DE102019212178A1 - Verfahren zur Ermittlung eines Zustands einer Weiche - Google Patents

Abstract

Bei dem Verfahren zur Ermittlung eines Zustands (Z) einer Weiche (1), wobei beim Verstellen der Weiche (1) ein elektrischer Strom in einem der Weiche (1) zugeordneten elektrischen Bauteil (5) auftritt, wird in einem Schritt A) eine erste Information (I1) bereitgestellt, die repräsentativ für den Strom in einem Sollzustand (Z1) der Weiche (1) ist. In einem Schritt B) wird eine zweite Information (I2), die repräsentativ für einen Strom in einem Istzustand (Z2) der Weiche (1) ist, bereitgestellt. In einem Schritt C) wird eine Algorithmus (A) zur Ermittlung des Zustandes (Z) der Weiche (1) in Abhängigkeit von der ersten Information (I1) und zweiten Information (I2) bereitgestellt und im Schritt D) wird der Zustandes (Z) der Weiche (1) mithilfe des Algorithmus (A) ermittelt. Falls der ermittelte Zustand (Z) ein kritischer Zustand (Z_krit) ist, wird in einem Schritt D) ein Ausgangssignal (M) erzeugt.

Description

• Es wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Zustands einer Weiche für Schienenfahrzeuge angegeben. Darüber hinaus werden eine Vorrichtung, ein Computerprogramm, ein computerlesbares Speichermedium und ein System angegeben.
• Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Zustand einer Weiche für Schienenfahrzeuge ermittelt werden kann. Weitere zu lösende Aufgaben bestehen darin, eine Vorrichtung, ein Computerprogramm, ein computerlesbares Speichermedium und ein System zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.
• Diese Aufgaben werden unter anderem durch das Verfahren und die Gegenstände der Patentansprüche 1, 8, 9, 10 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren, abhängigen Patentansprüche. Der Offenbarungsgehalt der Patentansprüche ist hierbei ausdrücklich in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
• Zunächst wird das Verfahren zur Ermittlung eines Zustands einer Weiche für Schienenfahrzeuge angegeben. Insbesondere umfasst die Weiche zumindest ein Gleis, das als Fahrbahn für Schienenfahrzeuge ausgebildet ist. Weiterhin umfasst die Weiche bevorzugt eine Gleiszunge, die beweglich ausgebildet ist. Das Schienenfahrzeug kann Teil eines Zuges sein. Bevorzugt handelt es sich bei dem Schienenfahrzeug um einen Zug. Mit der Weiche wird bevorzugt eine Fahrtrichtung von Schienenfahrzeugen vorgegeben.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Weiche verstellbar ausgebildet. Insbesondere ist die Gleiszunge zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her bewegbar. Die Gleiszunge wird bevorzugt mit einem Stellmotor angetrieben.
• Befindet sich die Weiche beispielsweise in einer ersten Stellung, gibt die Weiche eine erste Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs vor. In diesem Fall befindet sich die Gleiszunge in der ersten Position. Befindet sich die Weiche beispielsweise in einer zweiten Stellung, gibt die Weiche eine zweite Fahrtrichtung vor. In diesem Fall befindet sich die Gleiszunge in der zweiten Position. Die erste Fahrtrichtung ist hier verschieden von der zweiten Fahrtrichtung.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens tritt beim Verstellen der Weiche ein elektrischer Strom in einem der Weiche zugeordneten elektrischen Bauteil auf. Der Strom ist charakteristisch oder repräsentativ für das Verstellen der Weiche. Bevorzugt handelt es sich bei dem zugeordneten elektrischen Bauteil um einen Sensor.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt A, in dem eine erste Information bereitgestellt wird, die repräsentativ für den Strom in einem Sollzustand der Weiche ist. Befindet sich die Weiche in einem Sollzustand, ist die Weiche voll funktionsfähig und weist keine Mängel auf. Die Weiche kann in diesem Zustand fehlerfrei zwischen den beiden Stellungen verstellt werden. Insbesondere kann die Gleiszunge zwischen den beiden Positionen hin und her bewegt werden. Bevorzugt entspricht der Sollzustand einem Zustand direkt nach einer Weichenwartung, insbesondere höchstens 24 h nach der Weichenwartung.
  Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt B, in dem eine zweite Information bereitgestellt wird, die repräsentativ für einen Strom in einem Istzustand der Weiche ist. Der Istzustand repräsentiert den tatsächlichen Zustand der Weiche nach der Weichenwartung, insbesondere wenigstens 24 h nach der Weichenwartung. Befindet sich die Weiche in dem Istzustand, kann die Weiche voll funktionsfähig sein. Weiterhin ist es möglich, dass die Weiche nicht voll funktionsfähig ist und Mängel aufweist, wenn die Weiche sich im Istzustand befindet.
• Die erste Information und/oder die zweite Information umfassen bevorzugt Details über den Strom, der bei der Bewegung der Gleiszunge auftritt. Bei der ersten Information und der zweiten Information handelt es sich bevorzugt um Computerdaten oder um einen Computerdatensatz. Die Computerdaten oder der Computerdatensatz ist bevorzugt repräsentativ für den Strom, der bei der Bewegung der Gleiszunge im elektrischen Bauteil auftritt.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt C, in dem ein Algorithmus bereitgestellt wird. Der Algorithmus ist zur Ermittlung des Zustandes der Weiche in Abhängigkeit von der ersten Information und der zweiten Information eingerichtet. Bei dem Algorithmus handelt es sich beispielsweise um eine Vergleichsvorschrift, die die erste Information mit der zweiten Information vergleicht und einen Grad der Abweichung zwischen der ersten Information und der zweiten Information ausgibt.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt D, in dem der Zustand der Weiche mithilfe des Algorithmus in Abhängigkeit von der ersten Information und der zweiten Information ermittelt wird. Beispielsweise wird im Schritt C der Grad der Abweichung der ersten Information zur zweiten Information ermittelt. Bei dem Grad der Abweichung handelt es sich bevorzugt um einen Abstand der ersten Information zur zweiten Information. Durch diesen Abstand kann der Sollzustand mit dem Istzustand verglichen werden. Ist der Abstand vergleichsweise gering, ist es möglich, dass der Istzustand hinsichtlich der Funktion der Weiche mit dem Sollzustand korrespondiert und die Weiche fehlerfrei funktioniert. Ist der Abstand vergleichsweise groß, ist es möglich, dass die Funktion der Weiche eingeschränkt ist und, dass die Weiche nicht mehr fehlerfrei funktioniert. In diesem Fall korrespondiert der Istzustand hinsichtlich der Funktion der Weiche nicht mit dem Sollzustand.
• Bevorzugt kann die Funktion der Weiche bei einem vergleichsweise großen Abstand der ersten Information zur zweiten Information noch voll funktionsfähig sein.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt D, in dem ein Ausgangssignal zur Signalisierung eines kritischen Zustands der Weiche erzeugt wird, falls der ermittelte Zustand der kritische Zustand ist. Das Ausgangssignal dient zur Signalisierung des kritischen Zustands der Weiche. Beispielsweise wird der Schritt D ausgeführt, falls der Abstand der ersten Information und der zweiten Information einen kritischen Abstand übersteigt.
• Bevorzug ist der kritische Zustand, insbesondere der kritische Abstand, von einem Benutzer des Verfahrens individuell vorgebbar oder definierbar. Weiterhin ist es möglich, dass der kritische Zustand von dem Benutzer änderbar ausgebildet ist. Das heißt der Benutzer kann vorgeben, was ein kritischer Zustand ist und wann ein im Schritt D ermittelter Zustand ein kritischer Zustand ist. Bei dem Ausgangssignal handelt es sich bevorzugt um ein in einem Computer erzeugtes Computersignal. Bei dem Computersignal handelt es sich beispielsweise um eine Aufforderung, die Weiche zu warten.
