DE102016220500A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Überprüfung eines Rads eines Schienenfahrzeugs auf Flachstellen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Überprüfung eines Rads eines Schienenfahrzeugs auf Flachstellen Download PDF

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Peter Bakucz
Francisco Javier Llobet Blandino
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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung (10) zur Überprüfung eines Rads eines Schienenfahrzeugs (15) auf Flachstellen. Die Vorrichtung (10) weist ein mikroelektromechanisches Mikrofon (20) zur Erfassung von Luftschallmesswerten (22) innerhalb einer ersten Zeitspanne (T1) auf. Zudem umfasst die Vorrichtung (10) eine Verarbeitungseinheit (30), welche dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der erfassten Luftschallmesswerte (22) zu bestimmen, ob das Rad eine Flachstelle aufweist.Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung (10) einen akustischen Wellenleiter (40) aufweist. Zudem ist die Vorrichtung (10) als mobile Vorrichtung ausgestaltet und derartig am oder im Schienenfahrzeug (15) anordenbar, dass ein Luftschall, welcher an einer Grenzfläche (16) von einem das Schienenfahrzeug (15) durchlaufenden Körperschall als Luftschall abgestrahlt wird, mittels des akustischen Wellenleiters (40) an das Mikrofon (20) übertragbar ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Überprüfung eines Rads eines Schienenfahrzeugs auf Flachstellen. Die Vorrichtung weist ein mikroelektromechanisches Mikrofon zur Erfassung von Luftschallmesswerten innerhalb einer ersten Zeitspanne auf. Zudem umfasst die Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der erfassten Luftschallmesswerte zu bestimmen, ob das Rad eine Flachstelle aufweist.
  • Solch eine Vorrichtung ist beispielsweise in der Schrift DE 1021012 B offenbart. In dieser Schrift ist die Vorrichtung ortsfest an einer Schiene befestigt und bildet hierdurch eine Prüfstrecke. Das Schienenfahrzeug erzeugt bei einer Überfahrt über die Prüfstrecke mittels seiner Räder Geräusche, welche von einem Mikrofon erfasst werden. Insbesondere erzeugen Räder mit wenigstens einer Flachstelle, welche aufgrund von Abnutzung der Räder auftreten, charakteristische Schlaggeräusche anhand welcher eine Flachstelle identifiziert werden kann. Aus den während der Überfahrt über die Prüfstrecke erfassten Schallmesswerten wird dann bestimmt, ob ein Rad eine Flachstelle aufweist. So wird erst ab mehreren aufeinanderfolgenden Schlaggeräuschen auf eine Flachstelle geschlossen und eine Meldeeinrichtung ausgelöst.
  • Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Überprüfung eines Rads eines Schienenfahrzeugs auf Flachstellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Überprüfung eines Rads eines Schienenfahrzeugs auf Flachstellen. Die Vorrichtung weist ein mikroelektromechanisches Mikrofon zur Erfassung von Luftschallmesswerten innerhalb einer ersten Zeitspanne auf. Zudem umfasst die Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der erfassten Luftschallmesswerte zu bestimmen, ob das Rad eine Flachstelle aufweist.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung einen akustischen Wellenleiter aufweist. Zudem ist die Vorrichtung als mobile Vorrichtung ausgestaltet und derartig am oder im Schienenfahrzeug anordenbar, dass ein Luftschall, welcher an einer Grenzfläche von einem das Schienenfahrzeug durchlaufenden Körperschall als Luftschall abgestrahlt wird, mittels des akustischen Wellenleiters an das Mikrofon übertragbar ist.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass eine durchgehende Überprüfung des Schienenfahrzeugs auf Flachstellen der Räder möglich ist und somit umgehend während der Fahrt bestimmt werden kann, sobald eine Flachstelle bei einem der Räder auftritt. Zudem muss das Schienenfahrzeug nicht extra über eine Prüfstrecke fahren, um eine Flachstelle zu bestimmen. Hierdurch lässt sich die Vorrichtung ohne großen Aufwand in die Transportinfrastruktur integrieren.