DE19826764A1 - Verfahren und Einrichtung zur Zustandsbewertung eines Bahngleises - Google Patents

Abstract

Zur Zustandsbewertung eines Bahngleises (B) koppeln die Schienenfahrzeuge (T) akustische Signale in mindestens eine Schiene des Bahngleises ein und bewerten die daraufhin in der Schiene erzeugten Signalantworten. Dabei sind die die Signalantworten überlagernden Laufgeräusche des Fahrzeugs für die Bewertung der Signalantworten aus den aufgenommenen Antwortsignalen herauszufiltern. In besonders vorteilhafter Weise können die Laufgeräusche des Fahrzeugs selbst die akustischen Signale darstellen, die in den Bahngleisen die zur Zustandsbewertung erforderlichen Signalantworten entstehen lassen. Aus den Signalantworten läßt sich eine Aussage über den Frei- und Belegungszustand des Bahngleises, den Zustand der in die Prüfung einbezogenen Fahrschienen und/oder das Arbeiten an den Fahrschienen anleiten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Ein­ richtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solches Verfahren und eine solche Einrichtung sind aus dem nicht vorveröffentlichten Hauptpatent bekannt.

Dort werden zur Gleisüberwachung in mindestens eine Schiene eines Bahngleises impulsförmige Prüfsignale eingespeist; die­ se Prüfsignale führen zu Signalantworten, deren Frequenzen und Amplituden eine Aussage über den Zustand des zu bewerten­ den Bahngleises ermöglichen. So unterscheiden sich die aktu­ ellen Signalantworten in markanter Weise von für die einzel­ nen Bahngleise hinterlegten Referenz-Signalantworten, wenn sich die Reflexionseigenschaften der Bahngleise gegenüber den beim Aufnehmen der Referenz-Signalantworten vorhandenen Re­ flexionseigenschaften verändert haben. Solche Veränderungen der Reflexionseigenschaften treten insbesondere bei Schienen­ brüchen auf aber auch dann, wenn die Bahngleise durch Schie­ nenfahrzeuge besetzt sind, wobei das Maß der Abweichung zwi­ schen aktueller Signalantwort und Referenz-Signalantwort ab­ hängig ist vom Abstand der Schienenfahrzeuge zur Ein- und Ausspeisestelle der Prüfsignale. Eine im Hauptpatent offen­ barte Einrichtung zur Zustandsbewertung eines Bahngleises sieht eine stationäre Einspeisung der Prüfsignale in die Schienen eines Bahngleises und eine stationäre Auskopplung von Signalantworten aus den Schienen vor.

Insbesondere dort, wo Bahnfahrzeuge eine Strecke ohne Mitwir­ ken eines Stellwerkes eigenverantwortlich befahren sollen, ist es erforderlich, daß diese Fahrzeuge über den Zustand der von ihnen zu befahrenen Bahngleise Bescheid wissen. Insbeson­ dere müssen sie erkennen können, ob die vor ihnen liegende Strecke frei von anderen Bahnfahrzeugen ist und ob der son­ stige Zustand der Bahngleise ein Befahren mit unverminderter oder nur mit verminderter Geschwindigkeit zuläßt; der Grund für eine solche Geschwindigkeitsreduzierung kann z. B. im Er­ kennen eines Schienenbruches liegen oder im Erkennen von Ma­ nipulationen an den Schienen, beispielsweise durch eine Ar­ beitsrotte oder durch dazu nicht autorisierte Personen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das aus dem Haupt­ patent bekannte Verfahren so weiterzubilden, daß es auf den die Bahnanlage befahrenden Fahrzeugen zur Anwendung kommen kann. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.

Die Erfindung löst diese Aufgaben durch die Anwendung der Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 6.

Nach der Lehre des Anspruches 1 sollen die Fahrzeuge akusti­ sche Signale in mindestens eine Fahrschiene des von ihnen be­ fahrenen Gleises einleiten und die daraufhin in dieser Fahr­ schiene erzeugten Signalantworten zur Zustandsbeschreibung des Bahngleises heranziehen; etwaige die Signalantworten überlagernde eigene Fahrgeräusche sind dabei für die Bewer­ tung der Signalantworten aus den Antwortsignalen herauszufil­ tern.

Die im Anspruch 6 gekennzeichnete Einrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens sieht vor, daß auf den Schienenfahrzeugen Normalfunktionen von Signalantworten hinterlegt sind, die fahrortbezogen mit den aktuellen Signalantworten verglichen werden, wobei aus den ortsbezogenen Abweichungen dann auf den jeweiligen Zustand des Bahngleises zu schließen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den auf die Ansprüche 1 bzw. 6 zurückbezogenen Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläu­ tert.

