DE102019200031A1 - Method and device for determining the cause of a fault in switch failures in rail-bound traffic - Google Patents

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DE102019200031A1
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Thorsten Neumann
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Jörn Christoffer Groos
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    • B61L27/53Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for trackside elements or systems, e.g. trackside supervision of trackside control system conditions

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Fehlerursache (11) bei Weichen (50) im schienengebundenen Verkehr, umfassend die folgenden Schritte: Erfassen eines Weichenzustands (10) der Weiche (50) mittels einer Sensorik (3-x), Feststellen einer Weichenstörung mittels einer Auswerteeinrichtung (4) auf Grundlage des erfassten Weichenzustands (10), und sofern eine Weichenstörung festgestellt wird: Schätzen einer Fehlerursache (11) auf Grundlage eines die Weiche (50) modellierenden Bayesschen Netzes (5) mittels der Auswerteeinrichtung (4), wobei das Bayessche Netz (5) auf Grundlage zumindest von gesammelten Daten zumindest eines bereits existierenden Weichenüberwachungssystems und/oder auf Grundlage von strukturiertem Expertenwissen kalibriert ist, Ausgeben der geschätzten Fehlerursache (11) als Fehlerursachensignal (12). Ferner betrifft die Erfindung eine zugehörige Vorrichtung (1).The invention relates to a method for determining the cause of a fault (11) in switches (50) in rail-bound traffic, comprising the following steps: detection of a switch state (10) of the switch (50) by means of a sensor system (3-x), detection of a switch fault an evaluation device (4) on the basis of the detected switch state (10), and if a switch fault is determined: estimating a cause of the fault (11) on the basis of a Bayesian network (5) modeling the switch (50) by means of the evaluation device (4), the Bayesian network (5) is calibrated on the basis of at least collected data of at least one existing switch monitoring system and / or on the basis of structured expert knowledge, output of the estimated cause of the error (11) as an error cause signal (12). The invention further relates to an associated device (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Fehlerursache bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr.The invention relates to a method and a device for determining the cause of a fault in switch failures in rail-bound traffic.

Weichen sind eines der zentralen Elemente der Schieneninfrastruktur, da sie Zügen den Gleiswechsel ohne Halt ermöglichen. Im Rahmen eines Weichenumlaufs werden bewegliche Zungen der Weiche von einer Verriegelungsposition in eine andere Verriegelungsposition gebracht, wobei hierdurch insbesondere ein Zielgleis eingestellt wird.Switches are one of the central elements of the rail infrastructure because they allow trains to change tracks without stopping. In the course of a turnout, movable tongues of the turnout are moved from one locking position to another locking position, whereby in particular a target track is set.

Weichen sind einschließlich eines Weichenantriebs, eines Weichenverschlusses, Stellgestänge etc. durchgängig der Witterung ausgesetzt und aufgrund ihrer Komplexität und einer hohen mechanischen Belastung bei Zugüberfahrten eine der störungsanfälligsten und damit wartungsintensivsten Komponenten im Gleisnetz. Neben einer regelmäßigen Inspektion vor Ort werden mit dem Ziel der Optimierung der Wartungsprozesse seit einiger Zeit spezielle Weichenüberwachungssysteme eingesetzt, die basierend auf der Messung sogenannter Stellstromkurven von Elektromotoren von Weichenantrieben automatisch Weichenstörungen, d.h. insbesondere solche, die die beweglichen Teile der Weiche und des Weichenantriebs betreffen, erkennen können.Turnouts, including a turnout drive, a turnout lock, actuating linkage etc., are continuously exposed to the weather and, due to their complexity and high mechanical stress when crossing trains, are one of the most fault-prone and therefore maintenance-intensive components in the track network. In addition to regular on-site inspections, with the aim of optimizing the maintenance processes, special switch monitoring systems have been used for some time, which automatically switch based on the measurement of so-called control current curves of electric motors of switch drives, i.e. in particular those that affect the moving parts of the switch and the switch drive.

Ein solches Weichenüberwachungssystem ist beispielsweise aus der DE 10 2016 221 479 A1 bekannt. Ausführungen solcher Systeme sind bekannt z.B. von der Firma Siemens (SIDIS W compact), der Firma Strukton Rail (POSS) oder der Firma voestalpin (VAE Roadmaster). Die WO 2016/074971 A1 beschreibt in diesem Zusammenhang einen konkreten Sensor, mit dem Stellstromkurven elektrischer Weichen rückwirkungsfrei gemessen werden können.Such a point monitoring system is for example from the DE 10 2016 221 479 A1 known. Versions of such systems are known, for example, from Siemens (SIDIS W compact), Strukton Rail (POSS) or voestalpin (VAE Roadmaster). The WO 2016/074971 A1 describes in this context a specific sensor with which actuating current curves of electrical switches can be measured without feedback.

Bei den zugehörigen Auswertungsverfahren werden bestimmte Merkmale der gemessenen Stellstromkurven mittels mathematischer Kenngrößen beschrieben und anschließend mit vorgegebenen Schwellen- oder Referenzwerten verglichen. Bei einer Abweichung, das heißt einer Über- oder Unterschreitung der Schwellen- oder Referenzwerte, wird ein Alarm generiert, woraufhin eine detailliertere Analyse der Messdaten durch einen geschulten Weicheningenieur bzw. eine Prüfung vor Ort durch ein Wartungsteam erfolgt.In the associated evaluation methods, certain features of the measured actuating current curves are described using mathematical parameters and then compared with predetermined threshold or reference values. In the event of a discrepancy, i.e. exceeding or falling below the threshold or reference values, an alarm is generated, whereupon a more detailed analysis of the measurement data is carried out by a trained switch engineer or an on-site inspection by a maintenance team.

Für einzelne nicht bewegliche Weichenteile im Überlaufbereich der Weiche (z.B. das Herzstück) wird in der DE 10 2004 014 282 C5 ein Verfahren zur Zustandserfassung basierend auf an der Weiche angebrachten Beschleunigungssensoren beschrieben. Ein ähnliches Verfahren für das Überwachen von Weichenzuständen, jedoch mit fahrzeugseitigen (statt infrastrukturseitigen) Beschleunigungssensoren ist in der DE 10 2004 045 457 B4 beschrieben.For individual non-movable switch parts in the overflow area of the switch (eg the heart) is in the DE 10 2004 014 282 C5 describes a method for state detection based on acceleration sensors attached to the switch. A similar method for monitoring switch conditions, but with vehicle-side (instead of infrastructure-side) acceleration sensors is in the DE 10 2004 045 457 B4 described.

Es ist bekannt, dass die o.g. stellstrombasierten Weichenüberwachungssysteme häufig Fehlalarme generieren. Zwar kann dies durch verbesserte Auswertungsverfahren, die insbesondere die Temperaturabhängigkeit der Stellstromkurven berücksichtigen, teilweise verhindert werden. Jedoch können die bekannten Weichenüberwachungssysteme letztlich nur eine Detektion des Vorliegens einer Weichenstörung leisten. Im besten Fall ist zumindest eine Bestimmung der Phase und damit des Zeitpunktes innerhalb des Weichenumlaufs, zu dem die Störung (in der Regel mechanische Widerstände im Weichensystem) auftritt, möglich. Ein erfahrener Weicheningenieur kann dann auch ohne Weicheninspektion vor Ort zumindest eine ungefähre Abschätzung darüber vornehmen, welche Weichenteile betroffen sein könnten. Eine detaillierte und systematische Ursachendiagnose ist mit den vorhandenen Mitteln jedoch nicht möglich.It is known that the above Alternating current-based switch monitoring systems often generate false alarms. This can be partially prevented by improved evaluation methods, which take into account in particular the temperature dependence of the control current curves. However, the known switch monitoring systems can ultimately only detect the presence of a switch fault. In the best case, at least a determination of the phase and thus the point in time within the turnout at which the disturbance (usually mechanical resistance in the turnout system) occurs. An experienced turnout engineer can then at least make an approximate estimate of which turnout parts could be affected, even without on-site inspection. However, a detailed and systematic diagnosis of the cause is not possible with the available means.

Darüber hinaus können bestehende Weichenüberwachungssysteme immer nur bestimmte Teile bzw. Teilfunktionen der Weiche (d.h. ausgewählte Komponenten) berücksichtigen.In addition, existing turnout monitoring systems can only ever take into account certain parts or sub-functions of the turnout (i.e. selected components).

Im Ergebnis bedeutet dies, dass in der Praxis viele Fehlerursachen für Weichenstörungen nur durch fachkundiges Personal vor Ort identifiziert werden können.As a result, this means that, in practice, many causes of errors for switch failures can only be identified by specialist staff on site.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Fehlerursache bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr zu schaffen, bei denen das Ermitteln der Fehlerursache verbessert, insbesondere weniger aufwändig, durchgeführt werden kann.The invention is based on the object of providing a method and a device for ascertaining the cause of an error in the case of switch failures in rail-bound traffic, in which the ascertainment of the cause of the error can be improved, in particular in a less complex manner.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 and a device with the features of claim 10. Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.