• Ist der kritische Zustand erreicht, ist die Weiche bevorzugt noch voll funktionstüchtig. Der Istzustand korrespondiert in diesem Fall hinsichtlich der Funktion der Weiche jedoch nicht mehr mit dem Sollzustand. Das heißt, eine baldige Funktionsstörung der Weiche kann erwartet werden.
• In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zur Ermittlung eines Zustands einer Weiche für Schienenfahrzeuge ist die Weiche verstellbar ausgebildet. Beim Verstellen der Weiche tritt ein elektrischer Strom durch ein der Weiche zugeordnetes elektrisches Bauteil auf. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
1. A) Bereitstellen einer ersten Information, die repräsentativ für den Strom in einem Sollzustand der Weiche ist,
2. B) Bereitstellen einer zweiten Information, die repräsentativ für einen Strom in einem Istzustand der Weiche ist,
3. C) Bereitstellen eines Algorithmus zur Ermittlung des Zustandes der Weiche in Abhängigkeit von der ersten Information und zweiten Information,
4. D) Ermitteln des Zustandes der Weiche mithilfe des Algorithmus in Abhängigkeit von der ersten Information und zweiten Information, und, falls der ermittelte Zustand ein kritischer Zustand ist, D) Erzeugen eines Ausgangssignals zur Signalisierung des kritischen Zustands der Weiche.
• Das Verfahren ist insbesondere auf einem Computer ausführbar. In der Regel wird die Weiche, beispielsweise durch einen Techniker, in regelmäßigen Abständen gewartet. Hierbei ist es möglich, dass der Zustand der Weiche zu dem Wartungstermin in einem vergleichsweise guten Zustand ist. In diesem Fall wird die Wartung in regelmäßigen Abständen durchgeführt, ungeachtet des Zustands der Weiche.
• Eine Idee der vorliegenden Anmeldung ist es, unter anderem einen Zustand der Weiche mittels eines Algorithmus zu ermitteln, bei dem Informationen über einen bei der Weichenstellung auftretenden Strom verwendet werden. Falls dieser ermittelte Zustand ein kritischer Zustand ist, wird ein Ausgangssignal erzeugt. Durch dieses Ausgangssignal kann eine Wartung der Weiche initiiert werden. Vorteilhafterweise wird die Weiche so nur gewartet, wenn es abzusehen ist, dass eine Funktionsfähigkeit der Weiche eingeschränkt ist.
• Insbesondere kann mit einem solchen Verfahren eine dynamische Änderung des Zustands der Weiche ermittelt werden. Wird beispielsweise jeden Tag eine zweite Information bereitgestellt, kann vorteilhafterweise genau verfolgt werden, wie sich der Zustand der Weiche pro Tag im Vergleich zu dem Sollzustand ändert. Ein solches dynamische Verfolgen ist mit typischen Klassifizierungsalgorithmen nicht möglich.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Information repräsentativ für eine Vielzahl erster Wertepaare. Die ersten Wertepaare können bevorzugt in einem zweidimensionalen Diagramm darstellbar sein. Ein erster Wert der ersten Wertepaare entspricht beispielsweise jeweils einer Position auf einer x-Achse zweidimensionalen Diagramms. Weiterhin entspricht ein zweiter Wert der ersten Wertepaare, der dem ersten Wert zugeordnet ist, jeweils einem Punkt auf einer y-Achse des zweidimensionalen Diagramms.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die zweite Information repräsentativ für eine Vielzahl zweiter Wertepaare. Die zweiten Wertepaare können bevorzugt in dem zweidimensionalen Diagramm darstellbar sein. Ein erster Wert der zweiten Wertepaare entspricht beispielsweise jeweils einer Position auf einer x-Achse des zweiten zweidimensionalen Diagramms. Weiterhin entspricht ein zweiter Wert der zweiten Wertepaare, der dem ersten Wert zugeordnet ist, jeweils einem Punkt auf einer y-Achse des zweidimensionalen Diagramms.