DE102017113893B4

DE102017113893B4 - Verfahren zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems, fluidtechnisches System mit einer Prüfvorrichtung, Verbund mit einem solchen fluidtechnischen System und Verfahren zur Prüfung eines solchen Verbundes

Info

Publication number: DE102017113893B4
Application number: DE102017113893.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Petter
Original assignee: Nubix Software Design GmbH; Nubix Software-Design GmbH
Current assignee: NUBIX SOFTWARE-DESIGN GMBH, DE
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2021-08-12
Anticipated expiration: 2037-06-23
Also published as: DE102017113893A1

Abstract

Verfahren zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems, das eine veränderbare Zahl von Abschnitten und ein geschlossenes Führungssystem (14, 20) für ein Arbeitsmedium aufweist, wobei jeder Abschnitt zumindest ein Segment (14a) des geschlossenen Führungssystems (14, 20) aufweist, mittels Ultraschall, wobei ein Referenz-Echomuster des geschlossenen Führungssystems (14, 20) mit einem Vergleichs-Echomuster des geschlossenen Führungssystems (14, 20) verglichen und eine Veränderung des fluidtechnischen Systems festgestellt wird, wenn das Vergleichs-Echomuster von dem Referenz-Echomuster abweicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems, das ein geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium aufweist. Sie betrifft ferner ein fluidtechnisches System mit einer Prüfvorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung einen Verbund mit einer veränderbaren Anzahl an Einheiten und dem fluidtechnischen System sowie ein Verfahren zur Prüfung eines solchen Verbundes.
In Industrie und Verkehrswesen, insbesondere der Eisenbahn, kommen verschiedene fluidtechnische Systeme, d. h. pneumatische oder hydraulische Systeme, zum Einsatz. Diese fluidtechnischen Systeme bestehen in der Regel aus (i) einem Druckerzeuger, welcher ein Arbeitsmedium wie Luft, Wasser oder Öl verdichtet und somit Energie einspeist, (ii) einem geschlossenen System von Leitungen wie Rohren oder Schläuchen zum Transport und zur Verteilung des verdichteten Arbeitsmediums über Wegstrecken hinweg, (iii) in der Regel einer Vielzahl von Ventilen zur Steuerung des Energieflusses im Leitungssystem und (iv) Aktoren, welche die eingespeiste Energie des komprimierten Mediums in eine andere Energie wandeln. Ein typischer Vertreter eines solchen Systems ist die indirekte Bremse der Eisenbahndruckluftbremse, welche sehr weit verbreitet ist. Das unter (ii) genannte geschlossene System wird in der vorliegenden Erfindung als geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium bezeichnet.
Die beschriebenen fluidtechnischen Systeme sind in ihrer Struktur veränderlich. Dies bedeutet, dass beispielsweise durch das An- oder Abkoppeln von Wagen an einem Eisenbahnzug das pneumatische System der Druckluftbremse erweitert oder verkleinert wird. Auch durch das Öffnen oder Schließen von Ventilen können Teile eines solchen fluidtechnischen Systems dynamisch an die Energiequelle, beispielsweise einen Kompressor, angekoppelt oder von dieser Energiequelle abgekoppelt werden.
Eine praktische Herausforderung besteht darin, die Strukturveränderung eines solchen fluidtechnischen Systems erkennen oder messen zu können. Ein exemplarischer Anwendungsfall ist, die Länge eines Zuges zu bestimmen, indem die Ausdehnung des Druckluft-Bremssystems gemessen wird und eine Veränderung daran erkannt werden kann. Diese Veränderung kann durch das gewollte oder ungewollte An- oder Abkoppeln von Wagen entstehen oder aber durch das Trennen der Bremsleitung durch ein Absperrventil, welches sich an jedem Wagenende befindet. Der Aufbau und die Wirkungsweise eines derartigen Druckluft-Bremssystems werden beispielsweise in den Schweizerischen Fahrdienstvorschriften in der Fassung von 1. Juli 2015, S. 637, beschrieben. Das Druckluft-Bremssystem weist einen Kompressor 111, einen Hauptluftbehälter 112 und ein Führerbremsventil 113 auf, die sich im Triebfahrzeug 102 des Zuges 101 befinden (1). Über eine Hauptleitung 114 kann jeder Wagen 103 mit Druckluft versorgt werden. Die Wagen 103 besitzen jeweils einen Bremszylinder 115, dem Druckluft über eine Nebenleitung 116 aus einem Hilfsluftbehälter 119 zugeführt werden kann. Zur Steuerung des Druckluftstromes ist ein Steuerventil 118 vorgesehen. Das Steuerventil 118 selbst wird über die Hauptleitung 114 gesteuert, wobei ein Abzweig 120 von der Hauptleitung 114 vorgesehen ist, in der Druckluft zu dem Steuerventil 118 geführt werden kann. Mittels eines Ausschalthahns 122 kann die Druckluftzufuhr zum Steuerventil 118 ermöglicht oder unterbrochen werden. Die Wagen 103 sind untereinander und mit dem Triebfahrzeug 102 verbunden, wobei die Segmente der Hauptleitung 114, die in dem Triebfahrzeug 102 und den Wagen 103 ausgebildet sind, über Kopplungselemente 117 miteinander verbunden sind. Das Triebfahrzeug 102 und die Wagen 103 weisen jeweils ein oder mehrere Absperrventile 121 auf, die den Druckluftstrom durch die Hauptleitung 114 unterbrechen können, beispielsweise wenn eine oder mehrere Einheiten des Zuges 101, also das Triebfahrzeug 102 und/oder Wagen 103, von dem Zug 101 getrennt werden.
Ein derartiges Druckluft-Bremssystem erlaubt es es jedoch nicht, eine Strukturveränderung des Systems zu erkennen oder zu messen. Es ist mittels dieses Systems nicht möglich festzustellen, ob die Anzahl der Einheiten eines Zuges konstant geblieben ist oder nicht. Die Anzahl der Einheiten beschreibt die Länge des Zuges, die sich aus der Anzahl der Triebfahrzeuge und der Anzahl der Wagen ergibt. Die Einheiten des Zuges sind miteinander verkoppelt. In der Regel, aber nicht zwingenderweise, befindet sich das Triebfahrzeug an einem Endes, der Spitze, des Zuges, wobei der erste Wagen unmittelbar an das Triebfahrzeug gekoppelt ist und die folgenden Wagen jeweils an den ihnen in Richtung des Triebfahrzeuges vorausgehenden Wagen gekoppelt sind. Der zweite Wagen ist somit an den ersten Wagen gekoppelt, der dritte Wagen an den zweiten usw., der letzte Wagen an den vorletzten. Die Anzahl der Einheiten eines Zuges kann sich ändern, beispielsweise wenn ein oder mehrere Wagen abgekoppelt, ein oder mehrere Wagen angekoppelt oder eine Anzahl von Wagen durch eine andere Anzahl von Wagen ersetzt werden. Unter einem Wagen wird hier auch ein nichtaktives Triebfahrzeug verstanden. Ein solches inaktives Triebfahrzeug wird auch als nicht-arbeitendes Triebfahrzeug verstanden - im Gegensatz zu dem arbeitenden Triebfahrzeug, das den Zug tatsächlich befördert.
Züge werden gebildet, indem planmäßig ein oder mehrere Triebfahrzeuge und ein oder mehrere Wagen willentlich, in der Regel nach einem Zugbildungsplan, zusammengestellt werden. Ein Zug weist also eine vorgegebene Anzahl von Einheiten auf, die sich allerdings während der Zugfahrt von seinem Ausgangspunkt zu seinem Endpunkt ändern kann. Das heißt, die Zugbildung kann sich beliebig oft ändern, beispielsweise an Zwischenhalten, die zwischen Ausgangspunkt und Endpunkt liegen. Damit kann sich auch die vorgegebene Anzahl von Einheiten des Zuges verändern, nämlich dann, wenn die Anzahl der Einheiten nach der Änderung der Zugbildung geringer oder höher ist. Einzelheiten zur Zugbildung können beispielsweise DE 196 24 777 A1 entnommen werden.
Es liegt auf der Hand, dass aus Gründen der Betriebssicherheit die Länge eines Zuges regelmäßig überprüft werden muss, um festzustellen, ob die tatsächliche Anzahl an Einheiten des Zuges mit der vorgegebenen Anzahl an Einheiten des Zuges übereinstimmt. Damit können sowohl die Länge als auch die Integrität des Zuges bestimmt werden. Ein häufiges Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Anzahl an Einheiten eines Zuges ist die Achszählung beim Überfahren eines Sensors. Dieses Verfahren ist Bestandteil des europäischen Standards Europäisches Zugsteuerungssystem (ETCS) Level 1. Das Verfahren weist allerdings eine ganze Reihe von Nachteilen auf: Es wird stationär, d. h. nur an örtlich festen Punkten, gemessen. Das Ergebnis der Messung liegt dem stationären Sensor, aber nicht dem überfahrenden Zug vor. Es ist deshalb erforderlich, das Ergebnis von dem Sensor an den Zug zu übermitteln.
Die Messung ist nicht zuverlässig. Insbesondere wird häufig eine ungerade Anzahl an Achsen ermittelt, die bei einem Zug aber praktisch unmöglich ist. Die Achszählung kann Fehlerzustände im Bremssystem, beispielsweise ein geschlossenes Ventil nicht erkennen. Die Achszählung ist somit apparativ aufwendig, dazu noch unzuverlässig, im Hinblick auf potentielle Fehler im Bremssystem unzureichend und unter Berücksichtigung ihrer zahlreichen Nachteile teuer.
DE 600 32 112 T2 beschreibt eine Vorrichtung zur Überwachung der Integrität von Zügen. Dazu werden Betriebsparameter wie Luftdruck, Luftvolumen und Luftverlust erfasst und mit vorbestimmten Werten verglichen, die durch Versuche oder Berechnung ermittelt werden. DE 30 09 269 A1 offenbart ein Ultraschallgerät, mit dem Ultraschalluntersuchungen durchgeführt werden sollen. Dabei wird ein Echogramm eines untersuchten Bereiches mit dem Echogramm eines anderen Bereiches verglichen. DE 10 2014 215 791 A1 offenbart ein weiteres Verfahren zur Überwachung der Integrität von Zügen, bei dem Druckluftschwankungen in einem Druckluftstrang erzeugt und der dabei erzeugte Schall erfasst wird. Aus US 7 182 411 B2 , US 2005/0121971 A1 und DE 10 2004 028 390 A1 sind Verfahren zur Übertragung von Informationen zwischen den Einheiten von Zügen bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Verfahren zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems, das ein geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium aufweist, angegeben werden. Das Verfahren soll eine aufwandsarme und ständige Überwachung des fluidtechnischen Systems ermöglichen. Ferner soll ein fluidtechnisches System mit einer Prüfvorrichtung angegeben, die eine aufwandsarme und ständige Überwachung des fluidtechnischen Systems ermöglichen soll. Schließlich sollen ein Verbund mit einer veränderbaren Anzahl an Einheiten und dem fluidtechnischen System sowie ein Verfahren zur Prüfung eines solchen Verbundes angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 5, 7 und 11 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems, das eine veränderbare Zahl von Abschnitten und ein geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium aufweist, wobei jeder Abschnitt zumindest ein Segment des geschlossenen Führungssystems aufweist, mittels Ultraschall vorgesehen. Dabei wird ein Referenz-Echomuster des geschlossenen Führungssystems mit einem Vergleichs-Echomuster des geschlossenen Führungssystems verglichen. Eine Veränderung des fluidtechnischen Systems wird festgestellt, wenn das Vergleichs-Echomuster von dem Referenz-Echomuster abweicht. Vorzugsweise ist das Referenz-echomuster ein Echomuster, das zeitlich vor dem Vergleichs-Echomuster aufgenommen wurde.
Durch den Vergleich des Vergleichs-Echomusters mit dem Referenz-Echomuster können Veränderung des geschlossenen Systems festgestellt werden. Eine Veränderung liegt vor, wenn das Vergleichs-Echomuster von dem Referenz-Echomuster abweicht. Gleichen sich das Vergleichs-Echomuster und das Referenz-Echomuster, so liegt keine Veränderung des geschlossenen Systems vor.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:

