EP4124539A1 - Verfahren zum zählen von achsen mit rechnergestützter auswertung - Google Patents

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EP4124539A1
EP4124539A1 EP21188561.1A EP21188561A EP4124539A1 EP 4124539 A1 EP4124539 A1 EP 4124539A1 EP 21188561 A EP21188561 A EP 21188561A EP 4124539 A1 EP4124539 A1 EP 4124539A1
Authority
EP
European Patent Office
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measurement signal
course
counting sensor
axle counting
normalization
Prior art date
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EP21188561.1A
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EP4124539C0 (de
EP4124539B1 (de
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Jens Braband
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/023—Determination of driving direction of vehicle or train

Definitions

  • the invention relates to a method for counting axles, in which an axle counting sensor mounted on a track is passed by a wheel, the axle counting sensor generates a measurement signal, the course of the measurement signal is evaluated with the aid of a computer, the wheel being identified.
  • the invention also relates to a computer program product and a provision device for this computer program product, the computer program product being equipped with program instructions for carrying out this method.
  • a related problem needs to be solved, for example, in computer-aided handwriting recognition. Describes how to recognize handwriting Claus Bahlmann et al. in IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE, VOL. 26, NO. 3, MARCH 2004 in the paper "The Writer Independent Online Handwriting Recognition System frog on hand and Cluster Generative Statistical Dynamic Time Warping " is a suitable method. The aim here is to recognize letters despite the differences resulting from different handwritings. However, this cannot be easily transferred to axle counters, since axle counters have to distinguish between useful signals indicating wheel passage and interference signals.
  • a bogie consists of two consecutive wheels, i.e. two maxima of the signal amplitude of the measurement signal with a certain plateau in between. This can result in a measurement error known as skewering. In what is known as the spit run, the aforementioned plateau can be so high that a third wheel is incorrectly detected.
  • the object of the invention is to specify a method for counting axles which has a comparatively high level of security against incorrect identification of wheel passages.
  • the object of the invention consists in specifying a computer program product and a provision device for this computer program product, with which the aforementioned method can be carried out.
  • the measurement signal is a time profile of the measured variable, preferably the signal voltage, which has respective maxima due to the wheel passing by an axle, but also due to interference. This means that the event to be recorded can be recognized by the computer-aided evaluation of the measurement signal, that a wheel the axle counting sensor has happened, however, interference signals can also be incorrectly recognized as such wheel passage.
  • both an amplitude normalization and a dynamic time normalization also referred to as dynamic time warping (hereinafter referred to as DTW for short) are applied to the measurement result.
  • DTW dynamic time warping
  • the amplitude normalization proceeds in such a way that the maximum of the observed course of the measurement signal after normalization is identical to a specified target value. It can preferably be normalized to 1, i. H. that the target value is equal to 1. However, this is not absolutely necessary. It is important that the specified target value of the maximum matches the maxima that are contained in the patterns with which the relevant profile of the measurement signal is to be compared.
  • the DTW is carried out in order to identify in a time-limited section of the entire course of the measurement signal, which extends before and after the maximum, which is to be compared with patterns for the purpose of detecting wheel spin or faults that occur. Since a wheel run produces a signal curve that rises to a maximum and then falls again, a maximum is contained in the curves identified by the DTW.
  • a time normalization is carried out for the purpose that a comparison of the relevant course of the measurement signal can be carried out with the samples.
  • the course of the measurement signal in particular from depends on the speed of the vehicle passing the axle counting sensor. Higher speed produces a steeper, shorter rise to the maximum (and then a corresponding fall). A slower speed, in comparison, produces a flatter, longer rise to the maximum (and then a corresponding fall).
  • DTW The principle of DTW is known, for example, from speech recognition (the recognition of speech characteristics when dictating):
  • speech recognition the recognition of speech characteristics when dictating
  • individual words from a spoken text are to be recognized by comparison with stored speech patterns.
  • One problem is that the words are often pronounced differently. Vowels in particular are often pronounced longer or shorter.
  • the word should be stretched or compressed accordingly, but not evenly, but mainly on the vowels that were spoken longer or shorter.
  • the dynamic time warping algorithm performs this adaptive time normalization.
  • Another use case is handwriting recognition.
  • a pattern recognition of individual letters takes place, the aim being to recognize the letters in different handwritings.
  • the invention makes use of the knowledge that the measurement signals of an axle counter have a comparatively low level of complexity compared to character recognition or speech recognition. On the other hand, however, there are errors that can be confused with a wheel run and therefore lead to incorrect results in the evaluation. Despite the comparatively low complexity of the patterns, these must be reliably recognized. This is where the invention comes in, in that patterns are not only defined for the events to be recognized in a wheel passage of different vehicles, but also for errors that typically occur, which are then recognized as such and cannot be confused with wheel passage.
  • the invention aims not only to recognize the events whose occurrence is desired and to be counted, but also to consciously recognize the events which should not occur, therefore should not be counted, but could be incorrectly recognized as an event to be counted. If these events are reliably recognized as errors, they can be excluded as counting events, even if their evaluation as a wheel run event to be counted would be uncertain.
  • the added value according to the invention of an increase in the recognition reliability.
  • “computer-aided” or “computer-implemented” can be understood to mean an implementation of the method in which at least one computer or processor executes at least one method step of the method.
  • Computers can be, for example, personal computers, servers, handheld computers, mobile phones and other communication devices that process computer-aided data, processors and other electronic devices for data processing, which can preferably also be combined to form a network.
  • a “processor” can be understood to mean, for example, a converter, a sensor for generating measurement signals, or an electronic circuit.
  • a processor can in particular be a main processor (Central Processing Unit, CPU), a microprocessor, a microcontroller, or a digital signal processor, possibly in combination with a memory unit for storing program instructions, etc.
  • CPU Central Processing Unit
  • a processor can also be understood to mean a virtualized processor or a soft CPU.
  • a “memory unit” can be understood to mean, for example, a computer-readable memory in the form of a random-access memory (RAM) or data memory (hard disk or data carrier).
  • RAM random-access memory
  • data memory hard disk or data carrier
  • interfaces can hardware, for example, wired or wireless connection, and / or software, for example as an interaction between individual program modules or program parts of one or more computer programs.
  • Program modules are to be understood as meaning individual functional units which enable a program sequence of method steps according to the invention. These functional units can be implemented in a single computer program or in several computer programs that communicate with one another. The interfaces implemented here can be implemented in terms of software within a single processor or in terms of hardware if multiple processors are used.
  • the profile of the measurement signal normalized by amplitude normalization and time normalization is compared with patterns of both at least one profile for the measurement signal when a single wheel is passed and at least one profile for the measurement signal when two wheels of a bogie are passed.
  • This refinement of the invention makes use of the knowledge that the double axle of a bogie, ie the two wheels which pass the axle counting sensor in this case, result in a characteristic pattern with two maxima. If these two maxima are identified by the DTW as belonging to the bogie, a normalization can be carried out with reference to this double event. This can then be compared with the associated template. This achieves a further increase in reliability. A detected bogie therefore counts twice for an axle count, since it has two axles.
  • the two wheels can also be identified and evaluated as individual wheels.
