EP3661829A1 - Verfahren zum ermitteln einer stellkraft basierend auf schallemissionsmessungen - Google Patents

Verfahren zum ermitteln einer stellkraft basierend auf schallemissionsmessungen

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EP3661829A1
EP3661829A1 EP18778815.3A EP18778815A EP3661829A1 EP 3661829 A1 EP3661829 A1 EP 3661829A1 EP 18778815 A EP18778815 A EP 18778815A EP 3661829 A1 EP3661829 A1 EP 3661829A1
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EP
European Patent Office
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sensor
drive
measuring
actuating force
point
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Michael Schulze
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Siemens Mobility GmbH
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Siemens Mobility GmbH
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Publication date
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    • B61L1/20—Safety arrangements for preventing or indicating malfunction of the device, e.g. by leakage current, by lightning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/53—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for trackside elements or systems, e.g. trackside supervision of trackside control system conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/02—Mechanical devices for operating points or scotch-blocks, e.g. local manual control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
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    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/04—Fluid-pressure devices for operating points or scotch-blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
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    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/06—Electric devices for operating points or scotch-blocks, e.g. using electromotive driving means

Definitions

  • the invention relates to a method for analyzing a point drive of a rail switch. Furthermore, the invention relates to a points drive system with a measuring system for carrying out such a method and with a point machine for adjusting switch points of a rail switch.
  • Manually or electrically operated point machines are used as the most important railway infrastructure elements to change over points.
  • the required actuating force acting on an actuating rod is realized by means of an adjustable actuating force coupling. Over the service life of the point machine, which lasts up to 25 years, the set operating force may change. The actuating force may decrease over the life of the points drive. Because the
  • the actuating force is relevant to the safety of the operation of the points and point machine, the force must be checked or checked by measurements. So far, the force of turnout drives had to be checked regularly. For this purpose, maintenance of a point machine must be organized and carried out. A measurement of the actuating force takes place on site with a measuring device and a force measuring pin. Depending on the measurement result, an adjustment of the actuating force coupling or an exchange of the entire point machine drive takes place.
  • the object of the invention is to propose a method for determining a positioning force of a points drive, in which a direct intervention in an operation of the points drive is avoided.
  • the object is achieved by the subject matters of independent ⁇ patent claims 1 and 10.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the respective dependent subclaims.
  • a method for analyzing a point mechanism of a rail switch is cege ⁇ represents.
  • at least one sensor is provided for measuring sound waves.
  • the sensor may be on an outer housing or in the outer casing of the point mechanism angeord ⁇ net.
  • measuring signals of the at least one sensor are recorded during a positioning operation of the point machine.
  • the measuring signals can be amplified. Ba ⁇ sierend on the recorded measurement signals of the at least one sensor, a force of a force coupling of the point mechanism is determined.
  • a piezoelectric sensor can be used, which can measure the sound waves and vibrations generated during operation of the Weichenantriebs.
  • a surface acoustic wave sensor may be used as the at least one sensor.
  • the ⁇ like sensors can be inexpensive and robust against external influences, so that they can be used for use in the field of rail vehicles and rail networks.
  • the vibrations and sound waves generated by the components of the points drive can spread over fasteners and the outer housing and measured there.
  • the vibrations of a points drive motor the mechanical travel elements (eg.
  • the at least one sensor can be calibrated based on measurement signals of a defined number of switching operations.
  • a calibration may preferably depend on a defined n convinced set-actuating force of the actuating force coupling and components used in the points drive.
  • the vibrations generated by the point drive motor are, according to a known engine running curve of Weichenan ⁇ drive motor, dependent on its speed. Based on the determined measurement signals of the at least one sensor, it is possible to determine a load level of the point machine drive motor and thus also the actuating force coupling. In particular, the at least one sen sors ⁇ deviations are detected by a standard setting mode at an early stage by the determined measurement signals.
  • a contactless verification of a current actuating force of the actuating force coupling of the points drive can be performed.
  • a manual over ⁇ test of the actuating force coupling which also represents a direct intervention in the operation of the point machine, can thus be avoided.
  • feedback deviations can be minimized in a determination of the actuating force of the actuating force coupling.
  • the at least one sensor is detachably arranged on an outer side of the outer housing of the points drive.
  • an external fastening ⁇ tion of at least one sensor no changes to the outer housing and thus to existingstonenachwei ⁇ sen the points drive are required.
  • the actuating force can thus be measured without a necessary change in the design of the existing point machine drive.
