DE19836081A1 - Verfahren zur Früherkennung von Schäden an Schienenfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Um sich durch ungewöhnliche Geräusche oder Schwingungen ankündigende Schäden an Schienenfahrzeugen (F1) zuverlässig zu erkennen, werden die besonderen Beanspruchungen ausgesetzten Fahrzeugkomponenten (R1, R2) durch Sensoren (D1, D2) überwacht. Diese liefern aktuelle Schall- und Schwingungswerte, die mit entsprechenden Referenzwerten daraufhin verglichen werden, ob sie innerhalb vorgegebener Grenzwerte liegen. Diese Referenzwerte sind in einem Referenzspeicher (SR) hinterlegt und wurden zuvor aus einer Vielzahl von entsprechenden aktuellen Meßwerten ermittelt. Die Referenzwerte gelten für diejenigen Streckenpunkte, an denen sie zuvor entstanden sind. Um einen Bezug zwischen aktuellen Schall- und Schwingungswerten und den entsprechenden Referenzwerten herzustellen, werden die Referenzwerte mehrfach abgerufen, und zwar immer dann, wenn die Sensoren einander entsprechender Fahrzeugkomponenten den betreffenden Streckenpunkt passieren und die entsprechenden aktuellen Sensormeldungen generieren. Die Zuordnung der aktuellen Sensorsignale zu den entsprechenden Referenzsignalen geschieht durch Lesezeiger (L1, L3), die entsprechend dem Vorrücken des Fahrzeugs auf der Strecke fortschaltbar sind.

Description

Die Vergangenheit hat gezeigt, daß es trotz des in der Bahn­ technik vorhandenen hohen Sicherheitsstandards ausnahmsweise doch zu schwerwiegenden Schadens fällen kommen kann, die zu Material- und Personengefährdungen führen können. Grund dafür ist, daß einige bislang als extrem zuverlässig angesehene und aus diesem Grunde nicht in den Überwachungsprozeß mit einbe­ zogene Fahrzeugkomponenten doch Schaden nehmen und Folgeschä­ den verursachen können, die nicht mehr hinzunehmen sind. Zu solchen bislang üblicherweise nicht überwachten Komponenten zählen z. B. die Radkränze der Fahrzeugräder von Schienen­ fahrzeugen. Hier hat man sich bislang mit einer von der Lauf­ leistung der Räder abhängigen Wartung der Räder verbunden mit einer ggf. vorzunehmenden Nachbearbeitung der Radsätze be­ gnügt; ähnliche Wartungsvorgänge werden auch für andere Fahr­ zeugkomponenten vorgenommen, beispielsweise den Fahrzeugauf­ hängungen für die Neigezugsteuerung.

Ein Großteil der Schäden, die an mechanischem Verschleiß un­ terl iegenden Fahrzeugkomponenten möglicherweise auftreten können, läßt sich sicherlich durch vorbeugende Überwachungs­ maßnahmen rechtzeitig erkennen. Solche Schäden können aber kaum im statischem Betrieb im Rahmen von Wartungsvorgängen im Bahnbetriebswerk erkannt werden, sondern vorzugsweise oder ausschließlich im dynamischen Betrieb während des Fahrzeug­ einsatzes auf der Strecke. Hierzu ist es notwendig, die Fahr­ zeugkomponenten fortlaufend hinsichtlich solcher Parameter zu überprüfen, die sich im Frühstadium eines späteren Schadens erkennbar verändern; es sind dies bei mechanischen Belastun­ gen ausgesetzten Komponenten vorzugsweise Geräusche und/oder Schwingungen, die dann abweichen von üblicherweise erwarteten Geräuschen oder Schwingungen.

