DE19926164A1 - Method and device for monitoring a vehicle and / or for monitoring a route during operational driving of the vehicle - Google Patents
Method and device for monitoring a vehicle and / or for monitoring a route during operational driving of the vehicleInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Überwachen eines Fahrzeugs (1), insbesondere eines Eisenbahnzugs, und/oder eines Fahrwegs (5), insbesondere einer Eisenbahnschiene, wird während des betriebsmäßigen Fahrens an mehreren Meßstellen (14, 17) am Fahrzeug (1) dessen Schwingungsverhalten erfaßt. Es wird an einer ersten Meßstelle (14) das Schwingungsverhalten im Frequenzbereich unter 500 Hz in einem ersten Meßsignal und - vorzugsweise simultan - an einer zweiten Meßstelle (17) Körperschall in einem zweiten Meßsignal erfaßt. Die beiden Meßsignale werden einer Auswerteeinheit (23) zugeführt. Vorzugsweise wird in der Auswerteeinheit (23) aus dem ersten Meßsignal und dem zweiten Meßsignal ein aktueller Kennwert gebildet, der beispielsweise mit einem Referenzkennwert verglichen wird, der einen "Gutzustand" repräsentiert. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung weist einen ersten Schwingungssensor (15) und einen zweiten Schwingungssensor (19) auf, die mit einer Auswerteeinheit (23) in Verbindung stehen, der die Meßsignale der Schwingungssensoren (15, 19) zuführbar sind.In a method for monitoring a vehicle (1), in particular a train, and / or a route (5), in particular a rail, the vibration behavior of the vehicle (1) is recorded at several measuring points (14, 17) during operation. The vibration behavior in the frequency range below 500 Hz is recorded at a first measuring point (14) in a first measuring signal and - preferably simultaneously - at a second measuring point (17) structure-borne noise in a second measuring signal. The two measurement signals are fed to an evaluation unit (23). A current characteristic value is preferably formed in the evaluation unit (23) from the first measurement signal and the second measurement signal and is compared, for example, with a reference characteristic value which represents a "good state". A device suitable for carrying out the method has a first vibration sensor (15) and a second vibration sensor (19), which are connected to an evaluation unit (23) to which the measurement signals of the vibration sensors (15, 19) can be fed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Eisenbahnzugs, und/oder eines Fahrwegs, insbesondere einer Eisenbahnschiene, wobei während des betriebsmäßigen Fahrens des Fahrzeugs an mehreren Meß stellen am Fahrzeug das Schwingungsverhalten von Fahrzeugkom ponenten erfaßt wird. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zum Überwachen eines Fahrzeugs während dessen betriebsmäßigen Fahrens, insbesondere zum Überwachen eines Eisenbahnzugs, und/oder zum Überwachen eines Fahrwegs, insbesondere einer Eisenbahnschiene mit mehreren örtlich über das Fahrzeug verteilt angeordneten Schwingungssensoren.The invention relates to a method for monitoring a Vehicle, in particular a train, and / or one Driveway, especially a railroad track, while during the operational driving of the vehicle at several measuring represent the vibration behavior of vehicle comm components is recorded. The invention further relates to a device for monitoring a vehicle during its operational driving, especially for monitoring a train, and / or to monitor a route, in particular a railroad track with several locally the vehicle distributed vibration sensors.
Beim Betrieb eines Schienenfahrzeugs können aufgrund der Wechselwirkung zwischen Rädern, Schiene und Bremssystem an den Rädern oder Radsätzen Veränderungen oder Zustände eintre ten, die den sicheren Betrieb des Schienenfahrzeugs beein trächtigen können. Beispielsweise kann es durch Abrieb zu Veränderungen der Abmessungen, zu einer Veränderung des Werk stoffzustands und/oder zu einer Verschlechterung der Oberflä chenqualität kommen, insbesondere auf der Lauffläche oder am Spurkranz der Räder. Im ungünstigsten Fall können sichtbare oder verdeckte Risse entstehen, die die Betriebssicherheit der Räder oder Radsätze erheblich reduzieren.When operating a rail vehicle, due to the Interaction between wheels, rail and brake system changes or conditions occur to the wheels or wheel sets that affect the safe operation of the rail vehicle can be pregnant. For example, it may wear due to abrasion Changes in dimensions, a change in the work condition and / or deterioration of the surface come quality, especially on the tread or on Wheel flange. In the worst case, visible or hidden cracks arise that compromise operational safety of the wheels or wheel sets significantly reduce.
Auch am Fahrweg, beispielsweise an einer Eisenbahnschiene, kann es zu einer Verschlechterung der Oberflächenqualität bis hin zu Ausbrüchen, Rissen oder gar Durchbrüchen kommen.Also on the track, for example on a railroad track, The surface quality may deteriorate breakouts, cracks or even breakthroughs.
