EP4366999A1 - Verfahren zum zustandsbasierten warten einer kupplungsanordnung und überwachungssystem - Google Patents

Verfahren zum zustandsbasierten warten einer kupplungsanordnung und überwachungssystem

Info

Publication number
EP4366999A1
EP4366999A1 EP22738496.3A EP22738496A EP4366999A1 EP 4366999 A1 EP4366999 A1 EP 4366999A1 EP 22738496 A EP22738496 A EP 22738496A EP 4366999 A1 EP4366999 A1 EP 4366999A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data
coupling
clutch arrangement
kad
clutch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22738496.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matheus HABETS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP4366999A1 publication Critical patent/EP4366999A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G7/00—Details or accessories
    • B61G7/14—Safety devices

Definitions

  • the invention relates to a method for condition-based maintenance of a clutch arrangement for track-guided vehicles, in particular rail vehicles, and also to a monitoring system.
  • guided vehicle includes, but is not limited to, trains, wagons and railcars that run or are guided on one or more rails. These are in particular fuel-powered or electric trains or trams.
  • the term “coupling arrangement” is primarily to be understood as meaning at least that part of a coupling system of track-guided vehicles which enables the mechanical connection between the two vehicles.
  • the coupling arrangement makes it possible to absorb and pass on both impact and tensile forces. These are mounted or designed on the rail vehicles in such a way that they can be displaced and pivoted in a curve or incline in order to maintain their alignment and thus the mechanical coupling in a stable manner.
  • the coupling arrangement includes in particular a coupling head with coupling elements for coupling to a coupling head of a counter-coupling, furthermore, depending on the design, a coupling rod, a linkage or bearing and optionally energy-absorbing elements.
  • the term coupling arrangement includes here in particular all elements from the interface to the car body to the interface for coupling to the counter-coupling.
  • the coupling arrangements and their individual components are usually designed for a specific application in order to be mechanically stable and reliably coupled to one another in the most varied of situations; regardless of rail vehicle type and/or straight or curved track sections on horizontal plane or with incline. Further, the interpretation is made to predefined To be able to transmit tensile forces over a predefined operating period and to compensate for impact forces of a predefined size. For this purpose, it is provided in such clutch arrangements that a damping device absorbs tensile and impact forces up to a defined magnitude and transmits forces in excess of this to the vehicle underframe.
  • the damping device is not able to fundamentally prevent tensile and impact forces from being introduced into the components of the clutch arrangement. As a result, the components of the clutch assembly are exposed to more or less permanent wear during operation.
  • the clutch arrangements are also exposed to a wide range of other conditions which can have a not inconsiderable influence on the theoretically intended service life of the individual components of the clutch arrangement.
  • the wear of the clutch arrangement during the coupling process can increase if the self-centering of the clutch arrangements to be coupled to one another is made more difficult if the clutches are farther apart or offset from one another.
  • intervals are predefined in such a way that a failure of individual components due to wear is avoided under normal conditions with certainty before the maintenance time is reached.
  • a predefined period of time is usually specified or the maintenance request is made defined over a distance covered by the rail vehicle that describes the operating time.
  • the information on the operating mode and condition of the clutch arrangement obtained from the clutch arrangements associated monitoring systems can be used to support inspection and maintenance.
  • a monitoring system is described in DE 102013 206977 A1, for example.
  • US 2018/0162423 A1 provides a monitoring system that detects the structural changes directly on the coupling itself, in particular on the coupling rod.
  • DE 10 2019 106 961 A1 describes the arrangement of
  • condition monitoring system for train couplings which detects both external and internal structural damage, including damage to the part hidden under the car body, even when the train is in operation.
  • the condition monitoring system includes one or more sensors mounted on or integrated into the coupler assembly, a data acquisition unit for receiving signals or data from the sensors, and a processing unit for determining the structural condition of the train coupler based on the received signal or data. Controls over the system can be continuously real-time or carried out periodically during the operation of a train. It can also be done offline while a train is not running.
  • Detection devices require additional modifications to the individual components, in particular the clutch arrangement, and ensuring the functional reliability of the detection devices and monitoring systems is complex and costly.
