DE19826765A1 - Verfahren und Einrichtung zur Zustandsbewertung eines Bahngleises - Google Patents

Abstract

Die Fahrzeuge (T) leiten akustische Signale in die Schienen eines Bahngleises (B) ein und werten die dabei in den Schienen erzeugten Echos aus, indem sie diese mit früher ermittelten Echosignalen vergleichen. Daraus läßt sich erkennen, ob sich bestimmte Parameter des Bahngleises, die Auswirkungen auf die Struktur der Echosignale haben, gegenüber den früher vorhandenen Zustandswerten markant geändert haben. Auf diese Weise läßt sich z. B. die Notwendigkeit der Nachbearbeitung der Schienenlaufflächen und/oder das Auftreten von Schienenbrüchen erkennen. Der Bewertungsvorgang kann entweder auf den Fahrzeugen oder aber in einer Leitstelle erfolgen.

Description

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

Dort geht es um die Zustandsbewertung von Bahngleisen, wobei unter Zustandsbewertung insbesondere die Gleisüberwachung (Frei/Besetztmeldung), die Schienenbrucherkennung und das Er­ kennen von Gleisarbeiten, z. B. durch eine Arbeitsrotte, zu verstehen ist. Für diese Zustandsbewertung werden in minde­ stens eine Schiene des zu bewertenden Bahngleises Prüfsignale eingespeist, die in den Bahngleisen zum Entstehen von Signalantworten führen; diese Signalantworten sind weitgehend verschieden von den sie erzeugenden Prüfsignalen und lassen sich inhaltlich bewerten. Sie sind markant abhängig vom aktu­ ellen Gleiszustand, d. h. sie unterscheiden sich gegenüber einer bei freiem und intaktem Gleis auftretenden Signalant­ wort in markanter Weise bei Veränderung des dort berücksich­ tigten Zustandes. So lassen sich Gleisbesetzungen, Schienen­ unterbrechungen und Manipulationen in den Schienen feststel­ len.

Eine im Hauptpatent offenbarte Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sieht stationäre Anordnungen am Bahngleis vor, über die Prüfsignale in die Gleise eingespeist und Signalantworten von den Gleisen abgegriffen werden. In einem ersten Zusatzpatent wird auf eine fahrzeugseitige Zustandsbe­ wertung von Bahngleisen abgestellt, bei der die Schienenfahr­ zeuge die Prüfsignale in die Schienen einleiten und die dar­ aus erzeugten Signalantworten auswerten.

Bei der fahrzeugseitigen Zustandsbewertung von Bahngleisen machen sich mindestens dann, wenn diese Bewertung während der Fahrt stattfindet, die Laufgeräusche des bewertenden Fahrzeu­ ges bzw. des Fahrzeugverbandes, zu dem dieses Fahrzeug ge­ hört, ungünstig bemerkbar, weil sie die Signalantworten über­ lagern und verwischen; es ist deshalb notwendig, die ermit­ telten Signalantworten vor ihrer Bewertung durch einen Fil­ tervorgang vom Einfluß der Laufgeräusche zu befreien.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer fahr­ zeugseitigen Zustandsbewertung ohne derartige Filterfunktio­ nen aus zukommen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmales des Patentanspruches 1 bzw. der Pa­ tentansprüche 5 oder 6.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß sich nicht nur relativ energiereiche Prüfsignale sondern auch die Laufgeräusche eines Fahrzeugs oder Fahrzeugverbandes zur Be­ wertung bestimmter Zustandsparameter eines Bahngleises heran­ ziehen lassen, weil nämlich diese Laufgeräusche außer von der Zusammensetzung des die Laufgeräusche verursachenden Fahr­ zeugverbandes im wesentlichen von seiner Fahrgeschwindigkeit und der Beschaffenheit des Bahngleises abhängen. Die Erfin­ dung besteht nun darin, die beim Befahren eines Bahngleises als Folge der mechanischen Beanspruchung der Fahrschienen als Echos auftretenden Laufgeräusche mit entsprechenden Normfunk­ tionen solcher Laufgeräusche zu vergleichen, um hieraus auf unterschiedliche Zustände des Bahngleises schließen zu kön­ nen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben.