Die Zeichnung zeigt schematisch ein Bahngleis B, das von ei­ nem Fahrzeug T befahren wird; bei dem Fahrzeug T kann es sich um das Triebfahrzeug eines Zugverbandes mit mehreren gekup­ pelten Fahrzeugen handeln. Das Fahrzeug ist mit einer Infor­ mationsquelle Q zum Erzeugen vorzugsweise impulsförmiger aku­ stischer Signale versehen. Diese akustischen Signale werden entweder über die Räder R des Fahrzeugs T oder einen separa­ ten Geber G in mindestens eine Fahrschiene des Bahngleises B eingeleitet. Bei den akustischen Signalen kann es sich z. B. um Ultraschallsignale handeln; in bevorzugter Weise können die akustischen Signale mindestens dann, wenn sich das Trieb­ fahrzeug T auf der Strecke bewegt, auch durch die Laufgeräu­ sche des Fahrzeugs gebildet werden.

Die vom Fahrzeug in die mindestens eine Schiene des Bahnglei­ ses eingeleiteten akustischen Prüfsignale bewirken dort das Entstehen von Signalantworten, welche bestimmte aktuelle Zu­ standswerte des Bahngleises bezeichnen; die Signalantworten sind von ihrem Erscheinungsbild markant verschieden von den Prüfsignalen, die sie entstehen lassen, sind von ihnen also unterscheidbar. Sie werden über einen Aufnehmer A und/oder über mindestens ein Rad des Fahrzeugs vom Fahrzeug aufgenom­ men und einer Impulssenke S zugeführt. Zur qualitativen Be­ wertung der Signalantworten führt die Senke diese einem Fil­ ter F zu. Dieses Filter dient dazu, die von der Senke aufge­ nommenen, nach Maßgabe der aktuellen Laufgeräusche verrausch­ ten Signalantwortsignale von den Laufgeräuschanteilen zu be­ freien. Hierzu ist das Filter mit einer Mikrofonanordnung M zum Erkennen der aktuellen Laufgeräusche versehen. Die berei­ nigten Signalantworten werden ortsbezogen verglichen mit in einem Streckenatlas C gespeicherten Normalfunktionen der Signalantworten. Diesem Zweck dient ein Vergleicher V, dem sowohl die aktuellen bereinigten Signalantworten als auch die die Normalfunktionen des Bahngleises darstellenden Signalant­ worten in digitalisierter Form durch die Amplituden und/oder die Frequenzen der über vorgegebene Antwortzeiten auftreten­ den Signalantworten zugeführt werden. Die Normalfunktionen der Signalantworten werden durch zu einem früheren Zeitpunkt bei freiem intaktem Gleis erzeugte Signalantworten darge­ stellt. Der Vergleicher erkennt aus den ihm übermittelten Eingangssignalen den Zustand des zu bewertenden Bahngleises hinsichtlich Gleisbelegung, Schienenzustand und Gleisbauar­ beiten. Hierzu wichtet der Vergleicher die von ihm festge­ stellten Abweichungen zwischen den Normalfunktionen der Signalantworten und den bereinigten aktuellen Signalantwor­ ten. Der Vergleich der aktuellen Signalantworten mit den hin- terlegten Referenz-Signalantworten ist selektiv, so daß u. a. nicht nur auf eine mögliche Belegung eines Gleises sondern auch auf den Abstand belegender Fahrzeuge von der Ein- bzw. Ausspeisestelle geschlossen werden kann.

In besonders vorteilhafter Weise soll eine aktuelle, berei­ nigte Signalantwort für den Fall, daß sie nur in sehr gerin­ ger Weise von der zugehörigen ortsbezogenen Normalfunktion abweicht, den gespeicherten Wert der Normalfunktion für die folgenden Bewertungvorgänge ersetzen. Hierdurch wird er­ reicht, daß langsame Veränderungen im Zustandsbild eines Bahngleises, wie sie z. B. durch Schienenkorrosionen, Tempe­ ratureinflüsse auf die Schienenbefestigungen und sich verän­ dernde Bettungen gegeben sind, keinen Einfluß haben auf das Ergebnis der Zustandsbewertung eines Bahngleises.

Für den fahrortbezogenen Vergleich der aktuellen Signalant­ worten mit den gespeicherten Normalfunktionen von Signalant­ worten ist ein geeignetes Verfahren zum fahrortbezogenen Ab­ rufen der hinterlegten Signalantworten zu wählen. Die Eigen­ ortung des Fahrzeugs kann dabei z. B. durch Satellitenortung erfolgen aber auch auf jede andere bekannte Art zur Fahrort­ ermittlung.