  • the counting result is the same provided that both wheels are recognized. This shows that with the definition of patterns that belong to a bogie, an additional identification option is created, with the effect that the recognition reliability is improved. This is due to the fact that the pattern of a bogie provides more characteristic evaluation criteria and can therefore be identified more easily. However, if it is not recognized as a bogie, there is still the fallback position of recognizing the individual wheels.
  • a comparison with patterns of a profile for the measurement signal when passing two wheels of a bogie is only carried out if the time offset of the maxima in the profile of the measurement signal is dependent on the speed of a wheel passing the axle counting sensor Vehicle specified limit does not exceed.
  • This measure is based on the knowledge that when passing a bogie, the axle counting sensor records two maxima in quick succession. In other words, it can be ruled out that a bogie is involved if the maxima are not measured within a speed-dependent time interval that is characteristic of bogies.
  • the speed of the vehicle crossing the axle counting sensor must be known. There are different ways to do this.
  • the speed can be determined, for example, by means of another sensor and fed into the method as an input variable.
  • the speed in the vehicle can be measured and transmitted by radio to a computer that carries out the calculations of the method according to the invention.
  • Another possibility is to estimate the speed from the context of a pattern of maxima (corresponding to the axle counting pulses).
  • Bogies are usually installed on vehicles of a certain length, so that bogies each produce maxima that are close together and then a longer pause (passing the middle of the vehicle) or a shorter pause (between two coupled vehicles) occurs.
  • the speed can be estimated from the ratio of the pauses and thus also determine the speed-dependent limit value.
  • double axle counters in which two axle counting sensors are installed in quick succession. Since the distance between the axle counting sensors is known, the speed can be deduced by determining the time offset of the maxima generated by the same wheel in the two axle counting sensors (more on this below).
  • the profile of the measurement signal normalized by amplitude normalization and time normalization is compared with at least one pattern of a profile for the measurement signal when a gauntlet occurs when bogies are cornering.
  • a skewer is a measurable signal increase in the measurement signal of an axle counting sensor, which generates a maximum between the two maxima of the wheel passages of a bogie.
  • a skewer occurs primarily when the axle counting sensor is installed in a curve and the measurement takes place while the bogie is cornering.
  • gauntlet effects are defined as patterns of errors that occur, then if a gauntlet course occurs during the measurement by an axle counting sensor within the scope of the DTW, a course can be generated which, after comparison with the pattern available for the gauntlet course, can be assigned to this error. If this assignment is unambiguous, the relevant course of the measurement signal can be excluded from an assignment of the event of wheel passage. This is particularly advantageous if an assignment to a wheel passage would be borderline and, in case of doubt, a non-existent axle would be incorrectly counted.
  • an axle counter which has a first axle counting sensor and a second axle counting sensor arranged one behind the other in the direction of travel, with the method being run through successively for the first axle counting sensor and the second axle counting sensor.
  • the two built-in axle counting sensors i.e. the first axle counting sensor and the second axle counting sensor, therefore generate the same maxima in quick succession in the course of the measurement signal over time, at least when there are no faults. In this case, the maxima correspond to the counted wheels. Otherwise, interference signals can also be detected, which lead to maxima.
  • axle counting sensor does not change the functional principle of the axle counter.
  • the first axle counting sensor and the second axle counting sensor work in exactly the same way as the axle counting sensor of an axle counter in which only one axle counting sensor is installed.
  • the statements made in connection with this invention therefore apply equally to the axle counting sensor or the first axle counting sensor and the second axle counting sensor, unless otherwise described.
  • first axle counting sensor and a second axle counting sensor have the advantage that the axle counter is more secure against failure.
  • the sensor signals can also be used to determine the speed of the vehicle passing the axle counter. The maxima generated by one and the same wheel are examined with regard to their time offset in the first axle counting sensor and in the second axle counting sensor and, taking into account the known distance between the first axle counting sensor and the second axle counting sensor, the speed certainly.
  • the maxima in the first profile recorded by the first axle counting sensor and the second profile recorded by the second axle counting sensor are compared and only those maxima in the first profile and second profile of the measurement signal normalized by amplitude normalization and time normalization are included are compared to patterns present in both the first course and the second course.
  • This embodiment of the invention makes use of the knowledge that the event of a wheel passing past the axle counting sensor is reliably recognized as a maximum in the curve of the measurement signal. Therefore, these maxima must also occur in both measured curves of the measurement signals. If a maximum only occurs in one of the two curves of the measurement signals, the conclusion can be drawn that this is an interference signal that should not be counted per se. It is therefore advantageous to exclude this maximum from an assessment with regard to the presence of wheel spin from the outset, as a result of which incorrect identification and thus the security against errors in the identification of wheels is advantageously increased.
  • the maxima in the first profile recorded by the first axle counting sensor and the second profile recorded by the second axle counting sensor are compared and the profile of the measurement signal before and after a maximum that is to be taken into account in the dynamic time normalization , is determined taking into account a time offset between a comparable maximum of the first curve and the second curve.
  • the time offset that can be determined from these maxima can be advantageously used to obtain a speed-dependent measure for the time limits of the profile to be taken into account in the dynamic time normalization. This advantageously ensures that the course in the dynamic time normalization has a sufficient span to contain the characteristics to be assessed for a later comparison with the samples.
  • a provision device for storing and/or providing the computer program product.
  • the provision device is, for example, a storage unit that stores and/or provides the computer program product.
  • the provision device is, for example, a network service, a computer system, a server system, in particular a distributed, for example cloud-based computer system and/or virtual computer system, which stores and/or provides the computer program product preferably in the form of a data stream.
  • the provision takes place in the form of a program data block as a file, in particular as a download file, or as a data stream, in particular as a download data stream, of the computer program product.
  • this provision can also be made, for example, as a partial download consisting of several parts.
  • Such a computer program product is read into a system, for example using the provision device, so that the method according to the invention is executed on a computer.
  • the described components of the embodiments each represent individual features of the invention to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of one another and are therefore also to be regarded as part of the invention individually or in a combination other than the one shown. Furthermore, the components described can also be combined with the features of the invention described above.
  • FIG 1 a vehicle FZ is shown which is traveling in a direction of travel FR on a track GL.
  • the vehicle FZ has bogies DG, which are each provided with two axles. These will be in figure 1 indicated by wheels RD.
  • the axle counter AZL is connected to an evaluation unit AE, which has a first computer CP1.
  • This computer CP1 is connected via a sixth interface S6 to both the first Axle counting sensor AZ1 and connected to the second axle counting sensor AZ2.
  • a single axle counting sensor AZ can also be used, which is why one of the two axle counting sensors is labeled both with the reference symbol AZ and with the reference symbol AZ1.
  • a first memory device SE1 which is connected to the first computer CP1 via a fifth interface S5, is also accommodated in the evaluation unit AE.
  • the first computer CP1 is connected to a second computer CP2 in a control center LZ via a third interface S3.
  • the second computer CP2 is also connected to a second memory device SE2 via a fourth interface S4.
  • the control center represents a facility on the track, such as an interlocking or an automatic train control system.
  • the vehicle FZ and the control center LZ have antennas AT so that they can communicate with one another via a second interface S2.
  • the vehicle FZ can communicate with a satellite STL via a first interface S1. In this way it is possible, for example, to locate the vehicle FZ, with the satellite STL being a navigation satellite.
