EP3835167A1 - Überwachungsverfahren für einen elektrohydraulischen weichenantrieb - Google Patents

Überwachungsverfahren für einen elektrohydraulischen weichenantrieb Download PDF

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EP3835167A1
EP3835167A1 EP20210097.0A EP20210097A EP3835167A1 EP 3835167 A1 EP3835167 A1 EP 3835167A1 EP 20210097 A EP20210097 A EP 20210097A EP 3835167 A1 EP3835167 A1 EP 3835167A1
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EP
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pressure
monitoring method
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pressure value
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EP20210097.0A
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Michael Hampel
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Deutsche Bahn AG
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Deutsche Bahn AG
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    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/857—Monitoring of fluid pressure systems

Definitions

  • the present invention relates to a monitoring method according to the preamble of claim 1 for monitoring a point drive.
  • a device for diagnosing a mechanical system driven by an electric motor comprises at least one sensor for detecting the current flow in a conductor of the electrical connection of the electric motor.
  • the device also has sensors for detecting the voltage curves in the conductors of the electrical connection of the electric motor, each conductor being assigned a sensor for detecting the current curve and a sensor for detecting the voltage curve.
  • the invention is based on the object of providing improved monitoring of an electro-hydraulic switch drive.
  • a hydraulic pressure is measured in a pressure measurement process while the switch drive is in operation, and a pressure value is thereby determined.
  • This provides a previously unused parameter for monitoring the point machine, which is a good indicator of the state of the point machine.
  • a state of the point drive is checked in an evaluation process to determine whether an actual value is related to a target value, the actual value being dependent on the pressure value, or the pressure value being the actual value.
  • a maintenance process with at least one maintenance measure is carried out in a second state of the switch machine.
  • the actual value is generated from the pressure value in a determination process in that the pressure value is multiplied by a predefined proportionality factor.
  • the actual value and the setpoint for a changeover force are considered in the evaluation process.
  • the actual value is generated from the pressure value in a determination process by dividing the pressure value by a predefined volume flow value.
  • the actual value and the target value for a flow resistance are considered in the evaluation process.
  • the actual value is generated from the pressure value in a determination process in that the pressure value is divided by a predefined volume flow value and a flow resistance value obtained in this way is additionally divided by a predefined constant.
  • the actual value and the setpoint for a changeover resistor are considered in the evaluation process.
  • the actual value is generated from the pressure value in a determination process by multiplying the pressure value by a predefined volume flow value and setting the product in relation to a value of the currently supplied power.
  • the actual value and the setpoint for an efficiency are considered in the evaluation process.
  • Fig. 1 a monitoring method according to the invention in an exemplary embodiment.
  • the monitoring method 10 is shown schematically in an exemplary embodiment from a start 11 to an end 16.
  • the monitoring method 10 is used to monitor a switch drive, which is designed electrohydraulically, and therefore has a hydraulic pump driven by an electric motor, which is designed to generate a predefined constant volume flow.
  • the hydraulic pump is in particular a rotary piston pump.
  • the switch drive has at least one pressure sensor for determining a pressure generated by the hydraulic pump during operation.
  • a hydraulic pressure is measured in a pressure measuring process 12 during operation of the switch drive.
  • the value obtained is thus a pressure value.
  • the pressure value is the value of a current hydraulic operating pressure.
  • an actual value of a certain type is determined from the pressure value, which is then compared in a subsequent evaluation process 14 with a target value of the same type, and / or the pressure value itself is used unchanged as the actual value for the evaluation process 14, which is compared with a setpoint of the same type.
  • the pressure value is not used as the actual value, in particular an actual value is determined in the determination process 13, which relates to a force, a resistance or also an efficiency.
  • the actual value is therefore a force value, a resistance value, or also an efficiency value.
  • the pressure value measured in the pressure measurement process 12 is adapted in the determination process 13 to the type of setpoint value.
  • a proportionality factor in particular is applied to the pressure value.
  • the hydraulic pressure is proportional to the changeover force.