  • already in service point machines can be checked or retrofitted according to the inventive procedural ⁇ ren.
  • Im ⁇ planning for any electromechanical Weichenan- drive motors with power clutches is possible.
  • the at least one sensor can be arranged detachably on the outer housing via at least one magnet , a belt or clamp that surrounds the outer housing, or a clamping connection.
  • the at least one sensor can be glued to the outer housing temporarily or permanently.
  • stored measuring signals of a plurality of changeover operations of the soft-ware drive for determining a maintenance requirement of the actuating-force coupling are compared with one another.
  • a tendency or a deviation in the positioning operation can be detected.
  • Actuating can be an indication of a technical defect or a future technical defect.
  • causes for possible defects can be identified and eliminated at an early stage, thereby avoiding costs for a failure of the Weichenantriebs or a replacement of several components.
  • a maintenance requirement of the actuating force coupling is determined when the minimum setpoint value of the determined actuating force falls below a minimum value. It can be calculated a ⁇ actuating force of the actuating force clutch based on the determined by the Minim ⁇ least one sensor measurement signals and a corresponding calibration of the at least one sensor.
  • a maintenance requirement can be signaled if the calculated actuating force exceeds or falls below a defined setpoint. For example, a need for maintenance can signa- be linstrument, if the setpoint of the force is fallen below by a factor of 1.2.
  • the stored measurement signals of a plurality of actuating operations Wei ⁇ chenantriebs advertising for determining a deterioration condition of the
  • Actuator clutch used. Based on a plurality of monitored or checked Stell Sae the points drive, a tendency can be measured with respect to the vibration characteristic of the points drive. As a result, an event-related optimized maintenance can be realized independently of the components of the points drive. War ⁇ turing costs can thus be reduced and availability of the Weichenan ⁇ drive can be increased.
  • the stored measurement signals of several Umstellvortician the point mechanism used to create a condition forecast of the actuating force clutch can be based on the measurement signals models of points machine and the wear ⁇ parts, such as the adjusting force, created. In this way, it is possible to produce a predictive state prognosis which makes it possible to make statements about a maintenance effort or a valid state with regard to a customer or a service provider. In particular, this can be realized by a continuous force monitoring.
  • a future maintenance time is determined on the basis of the established state prognosis of the actuating force coupling. Based on time-offset measurement signals, a trend or a change in the force can be detected. From this, a time can be estimated when a maintenance of the switch ⁇ drive can be advantageous or necessary. It may be so-checked or existing service models through fact-based ana ⁇ analysis of the monitored point mechanism adapted.
  • the determined information about the monitored point machine can be combined with other diagnostic data, such as from the program Sidis W compact, and used to optimize existing diagnostic programs. It can thus be a more accurate risk, state and
  • the measurement signals of the at least one sensor on a exter ⁇ NEN server unit is stored and provided.
  • the measuring signals or determined the resulting calculate ⁇ th restoring forces can be centrally collected from different force couplings and evaluated.
  • the at least one sensor may be coupled to an off ⁇ evaluation electronics which the measuring signals obtained directly on the external server may transmit. In this way, a spatially independent evaluation of the measurement signals of the at least one sensor can be made possible.
  • Weichenan- operating system with a measuring system for performing the method according to the invention and having a points drive for locking ⁇ provide at least two switch points of a railway turnout provided.
  • the point machine has a turnout drive motor for direct or indirect driving connected to at least one switch blade actuator rod via an actuating force coupling.
  • the point machine drive on a drive electronics for controlling and regulating the point motor drive, while at least the Weichenan ⁇ drive motor and the actuating force coupling are arranged in an outer housing of the points drive.
  • the invention on the outer housing at least one sensor for measuring Schallwel ⁇ len attachable to and evaluated by a measuring electronics, wherein based on measurement signals of the at least one sensor, a
  • Actuating force of the actuating force coupling during a control operation of the points drive is measurable.
  • the measuring system can in particular have at least one sensor on ⁇ which is mountable to any surface in or on the Wei ⁇ chenantrieb. At least one sensor is connected to a measuring electronics, wherein the measuring electronics can enhance and record the measurement signals of the at least one sensor at least before ⁇ .
  • the measuring electronics can be connected to a transmitting and receiving device so that the recorded measuring signals of the at least one sensor can be transmitted to an external server unit.
  • the measuring electronics store the recorded measurement signals of the at least one sensor on a storage medium, such as a memory card, hard disk or cloud.
  • the measuring system can be designed as a portable system for targeted checking of defined point machines or as a retrofit solution for permanent integration in a point machine.