Zur Kontrolle des Zustands der Räder und Radsätze erfolgen in regelmäßigen Abständen Inspektionen oder Überprüfungen in stationären Instandsetzungswerken. To check the condition of the wheels and wheelsets are done in periodic inspections or reviews in stationary repair works.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß trotz der genannten re gelmäßigen Inspektionen Radbrüche, Radscheibenbrüche oder Ausbrüche am Rad auftreten können, die zu großen Sach- und Personenschäden führen.In practice it has been shown that despite the right regular inspections wheel breaks, wheel disc breaks or Outbreaks can occur on the wheel, which are too large and Cause personal injury.
Zur Erkennung sich anbahnender oder plötzlich auftretender Schäden an Schienen und/oder Gleisen, soweit diese Schäden Auswirkungen haben auf die Fahrqualität der Fahrzeuge, ist es deshalb bekannt, örtlich auf den Fahrzeugen verteilt angeord nete Sensoren zum Erfassen des Schwingungsverhaltens vorgege bener Fahrzeugkomponenten oder Komponentenanordnungen zu ver wenden.For the detection of impending or suddenly occurring Damage to rails and / or tracks, insofar as this damage It has an impact on the driving quality of vehicles therefore known, arranged locally on the vehicles nete sensors for detecting the vibration behavior to other vehicle components or component arrangements turn.
Derartige Verfahren sind aus der DE 195 80 680 T1 und DE 195 80 682 T1 bekannt. Die dort auf den Schienenfahrzeugen ver wendeten Sensoren reagieren auf Beschleunigungen, Schwingun gen und mechanische Stöße. Die Sensormeldungen werden als elektrische Signale über Leitungsverbindungen an fahrzeugsei tige Bewertungseinrichtungen übermittelt.Such methods are from DE 195 80 680 T1 and DE 195 80 682 T1 known. The ver there on the rail vehicles used sensors react to accelerations, vibrations and mechanical shocks. The sensor messages are as electrical signals via cable connections to the vehicle evaluation facilities.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen ein Fahrzeug während des betriebsmäßigen Fahrens und/oder der zugehörige Fahrweg sicherer und zielgerichteter überwachbar ist als dies mit den genannten bekannten Verfahren bislang möglich war.The invention has for its object a method and to provide a device with which a vehicle during operational driving and / or the associated route is safer and more targeted than can be monitored with the known methods mentioned was previously possible.
Bezogen auf ein Verfahren der eingangs genannten Art wird
diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
Based on a method of the type mentioned, this object is achieved according to the invention in that
- a) an einer ersten Meßstelle das Schwingungsverhalten einer ersten Fahrzeugkomponente im Frequenzbereich unter 500 Hz in einem ersten Meßsignal erfaßt wird,a) the vibration behavior of a at a first measuring point first vehicle component in the frequency range below 500 Hz is detected in a first measurement signal,
- b) an einer zweiten Meßstelle Körperschall in einem zweiten Meßsignal erfaßt wird, undb) at a second measuring point structure-borne noise in a second Measurement signal is detected, and
- c) das erste Meßsignal und das zweite Meßsignal einer Auswer teeinheit zugeführt werden.c) the first measurement signal and the second measurement signal of an evaluator unit.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird der Vorteil er zielt, daß das Schwingungsverhalten des Fahrzeugs in zwei un terschiedlichen Frequenzbereichen, nämlich im Frequenzbereich langsamer Schwingungen unter 500 Hz einerseits und im typi schen Frequenzbereich des höher frequenten Körperschalls an dererseits, ermittelt wird. In der Auswerteeinheit sind diese unterschiedlichen Meßergebnisse dann miteinander kombinier bar, so daß mit besonders hoher Aussagekraft und Zuverlässig keit auf einen auftretenden Defektzustand am Fahrzeug und/oder am Fahrweg geschlossen werden kann.With the method according to the invention, he is the advantage aims that the vibration behavior of the vehicle in two un different frequency ranges, namely in the frequency range slow vibrations below 500 Hz on the one hand and in typi frequency range of the higher frequency structure-borne noise on the other hand, is determined. These are in the evaluation unit then combine different measurement results bar, so that it is particularly meaningful and reliable on a occurring defect condition on the vehicle and / or can be closed on the driveway.
Beispielsweise würde nämlich ein bestimmter Defekt an einer Eisenbahnschiene in einem der genannten Frequenzbereiche zu einem ähnlichen Meßsignal führen, wie es sich beim Fahren des Eisenbahnzugs über eine Weiche ergeben könnte. Im oben ge nannten anderen Frequenzbereich führen die genannten Ereig nisse dann aber beispielsweise zu unterschiedlichen Meßsigna len. Durch Vergleich und/oder Verknüpfung des ersten Meßsi gnals mit dem zweiten Meßsignal in der Auswerteeinheit können dann tatsächliche, die Sicherheit beeinträchtigende Fehler von nur vorgetäuschten Defekten unterschieden werden. Durch die Messung in zwei unterschiedlichen Frequenzbereichen wer den zum Teil auch redundante Informationen, zum Teil auch zu sätzliche Informationen im Vergleich zu einer Messung in nur einem Frequenzbereich erhalten.For example, a certain defect in one Railway rail in one of the frequency ranges mentioned a similar measurement signal, as it is when driving the Railway train could result over a switch. In the ge above named other frequency range lead the mentioned Ereig but then, for example, to different measurement signals len. By comparing and / or linking the first Meßsi gnals with the second measurement signal in the evaluation unit then actual errors affecting security be distinguished from only fake defects. By measurement in two different frequency ranges partly also redundant information, partly also additional information compared to a measurement in only get a frequency range.