(a) Abgeben eines Ultraschall-Impulses in das Arbeitsmedium des geschlossenen Führungssystems zu einem vorgegebenen Zeitpunkt;
(b) Empfangen von Echos des in Schritt (a) abgegebenen Ultraschall-Impulses; und
(c) Bestimmen eines Echomusters aus den in Schritt (b) empfangenen Echos.

Es kann vorgesehen sein, dass in Schritt (b) ein Zeitraum vorgegeben ist, innerhalb dessen Echos des in Schritt (a) abgegebenen Ultraschall-Impulses empfangen werden. Dieser Zeitraum wird als Empfangszeitraum bezeichnet. Außerhalb des vorgegebenen Zeitraums empfangene Echos werden in Schritt (c) bei der Bestimmung des Echomusters nicht berücksichtigt. Es kann alternativ vorgesehen sein, dass alle Echos zur Bestimmung des Echomusters verwendet werden. Ein Echo kann beispielsweise durch seine Amplitude und seine Laufzeit, ausgehend vom in Schritt (a) vorgegebenen Zeitpunkt, charakterisiert werden. Das Echomuster kann dann bestimmt werden, indem die Amplituden und die Laufzeiten der empfangenen Echos, beispielsweise aller Echos des in Schritt (a) abgegebenen Ultraschall-Impulses oder aller innerhalb des Empfangszeitraums empfangenen Echos des in Schritt (a) abgegebenen Ultraschall-Impulses, erfasst werden. Das Echomuster kann beispielsweise als Diagramm veranschaulicht werden, wobei eine Achse des Diagramms eine Zeitachse ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann die zyklische Bestimmung von Echomuster umfassen. Die Schritte (a) bis (c) können dazu mehrmals wiederholt werden. Vorzugsweise werden die Schritte (a) bis (c) über die gesamte Betriebszeit des fluidtechnischen Systems ununterbrochen, vorzugsweise in vorgegebenen Zeitabständen, wiederholt.
Ein in Schritt (c) erhaltenes Echomuster kann als Referenz-Echomuster oder als Vergleichs-Echomuster verwendet werden. Jedes in Schritt (c) erhaltene Echomuster kann mit einem Echomuster verglichen werden, dass in einem früheren Durchlauf der Schritte (a) bis (c) erhalten wurde. Das zeitlich jüngere Echomuster ist dann das Vergleichs-Echomuster, dass zeitlich ältere Echomuster ist dann das Referenz-Echomuster.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner die Schritte umfassen:

(d) Festlegen des in Schritt (c) erhaltenen Echomusters als Referenz-Echomuster.

Schritt (d) kann auch als Kalibrierung bezeichnet werden. Das bei der zeitlich ersten Ausführung der Schritte (a) bis (c) erhaltene Echomuster wird zweckmäßigerweise als Referenz-Echomuster verwendet. Das nächstfolgende Echomuster kann dann als erstes Vergleichs-Echomuster verwendet werden. Dieses erste Vergleichs-Echomuster kann dann mit dem Referenz-Echomuster verglichen werden (siehe Schritt (f), unten). Es kann alternativ oder zusätzlich als Referenz-Echomuster für ein zeitlich später erhaltenes Echomuster dienen.
Dazu kann das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt umfassen:

(e) Wiederholen der Schritte (a) bis (c) unter Erhalt eines Vergleichs-Echomusters.

Das in Schritt (e) erhaltene Vergleichs-Echomuster kann dann mit einem oder mehreren zeitlich älteren Echomustern, die dann als Referenz-Echomuster dienen, verglichen werden. Schritt (e) kann einmal oder mehrmals wiederholt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann den Schritt umfassen:

(f) Vergleich des in Schritt (e) erhaltenen Vergleichs-Echomusters mit dem in Schritt (d) erhaltenen Referenz-Echomuster.

Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren ferner den Schritt umfassen:

(g) ein oder mehrmaliges Wiederholen der Schritte (e) und (f).

Vorzugsweise werden die Schritte (e) und (f) über die gesamte Betriebszeit des fluidtechnischen Systems ununterbrochen, beispielsweise in vorgegebenen Zeitabständen, wiederholt. Die wiederholte Bestimmung von Vergleichswerten in vorgegebenen Zeitabständen kann als quasi kontinuierliche Bestimmung bezeichnet werden. Bei dem vorgegebenen Zeitabstand kann es sich beispielsweise um 5 min oder weniger, vorzugsweise 1 min oder weniger handeln. Der vorgegebene Zeitabstand sollte gleich oder größer als der Empfangszeitraum sein.
Der Vergleich eines zeitlichen jüngeren Echomusters, das dann als Vergleichs-Echomuster dient, mit einem älteren Echomuster, das dann als Referenz-Echomuster dient, ermöglicht die Feststellung, ob sich das Vergleichs-Echomuster von dem Referenz-Echomuster unterscheidet. Unterscheidet sich das Vergleichs-Echomuster von dem Referenz-Echomuster, so liegt eine Veränderung des geschlossenen Führungssystems vor. Unterscheidet sich das Vergleichs-Echomuster von dem Referenz-Echomuster nicht, so liegt keine Veränderung des geschlossenen Führungssystems vor. Es kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens somit geprüft werden, ob das geschlossene Führungssystems im Zeitraum zwischen dem Empfang der Echos des Referenz-Echomusters und dem Empfang des Vergleichs-Echomusters einer Veränderung ausgesetzt war. Da das geschlossene Führungssystem aus Segmenten zusammengesetzt ist und jeder Abschnitt des fluidtechnischen System zumindest ein solches Segment aufweist, liegt eine Veränderung des fluidtechnischen Systems vor, wenn eine Veränderung des geschlossen Führungssystems vorliegt. Umgekehrt liegt keine Veränderung des fluidtechnischen Systems vor, wenn auch keine Veränderung des geschlossen Führungssystems vorliegt.
Das fluidtechnische System kann ein hydraulisches System oder ein pneumatisches System sein. Das fluidtechnische System verwendet ein Fluid als Arbeitsmedium. Im Falle eines pneumatischen Systems ist das Fluid ein Gas, beispielsweise Druckluft, im Falle eines hydraulischen Systems ist das Fluid eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ein Öl, ein Ester, ein Glykol oder ein Gemisch von zwei oder mehr dieser Flüssigkeiten. Das fluidtechnische System weist ein geschlossenes System auf, in dem das Arbeitsmedium geführt wird. Das geschlossene System wird daher in der vorliegenden Erfindung als geschlossenes Führungssystem bezeichnet.
Das fluidtechnische System weist eine veränderbare Zahl von Abschnitten auf. Die Anzahl der Abschnitt kann in einer Ausführungsform der Erfindung gleich oder größer als zwei sein, vorzugsweise ist sie gleich oder größer als drei. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems in der Lage, das aus zwei oder mehr Abschnitten bestehen soll, dessen Prüfung jedoch zu dem Ergebnis führt, dass es nur noch aus einem Abschnitt besteht, beispielsweise weil versehentlich alle Wagen eines Zugs von dem Triebfahrzeug abgekoppelt worden sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit in der Lage zu prüfen, ob die vorgegebene Anzahl an Segmenten des fluidtechnischen Systems mit dessen tatsächlicher Anzahl an Segmenten übereinstimmt, wobei die vorgegebene Anzahl an Segmenten wenigstens zwei beträgt. Das fluidtechnische System entsteht, wenn seine Abschnitte unter Ausbildung des geschlossenen Systems miteinander verbunden werden.
Jeder Abschnitt des fluidtechnischen Systems weist zumindest ein Segment des geschlossenen Systems auf. Das geschlossene System kann eine oder mehreren Leitungen aufweisen, in denen das Arbeitsmedium geführt wird. Mittels der Leitungen kann das Arbeitsmedium transportiert und verteilt werden. Bei den Leitungen kann es sich beispielsweise um Rohre, Schläuche oder Kombinationen davon handeln. Bei einem Segment des geschlossenen Systems kann es sich somit um einen Teil einer Hauptleitung handeln. Dabei bildet die Hauptleitung des geschlossenen Systems, während das Segment ein Teil dieser Hauptleistung ist. Bei der Hauptleitung des geschlossenen Systems kann es sich beispielweise um die Hauptleitung eines indirekten Druckluft-Bremssystems eines Verbundes wie eines Zuges handeln.
Das fluidtechnische System kann einen Druckerzeuger aufweisen, mit dem das Arbeitsmedium verdichtet werden kann. Auf diese Weise kann Energie in das geschlossene Führungssystem einspeist werden. Bei dem Druckerzeuger kann es sich zum Beispiel um einen Kompressor, beispielsweise um einen Kompressor eines indirekten Druckluft-Bremssystems eines Zuges, handeln. Weist das geschlossene System einen Druckerzeuger auf, so kann das Arbeitsmedium, das in der oder den Leitungen des geschlossenen Führungssystems geführt wird, ein verdichtetes Arbeitsmedium sein. Es kann ausreichend sein, dass nur einer der Abschnitte des fluidtechnischen Systems einen Druckerzeuger aufweist.
Das fluidtechnische System kann ein oder mehrere Ventile aufweisen. Die Ventile können zur Steuerung des Energieflusses in der oder den Leitungen des geschlossenen Führungssystems dienen. Beispiele eines Ventils sind das Führerbremsventil und das Steuerventil eines indirekten Druckluft-Bremssystems eines Verbundes wie eines Zuges. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere, beispielsweise alle Abschnitte des fluidtechnischen Systems ein oder mehrere Ventile aufweisen.
Das fluidtechnische System kann einen oder mehrere Aktoren aufweisen, die die Energie, die in das verdichtete Arbeitsmedium eingespeist ist, in eine andere Energie wandeln. Ein Beispiel eines Aktors ist ein Bremszylinder eines indirekten Druckluft-Bremssystems eines Verbundes wie eines Zuges. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere, beispielsweise alle Abschnitte des fluidtechnischen Systems ein oder mehrere Aktoren aufweisen.
Das fluidtechnische System kann aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt sein. Jeder Abschnitt des fluidtechnischen Systems umfasst zumindest ein Segment des geschlossenen Führungssystems, in dem das Arbeitsmedium geführt ist. Ein Abschnitt kann neben dem Segment des geschlossenen Führungssystems weitere Einrichtungen des fluidtechnischen Systems umfassen, beispielsweise zumindest ein Ventil, zumindest einen Aktor und/oder zumindest einen Druckerzeuger. In einer Ausführungsform des fluidtechnischen Systems weist nur einer der Abschnitte einen Druckerzeuger auf, während die übrigen Abschnitte jeweils ein oder mehrere Ventile und einen oder mehreren Aktoren, aber keinen Druckerzeuger, aufweisen. Der Abschnitt, der den Druckerzeuger aufweist, kann in dieser Ausführungsform auch einen oder mehrere Aktoren und/oder ein oder mehrere Ventile aufweisen.
Das geschlossene Führungssystem ist in Bezug auf das Arbeitsmedium ein geschlossenes System, d. h., dass das Arbeitsmedium in der oder den Leitungen des Führungssystems geführt wird, ohne dass während des Betriebs des fluidtechnischen Systems in die Leitungen des geschlossenen Systems ein Arbeitsmedium eingespeist oder daraus abgegeben wird. Verändert sich jedoch die Anzahl der Abschnitte des fluidtechnischen Systems und damit die Anzahl der Segmente des geschlossenen Führungssystems, so kann sich auch die Masse des Arbeitsmediums verändern. Das ist bei einem Zug beispielsweise dann der Fall, wenn ein Wagen angekoppelt oder abgekoppelt wird. In diesem Falle ändert sich die Menge des Arbeitsmediums, wenn, um den vorgegebenen Betriebsdruck des Arbeitsmediums in den Leitungen des geschlossenen Führungssystems aufrechtzuerhalten, Druckluft in das geschlossene Führungssystem einbracht oder Druckluft aus dem geschlossenem Führungssystem abgeführt wird. Das geschlossene Führungssystem ist jedoch erneut ein geschlossenes System, wenn dieser Vorgang beendet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das fluidtechnische System Teil eines Verbundes aus einer veränderbaren Anzahl von Einheiten ist, wobei jede Einheit zumindest einen Abschnitt des fluidtechnischen Systems und damit des geschlossenen Führungssystems aufweist. Die Einheiten sind unter Ausbildung des Verbundes miteinander verbunden. Bei dem Verbund kann es sich beispielsweise um einen Zug handeln, dessen Einheiten, beispielsweise ein oder mehrere Triebfahrzeuge und/oder ein oder mehrere Wagen, ein fluidtechnisches, d. h. pneumatisches oder hydraulisches System zur Steuerung der Bremsen der Einheiten des Zuges aufweisen. Jede der Einheiten des Zuges weist einen Abschnitt des fluidtechnischen Systems und damit ein Segment der Hauptleitung auf, mit der die Bremsen des Zuges aktiviert werden können. Die Anzahl der Abschnitte des fluidtechnischen Systems kann variieren. Insbesondere kann das fluidtechnische System so ausgebildet sein, dass die Anzahl seiner Abschnitte erhöht oder verringert werden kann. Eine Veränderung der Anzahl der Abschnitte kann von einem Nutzer des fluidtechnischen Systems willentlich vorgenommen werden. Das ist beispielsweise der Fall, wenn beim Zug die Anzahl der Einheiten, typischerweise der Wagen, planmäßig erhöht oder verringert wird. Eine Veränderung der Anzahl der Abschnitte des fluidtechnischen Systems kann aber auch unabhängig vom oder gegen den Willen des Nutzers des fluidtechnischen Systems eintreten. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein oder mehrere Wagen des Zuges aufgrund technischen oder menschlichen Versagens von den anderen Einheiten des Zuges getrennt werden.