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung eine Speichereinheit aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, bei Bestimmen einer Flachstelle ein Signal zu erzeugen, welches eine erkannte Flachstelle darstellt, und dieses Signal in der Speichereinheit abzuspeichern. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Speichereinheit am Ende einer Fahrt ausgewertet werden kann und somit einen Rückschluss ermöglicht, ob eines der Räder des Schienenfahrzeugs eine Flachstelle aufweist. Ist dies der Fall, können dann die Räder genauer untersucht und wenn nötig gegebenenfalls repariert werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung eine, insbesondere drahtlose, Kommunikationseinheit aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, bei Bestimmen einer Flachstelle ein Signal zu erzeugen, welches eine erkannte Flachstelle darstellt, und dieses Signal mittels der Kommunikationseinheit auszusenden.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass sobald eine Flachstelle erkannt wird, dies nach außen hin mitgeteilt werden kann. So kann beispielsweise der Führer des Schienenfahrzeugs über die Flachstelle informiert werden. Hierdurch kann bei Bedarf unmittelbar auf die Flachstelle reagiert werden, um beispielsweise Unfällen aufgrund von Entgleisungen oder Beschädigungen der Schienen vorzubeugen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, ein Auswertesignal zu ermitteln, indem die erfassten Luftschallmesswerte tief- und hochpassgefiltert und die gefilterten Messwerte anschließend über die Zeit abgeleitet, quadriert und eine Mittelwertbildung durchgeführt wird.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass das ermittelte Auswertesignal charakteristische Formen aufweist, um entsprechend auf eine Flachstelle schließen zu können und hierdurch die Auswertung der erfassten Luftschallmesswerte erleichtert wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, zu prüfen, ob das Auswertesignal wenigstens eine periodische auftretende Spitze aufweist, wobei bei mehreren periodischen Spitzen die größte periodische auftretende Spitze ausgewählt wird und alle anderen Spitzen welche innerhalb einer zweiten Zeitspanne nach oder vor der größten periodischen Spitze auftreten ignoriert werden, zudem ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, zu prüfen, ob eine Ableitung des Auswertesignals über die Zeit im Bereich der periodischen Spitze sowohl eine negative als auch eine positive Steigung aufweist, und in diesem Fall zu prüfen, ob die periodische Spitze größer als ein Schwellenwert ist, wobei in diesem Fall die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, dass das Rad eine Flachstelle aufweist.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Flachstelle möglichst einfach aber dennoch exakt bestimmt werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Bewegungssensor aufweist, insbesondere einen Beschleunigungssensor oder ein Gyroskop, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, durch ein Interrupt-Signal des Bewegungssensors aus einem Schlafzustand aufgeweckt zu werden.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass die Vorrichtung nur aktiv ist, wenn sie sich, und somit auch das Schienenfahrzeug, in Bewegung befindet. Hierdurch wird das Schienenfahrzeug nur dann auf Flachstellen überprüft, wenn dies in Bewegung ist und somit überhaupt Körperschall von den Rädern erzeugt und als Luftschall abgestrahlt wird. Hierdurch ist die Vorrichtung wiederum im Ruhezustand, wenn keine Bestimmung der Flachstellen möglich ist, wodurch Energie und Ressourcen eingespart werden können.
  • Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Überprüfung eines Rads von einem Schienenfahrzeug auf Flachstellen, aufweisend die Verfahrensschritte:
    1. a. Erfassen von Luftschallmesswerten innerhalb einer ersten Zeitspanne mittels eines mikroelektromechanischen Mikrofons,
    2. b. Ermitteln eines Auswertesignals aus den erfassten Luftschallmesswerten mittels einer Verarbeitungseinheit,
    3. c. Bestimmen, ob das Rad eine Flachstelle aufweist, in Abhängigkeit des Auswertesignals mittels der Verarbeitungseinheit,
    4. d. Erzeugen eines Signals, welches eine erkannte Flachstelle darstellt, mittels der Verarbeitungseinheit, wenn eine Flachstelle bestimmt wurde.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass durch das Verfahren einfach bestimmt werden kann, ob ein Rad des Schienenfahrzeugs eine Flachstelle aufweist. Durch das Ermitteln eines Auswertesignals werden hierbei die erfassten Luftschallmesswerte derartig verarbeitet, dass eine schnelle und einfache Aussage getroffen werden kann, ob eine Flachstelle vorhanden ist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Verfahrensschritt d ein Verfahrensschritt e abläuft, in welchem das erzeugte Signal in einer Speichereinheit abgespeichert wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Speichereinheit am Ende einer Fahrt ausgewertet werden kann und somit einen Rückschluss ermöglicht, ob eines der Räder des Schienenfahrzeugs eine Flachstelle aufweist. Ist dies der Fall, können dann die Räder genauer untersucht und wenn nötig gegebenenfalls repariert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Verfahrensschritt d ein Verfahrensschritt e abläuft, in welchem das erzeugte Signal mittels einer Kommunikationseinheit, insbesondere drahtlos, ausgesendet wird.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass sobald eine Flachstelle erkannt wird, dies nach außen hin mitgeteilt werden kann. So kann beispielsweise der Führer des Schienenfahrzeugs über die Flachstelle informiert werden. Hierdurch kann bei Bedarf unmittelbar auf die Flachstelle reagiert werden, um beispielsweise Unfällen oder weiteren Beschädigungen vorzubeugen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass vor dem Verfahrensschritt a ein Verfahrensschritt g abläuft, in welchem ein Interrupt-Signal eines Bewegungssensors erfasst wird.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass die Vorrichtung aktiv ist, wenn sie sich, und somit auch das Schienenfahrzeug, in Bewegung befindet. Hierdurch wird das Schienenfahrzeug dann auf Flachstellen überprüft, wenn es in Bewegung ist und somit überhaupt Körperschall von den Rädern erzeugt und als Luftschall abgestrahlt wird. Hierdurch ist die Vorrichtung wiederum in einem Ruhezustand, wenn keine Bestimmung der Flachstellen möglich ist, wodurch Energie und Ressourcen eingespart werden können.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt b die erfassten Luftschallmesswerte tief- und hochpassgefiltert werden und anschließend die gefilterten Messwerte über die Zeit abgeleitet, quadriert und eine Mittelwertbildung durchgeführt wird, um das Auswertesignal zu ermitteln.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass das ermittelte Auswertesignal charakteristische Formen aufweist, um entsprechend auf eine Flachstelle schließen zu können und hierdurch die Auswertung der Luftschallmesswerte erleichtert wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt c geprüft wird, ob das Auswertesignal wenigstens eine periodische auftretende Spitze aufweist, wobei bei mehreren periodischen Spitzen die größte periodische auftretende Spitze ausgewählt wird und alle anderen Spitzen welche jeweils innerhalb einer zweiten Zeitspanne nach oder vor der größten periodischen Spitze auftreten ignoriert werden, wird eine periodische Spitze ausgewählt, wird anschließend geprüft, ob eine Ableitung des Auswertesignals über die Zeit im Bereich der periodischen Spitze sowohl eine negative als auch eine positive Steigung aufweist, ist dies der Fall, wird geprüft, ob die periodische Spitze größer als ein Schwellenwert ist, wobei wenn dies zutrifft, bestimmt wird, dass das Rad eine Flachstelle aufweist.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Flachstelle möglichst einfach aber dennoch exakt bestimmt werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Fall, dass die periodische Spitze kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist, der Schwellenwert reduziert und anschließend das Verfahren mit dem Verfahrensschritt a fortgesetzt wird.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass der Schwellenwert entsprechend an das Signal angepasst wird, wenn zuvor keine Flachstelle bestimmt werden konnte.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überprüfung eines Rads eines Schienenfahrzeugs auf Flachstellen.
    • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überprüfung eines Rads von einem Schienenfahrzeug auf Flachstellen.