  • the measuring system can be coupled to the drive electronics to ⁇ of the switch drive motor, so that measurement signals listed specifically only during parking operations are characterized.
  • the at least one sensor on the conspiracyge ⁇ housing can be placed.
  • the at least one sensor can in be executed protected from environmental influences a sensor housing, so that a mounting or arrangement of the at least one sensor on an outer side of the outer housing of the Wei ⁇ chenantriebs is possible.
  • the outer housing for making measurements must not be opened nor in his
  • the point machine drive system can thus be used to position and operate a measuring system without direct intervention in an actuating operation of a soft-ware drive.
  • the measuring signals may preferably be time-varying amplitudes of vibrations and sound waves, which can travel and be registered via fasteners and holders of components in the outer housing of the points drive up to the at least one sensor.
  • the at least one sensor is a surface wave sensor.
  • the at least one sensor may preferably be a sensor based on the piezo effect.
  • the arriving at the at least one sensor vibrations and sound waves, a piezoelectric substrate of the at least one sensor me ⁇ mechanically stimulate, whereby the excitation can be generated corresponding voltage pulses and evaluated.
  • the vibrations and sound waves may be surface acoustic waves can propagate to material surfaces.
  • FIG. 2 shows a schematic flowchart of a method for analyzing a points drive according to a first embodiment.
  • the 1 shows a perspective view of a Wei ⁇ chenantriebssystems 1 according to a first embodiment
  • the switch drive system 1 here consists of a Weichenan drive 2 and, disposed on the switch machine 2 ⁇ measuring system. 4
  • the points drive 2 has an outer housing 6, which is open to illustrate the components.
  • the point machine 2 has a point drive motor 8.
  • the point drive motor 8 is an electric motor and drives a lock slider 10 which is connected to an actuating rod to.
  • the point drive motor 8 drives the control rod 10 indirectly via a gear, not shown, and via a mounted on ei ⁇ ner ball screw actuator force 12 at.
  • actuating force coupling 12 By means of the actuating force coupling 12, a defined actuating force can be applied to the adjusting slides 10.
  • the actuator clutch 12 can prevent damage to the switch drive motor 8 and the transmission when the lock slider 10 is blocked during a changeover operation.
  • the points drive motor 8 is controlled by a drive electronics 14, when a signal for performing an actuating operation of a control center (actuator in Stell ⁇ factory) received.
  • the setting slide (The control rod) 10 is connected according to the exporting approximately ⁇ for example with a switch blade 16, and may deflect the switch blade 16 transversely to the rail direction S of the rail 18 (scroll).
  • the measuring system 4 consists of a sensor 20 and a measuring electronics 22.
  • the sensor 20 is a SAW (Surface Acoustic Wafers) sensor 20 and is positioned by means of a magnet, not shown, on an outer surface of the outer housing 6 of the Wei ⁇ chenantriebs 2.
  • the sensor 20 is coupled to the measuring electronics 22 so that the measuring signals determined by the sensor 20 can be recorded and processed by the measuring electronics 22.
  • FIG 2 is a schematic flow diagram of a method 30 for analyzing a point mechanism 2 is shown in accordance with egg ⁇ nem first embodiment.
  • the senor 20 is arranged on or in the outer housing 6 of the switch drive 2.
  • the at least one sensor 20 is connected to the measuring electronics 22 32.
  • the measurement signals of the at least one sensor 20 are received by the measuring electronics 22 and stored 33 after amplification and filtering.
  • a restoring force of the force coupling is based on the recorded measurement signals 12 determines or calculates 34. This can be realized in particular by 22 to ⁇ before a calibration carried out the at least one transmitter sors 20 and the measuring electronics.

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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Analysieren eines Weichenantriebs einer Schienenweiche, wobei mindestens ein Sensor zum Messen von Schallwellen an einem Außengehäuse oder in dem Außengehäuse des Weichenantriebs angeordnet wird, Messsignale des mindestens einen Sensors während eines Stellbetriebs des Weichenantriebs verstärkt und aufgezeichnet werden, basierend auf den aufgezeichneten Messsignalen des mindestens einen Sensors eine Stellkraft einer Stellkraftkupplung des Weichenantriebs ermittelt wird. Des Weiteren ist ein Weichenantriebssystem offenbart.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Ermitteln einer Stellkraft basierend auf
Schallemissionsmessungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren eines Weichenantriebs einer Schienenweiche. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Weichenantriebssystem mit einem Messsystem zum Durchführen eines derartigen Verfahrens und mit einem Weichenantrieb zum Verstellen von Weichenzungen einer Schienenweiche .