Das fluidtechnische System kann Teil eines Verbundes mit einer veränderlichen Anzahl von Einheiten sein, wobei jede Einheit zumindest einen Abschnitt des fluidtechnischen Systems enthält und alle Abschnitte gemeinsam das fluidtechnische System bilden.
Die Erfindung nutzt das an sich bekannte Prinzip des Echos. Trifft ein Ultraschall-Impuls auf einen Gegenstand, dessen Dichte ungleich der des übertragenden Mediums ist, wird er reflektiert oder absorbiert. In der vorliegenden Erfindung ist die Reflektion von Bedeutung. Wird also ein ausreichend starker Ultraschall-Impuls in das geschlossene System mittels der Geber-Einrichtung eingebracht, so breitet sich dieser Ultraschall-Impuls in dem Arbeitsmedium mit einer spezifischen Schallgeschwindigkeit aus. Die Schallgeschwindigkeit ist abhängig von der Dichte des Arbeitsmediums und lässt sich exakt bestimmen. Die Ausbreitung des Ultraschall-Impulses in einer Röhre, beispielsweise einer Leitung des geschlossenen Systems, führt zu einer Bündelung und damit geringeren Dämpfung hinsichtlich zunehmender Entfernung von der Schallquelle, was von besonderem Vorteil ist. Trifft der Ultraschall-Impuls auf ein Hindernis, wie einen Knick, einen Abzweig oder eine Verengung der Röhre wird er teilweise reflektiert und teilweise weitergeleitet. Die Reflektion wird von der Empfängereinrichtung als Echo empfangen und zur Auswertung gebracht. Ist die Leitung durch ein geschlossenes Ventil oder sonstiges Endstück unterbrochen, wird ein einfaches Echo erzeugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt das an sich bekannte Verfahren der Echo-Ortung. Hinzu kommt jedoch, dass empfangene Echos, vorzugsweise alle Echos, die innerhalb des Empfangszeitraumes empfangen werden, oder alle Echos ausgewertet werden. Die empfangenen Echos bilden in einem geschlossenen Führungssystem ein Muster, welches durch den Aufbau des geschlossenen Führungssystems bestimmt ist und in der vorliegenden Erfindung als Echomuster bezeichnet wird. Der Ultraschall-Impuls mit der längsten Laufzeit kann dabei zugleich die maximale Ausdehnung des geschlossenen Führungssystem bestimmen.
Es kann eine fortlaufende Wiederholung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems vorgesehen sein. Eine fortlaufende Wiederholung der Prüfung führt zu stets gleichen Echomustern, wenn das geschlossene Führungssystem unverändert bleibt. Ändert sich das Echomuster, kann im Umkehrschluss davon ausgegangen werden, dass das geschlossenen Führungssystem verändert wurde. Das kann beispielsweise durch das Absperren eines zuvor geöffneten Ventils geschehen sein. Die Veränderung des Vergleichs-Echomusters gegenüber einem Referenz-Echomuster kann von der Auswerteinrichtung, die an die Empfängereinrichtung angeschlossenen ist, erkannt und über die Ausgabeeinrichtung signalisiert werden.
Die Prüfvorrichtung kann kalibriert werden. Eine Kalibrierung ist ein vom Nutzer manuell ausgelöster Vorgang, bei dem die oben beschriebenen Schritte (a) bis (c) ausgeführt und das so erhaltene Echomuster als Referenz-Echomuster festgelegt wird. Dieses Referenz-Echomuster kann dann, wie beschrieben, genutzt werden, um zeitlich jüngere Echomuster, die als Vergleichs-Echomuster bezeichnet werden, mit dem Referenz-Echomuster zu vergleichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere verwendet werden, um hydraulische oder pneumatische Systeme von Verbünden, beispielsweise von Schienenfahrzeugen wie Zügen, zu prüfen. Nahezu jedes kommerziell verwendete Schienenfahrzeug verfügt über ein Druckluftbremssystem oder zumindest eine durchgängige Druckluftleitung über die gesamte Länge eines Zuges. Das Druckluftbremssystem oder die durchgängige Druckluftleitung sind fluidtechnische Systeme, die jeweils ein geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium aufweisen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das spezifische Echomuster der Hauptluftleitung oder Hauptbehälterluftleitung ermittelt werden. Die Kalibrierung erfolgt vorzugsweise bei jeder Änderung der Zusammenstellung eines Zuges. Dabei wird jeweils ein neues Referenz-Echomuster erhalten. Während der Fahrt kann durch wiederholte Prüfung des Echomusters, die als Vergleichs-Echomuster bezeichnet werden, erkannt werden, wenn sich das geschlossene Führungssystem ändert. Eine Änderung des geschlossenen Führungssystems kann beispielsweise durch das unabsichtliche Abkoppeln eines Wagens, d. h. dessen Verlust, oder durch Betätigung eines Absperrventils zwischen zwei Wagen eintreten. Beides sind Fehlerzustände, die sofort erkannt und dem Triebfahrzeugführer mitgeteilt werden müssen. Die europäische Norm ETCS Level 2 schreibt eine solche Prüfung, die als Zugintegritätsprüfung bezeichnet wird, vor.
Die vorliegende Erfindung bietet einen erheblichen ökonomischen Vorteil gegenüber anderen Lösungen mit der gleichen Zielsetzung.
Es wird ein einzige Prüfungsvorrichtung je Verbund, also beispielsweise je Zug oder je Triebwagen, benötigt. Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigen die angekoppelten Wagen eines Zuges keinerlei Zusatzvorrichtung. Es ist ausreichend, wenn die nachstehend näher beschriebe Prüfvorrichtung in einer Einheit des Verbundes, vorteilhafterweise im Triebfahrzeug des Zuges, installiert werden. Die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist damit zu einem Bruchteil der Kosten gegenüber einer Wagenbasierten Lösung realisierbar. Zusätzlich vereinfacht die Erfindung die Handhabung, wenn der Zug seine Zusammenstellung, z. B. im Güterverkehr, ändert. Vor Fahrtantritt wird einmalig eine Kalibrierung durch Verwendung des zeitlich ersten Echomusters vorgenommen. Die Prüfung während der Fahrt des Zuges kann dann durch wiederholte Erfassung von Vergleichs-Echomustern quasi kontinuierlich erfolgen. Zusätzlich können Fehlerzustände im geschlossenen Führungssystem erfasst werden. Solche Fehlerzustände können sicherheitsrelevant sein. Sie sind in der Regel anders nicht erfassbar. Das Wirkprinzip dieser Erfindung ist auch auf andere Anwendungsfälle anwendbar, wo Änderungen an der Struktur eines geschlossenen Führungssystems schnell und kostengünstig erfasst werden sollen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, Veränderungen an der Struktur, beispielsweise der Länge und/oder Ausdehnung, eines pneumatischen oder hydraulischen Systems, das ein geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium aufweist, zu erfassen. Die Erfassung einer solchen Veränderung kann einfach und kostengünstig an einer Stelle, vorzugsweise an einem zentralen Punkt, des pneumatischen oder hydraulischen Systems erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit zur Bestimmung der Länge eines Verbundes wie eines Zuges verwendet werden. Es kann die herkömmliche Achszählung ersetzen.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner ein fluidtechnisches System vorgesehen, das eine veränderbare Zahl von Abschnitten und ein geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium aufweist, wobei jeder Abschnitt zumindest ein Segment des geschlossenen Führungssystems besitzt. Das fluidtechnische System weist eine Prüfvorrichtung zur Prüfung des geschlossenen Führungssystems mittels Ultraschall auf.
Die Prüfvorrichtung besitzt eine Einrichtung zum Abgeben von Ultraschall-Impulsen in das Arbeitsmedium des geschlossenen Führungssystems und eine Einrichtung zum Empfangen von Echos aus dem Arbeitsmedium. Alternativ ist vorgesehen, dass die Prüfvorrichtung eine Einrichtung besitzt, die sowohl zum Abgeben von Ultraschall-Impulsen in das Arbeitsmedium des geschlossenen Führungssystems und als auch zum Empfangen von Echos aus dem Arbeitsmedium in der Lage ist.
Die Prüfvorrichtung besitzt ferner eine Einrichtung zum Bestimmen von Echomustern aus den empfangenen Echos und zum Vergleich von Echomustern. Diese Einrichtung wird im Folgenden als Auswerteeinrichtung bezeichnet.
Die Prüfvorrichtung ist insbesondere zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems geeignet. Einzelheiten des erfindungsgemäßen fluidtechnischen Systems sind vorstehend bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems beschrieben worden.
Bei der Einrichtung zum Abgeben von Ultraschall-Impulsen in das Arbeitsmedium kann es sich um ein Geber-Element handeln, das Ultraschall-Impulse aussenden kann. Die Einrichtung zum Abgeben von Ultraschall-Impulsen in das Arbeitsmedium wird im Folgenden auch als Geber-Einrichtung bezeichnet. Typischerweise steht das Arbeitsmedium des geschlossenen Systems unter Druck. Die Geber-Einrichtung ist daher vorzugsweise so ausgelegt, dass sie erhöhten Drücken standhalten kann.