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist jedes erste Wertepaar und jedes zweite Wertepaar repräsentativ für eine während des Verstellens der Weiche auftretende Stromsequenz. Beispielsweise tritt an dem der Weiche zugeordneten elektrischen Bauteil durch eine Bewegung der Gleiszunge von der ersten Position in die zweite Position ein elektrischer Strom auf, der einer Stromsequenz entspricht. Weiterhin kann an dem der Weiche zugeordneten elektrischen Bauteil durch eine Bewegung der Gleiszunge von der zweiten Position in die erste Position ein elektrischer Strom auftreten, der einer Stromsequenz entspricht. Eine Stromsequenz umfasst hierbei Stromstärken zu verschiedenen Zeitpunkten, die während der Bewegung der Gleiszunge von der ersten Position in die zweite Position auftreten oder umgekehrt. Das heißt, eine Stromsequenz wird durch die Strompunkte gebildet, die während einer Bewegung von einer Position in eine andere Position auftreten.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist jedes erste Wertepaar repräsentativ für eine während eines ersten Zeitintervalls aufgenommene Stromsequenz. Bevorzugt wird in dem ersten Zeitintervall eine Vielzahl von ersten Stromsequenzen aufgenommen. Das heißt, die Gleiszunge wird im ersten Zeitintervall mehrmals zwischen den zwei Positionen hin und her bewegt, wobei bei jeder Positionsänderung eine Stromsequenz akquiriert wird. Bevorzugt beginnt das erste Zeitintervall direkt nach einer Weichenwartung, insbesondere höchstens 24 h nach der Weichenwartung.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist jedes zweite Wertepaar repräsentativ für eine während eines zweiten Zeitintervalls aufgenommene Stromsequenz. Bevorzugt wird in dem zweiten Zeitintervall eine Vielzahl von zweiten Stromsequenzen aufgenommen. Das heißt, die Gleiszunge wird im zweiten Zeitintervall mehrmals zwischen den zwei Positionen hin und her bewegt, wobei bei jeder Positionsänderung eine Stromsequenz akquiriert wird.
• Jeder Stromsequenz ist bevorzugt ein Wertepaar zugeordnet. Damit können im ersten Zeitintervall eine Vielzahl von ersten Wertepaaren gebildet werden und im zweiten Zeitintervall eine Vielzahl von zweiten Wertepaaren.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens liegt das zweite Zeitintervall zeitlich nach dem ersten Zeitintervall. Die beiden Zeitintervalle überlappen beispielsweise nicht miteinander. Die zweiten Stromsequenzen werden bevorzugt zeitlich nach den ersten Stromsequenzen aufgenommen.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die ersten Wertepaare und die zweiten Wertepaare jeweils durch einen Mittelwert und eine Standardabweichung der zugeordneten Stromsequenz gebildet. Bevorzugt werden von den ersten Stromsequenzen, die im ersten Zeitintervall aufgenommen werden, jeweils ein erster Mittelwert und eine erste Standardabweichung gebildet. Weiterhin werden von den zweiten Stromsequenzen, die im zweiten Zeitintervall aufgenommen werden, jeweils ein zweiter Mittelwert und eine zweite Standardabweichung gebildet.
• Bevorzugt umfasst die erste Information die ersten Mittelwerte und die ersten Standardabweichungen. Weiterhin umfasst die zweite Information bevorzugt die zweiten Mittelwerte und die zweiten Standardabweichungen.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ermittelt der Algorithmus einen gerichteten Hausdorff-Abstand der ersten Wertepaare und der zweiten Wertepaare, der den Zustand der Weiche repräsentiert. Der gerichtete Hausdorff-Abstand entspricht der maximalen Entfernung der ersten Wertepaare zum nächstgelegenen Punkt der zweiten Wertepaare.
• Der gerichtete Hausdorff-Abstand h(A,B) kann durch folgende Formel beschrieben werden: $$h\left(A,B\right)=\underset{\alpha \epsilon {\rm A}}{{\displaystyle max}}\left\{\underset{b\epsilon B}{{\displaystyle min\left(d\left(a,b\right)\right)}}\right\},$$