  • DE 102015205978 A1 describes a system for documenting the state of a motor vehicle by means of image and data acquisition with time assignment by setting a time stamp.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for servicing clutch arrangements which, with the least possible additional design effort on the clutch arrangement itself, enables relatively reliable statements to be made regarding required servicing/maintenance, with unnecessary downtimes being to be avoided. It must be ensured that the individual components of the clutch arrangement - even after a long period of operation - function properly and are integrated accordingly into the overall clutch concept of the vehicle, without the individual components of the clutch arrangement being individually and regularly connected to a classic
  • the method according to the invention for condition-based maintenance of a coupling arrangement of a rail-guided vehicle, the coupling arrangement having at least one coupling head for coupling to a coupling head of the opposite type of a counter-coupling and optionally at least one line coupling for coupling to a line coupling of a counter-coupling for transmitting electrical charge and/or data and/or liquid or gaseous media comprises the following method steps: a) providing clutch arrangement data in the form of operating data and optionally status data of the clutch arrangement; b) providing environmental data to describe information about the environmental conditions to which the clutch arrangement is exposed; c) Transmitting the provided data to a data processing system and determining a target specification for a maintenance request for the clutch arrangement as a function of the provided clutch arrangement data and environment data; d) recording of images of the clutch arrangement for optical reproduction of the actual state and transmission to the data processing system; e) Evaluation of the optical actual state of the clutch arrangement from the images, taking into account the target specification for the maintenance request formed from the operating and state data
  • “Clutch arrangement data” within the meaning of the invention is understood to mean, in particular, data which is suitable, at least indirectly, for describing the mode of operation of the clutch arrangement and its individual components and/or the environmental conditions. These include operating data, environmental data and optionally but not necessarily status data.
  • Operating data is in particular data that describes the functioning of the clutch arrangement. In particular, this includes: Number of coupling processes in a definable period of time; state - coupled/uncoupled; coupling speed; dome shocks; operating time (period, km driven); GPS data.
  • “Status data” is in particular data that describes the physical or chemical properties of the clutch assembly and its components. “Environmental data” within the meaning of the invention is understood to mean data that contains information about the environment, which is present in particular as chemical or physical variables that can have an impact on the aging and wear of the components of the clutch arrangement. These include physical and chemical variables such as temperature, humidity, type, intensity and nature of precipitation, etc.
  • a "target specification of a maintenance request” is understood in particular as information relating to and describing the next required maintenance and/or the next replacement of a component.
  • the solution according to the invention offers the advantage, on the one hand, of providing a purely data-based specification for a maintenance request for the clutch arrangement and of being able to verify this by means of an additional visual inspection and, if necessary, to be able to flexibly adapt it.
  • the consideration of the data characterizing the mode of operation of the clutch arrangement and the environmental data containing information about environmental influences, which can affect the service life, allows very precise target specifications that are closely based on the actual loads to which the clutch arrangement is exposed. This avoids unnecessary downtimes, which are caused on the one hand by an early breakdown or failure of individual components or on the other hand by carrying out an inspection and maintenance that is not yet necessary in relation to the condition.
  • the solution according to the invention thus enables the service intervals to be optimally adapted to the actual state of the clutch arrangement.
  • the target specification for the maintenance requirement preferably includes a variable that at least indirectly characterizes the theoretically possible, preferably a maximum permissible, remaining operating time of the clutch arrangement until the next maintenance as a function of the detected clutch arrangement data and environment data. This remaining service life describes the interval in which the clutch arrangement is still "properly functional".
  • the theoretically possible remaining operating time can be a) a time specification, in particular a1) a period of time in the form of a still permissible remaining operating time until the next required maintenance or a2) a date specification or a limited period of time or b) a length specification, in particular an indication of still to driving km until the next required maintenance or c) a combination of both are described.
  • variant a) also includes downtimes, in which the clutch arrangement can also be exposed to extreme weather conditions
  • variant b) includes the actual operating period in which the clutch arrangement is exposed to the loads.
  • Variant c) in particular allows the next required maintenance to be determined very precisely in advance and makes it possible to plan it well, in particular with regard to the area of use of the rail vehicle carrying the coupling arrangement.
  • the provided clutch arrangement data, the environmental data and the data containing the images are provided with a time stamp and stored together with this.
  • the changes in the data over time become transparent and the change behavior of these over a defined period of time can also be taken into account and conclusions can be drawn from these for the remaining service life.
  • the clutch arrangement data and the environment data during operation of the vehicle carrying or having the clutch arrangement are at least partially, preferably completely, on the vehicle side, in particular by means of a data assigned to the vehicle anyway for other tasks
  • Data provision device recorded Preferably, the data already recorded or present in the control of the vehicle itself are used.
  • This design offers the advantage of being able to access and use data that is already available and required for control and/or regulation tasks of the vehicle.
  • the additional detection and thus the provision of corresponding detection devices on the clutch itself can be reduced or even completely avoided.
  • the expense with regard to additional devices to be provided for the acquisition of specific data can be minimized or avoided altogether.
  • the clutch arrangement data and the environment data are recorded at least partially, preferably completely, during the operation of the vehicle carrying the clutch arrangement with a data preparation device assigned to the clutch arrangement. This allows detection independent of the vehicle.
  • at least the following clutch arrangement data and environmental data for the individual clutch arrangement are recorded and made available for deriving a target specification of a maintenance request: running time of the vehicle carrying the clutch arrangement, in particular
  • additional operating and status data can also be recorded, which allow the target specification for the maintenance request to be specified even more precisely.
  • the optical images are recorded only upon request at a request time or at predefined time intervals and then evaluated at an evaluation time.