Aus der EP 0 795 454 A1 ist ein Verfahren zur Eigenortung ei­ nes spurgeführten Fahrzeugs bekannt, bei dem das Fahrzeug bei seiner Fahrt mittels eines oder mehrerer Sensoren aktuelle Beschleunigungsspektren ermittelt und mit auf einer früheren Fahrt ermittelten entsprechenden Spektren vergleicht. Die für frühere Fahrten geltenden Beschleunigungsspektren sind in ei­ nem fahrzeugseitigen Speicher ortsbezogen abgelegt. Durch Korrelation der aktuellen mit den hinterlegten Beschleuni­ gungsspektren kann das Fahrzeug erkennen, welchen Strecken­ punkt es gerade befährt. Diese bekannte Ortungseinrichtung basiert auf dem Vergleich aktueller für das Fahrverhalten ei­ nes Fahrzeugs an einem bestimmten Streckenpunkt typischer Meßwerte mit in einem Speicher streckenbezogen hinterlegten entsprechenden Referenzwerten. Dabei kommt es auf eine mög­ lichst genaue Überdeckung von aktuellen und abgespeicherten Beschleunigungsspektren an. Im Falle eines defekten Fahrzeugs oder einer defekten Streckenkomponente, die zu einer markan­ ten Veränderung des aktuellen Beschleunigungsprofils gegen­ über einem für den betreffenden Fahrort abgespeicherten Be­ schleunigungsprofil führt, versagt das bekannte Verfahren, d. h. es kommt zu keinem Ortungsergebnis. Bei dem bekannten Verfahren werden auch nicht bestimmte einzelne Komponenten eines Fahrzeugs hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf ein aktu­ elles Beschleunigungsspektrum bewertet, sondern es wirkt je­ weils die Summe aller Komponenten, die Einfluß auf das Be­ schleunigungsspektrum nehmen kann, auf das Beschleunigungs­ spektrum. Für den Ortungsvorgang reicht es aus, den Korrela­ tionsvorgang zwischen aktuellem Beschleunigungsspektrum und Referenzbeschleunigungsspektrum auf einen einzigen fahrzeug­ seitigen Bezugspunkt und einen Streckenpunkt vorzunehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Früherkennung von Schäden an Schienenfahrzeugen anzugeben, mit dem es möglich ist, sich anbahnende Schäden an einzelnen örtlich verschiedenen Komponenten von Schienenfahrzeugen zu­ verlässig und möglichst aufwandsarm zu erkennen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Danach sol­ len die sich bei mechanischer Beanspruchung und mechanischem Verschleiß einstellenden Veränderungen im Schall- und Schwin­ gungsverhalten der einzelnen Fahrzeugkomponenten mit für den jeweiligen Fahrort geltenden, auf dem Fahrzeug hinterlegten entsprechenden Referenzwerten verglichen werden, wobei beim Erkennen markanter Abweichungen auf einen sich anbahnenden Schaden an einer bestimmten Komponente geschlossen wird.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

So sollen nach der Lehre des Anspruches 2 laufend die Ampli­ tuden und Frequenzspektren der Lauf- und Körperschallgeräu­ sche und/oder anderer Schwingungen der einzelnen Fahrzeugkom­ ponenten ermittelt und mit entsprechenden Referenzwerten ver­ glichen werden, weil diese Größen sich im Vorfeld eines ent­ stehenden Schadens an einer Fahrzeugkomponente verändern.

In vorteilhafter Weise sollen die miteinander zu vergleichen­ den Werte gemäß Anspruch 3 digitalisiert werden bzw. in digi­ taler Form vorliegen, so daß sie datentechnisch behandelt werden können.

Um die Datenmenge zu reduzieren, sieht Anspruch 4 vor, die miteinander zu vergleichenden Daten vor dem Vergleichsvorgang auf geeignete Weise einer Vorverarbeitung zuzuführen; dies reduziert den Aufwand für den Vergleich der Ist- mit den Soll-Daten.

Diese Vorverarbeitung kann gemäß Anspruch 5 in besonders vor­ teilhafter Weise das Mitteln der zu vergleichenden Werte be­ inhalten; das macht das Bewertungsergebnis unabhängig von Kurzzeiteinflüssen auf die Sensoren für die Fahrzeugkomponen­ tenüberwachung und begrenzt den Vergleichsvorgang auf das notwendige Maß.

In besonders vorteilhafter Weise ist nach der Lehre des An­ spruches 6 vorgesehen, die in den Vergleich einzubeziehenden Referenzwerte als Wertebänder vorzugeben, die den Spielraum bezeichnen, innerhalb dessen die entsprechenden aktuellen Schall- und Schwingungswerte als ordnungsgerecht oder als nicht ordnungsgerecht zu klassifizieren sind.

Die Referenzwerte sollen nach der Lehre des Anspruches 7 aus den bei früheren Fahrten ermittelten aktuellen Schall- und Schwingungswerten gebildet werden, die zuvor von einer mög­ lichst großen Anzahl von Fahrzeugen ermittelt wurden, wobei die Referenzwerte oder -wertebänder dann nach einem bewährten Statistikverfahren aus den aktuellen Schall- und Schwingungs­ werten bestimmt werden.