    • 3 zeigt einen Luftschallmesswertverlauf über die Zeit und das zugehörige ermittelte Auswertesignal aus diesem Luftschallmesswertverlauf.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Überprüfung eines Rads eines Schienenfahrzeugs 15 auf Flachstellen. Dargestellt ist die Vorrichtung 10, welche ein mikroelektromechanisches Mikrofon 20 zur Erfassung von Luftschallmesswerten 22 aufweist. Dieses Mikrofon 20 kann beispielsweise ein Piezo- oder Kondensator-Mikrofon sein. Hierbei ist darauf zu achten, ob das Mikrofon 20 einen analogen oder digitalen SignalAusgang hat. Bei einem analogen Mikrofon kann beispielsweise eine entsprechende Signalverstärkung und Widerstandsanpassung und bei einem digitalen Mikrofon eine Schnittstellenanpassung nötig werden. Die Vorrichtung 10 ist derartig an dem Schienenfahrzeug 15 anordenbar, dass ein das Schienenfahrzeug 15 durchlaufender Körperschall, welcher insbesondere durch die Räder des Schienenfahrzeugs 15 bei der Fahrt erzeugt wird, in Luftschall umgewandelt und dieser über einen akustischen Wellenleiter 40 dem Mikrofon 20 zugeführt wird. Der akustische Wellenleiter 40 kann beispielsweise ein Hohlleiter sein. Der akustische Wellenleiter 40 leitet den Luftschall, welcher an einer Grenzfläche 16 des Schienenfahrzeugs 15 durch den das Schienenfahrzeug 15 durchlaufenden Körperschall als Luftschall abgestrahlt wird, von dieser Grenzfläche 16 an das Mikrofon 20 weiter. Die Grenzfläche 16 kann beispielsweise eine Außen oder Innenwand des Schienenfahrzeugs 15 sein. Der Hohlleiter kann beispielsweise auch als einfacher Durchbruch in einem Gehäuse der Vorrichtung 10 ausgebildet sein, wobei das Mikrofon 20 von einer Seite und das Schienenfahrzeug 15 von der anderen Seite dann direkt an den Durchbruch angrenzen. Des Weiteren weist die Vorrichtung 10 eine Verarbeitungseinheit 30 auf. Die Verarbeitungseinheit 30 kann beispielsweise als Mikrocontroller ausgestaltet sein. Die Verarbeitungseinheit 30 ist mit dem Mikrofon 20 derartig verbunden, dass die vom Mikrofon 20 erfassten Luftschallmesswerte 22 durch die Verarbeitungseinheit 30 abgreifbar sind. Die Verarbeitungseinheit 30 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der Luftschallmesswerte 22 zu bestimmen, ob das Rad des Schienenfahrzeugs 15 eine Flachstelle auf einer Lauffläche aufweist. Zudem ist die Verarbeitungseinheit 30 dazu eingerichtet, bei Bestimmen einer Flachstelle ein Signal 32 zu erzeugen, welches eine erkannte Flachstelle darstellt. Die Vorrichtung 10 weist eine Speichereinheit 50 oder auch eine Kommunikationseinheit 60 auf. Die Kommunikationseinheit 60 ist derartig mit der Verarbeitungseinheit 30 verbunden, dass das Signal 32 mittels der Kommunikationseinheit 60 ausgesendet werden kann. Die Kommunikationseinheit 60 kann beispielsweise ein Bluetooth-, WLAN- oder GSM-Modul zur drahtlosen Aussendung eines Signals sein, jedoch ist auch eine drahtgebundene Aussendung beispielsweise mittels eines USB-Moduls denkbar. Die Speichereinheit 50 ist derartig mit der Verarbeitungseinheit 30 verbunden, dass das Signal 32 von der Verarbeitungseinheit 30 an die Speichereinheit 50 übertragbar ist und in der Speichereinheit 50 abgespeichert und auch wieder aus dieser ausgelesen werden kann. Optional weist die Vorrichtung 10 noch einen Bewegungssensor 25 auf. Dieser Bewegungssensor 25 ist derartig mit der Verarbeitungseinheit 30 verbunden, dass ein Interrupt-Signal 27 vom Bewegungssensor 25 an die Verarbeitungseinheit 30 übertragbar ist. Der Bewegungssensor 25 ist dazu eingerichtet, dass bei einer Bewegung des Schienenfahrzeugs 15 ein Interrupt-Signal 27 an die Verarbeitungseinheit 30 gesendet wird, wodurch die Verarbeitungseinheit 30 erkennen kann, dass das Schienenfahrzeug 15 in Bewegung ist. Wird dagegen ein solches Interrupt-Signal 27 nicht von der Verarbeitungseinheit 30 empfangen, kann diese die Vorrichtung 10 in einem Ruhezustand belassen.