So sollen die akustischen Signale zum Erzeugen der Echos ge­ mäß Anspruch 2 durch die Laufgeräusche der Schienenfahrzeuge dargestellt werden. Dies macht es möglich, ohne gesonderte Einrichtungen zum Einleiten akustischer Prüfsignale in die Fahrschienen auszukommen.

Nach der Lehre des Anspruches 3 können zusätzlich hierzu oder auch ausschließlich von den Fahrzeugen aus Ultraschallsignale in die Fahrschienen eingeleitet werden. Dies hätte den Vor­ teil, daß diese Signale mindestens ein Stück weit auch in die Fahrschienen eindringen und so besonders geeignet sind, um z. B. Schienenbrüche erkennen zu können.

Für das Bewerten der Signalantwort ist nach der Lehre des An­ spruches 4 vorgesehen, die in oder von der Schiene erzeugten Echos zu digitalisieren und dann hinsichtlich Amplitude und/oder Frequenzen und/oder zeitlichen Folge der Signale zu bewerten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen zum Durchführen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 5 und 6 angegeben, wobei die Einrichtung gemäß Anspruch 5 zu einer rein fahr­ zeugseitigen Zustandsbewertung dient, während die Einrichtung gemäß Anspruch 6 die Bewertung der Gleiszustände in einer Zentrale vorsieht.

Für beide Lösungsvarianten ist gemäß Anspruch 7 vorgesehen, daß die Fahrzeuge die von ihn detektierten Echos vorverarbei­ ten und dann dem Vergleich mit entsprechend modifizierten früheren Echos zuführen. Dies vereinfacht den Vergleichsvor­ gang und führt auch zu einer Reduzierung an Speichervolumen zum Hinterlegen der Referenzechos.

In besonders vorteilhafter Weise sollen die Eirichtungen zur Zustandsbewertung von Bahngleisen dazu verwendet sein, den ordnungsgerechten Zustand der Schienenlaufflächen zu kenn­ zeichnen bzw. eine Meldung abzugeben, wenn die Laufflächen aufgrund unterschiedlicher Abnutzung nachgeschliffen werden sollen.

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

Die Zeichnung zeigt ein Bahngleis B, das von einem Schienen­ fahrzeug T, beispielsweise dem Triebfahrzeug eines Fahrzeug­ verbandes, befahren wird. Dieses Schienenfahrzeug erzeugt beim Vorrücken auf dem Bahngleis Laufgeräusche, die minde­ stens zum Teil in die Schienen des Bahngleises eingekoppelt werden. Sie führen dort zu Echos, die sich auf dem Fahrzeug von den in die Fahrschienen eingeleiteten Laufgeräuschen se­ parieren lassen. Die aus mindestens einer Schiene des Bahn­ gleises auf das Fahrzeug T ausgekoppelten Echos sind in ihrer Struktur abhängig von der antriebstechnischen und konstrukti­ ven Ausgestaltung der Fahrzeuge des Fahrzeugverbandes, ihrer Vorrückgeschwindigkeit und bestimmten Zustandsparametern des befahrenen Bahngleises. So werden sich die auf das Fahrzeug auskoppelbaren Echos des Bahngleises beim Befahren unter­ schiedlich fest gestopfter Schotterbettungen und unterschied­ licher Laufflächenbeschaffenheit unterscheiden. Diese Unter­ scheidungen lassen sich auf einem Fahrzeug erkennen, wenn die aktuellen Echosignale mit zu einem früheren Zeitpunkt vom gleichen Fahrzeugverband auf dem gleichen Bahngleis bei völ­ lig intaktem Bahngleis erzeugten Echos verglichen werden. Hierzu weist das Fahrzeug zwei Speicher S1 und S2 auf, von denen der eine zum Registrieren der beim Befahren des Gleises erzeugten aktuellen Echos und der andere zum Registrieren von früher ermittelten Echos dient. Ein Streckenatlas C sorgt da­ für, daß die in den Speichern hinterlegten Daten ortsbezogen ausgelesen und einem Vergleicher V zugeführt werden. Dieser Vergleicher vergleicht die hinterlegten Echos mit den aktuel­ len Echos, bewertet die detektierten Abweichungen und führt sie einer Datenausgabe D zu. Diese Datenausgabe zeigt z. B. an, daß die Echos beim Befahren eines bestimmten Schienen­ stückes in vorgegebener Weise abweichen von den früher beim Befahren dieses Schienenstückes aufgenommenen Echos. Über­ schreiten diese Abweichungen einen vorgegebenen Grenzwert, so ist dies ein Indiz dafür, daß die Laufflächen der Schienen nachgearbeitet werden müssen. Dieser Umstand wird über die Datenausgabe z. B. optisch oder akustisch signalisiert und z. B. auf dem Funkwege an eine Leitstelle übermittelt.