  • the method according to the invention has program modules that can run either in the first computer CP1 or in the second computer CP2. This depends on how “intelligent” the axle counting arrangement formed by the axle counter AZL and the evaluation unit AE is.
  • FIG 2 the sequence of the method according to the invention is shown using a flowchart.
  • VL1 of the first axle counter sensor AZ1 and VL2 of the second axle counter sensor AZ2 are shown.
  • a diagram is selected for this purpose, in which the measurement signal U1, U2 is shown in the form of an output voltage over time t.
  • the subsequent processing steps of a normalization with the result of normalized curves NV1, NV2, NV3 and a comparison with patterns M1, M2 are shown.
  • the method shown is used according to the axle counter AZL figure 1 used with a first axle counting sensor AZ1 and a second axle counting sensor AZ2.
  • the figure 2 would look similar, ie the diagram of the course VL1 and the associated measures, indicated by arrows, would be omitted.
  • a normalization N is carried out according to the method according to the invention in a manner that is not detailed.
  • This normalization includes an amplitude normalization of the measurement signal U1, U2 to a target value ZW, which in the exemplary embodiment according to FIG figure 2 is at 1.
  • a dynamic time normalization is carried out, with the first profile VL1 and the second profile VL2 being considered before and after the identified maximum M1, M2, M3 to the extent that the profile associated with the maximum M1, M2, M3 can be characterized (and can be compared with patterns M1, M2, more on this below).
  • the normalized curves NV1, NV2, NV3 are created in time windows ZF1, ZF2, ZF3, as it were, which correspond to the patterns M1, M2 in terms of their temporal extension.
  • the evaluation of the first maximum M1 leads to the generation of the first standardized profile NV1 and the evaluation of the second maximum M2 leads to the generation of the third standardized profile NV3. Furthermore, a third maximum M3 can be seen both in the first curve VL1 and in the second curve VL2, which leads to the generation of a second normalized curve NV2.
  • a fourth maximum M4 can only be determined in the second profile VL2 and is therefore rejected for normalization (indicated by an X). This can be explained by the fact that the fourth maximum M4 cannot be a wheel run, since this would have to be recognizable both in the first curve VL1 and in the second curve VL2.
  • a pattern comparison of the normalized curves NV1, NV2, NV3 takes place.
  • the result here is that the first normalized curve NV1 and the third normalized curve NV3 each match the first pattern M1, which represents a wheel passage. This leads to a count of 2.
  • the second normalized course NV2 is identified using the second pattern M2, which represents a skewer. Therefore, the normalized course NV2 is excluded from a count (indicated with an X).
  • the pattern M1 and the second pattern M2 have a hatched confidence range has, which allows certain fluctuations with regard to the normalized curves NV1, NV2, NV3. This takes into account the fact that the measured curves VL1, VL2 are subject to certain tolerance fluctuations. In addition to a measurement tolerance, it must also be taken into account that different vehicles generate different measurement signals, which e.g. B. are dependent on circumstances such as the wheel wear of the vehicle.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Zählen von Achsen, bei dem ein an einem Gleis montierter Achszählsensor von einem Rad passiert wird, der Achszählsensor ein Messsignal (U1 ... U2) erzeugt und der Verlauf (VL1 ... VL2) des Messsignals (U1 ... U2) rechnergestützt ausgewertet wird und das Rad so identifiziert wird. Bei dem Auswerten des Messsignals (U1 ... U2) in dem Verlauf (VL1 ... VL2) des Messignals (U1 ... U2) wird nach mindestens einem Maximum (M1 ... M4) der Signalamplitude gesucht. Die Amplitude des Messsignals (U1 ... U2) wird bei einer Amplitudennormierung derart normiert, dass das Maximum (M1 ... M4) mit einem vorgegebenen Zielwert (ZW) identisch ist. Für den Verlauf (VL1 ... VL2) des Messsignals (U1 ... U2) vor und hinter dem Maximum (M1 ... M4) wird eine dynamische Zeitnormierung durchgeführt. Der durch Amplitudennormierung und Zeitnormierung normierte Verlauf (NV1 ... NV2) des Messsignals (U1 ... U2) wird mit Mustern (M1 ... M2) sowohl mindestens eines Verlaufes (VL1 ... VL2) für das Messsignal (U1 ... U2) bei Passieren eines Rades (RD) als auch mindestens eines Verlaufes (VL1 ... VL2) für das Messsignal (U1 ... U2) bei Auftreten eines Fehlers verglichen. Ferner umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt und eine Bereitstellungseinrichtung für das Computerprogrammprodukt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zählen von Achsen, bei dem ein an einem Gleis montierter Achszählsensor von einem Rad passiert wird, der Achszählsensor ein Messsignal erzeugt, der Verlauf des Messsignals rechnergestützt ausgewertet wird, wobei das Rad identifiziert wird. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie eine Bereitstellungsvorrichtung für dieses Computerprogrammprodukt, wobei das Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung dieses Verfahrens ausgestattet ist.
  • Bei der Achszählung durch Achszähler treten bekanntlich Störungen unterschiedlichster Natur auf, vom einfachen Rauschen oder Umwelteinflüssen bis hin zu herabhängenden Kabeln an Zügen oder sogenannten Spießgangeffekten bei Drehgestellen in engen Kurven. Daher besteht der Wunsch, insbesondere Störungen zu unterdrücken, die ähnlich zu Signalen von Rädern oder Drehgestellen sind, um die Radsignale zuverlässig erkennen zu können.
  • Ein verwandtes Problem muss beispielsweise bei der rechnergestützten Erkennung von Handschriften gelöst werden. Zur Erkennung von Handschriften beschreibt Claus Bahlmann et al. in IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE, VOL. 26, NO. 3, MARCH 2004 in dem Aufsatz "The Writer Independent Online Handwriting Recognition System frog on hand and Cluster Generative Statistical Dynamic Time Warping" ein geeignetes Verfahren. Hier gilt es, Buchstaben trotz der sich aus unterschiedlichen Handschriften ergebenen Unterschiede zu erkennen. Dies ist jedoch nicht ohne weiteres auf Achszähler zu übertragen, da bei Achszählern die Unterscheidung von Raddurchgängen anzeigenden Nutzsignalen und Störsignalen vorgenommen werden muss.
  • Hierbei muss außerdem eine genügende Sicherheit erreicht werden. Es ist zu berücksichtigen, dass die Störsignale ein Ausmaß annehmen können, dass diese als Raddurchgang fehlinterpretiert werden.
  • Hierfür soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit folgendes Beispiel angegeben werden.