Insbesondere wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Fehlerursache bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr zur Verfügung gestellt, umfassend die folgenden Schritte: Erfassen eines Weichenzustands einer Weiche mittels einer Sensorik, Feststellen einer Weichenstörung mittels einer Auswerteeinrichtung auf Grundlage des erfassten Weichenzustands, und sofern eine Weichenstörung festgestellt wird: Schätzen einer Fehlerursache auf Grundlage eines die Weiche modellierenden Bayesschen Netzes mittels der Auswerteeinrichtung, wobei das Bayessche Netz auf Grundlage zumindest von gesammelten Daten zumindest eines bereits existierenden Weichenüberwachungssystems und/oder auf Grundlage von strukturiertem Expertenwissen kalibriert ist, Ausgeben der geschätzten Fehlerursache als Fehlerursachensignal. In particular, a method is provided for determining a cause of error in turnout disturbances in rail-bound traffic, comprising the following steps: detection of a turnout condition of a turnout using sensors, detection of a turnout failure using an evaluation device based on the detected turnout condition, and if a turnout failure is determined: Estimating an error cause on the basis of a Bayesian network modeling the turnout by means of the evaluation device, the Bayesian network being calibrated on the basis of at least collected data from at least one existing turnout monitoring system and / or on the basis of structured expert knowledge, outputting the estimated error cause as an error cause signal.

Ferner wird eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Fehlerursache bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr geschaffen, umfassend eine Eingangseinrichtung zum Empfangen eines mittels einer Sensorik erfassten Weichenzustands einer Weiche, und eine Auswerteeinrichtung zum Feststellen einer Weichenstörung an der Weiche auf Grundlage des erfassten Weichenzustands, wobei die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, nach Feststellen einer Weichenstörung eine Fehlerursache auf Grundlage eines die Weiche modellierenden Bayesschen Netzes zu schätzen, wobei das Bayessche Netz auf Grundlage zumindest von gesammelten Daten zumindest eines bereits existierenden Weichenüberwachungssystems und/oder auf Grundlage von strukturiertem Expertenwissen kalibriert ist, und eine Ausgabeeinrichtung, wobei die Ausgabeeinrichtung derart ausgebildet ist, die geschätzte Fehlerursache als Fehlerursachensignal auszugeben.Furthermore, a device for determining a cause of error in switch malfunctions in rail-bound traffic is created, comprising an input device for receiving a switch state of a switch detected by means of a sensor system, and an evaluation device for determining a switch fault on the switch based on the detected switch state, the evaluation device being designed in this way is to estimate a cause of error on the basis of a Bayesian network modeling the turnout after detection of a turnout fault, the Bayesian network being calibrated on the basis of at least collected data from at least one existing turnout monitoring system and / or on the basis of structured expert knowledge, and an output device, wherein the output device is designed to output the estimated cause of the error as an error cause signal.

Ein Bayessches Netz ist ein gerichteter azyklischer Graph, in dem die Knoten Zufallsvariablen und die Kanten bedingte Abhängigkeiten zwischen den Zufallsvariablen beschreiben. Hierbei können Knoten mit übergeordneten Elternknoten verbunden sein. Jedem Knoten des Netzes ist eine bedingte Wahrscheinlichkeitsverteilung für die repräsentierte Zufallsvariable in Abhängigkeit des Zustands der Elternknoten gegeben. A Bayesian network is a directed acyclic graph, in which the nodes describe random variables and the edge-dependent dependencies between the random variables. Here, nodes can be connected to higher-level parent nodes. Each node of the network is given a conditional probability distribution for the represented random variable depending on the state of the parent node.

Die bedingten Wahrscheinlichkeitsverteilungen werden beispielsweise durch Wahrscheinlichkeitstabellen beschrieben. Zum Kalibrieren werden die Parameter des Bayesschen Netzes beispielsweise mit Hilfe von adaptiven heuristischen Lernmethoden angelernt. Das Bayessche Netz ist insbesondere in einer Speichereinrichtung der Auswerteeinrichtung ausgebildet.The conditional probability distributions are described, for example, by probability tables. For calibration, the parameters of the Bayesian network are learned, for example, using adaptive heuristic learning methods. The Bayesian network is in particular formed in a memory device of the evaluation device.

Zum Anlernen werden erfindungsgemäß hierbei gesammelte Daten zumindest eines bereits existierenden Weichenüberwachungssystems und/oder strukturiertes Expertenwissen verwendet. Die Daten werden beispielsweise durch Zusammenstellen einer Historie von Weichenstörungen und den jeweils zugehörigen Fehlerursachen sowie anschließende statistische Auswertung erlangt. Das strukturierte Expertenwissen wird beispielsweise durch strukturiertes Befragen von Weicheningenieuren ermittelt. Hierbei werden insbesondere zu bestimmten Weichenstörungen unter Berücksichtigung der weiteren Umstände, wie beispielsweise einer Witterung, einem Weichenalter oder einem Weichentyp etc. die Fehlerursachen abgefragt und die Ergebnisse anschließend statistisch ausgewertet.According to the invention, data collected from at least one existing switch monitoring system and / or structured expert knowledge are used for teaching. The data is obtained, for example, by compiling a history of switch faults and the associated causes of the fault, as well as subsequent statistical evaluation. The structured expert knowledge is determined, for example, by structured questioning of switch engineers. In this case, the cause of the error is queried, in particular for certain turnout failures, taking into account other circumstances, such as weather, a turnout age or a turnout type, and the results are then statistically evaluated.

Wird in diesem Zusammenhang von dem Schätzen einer Fehlerursache oder einer geschätzten Fehlerursache gesprochen, so ist hiermit insbesondere eine Menge von Fehlerursachen mit jeweils geschätzten Wahrscheinlichkeiten bezeichnet. Das Bayessche Netz liefert im Ergebnis Schätzwerte für die Wahrscheinlichkeiten der möglichen Fehlerursachen.If one speaks in this context of estimating a cause of error or an estimated cause of error, this means in particular a set of causes of error with respectively estimated probabilities. As a result, the Bayesian network provides estimates for the probabilities of the possible causes of the error.

Der Vorteil der Erfindung ist, dass sowohl gesammelte Daten von bereits bestehenden Weichenüberwachungssystemen als auch strukturiertes Expertenwissen verwendet werden können. Hierdurch kann auf große Trainingsdatensätze, wie sie beispielsweise zum Trainieren von Künstlichen Neuronalen Netzen notwendig sind, verzichtet werden und es können auch mit deutlich weniger Daten Fehlerursachen auf zuverlässige Weise ermittelt werden.The advantage of the invention is that both collected data from existing switch monitoring systems and structured expert knowledge can be used. This means that large training data sets, such as those required for training artificial neural networks, can be dispensed with and the causes of errors can be reliably determined even with significantly less data.

Das Schätzen auf Grundlage des Bayesschen Netzes erfolgt insbesondere unter Berücksichtigung des mittels der Sensorik erfassten aktuellen Weichenzustands. Der Weichenzustand umfasst insbesondere eine Information darüber, ob ein Weichenumlauf möglich ist, das heißt ob die Weiche sich stellen lässt oder nicht. Zusätzlich kann der aktuelle Weichenzustand auch eine Information darüber umfassen, ob ein Weichenumlauf verzögert ist, das heißt ob der Weichenumlauf länger braucht als im Normalfall. Ferner ist insbesondere auch ein Verriegelungszustand einer beweglichen Zunge der Weiche Teil des Weichenzustands.The estimation on the basis of the Bayesian network takes place in particular taking into account the current state of the points detected by the sensors. The condition of the turnout includes, in particular, information about whether a turnout can be circulated, ie whether the turnout can be set or not. In addition, the current turnout status can also include information as to whether turnout circulation is delayed, that is, whether turnout circulation takes longer than in the normal case. Furthermore, in particular a locked state of a movable tongue of the switch is also part of the switch state.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Schätzen mindestens ein aus dem Weichenzustand abgeleitetes Betriebsmerkmal der Weiche als zusätzliche Evidenz verwendet wird. Ein Betriebsmerkmal kann beispielsweise durch Zusammenfassen von Zustandsvariablen des Weichenzustands zu Kenngrößen erzeugt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass Zustandsvariablen mit einem Schwellenwert verglichen werden. In Abhängigkeit des Unter- oder Überschreitens des Schwellenwertes wird dem Weichenzustand das Betriebsmerkmal mit dem Zustand „normal“ oder „unnormal“ zugeordnet.In one embodiment, it is provided that at least one operating characteristic of the switch derived from the condition of the switch is used as additional evidence when estimating. An operating feature can be generated, for example, by summarizing state variables of the switch state into characteristic quantities. For example, it can be provided that state variables with a threshold value be compared. Depending on whether the threshold value is fallen short of or exceeded, the operating condition is assigned the status “normal” or “abnormal”.