  • the actual value for the switching force of the point drive is thus generated.
  • the pressure value is in particular divided by a volume flow value, which is predefined as a characteristic number of the hydraulic pump, and a value for the flow resistance is thus determined.
  • the actual value for a flow resistance of the switch drive is thus generated.
  • the flow resistance value is also preferably divided by a constant which is predefined for a specific component in order to obtain a value for the changeover resistance.
  • the actual value for a changeover resistance of the point drive is thus generated.
  • the pressure value is multiplied by the value of the volume flow, which is predefined as a characteristic number of the hydraulic pump, in order to obtain a value for an output power.
  • the value of the output power is then set in relation to a value of the power currently being supplied in order to obtain a value for the degree of efficiency.
  • the electrical power supplied to the hydraulic pump is determined.
  • the actual value for the efficiency of the point drive is thus generated.
  • the state of the point machine is checked. For this purpose, it is checked whether the actual value and the setpoint are related to one another in a certain way. If the actual value and the setpoint value are related to one another, the switch machine has a second state 18. If the actual value and the setpoint value are not in the specific relationship to one another, the switch machine has a first state 17.
  • the Shifting force is checked in particular whether the actual value is greater than or greater than or equal to the setpoint value.
  • the changeover resistance it is also checked in particular whether the actual value is greater than or greater than or equal to the setpoint value. And when looking at the efficiency, a check is made in particular to determine whether the actual value is less than or less than or equal to the setpoint.
  • the evaluation process 14 It is also possible for several types of actual values and setpoint values to be checked in the evaluation process 14. If the evaluation in the evaluation process 14 shows that the actual value and the nominal value are in the specific relationship to one another, that is to say that the switch drive is in the second state 18, a maintenance process 15 is preferably carried out. If the evaluation shows that the actual value and the nominal value are not in the specific relationship to one another, that is to say that the point machine is in the first state 17, the monitoring method 10 ends. The monitoring method 10 is preferably repeated regularly.
  • the maintenance process 15 comprises at least one maintenance measure which is suitable for bringing the point machine into the first state 17.

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Abstract

Es wird ein Überwachungsverfahren (10) für einen elektrohydraulischen Weichenantrieb bereitgestellt, bei dem erfindungsgemäß in einem Druckmessvorgang (12) während eines Betriebs des Weichenantriebs ein hydraulischer Druck gemessen und dadurch ein Druckwert ermittelt wird. Überschreitet der Druckwert oder eine andere daraus abgeleitete Kenngrösse einen entsprechenden Sollwert wird daraus die Notwendigkeit einer Wartungsmassnahme festgestellt. Abgeleitete Kenngrössen können sein: Umstellkraft, hydraulischer Widerstand, Umstellwiderstand oder Wirkungsgrad der Pumpe.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Überwachung eines Weichenantriebs.
  • Im Stand der Technik ist es bekannt, bei mechanischen Anlagen, wie einem Weichenantrieb eine Diagnose durchzuführen. So geht beispielsweise aus der DE 10 2016 213 766 A1 eine Vorrichtung zur Diagnose einer mittels eines Elektromotors angetriebenen mechanischen Anlage hervor. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Sensor zur Erfassung des Stromverlaufes in einem Leiter des elektrischen Anschlusses des Elektromotors. Die Vorrichtung weist des Weiteren Sensoren zur Erfassung der Spannungsverläufe in den Leitern des elektrischen Anschlusses des Elektromotors auf, wobei jedem Leiter jeweils ein Sensor zur Erfassung des Stromverlaufes sowie ein Sensor zur Erfassung des Spannungsverlaufes zugeordnet sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Überwachung eines elektrohydraulischen Weichenantriebs bereitzustellen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Überwachungsverfahren nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren für einen elektrohydraulischen Weichenantrieb wird in einem Druckmessvorgang während eines Betriebs des Weichenantriebs ein hydraulischer Druck gemessen und dadurch ein Druckwert ermittelt.