  • Ein Drehgestell besteht messtechnisch gesehen aus zwei aufeinander folgenden Rädern, also zwei Maxima der Signalamplitude des Messsignals mit einem gewissen Plateau dazwischen. Hierbei kann ein Messfehler auftreten, der als Spießgang bezeichnet wird. Beim sogenannten Spießgang kann das genannte Plateau so erhöht sein, dass fehlerhaft ein drittes Rad erkannt wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Zählen von Achsen anzugeben, welches eine vergleichsweise hohe Sicherheit gegen eine Fehlerkennung von Raddurchgängen aufweist. Außerdem besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Computerprogrammprodukt sowie eine Bereitstellungsvorrichtung für dieses Computerprogrammprodukt anzugeben, mit dem das vorgenannte Verfahren durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Anspruchsgegenstand (Verfahren) erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei dem Auswerten des Messsignals in dem Verlauf des Messignals nach mindestens einem Maximum der Signalamplitude gesucht wird, die Amplitude des Messsignals bei einer Amplitudennormierung derart normiert wird, dass das Maximum mit einem vorgegebenen Zielwert identisch ist, für den Verlauf des Messsignals vor und hinter dem Maximum einer dynamische Zeitnormierung durchgeführt wird, wobei der durch Amplitudennormierung und Zeitnormierung normierte Verlauf des Messsignals mit Mustern sowohl mindestens eines Verlaufes für das Messsignal bei Passieren eines Rades als auch mindestens eines Verlaufes für das Messsignal bei Auftreten eines Fehlers verglichen wird.
  • Das Messsignal ist ein zeitlicher Verlauf der gemessenen Messgröße, vorzugsweise der Signalspannung, die bedingt durch das Passieren des Rades einer Achse, jedoch auch durch Störeinflüsse jeweilige Maxima aufweist. Dies bedeutet, dass durch die rechnergestützte Auswertung des Messsignals das zu erfassende Ereignis erkannt werden kann, dass ein Rad den Achszählsensor passiert hat, jedoch auch Störsignale fälschlich als ein solcher Raddurchgang erkannt werden können.
  • Erfindungsgemäß wird auf das Messergebnis sowohl eine Amplitudennormierung als auch eine dynamische Zeitnormierung, auch Dynamic Time Warping (im Folgenden kurz DTW) genannt, angewendet. Dies hat den Vorteil, dass das Messsignal sowohl hinsichtlich der Amplitude seines Maximums als auch hinsichtlich der Länge seines zeitlichen Verlaufs normiert wird. Dies erleichtert anschließend den Vergleich des auszuwertenden Verlaufes des Messsignals mit vorgegebener Zeitdauer und vorgegebener maximaler Amplitude mit Mustern verschiedener Verläufe (hierzu im Folgenden noch mehr). Damit wird die Zuverlässigkeit einer Mustererkennung für Raddurchgänge verbessert und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von falschen Auswertungsergebnisse minimiert.
  • Die Amplitudennormierung läuft derart ab, dass das Maximum des betrachteten Verlaufs des Messsignals nach der Normierung mit einem vorgegebenen Zielwert identisch ist. Vorzugsweise kann auf 1 normiert werden, d. h. dass der Zielwert gleich 1 ist. Dies ist allerdings nicht unbedingt erforderlich. Von Bedeutung ist, dass der vorgegebene Zielwert des Maximums mit den Maxima übereinstimmt, welche in den Mustern enthalten sind, mit denen der betreffende Verlauf des Messsignals verglichen werden soll.
  • Das DTW wird durchgeführt, um in einem zeitlich begrenzten Ausschnitt des gesamten Verlaufes des Messsignals, der sich vor und hinter dem Maximum erstreckt, zu identifizieren, welcher zwecks Erkennung von Raddurchgängen oder auftretenden Fehlern mit Mustern verglichen werden soll. Da ein Raddurchlauf einen Signalverlauf erzeugt, der bis zu einem Maximum ansteigt und anschließend wieder abfällt, ist in den durch das DTW identifizierten Verläufen jeweils ein Maximum enthalten.
  • Eine Zeitnormierung erfolgt zu dem Zweck, dass ein Vergleich des betreffenden Verlaufes des Messsignals mit den Mustern durchgeführt werden kann. Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen, dass der Verlauf des Messsignals insbesondere von der Geschwindigkeit des den Achszählsensor passierenden Fahrzeugs abhängig ist. Eine höhere Geschwindigkeit erzeugt einen steileren kürzeren Anstieg bis zum Maximum (und anschließenden einen entsprechenden Abfall) . Eine geringere Geschwindigkeit erzeugt im Vergleich hierzu einen flacheren, längeren Anstieg bis zum Maximum (und anschließend einen entsprechenden Abfall).
  • Bekannt ist das Prinzip von DTW zum Beispiel aus der Spracherkennung (das Erkennen von Sprechmerkmalen beim Diktieren): Hier sollen durch den Vergleich mit gespeicherten Sprachmustern einzelne Wörter aus einem gesprochenen Text erkannt werden. Ein Problem besteht darin, dass die Wörter oft unterschiedlich ausgesprochen werden. Vor allem Vokale werden oft länger oder kürzer gesprochen. Für einen erfolgreichen Mustervergleich sollte das Wort also entsprechend gedehnt bzw. gestaucht werden, jedoch nicht gleichmäßig, sondern vor allem an den Vokalen, die länger bzw. kürzer gesprochen wurden. Der Dynamic-time-warping-Algorithmus leistet diese adaptive Zeitnormierung. Ein anderer Anwendungsfall ist die Erkennung von Handschrift. Hier erfolgt eine Mustererkennung einzelner Buchstaben, wobei es Ziel ist, die Buchstaben bei unterschiedlichen Handschriften zu erkennen.
  • Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass im Vergleich zu einer Schrifterkennung oder Spracherkennung die Messsignale eines Achszählers eine vergleichsweise geringe Komplexität aufweisen. Andererseits gibt es jedoch Fehler, die mit einem Raddurchlauf verwechselt werden können und deshalb zu falschen Ergebnissen bei der Auswertung führen. Diese müssen trotz der vergleichsweise geringen Komplexität der Muster zuverlässig erkannt werden. Hier setzt die Erfindung an, indem Muster nicht nur für die zu erkennenden Ereignisse eines Raddurchlaufs verschiedener Fahrzeuge definiert werden, sondern auch für typischerweise auftretende Fehler, die dann als solche erkannt werden und nicht mit einem Raddurchlauf verwechselt werden können.
  • Mit anderen Worten zielt die Erfindung darauf, nicht nur die Ereignisse zu erkennen, deren Auftreten gewünscht ist und gezählt werden soll, sondern bewusst auch die Ereignisse zu erkennen, die nicht auftreten sollen, demzufolge nicht gezählt werden sollen, jedoch fälschlich als zu zählende Ereignis erkannt werden könnten. Werden diese Ereignisse sicher als Fehler erkannt, so können diese als Zählereignis ausgeschlossen werden, selbst wenn ihre Bewertung als zu zählendes Ereignis eines Raddurchlaufs unsicher wäre. Hierin liegt der erfindungsgemäße Mehrwert einer Steigerung der Erkennungszuverlässigkeit.
  • Unter "rechnergestützt" oder "computerimplementiert" kann im Zusammenhang mit der Erfindung eine Implementierung des Verfahrens verstanden werden, bei dem mindestens ein Computer oder Prozessor mindestens einen Verfahrensschritt des Verfahrens ausführt.
  • Der Ausdruck "Rechner" oder "Computer" deckt alle elektronischen Geräte mit Datenverarbeitungseigenschaften ab. Computer können beispielsweise Personal Computer, Server, Handheld-Computer, Mobilfunkgeräte und andere Kommunikationsgeräte, die rechnergestützt Daten verarbeiten, Prozessoren und andere elektronische Geräte zur Datenverarbeitung sein, die vorzugsweise auch zu einem Netzwerk zusammengeschlossen sein können.