In einer weiterbildenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine Kenngröße einer Stellstromkurve eines Elektromotors der Weiche als Betriebsmerkmal verwendet wird. Der Stellstrom wird insbesondere mittels eines entsprechend hierfür ausgebildeten Sensors an dem Elektromotor erfasst und zeitlich mit einer Frequenz von beispielsweise 50 Hz hochaufgelöst erfasst. Typischerweise weist eine über die Zeit aus dem Stellstrom erzeugte Stellstromkurve am Anfang einen steilen Anstieg des Stellstroms auf, da der Elektromotor eine Zunge der Weiche aus einer Verriegelung herauslösen muss. Nach dem Herauslösen wandert die Zunge und der Stellstrom sinkt wieder und bleibt während des Wanderns der Zunge in die andere Verriegelungsposition nahezu konstant. Nach dem Verriegeln der Zunge in der anderen Verriegelungsposition fällt der Stellstrom wieder ab. Die Stellstromkurve erstreckt sich typischerweise über 1 bis 2 Sekunden. Aus einer solchen Stellstromkurve können Kenngrößen abgeleitet werden. Hierbei können beispielsweise die Steigungen der Stellstromkurve und/oder eine Fläche unter der Stellstromkurve oder Teilen hiervon ausgewertet werden. Ferner können Kenngrößen auch auf Grundlage einer statistischen Auswertung der Stellstromkurve abgeleitet werden. Die Verknüpfungen der Kenngrößen als Betriebsmerkmale und den Knoten des den Weichenzustand modellierenden Bayesschen Netzes werden aus bereits existierenden Weichenüberwachungssystemen und/oder über das strukturierte Expertenwissen beim Kalibrieren des Bayesschen Netzes abgeleitet.In a further embodiment, it is provided that at least one parameter of a control current curve of an electric motor of the switch is used as an operating feature. The actuating current is recorded in particular by means of a sensor designed for this purpose on the electric motor and recorded in high-resolution with a frequency of 50 Hz, for example. Typically, a control current curve generated over time from the control current has a steep increase in the control current at the beginning, since the electric motor has to release a switch tongue from a lock. After removal, the tongue moves and the actuating current drops again and remains almost constant while the tongue is moving into the other locking position. After locking the tongue in the other locking position, the actuating current drops again. The control current curve typically extends over 1 to 2 seconds. Characteristic values can be derived from such a control current curve. For example, the gradients of the actuating current curve and / or an area under the actuating current curve or parts thereof can be evaluated. Furthermore, parameters can also be derived on the basis of a statistical evaluation of the actuating current curve. The links between the parameters as operational characteristics and the nodes of the Bayesian network modeling the turnout state are derived from existing turnout monitoring systems and / or from the structured expert knowledge when calibrating the Bayesian network.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Schätzen mindestens eine externe Einflussgröße als zusätzliche Evidenz verwendet wird. Eine solche externe Einflussgröße kann beispielsweise eine Temperatur eines Umfelds der Weiche und/oder eine Temperatur der Weiche sein, welche beispielsweise mittels eines Temperatursensors erfasst werden kann. Externe Einflussgrößen können auch ein Termin einer letzten Wartung der Weiche und/oder ein Alter der Weiche etc. sein. Auch weitere Witterungseigenschaften, wie beispielsweise eine Feuchtigkeit, ein Niederschlag etc. können als externe Einflussgrößen berücksichtigt werden. Ferner kann beispielsweise auch eine Bettung der Weiche als externe Einflussgröße berücksichtigt werden, wobei hierbei beispielsweise zwischen einem Schotterbett oder einer festen Fahrbahn unterschieden werden kann.In a further embodiment it is provided that at least one external influencing variable is used as additional evidence when estimating. Such an external influencing variable can be, for example, a temperature of an environment of the switch and / or a temperature of the switch, which can be detected, for example, by means of a temperature sensor. External influencing variables can also be a date of a last maintenance of the turnout and / or an age of the turnout etc. Other weather properties, such as moisture, precipitation, etc., can also be taken into account as external factors. Furthermore, bedding of the switch can also be taken into account as an external influencing variable, it being possible to differentiate here, for example, between a ballast bed or a solid carriageway.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Bayessche Netz modular aufgebaut ist, wobei einzelne Module in Abhängigkeit der untersuchten Weiche ausgewählt und zu dem Bayesschen Netz zusammengestellt werden. Hierbei wird das Weichenmodell insbesondere in einzelne Teilmodelle zerlegt und gekapselt, wobei die Teilmodelle über definierte Schnittstellen oder Schnittstellenknoten mit den übrigen Teilmodellen verbunden sind. Hierdurch können einzelne Module des Weichenmodells bzw. des Bayesschen Netzes einfacher ausgetauscht werden, wenn das Verfahren bei einem anderen Weichentyp verwendet werden soll. Das Auswählen und das Zusammenstellen kann sowohl manuell als auch automatisch erfolgen, beispielsweise auf Grundlage von Tabellen, in denen zu jedem Weichentyp die jeweils zugehörigen Teilmodelle hinterlegt sind. Entsprechende Teilmodelle beziehen sich beispielsweise auf Weichenzungen, einen Weichenantrieb, Weichenverschlüsse oder eine Weichenheizung.In one embodiment it is provided that the Bayesian network has a modular structure, with individual modules being selected depending on the switch being examined and being combined to form the Bayesian network. The switch model is broken down and encapsulated in particular into individual sub-models, the sub-models being connected to the other sub-models via defined interfaces or interface nodes. As a result, individual modules of the switch model or the Bayesian network can be exchanged more easily if the method is to be used for a different switch type. The selection and compilation can be done both manually and automatically, for example on the basis of tables in which the respective sub-models are stored for each turnout type. Corresponding sub-models relate, for example, to switch tongues, a switch drive, switch locks or switch heating.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf Grundlage der geschätzten Fehlerursache mindestens eine Handlungsempfehlung zur Fehlersuche abgeleitet und als Handlungsempfehlungssignal ausgegeben wird. Hierdurch kann eine Suche nach einer Fehlerursache zielgerichtet durchgeführt werden. Die Handlungsempfehlung wird hierbei auf Grundlage der vom Bayesschen Netz gelieferten Ergebnisse, das heißt der geschätzten Wahrscheinlichkeiten für einzelne Fehlerursachen abgeleitet. Beispielsweise kann zuerst diejenige Fehlerursache überprüft werden, der vom Bayesschen Netz nach Durchführen des Verfahrens die größte Wahrscheinlichkeit zugeordnet wurde.In one embodiment it is provided that at least one recommended action for troubleshooting is derived on the basis of the estimated cause of the error and is output as a recommended action signal. This enables a search for a cause of the error to be carried out in a targeted manner. The recommended action is derived on the basis of the results provided by the Bayesian network, i.e. the estimated probabilities for individual causes of errors. For example, the cause of the error that was assigned the greatest probability by the Bayesian network after performing the method can first be checked.

Es kann hierbei vorgesehen sein, dass entsprechende Handlungsempfehlungen an ein Smartphone oder einen Tabletcomputer übermittelt und auf diesen angezeigt werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Ergebnis einer Handlung, beispielsweise eines Tests oder einer Überprüfung vor Ort durch einen Weicheningenieur, anschließend sofort über das Smartphone oder den Tabletcomputer in das Weichenmodell bzw. das Bayessche Netz einpflegt werden können, sodass eine verbesserte Schätzung für die Fehlerursache bereitgestellt werden kann.It can be provided here that corresponding recommendations for action are transmitted to a smartphone or tablet computer and displayed there. Furthermore, it can be provided that a result of an action, for example a test or a check on site by a switch engineer, can then be entered into the switch model or the Bayesian network immediately via smartphone or tablet computer, so that an improved estimate of the cause of the error can be made can be provided.

