung beteiligter zusätzlicher Einrichtungen bedürfen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, die die Nachteile der vorgenannten Lösungen zu überwinden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch Die Erfindung ausgehend von der Anordnung zur Erfassung der Vollständigkeit einer, insbesondere Schienen-, Fahrzeuganordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch deren kennzeichnende Merkmale, sowie ausgehend von dem Verfahren zur Erfassung der Vollständigkeit einer, insbesondere Schienen-, Fahrzeuganordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5, durch dessen kennzeichnende Merkmale.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erfassung der Vollständigkeit einer, insbesondere Schienen-, Fahrzeuganordnung, bestehend aus mindestens einem Triebwagen und mindestens einem Zugwagen, sind Mittel, vorgesehen, die derart ausgestaltet sind, dass die Ermittlung der Anzahl von Wägen der Fahrzeuganordnung auf Grundlage eines in einem niedrigen Frequenzbereich, insbesondere im so genannten Infraschallbereich, emittierten Schalls erfolgt.
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Die Nutzung von Schall hat den Vorteil, dass es ausreicht die Mittel zur Erfassung an einem Punkt, vorzugsweise dem Triebwagen, der Fahrzeuganordnung anzubringen. Ferner lässt es sich gut in die Fahrzeuganordnung integrieren und nutzt deren Aufbau. Durch niedrigere Frequenzen wird die Störungsanfälligkeit vielfältig reduziert. Zum Einen sind niedrigere hörbare Frequenzen für die Umwelt weniger störend, zum Anderen wird die Genauigkeit der Erfassung weniger durch äußere Störungen beeinflusst, vor Allem, wenn die Frequenzen so niedrig gewählt werden, dass höherfrequente leicht detektiert und das Ergebnis der Erfassung entsprechend bereinigt werden kann. Diese Vorteile gelten im Besonderen Maße, wenn es Infraschallfrequenzen genutzt werden.
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Vorzugsweise weist die Erfassung Mittel auf, die derart ausgestaltet sind, dass der der Schall derart emittiert wird, dass er sich entlang einer über die Länge der Fahrzeuganordnung bestehende Verbindung, insbesondere Druckluftstrang, ausbreitet. Hierdurch geht die Länge der Fahrzeuganordnung in die erfasste Größe ein und lässt hierdurch wiederrum Rückschlüsse auf die Vollständigkeit der Fahrzeuganordnung, d.h. Konstanz der dem System vorgegebenen Anzahl oder bei Nutzungsbeginn ermittelte Länge/Anzahl.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Anordnung sind Mittel zur Durchführung einer Auswertung der Druckwellenreflexion von sich in der Verbindung ausbreitenden Schallwellen erfasst im Zeitbereich vorgesehen. Mit der Auswertung der Reflexion lässt sich die Entfernung zum Punkt Emission ermitteln, somit also die Länge.
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Insbesondere bei Schienenfahrzeugen, ist es von Vorteil wenn die Erfassung Mittel aufweist, die derart ausgestaltet sind, dass die Schallemission durch Anregung von Druckluftschwankungen in einem Druckluftstrang erzeugt wird, da dieser Strang durchgängig die gesamte Länge der Fahrzeuganordnung abdeckt und ein abgeschlossenes System, d.h. auch gut für eine algorithmusbasierte Auswertung modelliert werden kann, wobei der Druckstrang in vorteilhafter Weise erfindungsgemäß auch hierzu in seiner Bauform derart verändert werden kann, um die Erfassung bzw. die Auswertung zu erleichtern bzw. genauer zu gestalten.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erfassung der Vollständigkeit einer, insbesondere Schienen-, Fahrzeuganordnung, bestehend aus einem Triebwagen und mindestens einem Zugwagen, erfolgt die Ermittlung der Anzahl von Wägen der Fahrzeuganordnung auf Grundlage eines in einem niedrigen Frequenzbereich, insbesondere im so genannten Infraschallbereich, emittierten Schalls. Mit diesem Verfahren ist eine flexible und störungsunanfällige Methode gegeben, die für eine einfache Implementierung in bekannten Fahrzeuganordnungen geeignet ist.