  • the provision of the clutch arrangement data and the determination of the setpoint specification for the maintenance request according to method steps a) to c) take place at least at the time of the request or in the predefined intervals for recording the images.
  • the clutch arrangement data can also be recorded continuously and method steps a) to c) can be repeated cyclically or iteratively.
  • the images recorded on request can be assigned to the clutch data available at that point in time and the information obtained from them and subjected to an evaluation. Due to the cyclical or continuous provision of clutch arrangement data and environmental data and the resulting adjustment of the target specification, short-term and extreme changes in the mode of operation can be taken into account promptly when determining the next maintenance time or period.
  • all method steps according to claim 1 are repeated cyclically or iteratively.
  • devices corresponding to the device are provided on the coupling arrangement for recording the images.
  • This can in particular be detection devices integrated on or in the clutch arrangement, in particular image sensors.
  • the optical actual state of the clutch arrangement is evaluated by comparing the actual state with a target state. Will If no deviations of the actual state from the target state are determined, the target specification for the maintenance request from the clutch arrangement data is retained or even extended from the target specification depending on the remaining operating time that is still available.
  • a change in the target specification for a maintenance request is determined depending on the type, scope and direct or indirect influence of the deviation on the functioning and the remaining operating time determined by the target specification until the next maintenance of the clutch arrangement and/or individual components and set as the new target specification.
  • the deviations are classified into different classes for evaluation as a function of their direct or indirect effect on the functioning and/or remaining service life of the clutch arrangement.
  • At least one specification for changing/correcting the target specification for the maintenance request is assigned to each class, with the change/correction of the target specification as a function of the deviation having the greatest effect on the functionality and/or remaining service life of the
  • Maintenance request result in a specified remaining service life.
  • the former do not cause any correction of the target specification.
  • the latter can be further analyzed with regard to the extent and a theoretical point in time of the occurrence of an impairment of the functioning of the clutch arrangement, the target specification of the maintenance requirement from the operating and environmental data is then corrected accordingly.
  • damage to components/components which can lead to a later failure of these and thus to failure and impairment of the entire clutch arrangement, can be detected early and replaced or overhauled in good time by correcting the maintenance specification.
  • the clutch arrangement data and/or environment data and/or images are preferably stored in a database, which can be part of the provision devices or an edge device or a cloud structure.
  • the determination of the target specification for the maintenance request and/or the evaluation of the optical actual state of the clutch arrangement from the images, taking into account the target specification for the maintenance request formed from the operating and status data at an evaluation time, is preferably carried out decentrally by edge processing or cloud computing.
  • the data is transmitted wirelessly, with no restrictions in terms of the type of transmission and technology. Depending on the arrangement of the memory, this can be done via WLAN, radio, Bluetooth, etc., for example.
  • the target specification and/or the correction specification for the target specification are determined with the aid of at least one mathematical model.
  • the mathematical model can be created with the help of methods of artificial intelligence, such as machine learning or a neural network.
  • Alternative methods use decision trees, methods of linear or non-linear regression, etc. This allows high-quality, high-precision and reproducible specifications for the service intervals.
  • the target specification formed in the data processing system or the corrected value for the target specification of the maintenance requirement can be read out and displayed on any external devices.
  • a monitoring system for condition-based maintenance of a coupling arrangement of a rail-guided vehicle, wherein the coupling arrangement has at least one coupling head for coupling with a counter-coupling head of a counter-coupling and optionally a line coupling for coupling with a counter-coupling line coupling for transmitting electric charge and/or data and/or or liquid or gaseous media is described in claim 14. This includes
  • a data processing system can be understood to mean, for example, a centralized or decentralized structure which is suitable for receiving, storing, analyzing and processing data.
  • a central arrangement it can be understood as a machine or an electronic circuit or a powerful computer.
  • a processor can in particular be a central processing unit (CPU), a microprocessor or a microcontroller, for example an application-specific integrated circuit or a digital signal processor, possibly in combination with a memory unit for storing program instructions, etc .
  • a processor can also be understood to mean a virtualized processor, a virtual machine or a soft CPU.
  • This can be integrated, for example, in a control device assigned to the vehicle.
  • the data processing system is formed by a cloud structure for cloud computing.
  • a “memory” or “memory module” and the like can be in
  • a volatile memory in the form of memory engaging RAM
  • a permanent memory such as a hard drive or a disk or, for example, a removable memory module
  • the storage module is preferably a cloud-based storage solution which is connected to the individual provision devices via a wireless connection, for example a mobile radio connection.
  • the data processing system is preferably designed in a decentralized manner and, in a particularly advantageous embodiment, is designed as a cloud structure for cloud computing, which allows access to various external resources.
  • the monitoring system according to the invention is therefore simple in design and can be integrated into existing cloud structures.
  • FIG. 1 shows the structure and the basic mode of operation of a monitoring system according to the invention
  • FIG. 2 shows a method according to the invention using a flow chart.