Das zweite Meßsignal wird bevorzugt simultan zum ersten Meß signal erfaßt. Die zweite Meßstelle ist insbesondere bezüg lich der ersten Meßstelle beabstandet.The second measurement signal is preferably simultaneous with the first measurement signal detected. The second measuring point is particularly related Lich spaced from the first measuring point.
Vorzugsweise wird der Körperschall im Frequenzbereich ober halb von 200 Hz, insbesondere oberhalb von 500 Hz, erfaßt. Das im ersten Meßsignal erfaßte Schwingungsverhalten wird insbesondere in einem Frequenzbereich unter 200 Hz gemessen.The structure-borne noise is preferably higher in the frequency range half of 200 Hz, especially above 500 Hz, detected. The vibration behavior detected in the first measurement signal becomes measured in particular in a frequency range below 200 Hz.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist die erste Fahrzeugkomponente eine der am stärksten durch Biege-, Torsions-, Zug-, Druck- und/oder Scherkräfte belasteten Fahr zeugkomponenten des Fahrzeugs.According to a preferred embodiment of the method first vehicle component one of the strongest by bending, Torsional, tensile, compressive and / or shear forces loaded the driver components of the vehicle.
Insbesondere ist die erste Fahrzeugkomponente ein Lager, eine Achse, ein Hebel, ein Stoßdämpfer oder eine Antriebskompo nente des Fahrzeugs.In particular, the first vehicle component is a bearing, a Axle, a lever, a shock absorber or a drive compo vehicle.
Bevorzugt ist die zweite Meßstelle an einer - z. B. von der ersten verschiedenen - zweiten Fahrzeugkomponente angeordnet, die ein Tragrahmen eines Fahrwerks des Fahrzeugs ist. Bei spielsweise ist die zweite Fahrzeugkomponente ein Tragrahmen eines Drehgestells eines Eisenbahnzugs.Preferably, the second measuring point at a - z. B. from the arranged first different - second vehicle component, which is a support frame of a chassis of the vehicle. At for example, the second vehicle component is a support frame a bogie of a railroad train.
Das an der ersten Meßstelle an der ersten Fahrzeugkomponente erfaßte Meßsignal liefert z. B. im wesentlichen eine Informa tion über eine örtliche, räumlich begrenzte statische oder dynamische Belastung der ersten Fahrzeugkomponente (Struktur dynamik). Beispielsweise führt die erste Fahrzeugkomponente eine Eigenschwingung aus.That at the first measuring point on the first vehicle component detected measurement signal provides z. B. essentially an informa tion via a local, spatially limited static or dynamic loading of the first vehicle component (structure dynamics). For example, the first vehicle component leads a natural vibration.
Das den Körperschall erfassende zweite Meßsignal liefert im Vergleich zum ersten Meßsignal eine eher integrale Informa tion über einen größeren Bereich des Fahrzeugs, beispiels weise über ein gesamtes Eisenbahndrehgestell. Deshalb kommt es bei der Wahl der zweiten Meßstelle nicht so sehr auf einen speziellen Ort an. Vielmehr kann die zweite Meßstelle bei spielsweise an einer einfach zugänglichen Fahrzeugkomponente, wie beispielsweise dem genannten Tragrahmen, angeordnet wer den.The second measurement signal which detects the structure-borne noise delivers in Compared to the first measurement signal a more integral informa tion over a larger area of the vehicle, for example wise over an entire railway bogie. Therefore come it is not so much one when choosing the second measuring point special place. Rather, the second measuring point at for example on an easily accessible vehicle component, such as the support frame mentioned, who arranged the.
Insbesondere durch den unterschiedlichen Informationsgehalt der beiden Meßsignale sind diese in vorteilhafter Weise mit einander kombinierbar.In particular due to the different information content of the two measurement signals, these are advantageously included can be combined.
Die erste und die zweite Meßstelle können insbesondere im we sentlichen identisch sein, falls das erste und das zweite Meßsignal von ein und demselben Sensor erzeugt werden. Eine Trennung des ersten Meßsignals vom zweiten Meßsignal wird dann z. B. durch Hoch- und/oder Tiefpaßfilter erreicht.The first and the second measuring point can in particular in the we be substantially identical if the first and the second Measurement signal are generated by one and the same sensor. A The first measurement signal is separated from the second measurement signal then z. B. achieved by high and / or low pass filter.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird in der Auswerteeinheit aus dem ersten Meßsignal und dem zweiten Meßsignal ein aktueller Kennwert gebildet. Dieser aktuelle Kennwert beinhaltet beispielsweise die beschriebenen unter schiedlichen Informationen beider Meßsignale.According to a preferred development of the method, in the evaluation unit from the first measurement signal and the second Measurement signal a current characteristic value is formed. This current one The characteristic value includes, for example, the ones described below different information of both measurement signals.