  

  wobei die erste Information A die ersten Wertepaare a umfasst und die zweite Information B die zweiten Wertepaare b. Die ersten Wertepaare a repräsentieren hier den Sollzustand der Weiche und die zweiten Wertepaare b den Istzustand. Weiterhin sind d(a,b) Abstände von jeweils einem der ersten Wertepaare zu einem der zweiten Wertepaare.
• Bei dem Algorithmus, der den gerichteten Hausdorff-Abstand zwischen den ersten Wertepaaren und den zweiten Wertepaaren ermittelt, werden zunächst die Abstände von jedem ersten Wertepaar a zu den zweiten Wertepaaren b ermittelt, wobei jeweils der minimale Abstand ermittelt wird.
• Nach dem Ermitteln der minimalen Abstände wird der größte Abstand der minimalen Abstände ermittelt. Der größte Abstand entspricht dem gerichteten Hausdorff-Abstand h(A,B).
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Information repräsentativ für zumindest 10 erste Wertepaare. Das heißt, im ersten Zeitintervall wird die Weiche zumindest 10 Mal verstellt. Insbesondere bewegt sich die Gleiszunge im ersten Zeitintervall zumindest 10 Mal von einer Position in eine andere Position. Damit werden zumindest 10 erste Stromsequenzen bereitgestellt. Insbesondere ist die erste Information repräsentativ für zumindest 500 erste Wertepaare.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die zweite Information repräsentativ für zumindest 10 zweite Wertepaare. Das heißt, im zweiten Zeitintervall wird die Weiche zumindest 10 Mal verstellt. Insbesondere bewegt sich die Gleiszunge im zweiten Zeitintervall zumindest 10 Mal von einer Position in eine andere Position. Damit werden zumindest 10 zweite Stromsequenzen bereitgestellt. Insbesondere ist die erste Information repräsentativ für zumindest 500 zweite Wertepaare. Eine Anzahl der ersten Wertepaare und eine Anzahl der zweiten Wertepaare sind beispielsweise verschieden voneinander.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfassen die Stromsequenzen jeweils wenigstens 100 Datenpunkte. Ein Datenpunkt umfasst bevorzugt eine Stromstärke der Stromsequenz zu einem Zeitpunkt. Insbesondere umfassen die Stromsequenzen jeweils wenigstens 300 Datenpunkte. Besonders bevorzugt umfassen die Stromsequenzen jeweils zwischen 150 und 250 Datenpunkte.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfassen das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall jeweils zwischen einschließlich 2 Stunden und 48 Stunden und überlappen zeitlich nicht miteinander.
• Des Weiteren wird eine Vorrichtung angegeben. Bei der Vorrichtung handelt es sich insbesondere um einen Computer. Die Vorrichtung umfasst einen Prozessor, der so eingerichtet ist, dass er das hier beschriebene Verfahren ausführt. Die Vorrichtung ist zum Beispiel eine bezüglich des Schienenfahrzeuges externe Vorrichtung. Weiterhin ist die Vorrichtung beispielsweise Teil der Weiche. Alternativ ist die Vorrichtung eine bezüglich der Weiche externe Vorrichtung.
• Zudem wird ein Computerprogramm angegeben. Das Computerprogramm umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das hier beschriebene Verfahren auszuführen.
• Weiterhin wird ein computerlesbares Speichermedium angegeben. Das computerlesbare Speichermedium umfasst Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das hier beschriebene Verfahren auszuführen.
• Des Weiteren wird ein System angegeben. Das System umfasst eine hier beschriebene Vorrichtung, eine Weiche für Schienenfahrzeuge, die verstellbar ausgebildet ist, und zumindest ein elektrisches Bauteil, in dem beim Verstellen der Weiche ein Strom auftritt. Der auftretende Strom wird bei der Verstellung der Weiche bevorzugt als eine Stromsequenz aufgenommen.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Systems umfasst das elektrische Bauteil einen Sensor.