  • Unter einem "Prozessor" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise einen Wandler einen Sensor zur Erzeugung von Messsignalen oder eine elektronische Schaltung, verstanden werden. Bei einem Prozessor kann es sich insbesondere um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU), einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen, etc. handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor oder eine Soft-CPU verstanden werden.
  • Unter einer "Speichereinheit" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein computerlesbarer Speicher in Form eines Arbeitsspeichers (engl. Random-Access Memory, RAM) oder Datenspeichers (Festplatte oder Datenträger) verstanden werden.
  • Als "Schnittstellen" können hardwaretechnisch, beispielsweise kabelgebunden oder als Funkverbindung, und/oder softwaretechnisch, beispielweise als Interaktion zwischen einzelnen Programmmodulen oder Programmteilen eines oder mehrerer Computerprogramme, realisiert sein.
  • Als "Programmmodule" sollen einzelne Funktionseinheiten verstanden werden, die einen erfindungsgemäßen Programmablauf von Verfahrensschritten ermöglichen. Diese Funktionseinheiten können in einem einzigen Computerprogramm oder in mehreren miteinander kommunizierenden Computerprogrammen verwirklicht sein. Die hierbei realisierten Schnittstellen können softwaretechnisch innerhalb eines einzigen Prozessors umgesetzt sein oder hardwaretechnisch, wenn mehrere Prozessoren zum Einsatz kommen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der durch Amplitudennormierung und Zeitnormierung normierte Verlauf des Messsignals mit Mustern sowohl mindestens eines Verlaufes für das Messsignal bei Passieren eines einzelnen Rades als auch mindestens eines Verlaufes für das Messsignal bei Passieren von zwei Rädern eines Drehgestells verglichen wird.
  • Diese Ausgestaltung der Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass die Doppelachse eines Drehgestells, also die beiden Räder, die den Achszählsensor in diesem Fall passieren, ein charakteristisches Muster mit zwei Maxima ergeben. Werden diese beiden Maxima als zum Drehgestell gehörig durch das DTW identifiziert, so kann eine Normierung mit Bezug auf dieses Doppelereignis erfolgen. Anschließend kann dieses mit dem zugehörigen Muster verglichen werden. Hierdurch wird eine weitere Steigerung der Zuverlässigkeit erzielt. Ein erkanntes Drehgestell zählt somit hinsichtlich einer Achszählung doppelt, da es zwei Achsen besitzt.
  • Sollte ein Drehgestell nicht erkannt werden, so können die beiden Räder auch als einzelne Räder identifiziert und bewertet werden. Hierbei kommt unter der Voraussetzung, dass beide Räder erkannt werden, dasselbe Zählergebnis heraus. Dies zeigt, dass mit der Definition von Mustern, die zu einem Drehgestell gehören, eine zusätzliche Identifikationsmöglichkeit geschaffen wird, mit dem Effekt, dass die Erkennungszuverlässigkeit verbessert wird. Dies liegt darin begründet, dass das Muster eines Drehgestells mehr charakteristische Bewertungskriterien zur Verfügung stellt und somit einfacher identifiziert werden kann. Falls es als Drehgestell nicht erkannt wird, besteht jedoch noch die Rückfallposition einer Erkennung der einzelnen Räder.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Vergleichen mit Mustern eines Verlaufes für das Messsignal bei Passieren von zwei Rädern eines Drehgestells nur dann durchgeführt wird, wenn der zeitliche Versatz der Maxima in dem Verlauf des Messsignals einen in Abhängigkeit der Geschwindigkeit eines den Achszählsensor passierenden Fahrzeugs vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet.
  • Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei dem Passieren eines Drehgestells der Achszählsensor in kurzer Zeitfolge hintereinander zwei Maxima aufzeichnet. Mit anderen Worten kann ausgeschlossen werden, dass es sich um ein Drehgestell handelt, wenn die Maxima nicht innerhalb eines geschwindigkeitsabhängigen, für Drehgestelle charakteristischen Zeitintervalls gemessen werden.
  • Um den Grenzwert vorgeben zu können, muss die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, welches den Achszählsensor überquert, bekannt sein. Hierfür gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Die Geschwindigkeit kann beispielsweise mittels eines anderen Sensors ermittelt und als Eingangsgröße in das Verfahren eingespeist werden. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit im Fahrzeug gemessen werden und über Funk an einen Computer übertragen werden, der die Berechnungen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt.
  • Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Geschwindigkeit aus dem Zusammenhang eines Musters von Maxima (entsprechend den Achszählpulsen) zu schätzen. Drehgestelle werden üblicherweise bei Fahrzeugen einer gewissen Länge verbaut, sodass Drehgestelle jeweils nah beieinanderliegende Maxima erzeugen und dann eine längere Pause (Passieren der Fahrzeugmitte) oder eine kürzere Pause (zwischen zwei gekoppelten Fahrzeugen) auftritt. Aus dem Verhältnis der Pausen lässt sich die Geschwindigkeit abschätzen und somit auch der geschwindigkeitsabhängige Grenzwert bestimmen.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, sogenannte Doppelachszähler zu verwenden, bei denen zwei Achszählsensoren in kurzer Folge verbaut sind. Da der Abstand der Achszählsensoren bekannt ist, kann durch eine Bestimmung des Zeitversatzes der durch dasselbe Rad in den beiden Achszählsensoren erzeugten Maxima auf die Geschwindigkeit geschlossen werden (hierzu im Folgenden noch mehr).
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der durch Amplitudennormierung und Zeitnormierung normierte Verlauf des Messsignals mit zumindest einem Muster eines Verlaufes für das Messsignal bei Auftreten eines bei der Kurvenfahrt von Drehgestellen auftretenden Spießgangs verglichen wird.
  • Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei einem Spießgang um eine messbare Signalüberhöhung des Messsignals eines Achszählsensors, der ein Maximum zwischen den beiden Maxima der Raddurchgänge eines Drehgestells erzeugt. Ein Spießgang tritt vorzugsweise auf, wenn der Achszählsensor in einer Kurve verbaut wird und die Messung während der Kurvenfahrt des Drehgestells stattfindet.
  • Werden mögliche Spießgangeffekte als Muster von auftretenden Fehlern definiert, so kann bei Auftreten eines Spießgangs während der Messung durch einen Achszählsensor im Rahmen des DTW ein Verlauf erzeugt werden, welcher nach Vergleich mit dem für den Spießgang vorliegenden Muster diesem Fehler zugeordnet werden kann. Wenn diese Zuordnung eindeutig ist, kann der betreffende Verlauf des Messsignals von einer Zuordnung des Ereignisses eines Raddurchgangs ausgeschlossen werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Zuordnung zu einem Raddurchgang grenzwertig wäre und im Zweifelsfalle fälschlich eine nicht vorhandene Achse gezählt werden würde.
  • Mit anderen Worten gibt es Fälle, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren mit einer höheren Sicherheit bei dem Zählen von zu einem Drehgestell gehörenden Achsen verwendet werden kann. Das Auftreten von falsch gezählten Achsen kann daher ausgeschlossen oder die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses zumindest verringert werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Achszähler verwendet wird, der in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet einen ersten Achszählsensor und einen zweiten Achszählsensor aufweist, wobei das Verfahren nacheinander für den ersten Achszählsensor und den zweiten Achszählsensor durchlaufen wird.