  • Dadurch steht ein bisher nicht genutzter Parameter für die Überwachung des Weichenantriebs bereit, der ein guter Indikator für den Zustand des Weichenantriebs ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens wird in einem Auswertungsvorgang ein Zustand des Weichenantriebs dadurch überprüft, ob ein Istwert in einer bestimmten Beziehung zu einem Sollwert steht, wobei der Istwert abhängig vom Druckwert ist, oder wobei der Druckwert der Istwert ist.
  • Dadurch wird festgestellt, ob der Weichenantrieb einer Instandhaltungsmaßnahme bedarf.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens wird bei einem zweiten Zustand des Weichenantriebs ein Instandhaltungsvorgang mit zumindest einer Instandhaltungsmaßnahme durchgeführt.
  • Dadurch wird der Weichenantrieb instandgesetzt und die gewünschte Funktionsfähigkeit wieder hergestellt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens wird in einem Ermittlungsvorgang aus dem Druckwert dadurch der Istwert erzeugt, dass der Druckwert mit einem vordefinierten Proportionalitätsfaktor multipliziert wird. So werden in dem Auswertungsvorgang der Istwert und der Sollwert für eine Umstellkraft betrachtet.
  • Auf diese Weise ist es einfach möglich, die Umstellkraft als Indikator für den Zustand des Weichenantriebs zu verwenden.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Betrachtung der Umstellkraft wird in einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens in einem Ermittlungsvorgang aus dem Druckwert dadurch der Istwert erzeugt, dass der Druckwert durch einen vordefinierten Volumenstromwert geteilt wird. So werden in dem Auswertungsvorgang der Istwert und der Sollwert für einen Strömungswiderstand betrachtet.
  • Auf diese Weise ist es einfach möglich, den Strömungswiderstand als Indikator für den Zustand des Weichenantriebs zu nutzen.
    Alternativ oder zusätzlich wird in einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens in einem Ermittlungsvorgang aus dem Druckwert dadurch der Istwert erzeugt, dass der Druckwert durch einen vordefinierten Volumenstromwert geteilt wird und ein so erhaltener Strömungswiderstandswert zusätzlich durch eine vordefinierte Konstante geteilt wird. So werden in dem Auswertungsvorgang der Istwert und der Sollwert für einen Umstellwiderstand betrachtet.
  • Auf diese Weise ist es einfach möglich, den Umstellwiderstand als Indikator für den Zustand des Weichenantriebs zu verwenden.
  • Alternativ oder zusätzlich wird in einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens in einem Ermittlungsvorgang aus dem Druckwert dadurch der Istwert erzeugt, dass der Druckwert mit einen vordefinierten Volumenstromwert multipliziert und das Produkt ins Verhältnis zu einem Wert der aktuell zugeführten Leistung gesetzt wird. So werden in dem Auswertungsvorgang der Istwert und der Sollwert für einen Wirkungsgrad betrachtet.
  • Auf diese Weise ist es einfach möglich, den Wirkungsgrad als Indikator für den Zustand des Weichenantriebs zu gebrauchen. Durch die Einbeziehung der zugeführten Leistung können Störgrößen ausgeblendet werden.
  • Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der detaillierten Beschreibung und den Abbildungen ersichtlich. Die Erfindung wird anhand der Abbildungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Überwachungsverfahren in einer beispielhaften Ausführung.
  • In der Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren 10 in einer beispielhaften Ausführung schematisch von einem Start 11 bis zu einem Ende 16 dargestellt. Das Überwachungsverfahren 10 dient der Überwachung eines Weichenantriebs, welcher elektrohydraulisch ausgebildet ist, mithin eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe aufweist, die ausgebildet ist, einen vordefinierten konstanten Volumenstrom zu erzeugen. Die Hydraulikpumpe ist insbesondere eine Kreiskolbenpumpen. Der Weichenantrieb weist wenigstens einen Drucksensor zur Ermittlung eines durch die Hydraulikpumpe im Betrieb erzeugten Drucks auf.