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Systems ist der zumindest eine Sensor ein induktiver Sensor, in dem beim Verstellen der Weiche ein induzierter Strom auftritt. Bevorzugt umfasst die Gleiszunge ein Metall und ist über dem induktiven Sensor angeordnet. Wird die Gleiszunge bewegt, wird ein Strom in dem darunter angeordneten induktiven Sensor eingeprägt. Dieser induzierte, im Sensor auftretende Strom, ist repräsentativ für den Zustand der Weiche.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Systems ist der zumindest eine Sensor ein Stromsensor, in dem beim Verstellen der Weiche ein Strom auftritt, der einen Betriebsstrom der Weiche repräsentiert. In dieser Ausführungsform umfasst der Sensor beispielsweise einen Widerstand, der an einer Stromzuführung des Stellmotors der Gleiszunge angebracht ist. Wird die Gleiszunge bewegt, wird ein Betriebsstrom an der Stromzuführung angelegt und eine Spannung fällt bevorzugt an dem Widerstand ab. Damit tritt ein Strom in dem Stromsensor durch das Bewegen der Gleiszunge auf, der ebenfalls repräsentativ für den Zustand der Weiche ist.
• Weiterhin kann das elektrische Bauteil durch alle denkbaren Sensoren gebildet sein, in denen beim Verstellen der Weiche ein Strom auftritt.
• Die obigen aufgeführten Ausführungsformen und die darin erläuterten Merkmale sind miteinander kombinierbar.
  Die oben genannten Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung und die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden durch die folgende Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den entsprechenden Figuren weitergehend erläutert. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
• Es zeigen:
• 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel des Systems in Draufsicht,
• 3 eine exemplarische Darstellung eines Strom-Zeit-Diagramms,
• 4 und 5 eine exemplarische Darstellung von Wertepaaren in jeweils einem zweidimensionalen Diagramm,
• 6 und 7 Ablaufdiagramme zu Ausführungsbeispielen des Verfahrens.
• Das System gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 umfasst eine Weiche 1 für Schienenfahrzeuge 2. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schienenfahrzeug 2 Teil eines Zuges. Die Weiche ist zwischen zwei Stellungen verstellbar. Die Weiche 1 umfasst zumindest ein Gleis 7, das als Fahrbahn für Schienenfahrzeuge 2 ausgebildet ist. Mit der Weiche 1 wird eine Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs 2 vorgegeben, die der Fahrspur 9 des Schienenfahrzeugs 2 entspricht.
• Die Weiche 1 umfasst weiterhin eine Gleiszunge 8, die den beweglichen Teil der Weiche 1 bildet. Die Gleiszunge 8 ist zwischen zwei Positionen P1, P2 hin und her bewegbar. Befindet sich die Gleiszunge 8 gemäß 1 in Position P1, ist die Weiche 1 so gestellt, dass das Schienenfahrzeug 2 geradlinig auf den ersten Weichenabschnitt W1 fahren kann. Befindet sich die Gleiszunge 8 gemäß 2 in Position P2, ist die Weiche 1 so gestellt, dass das Schienenfahrzeug 2 auf den zweiten Weichenabschnitt W2 fahren kann. Die Gleiszunge 8 wird hier zwischen den zwei Positionen P1, P2 hin und her gefahren. Die Gleiszunge 8 wird bevorzugt durch einen Stellmotor 6 angetrieben.
• Weiterhin umfasst das System ein elektrisches Bauteil 5, in dem bei einer Verstellung der Weiche 1, insbesondere bei der Bewegung der Gleiszunge 8, ein Strom auftritt. Das elektrische Bauteil 5 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen induktiven Sensor.
• Zudem umfasst das System eine Vorrichtung 3 mit einem Prozessor 4. Die Vorrichtung 3 ist bevorzugt mit dem elektrischen Bauteil 5 gekoppelt. Damit ist die Vorrichtung 3 bevorzugt dazu ausgebildet, den im elektrischen Bauteil 5 auftretenden Strom zu erfassen und zu verarbeiten.
• Die exemplarische Darstellung des Strom-Zeit-Diagramms gemäß der 3 umfasst zwei Stromsequenzen S, die jeweils durch eine Verstellung der Weiche 1 auftreten. Die erste Stromsequenz S(T1) ist innerhalb eines ersten Zeitintervalls T1 aufgenommen. Die zweite Stromsequenz S(T2) ist innerhalb eines zweiten Zeitintervalls T2 aufgenommen. Die Stromsequenzen S sind jeweils aus Datenpunkten DP gebildet, die eine Stromstärke I der Stromsequenz S zu einem Zeitpunkt t repräsentieren. Eine Stromsequenz S umfasst hier jeweils wenigstens 100 Datenpunkte DP.