Zum Umstellen von Weichen werden manuell oder elektrisch betätigte Weichenantriebe als wichtigste Bahninfrastruktur- elemente eingesetzt. Die erforderliche auf eine Stellstange wirkende Stellkraft wird mit Hilfe einer einstellbaren Stell- kraftkupplung realisiert. Über die Lebensdauer des Weichenantriebs, welche bis zu 25 Jahre beträgt, kann sich die ab Werk eingestellte Stellkraft verändern. Die Stellkraft kann im Laufe der Lebensdauer des Weichenantriebs abnehmen. Da die
Stellkraft sicherheitsrelevant für den Betrieb der Weiche und des Weichenantriebs ist, muss die Stellkraft kontrolliert bzw. durch Messungen überprüft werden. Bisher musste die Stellkraft von Weichenantrieben regelmäßig geprüft werden. Hierfür muss eine Wartung eines Weichenantriebs organisiert und durchgeführt werden. Eine Messung der Stellkraft erfolgt vor Ort mit einem Messgerät und einem Kraftmessbolzen. In Abhängigkeit von dem Messergebnis erfolgt ein Nachstellen der Stellkraftkupplung oder ein Austausch des gesamten Weichenantriebs.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zum Ermitteln einer Stellkraft eines Weichenantriebs vorzuschlagen, bei dem ein direkter Eingriff in einen Betrieb des Weichenantriebs vermieden wird. Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängi¬ gen Patentansprüche 1 und 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen .
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Analysieren eines Weichenantriebs einer Schienenweiche bereitge¬ stellt. Erfindungsgemäß wird mindestens ein Sensor zum Messen von Schallwellen vorgesehen. Der Sensor kann an einem Außen- gehäuse oder in dem Außengehäuse des Weichenantriebs angeord¬ net sein. Es werden anschließend Messsignale des mindestens einen Sensors während eines Stellbetriebs des Weichenantriebs aufgezeichnet. Die Messsignale können verstärkt werden. Ba¬ sierend auf den aufgezeichneten Messsignalen des mindestens einen Sensors wird eine Stellkraft einer Stellkraftkupplung des Weichenantriebs ermittelt.
Als ein Sensor kann beispielsweise ein piezoelektrischer Sensor verwendet werden, welcher die bei einem Betrieb des Wei- chenantriebs erzeugten Schallwellen und Schwingungen messen kann. Insbesondere kann ein akustischer Oberflächenwellen- Sensor als der mindestens eine Sensor verwendet werden. Der¬ artige Sensoren können preiswert und robust gegenüber äußeren Einflüssen ausgeführt sein, sodass sie für einen Einsatz im Bereich von Schienenfahrzeugen und Schienennetzen verwendet werden können. Die von den Komponenten des Weichenantriebs erzeugten Schwingungen und Schallwellen können sich über Befestigungselemente und das Außengehäuse ausbreiten und dort gemessen werden.
Es können insbesondere die Schwingungen eines Weichenantriebsmotors, der mechanischen Stellwegelemente (z. Bsp.
Stellschieber, Kugelrollspindel) , der Stellkraftkupplung und von Wellen und Lagern gemessen werden. Der mindestens eine Sensor kann basierend auf Messsignalen einer definierten Anzahl an Umstellvorgängen Stcllbctrieben kalibriert werden. Eine Kalibrierung kann vorzugsweise abhängig von einer defi- nierten Soll-Stellkraft der Stellkraftkupplung und von verwendeten Komponenten im Weichenantrieb sein.