Die Prüfvorrichtung kann eine Steuereinrichtung aufweisen, die die Geber-Einrichtung ansteuert. Mittels der Steuereinrichtung können beispielsweise die Amplitude und/oder die Frequenz des Ultraschall-Impulses eingestellt werden. Ferner kann mit der Steuereinrichtung der in Schritt (a) genannte Zeitpunkt, an dem ein Ultraschall-Impuls in das Arbeitsmedium abgegeben wird, bestimmt werden.
Die Einrichtung zum Empfangen von Echos aus dem Arbeitsmedium wird im Folgenden auch als Empfangseinrichtung bezeichnet. Sie kann zusätzlich zu den Echos auch den Ultraschall-Impuls empfangen. Bei der Empfangseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Mikrofon handeln. Das Mikrofon kann neben den Echos auch den Ultraschall-Impuls empfangen. In der Empfangseinrichtung werden empfangene Echos in Messwerte umgewandelt. Typischerweise steht das Arbeitsmedium des geschlossenen Systems unter Druck. Die Empfangseinrichtung ist daher vorzugsweise so ausgelegt, dass sie erhöhten Drücken standhalten kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Prüfvorrichtung eine Sonde aufweist, die die Geber-Einrichtung und die Empfangseinrichtung aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass es sich bei der Geber-Einrichtung und der Empfangseinrichtung um ein und dieselbe Einrichtung handelt. Eine solche Einrichtung kann sowohl Ultraschall-Impulse aussenden als auch Echos dieser Ultraschall-Impulse empfangen.
Die Prüfvorrichtung kann eine Auswerteeinrichtung aufweisen. Die Messwerte, die in der Empfangseinrichtung anfallen, können an die Auswerteinrichtung übertragen werden. In der Auswerteeinrichtung können die Echomuster gebildet werden. In der Auswerteeinrichtung kann ferner der Vergleich von Echomustern durchgeführt werden. Die Auswerteeinrichtung kann mit einer Eingabeeinrichtung verbunden sein, die es einem Nutzer ermöglicht, ein Echomuster als Referenz-Echomuster auszuwählen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass automatisch das zeitlich erste Echomuster als Referenz-Echomuster verwendet wird, mit dem alle späteren Echomuster verglichen werden. Es ist auch möglich, dass der Nutzer mittels der Eingabeeinrichtung die Zeitpunkte vorgibt, an denen gemäß Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens Ultraschall-Impulse in das Arbeitsmedium angegeben werden. Dazu kann die Eingabeeinrichtung mit der Steuereinrichtung verbunden sein. Mittels der Eingabeeinrichtung kann der Nutzer alternativ oder zusätzlich auch die Amplitude und/oder die Frequenz des Ultraschall-Impulses vorgeben werden. Diese Vorgaben können dann an die Steuereinrichtung übertragen werden. Die Auswerteeinrichtung und die Steuereinrichtung können gemeinsam in einer elektronischen Einrichtung ausgebildet sein. Bei der elektronischen Einrichtung kann es sich um eine Datenverarbeitungseinrichtung handeln.
Außerdem kann die Prüfvorrichtung eine Ausgabeeinrichtung aufweisen, die die Ergebnisse des Vergleiches ausgeben kann. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Bildschirm, einen Lautsprecher oder beides handeln. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mittels der Ausgabeeinrichtung ein akustischer oder visueller Alarm ausgelöst wird, wenn der Vergleich der Echomuster ergibt, dass sich das geschlossene System verändert hat. Ebenso kann die Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe von Statusmeldungen verwendet werden.
Nach Maßgabe der Erfindung ist außerdem ein Verbund mit einer veränderbaren Anzahl an Einheiten und einem fluidtechnischen System vorgesehen, das Abschnitte und ein geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium aufweist. Jede Einheit des Verbundes besitzt zumindest einen Abschnitt des fluidtechnischen Systems. Bei dem fluidtechnischen System handelt es sich um das erfindungsgemäße fluidtechnische System handeln.
Der erfindungsgemäße Verbund weist eine Prüfvorrichtung zur Prüfung des fluidtechnischen Systems auf. Einzelheiten der Prüfvorrichtung sind vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen fluidtechnischen System bereits beschrieben worden. Mittels der Prüfvorrichtung können Veränderungen des fluidtechnischen Systems und damit Veränderungen des erfindungsgemäßen Verbundes festgestellt werden. Wie oben beschrieben, weist das fluidtechnische System ein geschlossenes System für ein Arbeitsmedium auf. Zur Prüfung des Verbundes auf Veränderungen können Echomuster des geschlossenen Systems wiederholt bestimmt und mit einem oder mehreren Referenz-Echomustern verglichen werden. Einzelheiten des Verfahrens zur Prüfung des fluidtechnischen Systems sind vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems beschrieben worden.
Der Verbund sollte mindestens zwei oder mehr, vorzugsweise drei oder mehr Einheiten aufweisen. Die Einheiten sind unter Ausbildung des Verbundes miteinander verbunden. Bei dem Verbund kann es sich beispielsweise um einen Zug handeln, dessen Einheiten, beispielsweise ein oder mehrere Triebfahrzeuge und/oder ein oder mehrere Wagen, ein fluidtechnisches, d. h. pneumatisches oder hydraulisches System zur Steuerung der Bremsen der Einheiten des Zuges aufweisen. Jede der Einheiten des Zuges weist einen Abschnitt des fluidtechnischen Systems und damit ein Segment der Hauptleitung auf, mit der die Bremsen des Zuges aktiviert werden können. Die Anzahl der Einheiten des erfindungsgemäßen Verbundes kann variieren. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Verbund so ausgebildet sein, dass die Anzahl seiner Einheiten erhöht oder verringert werden kann. Eine Veränderung der Anzahl der Einheiten kann von einem Nutzer des Verbundes willentlich vorgenommen werden. Das ist beispielsweise der Fall, wenn bei einem Zug die Anzahl der Einheiten, typischerweise der Wagen, planmäßig erhöht oder verringert wird. Eine Veränderung der Anzahl der Einheiten des Verbundes kann aber auch unabhängig vom oder gegen den Willen des Nutzers des Verbundes eintreten. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein oder mehrere Wagen des Zuges aufgrund technischen oder menschlichen Versagens von den anderen Einheiten des Zuges getrennt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der erfindungsgemäße Verbund ein Fahrzeugverbund, beispielsweise ein Zug ist. Bei den Einheiten des Fahrzeugverbundes kann es sich um ein oder mehrere Triebfahrzeuge und/oder ein oder mehrere Wagen handeln. Ein beispielhafter Zug weist ein Triebfahrzeug auf, an das ein oder mehrere Wagen angekoppelt sind. Der Zug weist ein fluidtechnisches, d. h. hydraulisches oder pneumatisches System auf, beispielsweise ein Bremssystem wie ein indirektes Druckluft-Bremssystem. Die Einheiten des Verbundes können dabei jeweils zumindest einen Abschnitt des erfindungsgemäßen fluidtechnischen Systems und damit zumindest ein Segment des geschlossenen Führungssystems des erfindungsgemäßen fluidtechnischen aufweisen. Die Segmente aller Abschnitte bilden dann das geschlossene Führungssystem. Die Abschnitte alle Einheiten des Verbundes bilden das fluidtechnische System.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Prüfung eines erfindungsgemäßen Verbundes mittels Ultraschalls vorgesehen. Dabei wird ein Referenz-Echomuster des geschlossenen Führungssystems mit einem Vergleichs-Echomuster des geschlossenen Führungssystems verglichen. Eine Veränderung des Verbundes liegt vor, wenn das Vergleichs-Echomuster von dem Referenz-Echomuster abweicht.
Der erfindungsgemäße Verbund kann das erfindungsgemäße fluidtechnische System aufweisen, das wiederum ein geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium besitzt. Das Verfahren zur Prüfung des erfindungsgemäßen Verbundes beruht auf der Prüfung des erfindungsgemäßen fluidtechnischen Systems. Wird bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems eine Veränderung des fluidtechnischen Systems festgestellt, so liegt auch eine Veränderung des erfindungsgemäßen Verbundes vor. Wird bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems hingegen keine Veränderung des fluidtechnischen Systems festgestellt, so liegt auch keine Veränderung des erfindungsgemäßen Verbundes vor.
Die Prüfvorrichtung des erfindungsgemäßen fluidtechnischen Systems ist vorzugsweise in einer Einheit des Verbundes, im Falle eines Zuges vorzugsweise in dessen Triebfahrzeug, angeordnet. Auf diese Weise kann der Führer des Verbundes, beispielsweise der Triebfahrzeugführer eines Zuges, den Verbund ständig auf Veränderungen überwachen. Die Überwachung des Verbundes ist damit nicht mehr auf feste Orte beschränkt, sie kann vielmehr an jedem Ort, an dem sich die Einheit mit der Prüfvorrichtung befindet, und zu jeder Zeit erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung eines erfindungsgemäßen Verbundes kann die Schritte umfassen:

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung eines erfindungsgemäßen Verbundes kann ferner den Schritt umfassen:

(d) Festlegung des in Schritt (c) erhaltenen Echomusters als Referenz-Echomuster;

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung eines erfindungsgemäßen Verbundes kann ferner die Schritte umfassen:

(e) Wiederholen der Schritt (a) bis (c) unter Erhalt eines Vergleichs-Echomusters; und
(f) Vergleich des in Schritte (e) erhaltenen Vergleichs-Echomusters mit dem in Schritt (d) erhaltenen Referenz-Echomuster.

(g) Wiederholen der Schritte (e) und (f).

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung eines Verbundes ergeben sich aus der vorstehenden Beschreibung des Verfahrens zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Prüfung eines Verbundes in der Lage, der aus zwei oder mehr, vorzugsweise drei oder mehr Einheiten besteht. Es ist auch zur Prüfung eines Verbundes in der Lage, der aus zwei oder mehr, vorzugsweise drei oder mehr Einheiten bestehen soll, dessen Prüfung jedoch zu dem Ergebnis führt, dass er nur noch aus einer Einheit besteht, beispielsweise weil versehentlich alle Wagen eines Zugs von dem Triebfahrzeug abgekoppelt worden sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit in der Lage zu prüfen, ob die vorgegebene Anzahl an Einheiten des Verbundes mit dessen tatsächlicher Anzahl an Einheiten übereinstimmt, wobei die vorgegebene Anzahl an Einheiten wenigstens zwei beträgt. Der Verbund entsteht, wenn seine Einheiten unter Ausbildung des Verbundes miteinander verbunden werden, wodurch auch ein fluidtechnisches System und mit ihm eine geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium entstehen.
Die Prüfung des Verbundes auf Veränderungen wird vorzugsweise während der gesamten Betriebszeit des Verbundes ununterbrochen, besonders bevorzugt in vorgegebenen Zeitabständen, besonders bevorzugt regelmäßig durchgeführt. Im Falle eines Zuges kann es sich bei der Betriebszeit des Zuges um den Zeitraum handeln, der mit dem Zeitpunkt der Zusammenstellung des Zuges an einem Ausgangsort, an dem der Zug startet, beginnt und mit dem Zeitpunkt der Auflösung des Zug an einem Zielort, an dem der Zug endet, endet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Zuges mit einem indirekten Druckluft-Bremssystems nach dem Stand der Technik;
2 ein Fließschema, dass die Schritte zur Bestimmung eines Echomusters gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
3 ein Fließschema, dass eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
4 eine schematische Darstellung eines Zuges mit einem indirekten Druckluft-Bremssystems, das mit einer Prüfvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet ist;
5 eine schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
6 eine Schnittdarstellung eines Teiles der Hauptleitung eines pneumatischen Systems und eines Teils der Prüfvorrichtung.