Zusätzlich zu den Laufgeräuschen können von den Fahrzeugen aber auch andere akustische Signale in die Schienen eines Bahngleises eingeleitet und die entsprechenden Echos aus die­ sen wieder ausgelesen werden. Solche zusätzlichen akustischen Signale können z. B. Ultraschallsignale sein, die mindestens teilweise in die Schienen eindringen und dabei auch andere Parameter des Bahngleises erfassen als niederfrequente aku­ stische Signale; Ultraschallsignale sind insbesondere geeig­ net, um Schienenbrüche und sonstige Unregelmäßigkeiten im Schienenverlauf zu erkennen. Es ist auch möglich, für die Zu­ standsbewertung nur die auf den Ultraschallsignalen beruhen­ den Echoanteile zu bewerten.

Die Zustandsbewertung des Bahngleises muß nicht zwingend auf den Fahrzeugen erfolgen, welche die akustischen Signale in das Bahngleis einspeisen und die entsprechenden Echos aus den Bahngleisen auskoppeln. Vielmehr ist es auch möglich, die Echobewertung in einer zentralen Leitstelle vorzunehmen. Die Fahrzeuge haben hierzu die aktuellen Echosignale zusammen mit Fahrort- und Geschwindigkeitsmeldungen auf dem Funkwege an die Leitstelle zu übermitteln. In der Leitstelle selbst sind die von den einzelnen Fahrzeugverbänden zu einem früheren Zeitpunkt aufgenommenen Normalfunktionen der Echosignale ab­ gelegt, so daß durch fahrortbezogenen Vergleich der Echosi­ gnale etwaige bemerkenswerten Zustandsparameter erkannt wer­ den können.

Insbesondere bei einer zentralen Bewertung der Zustandspara­ meter eines Bahngleises ist es von Vorteil, wenn die zu de­ tektierenden und zu bewertenden Echos vor der Übertragung an die Leitstelle einer Vorverarbeitung unterzogen werden, die zu einer Reduzierung der zu übertragenden Datenmenge führt. Selbstverständlich müssen dann auch die Vergleichsdaten der Leitstelle in entsprechender Weise vorliegen oder aber aus den übermittelten reduzierten Daten müssen die ursprünglichen Daten für den anschließenden Datenvergleich zurückgewonnen werden.