Ein besonderes Problem bei der Bewertung der aktuellen Para­ meter einer Vielzahl gleichartiger über die Fahrzeuge ver­ teilt angeordneter Komponenten, z. B. der Fahrzeugräder, be­ steht darin, daß die aktuellen Schall- und Schwingungswerte der Fahrzeugkomponenten beim Vorrücken der Fahrzeuge einzeln nacheinander mit den entsprechenden ortsbezogenen Referenz­ werten verglichen werden müssen. Zur Lösung dieses Problems sieht die Lehre des Anspruches 8 vor, die Referenzwerte nach Maßgabe der jeweils vorliegenden Gegebenheiten mehrfach zeit­ verzögert abzurufen und gezielt mit den aktuellen Schall- und Schwingungswerten der einzelnen Komponenten dann zu verglei­ chen, wenn diese sich an dem Streckenpunkt vorbeibewegen, für den die Referenzwerte gelten. Dies macht es möglich, die Schall- und Schwingungswerte jeder einzelnen Fahrzeugkompo­ nente, die zu überprüfen ist, einzeln mit den den ordnungsge­ rechten Zustand einer solchen Komponente repräsentierenden Referenzwerten zu vergleichen und so z. B. den einen Radsatz zu erkennen, an dem kratzende oder schlagende Geräusche oder sonstige anormale Schwingungen auftreten.

Um die Referenzwerte zu bestimmen, sieht der Anspruch 9 vor, die aktuellen Schall- und Schwingungswerte der zu prüfenden Fahrzeugkomponenten auf den Fahrzeugen in einem ersten Spei­ chermedium, z. B. auf einem Magnetband, festzuhalten. Diese Magnetbänder können bei jeder Fahrt beschrieben werden und beinhalten dann das aktuelle Schall- und Geräuschspektrum der zu bewertenden Fahrzeugkomponenten an den einzelnen Strecken­ punkten; dieser Zustand kann sich in gewissen Grenzen über die Zeit gesehen verändern. Die von den Fahrzeugen bespielten Bänder können in vorgegebenen zeitlichen Abständen, z. B. täglich oder wöchentlich, an eine Datenverarbeitungseinrich­ tung übergeben werden, die sich an zentraler Stelle bei­ spielsweise in einem Bahnbetriebswerk befindet.

Dort werden nach der Lehre des Anspruches 10 aus der Vielzahl der vorliegenden ortsbezogenen aktuellen Schall- und Schwin­ gungswerte nach bestimmten statistischen Gesichtspunkten die entsprechenden Referenzwerte oder Referenzwertebänder ermit­ telt und auf eine Vielzahl von Speichermedien, z. B. Kompakt- Discs, aufgespielt. Diese Kompakt-Discs werden den Fahrzeugen übergeben, die dann über den jeweils aktuellen Satz der Refe­ renzsignale für die Bewertung der abgefragten Fahrzeugkompo­ nenten verfügen.

Auf den Fahrzeugen werden nach der Lehre des Anspruches 11 die auf den Kompakt-Discs gespeicherten Daten in einen Ar­ beitsspeicher übernommen und aus diesem gezielt mehrfach dann abgerufen, wenn sie für den Vergleich mit den entsprechenden aktuellen Daten der einzelnen Fahrzeugkomponenten benötigt werden. Dieses Abrufen der Daten geschieht softwaremäßig über Lesezeiger, die nach Maßgabe der Fahrgeschwindigkeit der Fahrzeuge und der Abstände der zu bewertenden gleichartigen Fahrzeugkomponenten voneinander so fortschaltbar sind, daß die gespeicherten Referenzwerte immer dann für einen Ver­ gleich zur Verfügung stehen, wenn die entsprechenden Fahr­ zeugkomponenten beim Passieren des Streckenpunktes, für den die Referenzwerte gelten, die entsprechenden aktuellen Schall- und Schwingungswerte erzeugen. Durch diese Maßnahme wird ein individueller Wertevergleich mit einem Minimum an Aufwand erreicht.