In einer weiterbildenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass zum Ableiten der mindestens einen Handlungsempfehlung eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt wird, wobei im Rahmen der Sensitivitätsanalyse ermittelt wird, welchen informativen Mehrwert eine bestimmte Handlung nach einer Durchführung liefert, und wobei eine Handlung auf Grundlage des jeweiligen informativen Mehrwerts empfohlen wird. Hierbei werden insbesondere die Einflussstärken, das heißt die statistischen Einflüsse, zwischen den einzelnen Knoten des kalibrierten Bayesschen Netzes berechnet. Knoten, die einander besonders stark beeinflussen, liefern zusammen weniger Informationen als Knoten, die einander weniger stark beeinflussen. Liegt Evidenz für einen dieser Knoten vor, liefert eine ermittelte Evidenz für den anderen Knoten nur einen geringen informativen Mehrwert, da die Einflussstärke groß ist. Im umgekehrten Fall, das heißt bei geringer Einflussstärke, ist der informative Mehrwert einer ermittelten Evidenz für den anderen Knoten hingegen größer. Auf Grundlage dieser Abhängigkeit werden Handlungsempfehlungen ausgewählt, die einen großen informativen Mehrwert liefern. Bei der Sensitivitätsanalyse können Standardverfahren eingesetzt werden. Beispielsweise können zum Feststellen der Einflussstärke Testevidenzen in die einzelnen Knoten des Bayesschen Netzes eingesetzt werden. Das Durchführen einer Sensitivitätsanalyse ist insbesondere von Vorteil, wenn mehrere Handlungsempfehlungen in Frage kommen. Ein Weicheningenieur braucht dann nur solche Handlungen bzw. Tests oder Überprüfungen durchzuführen, die bei der Suche der Fehlerursache auch schnell zu einem Ergebnis führen, das heißt einen großen informativen Mehrwert liefern.In a further embodiment, it is provided that a sensitivity analysis is carried out to derive the at least one recommended action, the sensitivity analysis being used to determine which informative added value a certain action delivers after an implementation, and an action based on the respective informative added value is recommended . Here, the strengths of influence, that is the statistical influences, between the individual nodes of the calibrated Bayesian network. Nodes that influence each other particularly strongly provide less information than nodes that influence each other less strongly. If there is evidence for one of these nodes, the evidence obtained for the other node provides only a small informative added value, since the influence is great. In the opposite case, i.e. with little influence, the informative added value of a determined evidence is greater for the other node. Based on this dependency, recommendations for action are selected that provide great informative added value. Standard methods can be used for sensitivity analysis. For example, test evidence can be used in the individual nodes of the Bayesian network to determine the degree of influence. Carrying out a sensitivity analysis is particularly advantageous if several recommendations for action can be considered. A turnout engineer then only needs to carry out such actions or tests or checks that quickly lead to a result when searching for the cause of the error, that is, they provide great informative added value.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Bayessche Netz zumindest teilweise aktualisiert bzw. neu kalibriert wird unter Berücksichtigung von Daten, die nach einer vorherigen Kalibrierung gesammelt wurden. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das Bayessche Netz fortlaufend lernt, das heißt dass fortlaufend neu erfasste Informationen zu Weichenstörungen und Fehlerursachen berücksichtigt werden in den bedingten Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Knoten des Bayesschen Netzes. Hierdurch kann eine Wissens- oder Erfahrungsbasis des Bayesschen Netzes fortlaufend erweitert und aktualisiert werden.In a further embodiment it is provided that the Bayesian network is at least partially updated or recalibrated, taking into account data that was collected after a previous calibration. In particular, it is provided that the Bayesian network learns continuously, that is to say that continuously newly acquired information on switch faults and the causes of errors are taken into account in the conditional probabilities of the individual nodes of the Bayesian network. In this way, a knowledge or experience base of the Bayesian network can be continuously expanded and updated.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schätzen unabhängig vom Feststellen einer Weichenstörung durchgeführt wird, wobei zum Schätzen ein Weichenzustand geschätzt wird und/oder beim Schätzen als zumindest eine zusätzliche Evidenz ein geschätztes Betriebsmerkmal der Weiche und/oder eine geschätzte externe Einflussgröße verwendet wird. Im Gegensatz zu dem bisher beschriebenen Vorgehen, bei dem erst nach Feststellen einer Weichenstörung eine Fehlerursache ermittelt wird, können hierdurch zukünftige Weichenstörungen mitsamt einer zugehörigen Fehlerursache bereits vor dem Auftreten der Weichenstörung prognostiziert werden. Da Weichenstörungen vermieden werden können, ermöglicht dies eine vorausschauende bzw. prädiktive Weichenwartung und Weicheninstandhaltung. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Betriebsmerkmale der Weiche, beispielsweise Kenngrößen der Stellstromkurve, über die Zeit verfolgt werden und hieraus ein Trend ermittelt wird. Auf Grundlage des ermittelten Trends kann dann ein zukünftiger Wert eines Betriebsmerkmals extrapoliert werden. Mittels des geschätzten zukünftigen Wertes kann ein zukünftiger Zeitpunkt für das Unter- bzw. Überschreiten von Schwellenwerten abgeschätzt werden. Ein für diesen zukünftigen Zeitpunkt geschätztes Betriebsmerkmal wird im Bayesschen Netz anschließend als Evidenz verwendet. Für den zukünftigen Zeitpunkt ist es daher möglich, sowohl das Auftreten einer Weichenstörung als auch eine zugehörige Fehlerursache zu schätzen. Ist beispielsweise ein Gehäuse einer zwischen einem Elektromotor und einer Zunge der Weiche angeordneten Getriebeeinheit undicht, wodurch Feuchtigkeit in das Gehäuse und das Getriebe eindringt, korrodiert das Getriebe mit fortschreitender Zeit. Hierdurch wird ein Weichenumlauf von einer Verriegelungsposition in eine andere Verriegelungsposition immer schwergängiger. Dies äußert sich in den Kenngrößen der Stellstromkurve insbesondere durch einen sich insgesamt erhöhenden Stellstrom. Aus der Erhöhung lässt sich ein Trend ableiten, der in die Zukunft extrapoliert werden kann. Überschreiten die aus dem Trend extrapolierten Werte für den Stellstrom zu einem zukünftigen Zeitpunkt einen Schwellenwert, so werden die entsprechenden Betriebsmerkmale, also insbesondere der extrapolierte Stellstrom und gegebenenfalls weitere Kenngrößen der Stellstromkurve, in das kalibrierte Bayessche Netz als Evidenzen eingesetzt und eine Fehlerursache geschätzt. Auf diese Weise lässt sich das Auftreten einer Weichenstörung für einen zukünftigen Zeitpunkt mit Angabe einer Fehlerursache (z.B. einer schwergängigen Getriebeeinheit) schätzen.In one embodiment it is provided that the estimation is carried out independently of the detection of a turnout fault, wherein a turnout condition is estimated for the estimation and / or an estimated operating characteristic of the turnout and / or an estimated external influencing variable is used in the estimation as at least one additional evidence. In contrast to the procedure described so far, in which a cause of an error is only determined after a turnout fault has been determined, future turnout failures together with an associated error cause can be predicted even before the turnout failure occurs. Since switch failures can be avoided, this enables predictive or predictive switch maintenance and maintenance. For example, it can be provided that operating characteristics of the switch, for example parameters of the actuating current curve, are tracked over time and a trend is determined from this. A future value of an operating characteristic can then be extrapolated on the basis of the determined trend. Using the estimated future value, a future point in time for falling below or exceeding threshold values can be estimated. An operational feature estimated for this future point in time will then be used as evidence in the Bayesian network. For the future, it is therefore possible to estimate both the occurrence of a turnout fault and an associated cause of the fault. If, for example, a housing of a gear unit arranged between an electric motor and a tongue of the switch leaks, as a result of which moisture penetrates into the housing and the gear, the gear will corrode as time progresses. As a result, turnout circulation from one locking position to another locking position is becoming increasingly difficult. This manifests itself in the parameters of the actuating current curve, in particular through an overall increasing actuating current. A trend can be derived from the increase, which can be extrapolated into the future. If the values for the actuating current extrapolated from the trend exceed a threshold value at a future point in time, the corresponding operating characteristics, in particular the extrapolated actuating current and possibly further parameters of the actuating current curve, are used as evidence in the calibrated Bayesian network and an error cause is estimated. In this way, the occurrence of a switch failure can be estimated for a future point in time by specifying the cause of the fault (e.g. a stiff gear unit).

Die Vorteile der einzelnen Ausführungsformen der Vorrichtung sind die gleichen wie die der Ausführungsformen des Verfahrens. Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, die einzelnen Ausführungsformen des Verfahrens durchzuführen.The advantages of the individual embodiments of the device are the same as those of the embodiments of the method. In particular, it is provided that the evaluation device is designed to carry out the individual embodiments of the method.

Teile der Vorrichtung, insbesondere der Auswerteeinrichtung, können einzeln oder zusammengefasst als eine Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein, beispielsweise als Programmcode, der auf einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgeführt wird.Parts of the device, in particular the evaluation device, can be designed individually or in combination as a combination of hardware and software, for example as program code, which is executed on a microcontroller or microprocessor.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Ermitteln einer Fehlerursache bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr;
  • 2 eine schematische Darstellung eines mittels eines Bayesschen Netzes erstellten Weichenmodells zur Verdeutlichung der Erfindung;
  • 3 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Ermitteln einer Fehlerursache bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr.
The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments with reference to the figures. Here show:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of the device for determining a cause of error in switch failures in rail traffic;
  • 2nd a schematic representation of a switch model created by means of a Bayesian network to illustrate the invention;
  • 3rd a schematic flow diagram of an embodiment of the method for determining a cause of error in switch failures in rail-bound traffic.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Ermitteln einer Fehlerursache bei Weichenstörungen von Weichen 50 im schienengebundenen Verkehr gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Eingangseinrichtung 2 zum Empfangen eines mittels einer Sensorik 3-x erfassten Weichenzustands 10 einer Weiche 50. Die Sensorik 3-x umfasst beispielsweise einen Stellstromsensor 3-1 an einem Elektromotor eines Weichenantriebs 51, einen infrastrukturseitigen Beschleunigungssensor 3-2 an der Weiche 50 und einen fahrzeugseitigen Beschleunigungssensor 3-3 an dem Fahrzeug 52. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 eine Auswerteeinrichtung 4 zum Feststellen einer Weichenstörung an der Weiche 50 auf Grundlage des erfassten Weichenzustands 10. Hierzu wertet die Auswerteeinrichtung 4 beispielsweise eine mittels des Stellstromsensors 3-1 erfasste Stellstromkurve aus und stellt eine Weichenstörung bei Überschreiten eines für den Stellstrom vorgegebenen Schwellenwertes fest.In 1 is a schematic representation of an embodiment of the device 1 to determine the cause of a fault in switch failures of switches 50 shown in rail traffic. The device 1 comprises an input device 2nd for receiving a turnout condition detected by means of a sensor system 3-x 10th a switch 50 . The sensor system 3-x comprises, for example, an actuating current sensor 3-1 on an electric motor of a point machine 51 , an infrastructure-side acceleration sensor 3-2 on the switch 50 and an on-vehicle acceleration sensor 3-3 on the vehicle 52 . The device further comprises 1 an evaluation device 4th to detect a turnout fault on the turnout 50 based on the recorded state of the turnout 10th . For this, the evaluation device evaluates 4th for example one using the control current sensor 3-1 detected control current curve and detects a switch failure when a threshold value specified for the control current is exceeded.