Die miteinander zu vergleichenden aktuellen und früher ermit­ telten Daten sind auf dem Fahrzeug oder in der Leitstelle hinsichtlich ihrer Amplitude, ihrer Frequenz oder hinsicht­ lich der Verteilung der Signale über eine gewisse Antwortzeit zu analysieren. Die aktuellen und die hinterlegten früheren Echosignale können von Fahrzeugverband zu Fahrzeugverband ab­ hängig von dessen konstruktiver und antriebstechnischer Aus­ bildung sowie der Anzahl der Radsätze des Fahrzeugverbandes durchaus verschieden voneinander sein, so daß jeweils ent­ sprechende Normalfunktionen für die einzelnen Fahrzeugverbän­ de hinterlegt sein müssen. Auch ist es möglich, daß die Echos ortsselektiv verschieden voneinander sind, so daß auf ein fahrortbezogenes gemeinsames Auslesen der Speicher für die aktuellen und die früheren Echosignale abzustellen ist. Wo diese Ortsselektivität und/oder Fahrzeugselektivität nicht gegeben ist, oder nur eine untergeordnete Rolle spielt, kann auf das ortsgebundene Abspeichern und Auslesen fahrortbezoge­ ner älterer Echosignale und die fahrzeugindividuelle Abspei­ cherung unterschiedlicher Echosignale verzichtet werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Zustandsbewertung eines Bahngleises durch Ein­ beziehen mindestens einer Schiene des Bahngleises in ein Über­ tragungssystem zwischen einem Energiesender und einem Ener­ gieempfänger, wobei der mindestens einen Schiene ein Prüfsignal zugeführt wird und die daraus erzeugte Signalantwort zur Bewer­ tung des aktuellen Gleiszustandes mit einer Normalfunktion ei­ ner Signalantwort verglichen wird, nach Patent (internes Akten­ zeichen GR 98 P 4112 DE), dadurch gekennzeichnet,
daß von mindestens einem das Bahngleis (B) belegenden Schienen­ fahrzeug (T) akustische Signale in die mindestens eine Schiene eingeleitet und von mindestens einem Fahrzeug des gleichen Fahrzeugverbandes die daraufhin von der mindestens eine Schiene erzeugten Echos mit von dem betreffenden Fahrzeug/Fahrzeug­ verband zu einem früheren Zeitpunkt bei gleichen Fahrgeschwin­ digkeiten erzeugten Echos verglichen werden, und
daß aus den ortsselektiven Abweichungen zwischen den aktuellen und den früher erzeugten Echos auf den aktuellen Zustand des zu bewertenden Gleises geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die akustischen Signale durch die Laufgeräusche der Schie­ nenfahrzeuge 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 darge­ stellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf sowohl einer aktuellen als auch der früher er­ zeugte Echos in digitalisierter Form durch die Amplituden und/oder die Frequenzen und/oder die Verteilung von über die Antwortzeit aufgetretenen Signalen dargestellt wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Schienenfahrzeugen von den betreffenden Schienen­ fahrzeugen zu einem früheren Zeitpunkt ermittelte, für unter­ schiedliche Fahrgeschwindigkeiten und ggf. unterschiedliche Fahrorte geltende Normalfunktionen von Echos hinterlegt sind, die für in ordnungsgerechtem Zustand befindliche Bahngleise gelten,
daß die Fahrzeuge die aktuellen Echos mit entsprechenden früher ermittelten, in einem Speicher hinterlegten Echos vergleichen und aus den ortsbezogenen Abweichungen durch Wichtung der Ab­ weichungen auf den aktuellen Zustand des zu bewertenden Gleises schließen.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schienenfahrzeuge von ihnen ermittelte, für unter­ schiedliche Fahrgeschwindigkeiten und ggf. unterschiedliche Fahrorte geltende Echos an eine Zentrale melden, die die aktuellen Echos mit entsprechenden für den gleichen Fahrzeugverband, die gleiche Fahrgeschwindigkeit und ggf. den gleichen Fahrort geltende, aber zu einem früheren Zeitpunkt übermittelte Echos für in ordnungsgerechtem Zustand befindliche Bahngleise vergleicht und
daß sie aus den ortsbezogenen Abweichungen durch Wichtung der Abweichungen auf den aktuellen Zustand des zu bewertenden Glei­ ses schließt.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge die von ihnen detektierten Echos datentech­ nisch vorverarbeitet einem Vergleich mit entsprechend modifi­ zierten früheren Echos zuführen.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge und/oder die Zentrale aus dem Vergleich der aktuellen mit älteren Echos u. a. auf die Beschaffenheit der Schienenlaufflächen schließen.