  • Figure 1 shows a schematic simplified representation of a coupling arrangement 1 of a rail-guided vehicle 2, comprising a coupling head 3 for coupling to a coupling head of the opposite type of a coupling arrangement of another, not shown here, rail-guided vehicle.
  • the coupling arrangement 1 can also optionally have at least one line coupling 10 for coupling to a line coupling of a counter-coupling for transmitting electrical charge and/or data and/or liquid or gaseous media.
  • a monitoring system 4 is assigned to the clutch arrangement 1 .
  • the monitoring system 4 is preferably decentralized.
  • Figure 1 shows a particularly advantageous embodiment of the monitoring system 4.
  • This comprises at least one data processing system 5 and at least one provision device 6 for providing and transmitting clutch arrangement data KAD and/or environmental data UD of the clutch arrangement 1 and at least one provision device 7 for providing and transmitting images of the clutch arrangement 1 to the data processing system 5.
  • the term "data processing system” is not necessarily to be understood as a device.
  • the data processing system 5 can be designed centrally or, in a particularly advantageous embodiment according to the invention, as shown in FIG. 1, can be implemented via a cloud architecture for cloud computing.
  • the data processing system 5 has at least one interface to the respective provision device 6 for providing and transmitting clutch arrangement data KAD and/or environment data UD of the clutch arrangement 1 and a provision device 7 for providing and transmitting images of the clutch arrangement 1 .
  • the individual provision device 6 comprises detection devices, in particular a sensor system, which is designed to at least indirectly monitor the mode of operation and the state of the clutch arrangement 1 over a definable period of time record characterizing variables/data in the form of clutch arrangement data KAD and variables/data describing external environmental influences in the form of environment data UD.
  • At least the following data is recorded as clutch arrangement data KAD: running time of the clutch arrangement or of the vehicle carrying the clutch arrangement; number of clutch operations that have taken place; GPS coordinates of the clutch assembly; coupling speed.
  • Environment data UD describe the environmental influences. At least the outside temperatures are recorded to characterize these. Other variables are conceivable, such as the type, nature, amount and speed of precipitation, humidity; UV radiation etc.
  • the delivery device 7 comprises either a sensor system in the form of which is permanently attached to and in the clutch arrangement 1 or integrated
  • Image sensors for recording the images of the clutch arrangement 1 and its individual components or a mobile optical image acquisition device, for example a camera or smartphone, by means of which images of the clutch arrangement 1 can only be recorded when the rail vehicle is stationary.
  • the integrated sensors also allow images to be recorded in areas that cannot be accessed from the outside with an image acquisition device.
  • Each of the individual provision devices 6, 7 preferably includes an interface for reading out and transmitting the data to the
  • Each of the provision devices 6, 7 can also have a memory for storing the recorded data.
  • the function of the provision device 6 for providing and transmitting clutch arrangement data KAD can be taken over by a device assigned to the track-guided vehicle 2 .
  • this function is taken over solely by a device assigned to the clutch arrangement 1 .
  • partial functions can be taken over by the two delivery devices 6, 7.
  • the data processing system 5 comprises at least one data memory 8 and a data processing device 9 for analyzing, evaluating and processing the clutch arrangement data KAD, environment data UD and images.
  • the data is preferably provided with a time stamp in the memories of the provision devices 6, 7 and/or the memory of the
  • the data is preferably transmitted wirelessly from the provision devices 6, 7, for example via WLAN or mobile radio, NFC or Bluetooth.
  • the data processing device 9 includes a processor 12, which is configured to process data from the data memory 8 and the processing result to interfaces to spend again.
  • Such an interface represents, for example, the connection to an external device for retrieving the target specification or corrected target specification, for example a display device in the form of a dashboard 13. This can be done wirelessly via WLAN or mobile radio, NFC or Bluetooth.
  • the data processing system 5 is implemented via a cloud architecture, which is designed to enable cloud computing. This involves the provision of resources, e.g. servers, Storage, databases, network components, software, analysis and intelligent functions via the Internet, i.e. the Cloud 11.
  • resources e.g. servers, Storage, databases, network components, software, analysis and intelligent functions via the Internet, i.e. the Cloud 11.
  • FIG. 2 uses a flowchart to illustrate a particularly advantageous embodiment of a method according to the invention.
  • Images ABactual of the clutch arrangement 1 are recorded or generated at least at a request time t. These visually reflect the current status at this point in time. With mounted and integrated sensors, the images AB can be recorded manually at specific times (request time) or continuously during operation or, in the simplest case, with the least effort when the vehicle is stationary.
  • the entire coupling arrangement 1, the mechanical part and the line coupling are recorded as well as details of the components, including surfaces, components such as seals; line connections; electrical contacts and connections, screw connections, etc.
  • the individual images ABactual are preferably recorded at different request times from the same perspective, which considerably simplifies a comparison of the change behavior over a predefinable period of time.
  • the data are preferably provided with a time stamp in order to enable an exact chronological classification of the actual state and to combine them with the clutch arrangement data KAD or the setpoint specification Xsoll derived from them for maintenance.