Nach dem Feststellen einer Weichenstörung schätzt die Auswerteeinrichtung 4 eine Fehlerursache 11 auf Grundlage eines die Weiche 50 modellierenden Bayesschen Netzes 5. Das Bayessche Netz 5 ist beispielsweise in einer Speichereinrichtung (nicht gezeigt) der Auswerteeinrichtung 4 ausgebildet. Es ist hierbei vorgesehen, dass das Bayessche Netz 5 auf Grundlage zumindest von gesammelten Daten zumindest eines bereits existierenden Weichenüberwachungssystems und/oder auf Grundlage von strukturiertem Expertenwissen kalibriert ist.After determining a turnout fault, the evaluation device estimates 4th a cause of error 11 based on a the switch 50 modeling Bayesian network 5 . The Bayesian network 5 is, for example, in a memory device (not shown) of the evaluation device 4th educated. It is envisaged that the Bayesian network 5 is calibrated on the basis of at least collected data of at least one existing switch monitoring system and / or on the basis of structured expert knowledge.

Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Ausgabeeinrichtung 6, welche die geschätzte Fehlerursache 11 als Fehlerursachensignal 12 ausgibt. Das Fehlerursachensignal 12 kann beispielsweise als digitales Datenpaket ausgebildet sein.The device 1 further comprises an output device 6 which is the estimated cause of the error 11 as an error cause signal 12th issues. The error cause signal 12th can be designed, for example, as a digital data packet.

Das Fehlerursachensignal 12 kann beispielsweise an einen mobilen Tabletcomputer oder ein Smartphone (beide nicht gezeigt) übermittelt werden, um einen Weicheningenieur bei der Fehlersuche zu unterstützen.The error cause signal 12th can, for example, be transmitted to a mobile tablet computer or a smartphone (both not shown) to assist a turnout engineer in troubleshooting.

Es kann vorgesehen sein, dass beim Schätzen mindestens ein aus dem Weichenzustand 10 abgeleitetes Betriebsmerkmal 13 der Weiche 50 als zusätzliche Evidenz im Bayesschen Netz 5 verwendet wird. Hierzu leitet die Auswerteeinrichtung 4 ein solches Betriebsmerkmal 13 aus dem Weichenzustand 10 ab, insbesondere kann dies eine aus der Stellstromkurve abgeleitete Kenngröße sein.It can be provided that at least one from the soft state during the estimation 10th derived operating characteristic 13 the soft 50 as additional evidence in the Bayesian network 5 is used. For this purpose, the evaluation device guides 4th such an operational characteristic 13 from the turnout state 10th ab, in particular this can be a parameter derived from the actuating current curve.

Ferner kann vorgesehen sein, dass beim Schätzen mindestens eine externe Einflussgröße 7-1 als zusätzliche Evidenz im Bayesschen Netz 5 verwendet wird. Die mindestens eine externe Einflussgröße 7-1 kann beispielsweise mittels einer weiteren Sensorik 14 (z.B. einem Temperatursensor) erfasst werden und ebenfalls über die Eingangseinrichtung 2 empfangen werden.It can further be provided that when estimating at least one external influencing variable 7-1 as additional evidence in the Bayesian network 5 is used. The at least one external influencing variable 7-1 can, for example, by means of a further sensor system 14 (eg a temperature sensor) can be detected and also via the input device 2nd be received.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Bayessche Netz 5 modular aufgebaut ist, wobei einzelne Module in Abhängigkeit der untersuchten Weiche 50 ausgewählt und zu dem Bayesschen Netz 5 zusammengestellt werden.It can also be provided that the Bayesian network 5 has a modular structure, with individual modules depending on the switch being examined 50 selected and to the Bayesian network 5 be put together.

Ferner kann vorgesehen sein, dass auf Grundlage der geschätzten Fehlerursache 11 mindestens eine Handlungsempfehlung 15 zur Fehlersuche abgeleitet und als Handlungsempfehlungssignal 16 ausgegeben wird.Furthermore, it can be provided that based on the estimated cause of the error 11 at least one recommended action 15 derived for troubleshooting and as an action recommendation signal 16 is issued.

Es kann vorgesehen sein, dass zum Ableiten der mindestens einen Handlungsempfehlung 15 eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt wird, wobei im Rahmen der Sensitivitätsanalyse ermittelt wird, welchen informativen Mehrwert eine bestimmte Handlung nach einer Durchführung liefert, und wobei eine Handlung auf Grundlage des jeweiligen informativen Mehrwerts empfohlen wird.Provision can be made for deriving the at least one recommended action 15 a sensitivity analysis is carried out, the sensitivity analysis being used to determine the informative added value that a specific action delivers after an implementation, and an action based on the respective informative added value being recommended.

Weiter kann vorgesehen sein, dass das Bayessche Netz 5 zumindest teilweise aktualisiert bzw. neu kalibriert wird unter Berücksichtigung von Daten, die nach einer vorherigen Kalibrierung gesammelt wurden. Hierdurch können die statistischen Abhängigkeiten im Bayesschen Netz 5 auf Grundlage von neu hinzugekommenem Wissen aktualisiert werden.It can also be provided that the Bayesian network 5 is at least partially updated or recalibrated taking into account data collected after a previous calibration. This allows the statistical dependencies in the Bayesian network 5 be updated based on new knowledge.

Es kann vorgesehen sein, dass das Schätzen unabhängig vom Feststellen einer Weichenstörung durchgeführt wird, wobei zum Schätzen ein Weichenzustand 10 geschätzt wird und/oder beim Schätzen als zumindest eine zusätzliche Evidenz ein geschätztes Betriebsmerkmal der Weiche 50 und/oder eine geschätzte externe Einflussgröße 7-1 verwendet wird. Hierdurch kann eine vorausschauende Weichenwartung und Weicheninstandhaltung erfolgen.Provision can be made for the estimation to be carried out independently of the detection of a switch fault, with a switch condition for the estimation 10th is estimated and / or when estimating as at least one additional piece of evidence an estimated operating characteristic of the switch 50 and / or an estimated external influencing variable 7-1 is used. This enables predictive turnout maintenance and turnout maintenance.

In 2 ist eine schematische Darstellung eines in Form eines Bayesschen Netzes 5 erstellten Weichenmodells zur Verdeutlichung der Erfindung gezeigt.In 2nd is a schematic representation of a Bayesian network 5 created switch model shown to illustrate the invention.

Das dargestellte Bayessche Netz 5 beschreibt die stochastischen Abhängigkeiten (symbolisiert in der 2 durch die Pfeile) zwischen den einzelnen Netzknoten 5-x mit ihren jeweils möglichen Zuständen, die je nach vorliegender Evidenzkonstellation unterschiedlich wahrscheinlich sein können. Die quantitative Beschreibung der stochastischen Abhängigkeiten zwischen benachbarten Netzknoten 5-x erfolgt hierbei dem Konzept Bayesscher Netze 5 folgend über bedingte Wahrscheinlichkeitsverteilungen (bzw. im diskreten Fall über entsprechende Wahrscheinlichkeitstabellen, s. nachfolgende Tabellen), die im Zuge der Kalibrierung des Bayesschen Netzes 5 bestimmt werden. Die im Weichenmodell auftretenden Netzknoten 5-x lassen sich allgemein (d.h. nicht nur im hier skizzierten Ausführungsbeispiel) grob in die folgenden Klassen einordnen:

  • - „Externe Einflussgrößen“ 7-1: Dies sind Umfeldbedingungen, die ggf. das Weichenverhalten und hierdurch Fehlerwahrscheinlichkeiten von außen beeinträchtigen, beispielsweise eine Temperatur oder eine Witterung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen die externen Einflussgrößen 7-1 die folgenden Netzknoten 5-1, 5-2:
    • - Netzknoten 5-1 für eine „Bettung“ der Weiche mit den Zuständen „Schotterbett“ und „Feste Fahrbahn“,
    • - Netzknoten 5-2 für eine Temperatur des Umfeldes der Weiche mit den Zuständen „niedrig“, „mittel“ und „hoch“, wobei die Zustände jeweils vorgegebenen Temperaturbereichen zugeordnet sind;
  • - „Potentielle Fehlerursachen“ 7-2: hiervon sind die folgenden Netzknoten 5-3, 5-4, 5-5 umfasst:
    • - Netzknoten 5-3 für „Fremdkörper im Bereich der Weichenzungen“ mit den Zuständen „ja“ und „nein“,
    • - Netzknoten 5-4 für einen „Klemmenden Weichenverschluss“ (= klemmende Verriegelung in mindestens einer der beiden Verriegelungspositionen) mit den Zuständen „ja“ und „nein“,
    • - Netzknoten 5-5 für eine „Unzureichende Schmierung der Gleitstühle“ mit den Zuständen „ja“ und „nein“;
  • - „Aggregierte Fehlerzustände“ 7-3: hiervon ist der folgende Netzknoten 5-6 umfasst:
    • - Netzknoten 5-6 allgemein für eine „Mechanische Blockade der Weichenzungen“ mit den Zuständen „ja“ und „nein“,
  • - „Beobachtete Wirkung“ 7-4: hiervon sind die Netzknoten 5-8, 5-9 umfasst:
    • - Netzknoten 5-8 für „Kein Weichenumlauf möglich“ mit den Zuständen „ja“ und „nein“,
    • - Netzknoten 5-9 für „Weichenumlauf verzögert“ mit den Zuständen „ja“ und „nein“.
The Bayesian network shown 5 describes the stochastic dependencies (symbolized in the 2nd by the arrows) between the individual network nodes 5-x with their respective possible states, which may have different probabilities depending on the evidence constellation. The quantitative description of the stochastic dependencies between neighboring network nodes 5-x is based on the Bayesian network concept 5 following on conditional probability distributions (or in the discrete case on corresponding probability tables, see the following tables), which in the course of the calibration of the Bayesian network 5 be determined. The network nodes occurring in the switch model 5-x can generally (ie not only in the exemplary embodiment outlined here) roughly be classified into the following classes:
  • - "External influencing factors" 7-1 : These are environmental conditions that may affect the turnout behavior and thereby the likelihood of errors from the outside, for example a temperature or weather. In the exemplary embodiment shown, the external influencing variables include 7-1 the following network nodes 5-1 , 5-2 :
    • - network node 5-1 for "bedding" the switch with the states "ballast bed" and "slab track",
    • - network node 5-2 for a temperature of the area around the switch with the states "low", "medium" and "high", the states being assigned to predetermined temperature ranges;
  • - "Potential causes of errors" 7-2 : of which are the following network nodes 5-3 , 5-4 , 5-5 includes:
    • - network node 5-3 for "foreign bodies in the area of the switch tongues" with the states "yes" and "no",
    • - network node 5-4 for a "clamping turnout lock" (= locking in at least one of the two locking positions) with the states "yes" and "no",
    • - network node 5-5 for "insufficient lubrication of the sliding chairs" with the states "yes" and "no";
  • - "Aggregated error states" 7-3 : of which is the following network node 5-6 includes:
    • - network node 5-6 generally for a "mechanical blockade of the switch tongues" with the states "yes" and "no",
  • - "observed effect" 7-4 : of which are the network nodes 5-8 , 5-9 includes:
    • - network node 5-8 for "No turnout possible" with the states "yes" and "no",
    • - network node 5-9 for "turnout delayed" with the states "yes" and "no".

Optional können weitere Netzknoten 5-x für abgeleitete Betriebsmerkmale vorgesehen sein. Im gezeigten Beispiel ist ein Netzknoten 5-7 für ein abgeleitetes Betriebsmerkmal, das den Weichenzustand als „normal“ oder „anormal“ klassifiziert, in der Klasse „Aggregierte Fehlerzustände“ 7-3 vorgesehen. Prinzipiell können Netzknoten 5-x für abgeleitete Betriebsmerkmale aber auch in anderen Klassen vorgesehen sein.Additional network nodes 5-x can optionally be provided for derived operating features. In the example shown there is a network node 5-7 for a derived operating characteristic that classifies the turnout condition as "normal" or "abnormal", in the "aggregated fault conditions" class 7-3 intended. In principle, network nodes 5-x can also be provided for derived operating characteristics in other classes.

Die einzelnen Netzknoten 5-x (ohne den Netzknoten 5-7) sind exemplarisch über die nachfolgenden als Modellparameter verwendeten Wahrscheinlichkeitstabellen bedingt miteinander verknüpft. Bettung Schotterbett 96 % Feste Fahrbahn 4 % Temperatur Niedrig 12 % Mittel 71 % Hoch 17 % Fremdkörper im Bereich der Weichenzungen Bettung Schotterbett Feste Fahrbahn Ja 5% 1 % Nein 95 % 99% Klemmender Weichenverschluss Temperatur Niedrig Mittel Hoch Ja 20 % 8 % 1 % Nein 80 % 92 % 99% Unzureichende Schmierung der Gleitstühle Temperatur Niedrig Mittel Hoch Ja 30 % 10 % 5% Nein 70 % 90% 95 % Mechanische Blockade der Weichenzungen Fremdkörper im Bereich der Weichenzungen Ja Nein Klemmender Weichenverschluss Klemmender Weichenverschluss Ja Nein Ja Nein Ja 100 % 100% 100% 0 % Nein 0 % 0 % 0 % 100 % Kein Weichenumlauf Möglich Mechanische Blockade der Weichenzungen Ja Nein Ja 80 % 2% Nein 20% 98 % Weichenumlauf verzögert Unzureichende Schmierung der Gleitstühle Ja Nein Mechanische Blockade der Weichenzungen Mechanische Blockade der Weichenzungen Ja Nein Ja Nein Kein Weichenumlauf möglich Kein Weichenumlauf möglich Kein Weichenumlauf möglich Kein Weichenumlauf möglich Ja Nein Ja Nein Ja Nein Ja Nein Ja 0 % 90 % 0 % 5% 0 % 85 % 0 % 2% Nein 100 % 10 % 100 % 95% 100% 15% 100 % 98% The individual network nodes 5-x (without the network node 5-7 ) are conditionally linked to one another using the following probability tables used as model parameters. Bedding Ballast bed 96% Fixed carriageway 4% temperature Low 12% medium 71% High 17% Foreign body in the area of the switch tongues Bedding Ballast bed Slab track Yes 5% 1 % No 95% 99% Clamping switch lock temperature Low medium High Yes 20% 8th % 1 % No 80% 92% 99% Inadequate lubrication of the sliding chairs temperature Low medium High Yes 30% 10% 5% No 70% 90% 95% Mechanical blockage of the switch tongues Foreign body in the area of the switch tongues Yes No Clamping switch lock Clamping switch lock Yes No Yes No Yes 100% 100% 100% 0% No 0% 0% 0% 100% No turnout possible Mechanical blockage of the switch tongues Yes No Yes 80% 2% No 20% 98% Turnout delayed Inadequate lubrication of the sliding chairs Yes No Mechanical blockage of the switch tongues Mechanical blockage of the switch tongues Yes No Yes No No turnout possible No turnout possible No turnout possible No turnout possible Yes No Yes No Yes No Yes No Yes 0% 90% 0% 5% 0% 85% 0% 2% No 100% 10% 100% 95% 100% 15% 100% 98%

Liegt nun beispielswiese im Netzknoten 5-9 ein verzögerter Weichenumlauf vor („Weichenumlauf verzögert“ „Ja“: 100%), so ergeben sich neben dem Ausschluss anderer Störungsbilder (z.B. Netzknoten 5-8 „Kein Weichenumlauf möglich“ „Ja“: 0 %) folgende Wahrscheinlichkeiten für die potentiellen Fehlerursachen (a-priori-Wahrscheinlichkeiten bei Nichtwissen über das Vorliegen bzw. Nichtvorliegen einer Störung sind zum Vergleich in Klammern dargestellt):

  • - Netzknoten 5-3: Fremdkörper im Bereich der Weichenzungen (Ja): 19,8 % (a-priori: 4,8 %)
  • - Netzknoten 5-4: Klemmender Weichenverschluss (Ja): 33,9 % (a-priori: 8,3 %)
  • - Netzknoten 5-5: Unzureichende Schmierung der Gleitstühle (Ja): 19,2 % (a-priori 11,6 %)
Now lies, for example, in the network node 5-9 a delayed turnout before ("turnout delayed""Yes": 100%), this results in addition to the exclusion of other malfunctions (eg network nodes 5-8 "No turnout possible""Yes": 0%) the following probabilities for the potential causes of errors (a priori probabilities in the event of ignorance of the existence or non-existence of a fault are shown in brackets for comparison):
  • - network node 5-3 : Foreign body in the area of the switch tongues (yes): 19.8% (a-priori: 4.8%)
  • - network node 5-4 : Clamping turnout lock (yes): 33.9% (a priori: 8.3%)
  • - network node 5-5 : Inadequate lubrication of the sliding chairs (yes): 19.2% (a-priori 11.6%)