Vorzugsweise wird der aktuelle Kennwert mit einem Referenz kennwert verglichen, der mit einem funktionssicheren Fahrzeug und/oder auf einem intakten Fahrweg ermittelt worden ist, und es wird eine Meldung ausgegeben, wenn der aktuelle Kennwert um mehr als einen vorgebbaren Differenzwert vom Referenzkenn wert abweicht.The current characteristic value is preferably referenced characteristic value compared to that of a functionally reliable vehicle and / or has been determined on an intact route, and a message is issued if the current characteristic value by more than a predeterminable difference value from the reference characteristic worth deviates.
Beispielsweise wird in der Auswerteeinheit aus den beiden Meßsignalen, die jeweils ein zeitaufgelöstes Schwingungsver halten abbilden, durch Fouriertransformation ein Frequenz spektrum gebildet. Dieses Spektrum kann dann mit einem Refe renzspektrum verglichen werden, welches einen "Gutzustand" widerspiegelt.For example, in the evaluation unit, the two Measurement signals, each with a time-resolved vibration ver keep mapping by Fourier transform a frequency spectrum formed. This spectrum can then be measured with a Refe limit spectrum can be compared, which is a "good state" reflects.
Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens werden das erste Meßsignal und das zweite Meßsignal synchro nisiert mit der Drehbewegung eines Rads des Fahrzeugs erfaßt.According to another preferred development of the method the first measurement signal and the second measurement signal become synchro detected with the rotational movement of a wheel of the vehicle.
Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, einzelne Meß punkte in den (zeitaufgelösten) Meßsignalen unterschiedlichen Radstellungen bzw. unterschiedlichen Positionen am Radumfang zuzuordnen. Beispielsweise werden dann zwei Sätze von Meß punkten, die zum ersten Meßsignal bzw. zum zweiten Meßsignal gehören und die bei unterschiedlichen Radstellungen erhalten wurden, gebildet, und die Sätze werden über mehrere Umdrehun gen des Rads gemittelt. Die während des betriebsmäßigen Fah rens des Schienenfahrzeugs ermittelten Meßsignale sind näm lich z. B. durch die Sicherheit nicht beeinträchtigende Unre gelmäßigkeiten des Fahrzeugs und/oder der Schiene oder durch stochastische Einflüsse in den verwendeten Sensoren ver rauscht. Dieses statistische Rauschen wird durch die Mittel wertbildung unterdrückt, wogegen sich periodisch wiederho lende Signale vorteilig hervorgehoben werden. Dadurch wird das Signal-Rausch-Verhältnis in vorteilhafterweise verbes sert.This makes it possible in an advantageous manner, individual measurement points in the (time-resolved) measurement signals differ Wheel positions or different positions on the wheel circumference assign. For example, two sets of measuring score the first measurement signal or the second measurement signal belong and get the different wheel positions were formed, and the sets are spanned over several revolutions averaged against the wheel. The during the operational Fah Measurement signals determined by the rail vehicle are named Lich z. B. by security not disturbing Unre regularities of the vehicle and / or the rail or through stochastic influences in the sensors used rustles. This statistical noise is caused by the means value formation suppressed, whereas periodically repeats itself lending signals are advantageously highlighted. This will the signal-to-noise ratio is advantageously verbes sert.
Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird während des betriebsmäßigen Fahrens des Fahrzeugs in ein Rad des Fahrzeugs Ultraschall eingekoppelt, während des be triebsmäßigen Fahrens ein aus dem Rad ausgekoppelter Anteil des Ultraschalls detektiert und das dabei erzeugte Ultra schall-Signal der Auswerteeinheit zugeführt. Mit einer derar tigen zusätzlichen online-Ultraschallüberwachung wird auch der "innere" Zustand des Rads, insbesondere des Eisenbahn rads, d. h. der Zustand in seinem Inneren, überwacht, da mit dem Ultraschall auch weit unterhalb der Oberfläche sich bil dende Defekte detektierbar sind. Solche Defekte könnten sich unter Umständen weder im ersten Meßsignal noch im zweiten Meßsignal abbilden. In Verbindung mit der Überwachung des Schwingungsverhaltens in den genannten unterschiedlichen Fre quenzbereichen, die zu einem Meßergebnis führt, das primär von den Oberflächeneigenschaften einer Fahrzeugkomponente, insbesondere eines Eisenbahnrads, beeinflußt ist, wird somit eine besonders umfassende und aussagekräftige Information er halten.According to another advantageous development of the method becomes a while driving the vehicle Wheel of the vehicle coupled ultrasound during the be driving driving a part decoupled from the wheel of the ultrasound is detected and the ultra generated in the process sound signal supplied to the evaluation unit. With a derar There will also be additional online ultrasound monitoring the "internal" condition of the wheel, especially the railroad rads, d. H. the state inside, being monitored as with the ultrasound is also well below the surface Defects are detectable. Such defects could arise possibly neither in the first measurement signal nor in the second Show measurement signal. In connection with the monitoring of the Vibration behavior in the different Fre frequency ranges leading to a measurement result, the primary the surface properties of a vehicle component, especially a railway wheel, is affected particularly comprehensive and meaningful information hold.
Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird bezogen auf eine Vor
richtung der eingangs genannten Art gelöst durch eine Vor
richtung mit
The device-related task is based on a device of the type mentioned solved by an on device with
- a) einem ein erstes Meßsignal erzeugenden ersten Schwingungs sensor, der an einer ersten Fahrzeugkomponente anbringbar und zur Erfassung deren Schwingungsverhaltens im Frequenz bereich unter 500 Hz hergerichtet ist,a) a first vibration generating a first measurement signal sensor that can be attached to a first vehicle component and to record their vibration behavior in frequency range below 500 Hz is prepared,
- b) einem ein zweites Meßsignal erzeugenden zweiten Schwin gungssensor, der an der ersten Fahrzeugkomponente oder ei ner zweiten Fahrzeugkomponente anbringbar und zur Erfas sung von sich darin ausbreitendem Körperschall hergerich tet ist, undb) a second vibration generating a second measurement signal gung sensor on the first vehicle component or egg ner second vehicle component attachable and for detection solution from structure-borne noise propagating in it tet, and
- c) einer Auswerteeinheit, die mit dem ersten Schwingungssen sor und mit dem zweiten Schwingungssensor in Verbindung steht und der das erste Meßsignal und das zweite Meßsignal zuführbar sind.c) an evaluation unit with the first vibration sensor sor and in connection with the second vibration sensor stands and the the first measurement signal and the second measurement signal are feedable.
Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des Verfah rens nach der Erfindung geeignet. Die diesbezüglich genannten Vorteile gelten für die Vorrichtung analog.The device is particularly suitable for carrying out the procedure suitable according to the invention. The mentioned in this regard Advantages apply analogously to the device.
Vorzugsweise ist der zweite Schwingungssensor zur Erfassung von Körperschall im Frequenzbereich oberhalb von 200 Hz, ins besondere oberhalb von 500 Hz, hergerichtet. Der erste Schwingungssensor ist beispielsweise unterhalb von 200 Hz an steuerbar.The second vibration sensor is preferably for detection of structure-borne noise in the frequency range above 200 Hz, ins especially prepared above 500 Hz. The first Vibration sensor is on, for example, below 200 Hz controllable.
Die erste Fahrzeugkomponente ist insbesondere eine der am stärksten durch Biege-, Torsions-, Zug-, Druck- und/oder Scherkräfte belasteten Fahrzeugkomponenten des Fahrzeugs.The first vehicle component is in particular one of the most strongest through bending, torsion, tension, compression and / or Vehicle components of the vehicle are subjected to shear forces.
Beispielsweise ist die erste Fahrzeugkomponente ein Lager, eine Achse, ein Hebel, ein Stoßdämpfer oder eine Antriebskom ponente des Fahrzeugs.For example, the first vehicle component is a bearing, an axle, a lever, a shock absorber or a drive com component of the vehicle.
Die zweite Fahrzeugkomponente ist insbesondere ein Tragrahmen eines Fahrwerks des Fahrzeugs.The second vehicle component is in particular a support frame a chassis of the vehicle.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist der erste Schwingungssensor ein Weg-, Geschwindigkeits- oder Be schleunigungsaufnehmer.According to a preferred embodiment of the device first vibration sensor a displacement, speed or loading accelerometer.
Der zweite Schwingungssensor ist bevorzugt ein Beschleuni gungsaufnehmer, da im Frequenzbereich des zweiten Schwin gungssensors die auftretenden Weg- oder Geschwindigkeitsam plituden sehr klein und deshalb bevorzugt Beschleunigungen genau meßbar sind.The second vibration sensor is preferably an accelerator tion transducer, since in the frequency range of the second oscillation sensor that detects the path or speed that occurs is very small and therefore prefers accelerations are exactly measurable.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 in stark schema tisierter Form näher erläutert. Die Fig. 1 bis 3 dienen auch der Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung. Es zeigen:An embodiment of a device according to the invention is explained below with reference to FIGS . 1 to 3 in a highly schematic form. Figs. 1 to 3 also serve to illustrate the process according to the invention. Show it:
Fig. 1 ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach der Erfin dung in einer Gesamtansicht, Fig. 1, a vehicle with a device according to the OF INVENTION dung in an overall view,
Fig. 2 eine Achse mit zwei Rädern des Fahrzeugs der Fig. 1 in einer Detailansicht und Fig. 2 shows an axle with two wheels of the vehicle of FIG. 1 in a detailed view and
Fig. 3 eine Auswerteeinheit der Vorrichtung nach der Er findung in einer Detailansicht. Fig. 3 shows an evaluation unit of the device according to the invention in a detailed view.
Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 1, beispielsweise einen Wagen ei nes Eisenbahnzugs, das in Fahrrichtung 2 auf einem Fahrweg 5, beispielsweise einer Eisenbahnschiene, fährt. Jeweils vier Räder 3, d. h. jeweils zwei Achsen, des Fahrzeugs 1 sind an je einem Fahrwerk 7, z. B. einem Eisenbahndrehgestell, aufge hängt. Auf den beiden Fahrwerken 7 liegt über zwei Lager 9 ein Wagenkasten 11 des Fahrzeugs 1 auf. Jeweils zwei Räder 3 des Fahrzeugs 1 sind über eine Achse 13 (siehe Fig. 2) mit einander verbunden. Fig. 1 shows a vehicle 1 , for example a car egg NES train that runs in the direction 2 on a route 5 , such as a railroad track. Each four wheels 3 , ie two axles, of the vehicle 1 are each on a chassis 7 , z. B. a railway bogie hangs up. A car body 11 of the vehicle 1 rests on the two undercarriages 7 via two bearings 9 . Two wheels 3 of the vehicle 1 are connected to each other via an axle 13 (see FIG. 2).
Einer an der Achse 13 gelegenen ersten Meßstelle 14 ist ein erster Schwingungssensor 15 zugeordnet, der z. B. als Deh nungsmeßstreifen oder Wirbelstromwegaufnehmer ausgebildet ist. Die Achse 13 bildet eine erste Fahrzeugkomponente 16, deren Schwingungsverhalten vom ersten Schwingungssensor 15 im Frequenzbereich unter 500 Hz in einem ersten Meßsignal erfaßt wird. Den weiteren Achsen des Fahrzeugs 1 oder anderen, mit der ersten Fahrzeugkomponente in vergleichbarer Weise bela steten weiteren Fahrzeugkomponenten können weitere erste Schwingungssensoren zugeordnet sein, mit denen deren jeweili ges Schwingungsverhalten im Frequenzbereich unter 500 Hz, vorzugsweise unter 200 Hz, gemessen wird.A first measuring point 14 located on the axis 13 is assigned a first vibration sensor 15 which, for. B. is designed as a strain gauge or eddy current transducer. The axle 13 forms a first vehicle component 16 , the vibration behavior of which is detected by the first vibration sensor 15 in the frequency range below 500 Hz in a first measurement signal. The further axles of vehicle 1 or other vehicle components loaded with the first vehicle component in a comparable manner can be assigned further first vibration sensors with which their respective vibration behavior is measured in the frequency range below 500 Hz, preferably below 200 Hz.
Eine zweite Meßstelle 17 befindet sich an leicht zugänglicher Stelle am Fahrwerk 7, das eine zweite Fahrzeugkomponente 18 bildet. Der zweiten Meßstelle 17 ist ein zweiter Schwingungs sensor 19 zugeordnet, der als piezoelektrisch oder kapazitiv arbeitender Beschleunigungssensor ausgebildet ist, und mit dem sich im Fahrwerk 7 ausbreitender Körperschall ("Laufge räusche") erfaßt wird. Der Körperschall kann sich nicht nur im Fahrwerk 7, sondern auch in den Rädern 3, im Wagenka sten 11 oder in anderen Fahrzeugkomponenten des Fahrzeugs 1 ausbreiten oder auch dort entstanden sein. In jedem Fall wird dann ein auf das Fahrwerk 7 und auf den dort angebrachten und akustisch angekoppelten zweiten Schwingungssensor 19 übertra gener Körperschall gemessen.A second measuring point 17 is located at an easily accessible location on the chassis 7 , which forms a second vehicle component 18 . The second measuring point 17 is assigned a second vibration sensor 19 which is designed as a piezoelectric or capacitive acceleration sensor, and with which structure-borne noise propagating in the chassis 7 ("Laufge noise") is detected. The structure-borne noise can spread not only in the chassis 7 , but also in the wheels 3 , in the Wagenka 11 or in other vehicle components of the vehicle 1 or also have arisen there. In any case, a structure-borne noise transmitted to the chassis 7 and to the second vibration sensor 19 attached and acoustically coupled there is then measured.