  • Clutch arrangement data KAD in the form of operating data and optional status data of the clutch arrangement 1 and the provision of environmental data UD for describing information from environmental conditions to which the clutch arrangement is exposed. This data can also be recorded continuously and stored in a memory e with an associated time stamp. At least the following variables are preferably recorded as clutch arrangement data KAD:
  • At least the outside temperature is taken into account as environmental data UD.
  • additional variables are also taken into account, which make it possible to form load collectives over predefined periods of time, which are included in the determination of the target specification of the maintenance requirement and allow even more precise target specifications. This includes recording the acceleration and deceleration behavior of the vehicle, which are available via the driving control anyway and are reflected in the on the
  • Coupling assembly present forces reflect again.
  • a target specification Xtarget for the maintenance requirement for example a period of time until the next inspection and maintenance, is formed.
  • this is combined with the information from the images ABactual (t), analyzed and corrected if necessary.
  • the maintenance request Xsetpoint (t) can be maintained and possibly even extended in the sense of extending the period until the next required maintenance.
  • Xsoll (t) is then set as the new target value Xsollneu.
  • Results from the evaluation of the optical actual state of the clutch assembly 1 from the images taking into account the target specification formed from the operating and state data or clutch assembly data KAD and environmental data UD Maintenance request at an evaluation time and depending on the evaluation of a deviation W, in particular W1 to Wn from the target state ABsoll, a correction XK of the target specification Xsoll (t) of the maintenance request takes place.
  • the evaluation preferably takes place within the framework of a model, in particular a mathematical model.
  • the correction specifications XKn are determined for the clutch arrangement 1 as a function of the deviation W1 to Wn, with that correction specification being set as the correction value which describes the shortest remaining operating time until the next maintenance or which has such an influence on the functioning of the clutch arrangement that safety-related requirements are no longer met.
  • the target specification corrected in this way is denoted by XKmin. If this is smaller than the target specification caused by the clutch arrangement data KAD, the corrected target specification XKmin is set as the new target specification Xsollneu.
  • the setpoint specification Xsollneu can then either be read out manually or automatically transmitted to a decision-making authority for planning and carrying out the maintenance.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zustandsbasierten Warten einer Kupplungsanordnung (1) eines spurgeführten Fahrzeuges (2), umfassend:a) Bereitstellen von Kupplungsanordnungsdaten (KAD) in Form von Betriebsdaten und optional Zustandsdaten der Kupplungsanordnung;b) Bereitstellen von Umfelddaten (UD) zum Beschreiben von Informationen der Umgebungsbedingungen denen die Kupplungsanordnung (1) ausgesetzt ist;c) Übertragen der bereitgestellten Daten (KAD, UD) zu einem Datenverarbeitungssystem (5) und Bestimmen einer Sollvorgabe (Xsoll) für eine Wartungsanforderung der Kupplungsanordnung (1) als Funktion der bereitgestellten Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und Umfelddaten (UD);d) Aufnehmen von Abbildern (AB) der Kupplungsanordnung (1) zum optischen Wiedergeben des Ist-Zustandes und Übertragen zum Datenverarbeitungssystem (5);e) Auswerten des optischen Ist-Zustandes der Kupplungsanordnung (1) aus den Abbildern (AB) unter Berücksichtigung der aus den Betriebs- und Zustandsdaten, insbesondere Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und Umfelddaten (UD) gebildeten Sollvorgabe (Xsoll) für die Wartungsanforderung zu einem Auswertzeitpunkt und in Abhängigkeit der Auswertung Korrektur (XK) der Sollvorgabe (Xsoll) der Wartungsanforderung.

Description

Verfahren zum zustandsbasierten Warten einer Kupplungsanordnung und
Überwachungssystem
Die Erfindung betrifft Verfahren zum zustandsbasierten Warten einer Kupplungsanordnung für spurgeführte Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, ferner ein Überwachungssystem.
Unter dem Begriff „spurgeführtes Fahrzeug“ sind unter anderem Züge, Wagons und Triebwägen zu verstehen, die auf einer oder mehreren Schienen fahren oder geführt werden. Dabei handelt es sich insbesondere um mit Treibstoff betriebene oder elektrische Züge oder Straßenbahnen.
Unter dem Begriff „Kupplungsanordnung“ ist primär zumindest der Teil eines Kupplungssystems von spurgeführten Fahrzeugen zu verstehen, welcher die mechanische Verbindung zwischen den beiden Fahrzeugen ermöglicht. Die Kupplungsanordnung erlaubt es, sowohl Stoß- als auch Zugkräfte aufzunehmen und weiterzugeben. Dabei sind diese derart an den Schienenfahrzeugen montiert bzw. ausgebildet, dass diese in einer Kurve oder Steigung versetz- und schwenkbar sind, um deren Ausrichtung und somit die mechanische Kupplung stabil aufrechtzuerhalten. Die Kupplungsanordnung umfasst dabei insbesondere einen Kupplungskopf mit Kuppelelementen zum Kuppeln mit einem Kupplungskopf einer Gegenkupplung, ferner je nach Ausführung eine Kupplungsstange, eine Anlenkung bzw. Lagerung und gegebenenfalls Energieverzehrelemente. Der Begriff Kupplungsanordnung umfasst hier insbesondere alle Elemente von der Schnittstelle zum Wagenkasten bis zur Schnittstelle zur Kopplung mit der Gegenkupplung.