Um den Vergleich zwischen aktuellen Schall- und Schwingungs­ werten und entsprechenden Referenzwerten wirklich fahrortbe­ zogen durchführen zu können, ist es nach der Lehre des An­ spruches 12 von Vorteil, wenn die ortsbezogene Zuordnung der miteinander zu vergleichenden Werte gelegentlich resynchroni­ siert wird. Dies soll vorzugsweise beim Passieren ortsfester Streckeneinrichtungen geschehen, deren Lage dem bewertenden Fahrzeug bekannt ist. Durch die Resynchronisierung wird der Gleichlauf zwischen Referenzsignalen und aktuellen Signalen verbessert.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch ein Eisenbahnfahrzeug F1, das in nicht dargestellter Weise über zuginterne Fernwirkleitun­ gen oder ein Bussystem in Verbindung steht mit weiteren ge­ kuppelten Fahrzeugen; die Fahrzeuge bilden zusammen einen Zug, der von dem dargestellten Fahrzeug F1 aus gesteuert und überwacht wird. Bei dem Zug soll es sich insbesondere um ei­ nen Hochgeschwindigkeitszug handeln. Die Spurführung des Fahrzeugs F1 geschieht durch Räder R1, R2, die auf den Fahr­ schienen S eines Gleises abrollen. Das Fahrzeug F1 ist wie auch die übrigen Fahrzeuge des Zuges mit Aufnehmern versehen, welche die Lauf- oder Körperschallgeräusche und/oder andere aktuellen Schwingungen der zu überwachenden Fahrzeugkomponen­ ten hinsichtlich Pegel und Frequenzspektren erfassen und ei­ nem Vergleich mit entsprechenden Referenzwerten zuführen. Konkret dargestellt sind u. a. Sensoren D1 und D2 zum Erfas­ sen der Laufgeräusche und sonstigen Schwingungen, die an den einzelnen Fahrzeugrädern R1, R2 auftreten. Dabei können für jedes Fahrzeugrad, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel angenommen, gemeinsame Sensoren D1, D2 zum Detektieren etwai­ ger Abnormalitäten im Radlauf verwendet sein oder mehrere ge­ trennte Sensoren, von denen z. B. einer die Geräusche des Radkranzes und ein anderer die Geräusche des Radlagers er­ faßt. Es ist auch denkbar, daß zum Überwachen von auf einer gemeinsamen Achse angeordneten Fahrzeugrädern oder von in ei­ nem gemeinsamen Drehgestell gelagerten Fahrzeugrädern jeweils nur ein einziger Sensor vorhanden ist.

Neben diesen zum Erfassen des Laufverhaltens von Fahrzeugrä­ dern vorgesehenen Sensoren gibt es einen weiteren in der Zeichnung dargestellten Sensor D3, der beispielsweise für den Fall, daß es sich bei dem Fahrzeug F1 um ein Fahrzeug han­ delt, dessen Fahrgastzelle bedarfsweise gegenüber der Verti­ kalen geneigt werden kann, zum Erkennen von Geräuschen und Schwingungen der Fahrzeugaufhängung dient. Die in der Zeich­ nung dargestellten Sensoren stehen für eine Vielzahl weiterer Sensoren zum individuellen Erfassen von Geräuschen und Schwingungen bestimmter Fahrzeugkomponenten.

Die von den Fahrzeugsensoren aufgenommenen aktuellen Geräu­ sche und Schwingungen, die den Ist-Zustand des Schall- und Schwingungsverhaltens der zugehörigen Fahrzeugkomponenten re­ präsentieren, werden erfindungsgemäß verglichen mit entspre­ chenden Sollwerten der Komponenten, die von einem Referenz­ speicher SR zur Verfügung gestellt werden. Für den Vergleich der aktuellen und der Referenzwerte steht ein in der Zeich­ nung schematisch angedeuteter Vergleicher V, der vorzugsweise softwaremäßig realisiert ist. Im Vergleicher findet ein Ver­ gleich statt zwischen den auf einen bestimmten Fahrort bezo­ genen Schall- und Schwingungs-Referenzwerten des Referenz­ speichers und den entsprechenden aktuellen Schall- und Schwingungswerten der einzelnen Fahrzeugkomponenten, die beim Befahren des betreffenden Fahrortes von den Komponenten er­ zeugt werden.

Vereinfachend wird zunächst davon ausgegangen, daß der Refe­ renzspeicher genau dann bestimmte Referenzwerte für den Ver­ gleicher zur Verfügung stellt, wenn der Sensor einer betrach­ teten Fahrzeugkomponente die auf den zugehörigen Fahrort be­ zogenen entsprechenden aktuellen Schall- und Schwingungswerte detektiert. Sowohl die in den Vergleich einzubeziehenden ak­ tuellen Schall- und Schwingungswerte als auch die zugehörigen Referenzwerte werden dabei durch Mitteln von über eine vorge­ gebene Meßzeit von z. B. 100 ms oder eine vorgegebene Weg­ strecke von z. B. 5 m aufgenommen bzw. zur Verfügung gestell­ ten Einzelwerten dargestellt. Unter der Annahme, daß die ak­ tuellen Werte und die Referenzwerte für die jeweils gleiche Fahrgeschwindigkeit gelten und unter der Annahme, daß die ak­ tuellen Werte nicht oder nur geringfügig von den entsprechen­ den Referenzwerten abweichen und innerhalb vorgegebener Refe­ renzwertebänder liegen, stellt der Vergleicher Übereinstim­ mung zwischen den ihm zugeführten Werten fest. Das bedeutet, daß die aktuellen Schall- und Schwingungswerte der betrachte­ ten Fahrzeugkomponente innerhalb eines durch die entsprechen­ den Referenzwerte vorgegebenen Rahmens liegen, der die Schall- und Schwingungswerte umfaßt, die sich bei ordnungsge­ rechtem Zustand der Fahrzeugkomponente einstellen.