  • In einem alternativen, bildlich nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 10 nicht direkt am Schienenfahrzeug 15 sondern an einem mobilen Objekt im Schienenfahrzeug 15 anordenbar. Solch ein mobiles Objekt kann beispielsweise ein Paket oder eine Transport-Palette sein. Der Körperschall des Schienenfahrzeugs 15 wird dann über das mobile Objekt geleitet, welches den Körperschall wiederum in Luftschall wandelt und diesen über den akustischen Wellenleiter 40 an das Mikrofon 20 überträgt. Entsprechend ist die Grenzfläche 16 dann beispielsweise eine Wand des mobilen Objekts. Optional kann die Vorrichtung 10 auch weitere Sensorik, wie beispielsweise einen Beschleunigungssensor, einen Lichtsensor oder einen Feuchtigkeitssensor aufweisen, Hierdurch kann die Vorrichtung 10 dazu genutzt werden, das mobile Objekt während dem Transport zu überwachen, indem beispielsweise die Verarbeitungseinheit 30 dazu eingerichtet ist, zusätzlich von dieser Sensorik erfasste Messwerte in der Speichereinheit 50 abzuspeichern.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überprüfung eines Rads von einem Schienenfahrzeug auf Flachstellen.
  • Zuerst werden in einem Verfahrensschritt a Luftschallmesswerte 22 innerhalb einer ersten Zeitspanne T1 mittels eines elektromechanischen Mikrofons 20 erfasst. In einem Verfahrensschritt b wird daraufhin mittels einer Verarbeitungseinheit 30 aus den erfassten Luftschallmesswerten 22 ein Auswertesignal 35 ermittelt. Das Auswertesignal 35 wird dabei ermittelt, indem zuerst die erfassten Luftschallmesswerte 22 tief- und hochpassgefiltert werden. Alternativ können die erfassten Luftschallmesswerte 22 auch zuerst hochpassgefiltert und dann tiefpassgefiltert werden. Durch das Tiefpassfiltern wird Rauschen unterdrückt und durch das Hochpassfiltern wird das Signal geglättet. Daraufhin werden die gefilterten Messwerte zeitlich abgeleitet, gefolgt von einem Quadrieren der zeitlichen Ableitung. Anschließend wird dann noch ausgehend von dem Ergebnis des Quadrierens eine Mittelwertbildung durchgeführt, um schlussendlich das Auswertesignal 35 zu erhalten. Dieses Auswertesignal 35 stellt die Energie-Konzentration der erfassten Luftschallmesswerte 22 dar, d. h. die das Schienenfahrzeug 15 durchlaufenden Schwingungen, welche in Luftschall umgewandelt und durch das Mikrofon 20 erfasst werden. Nach dem Verfahrensschritt b wird in einem Verfahrensschritt c in Abhängigkeit des Auswertesignals 35 mittels der Verarbeitungseinheit 30 bestimmt, ob das Rad eine Flachstelle aufweist. Die Bestimmung, ob das Rad des Schienenfahrzeugs 15 eine Flachstelle aufweist, erfolgt im Verfahrensschritt c, indem geprüft wird, ob das Auswertesignal 35 wenigstens eine periodische auftretende Spitze aufweist, wobei bei mehreren periodischen Spitzen die größte periodische auftretende Spitze ausgewählt wird und alle anderen Spitzen ignoriert werden, welche jeweils innerhalb einer zweiten Zeitspanne T2 nach oder vor der größten periodischen Spitze auftreten. Die Periode der Spitzen, d. h. der zeitliche Abstand der Spitzen, welche durch Flachstellen erzeugt werden, lässt sich beispielsweise auch aus der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 15 und dem Umfang der Räder abschätzen, um beispielsweise zu plausibilisieren, ob die erfassten periodischen Spitzen von einer Flachstelle erzeugten wurden. Wird solch eine periodische Spitze dann ausgewählt, wird anschließend geprüft, ob eine zeitliche Ableitung des Auswertesignals 35 im Bereich der periodischen Spitze sowohl eine negative als auch eine positive Steigung aufweist. Ist dies der Fall, wird weiterhin geprüft, ob die periodische Spitze größer als ein Schwellenwert 37 ist, wobei wenn dies zutrifft, bestimmt wird, dass das Rad eine Flachstelle aufweist. Anhand der Höhe und Breite der Spitze kann unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit und dem Abstand der Vorrichtung zum Rad zudem auf die Größe der Flachstelle geschlossen werden. Wird eine Flachstelle im Verfahrensschritt c bestimmt, wird mit einem Verfahrensschritt d fortgefahren. Im Verfahrensschritt d wird ein Signal 32 von der Verarbeitungseinheit 30 erzeugt, welches eine bestimmte Flachstelle darstellt. Wird dagegen im Verfahrensschritt c keine Flachstelle bestimmt, wird das Verfahren beendet.