Das erste Meßsignal des ersten Schwingungssensors 15 und das zweite Meßsignal des zweiten Schwingungssensors 19 werden über eine Signalzuführung oder Signalleitung 20 bzw. eine weitere Signalzuführung oder Signalleitung 21 einer Auswerte einheit 23 zugeführt, die im Fahrzeug 1 angeordnet ist. Der Auswerteeinheit 23 sind gegebenenfalls auch die Meßsignale der weiteren ersten Schwingungssensoren zugeführt (mehrkana lige Auswerteeinheit). Die Signalzuführungen können auch durch eine Funkverbindung realisiert sein.The first measurement signal of the first vibration sensor 15 and the second measurement signal of the second vibration sensor 19 are fed via a signal feed or signal line 20 or a further signal feed or signal line 21 to an evaluation unit 23 which is arranged in the vehicle 1 . The evaluation unit 23 may also be supplied with the measurement signals of the further first vibration sensors (multi-channel evaluation unit). The signal feeds can also be implemented by a radio link.
Fig. 3 zeigt den Aufbau der Auswerteeinheit 23 im Detail. Die Signalzuführungen bzw. Signalleitungen 20, 21 münden zu nächst in einem ersten Filter f1 für das erste Meßsignal bzw. einem zweiten Filter f2 für das zweite Meßsignal. Der erste Filter f1 ist ein Tiefpaß mit einer Grenzfrequenz von 500 Hz, der zweite Filter f2 ein Hochpaß mit einer Grenzfrequenz von 500 Hz. Fig. 3 shows the structure of the evaluation unit 23 in detail. The signal feeds or signal lines 20 , 21 first lead to a first filter f1 for the first measurement signal and a second filter f2 for the second measurement signal. The first filter f1 is a low-pass filter with a cut-off frequency of 500 Hz, the second filter f2 is a high-pass filter with a cut-off frequency of 500 Hz.
Der jeweilige Ausgang des Filters f1, f2 ist mit einer Re cheneinheit 25 der Auswerteeinheit 23 verbunden. In der Re cheneinheit 25 wird das gefilterte erste Meßsignal mit dem gefilterten zweiten Meßsignal verknüpft und es wird ein aktu eller Kennwert gebildet, der mit einem in einer Speicherein heit 27 abgespeicherten Referenzkennwert verglichen wird. Beispielsweise findet in der Recheneinheit 25 eine Fourier transformation statt. Bei Abweichen des aktuellen Kennwerts vom Referenzkennwert um mehr als einen vorgebbaren Differenz wert wird in einer Anzeigeeinheit 29 eine Meldung ausgegeben. Die Anzeigeeinheit 29 kann sowohl im Fahrzeug 1 als auch in einem weiter entfernten stationären Leitstand angeordnet sein und mit der Auswerteeinheit 23 über Funk oder dergleichen in Verbindung stehen.The respective output of the filter f1, f2 is connected to a computing unit 25 of the evaluation unit 23 . In the computing unit 25 , the filtered first measurement signal is linked to the filtered second measurement signal and an actual characteristic value is formed which is compared with a reference characteristic value stored in a memory unit 27 . For example, a Fourier transformation takes place in the computing unit 25 . If the current characteristic value deviates from the reference characteristic value by more than a predeterminable difference value, a message is output in a display unit 29 . The display unit 29 can be arranged both in the vehicle 1 and in a more distant stationary control station and can be connected to the evaluation unit 23 by radio or the like.
Wie in Fig. 2 ferner dargestellt ist, ist an der Achse 13 ein Radstellungssensor 31 angeordnet, der beispielsweise auf optischem Wege eine periodisch reflektierende Markierung an der Achse 13 abtastet und daraus ein Radstellungssignal er zeugt, welches über eine Leitung 33 ebenfalls der Rechenein heit 25 zugeführt ist (Fig. 3). Auf diese Weise wird das er ste Meßsignal und/oder das zweite Meßsignal mit der Raddreh bewegung synchronisiert, so daß zeitlich nacheinander während der Raddrehbewegung aufgenommene Bestandteile des ersten Meß signals und/oder des zweiten Meßsignals konkreten Positionen am Radumfang zugeordnet werden können. Mit Hilfe dieser Zu ordnung findet in der Recheneinheit 25 eine Mittelung des er sten Meßsignals und/oder des zweiten Meßsignals über mehrere Radumdrehungen statt, bis das Signal-Rausch-Verhältnis einen vorgegebenen Schwellwert überschritten hat.As is also shown in FIG. 2, a wheel position sensor 31 is arranged on the axis 13 , which, for example, optically scans a periodically reflecting marking on the axis 13 and generates a wheel position signal therefrom, which also calculates the computing unit 25 via a line 33 is supplied ( Fig. 3). In this way, he ste measurement signal and / or the second measurement signal is synchronized with the wheel rotation movement, so that components of the first measurement signal and / or the second measurement signal recorded in time during the wheel rotation movement can be assigned to specific positions on the wheel circumference. With the help of this arrangement, the averaging of the most measurement signal and / or the second measurement signal takes place over several wheel revolutions in the computing unit 25 until the signal-to-noise ratio has exceeded a predetermined threshold value.