Tatsächlich ist es jedoch so, daß aus sich heraus keine Syn­ chronisation zwischen den Referenzssignalen und den entspre­ chenden aktuellen Signalen der Sensoren gegeben ist. Im Refe­ renzspeicher SR sind die den einzelnen Fahrzeugkomponenten zugeordneten Referenzwerte unter Bezug auf bestimmte Fahrorte hinterlegt. Dieser Bezug wird durch einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten Streckenatlas hergestellt, in dem die zu befahrende Strecke feinfühlig hinterlegt ist. In die­ sem Streckenatlas sind auch die Fahrorte ortsfester strecken­ seitiger Markierungseinrichtungen M vermerkt. Diese Markie­ rungseinrichtungen dienen der ortsbezogenen Synchronisation der aktuellen Schall- und Schwingungswerte mit den entspre­ chenden Referenzwerten im Referenzspeicher. Ortsfeste Markie­ rungseinrichtungen zur Übermittlung von Ortspositionen an vorüberlaufende Fahrzeuge sind bekannt. Durch die Übermitt­ lung von Qrtsmarkierungen beim Koppeln fahrzeug- und strek­ kenseitiger Kopplungseinrichtungen K erkennt das Fahrzeug, daß es sich mit einem Bezugspunkt B über einem bestimmten Streckenpunkt befindet. Eine entsprechende Information veran­ laßt die Synchronisierung der Ortsposition des Streckenatlas­ ses auf die tatsächliche Ortsposition der Markierungseinrich­ tung. Eine fahrzeugseitige Recheneinrichtung G bestimmt fort­ laufend nach Maßgabe der Fahrgeschwindigkeit V, der seit der letzten Synchronisierung vergangenen Zeitspanne Δt und dem örtlichen Versatz Δs eines zur Ermittlung der tatsächlich zurückgelegten Fahrstrecke herangezogenen Impulsgebers W zum Bezugspunkt B des Fahrzeugs den Zeitpunkt, an dem der Refe­ renzspeicher SR die in ihm für die einzelnen Fahrzeugkompo­ nenten hinterlegten Referenzwerte zum Vergleich mit den aktu­ ellen Referenzwerten zur Verfügung stellen muß. Wenn eine sehr feinfühlige Zuordnung der Referenzwerte zu den einzelnen Streckenpunkten gegeben ist, läßt sich ein hinreichend fein­ fühliger Vergleich mit den entsprechenden aktuellen Schall- und Schwingungswerten der Fahrzeugkomponenten vornehmen.