Die Kupplungsanordnungen und deren einzelne Komponenten werden üblicherweise für einen konkreten Einsatzfall ausgelegt, um miteinander in unterschiedlichsten Situationen mechanisch stabil und zuverlässig verkuppelt zu werden; unabhängig von Schienenfahrzeugtyp und/oder geraden oder gekrümmten Gleisabschnitten auf horizontaler Ebene oder mit Steigung. Ferner erfolgt die Auslegung, um vordefinierte Zugkräfte über eine vordefinierte Betriebsdauer übertragen zu können sowie Stoßkräfte vordefinierter Größe zu kompensieren. Dazu ist es bei derartigen Kupplungsanordnungen vorgesehen, dass eine Dämpfungseinrichtung Zug- und Stoßkräfte bis zu einer definierten Größe aufnimmt und darüberhinausgehende Kräfte in das Fahrzeuguntergestell weiterleitet. Dadurch werden Zug- und Stoßkräfte, welche während des normalen Fährbetriebs beispielsweise bei einem mehrgliedrigen Schienenfahrzeug zwischen den einzelnen Wagenkästen auftreten, in dieser in der Regel regenerativ ausgebildeten Stoßsicherung absorbiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass die während des normalen Fährbetriebs auftretenden Zug- und Stoßkräfte in das Fahrzeuguntergestell weitergeleitet werden. Die
Dämpfungseinrichtung ist jedoch nicht in der Lage, grundsätzlich zu verhindern, dass Zug- und Stoßkräfte in die Komponenten der Kupplungsanordnung eingeleitet werden. Infolgedessen sind die Komponenten der Kupplungsanordnung im Betrieb einem mehr oder weniger permanenten Verschleiß ausgesetzt.
Die Kupplungsanordnungen sind im Betrieb des jeweiligen schienengebundenen Fahrzeuges ferner weiteren vielfältigen Bedingungen ausgesetzt, welche einen nicht unerheblichen Einfluss auf die theoretisch vorgesehene Lebensdauer der einzelnen Komponenten der Kupplungsanordnung haben können. So kann sich der Verschleiß der Kupplungsanordnung beim Kuppelvorgang bei erschwerter Selbstzentrierung der miteinander zu kuppelnden Kupplungsanordnungen bei größerer Entfernung oder Versatz der Kupplungen zueinander erhöhen.
Auch eine zu schnelle Annäherung der miteinander zu kuppelnden Schienenfahrzeuge und ein damit verbundener Zusammenstoß der Kupplungsanordnungen kann zu einem verstärkten Verschleiß und Verformungen und somit zu einer kürzeren Betriebslaufzeit der Kupplungen führen. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die Druckschrift WO 2016/193063 A1 verwiesen, welche ein automatisches Kupplungssystem zwischen Schienenfahrzeugen beschreibt. Desweiteren können die meteorologischen Randbedingungen des Einsatzfalles, insbesondere Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, Art, Beschaffenheit und Geschwindigkeit bzw. Intensität des Niederschlages einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der Kupplungsanordnung und deren Komponenten sowie die Alterung der Materialien einzelner Bauteile haben, welche wiederum einen Einfluss auf die Gesamtkomponenten haben.
Im Betrieb eines Schienenfahrzeuges ist jedoch eine maximale Zuverlässigkeit der Kupplungsanordnung unumgänglich. Dies impliziert, dass alle Komponenten der Kupplungsanordnung ordnungsgemäß ausgebildet und funktionsfähig sind. „Ordnungsgemäß funktionsfähig“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die Eigenschaft und das Verhalten der einzelnen Komponenten der Kupplungsanordnung nicht oder nicht im Wesentlichen im Vergleich zur ursprünglichen Auslegung verändert haben. Aufgrund der kompakten Bauform von üblicherweise eingesetzten Kupplungsanordnungen ist jedoch eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit der einzelnen Komponenten der Kupplungsanordnung in der Regel nur im Rahmen einer turnusmäßig anzusetzenden Inspektion und Wartung möglich, bei welcher die einzelnen Komponenten in der Kupplungsanordnung entsprechend inspiziert und gegebenenfalls ausgetauscht werden. Derartige Inspektionen müssen derzeit regelmäßig durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass sämtliche Komponenten der Kupplungsanordnung ordnungsgemäß funktionieren. Diese sind jedoch sehr aufwändig und zeitintensiv, da eine umfassende Sichtprüfung der Komponenten der Kupplungsanordnung häufig nicht möglich ist. Bezüglich der Vornahme einer Inspektion und Wartung sind unterschiedliche Ansätze denkbar. Üblicherweise erfolgt diese in festen Intervallen. Die Intervalle werden im Hinblick auf die Auslegung der Kupplungsanordnung derart vordefiniert, dass ein Ausfall einzelner Komponenten aufgrund von Verschleiß unter normalen Bedingungen mit Sicherheit vor Erreichen des Wartungszeitpunktes vermieden wird. Üblicherweise wird eine vordefinierte Zeitdauer fest vorgegeben oder die Wartungsanforderung wird über eine die Betriebsdauer beschreibende zurückgelegte Strecke des Schienenfahrzeuges definiert.