  • Hierbei handelt es sich um sogenannte Doppelachszähler, deren Einsatz weit verbreitet ist. Die beiden verbauten Achszählsensoren, also der erste Achszählsensor und der zweite Achszählsensor erzeugen daher in kurzer Folge jeweils dieselben Maxima im zeitlichen Verlauf des Messsignals, zumindest, wenn keine Störungen vorliegen. In diesem Fall entsprechen die Maxima den gezählten Rädern. Ansonsten können ebenfalls Störsignale erfasst werden, die zu Maxima führen.
  • Die Verwendung von zwei Achszählsensoren ändert am Funktionsprinzip des Achszählers nichts. Der erste Achszählsensor und der zweite Achszählsensor funktionieren genauso, wie der Achszählsensor eines Achszählers, in dem nur ein einziger Achszählsensor verbaut ist. Die im Zusammenhang mit dieser Erfindung gemachten Aussagen treffen daher gleichermaßen für den Achszählsensor oder den ersten Achszählsensor sowie den zweiten Achszählsensor zu, wenn nicht anders beschrieben.
  • Die Verwendung eines ersten Achszählsensors und eines zweiten Achszählsensors hat den Vorteil, dass der Achszähler eine höhere Sicherheit gegen Ausfall aufweist. Außerdem können, solange der erste Achszählsensor und der zweite Achszählsensor in Betrieb sind, die Sensorsignale auch verwendet werden, um die Geschwindigkeit des den Achszähler passierenden Fahrzeugs zu ermitteln. Dabei werden die durch ein und dasselbe Rad erzeugten Maxima hinsichtlich ihres Zeitversatzes im ersten Achszählsensor und im zweiten Achszählsensor untersucht und unter Berücksichtigung des bekannten Abstandes zwischen dem ersten Achszählsensor und dem zweiten Achszählsensor die Geschwindigkeit bestimmt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Maxima in dem durch den ersten Achszählsensor erfassten ersten Verlauf und den durch den zweiten Achszählsensor erfassten zweiten Verlauf verglichen werden und nur diejenigen Maxima in dem durch Amplitudennormierung und Zeitnormierung normierten ersten Verlauf und zweiten Verlauf des Messsignals mit Mustern verglichen werden, die sowohl im ersten Verlauf als auch im zweiten Verlauf vorhanden sind.
  • Diese Ausgestaltung der Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass das Ereignis eines Passierens eines Rades am Achszählsensor vorbei zuverlässig als Maximum in dem Verlauf des Messsignals erkannt wird. Daher müssen diese Maxima auch in beiden gemessenen Verläufen der Messsignale vorkommen. Kommt ein Maximum nur in einem der beiden Verläufe der Messsignale vor, so ist der Rückschluss zulässig, dass es sich hierbei um ein Störsignal handelt, welches an sich nicht gezählt werden soll. Daher ist es vorteilhaft, dieses Maximum von einer Bewertung hinsichtlich des Vorliegens eines Raddurchlaufes von vornherein auszuschließen, wodurch vorteilhaft eine Fehlerkennung und damit die Sicherheit gegen Fehler bei der Erkennung von Rädern vergrößert wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Maxima in dem durch den ersten Achszählsensor erfassten ersten Verlauf und dem durch den zweiten Achszählsensor erfassten zweiten Verlauf verglichen werden und der Verlauf des Messsignals vor und hinter einem Maximum, der bei der dynamische Zeitnormierung berücksichtigt werden soll, unter Berücksichtigung eines Zeitversatzes zwischen einem vergleichbaren Maximum des ersten Verlaufes und des zweiten Verlaufes bestimmt wird.
  • Werden in dem ersten Verlauf und dem zweiten Verlauf Maxima aufgefunden, die einander entsprechen, kann der aus diesen bestimmbare Zeitversatz vorteilhaft genutzt werden, um ein geschwindigkeitsabhängiges Maß für die zeitlichen Grenzen des bei der dynamischen Zeitnormierung zu berücksichtigenden Verlaufes zu bekommen. Hierdurch wird vorteilhaft sichergestellt, dass der Verlauf bei der dynamischen Zeitnormierung eine genügende Spannweite hat, um die zu beurteilenden Charakteristika für einen späteren Vergleich mit den Mustern zu enthalten.
  • Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder dessen Ausführungsbeispielen beansprucht, wobei mittels des Computerprogrammprodukts jeweils das erfindungsgemäße Verfahren und/oder dessen Ausführungsbeispiele durchführbar sind.
  • Darüber hinaus wird eine Bereitstellungsvorrichtung zum Speichern und/oder Bereitstellen des Computerprogrammprodukts beansprucht. Die Bereitstellungsvorrichtung ist beispielsweise ein Speichereinheit, die das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt. Alternativ und/oder zusätzlich ist die Bereitstellungsvorrichtung beispielsweise ein Netzwerkdienst, ein Computersystem, ein Serversystem, insbesondere ein verteiltes, beispielsweise cloudbasiertes Computersystem und/oder virtuelles Rechnersystem, welches das Computerprogrammprodukt vorzugsweise in Form eines Datenstroms speichert und/oder bereitstellt.
  • Die Bereitstellung erfolgt in Form eines Programmdatenblocks als Datei, insbesondere als Downloaddatei, oder als Datenstrom, insbesondere als Downloaddatenstrom, des Computerprogrammprodukts. Diese Bereitstellung kann beispielsweise aber auch als partieller Download erfolgen, der aus mehreren Teilen besteht. Ein solches Computerprogrammprodukt wird beispielsweise unter Verwendung der Bereitstellungsvorrichtung in ein System eingelesen, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Computer zur Ausführung gebracht wird.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.
  • Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Komponenten auch durch mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen der Erfindung kombinierbar.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsbemäßen Vorrichtung mit ihren Wirkzusammenhängen schematisch mit einer Computer-Infrastruktur als Blockschaltbild, wobei die einzelnen Funktionseinheiten Programmmodule enthalten, die jeweils in einem oder mehreren Prozessoren ablaufen können und die Schnittstellen demgemäß softwaretechnisch oder hardwaretechnisch ausgeführt sein können,
    • Figur 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die einzelnen Verfahrensschritte einzeln oder in Gruppen durch Programmmodule verwirklicht sein können und wobei die Schnittstellen gemäß Figur 1 beispielhaft angedeutet sind.
  • In Figur 1 ist ein Fahrzeug FZ dargestellt, welches in einer Fahrtrichtung FR auf einem Gleis GL unterwegs ist. Das Fahrzeug FZ weist Drehgestelle DG, die jeweils mit zwei Achsen versehen sind. Diese werden in Figur 1 durch Räder RD angedeutet.
  • Sobald die Räder RD über einen Achszähler AZL, aufweisend einen ersten Achszählsensor AZ1 und einen zweiten Achszählsensor AZ2, passiert, wird ein Impuls im Verlauf des Messsignals U1, U2 (vgl. Figur 2) erzeugt (hierzu im Folgenden mehr).