Die in den 2 und 3 veranschaulichte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht auf der regelmäßigen quasikontinuierlichen Bestimmung von Echomustern eines geschlossenen Führungssystems, das Bestandteil eines hydraulischen oder pneumatischen Systems ist. In 2 sind die Schritte zur Bestimmung eines Echomusters gezeigt. Zunächst wird ein Ultraschall-Impuls in das Arbeitsmedium des geschlossenen Führungssystems abgegeben 51. Das kann mittels der Geber-Einrichtung 83 der in 5 gezeigten Prüfvorrichtung 81, die Bestandteil des hydraulischen oder pneumatischen Systems ist, erfolgen. Anschließend werden Echos des abgegebenen Ultraschall-Impulses, vorzugsweise alle Echos, die innerhalb eines Empfangszeitraums eingehen, oder alternativ alle Echos, aus dem Arbeitsmedium empfangen 52. Das kann mittels der Empfängereinrichtung 84 der Prüfvorrichtung 81 erfolgen. Schließlich wird aus den empfangenen Echos ein Echomuster bestimmt 53. Das Echomuster kann aus den Amplituden und den Laufzeiten der empfangenen Echos gebildet werden. Das kann mittels der Auswerteeinrichtung 86 der Prüfvorrichtung 81 erfolgen. Dazu können Messwerte, die die in Schritt 52 empfangenen Echos repräsentieren, von der Empfängereinrichtung 84 an die Auswerteeinrichtung 86 übermittelt werden.
In 3 ist die weitere Verarbeitung der Echomuster gezeigt. Zur Kalibrierung des geschlossenen Führungssystems wird zunächst ein Echomuster, wie in 2 gezeigt, bestimmt 61. Dieses Echomuster wird dann als Referenz-Echomuster festgelegt 62, d. h., dass dieses Echomuster im weiteren Verfahrensablauf als Referenz-Echomuster für den Vergleich mit den nachfolgend aufgenommenen Echomustern verwendet wird. Anschließend wird ein weiteres Echomuster, wie in 2 gezeigt, bestimmt 63. Sofern dieses Echomuster nicht das bisherige Referenz-Echomuster ersetzen soll 64, wird es als Vergleichs-Echomuster verwendet (Flusslinie 66). Soll es hingegen als neues Referenz-Echomuster verwendet werden (Flusslinie 65), so ersetzt es das bisherige Referenz-Echomuster.
Wird das in Schritt 63 bestimmte weitere Echomuster als Vergleichs-Echomuster verwendet 67, so wird dieses Vergleichs-Echomuster im nächsten Schritt 68 mit dem Referenz-Echomuster verglichen. Dabei wird festgestellt, ob das Vergleichs-Echomuster mit dem Referenz-Echomuster übereinstimmt 69. Stimmt das Vergleichs-Echomuster mit dem Referenz-Echomuster überein, so hat es keine Änderung des geschlossenen Führungssystems gegeben (Flusslinie 70). Es kann ein neues Echomuster bestimmt werden. Stimmen das Vergleichs-Echomuster und das Referenz-Echomuster jedoch nicht überein (Flusslinie 71), so hat es eine Änderung des geschlossenen Führungssystems gegeben. Es wird ein Alarm an den Nutzer ausgegeben 72. Das Verfahren kann dann enden. Es kann durch eine erneute Kalibrierung mittels der Schritte 61, 62 wieder gestartet werden.
4 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbundes, nämlich eines Zuges 1. Der Verbund weist mehrere Einheiten auf, nämlich ein Triebfahrzeug 2 und Wagen 3, die aneinander gekoppelt sind. Der Verbund weist ein pneumatisches System auf, nämlich ein indirektes Druckluft-Bremssystems. Das Druckluft-Bremssystem des Zuges 1 entspricht dem in 1 gezeigten Druckluft-Bremssystems, außer dass zusätzlich eine Prüfvorrichtung 81 vorgesehen ist, die in Detail in 5 gezeigt ist. Das Druckluft-Bremssystem weist einen Kompressor 11, einen Hauptluftbehälter 12 und ein Führerbremsventil 13 auf, die sich im Triebfahrzeug 2 des Zuges 1 befinden. Über eine aus Segmenten 14a bestehende Hauptleitung 14 kann jeder Wagen 3 mit Druckluft versorgt werden. Die Wagen 3 besitzen jeweils einen Bremszylinder 15, dem Druckluft über eine Nebenleitung 16 aus einem Hilfsluftbehälter 19 zugeführt werden kann. Zur Steuerung des Druckluftstromes ist ein Steuerventil 18 vorgesehen. Das Steuerventil 18 selbst wird über die Hauptleitung 14 gesteuert, wobei ein Abzweig 20 von der Hauptleitung 14 vorgesehen ist, in der Druckluft zu dem Steuerventil 18 geführt werden kann. Mittels eines Ausschalthahns 22 kann die Druckluftzufuhr zum Steuerventil 18 ermöglicht oder unterbrochen werden. Die Wagen 3 sind untereinander und mit dem Triebfahrzeug 2 verbunden, wobei die Segmente der Hauptleitung 14, die in dem Triebfahrzeug 2 und den Wagen 3 ausgebildet sind, über Kopplungselemente 17 miteinander verbunden sind. Das Triebfahrzeug 2 und die Wagen 3 können jeweils ein oder mehrere Absperrventile 21 aufweisen, die den Druckluftstrom durch die Hauptleitung 14 unterbrechen können, beispielsweise wenn eine oder mehrere Einheiten, also das Triebfahrzeug 2 und/oder Wagen 3, von dem Verbund getrennt werden.
Der Zug 1 ist ein Beispiel eines Verbundes. Das Triebfahrzeug 2 und die Wagen 3 sind Beispiele von Einheiten eines Verbundes. Das indirekte Druckluft-Bremssystem des Zuges ist ein Beispiel eines pneumatischen Systems. Dieses pneumatische System weist ein geschlossenes Führungssystem für ein Arbeitsmedium auf, nämliche die Hauptleitung 14 und die Abzweige 20. Jede Einheit des Zuges 1 weist einen Abschnitt des pneumatischen Systems auf. Der Abschnitt des Triebfahrzeuges 2 weist ein Segment 14a der Hauptleitung 14, einen Abzweig 20, den Kompressor 11, das Führerbremsventil 13, einen Ausschalthahn 22, ein Steuerventil 18 und ein Absperrventil 21 auf. Der Abzweig 20 liegt zwischen dem Führerbremsventil 13 und dem Absperrventil 21. Der Abschnitt jedes der Wagen 3 weist ein Segment 14a der Hauptleitung 14, einen Abzweig 20, einen Ausschalthahn 22, ein Steuerventil 18 und zwei Absperrventile 21 auf. Zwischen den beiden Absperrventilen eines Wagens 3 liegt der Abzweig 20. Die Segmente 14a, die die Hauptleitung 14 bilden, sind über Kopplungen 17 miteinander verbunden. Zusätzlich zu diesem pneumatischen System, das das Hauptsystem bildet, weist jede Einheit ein weiteres, zweites pneumatischen System auf, das den Bremszylinder 15, die Nebenleitung 16 und den Hilfsluftbehälter 19 umfasst und über das Steuerventil 18 mit dem Hauptsystem zusammenwirkt, aber nicht Teil des Hauptsystems ist, auch wenn dies möglich ist. Aktor des Hauptsystems ist das Steuerventil 18. Das Steuerventil 18 kann somit sowohl als Ventil als auch als Aktor des Hauptsystems angesehen werden.
Das geschlossene Führungssystem, d. h. die Hauptleitung 14 des Hauptsystems, kann nun mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einsatz der Prüfvorrichtung 81 regelmäßig, beispielsweise quasi kontinuierlich, überprüft werden. Die Prüfvorrichtung 81 weist eine Ultraschallsonde 82 auf, die eine Geber-Einrichtung 83 und eine Empfängereinrichtung 84 umfasst. Die Prüfvorrichtung 81 weist ferner eine Steuereinrichtung 85 auf, mit der beispielsweise die Amplitude und/oder die Frequenz des Ultraschall-Impulses eingestellt werden können. Außerdem weist die Prüfvorrichtung 81 eine Auswerteeinrichtung 86 auf, mit der aus den Messwerten, die von der Empfangseinrichtung 84 für die dort empfangenen Echos erhalten werden, Echomuster gebildet und der Vergleich zwischen Vergleichs-Echomustern und Referenz-Echomuster vorgenommen werden kann. Die Auswerteeinrichtung 86 und die Steuereinrichtung 85 können gemeinsam in einer elektronischen Einrichtung, beispielsweise einer Datenverarbeitungseinrichtung 87, ausgebildet sein. Die Prüfvorrichtung 81 kann ferner eine und die Ausgabeeinrichtung 88 und die Eingabeeinrichtung 89 aufweisen, die beide mit der Datenverarbeitungseinrichtung 87 verbunden sein können. Mittels der Ausgabeeinrichtung 88 können die Ergebnisse des Vergleiches, insbesondere wenn der Vergleich eine Veränderung des geschlossenen Führungssystems und damit des pneumatischen Systems und damit wiederum des Zuges einem Nutzer angezeigt werden, in diesem Beispiel dem Triebfahrzeugführer. Mittels der Eingabeeinrichtung 89 kann der Nutzer beispielsweise das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung des geschlossenen Führungssystems und damit des Verbundes starten und stoppen. Ferner kann der Nutzer ein Echomuster als Referenz-Echomuster, die Amplitude und/oder die Frequenz der Ultraschall-Impulse, die mittels der Geber-Einrichtung 83 in das Arbeitsmedium abgegeben werden, bestimmen.
In 6 ist die Anordnung der Ultraschallsonde 82 an dem Segment 14a der Hauptleitung 14 im Triebfahrzeug 2 dargestellt, wobei ein Ausschnitt des Segmentes 14a geschnitten wiedergeben ist. Die Ultraschallsonde 82 befindet zwischen dem Führerbremsventil 13 und dem Abzweig 20 des Segmentes 14a im Triebfahrzeug 2. Sie ist dabei so angeordnet, dass sich die Geber-Einrichtung 82 und die Empfängereinrichtung 84 in unmittelbarem Kontakt mit dem Arbeitsmedium befinden, das in dem Segment 14a geführt ist. Dazu weist das Segment 14a eine Öffnung für die Einbringung der Ultraschallsonde 82 auf, die von der Ultraschallsonde 82 verschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Zug
2: Triebfahrzeug
3: Wagen
11: Kompressor
12: Hauptluftbehälter
13: Führerbremsventil
14: Hauptleitung
14a: Segment
15: Bremszylinder
16: Nebenleitung
17: Kopplung
18: Steuerventil
19: Hilfsluftbehälter
20: Abzweig
21: Absperrventil
22: Ausschalthahn
81: Prüfvorrichtung
82: Ultraschall-Sonde
83: Geber-Einrichtung
84: Empfängereinrichtung
85: Steuereinrichtung
86: Auswerteeinrichtung
87: Datenverarbeitungseinrichtung
88: Ausgabeeinrichtung
89: Eingabeeinrichtung
101: Zug
102: Triebfahrzeug
103: Wagen
111: Kompressor
112: Hauptluftbehälter
113: Führerbremsventil
114: Hauptleitung
115: Bremszylinder
116: Nebenleitung
117: Kopplung
118: Steuerventil
119: Hilfsluftbehälter
120: Abzweig
121: Absperrventil
122: Ausschalthahn