Prinzipiell ist es denkbar, alle aktuellen Sensormeldungen der Fahrzeuge mit den entsprechenden Referenzwerten des Refe­ renzspeichers zu vergleichen, indem jeder Sensor auf die für seinen jeweiligen Fahrort geltenden Referenzwerte des Refe­ renzspeichers zugreift. Dies erfordert jedoch einen erhebli­ chen Aufwand für den Referenzspeicher. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Abkehr von der vorstehend skizzierten Lösung vorgese­ hen, daß zum Vergleich gleichartiger aktueller Sensormeldun­ gen, z. B. von Radsensoren mit entsprechenden Referenzwerten, nicht eine Vielzahl von unterschiedlichen Referenzwerten aus dem Referenzspeicher abzurufen ist, sondern daß für alle gleichartigen Komponenten jeweils die gleichen Referenzwerte mehrfach und immer gerade dann zum Vergleich mit aktuellen Werten zur Verfügung gestellt werden, wenn die Sensoren der betreffenden Fahrzeugkomponente den Streckenpunkt passieren, an dem die Fahrzeugkomponenten die entsprechenden aktuellen Schall- und Schwingungswerte erzeugen. Zu diesem Zweck werden die im Referenzspeicher SR gespeicherten Daten in einen Ar­ beitsspeicher RAM übernommen und dort zeitlich versetzt je­ weils dann gelesen, wenn die entsprechenden aktuellen Schall- und Schwingungswerte für die einander entsprechenden Fahr­ zeugkomponenten erkannt werden. Das mehrfache Lesen der Refe­ renzdaten aus dem Arbeitsspeicher geschieht über Lesezeiger L1, L3, die nach Maßgabe der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, der seit der letzten Synchronisation zurückge­ legten Wegstrecke des Fahrzeugs und dem Abstand des jeweili­ gen Sensors von einem fahrzeugseitigen Bezugspunkt fort­ schaltbar sind. Der in der Zeichnung dargestellte Lesezeiger L1 ist für das Aufrufen der Referenzwerte zuständig, die sich auf die Schall- und Schwingungsspektren der Radsensoren an einem bestimmten Streckenpunkt beziehen und der Lesezeiger L3 für das Aufrufen der Referenzwerte, die die Soll-Schall- und -Schwin­ gungsspektren z. B. für die Fahrzeugaufhängungen ange­ ben. In den Steuerungen LS1, LS3 der Lesezeiger sind die Ab­ stände s1, s2 der einander entsprechenden Komponenten R1, R2 nicht nur des Fahrzeuges F1 sondern auch der übrigen Fahrzeu­ ge des Zuges hinterlegt. Immer dann, wenn die Recheneinrich­ tung G ein Ausgangssignal führt, das anzeigt, daß der oder die Sensoren einer betrachteten Fahrzeugkomponente aktuelle Schall- und Schwingungssignale liefern, die sich auf den Fahrort beziehen, für den der Vergleich mit den entsprechen­ den Referenzwerten vorzunehmen ist, veranlaßt der zugehörige Lesezeiger L1 bzw. L3, daß die entsprechenden Daten vom Ar­ beitsspeicher RAM für den Vergleich zur Verfügung gestellt werden. Die in der Steuerung LS1 des Lesezeigers L1 hinter­ legten Abstandswerte s1, s2 sind selbstverständlich verschie­ den von den Abstandswerten s3, die in der Steuerung LS3 für den Lesezeiger L3 hinterlegt sind; diese beziehen sich auf den Abstand der Sensoren D3 für das Erkennen von Geräuschen und sonstigen Schwingungen in den Fahrzeugaufhängungen. Die in der Zeichnung dargestellten Lesezeiger L1 und L3 stehen für eine Vielzahl weiterer Lesezeiger, über die der Vergleich weiterer aktueller Sensorsignale mit entsprechenden Referenz­ signalen vorgenommen werden kann.

Nur die Schall- und Schwingungswerte gleichartiger Fahrzeug­ komponenten werden auf einen gemeinsamen Fahrort bezogen. Die Bewertung der Schall- und Schwingungswerte der Sensoren ande­ rer Fahrzeugkomponenten kann sich auf einen davon verschiede­ nen Fahrort beziehen. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß zunächst die Sensorsignale eines Types von Fahrweg­ komponenten bewertet werden, bevor die Sensorsignale einer anderen Koponentenart bewertet wird. Es ist aber auch mög­ lich, die von den Sensoren unterschiedlicher Komponententypen stammenden aktuellen Sensormeldungen ineinander verschachtelt zu bewerten.