Zusätzlich können die aus den Kupplungsanordnungen zugeordneten Überwachungssystemen gewonnenen Informationen zur Betriebsweise und Zustand der Kupplungsanordnung unterstützend bei einer Inspektion und Wartung Verwendung finden. Ein derartiges Überwachungssystem zum Monitoring ist beispielsweise in DE 102013 206977 A1 beschrieben. Mittels diesem werden neben den, den normmalen Betrieb der Kupplungsanordnung beschreibenden Daten der Kupplungsanordnung auch besondere Vorfälle, beispielsweise schwere Kuppelstöße erfasst, die einen Einfluss auf die Lebensdauer einzelner Komponenten und Baugruppen haben können.
Um ein strukturelles Versagen von Kupplungsanordnungen, welches zu Unfällen und manchmal zu katastrophalen Schäden, insbesondere bei Schwerlast- und Hochgeschwindigkeitszügen führen kann, in Echtzeit zu erkennen, ist gemäß
US 2018/0162423 A1 ein Überwachungssystem vorgesehen, dass die strukturellen Veränderungen direkt an der Kupplung selbst, insbesondere an der Kupplungsstange erfasst. DE 10 2019 106 961 A1 beschreibt die Anordnung von
Erfassungseinrichtungen für Zustands- oder Betriebsgrößen an Kraftübertragungselementen der Kupplung.
Gemäß US 10,618,532 B2 ein Zustandsüberwachungssystem für Zugkupplungen vorgesehen, welches sowohl äußere als auch innere strukturelle Schäden, einschließlich solcher an dem unter der Wagenkarosserie verborgenen Teil, selbst wenn der Zug in Betrieb ist, erkennt. Das Zustandsüberwachungssystem umfasst einen oder mehrere Sensoren, die an der Kupplungsanordnung montiert oder in dieser integriert sind, eine Datenerfassungseinheit zum Empfangen von Signalen oder Daten von den Sensoren und eine Verarbeitungseinheit zum Bestimmen des strukturellen Zustandes der Zugkupplung basierend auf dem empfangenen Signal oder den empfangenen Daten. Kontrollen über das System können in Echtzeit kontinuierlich oder periodisch während des Betriebs eines Zuges durchgeführt werden. Es kann auch offline durchgeführt werden, während ein Zug nicht in Betrieb ist.
Ferner ist der Ansatz einer vorausschauenden Instandhaltung im Schienenfahrzeugbereich allgemein bekannt und die Vorteile sind in
Jacob Schreiner, Elisa Mundt: „Was ist Predictive Maintenance? Definition, Anwendung, Beispiele“, 31.01.2020 https://www.industry-of-things.de/was-ist-predictive-maintenance-definition- anwendung-und-beispiele-a-693842/?print beschrieben.
Der Wartungsvorgang, welcher auf der Auswertung von in Echtzeit ermittelten, Betriebs- und Zustandsdaten basiert, setzt jedoch eine Vielzahl entsprechender Erfassungseinrichtungen und das Vorsehen entsprechender Überwachungssysteme voraus. Die sichere Integration oder der Anbau der erforderlichen
Erfassungseinrichtungen bedingt zusätzliche Modifikationen an den einzelnen Komponenten, insbesondere der Kupplungsanordnung und die Gewährleistung der Funktionssicherheit der Erfassungseinrichtungen sowie Überwachungssysteme ist aufwendig und kostenintensiv.
Der Ansatz, über Sichtprüfungen Zustände zu erkennen, ist aus DE 102015205978 A1 bekannt, welches ein System zum Dokumentieren des Zustandes eines Kraftfahrzeuges mittels Bild- und Datenerfassung mit Zeitzuordnung durch Setzen eines Zeitstempels beschreibt.