  • Bei dem Überwachungsverfahren 10 wird erfindungsgemäß in einem Druckmessvorgang 12 ein hydraulischer Druck während eines Betriebs des Weichenantriebs gemessen. Der erhaltene Wert ist somit ein Druckwert. Der Druckwert ist der Wert eines aktuellen hydraulischen Betriebsdrucks. Insbesondere wird in einem anschließenden Ermittlungsvorgang 13 aus dem Druckwert ein Istwert eines bestimmten Typs ermittelt, der dann in einem nachfolgenden Auswertungsvorgang 14 mit einem Sollwert desselben Typs abgeglichen wird, und/oder es wird der Druckwert selbst unverändert als Istwert für den Auswertungsvorgang 14 verwendet, der dabei mit einem Sollwert desselben Typs abgeglichen wird.
  • Wird als Istwert nicht der Druckwert verwendet, wird in dem Ermittlungsvorgang 13 insbesondere ein Istwert ermittelt, der eine Kraft, einen Widerstand oder auch einen Wirkungsgrad betrifft. Der Istwert ist neben dem Druckwert mithin ein Kraftwert, ein Widerstandswert, oder auch ein Wirkungsgradwert. Der im Druckmessvorgang 12 gemessene Druckwert wird in dem Ermittlungsvorgang 13 an den Typ des Sollwerts angepasst.
  • Um aus dem Druckwert einen Kraftwert als Istwert im Ermittlungsvorgang 13 zu ermitteln, wird insbesondere der Druckwert mit einem Proportionalitätsfaktor beaufschlagt. Der hydraulische Druck ist proportional zur Umstellkraft. In dem Ermittlungsvorgang 13 wird somit der Istwert für die Umstellkraft des Weichenantriebs erzeugt.
  • Um aus dem Druckwert einen Widerstandswert als Istwert im Ermittlungsvorgang 13 zu ermitteln, wird insbesondere der Druckwert durch einen Volumenstromwert, der als Kennzahl der Hydraulikpumpe vordefiniert ist, geteilt und damit ein Wert für den Strömungswiderstand ermittelt. In dem Ermittlungsvorgang 13 wird somit der Istwert für einen Strömungswiderstand des Weichenantriebs erzeugt.
  • Der Strömungswiderstandwert wird zudem bevorzugt durch eine Konstante geteilt, die bauteilspezifisch vordefiniert ist, um einen Wert für den Umstellwiderstand zu erhalten. In dem Ermittlungsvorgang 13 wird somit der Istwert für einen Umstellwiderstand des Weichenantriebs erzeugt.
  • Um aus dem Druckwert einen Wirkungsgradwert als Istwert im Ermittlungsvorgang 13 zu ermitteln, wird insbesondere der Druckwert mit dem Wert des Volumenstroms, der als Kennzahl der Hydraulikpumpe vordefiniert ist, multipliziert, um einen Wert für eine abgegebene Leistung zu erhalten. Der Wert der abgegebenen Leistung wird dann ins Verhältnis zu einem Wert der aktuell zugeführten Leistung gesetzt, um einen Wert für den Wirkungsgrad zu erhalten. Für den Wert der zugeführten Leistung, wird die der Hydraulikpumpe zugeführte elektrische Leistung ermittelt. In dem Ermittlungsvorgang 13 wird somit der Istwert für den Wirkungsgrad des Weichenantriebs erzeugt.