Claims

Verfahren zur Prüfung eines fluidtechnischen Systems, das eine veränderbare Zahl von Abschnitten und ein geschlossenes Führungssystem (14, 20) für ein Arbeitsmedium aufweist, wobei jeder Abschnitt zumindest ein Segment (14a) des geschlossenen Führungssystems (14, 20) aufweist, mittels Ultraschall, wobei ein Referenz-Echomuster des geschlossenen Führungssystems (14, 20) mit einem Vergleichs-Echomuster des geschlossenen Führungssystems (14, 20) verglichen und eine Veränderung des fluidtechnischen Systems festgestellt wird, wenn das Vergleichs-Echomuster von dem Referenz-Echomuster abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst: (a) Abgeben eines Ultraschall-Impulses in das Arbeitsmedium des geschlossenen Führungssystems (14, 20) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt; (b) Empfangen von Echos des in Schritt (a) abgegebenen Ultraschall-Impulses; und (c) Bilden eines Echomusters des geschlossenen Führungssystems (14, 20) aus den in Schritt (b) empfangenen Echos.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die Schritte umfasst: (d) Festlegen des in Schritt (c) erhaltenen Echomusters als Referenz-Echomuster; (e) Wiederholen der Schritte (a) bis (c) unter Erhalt eines Vergleichs-Echomusters; und (f) Vergleich des in Schritt (e) erhaltenen Vergleichs-Echomusters mit dem in Schritt (d) erhaltenen Referenz-Echomuster.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt umfasst: (g) Wiederholen der Schritte (e) und (f).
Fluidtechnisches System, das eine veränderbare Zahl von Abschnitten und ein geschlossenes Führungssystem (14, 20) für ein Arbeitsmedium aufweist, wobei jeder Abschnitt zumindest ein Segment (14a) des geschlossenen Führungssystems (14, 20) besitzt, wobei das fluidtechnische System ferner eine Prüfvorrichtung (81) zur Prüfung des geschlossenen Führungssystems (14, 20) mittels Ultraschalls aufweist, wobei (i) die Prüfvorrichtung (81) eine Einrichtung (83) zum Abgeben von Ultraschall-Impulsen in das Arbeitsmedium des geschlossenen Führungssystems (14, 20), eine Einrichtung (84) zum Empfangen von Echos aus dem Arbeitsmedium und eine Einrichtung (86) zum Bestimmen von Echomustern und zum Vergleich von Echomustern besitzt, oder (ii) die Prüfvorrichtung eine Einrichtung zum Abgeben von Ultraschall-Impulsen in das Arbeitsmedium des geschlossenen Führungssystems (14, 20) und zum Empfangen von Echos aus dem Arbeitsmedium und eine Einrichtung (86) zum Bestimmen von Echomustern und zum Vergleich von Echomustern besitzt.
Fluidtechnisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (81) eine Ultraschallsonde (82) aufweist, die die Einrichtung (83) zum Abgegeben der Ultraschall-Impulse in das Arbeitsmedium und die Einrichtung (84) zum Empfangen von Echos aus dem Arbeitsmedium aufweist.
Verbund (1) mit einer veränderbaren Anzahl an Einheiten (2, 3) und einem fluidtechnischen System, das Abschnitte und ein geschlossenes Führungssystem (14, 20) für ein Arbeitsmedium aufweist, wobei jede Einheit (2, 3) des Verbundes (1) zumindest einen Abschnitt des fluidtechnischen Systems aufweist, wobei das fluidtechnische System ein fluidtechnisches System nach Anspruch 5 oder Anspruch 6 ist.
Verbund (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Fahrzeugverbund (1) ist, dessen Einheiten ein oder mehrere Triebfahrzeuge (2) und/oder ein oder mehrere Wagen (3) sind.
Verbund (1) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das fluidtechnische System ein Bremssystem ist.
Verbund (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund (1) ein Zug ist, dessen fluidtechnisches System ein indirektes Druckluft-Bremssystem ist.
Verfahren zur Prüfung eines Verbundes (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 mittels Ultraschall, wobei ein Referenz-Echomuster des geschlossenen Führungssystems mit einem Vergleichs-Echomuster des geschlossenen Führungssystems verglichen und eine Veränderung des Verbundes (1) festgestellt wird, wenn das Vergleichs-Echomuster von dem Referenz-Echomuster abweicht.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst: (a) Abgeben eines Ultraschall-Impulses in das Arbeitsmedium des geschlossenen Führungssystems (14) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt; (b) Empfangen von Echos des in Schritt (a) abgegebenen Ultraschall-Impulses; und (c) Bestimmen eines Echomusters aus den in Schritt (b) empfangenen Echos.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt umfasst: (d) Festlegen des in Schritt (c) erhaltenen Echomusters als Referenz-Echomuster; (e) Wiederholen der Schritte (a) bis (c) unter Erhalt eines Vergleichs-Echomusters; und (f) Vergleich des in Schritt (e) erhaltenen Vergleichs-Echomusters mit dem in Schritt (d) erhaltenen Referenz-Echomuster.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt umfasst: (g) Wiederholen der Schritte (e) und (f).