Eine unzureichend gewartete Stellkraftkupplung ist schwergän- giger als eine optimal funktionierende Stellkraft-kupplung . Folglich muss der Weichenantriebsmotor mit einer höheren Drehzahl betrieben werden, um das notwendige Drehmoment für die schwergängige Stellkraftkupplung aufzubringen. Die vom Weichenantriebsmotor erzeugten Schwingungen sind, entsprechend einer bekannten Motorlaufkurve des Weichenan¬ triebsmotors, von seiner Drehzahl abhängig. Basierend auf den ermittelten Messsignalen des mindestens einen Sensors kann ein Belastungsgrad des Weichenantriebsmotors und damit auch der Stellkraftkupplung bestimmt werden. Insbesondere können durch die ermittelten Messsignale des mindestens einen Sen¬ sors Abweichungen von einem üblichen Stellbetrieb frühzeitig detektiert werden. Durch das Verfahren kann eine kontaktlose Überprüfung einer aktuellen Stellkraft der Stellkraftkupplung des Weichenantriebs durchgeführt werden. Eine manuell durchgeführte Über¬ prüfung der Stellkraftkupplung, welche auch einen direkten Eingriff in den Betrieb des Weichenantriebs darstellt, kann somit vermieden werden. Des Weiteren können durch das Verfahren Rückwirkungsabweichungen bei einer Ermittlung der Stellkraft der Stellkraftkupplung minimiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der min- destens eine Sensor an einer Außenseite des Außengehäuses des Weichenantriebs lösbar angeordnet. Durch eine äußere Befesti¬ gung des mindestens einen Sensors sind keine Änderungen an dem Außengehäuse und somit an bestehenden Sicherheitsnachwei¬ sen des Weichenantriebs erforderlich. Die Stellkraft kann so- mit ohne notwendige Designänderung des bestehenden Weichenantriebes gemessen werden. Somit können auch bereits in Betrieb genommene Weichenantriebe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfah¬ ren überprüft oder nachgerüstet werden. Durch eine technisch einfache Befestigung des mindestens ei¬ nen Sensors am Außengehäuse des Weichenantriebs ist eine Im¬ plementierung für beliebige elektromechanische Weichenan- triebsmotoren mit Stellkraftkupplungen möglich. Beispielsweise kann der mindestens eine Sensor über mindestens einen Mag¬ net, einen das Außengehäuse umgreifenden Riemen bzw. Schelle oder über eine Klemmverbindung lösbar an dem Außengehäuse angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der mindes- tens eine Sensor an das Außengehäuse temporär oder dauerhaft geklebt werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden gespeicherte Messsignale mehrerer Umstellvorgänge des Wei- chenantriebs zum Ermitteln eines Wartungsbedarfs der Stell- kraftkupplung miteinander verglichen. Durch einen Vergleich mehrerer zu unterschiedlichen Zeiten durchgeführten Messungen durch den mindestens einen Sensor kann eine Tendenz oder eine Abweichung in dem Stellbetrieb detektiert werden. Eine Abwei- chung in der Schwingungs- bzw. Schallcharakteristik des
Stellbetriebs kann ein Indiz für einen technischen Defekt oder einen zukünftigen technischen Defekt sein. Es können somit Ursachen für eventuelle Defekte frühzeitig ermittelt und beseitigt werden, wodurch Kosten für einen Ausfall des Wei- chenantriebs oder einen Austausch mehrerer Komponenten vermieden werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird ein Wartungsbedarf der Stellkraftkupplung bei einem Unter- schreiten eines minimalen Sollwerts der ermittelten Stellkraft ermittelt. Es kann basierend auf den durch den mindes¬ tens einen Sensor ermittelten Messsignalen und einer entsprechenden Kalibrierung des mindestens einen Sensors eine Stell¬ kraft der Stellkraftkupplung berechnet werden.
Ein Wartungsbedarf kann signalisiert werden, wenn die berechnete Stellkraft einen definierten Sollwert überschreitet oder unterschreitet. Beispielsweise kann ein Wartungsbedarf signa- lisiert werden, wenn der Sollwert der Stellkraft um einen Faktor von 1,2 unterschritten wird.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wer- den gespeicherte Messsignale mehrerer Stellbetriebe des Wei¬ chenantriebs zum Ermitteln eines Verschleißzustands der
Stellkraftkupplung verwendet. Basierend auf mehreren überwachten bzw. überprüften Stellbetrieben des Weichenantriebs kann eine Tendenz bezüglich der Schwingungscharakteristik des Weichenantriebs gemessen werden. Hierdurch kann unabhängig von den Komponenten des Weichenantriebs eine ereignisbezogene optimierte Wartung realisiert werden. Es können somit War¬ tungskosten reduziert und eine Verfügbarkeit des Weichenan¬ triebs erhöht werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wer¬ den gespeicherte Messsignale mehrerer Umstellvorgänge des Weichenantriebs zum Erstellen einer Zustandsprognose der Stellkraftkupplung verwendet. Es können basierend auf den Messsignalen Modelle des Weichenantriebs und der Verschlei߬ teile, wie beispielsweise der Stellkraftkupplung, erstellt werden. Hierdurch kann eine prädiktive Zustandsprognose er¬ stellt werden, welche Aussagen über einen Wartungsaufwand oder einen geltenden Zustand gegenüber einem Kunden oder ei- nem Dienstleister ermöglicht. Insbesondere kann hierdurch ein kontinuierliches Stellkraftmonitoring realisiert werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird basierend auf der erstellten Zustandsprognose der Stellkraft- kupplung ein zukünftiger Wartungszeitpunkt ermittelt. Anhand von zeitlich versetzten Messsignalen kann ein Trend bzw. eine Änderung der Stellkraft detektiert werden. Daraus kann ein Zeitpunkt abgeschätzt werden, wann eine Wartung des Weichen¬ antriebs vorteilhaft oder notwendig sein kann. Es können so- mit bestehende Servicemodelle durch faktenbasierte Datenana¬ lyse des überwachten Weichenantriebs überprüft oder angepasst werden . Insbesondere können die ermittelten Informationen über den überwachten Weichenantrieb mit weiteren Diagnosedaten, wie beispielsweise aus dem Programm Sidis W compact, kombiniert und zum Optimieren bestehender Diagnoseprogramme verwendet werden. Es kann somit eine genauere Risiko, Zustands -und
Verfügbarkeitsbewertung der untersuchten Weichenantriebe erfolgen .