Die Referenzwerte, anhand derer die aktuellen Schall- und Schwingungswerte für die einzelnen Fahrzeugkomponenten zu be­ werten sind, werden vorzugsweise dadurch erzeugt, daß aktuel­ le Schall- und Schwingungswerte zur Kennzeichnung des Schwin­ gungsverhaltens dieser Komponenten von einer möglichst großen Anzahl von Fahrzeugen aufgenommen und einer gemeinsamen Da­ tenverarbeitung zugeführt werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Fahrzeuge die von ihnen detektier­ ten aktuellen Werte auf einem Magnetband speichern und daß die Fahrzeugführer diese Magnetbänder nach Fahrtende in einem am Zielort befindlichen Bahnbetriebswerk hinterlegen. Aus der Vielzahl der von den einzelnen Fahrzeugen der Züge stammenden aktuellen Schall- und Schwingungswerten bestimmt eine Daten­ verarbeitungseinrichtung unter Berücksichtigung gesicherter statistischer Verfahren die Referenzwerte oder Referenzwerte­ bänder, in denen die aktuellen Schall- und Schwingungswerte der die einzelnen Fahrorte befahrenden Fahrzeugkomponenten liegen sollen, wobei diese Werte über bestimmte Meßzeiten oder Wegstrecken gemittelt sein können. Diese Referenzwerte bzw. Referenzwertebänder werden vervielfältigt und auf Spei­ chermedien hinterlegt, die an die einzelnen Züge ausgegeben werden und dann für eine bestimmte Zeit Geltung haben sollen. Solche Speicher sind vorzugsweise als Kompact-Discs auszufüh­ ren. Auf den Fahrzeugen werden die Daten der Kompakt-Discs in den Arbeitsspeicher RAM eingelesen, aus dem sie dann durch die Lesezeiger immer gerade dann für den Vergleich zur Verfü­ gung gestellt werden, wenn die entsprechenden ortsbezogenen aktuellen Sensordaten für die betreffenden Komponenten gene­ riert werden. Die an die Züge ausgegebenen Daten haben eine bestimmte zeitliche Gültigkeit und werden durch Auswechseln der Datenträger aktualisiert; die Aktualisierung der Refe­ renzwerte berücksichtigt etwaige Veränderungen der Schall- und Schwingungswerte von Fahrzeugen, die ihre Ursache in Ver­ änderungen der Strecke haben; solche Veränderungen können sich z. B. beim Nachstopfen der Gleise oder bei sonstigen Baumaßnahmen an der Strecke ergeben.

Die Bewertung der aktuellen Schall- und Schwingungswerte von Fahrzeugkomponenten kann auf einem einzigen Fahrzeug eines Zuges oder auf mehreren Fahrzeugen geschehen, vorzugsweise dann immer nur bezogen auf ein oder einige Fahrzeuge des Zu­ ges. Dadurch verändert sich der Aufwand für das Speichern und Vergleichen der aktuellen mit den Referenzdaten erheblich. Jedes Fahrzeug kann dabei eine eigene Qrtungseinrichtung auf­ weisen.

Es ist auch möglich, das zeitrichtige Lesen der im Arbeits­ speicher hinterlegten Referenzdaten nicht in jedem Fall auf einen gemeinsamen Bezugspunkt des Fahrzeugs zu beziehen, son­ dern nach einer einmal vorgenommenen Synchronisierung auf den Abstand einer zuvor bewertenden Fahrzeugkomponente von diesem Bezugspunkt.

Für den Fall, daß unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten ei­ nen nennenswerten Einfluß auf das Schall- und/oder Schwin­ gungsverhalten einzelner Fahrzeugkomponenten haben, kann es sinnvoll sein, entweder entsprechende geschwindigkeitsabhän­ gige Referenzwerte ortsbezogen vorzugeben oder entweder die aktuellen Zustandswerte und/oder die zugehörigen Referenzwer­ te nach Maßgabe der jeweilige Geschwindigkeit zu verändern, um so zu normierten Vergleichsgrößen zu gelangen.

Das ortsbezogene Einlesen der aktuellen Schall- und Schwin­ gungswerte in das Speichermedium, aus dem die späteren Refe­ renzwerte gewonnen werden, kann in der Weise geschehen, daß die beim Befahren eines bestimmten Streckenpunktes von den Sensoren der einzelnen Fahrzeugkomponenten erfaßten Schwin­ gungen fahrortbezogen abgespeichert werden; hierzu ist eine Zuordnung der Schwingungswerte zu den Streckenpunkten erfor­ derlich, die ähnlich dem mehrfachen Lesen eines Referenzwer­ tes beim Vorrücken des Fahrzeugs ein mehrfaches Einschreiben von aktuellen, durchaus aber verschiedenen Schwingungswerten in ein ortsbezogenes Speicherfeld der Speichermediums vor­ sieht; auch hier können diese Werte durch Mitteln von über eine vorgegebene Meßzeit oder eine vorgegebene Wegstrecke er­ zeugten Einzelwerten gebildet werden.

Die laufende Bewertung der aktuellen Schall- und Schwingungs­ werte anhand gespeicherter Referenzwerte kann zeitabhängig, geschwindigkeitsabhängig, wegabhängig oder ereignisabhängig vorgenommen werden; anzustreben ist dabei eine kurze Folge­ zeit, um etwaige Defekte möglichst frühzeitig erkennen zu können.

Die möglichen Reaktionen des Fahrzeugs auf einen erkennbar werdenden Schaden oder einen plötzlich auftretenden Schaden, die von Fall zu Fall verscheiden sein können, sind nicht Ge­ genstand der vorliegenden Erfindung.