Darüber hinaus erhöht sich z.B. die Wahrscheinlichkeit einer „niedrigen“ Temperatur von 12 % (a-priori) auf 18,1 %, da insbesondere niedrige Temperaturen die Gleitfähigkeit der für die Gleitstühle verwendeten Schmierstoffe reduzieren oder Vereisungen im Winter zu klemmenden Weichenverschlüssen führen können. Ist beispielsweise jedoch bekannt, dass zum Zeitpunkt der Störung tatsächlich hohe Temperaturen vorliegen, was einer zusätzlichen Evidenz im Netzknoten 5-2 entspricht, reduzieren sich die Wahrscheinlichkeiten für die temperaturabhängigen Fehlerursachen wieder und stattdessen wird ein Fremdkörper im Bereich der Weichenzungen als Fehlerursache für den beobachteten, verzögerten Weichenumlauf wahrscheinlicher:

  • - Netzknoten 5-3: Fremdkörper im Bereich der Weichenzungen (Ja): 27,8 %
  • - Netzknoten 5-4: Klemmender Weichenverschluss (Ja): 5,7 %
  • - Netzknoten 5-5: Unzureichende Schmierung der Gleitstühle (Ja): 9,5 %
In addition, the likelihood of a “low” temperature increases from 12% (a priori) to 18.1%, because especially low temperatures reduce the lubricity of the lubricants used for the sliding chairs or icing in winter can lead to jamming switch closures. However, it is known, for example, that there are actually high temperatures at the time of the fault, which is an additional evidence in the network node 5-2 corresponds, the probabilities for the temperature-dependent causes of error are reduced again and instead a foreign body in the area of the switch tongues becomes more likely as the cause of the error for the observed, delayed turnout circulation:
  • - network node 5-3 : Foreign body in the area of the switch tongues (yes): 27.8%
  • - network node 5-4 : Clamping turnout lock (yes): 5.7%
  • - network node 5-5 : Inadequate lubrication of the sliding chairs (yes): 9.5%

Auch wenn im beschriebenen Beispiel nur ein kleiner Teil der Fehlerursachen einer Weichenstörung einer Weiche berücksichtigt wird, zeigt das Beispiel dennoch deutlich, wie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. dem darin verwendeten Weichenmodell zutreffende Schlussfolgerungen über Fehlerursachen und deren Auswirkungen auf die Funktionalität von Weichen getroffen und plausible und nachvollziehbare Diagnosen zu Fehlerursachen bereitgestellt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren erfüllt damit neben einer Eignung aus funktionaler Sicht auch Anforderungen hinsichtlich einer Praxistauglichkeit, d.h. u.a. einer Verwendung von für den Menschen intuitiv verständlichen Verfahren.Even if only a small part of the error causes of a turnout malfunction of a turnout is taken into account in the example described, the example nevertheless clearly shows how, with the method according to the invention or the turnout model used therein, appropriate conclusions about error causes and their effects on the functionality of turnouts are made and plausible and traceable diagnoses of the causes of errors can be provided. In addition to suitability from a functional point of view, the method according to the invention thus also fulfills requirements with regard to practical suitability, i.e. i.a. a use of procedures that are intuitively understandable for humans.

In 3 ist ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Ermitteln einer Fehlerursache bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr gezeigt. Ausgangspunkt ist am Anfang 100 des Verfahrens ein kalibriertes Bayessches Netz, welches eine Weiche als Weichenmodell abbildet (vgl. z.B. 2). Das Bayessche Netz ist auf Grundlage zumindest von gesammelten Daten zumindest eines bereits existierenden Weichenüberwachungssystems und/oder auf Grundlage von strukturiertem Expertenwissen kalibriert.In 3rd is a schematic flow diagram of an embodiment of the method for determining a cause of error in switch malfunctions in rail traffic is shown. The starting point is at the beginning 100 a calibrated Bayesian network, which maps a turnout as a turnout model (cf. e.g. 2nd ). The Bayesian network is calibrated on the basis of at least collected data from at least one existing switch monitoring system and / or on the basis of structured expert knowledge.

In einem Verfahrensschritt 101 werden die a-priori-Wahrscheinlichkeiten für alle Netzknoten bestimmt. Insbesondere werden die a-priori-Wahrscheinlichkeiten für die die einzelnen Fehlerursachen repräsentierenden Netzknoten bestimmt. Hierfür werden die lokalen Wahrscheinlichkeiten in an sich bekannter Weise durch das Bayessche Netz propagiert.In one step 101 the a priori probabilities are determined for all network nodes. In particular, the a priori probabilities for the network nodes representing the individual causes of the failure are determined. For this purpose, the local probabilities are propagated through the Bayesian network in a manner known per se.

Im Verfahrensschritt 102 wird ein Weichenzustand mittels einer Sensorik an der Weiche erfasst. Beispielsweise kann dies ein erfasster Stellstrom bzw. eine Stellstromkurve sein.In the procedural step 102 a state of the turnout is detected by means of sensors on the turnout. For example, this can be a detected control current or a control current curve.

Im Verfahrensschritt 103 werden auf Grundlage der erfassten Sensordaten die Zustandswahrscheinlichkeiten der einzelnen Netzknoten des Bayesschen Netzes aktualisiert, wobei die erfassten Sensordaten als Evidenzen verwendet werden.In the procedural step 103 the state probabilities of the individual network nodes of the Bayesian network are updated on the basis of the acquired sensor data, the acquired sensor data being used as evidence.

Im Verfahrensschritt 104 wird nach dem Aktualisieren der Zustandswahrscheinlichkeiten die Fehlerursache als Fehlerursachensignal geschätzt und ausgegeben. Die Fehlerursache bzw. das Fehlerursachensignal umfasst insbesondere die jeweiligen Wahrscheinlichkeiten für einzelne Fehlerursachen der Weichenstörung, welche aus den Wahrscheinlichkeiten der einzelnen zu den Fehlerursachen zugehörigen Netzknoten abgelesen werden können.In the procedural step 104 After updating the state probabilities, the cause of the error is estimated and output as an error cause signal. The cause of the fault or the cause of the fault signal comprises in particular the respective probabilities for individual causes of the points fault, which can be read from the probabilities of the individual network nodes associated with the causes of the fault.

Es kann in einem Verfahrensschritt 105 vorgesehen sein, dass aus dem erfassten Weichenzustand Betriebsmerkmale abgeleitet werden, beispielsweise in Form von Kenngrößen einer erfassten Stellstromkurve. Die abgeleiteten Betriebsmerkmale werden in Verfahrensschritt 103 dann ebenfalls zum Aktualisieren von Zuständen in zugehörigen Netzknoten des Bayesschen Netzes verwendet.It can be done in one step 105 it should be provided that operational characteristics are derived from the detected switch state, for example in the form of parameters of a recorded actuating current curve. The derived operating characteristics are in process step 103 then also used to update states in associated network nodes of the Bayesian network.

Es kann in Verfahrensschritt 104 vorgesehen sein, dass auf Grundlage der geschätzten Fehlerursache mindestens eine Handlungsempfehlung zur Fehlersuche abgeleitet und als Handlungsempfehlungssignal ausgegeben wird. Beispielsweise kann auf Grundlage der Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Fehlerursachen eine Handlungsempfehlung gegeben werden in Bezug auf ein Teil der Weiche, der repariert werden muss. It can be in process step 104 it should be provided that, based on the estimated cause of the error, at least one recommended action for troubleshooting is derived and output as a recommended action signal. For example, on the basis of the probabilities for the individual causes of the error, a recommendation for action can be given with regard to a part of the switch which has to be repaired.

Entsprechend kann eine Empfehlung gegeben werden, welches Werkzeug ein Weicheningenieur bereithalten und bei einer Inspektion vor Ort mit sich führen sollte.Accordingly, a recommendation can be given as to which tool a turnout engineer should have available and carry with him during an on-site inspection.

Ferner kann in einem Verfahrensschritt 106 vorgesehen sein, dass zum Ableiten der mindestens einen Handlungsempfehlung eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt wird, wobei im Rahmen der Sensitivitätsanalyse ermittelt wird, welchen informativen Mehrwert eine bestimmte Handlung nach einer Durchführung liefert, und wobei eine Handlung auf Grundlage des jeweiligen informativen Mehrwerts empfohlen wird. Insbesondere kann eine Handlungsstrategie mit mehreren, nacheinander durchzuführenden, Handlungsempfehlungen erzeugt und ausgegeben werden.Furthermore, in one process step 106 it is provided that a sensitivity analysis is carried out in order to derive the at least one recommended action, the sensitivity analysis being used to determine which informative added value a specific action delivers after an implementation, and an action based on the respective informative added value is recommended. In particular, an action strategy can be generated and issued with several action recommendations to be carried out one after the other.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 107 kann die mindestens eine Handlungsempfehlung bzw. die Handlungsstrategie umgesetzt werden und Tests oder Überprüfungen, insbesondere durch einen Weicheningenieur vor Ort an der Weiche, durchgeführt werden. Die hierbei ermittelten Ergebnisse für den Weichenzustand werden erneut, zusammen mit unter Umständen geänderten Ergebnissen der Sensorik, im Verfahrensschritt 103 zum Aktualisieren der Zustände der Netzknoten des Bayesschen Netzes und/oder zum Ableiten der Betriebsmerkmale verwendet.In a subsequent process step 107 the at least one recommended action or strategy can be implemented and tests or checks can be carried out, in particular by a switch engineer on site at the switch. The results determined for the condition of the points are again, together with possibly changed results of the sensors, in the process step 103 used to update the states of the network nodes of the Bayesian network and / or to derive the operating features.