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wer¬ den die Messsignale des mindestens einen akustischen Sensors kontinuierlich oder zeitlich diskret aufgezeichnet. Hierdurch kann eine Langzeitüberwachung von Weichenantrieben realisiert werden. Basierend auf den durch die Langzeitüberwachung ermittelten Daten bzw. Informationen können präzise Performancedaten von Stellkraftkupplungen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Umgebungseinflüssen und
betrieblichen Nutzungsintensitäten gewonnen werden. Diese Daten können für eine Weiterentwicklung und für konstruktive Verbesserungen von Weichenantrieben genutzt werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden die Messsignale des mindestens einen Sensors auf einer exter¬ nen Servereinheit gespeichert und bereitgestellt. Hierdurch können die ermittelten Messsignale bzw. die daraus berechne¬ ten Stellkräfte von unterschiedlichen Stellkraftkupplungen zentral gesammelt und ausgewertet werden.
Insbesondere kann der mindestens eine Sensor mit einer Aus¬ werteelektronik gekoppelt sein, welche die ermittelten Mess- signale direkt auf die externe Servereinheit übertragen kann. Hierdurch kann eine örtlich unabhängige Auswertung der Messsignale des mindestens einen Sensors ermöglicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Weichenan- triebssystem mit einem Messsystem zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens und mit einem Weichenantrieb zum Ver¬ stellen von mindestens zwei Weichenzungen einer Schienenweiche bereitgestellt. Der Weichenantrieb weist einen Weichenan- triebsmotor zum direkten oder indirekten Antreiben einer mit mindestens einer Weichenzunge verbundenen Stellstange über eine Stellkraftkupplung auf. Des Weiteren weist der Weichenantrieb eine Antriebselektronik zum Ansteuern und Regeln des Weichenantriebmotors auf, dabei sind zumindest der Weichenan¬ triebsmotor und die Stellkraftkupplung in einem Außengehäuse des Weichenantriebs angeordnet. Erfindungsgemäß ist an dem Außengehäuse mindestens ein Sensor zum Messen von Schallwel¬ len anbringbar und von einer Messelektronik auswertbar, wobei anhand von Messsignalen des mindestens einen Sensors eine
Stellkraft der Stellkraftkupplung während eines Stellbetriebs des Weichenantriebs messbar ist.
Das Messsystem kann insbesondere mindestens einen Sensor auf¬ weisen, welcher auf eine beliebige Oberfläche in oder am Wei¬ chenantrieb anbringbar ist. Der mindestens eine Sensor ist mit einer Messelektronik verbunden, wobei die Messelektronik die Messsignale des mindestens einen Sensors zumindest vor¬ verstärken und aufzeichnen kann.
Die Messelektronik kann mit einer Sende- und Empfangsvorrichtung verbunden sein, sodass die aufgezeichneten Messsignale des mindestens einen Sensors an eine externe Servereinheit übertragen werden können. Alternativ kann die Messelektronik die aufgezeichneten Messsignale des mindestens einen Sensors auf einem Speichermedium, wie beispielsweise eine Speicherkarte, Festplatte oder Cloud, ablegen.
Das Messsystem kann als ein tragbares System zum gezielten Überprüfen definierter Weichenantriebe oder als eine Nach- rüstlösung zum dauerhaften Integrieren in einen Weichenantrieb ausgeführt sein. Dabei kann das Messsystem mit der An¬ triebselektronik des Weichenantriebsmotors gekoppelt sein, sodass Messsignale gezielt nur während Stellbetrieben aufge- zeichnet werden.