  • Optional laufen nach der der Erzeugung des Signals 32 im Verfahrensschritt d noch ein Verfahrensschritt e oder auch ein Verfahrensschritt f ab. Dabei wird im Verfahrensschritt e das erzeugte Signal 32 in einer Speichereinheit 50 abgespeichert. Im Verfahrensschritt f wird das Signal 32 mittels einer Kommunikationseinheit 60 insbesondere drahtlos ausgesendet. Ein weiterer optionaler Verfahrensschritt g kann zudem noch vor dem Verfahrensschritt a ablaufen. In diesem Verfahrensschritt g wird ein Interrupt-Signal 27 vom Bewegungssensor 25 empfangen und wenn solch ein Interrupt-Signal 27 empfangen wurde, wird mit dem Verfahrensschritt a fortgefahren.
  • 3 zeigt einen Luftschallmesswertverlauf über die Zeit und das zugehörige ermittelte Auswertesignal 35 aus diesem Luftschallmesswertverlauf. Dargestellt ist ein typischer Verlauf von Luftschallmesswerten 22 über die Zeit t. Die Luftschallmesswerte 22 sind hierbei innerhalb einer ersten Zeitspanne T1 erfasst worden. Aus den Luftschallmesswerten 22 wird wie nach 2 beschrieben ein Auswertesignal 35 ermittelt. Dieses Auswertesignal 35 weist typischerweise verschiedene charakteristische Stellen auf. So weist das Auswertesignals 35 zu Beginn eine erste kleine Spitze 71 gefolgt von einer weiteren kleinen Spitze 72 und einer großen Spitze 73 auf. Nach der großen Spitze 73 wiederholen sich nochmals die weitere kleine Spitze 72 sowie die große Spitze 73, weshalb diese als periodisch angenommen werden können. Die Spitzen 72 und 73 ähneln von der Form her jeweils einer Haiflosse, d. h. sie steigen sowohl konkav als auch konvex an und fallen gegen Ende steil ab, wobei dies ein Indiz für Flachstellen ist. Die erste kleine Spitze 71 hat dagegen keine solche Form und ist auch nicht periodisch, d. h. sie wiederholt sich nicht. Somit kann angenommen werden, dass diese erste kleine Spitze 71 nicht von einer Flachstelle verursacht wurde, sondern ein Artefakt ist. Des Weiteren ist zu sehen, dass die weiteren kleinen Spitzen 72 unter einem Schwellenwert 37 und die großen Spitzen 73 über dem Schwellenwert 73 liegen. Hierbei liegen die weiteren kleinen Spitzen 72 jeweils innerhalb einer zweiten Zeitspanne T2 vor oder nach den großen Spitzen 73. Dies ist wiederum ein Indiz dafür, dass die weiteren kleinen Spitzen 72 von einer Nachbarschafts-Flachstelle verursacht und daher ignoriert werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 1021012 B [0002]

Claims (13)

  1. Vorrichtung (10) zur Überprüfung eines Rads eines Schienenfahrzeugs (15) auf Flachstellen, aufweisend - ein mikroelektromechanisches Mikrofon (20) zur Erfassung von Luftschallmesswerten (22) innerhalb einer ersten Zeitspanne (T1), - eine Verarbeitungseinheit (30), welche dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der erfassten Luftschallmesswerte (22) zu bestimmen, ob das Rad eine Flachstelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen akustischen Wellenleiter (40) aufweist, und dass die Vorrichtung (10) als mobile Vorrichtung ausgestaltet ist und derartig am oder im Schienenfahrzeug (15) anordenbar ist, dass ein Luftschall, welcher an einer Grenzfläche (16) von einem das Schienenfahrzeug (15) durchlaufenden Körperschall als Luftschall abgestrahlt wird, mittels des akustischen Wellenleiters (40) an das Mikrofon (20) übertragbar ist.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Speichereinheit (50) aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, bei Bestimmen einer Flachstelle ein Signal (32) zu erzeugen, welches eine erkannte Flachstelle darstellt, und dieses Signal in der Speichereinheit abzuspeichern.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine, insbesondere drahtlose, Kommunikationseinheit (60) aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, bei Bestimmen einer Flachstelle ein Signal (32) zu erzeugen, welches eine erkannte Flachstelle darstellt, und dieses Signal (32) mittels der Kommunikationseinheit (60) auszusenden.