  • In dem Auswertungsvorgang 14 wird der Zustand des Weichenantriebs überprüft. Dazu wird geprüft, ob der Istwert und der Sollwert in einer bestimmten Beziehung zueinander stehen. Stehen der Istwert und der Sollwert in der bestimmten Beziehung zueinander, weist der Weichenantrieb einen zweiten Zustand 18 auf. Stehen der Istwert und der Sollwert nicht in der bestimmten Beziehung zueinander, weist der Weichenantrieb einen ersten Zustand 17 auf. Bei der Betrachtung der Umstellkraft wird insbesondere geprüft, ob der Istwert großer oder größer gleich dem Sollwert ist. Bei der Betrachtung des Umstellwiderstands wird insbesondere ebenfalls geprüft, ob der Istwert großer oder größer gleich dem Sollwert ist. Und bei der Betrachtung des Wirkungsgrads wird insbesondere geprüft, ob der Istwert kleiner oder kleiner gleich dem Sollwert ist. Es ist zudem möglich, dass in dem Auswertungsvorgang 14 mehrere Typen von Istwerten und Sollwerten überprüft werden. Ergibt die Auswertung im Auswertungsvorgang 14, dass der Istwert und der Sollwert in der bestimmten Beziehung zueinander stehen, der Weichenantrieb sich also im zweiten Zustand 18 befindet, wird bevorzugt ein Instandhaltungsvorgang 15 durchgeführt. Ergibt die Auswertung, dass der Istwert und der Sollwert nicht in der bestimmten Beziehung zueinander stehen, der Weichenantrieb sich also im ersten Zustand 17 befindet, endet das Überwachungsverfahren 10. Das Überwachungsverfahren 10 wird bevorzugt regelmäßig wiederholt.
  • Der Instandhaltungsvorgang 15 umfasst zumindest eine Instandhaltungsmaßnahme, die dazu geeignet ist, den Weichenantrieb in den ersten Zustand 17 zu bringen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 10
    Überwachungsverfahren
    11
    Start
    12
    Druckmessvorgang
    13
    Ermittlungsvorgang
    14
    Auswertungsvorgang
    15
    Instandhaltungsvorgang
    16
    Ende
    17
    Erster Zustand
    18
    Zweiter Zustand

Claims (7)

  1. Überwachungsverfahren (10) für einen elektrohydraulischen Weichenantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Druckmessvorgang (12) während eines Betriebs des Weichenantriebs ein hydraulischer Druck gemessen und dadurch ein Druckwert ermittelt wird.
  2. Überwachungsverfahren (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Auswertungsvorgang (14) ein Zustand (17, 18) des Weichenantriebs dadurch überprüft wird, ob ein Istwert in einer bestimmten Beziehung zu einem Sollwert steht, wobei der Istwert abhängig vom Druckwert ist, oder wobei der Druckwert der Istwert ist.
  3. Überwachungsverfahren (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zweiten Zustand (18) des Weichenantriebs ein Instandhaltungsvorgang (15) mit zumindest einer Instandhaltungsmaßnahme durchgeführt wird.
  4. Überwachungsverfahren (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ermittlungsvorgang (13) aus dem Druckwert dadurch der Istwert erzeugt wird, dass der Druckwert mit einem vordefinierten Proportionalitätsfaktor multipliziert wird und so in dem Auswertungsvorgang (14) der Istwert und der Sollwert für eine Umstellkraft betrachtet werden.
  5. Überwachungsverfahren (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ermittlungsvorgang (13) aus dem Druckwert dadurch der Istwert erzeugt wird, dass der Druckwert durch einen vordefinierten Volumenstromwert geteilt wird und so in dem Auswertungsvorgang (14) der Istwert und der Sollwert für einen Strömungswiderstand betrachtet werden.
  6. Überwachungsverfahren (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ermittlungsvorgang (13) aus dem Druckwert dadurch der Istwert erzeugt wird, dass der Druckwert durch einen vordefinierten Volumenstromwert geteilt wird und ein so erhaltener Strömungswiderstandswert zusätzlich durch eine vordefinierte Konstante geteilt wird und so in dem Auswertungsvorgang (14) der Istwert und der Sollwert für einen Umstellwiderstand betrachtet werden.
  7. Überwachungsverfahren (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ermittlungsvorgang (13) aus dem Druckwert dadurch der Istwert erzeugt wird, dass der Druckwert mit einen vordefinierten Volumenstromwert multipliziert und das Produkt ins Verhältnis zu einem Wert der aktuell zugeführten Leistung gesetzt wird und so in dem Auswertungsvorgang (14) der Istwert und der Sollwert für einen Wirkungsgrad betrachtet werden.
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