Vorzugsweise kann der mindestens eine Sensor an dem Außenge¬ häuse angeordnet werden. Der mindestens eine Sensor kann in einem Sensorgehäuse vor Umwelteinflüssen geschützt ausgeführt sein, sodass auch eine Montage oder Anordnung des mindestens einen Sensors an einer Außenseite des Außengehäuses des Wei¬ chenantriebs möglich ist. Hierdurch muss das Außengehäuse zum Durchführen von Messungen weder geöffnet noch in seinem
Stellbetrieb unterbrochen werden.
Durch das Weichenantriebssystem kann somit ein Messsystem ohne einen direkten Eingriff in einen Stellbetrieb eines Wei- chenantriebs positioniert und betrieben werden.
Die Messsignale können vorzugsweise zeitlich veränderliche Amplituden von Schwingungen und Schallwellen sein, welche über Befestigungen und Halterungen von Komponenten in dem Au- ßengehäuse des Weichenantriebs bis zu dem mindestens einem Sensor wandern und dort registriert werden können.
Nach einem Ausführungsbeispiel des Weichenantriebssystems ist der mindestens eine Sensor ein Oberflächenwellen-Sensor. Der mindestens eine Sensor kann vorzugsweise ein auf dem Piezo- Effekt basierender Sensor sein. Die an dem mindestens einem Sensor ankommenden Schwingungen und Schallwellen können ein piezoelektrisches Substrat des mindestens einen Sensors me¬ chanisch anregen, wodurch der Anregung entsprechende Span- nungsimpulse erzeugt und ausgewertet werden können. Insbeson¬ dere können die Schwingungen und Schallwellen akustische Oberflächenwellen sein, welche sich an Materialoberflächen ausbreiten können. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich durch die Erläuterung der folgenden stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugter Ausführungsbeispiele. Hierbei zei- gen FIG 1 eine perspektivische Darstellung eines Weichenan¬ triebssystems gemäß einem ersten Ausführungsbei¬ spiel,
FIG 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Analysieren eines Weichenantriebs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
Die FIG 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Wei¬ chenantriebssystems 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel Das Weichenantriebssystem 1 besteht hier aus einem Weichenan trieb 2 und einem an dem Weichenantrieb 2 angeordneten Mess¬ system 4.
Der Weichenantrieb 2 weist ein Außengehäuse 6 auf, welches zum Veranschaulichen der Komponenten geöffnet ist. Der Weichenantrieb 2 weist einen Weichenantriebsmotor 8 auf. Der Weichenantriebsmotor 8 ist ein Elektromotor und treibt einen Stellschieber 10, der mit einer Stellstange verbunden ist, an . Der Weichenantriebsmotor 8 treibt die Stellstange 10 indirekt über ein nicht dargestelltes Getriebe und über eine, auf ei¬ ner Kugelrollspindel montierten Stellkraftkupplung 12 an.
Durch die Stellkraftkupplung 12 kann eine definierte Stell- kraft auf die Stellschieber 10 aufgebracht werden. Die Stell- kraftkupplung 12 kann insbesondere Schäden an dem Weichenantriebsmotor 8 und dem Getriebe verhindern, wenn die Stellschieber 10 blockiert wird während eines Umstellvorganges. Der Weichenantriebsmotor 8 wird von einer Antriebselektronik 14 gesteuert, wenn ein Signal zum Durchführen eines Stellbetriebs von einer Leitzentrale (Stellteil im Stell¬ werk) eingeht. Der Stellschieber (Die Stellstange) 10 ist gemäß dem Ausfüh¬ rungsbeispiel mit einer Weichenzunge 16 verbunden und kann die Weichenzunge 16 quer zu einer Schienenrichtung S der Schiene 18 auslenken (bewegen) .
Das Messsystem 4 besteht aus einem Sensor 20 und einer Messelektronik 22. Der Sensor 20 ist ein SAW(Surface Acoustic Wafes ) -Sensor 20 und ist mithilfe eines nicht dargestellten Magneten an einer Außenfläche des Außengehäuses 6 des Wei¬ chenantriebs 2 positioniert.
Der Sensor 20 ist mit der Messelektronik 22 gekoppelt, sodass die vom Sensor 20 ermittelten Messsignale von der Messelekt- ronik 22 aufgezeichnet und verarbeitet werden können.
In der FIG 2 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 30 zum Analysieren eines Weichenantriebs 2 gemäß ei¬ nem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt.