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Wird dabei der Schall derart emittiert, dass er sich entlang einer über die Länge der Fahrzeuganordnung bestehende Verbindung, insbesondere Druckluftstrang, ausbreitet, werden die Gegebenheiten der Fahrzeuganordnung in vorteilhafter Weise für diese Implementierung genutzt, so dass die genannten Vorteile ihre Wirkung entfalten können.
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Alternativ oder ergänzend erfolgt die Erfassung durch eine Volumenmessung des Druckluftstrangs, da dies eine weitere zur Anzahl der Wägen korrelierende Größe wiedergibt. Insbesondere als Ergänzung angewandt bietet es zusätzlich Genauigkeit. Als Alternative bietet es den Freiheitsgrad andere Modelle zur Ermittlung anzusetzen.
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Vorzugsweise wird die Schallemission durch Anregung von Druckluftschwankungen in einem Druckluftstrang erzeugt, hierdurch wird der Schall auf vorteilhafte Weise unmittelbar im Medium erzeugt und nicht etwas durch Anregung mittels einer externen Schallquelle.
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Gemäß einer Weiterbildung ist es vorgesehen, dass zur Anregung ein Impuls- und/oder Stufenförmiges Signal erzeugt wird. Hierdurch wird es möglich direkt im Zeitbereich zu messen.
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Während bei der Weiterbildung bei der zur Anregung ein sinusförmiges Signal erzeugt wird, eine Messung im Frequenzbereich möglich ist.
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Wird eine Auswertung im Zeitbereich der Druckwellenreflexion von sich in der Verbindung der Fahrzeuganordnung ausbreitenden Schallwellen erfasst, so kann die Entfernung zum letzten Wagen der Fahrzeuganordnung ermittelt werden und mit einer Sollentfernung verglichen werden, um etwaige Verluste zu detektieren.
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Wird die Erfassung zyklisch wiederholt, wird nicht nur stetig die Vollzähligkeit der Wägen beobachtet, sondern es wird auch durch die Mehrfacherfassung der vollständigen Entfernung eine Kalibrierung der, insbesondere manuell eingegebenen, Sollentfernung hin zu einer realen Angaben möglich.
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Nachfolgend wird die Erfindung und weitere Vorteile anhand eines in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die
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Figur ein Ablaufdiagram einer in einem Zug implementierten Ausführungsform der Erfindung.
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In der Figur ist ein Ablaufdiagram zu erkennen, welches in gemäß eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung in einem Zug implementiert ist.
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Ein derartiger Zug besteht üblicher Weise aus einem Triebwagen und ein bis mehreren über eine Kopplungsvorrichtung mit dem Triebwagen verbundenen Wagen.
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Um die Zugvollständigkeit zu erkennen, wird bei dieser Ausführungsform die Druckluftleitung des Zuges genutzt. Dies ist eine Leitung, die von dem Triebfahrzeug durch alle Wägen hindurch bis zum letzten Wagen der Fahrzeuganordnung führt.
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Wird nun ein oder mehrere Waggons abgekoppelt (gewollt oder ungewollt), so ändert sich das Druckluftsystem. Erfindungsgemäß kann man diese Änderung feststellen und so auf die Abkoppelung eines Wagens schließen
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Dazu werden in einem, beispielsweise als interruptgesteuerten Hintergrundprozess implementierten, Prozess ausgehend von ein einem ersten Prozesszustand S1 „Messen“ in einem zweiten Schritt S2 gemäß Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, durch Schallemission gezielt Druckschwankungen im Druckluftstrang erzeugt und gemessen, zu welchen Luftströmungen im Druckluftstrang diese Druckschwankungen führen.
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Hierbei wird erfindungsgemäß eine geringere Frequenz gewählt, die insbesondere auch im Infraschallbereich liegen kann. Hierdurch ist eine optimierte Auswertung möglich, da hier beispielsweise kohärent gemessen werden kann.
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Bei erfindungsgemäßer Systemauslegung wird bei der dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Zeitbereichsauswertung der im Druckluftstrang sich ausbreitenden Wellen durchzuführen und zu bestimmen, in welcher Entfernung die sich ergebende Druckwellenreflexion des letzten Waggons stattfindet. Dies ist in der Figur mit dem dritten Schritt S3 bezeichnet.