Weiterhin ist in Fig. 2 in schematischer Weise ein Ultra schallsensor 35 dargestellt, der einem Rad 3 des Fahrzeugs zugeordnet ist und mit dem Ultraschall in das Rad eingekop pelt werden kann. Der Ultraschallsensor 35 wird beispiels weise in Reflexion betrieben (Impuls-Echo-Modus), und das von ihm erzeugte Ultraschall-Signal ist über eine Leitung 37 der Auswerteeinheit 23 zugeführt (Fig. 3). In der Auswerteein heit 23 wird das Ultraschall-Signal mit dem ersten Meßsignal und/oder dem zweiten Meßsignal verknüpft und eine besonders zuverlässige Aussagekraft über den Radzustand erhalten.Furthermore, an ultrasound sensor 35 is schematically shown in FIG. 2, which is assigned to a wheel 3 of the vehicle and can be coupled into the wheel with the ultrasound. The ultrasonic sensor 35 is operated, for example, in reflection (pulse-echo mode), and the ultrasonic signal generated by it is fed to the evaluation unit 23 via a line 37 ( FIG. 3). In the evaluation unit 23 , the ultrasound signal is linked to the first measurement signal and / or the second measurement signal and a particularly reliable information value about the wheel condition is obtained.
Die Filter f1, f2 und/oder die übrigen Bestandteile der Aus werteeinheit 23 können sowohl als analoge elektronische Schaltungen als auch als digitale Komponenten realisiert sein.The filters f1, f2 and / or the other components of the evaluation unit 23 can be implemented both as analog electronic circuits and as digital components.
Anstelle eines Eisenbahnzugs kann mit dem Verfahren und/oder der Vorrichtung nach der Erfindung auch ein Lastkraftwagen, insbesondere ein Gefahrguttransporter, überwacht werden.Instead of a train, the procedure and / or the device according to the invention also a truck, especially a dangerous goods transporter, are monitored.
Claims (16)
- a) an einer ersten Meßstelle (14) das Schwingungsverhalten einer ersten Fahrzeugkomponente (16) im Frequenzbereich unter 500 Hz in einem ersten Meßsignal erfaßt wird,
- b) an einer zweiten Meßstelle (17) Körperschall in einem zweiten Meßsignal erfaßt wird, und
- c) das erste Meßsignal und das zweite Meßsignal einer Auswer teeinheit (23) zugeführt werden.
- a) at a first measuring point ( 14 ) the vibration behavior of a first vehicle component ( 16 ) in the frequency range below 500 Hz is recorded in a first measuring signal,
- b) at a second measuring point ( 17 ) structure-borne noise is detected in a second measuring signal, and
- c) the first measurement signal and the second measurement signal are supplied to an evaluation unit ( 23 ).
- a) einen ein erstes Meßsignal erzeugenden ersten Schwingungs sensor (15), der an einer ersten Fahrzeugkomponente (16) anbringbar und zur Erfassung deren Schwingungsverhaltens im Frequenzbereich unter 500 Hz hergerichtet ist,
- b) einen ein zweites Meßsignal erzeugenden zweiten Schwin gungssensor (19), der an der ersten Fahrzeugkomponente (16) oder einer zweiten Fahrzeugkomponente (18) anbringbar und zur Erfassung von sich darin ausbreitendem Körper schall hergerichtet ist, und
- c) eine Auswerteeinheit (23), die mit dem ersten Schwingungs sensor (15) und mit dem zweiten Schwingungssensor (19) in Verbindung steht und der das erste Meßsignal und das zweite Meßsignal zuführbar sind.
- a) a first vibration signal generating a first vibration sensor ( 15 ) which can be attached to a first vehicle component ( 16 ) and is designed to detect its vibration behavior in the frequency range below 500 Hz,
- b) a second measurement signal generating a second vibration sensor ( 19 ) which can be attached to the first vehicle component ( 16 ) or a second vehicle component ( 18 ) and is soundproofed for the detection of bodies spreading therein, and
- c) an evaluation unit ( 23 ) which is connected to the first vibration sensor ( 15 ) and to the second vibration sensor ( 19 ) and which can be supplied with the first measurement signal and the second measurement signal.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: BAUMANN, JOACHIM, DR., 81925 MUENCHEN, DE DAALMANS, GABRIEL, 91315 HOECHSTADT, DE EINZMANN, KLAUS, 91350 GREMSDORF, DE GERHARD, DETLEF, 81739 MUENCHEN, DE GOGL, ERNST, GRAZ, AT GRANZ, BERND, DR., 90522 OBERASBACH, DE MAUSSNER, GERD, 90480 NUERNBERG, DE MEIER, RAINER, 91058 ERLANGEN, DE RIEGER, DETLEF, DR., 85598 BALDHAM, DE JENA, ALEXANDER VON, DR., 81541 MUENCHEN, DE MUELLENBRUCK, MANFRED, 47804 KREFELD, DE MURAWA, FRANZ, 44805 BOCHUM, DE SCHNEIDER, JUERGEN, DR., 44797 BOCHUM, DE |
|
| 8131 | Rejection | ||
| 8170 | Reinstatement of the former position | ||
| 8131 | Rejection |