In einem Verfahrensschritt 108 kann ferner vorgesehen sein, dass der mittels der Sensorik ermittelte Weichenzustand und/oder die Ergebnisse der zusätzlichen Tests und Überprüfungen zum Optimieren des Bayesschen Netzes verwendet werden. Insbesondere wird das Bayessche Netz hierbei neu kalibriert, wobei auch der aktuelle Weichenzustand und die zugehörige geschätzte Fehlerursache mitberücksichtigt werden.In one step 108 It can further be provided that the turnout state determined by means of the sensor system and / or the results of the additional tests and checks are used to optimize the Bayesian network. In particular, the Bayesian network is recalibrated, taking the current turnout condition and the associated estimated cause of error into account.

Die Verfahrensschritte 103, 106, 107 sowie 102 und 105 können auch zyklisch bzw. iterativ wiederholt werden, um schrittweise das Schätzen der Fehlerursache zu verbessern und die Fehlersuche über die Handlungsempfehlungen einzugrenzen.The procedural steps 103 , 106 , 107 such as 102 and 105 can also be repeated cyclically or iteratively in order to gradually improve the estimation of the cause of the error and to narrow down the troubleshooting using the recommended actions.

BezugszeichenlisteReference list

11
Vorrichtungcontraption
22nd
EingangseinrichtungEntrance facility
3-x3-x
SensorikSensors
3-13-1
StellstromsensorControl current sensor
3-23-2
Beschleunigungssensor (infrastrukturseitig)Accelerometer (infrastructure side)
3-33-3
Beschleunigungssensor (fahrzeugseitig)Accelerometer (vehicle side)
44th
AuswerteeinrichtungEvaluation device
55
Bayessches NetzBayesian network
5-x5-x
NetzknotenNetwork node
66
AusgabeeinrichtungOutput device
7-17-1
Externe Einflussgrößen (Klasse)External influencing variables (class)
7-27-2
Potentielle Fehlerursachen (Klasse)Potential causes of errors (class)
7-37-3
Aggregierte Fehlerzustände (Klasse)Aggregated error states (class)
7-47-4
Beobachtete Wirkung (Klasse)Observed effect (class)
1010th
WeichenzustandTurnout condition
1111
FehlerursacheCause of error
1212th
FehlerursachensignalError cause signal
1313
BetriebsmerkmalOperating characteristic
14 14
weitere Sensorikfurther sensors
1515
HandlungsempfehlungRecommended action
1616
HandlungsempfehlungssignalAction recommendation signal
5050
WeicheSwitch
5151
WeichenantriebPoint machine
5252
Fahrzeugvehicle
100-108100-108
VerfahrensschritteProcedural steps

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (10)

Verfahren zum Ermitteln einer Fehlerursache (11) bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr, umfassend die folgenden Schritte: Erfassen eines Weichenzustands (10) einer Weiche (50) mittels einer Sensorik (3-x), Feststellen einer Weichenstörung mittels einer Auswerteeinrichtung (4) auf Grundlage des erfassten Weichenzustands (10), und sofern eine Weichenstörung festgestellt wird: Schätzen einer Fehlerursache (11) auf Grundlage eines die Weiche (50) modellierenden Bayesschen Netzes (5) mittels der Auswerteeinrichtung (4), wobei das Bayessche Netz (5) auf Grundlage zumindest von gesammelten Daten zumindest eines bereits existierenden Weichenüberwachungssystems und/oder auf Grundlage von strukturiertem Expertenwissen kalibriert ist, Ausgeben der geschätzten Fehlerursache (11) als Fehlerursachensignal (12).Method for determining a cause of error (11) in the case of switch failures in rail-bound traffic, comprising the following steps: Detection of a switch state (10) of a switch (50) by means of a sensor system (3-x), Detection of a switch failure using an evaluation device (4) on the basis of the detected switch condition (10), and if a switch failure is detected: Estimating an error cause (11) on the basis of a Bayesian network (5) modeling the turnout (50) by means of the evaluation device (4), the Bayesian network (5) on the basis of at least collected data of at least one existing turnout monitoring system and / or on the basis is calibrated by structured expert knowledge, Output of the estimated cause of error (11) as an error cause signal (12). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schätzen mindestens ein aus dem Weichenzustand (10) abgeleitetes Betriebsmerkmal (13) der Weiche als zusätzliche Evidenz verwendet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that when estimating at least one operating characteristic (13) of the switch derived from the switch condition (10) is used as additional evidence. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kenngröße einer Stellstromkurve eines Elektromotors der Weiche (50) als Betriebsmerkmal (13) verwendet wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that at least one parameter of a control current curve of an electric motor of the switch (50) is used as the operating feature (13). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schätzen mindestens eine externe Einflussgröße (7-1) als zusätzliche Evidenz verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one external influencing variable (7-1) is used as additional evidence when estimating. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bayessche Netz (5) modular aufgebaut ist, wobei einzelne Module in Abhängigkeit der untersuchten Weiche (50) ausgewählt und zu dem Bayesschen Netz (5) zusammengestellt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the Bayesian network (5) has a modular structure, individual modules being selected as a function of the switch (50) examined and being combined to form the Bayesian network (5). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage der geschätzten Fehlerursache (11) mindestens eine Handlungsempfehlung (15) zur Fehlersuche abgeleitet und als Handlungsempfehlungssignal (16) ausgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one recommended action (15) for troubleshooting is derived on the basis of the estimated cause of the error (11) and is output as a recommended action signal (16). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ableiten der mindestens einen Handlungsempfehlung (15) eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt wird, wobei im Rahmen der Sensitivitätsanalyse ermittelt wird, welchen informativen Mehrwert eine bestimmte Handlung nach einer Durchführung liefert, und wobei eine Handlung auf Grundlage des jeweiligen informativen Mehrwerts empfohlen wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that a sensitivity analysis is carried out in order to derive the at least one recommended action (15), the sensitivity analysis determining what informative added value a specific action delivers after an implementation, and an action based on the respective informative added value being recommended . Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bayessche Netz (5) zumindest teilweise aktualisiert bzw. neu kalibriert wird unter Berücksichtigung von Daten, die nach einer vorherigen Kalibrierung gesammelt wurden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the Bayesian network (5) is at least partially updated or recalibrated taking into account data which have been collected after a previous calibration. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schätzen unabhängig vom Feststellen einer Weichenstörung durchgeführt wird, wobei zum Schätzen ein Weichenzustand (10) geschätzt wird und/oder beim Schätzen als zumindest eine zusätzliche Evidenz ein geschätztes Betriebsmerkmal (13) der Weiche (50) und/oder eine geschätzte externe Einflussgröße (7-1) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the estimation is carried out independently of the detection of a turnout fault, wherein a turnout condition (10) is estimated for the estimation and / or an estimated operating characteristic (13) of the turnout (13) is estimated as at least one additional evidence. 50) and / or an estimated external influencing variable (7-1) is used. Vorrichtung (1) zum Ermitteln einer Fehlerursache (11) bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr, umfassend: eine Eingangseinrichtung (2) zum Empfangen eines mittels einer Sensorik (3-x) erfassten Weichenzustands (10) einer Weiche (50), und eine Auswerteeinrichtung (4) zum Feststellen einer Weichenstörung an der Weiche (50) auf Grundlage des erfassten Weichenzustands (10), wobei die Auswerteeinrichtung (4) derart ausgebildet ist, nach Feststellen einer Weichenstörung eine Fehlerursache (11) auf Grundlage eines die Weiche (50) modellierenden Bayesschen Netzes (5) zu schätzen, wobei das Bayessche Netz (5) auf Grundlage zumindest von gesammelten Daten zumindest eines bereits existierenden Weichenüberwachungssystems und/oder auf Grundlage von strukturiertem Expertenwissen kalibriert ist, und eine Ausgabeeinrichtung (6), wobei die Ausgabeeinrichtung (6) derart ausgebildet ist, die geschätzte Fehlerursache (11) als Fehlerursachensignal (12) auszugeben.Device (1) for determining the cause of a fault (11) in the event of switch failures in rail-bound traffic, comprising: an input device (2) for receiving a turnout state (10) of a turnout (50) detected by means of a sensor system (3-x), and an evaluation device (4) for determining a turnout fault on the turnout (50) on the basis of the detected turnout condition (10), The evaluation device (4) is designed to estimate a cause of the fault (11) on the basis of a Bayesian network (5) modeling the switch (50) after a switch fault has been determined, the Bayesian network (5) at least on the basis of collected data an existing switch monitoring system and / or calibrated on the basis of structured expert knowledge, and an output device (6), the output device (6) being designed to output the estimated cause of the error (11) as an error cause signal (12).
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