Claims (12)

1. Verfahren zur Früherkennung von Schäden an Schienenfahr­ zeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schall- und/oder Schwingungsverhalten vorgegebener Komponenten (R1, R2) der Fahrzeuge (F1) während der Fahrt de­ tektiert und online mit für den jeweiligen Fahrort und ggf. die jeweilige Fahrgeschwindigkeit geltenden Referenzwerten verglichen wird, die bei mindestens einer vorangegangenen Fahrt detektiert und ggf. nach geschwindigkeitsabhängiger Normierung fahrortbezogen abgespeichert wurden und daß aus den ortsbezogenen Abweichungen der aktuellen Werte von den entsprechenden Referenzwerten auf den tatsächlichen Zustand der betreffenden Fahrzeugkomponenten geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegel und Frequenzspektren der aktuellen Lauf- oder Körperschallgeräusche und/oder der aktuellen Schwingungen der zu überwachenden Fahrzeugkomponenten detektiert und einem amplituden- und frequenzmäßigen Vergleich mit entsprechenden ortsbezogenen Referenzwerten zugeführt werden.

3.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuellen Schall- und/oder Schwingungswerte digitali­ siert und mit entsprechenden digitalisierten Referenzwerten verglichen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Vergleich der aktuellen Schall- und/oder Schwin­ gungswerte mit den entsprechenden Referenzwerten sowohl die aktuellen als auch die entsprechenden Referenzwerte einer die Datenmenge reduzierenden Vorverarbeitung unterzogen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverarbeitung ein zeitliches oder wegabhängiges Mitteln sowohl der aktuellen wie der Referenzwerte umfaßt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die in den Vergleich einzubeziehenden Refe­ renzwerte als Wertebänder mit oberen und unteren Grenzwerten vorgegeben werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzwerte/-wertebänder durch Bewerten aktueller Schall- und/oder Schwingungswerte beim Befahren einer Strecke durch die Fahrzeuge eines oder mehrerer Züge gebildet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzwerte/-wertebänder in der Weise einem fahrortbezogenen Vergleich mit den aktuellen Schall- bzw. Schwingungswerten/-wertebändern zugeführt werden, daß sie - ausgehend von einem festen Bezugspunkt (B) auf einem Fahrzeug (F1) - mehrfach nach Maßgabe des Quotienten aus Abstand (Δs) der zu bewertenden einander entsprechenden Fahrzeugkomponen­ ten (R1, R2) vom Bezugspunkt (B) oder dem Ort einer bereits bewerteten Fahrzeugkomponente und Fahrgeschwindigkeit (V) verzögert werden gegenüber dem Zeitpunkt für das Vorbeilaufen des Bezugspunktes oder einer bereits bewerteten Fahrzeugkom­ ponente an dem betreffenden Fahrort.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Fahrzeugen ermittelten aktuellen Schall- und/oder Schwingungswerte/-wertebänder auf den Fahrzeugen für einen späteren Vergleich mit dann aktuellen Schall- und/oder Schwingungswerten/-wertebändern auf einem ersten Speicherme­ dium (SA) gespeichert werden, daß die dort gespeicherten Wer­ te einer Verarbeitungseinrichtung zugeführt werden und daß in dieser die Referenzwerte/-wertebänder gebildet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzwerte/-wertebänder in der Verarbeitungsein­ richtung vervielfältigt und auf zweite Speicher (SR) übertra­ gen werden, die den Fahrzeugen körperlich zur Verfügung ge­ stellt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem zweiten Speicher abgelegten Referenzwer­ te/-wertebänder auf den Fahrzeugen in Arbeitsspeicher (RAM) eingelesen und unter Verwendung von den einzelnen Komponenten zugeordneten, in Abhängigkeit von deren Lage auf den Fahrzeu­ gen und der Fahrgeschwindigkeit der Fahrzeuge fortschaltbaren Lesezeigern (L1, L3) mehrfach zeitlich versetzt gelesen wer­ den.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die ortsbezogene Zuordnung der aktuellen Schall- und/oder Schwingungswerte/-wertebänder zu den entsprechenden Referenzwerten eine fahrwegbezogene Resynchronisierung vorge­ sehen ist, die auf dem Vorhandensein fahrzeugseitig erkennba­ rer Triggerpunkte (M) an der Strecke und der fahrzeugseitigen Kenntnis der Lage der Triggerpunkte und der Lage des fahr­ zeugseitigen Bezugspunktes (B) sowie der zu bewertenden Fahr­ zeugkomponenten auf den Fahrzeugen aufbaut.