In einem ersten Schritt 31 wird der Sensor 20 an oder in dem Außengehäuse 6 des Weichenantriebs 2 angeordnet.
Anschließend wird der mindestens eine Sensor 20 mit der Mess- elektronik 22 verbunden 32.
Die Messsignale des mindestens einen Sensors 20 werden von der Messelektronik 22 empfangen und nach einer Verstärkung und Filterung gespeichert 33.
In einem weiteren Schritt wird basierend auf den aufgezeichneten Messsignalen eine Stellkraft der Stellkraftkupplung 12 ermittelt bzw. berechnet 34. Dies kann insbesondere durch zu¬ vor eine durchgeführte Kalibrierung des mindestens einen Sen- sors 20 und der Messelektronik 22 realisiert werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugs zeichen
1 Weichenantriebssystem
2 Weichenantrieb
4 Messsystem
6 Außengehäuse
8 Weichenantriebsmotor
10 Stellschieber (Stellstange)
12 Stellkraftkupplung
14 Antriebselektronik
16 Weichenzunge
18 Schiene
20 Sensor
22 Messelektronik
30 Verfahren
31 Anordnen des mindestens einen Sensors
32 Verbinden des mindestens einen Sensors mit einer Mess- elektronik
33 Empfangen und Speichern von Messsignalen
34 Ermitteln einer Stellkraft
S Schienenrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (30) zum Analysieren eines Weichenantriebs (2) einer Schienenweiche, wobei
- mindestens ein Sensor (20) zum Messen von Schallwellen vorgesehen ist,
- Messsignale des mindestens einen Sensors (20) während eines Umstellvorganges des Weichenantriebs (2) aufge- zeichnet werden (33) ,
- basierend auf den aufgezeichneten Messsignalen des
mindestens einen Sensors (20) eine Stellkraft einer Stellkraftkupplung (12) des Weichenantriebs
(2) ermittelt wird (34) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensor (20) an einer Außenseite des Außengehäuses (6) des Wei¬ chenantriebs (2) lösbar angeordnet wird (31) .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei gespeicherte Messsignale mehrerer Stellbetriebe des Weichenantriebs (2) zum Ermitteln eines Wartungsbedarfs der Stellkraftkupplung (12) miteinander verglichen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Wartungsbedarf der
Stellkraftkupplung (12) bei einem Unterschreiten eines minimalen Sollwerts der ermittelten Stellkraft ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei gespei- cherte Messsignale mehrerer Stellbetriebe des Weichenantriebs
(2) zum Ermitteln eines Verschleißzustands der Stellkraft¬ kupplung (12) verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei gespei- cherte Messsignale mehrerer Stellbetriebe des Weichenantriebs
(2) zum Erstellen einer Zustandsprognose der Stellkraftkupp¬ lung (12) verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei basierend auf der erstellten Zustandsprognose der Stellkraftkupplung (12) ein zukünftiger Wartungszeitpunkt ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die
Messsignale des mindestens einen Sensors (20) kontinuierlich oder zeitlich diskret aufgezeichnet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Messsignale des mindestens einen Sensors (20) auf einer ex¬ ternen Servereinheit gespeichert und bereitgestellt werden.
10. Weichenantriebssystem (1) mit einem Messsystem (4) zum Durchführen des Verfahrens (30) nach einem der vorherigen An- sprüche und mit einem Weichenantrieb (2) zum Verstellen von mindestens zwei Weichenzungen (16) einer Schienenweiche, auf¬ weisend einen Weichenantriebsmotor (8) zum direkten oder indirekten Antreiben einer mit mindestens einer Weichenzunge (16) verbundenen Stellstange (10) über eine Stellkraft- kupplung (12) und aufweisend eine Antriebselektronik (14) zum Ansteuern und Regeln des Weichenantriebmotors (8), wobei zu¬ mindest der Weichenantriebsmotor (8) und die Stellkraftkupp¬ lung (12) in einem Außengehäuse (6) des Weichenantriebs (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Außenge- häuse (6) mindestens ein Sensor (20) zum Messen von Schall¬ wellen anbringbar und von einer Messelektronik (22) auswertbar ist, wobei anhand von Messsignalen des mindestens einen Sensors (20) eine Stellkraft der Stellkraftkupplung (12) während eines Stellbetriebs des Weichenantriebs (2) messbar ist.
11. Weichenantriebssystem nach Anspruch 10, wobei der mindestens eine Sensor (20) ein Oberflächenwellen-Sensor ist.
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