• Die Stromsequenzen werden jeweils durch ihre Standardabweichung σ und ihren Mittelwert µ charakterisiert. Die erste Stromsequenz S(T1) weist hierbei eine erste Standardabweichung σ(S(T1)) und einen ersten Mittelwert µ(S(T1)) auf. Die erste Standardabweichung σ(S(T1)) und der erste Mittelwert µ(S(T1)) bilden ein erstes Wertepaar V1. Die zweite Stromsequenz S(T2) weist eine zweite Standardabweichung σ(S(T2)) und einen zweiten Mittelwert µ(S(T2)) auf. Weiterhin bilden die zweite Standardabweichung σ(S(T2)) und der zweite Mittelwert µ(S(T2)) ein zweites Wertepaar V2.
• In dem ersten Zeitintervall T1 und im zweiten Zeitintervall T2 werden jeweils eine Vielzahl erster Stromsequenzen S(T1) und zweiter Stromfrequenzen S(T2) aufgenommen. Damit werden auch eine Vielzahl erster Wertepaare V1 und eine Vielzahl zweiter Wertepaare V2 bereitgestellt.
• Die ersten Wertepaare V1 und die zweiten Wertepaare V2 sind in einem zweidimensionalen Diagramm darstellbar (4 und 5).
• In dem Ablaufdiagramm gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 werden zunächst eine erste Information I1 und eine zweite Information I2 bereitgestellt. Die erste Information I1 ist repräsentativ für einen Strom in einem Sollzustand Z1 der Weiche 1. Die zweite Information I2 ist repräsentativ für einen Strom in einem Istzustand Z2 der Weiche 1. Die erste Information I1 ist beispielsweise repräsentativ für erste Wertepaare V1 der 4. Die zweite Information I2 ist beispielsweise repräsentativ für zweite Wertepaare V2 der 5.
• Nachfolgend wird ein Algorithmus A bereitgestellt. Der Algorithmus A ist zur Ermittlung des Zustandes Z der Weiche 1 in Abhängigkeit von der ersten Information I1 und zweiten Information I2 eingerichtet.
• Mithilfe des Algorithmus A und in Abhängigkeit von der ersten Information I1 und von der zweiten Information 2 wird der Zustand Z der Weiche 1 ermittelt. Bevorzugt wird mithilfe des Algorithmus A ein gerichteter Hausdorff-Abstand D ermittelt. Der gerichtete Hausdorff-Abstand D ist hierbei repräsentativ für einen Zustand Z der Weiche 1. Beispielsweise wird der Hausdorff-Abstand D zwischen den beiden Mengen der Wertepaare V1, V2 der 4 und 5 ermittelt.
• Falls der ermittelte Zustand Z ein kritischer Zustand Z_krit ist oder diesen übersteigt, wird ein Ausgangssignal M zur Signalisierung des kritischen Zustands Z_krit der Weiche 1 ausgegeben.
• In dem Ablaufdiagramm gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 werden zunächst erste Stromsequenzen S(T1) und zweite Stromsequenzen S(T2) aufgenommen. Zu jeder Stromsequenz S wird nachfolgend eine zugehörige Standardabweichung σ und ein zugehöriger Mittelwert µ ermittelt. Die Standardabweichungen σ und die Mittelwerte µ der ersten Stromsequenzen S(T1) bilden die ersten Wertepaare V1 und die Standardabweichungen σ und die Mittelwerte µ der zweiten Stromsequenzen S(T1) bilden die zweiten Wertepaare V2. Die ersten Wertepaare V1 und die zweiten Wertepaare V2 sind in Verbindung mit den 4 und 5 exemplarisch dargestellt.
• Die ersten Wertepaare V1 bilden hier die erste Information I1 und die zweiten Wertepaare V2 bilden die zweite Information 12.
• Auch hier wird mithilfe des Algorithmus A ein gerichteter Hausdorff-Abstand D ermittelt. Falls der ermittelte gerichtete Hausdorff-Abstand D ein kritischer gerichtete Hausdorff-Abstand Dkrit ist oder diesen übersteigt, wird der Zustand der Weiche als ein kritischer Zustand eingestuft und es wird ein Ausgangssignal M zur Signalisierung des kritischen Zustands Z_krit der Weiche 1 ausgegeben.
• Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen detailliert dargestellt und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele und die darin erläuterten konkreten Merkmalskombinationen beschränkt. Weitere Variationen der Erfindung können von einem Fachmann erhalten werden, ohne den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