  4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, ein Auswertesignal (35) zu ermitteln, indem die erfassten Luftschallmesswerte (22) tief- und hochpassgefiltert und die gefilterten Messwerte anschließend über die Zeit abgeleitet, quadriert und eine Mittelwertbildung durchgeführt wird.
  5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, zu prüfen, ob das Auswertesignal (35) wenigstens eine periodische auftretende Spitze aufweist, wobei bei mehreren periodischen Spitzen die größte periodische auftretende Spitze ausgewählt wird und alle anderen Spitzen welche innerhalb einer zweiten Zeitspanne (T2) nach oder vor der größten periodischen Spitze auftreten ignoriert werden, zudem ist die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet, zu prüfen, ob eine Ableitung des Auswertesignals (35) über die Zeit im Bereich der periodischen Spitze sowohl eine negative als auch eine positive Steigung aufweist, und in diesem Fall zu prüfen, ob die periodische Spitze größer als ein Schwellenwert (37) ist, wobei in diesem Fall die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, dass das Rad eine Flachstelle aufweist.
  6. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Bewegungssensor (25) aufweist, insbesondere einen Beschleunigungssensor oder ein Gyroskop, wobei die Vorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, durch ein Interrupt-Signal (27) des Bewegungssensors (25) aus einem Schlafzustand aufgeweckt zu werden.
  7. Verfahren zur Überprüfung eines Rads eines Schienenfahrzeugs (15) auf Flachstellen, aufweisend die Verfahrensschritte: a. Erfassen von Luftschallmesswerten (22) innerhalb einer ersten Zeitspanne (T1) mittels eines mikroelektromechanischen Mikrofons (20), b. Ermitteln eines Auswertesignals (35) aus den erfassten Körperschallmesswerten (22) mittels einer Verarbeitungseinheit (30), c. Bestimmen, ob das Rad eine Flachstelle aufweist, in Abhängigkeit des Auswertesignals (35) mittels der Verarbeitungseinheit (30), d. Erzeugen eines Signals (32), welches eine erkannte Flachstelle darstellt, mittels der Verarbeitungseinheit (30), wenn eine Flachstelle bestimmt wurde.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt d ein Verfahrensschritt e abläuft, in welchem das erzeugte Signal (32) in einer Speichereinheit (50) abgespeichert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt d ein Verfahrensschritt e abläuft, in welchem das erzeugte Signal (32) mittels einer Kommunikationseinheit (60), insbesondere drahtlos, ausgesendet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verfahrensschritt a ein Verfahrensschritt g abläuft, in welchem ein Interrupt-Signal (27) eines Bewegungssensors (25) erfasst wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b die erfassten Körperschallmesswerte (22) tief- und hochpassgefiltert werden und anschließend die gefilterten Messwerte über die Zeit abgeleitet, quadriert und eine Mittelwertbildung durchgeführt wird, um das Auswertesignal (35) zu ermitteln.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt c geprüft wird, ob das Auswertesignal (35) wenigstens eine periodische auftretende Spitze aufweist, wobei bei mehreren periodischen Spitzen die größte periodische auftretende Spitze ausgewählt wird und alle anderen Spitzen welche jeweils innerhalb einer zweiten Zeitspanne (T2) nach oder vor der größten periodischen Spitze auftreten ignoriert werden, wird eine periodische Spitze ausgewählt wird, anschließend wird geprüft, ob eine Ableitung des Auswertesignals (35) über die Zeit im Bereich der periodischen Spitze sowohl eine negative als auch eine positive Steigung aufweist, ist dies der Fall, wird geprüft, ob die periodische Spitze größer als ein Schwellenwert (37) ist, wobei wenn dies zutrifft, bestimmt wird, dass das Rad eine Flachstelle aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall, dass die periodische Spitze kleiner oder gleich dem Schwellenwert (37) ist, der Schwellenwert (37) reduziert und anschließend das Verfahren mit dem Verfahrensschritt a fortgesetzt wird.
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