  • Der Achszähler AZL ist mit einer Auswerteeinheit AE verbunden, die einen ersten Computer CP1 aufweist. Dieser Computer CP1 ist über eine sechste Schnittstelle S6 sowohl mit dem ersten Achszählsensor AZ1 als auch mit dem zweiten Achszählsensor AZ2 verbunden. Anstelle zweier Achszählsensoren kann auch ein einzelner Achszählsensor AZ zum Einsatz kommen, daher ist einer der beiden Achszählsensoren sowohl mit dem Bezugszeichen AZ als auch mit dem Bezugszeichen AZ1 bezeichnet.
  • In der Auswerteeinheit AE ist außerdem eine erste Speichereinrichtung SE1 untergebracht, die über eine fünfte Schnittstelle S5 mit dem ersten Computer CP1 verbunden ist. Diese enthält beispielsweise ein Programm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Bibliothek mit verschiedenen Mustern M1, M2 (vgl. Figur 2), die für bestimmte zu messende Verläufe VL1, VL2, repräsentiert durch normierte Verläufe NV1, NV2, NV3 verwendet werden (vgl. Figur 2).
  • Weiterhin ist der erste Computer CP1 über eine dritte Schnittstelle S3 mit einem zweiten Computer CP2 in einer Leitzentrale LZ verbunden. Der zweite Computer CP2 ist überdies über eine vierte Schnittstelle S4 mit einer zweiten Speichereinrichtung SE2 verbunden. Die Leitzentrale steht stellvertretend für eine streckenseitige Einrichtung, wie ein Stellwerk oder ein automatisches Zugbeeinflussungssystem.
  • Das Fahrzeug FZ sowie die Leitzentrale LZ weisen Antennen AT auf, sodass diese über eine zweite Schnittstelle S2 miteinander kommunizieren können. Außerdem kann das Fahrzeug FZ über eine erste Schnittstelle S1 mit einem Satelliten STL kommunizieren. Auf diese Weise ist beispielsweise eine Ortung des Fahrzeugs FZ möglich, wobei es sich bei dem Satelliten STL um einen Navigationssatelliten handelt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist Programmmodule auf, die wahlweise im ersten Computer CP1 oder im zweiten Computer CP2 ablaufen können. Dies hängt davon ab, wie "intelligent" die durch den Achszähler AZL und die Auswerteeinheit AE gebildete Anordnung zum Achszählen ausgebildet ist.
  • In Figur 2 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Flussdiagramms dargestellt. Hierbei werden schematische Darstellungen der Signalverläufe gewählt, um die einzelnen Verfahrensschritte zu erläutern. Im oberen Teil der Figur 2 sind die Verläufe VL1 des ersten Achszählersensors AZ1 und VL2 des zweiten Achszählsensors AZ2 dargestellt. Zu diesem Zweck ist ein Diagramm gewählt, bei dem das Messsignal U1, U2 in Form einer Ausgangsspannung über die Zeit t dargestellt ist. Im unteren Teil von Figur 2 sind die nachfolgenden Verarbeitungsschritte einer Normierung mit dem Ergebnis normierter Verläufe NV1, NV2, NV3 sowie ein Vergleich mit Mustern M1, M2 dargestellt.
  • Bei den in Figur 2 dargestellten Verfahren wird, wie bereits erwähnt, der Achszähler AZL gemäß Figur 1 mit einem ersten Achszählsensor AZ1 und einem zweiten Achszählsensor AZ2 verwendet. Genauso vorstellbar ist die Verwendung eines Achszählers mit nur einem Achszählsensors AZ, wobei die Figur 2 ähnlich aussehen würde, d. h. das Diagramm des Verlaufs VL1 sowie die damit verbundenen Maßnahmen, angedeutet durch Pfeile, würden wegfallen.
  • Anhand des Verlaufs VL1 und des Verlaufs VL2 lässt sich zunächst erkennen, dass die Achszählsensoren AZ1, AZ2 mit einem lateralen Versatz in Fahrtrichtung im Gleis GL verbaut sind. Dies führt zu einem Zeitversatz ZVM vergleichbarer Maxima. Dies ist in Figur 2 angedeutet, indem das aufgrund des Durchgangs des ersten Rads RD des Drehgestells DG erzeugte erste Maximum M1 im ersten Verlauf VL1 und im zweiten Verlauf VL2 ausgewählt wurden.
  • Weiterhin ist in den Verläufen VL1, VL2 zu erkennen, dass es sich um eine Überfahrt von zwei Rädern (Achsen) eines Drehgestells handelt. Dies ist zu erkennen, da in den Verläufen VL1, VL2 neben dem zeitversetzten ersten Maximum M1 ein weiteres, ebenfalls um den Zeitversatz ZVM verschobenes zweites Maximum M2 zu erkennen ist, welches große Ähnlichkeit mit dem ersten Maximum M1 aufweist. Das erste Maximum M1 und das zweite Maximum M2 sind jeweils um einen Zeitversatz ZVR jeweils zwischen den Raddurchgängen voneinander entfernt. Dieser Zeitversatz ZVR entspricht gerade der Zeitdifferenz, die zwischen dem Raddurchgang des ersten Rades des Drehgestells DG und des zweiten Rades RD des Drehgestells DG liegt.
  • Um die normierten Verläufe NV1, NV2, NV3 zu erzeugen, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in nicht näher dargestellter Weise eine Normierung N durchgeführt. Diese Normierung beinhaltet eine Amplitudennormierung des Messsignals U1, U2 auf einen Zielwert ZW, der im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 bei 1 liegt. Außerdem wird eine dynamische Zeitnormierung durchgeführt, wobei der erste Verlauf VL1 bzw. der zweite Verlauf VL2 jeweils vor und hinter dem identifizierten Maximum M1, M2, M3 soweit betrachtet wird, dass der mit dem Maximum M1, M2, M3 verbundene Verlauf charakterisierbar ist (und mit Mustern M1, M2 verglichen werden kann, hierzu im Folgenden noch mehr). Dadurch entstehen die normierten Verläufe NV1, NV2, NV3 gleichsam in Zeitfenstern ZF1, ZF2, ZF3, die in ihrer zeitlichen Ausdehnung den Mustern M1, M2 entsprechen.
  • Wie zu erkennen ist, führt die Auswertung des ersten Maximums M1 zur Generierung des ersten normierten Verlaufs NV1 und die Auswertung des zweiten Maximums M2 zu einer Generierung des dritten normierten Verlaufs NV3. Weiterhin ist ein drittes Maximum M3 sowohl im ersten Verlauf VL1 als auch im zweiten Verlauf VL2 zu erkennen, welches zur Generierung eines zweiten normierten Verlaufs NV2 führt. Ein viertes Maximum M4 ist nur im zweiten Verlauf VL2 festzustellen und wird deswegen für eine Normierung verworfen (angedeutet durch ein X). Dies kann damit begründet werden, dass es sich bei dem vierten Maximum M4 nicht um einen Raddurchlauf handeln kann, da dieser sowohl im ersten Verlauf VL1 als auch im zweiten Verlauf VL2 erkennbar sein müsste.
  • Im letzten Schritt erfolgt ein Mustervergleich der normierten Verläufe NV1, NV2, NV3. Hierbei ergibt sich, dass der erste normierte Verlauf NV1 und der dritte normierte Verlauf NV3 jeweils mit dem ersten Muster M1 übereinstimmt, welcher einen Raddurchlauf repräsentiert. Dies führt zu einem Zählergebnis von 2. Der zweite normierte Verlauf NV2 wird mittels des zweiten Musters M2 identifiziert, welches einen Spießgang repräsentiert. Daher wird der normierte Verlauf NV2 von einer Zählung ausgeschlossen (angedeutet mit einem X).