Ob das Fahrzeug seine eigenen Fahrgeräusche wie im darge­ stellten Ausführungsbeispiel über ein externes Mikrofon er­ mittelt oder z. B. durch Körperschall innerhalb des Fahr­ zeugs, ist prinzipiell ins Belieben des Fachmannes gestellt. Auch die Art der akustischen Signale und das Einbringen die­ ser Signale in die Fahrschiene bleibt dem Fachmann überlassen und sollte durch Versuche optimiert werden. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, wenn das Fahrzeug seine eigenen Laufgeräusche als Prüfsignale in die Schienen einspeist. Das hat allerdings zur Folge, daß die Laufgeräusche und damit auch die Signalantworten eine geschwindigkeitsabhängige Kom­ ponente beinhalten, die bei der Bewertung der Signalantworten zu berücksichtigen ist. Außerdem funktioniert diese Art der Zustandsbewertung nur, solange sich das Fahrzeug in Bewegung befindet; soll auch bei stillstehendem Fahrzeug eine Zu­ standsbewertung des Bahngleises stattfinden, so sind auf je­ den Fall zusätzliche akustische Signale, vorzugsweise impuls­ förmige Ultraschallsignale, in die Schienen einzukoppeln und die daraus entstehenden Signalantworten mit entsprechenden Normalfunktionen von Signalantworten zu vergleichen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Zustandsbewertung eines Bahngleises durch Einbeziehen mindestens einer Schiene des Bahngleises in ein Übertragungssystem zwischen einem Energiesender und einem Energieempfänger, wobei der mindestens einen Schiene ein Prüfsignal zugeführt wird und die daraus erzeugte Signalant­ wort zur Bewertung des aktuellen Gleiszustandes mit einer Normalfunktion der Signalantwort verglichen wird, nach Patent (internes Aktenzeichen GR 98 P 4112 DE) dadurch gekennzeichnet, daß von mindestens einem das Bahngleis (B) belegenden Schie­ nenfahrzeug (T) akustische Signale in die mindestens eine Schiene eingeleitet und von mindestens einem Fahrzeug des gleichen Fahrzeugverbandes die daraufhin in der mindestens einen Schiene erzeugten Signalantworten zur aktuellen Zu­ standsbeschreibung des Bahngleises bewertet werden, wobei etwaige die Signalantworten überlagernde eigene Laufge­ räusche für die Bewertung der Signalantworten aus den aufge­ nommenen Antwortsignalen herausgefiltert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die akustischen Signale durch die Laufgeräusche der Schienenfahrzeuge dargestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die akustischen Signale entweder ausschließlich oder zu­ sätzlich zu den Laufgeräuschen durch von den Fahrzeugen in die mindestens eine Schiene eingebrachte Ultraschallsignale dargestellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverlauf sowohl der aktuellen Signalantworten als auch der die Normalfunktionen des Bahngleises darstellen­ den Signalantworten in digitalisierter Form durch die Ampli­ tuden und/oder die Frequenzen der Signalkomponenten der Signalantworten über vorgegebene Antwortzeiten dargestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Normalfunktion einer Signalantwort für den Fall einer unterhalb eines zulässigen Wertes liegenden Abweichung von der Funktion einer aktuellen Signalantwort für folgende Be­ wertungsvorgänge durch diese ersetzt wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Schienenfahrzeugen (T) in einem Streckenatlas (C) bahngleisbezogene Normalfunktionen von Signalantworten hin­ terlegt sind, die für nicht belegte, in ordnungsgerechtem Zu­ stand befindliche Bahngleise (B) gelten,
daß die Fahrzeuge diese Normalfunktionen fahrortbezogen mit von ihnen aufgenommenen aktuellen und um mögliche Laufgeräu­ sche bereinigten Signalantworten vergleichen
und daß sie aus den ortsbezogenen Abweichungen durch Wichtung der Abweichungen auf den ordnungsgerechten Freizustand des Bahngleises oder auf Gleisbelegungen, Schienenbrüche oder Ma­ nipulationen an den Schienen schließen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge im Falle einer detektierten Gleisbelegung aus den Impulsmustern der Signalantworten und/oder ihren Amplituden auf ihren Abstand zu anderen Fahrzeugen auf dem betreffenden Bahngleis schließen.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge zum Herausfiltern ihrer Laufgeräusche aus den aktuellen Signalantworten von der eigenen Fahrgeschwin­ digkeit und/oder der Zusammenstellung des eigenen Fahrzeug­ verbandes abhängige Filterfunktionen berücksichtigen.