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Es wird also die Zugvollständigkeit bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens und der Implementierung dadurch ermittelt, dass der Druckluftstrang mit Hilfe von Schall im niedrigen Frequenzbereich zu überwachen und durch die ermittelte Entfernung des Reflexionspunktes die Länge der Fahrzeuganordnung abzuleiten. Dies erfolgt in einem vierten Schritt S4.
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Die hierzu einsetzbare Methodik weist Artverwandtschaft mit der sog. Zeitbereichsreflektometrie zur Fehlersuche in Übertragungskabeln der Informations- und Energietechnik auf.
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Vorteilhaft ist es, wenn man die Verfahren mit geeigneten Kalibrationen kombiniert, um den Einfluss der Druckeinkoppelstelle heraus zurechnen.
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Die Erfindung ist derart flexibel weiterbildbar, dass auf vorteilhafte Weise hierzu moderne Verfahren der Systemidentifikation und der Systemtheorie genützt werden können, um die Rohdaten der Messung zu verarbeiten.
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Zu diesen vorteilhaften Weiterbildungen gehören beispielsweise die Modellierung des Druckluftstrangs und die Schätzung der Modellparameter anhand der gemessenen Daten.
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Alternativ zur Zeitbereichsmessung kann es auch vorteilhaft sein, die Messung im Frequenzbereich durchzuführen. Dazu werden möglichst Sinusförmige Druckschwankungen erzeugt und auf den Druckluftstrang gegeben. Die Umrechnung der Messdaten in Signallaufzeiten kann darauf hin mithilfe der Fouriertransformation durchgeführt werden.
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Während bei direkter Messung im Zeitbereich, die erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehen sein kann. Die Anregung mittels Schall ein Impuls- oder Stufenförmiges Drucksignal erzeugt und die Reaktion des Druckstranges auf die Anregung beispielsweise auf eine der vorstehend genannten Arten bzw. unter Nutzung der vorstehend genannten Modelle und systemtheoretischen Ansätze ermittelt.
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Es kann auch vorteilhaft sein bei dem erörterten Ausführungsbeispiels Volumenströme in den Druckstrang einzuleiten und die sich einstellende Druckänderung zu messen.
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Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, auch die genutzte durchgängige Verbindung, hier also den Druckstrang, in seiner Bauform zu modifizieren, um die Messung zu erleichtern oder diese genauer zu gestalten.
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Beim dem dargestellten Beispiel erfolgt jedoch in einem fünften Schritt S5 lediglich die Auswertung der ermittelten Länge derart, dass sie mit einem vorher festgelegten oder durch Kalibrierungsroutinen automatisch ermittelten Sollwert verglichen wird.
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Entspricht die Länge nicht dem Sollwert, lässt dies also auf eine Veränderung der Fahrzeuganordnung schließen. Alternativ kann auch abgefragt werden, ob die Länge kleiner der Solllänge ist.
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Ist auf eine Änderung zu schließen wird bei dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Alarm ausgelöst. Es können auch direkt Alarmprozeduren ausgelöst werden, die über die Signalisierung hinausgehende Schritte durchführen.
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Ist die Länge aber unverändert, geht das System wieder in den Ausgangszustand des ersten Schrittes S1 „Messen“, was eine zyklische Wiederholung des Verfahrens realisiert,
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Dieses Vorgehen hat neben der stetigen Überwachung auch bei Durchführen über einen längeren Zeitraum dem Vorteil Änderungen des Verhaltens des Systems über der Zeit zu erfassen und das systemtheoretische Modell entsprechend anzupassen.
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Diese Änderungen über der Zeit können somit dazu verwendet werden, die Qualität der Aussage der Zugvollständigkeit zu und die Treffsicherheit der getroffenen Aussage zu verbessern.
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Damit ist es möglich die Zugvollständigkeit auf dem Fahrzeug zu überwachen ohne streckenseitige Achszähler zu benötigen. Es ist somit auch nicht mehr auf Schienenfahrzeuge beschränkt, sondern kann in jede Fahrzeuganordnung mit aneinandergekoppelten Elementen, die eine durchgängige für die erfindungsgemäße Weiterleitung von Schall nutzbare Verbindung aufweisen angewandt werden.