  • In Figur 2 ist angedeutet, dass das Muster M1 und das zweite Muster M2 einen schraffiert gekennzeichneten Vertrauensbereich aufweist, der hinsichtlich der normierten Verläufe NV1, NV2, NV3 gewisse Schwankungen zulässt. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass die gemessenen Verläufe VL1, VL2 gewissen Toleranzschwankungen unterliegen. Neben einer Messtoleranz ist auch zu berücksichtigen, dass unterschiedliche Fahrzeuge unterschiedliche Messsignale erzeugen, die z. B. von Gegebenheiten wie dem Radverschleiß des Fahrzeugs abhängig sind.
    • Bezugszeichenliste
    • LZ
    Leitzentrale
    FZ
    Fahrzeug
    DG
    Drehgestell
    RD
    Rad
    FR
    Fahrtrichtung
    GL
    Gleis
    AT
    Antenne
    STL
    Satellit
    AZL
    Achszähler
    AZ, AZ1, AZ2
    Achszählsensor
    AE
    Auswerteeinheit
    CP1 ... CP2
    Computer
    SE1 ... SE2
    Speichereinrichtung
    S1 ... S5
    Schnittstelle
    VL1 ... VL2
    Verlauf
    M1 ... M4
    Maximum
    NV1 ... NV3
    normierter Verlauf
    ZF1 ... ZF3
    Zeitfenster
    U1 ... U2
    Messsignal
    M1 ... M2
    Muster
    N
    Normierung
    ZW
    Zielwert
    ZVM
    Zeitersatz zwischen vergleichbaren Maxima
    ZVR
    Zeitversatz zwischen Raddurchgängen
    2
    Zählergebnis
    X
    Ausschluss

Claims (9)

  1. Verfahren zum Zählen von Achsen, bei dem
    • ein an einem Gleis (GL) montierter Achszählsensor (AZ, AZ1, AZ2) von einem Rad (RD) passiert wird,
    • der Achszählsensor (AZ, AZ1, AZ2) ein Messsignal (U1 ... U2) erzeugt,
    • der Verlauf (VL1 ... VL2) des Messsignals (U1 ... U2) rechnergestützt ausgewertet wird, wobei das Rad (RD) identifiziert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei dem Auswerten des Messsignals (U1 ... U2)
    • in dem Verlauf (VL1 ... VL2) des Messignals (U1 ... U2) nach mindestens einem Maximum (M1 ... M4) der Signalamplitude gesucht wird,
    • die Amplitude des Messsignals (U1 ... U2) bei einer Amplitudennormierung derart normiert wird, dass das Maximum (M1 ... M4) mit einem vorgegebenen Zielwert (ZW) identisch ist,
    • für den Verlauf (VL1 ... VL2) des Messsignals (U1 ... U2) vor und hinter dem Maximum (M1 ... M4) eine dynamische Zeitnormierung durchgeführt wird,
    wobei der durch Amplitudennormierung und Zeitnormierung normierte Verlauf (NV1 ... NV2) des Messsignals (U1 ... U2) mit Mustern (M1 ... M2)
    • sowohl mindestens eines Verlaufes (VL1 ... VL2) für das Messsignal (U1 ... U2) bei Passieren eines Rades (RD)
    • als auch mindestens eines Verlaufes (VL1 ... VL2) für das Messsignal (U1 ... U2) bei Auftreten eines Fehlers
    verglichen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der durch Amplitudennormierung und Zeitnormierung normierte Verlauf (NV1 ... NV2) des Messsignals (U1 ... U2) mit Mustern (M1 ... M2)
    • sowohl mindestens eines Verlaufes (VL1 ... VL2) für das Messsignal (U1 ... U2) bei Passieren eines einzelnen Rades (RD)
    • als auch mindestens eines Verlaufes (VL1 ... VL2) für das Messsignal (U1 ... U2) bei Passieren von zwei Rädern (RD) eines Drehgestells (DG)
    verglichen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Vergleichen mit Mustern (M1 ... M2) eines Verlaufes (VL1 ... VL2) für das Messsignal (U1 ... U2) bei Passieren von zwei Rädern (RD) eines Drehgestells (DG) nur dann durchgeführt wird, wenn der zeitliche Versatz der Maxima in dem Verlauf (VL1 ... VL2) des Messsignals (U1 ... U2) einen in Abhängigkeit der Geschwindigkeit eines den Achszählsensor (AZ, AZ1, AZ2) passierenden Fahrzeugs (FZ) vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der durch Amplitudennormierung und Zeitnormierung normierte Verlauf (NV1 ... NV2) des Messsignals (U1 ... U2) mit zumindest einem Muster (M1 ... M2) eines Verlaufes (VL1 ... VL2) für das Messsignal (U1 ... U2) bei Auftreten eines bei der Kurvenfahrt von Drehgestellen (DG) auftretenden Spießgangs verglichen wird.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Achszähler (AZL) verwendet wird, der in Fahrtrichtung (FR) hintereinander angeordnet einen ersten Achszählsensor (AZ1) und einen zweiten Achszählsensor (AZ2) aufweist, wobei das Verfahren nacheinander für den ersten Achszählsensor (AZ1) und den zweiten Achszählsensor (AZ2) durchlaufen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Maxima in dem durch den ersten Achszählsensor (AZ1) erfassten ersten Verlauf (VL1) und dem durch den zweiten Achszählsensor (AZ2) erfassten zweiten Verlauf (VL2) verglichen werden und nur diejenigen Maxima in dem durch Amplitudennormierung und Zeitnormierung normierten ersten Verlauf (VL1) und zweiten Verlauf (VL2) des Messsignals (U1 ... U2) mit Mustern (M1 ... M2) verglichen werden, die sowohl im ersten Verlauf (VL1) als auch im zweiten Verlauf (VL2) vorhanden sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Maxima in dem durch den ersten Achszählsensor (AZ1) erfassten ersten Verlauf (VL1) und den durch den zweiten Achszählsensor (AZ2) erfassten zweiten Verlauf (VL2) verglichen werden und der Verlauf (VL1 ... VL2) des Messsignals (U1 ... U2) vor und hinter einem Maximum (M1 ... M4), der bei der dynamischen Zeitnormierung berücksichtigt werden soll, unter Berücksichtigung eines Zeitversatzes zwischen einem vergleichbaren Maximum (M1 ... M4) des ersten Verlaufes (VL1) und des zweiten Verlaufes (VL2) bestimmt wird.
  8. Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 7.
  9. Bereitstellungsvorrichtung für das Computerprogrammprodukt nach dem letzten voranstehenden Anspruch, wobei die Bereitstellungsvorrichtung das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt.
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KOLLMENT WERNER ET AL: "Towards condition monitoring of railway points: Instrumentation, measurement and signal processing", 2016 IEEE INTERNATIONAL INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT TECHNOLOGY CONFERENCE PROCEEDINGS, IEEE, 23 May 2016 (2016-05-23), pages 1 - 6, XP032928156, DOI: 10.1109/I2MTC.2016.7520434 *

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