1

Weiche

2

Schienenfahrzeug

3

Vorrichtung

4

Prozessor

5

elektrisches Bauteil

6

Stellmotor

7

Gleis

8

Gleiszunge

9

Fahrspur

A

Algorithmus

I1

erste Information

I2

zweite Information

P1

erste Position

P2

zweite Position

M

Ausgangssignal

Z

Zustand

Z_krit

kritischer Zustand

Z1

Sollzustand

Z2

Istzustand

V1

erste Wertepaare

V2

zweite Wertepaare

S

Stromsequenz

T1

erstes Zeitintervall

T2

zweites Zeitintervall

D

gerichteter Hausdorff-Abstand

Dkrit

kritischer gerichteter Hausdorff-Abstand

DP

Datenpunkt

W1

erster Weichenabschnitt

W2

zweiter Weichenabschnitt

I

Stromstärke

t

Zeitpunkt

σ

Standardabweichung

µ

Mittelwert

Claims (12)

1. Verfahren zur Ermittlung eines Zustands (Z) einer Weiche (1) für Schienenfahrzeuge (2), wobei - die Weiche (1) verstellbar ausgebildet ist, und - beim Verstellen der Weiche (1) ein elektrischer Strom in einem der Weiche (1) zugeordneten elektrischen Bauteil (5) auftritt, - das Verfahren die Schritte umfasst: A) Bereitstellen einer ersten Information (I1), die repräsentativ für den Strom in einem Sollzustand (Z1) der Weiche (1) ist, B) Bereitstellen einer zweiten Information (I2), die repräsentativ für einen Strom in einem Istzustand (Z2) der Weiche (1) ist, C) Bereitstellen eines Algorithmus (A) zur Ermittlung des Zustandes (Z) der Weiche (1) in Abhängigkeit von der ersten Information (I1) und zweiten Information (I2), D) Ermitteln des Zustandes (Z) der Weiche (1) mithilfe des Algorithmus (A) in Abhängigkeit von der ersten Information (I1) und zweiten Information (I2), und, falls der ermittelte Zustand (Z) ein kritischer Zustand (Z_krit) ist, D) Erzeugen eines Ausgangssignals (M) zur Signalisierung des kritischen Zustands (Z_krit) der Weiche (1) .
2. Verfahren nach dem Anspruch 1, wobei - die erste Information (I1) repräsentativ für eine Vielzahl erster Wertepaare (V1) ist, - die zweite Information (I2) repräsentativ für eine Vielzahl zweiter Wertepaare (V2) ist, - jedes erste Wertepaar (V1) und jedes zweite Wertepaar (V2) repräsentativ für eine während der Verstellung der Weiche (1) von einer in die andere Position (P1, P2) auftretenden Stromsequenz (S) ist, - jedes erste Wertepaar (V1) repräsentativ für eine während eines ersten Zeitintervalls (T1) aufgenommene Stromsequenz (S) ist, - jedes zweite Wertepaar (V2) repräsentativ für eine während eines zweiten Zeitintervalls (T2) aufgenommene Stromsequenz (S) ist, - das zweite Zeitintervall (T2) zeitlich nach dem ersten Zeitintervall (T1) liegt.
3. Verfahren nach dem Anspruch 2, wobei die ersten Wertepaare (V1) und die zweiten Wertepaare (V2) jeweils durch einen Mittelwert (µ) und eine Standardabweichung (σ) der zugeordneten Stromsequenz (S) gebildet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei der Algorithmus (A) einen gerichteten Hausdorff-Abstand (D) der ersten Wertepaare (V1) und der zweiten Wertepaare (V2) ermittelt, der den Zustand (Z) der Weiche (1) repräsentiert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 4, wobei - die erste Information (I1) repräsentativ für zumindest 10 erste Wertepaare (V1) ist, und - die zweite Information (I2) repräsentativ für zumindest 10 zweite Wertepaare (V2) ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Stromsequenzen (S) jeweils wenigstens 100 Datenpunkte (DP) umfassen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das erste Zeitintervall (T1) und das zweite Zeitintervall (T2) jeweils zwischen einschließlich 2 h und 48 h umfassen und zeitlich nicht miteinander überlappen.
8. Vorrichtung (3), umfassend einen Prozessor (4), der so eingerichtet ist, dass er ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
9. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
10. Computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
11. System, umfassend: - eine Vorrichtung (3) nach Anspruch 8, - eine Weiche (1) für Schienenfahrzeuge (2), die verstellbar ausgebildet ist, und - zumindest ein elektrisches Bauteil (5), in dem beim Verstellen der Weiche (1) ein Strom auftritt.
12. System nach dem Anspruch 11, bei dem - das elektrische Bauteil (5) ein Sensor umfasst, - der zumindest eine Sensor ein induktiver Sensor ist, in dem beim Verstellen der Weiche (1) ein induzierter Strom auftritt, oder - der zumindest eine Sensor ein Stromsensor ist, in dem beim Verstellen der Weiche ein Strom auftritt, der einen Betriebsstrom der Weiche repräsentiert.

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