Chao Zheng, Zhenzhong Wei: „Automatic online vision-based inspection System of coupler yoke for freight trains”; Journal of Electronic Imaging 25(6), 061602 (2016) beschreibt ein Verfahren, bei welchem anhand von fortlaufende während der Fahrt am Fahrzeug erzeugten Abbildern eines Teils, insbesondere Zwischenstück einer AAR- Kupplung ein Versagen von Komponenten, insbesondere des Bolzens erkannt wird. Der Ansatz der Zustandserkennung allein auf der Basis von Abbildern setzt jedoch eine fortlaufende Erstellung derartiger Abbilder voraus, um frühzeitig einen Hinweis auf mögliche eintretende, die Funktionsweise beeinträchtigende Schädigungen zu erhalten. Der Aufwand dafür ist jedoch relativ hoch und auch die einzelnen Kameras zur Bilderfassung sind den Umwelteinflüssen ausgesetzt, so dass Fehlinformationen übermittelt werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Wartung von Kupplungsanordnungen anzugeben, welches mit möglichst geringem zusätzlichem konstruktivem Aufwand an der Kupplungsanordnung selbst relativ sichere Aussagen hinsichtlich einer erforderlichen Wartung/Instandhaltung ermöglicht, wobei unnötige Ausfallzeiten vermieden werden sollen. Es ist sicherzustellen, dass die einzelnen Komponenten der Kupplungsanordnung - auch nach einer längeren Betriebszeit - ordnungsgemäß funktionieren und entsprechend in das Gesamt-Kupplungskonzept des Fahrzeugs eingebunden sind, ohne dass hierzu die einzelnen Komponenten der Kupplungsanordnung individuell und regelmäßig im Rahmen einer klassischen
Inspektion zu überprüfen sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur zustandsbasierten Wartung und ein Überwachungssystem entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum zustandsbasierten Warten einer Kupplungsanordnung eines spurgeführten Fahrzeuges, wobei die Kupplungsanordnung zumindest einen Kupplungskopf zum Kuppeln mit einem gegengleichen Kupplungskopf einer Gegen-Kupplung und optional zumindest eine Leitungskupplung zum Koppeln mit einer Leitungskupplung einer Gegen-Kupplung zum Übertragen elektrischer Ladung und/oder Daten und/oder flüssigen oder gasförmigen Medien aufweist, umfasst folgende Verfahrensschritte: a) Bereitstellen von Kupplungsanordnungsdaten in Form von Betriebsdaten und optional Zustandsdaten der Kupplungsanordnung; b) Bereitstellen von Umfelddaten zum Beschreiben von Informationen der Umgebungsbedingungen denen die Kupplungsanordnung ausgesetzt ist; c) Übertragender bereitgestellten Daten zu einem Datenverarbeitungssystem und Bestimmen einer Sollvorgabe für eine Wartungsanforderung der Kupplungsanordnung als Funktion der bereitgestellten Kupplungsanordnungsdaten und Umfelddaten; d) Aufnehmen von Abbildern der Kupplungsanordnung zum optischen Wiedergeben des Ist-Zustandes und Übertragen zum Datenverarbeitungssystem ; e) Auswerten des optischen Ist-Zustandes der Kupplungsanordnung aus den Abbildern unter Berücksichtigung der aus den Betriebs- und Zustandsdaten gebildeten Sollvorgabe für die Wartungsanforderung zu einem Auswertzeitpunkt und Bilden einer Korrekturvorgabe für die Sollvorgabe der Wartungsanforderung in Abhängigkeit der Auswertung.
Unter „Kupplungsanordnungsdaten“ im Sinne der Erfindung werden insbesondere Daten verstanden, welche geeignet sind, wenigstens mittelbar die Betriebsweise der Kupplungsanordnung und deren einzelner Komponenten und/oder die Umgebungsbedingungen zu beschreiben. Diese beinhalten Betriebsdaten, Umfelddaten und optional aber nicht zwingend auch Zustandsdaten.
„Betriebsdaten“ sind insbesondere Daten, welche die Funktionsweise der Kupplungsanordnung beschreiben. Insbesondere gehören dazu: Anzahl der Kuppelvorgänge in einem definierbaren Zeitraum; Zustand - gekuppelt/ungekuppelt; Kuppelgeschwindigkeit; Kuppelstöße; Betriebsdauer (Zeitraum, gefahrene Km); GPS- Daten.
„Zustandsdaten“ sind insbesondere Daten, welche die physikalischen oder chemischen Eigenschaften der Kupplungsanordnung und deren Komponenten beschreiben. Unter „Umfelddaten“ im Sinne der Erfindung werden Daten verstanden, welche Umgebungsinformationen beinhalten, welche insbesondere als chemische oder physikalische Größen vorliegen, die einen Einfluss auf die Alterung und den Verschleiß der Komponenten der Kupplungsanordnung haben können. Zu diesen gehören physikalische und chemische Größen, wie beispielsweise Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Art, Intensität und Beschaffenheit des Niederschlages etc.
Unter einer „Sollvorgabe einer Wartungsanforderung“ wird insbesondere eine, die nächste erforderliche Wartung und/oder den nächsten Austausch einer Komponente betreffende und diese beschreibende Information verstanden.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, zum einen insgesamt eine rein auf Daten basierende Vorgabe für eine Wartungsanforderung für die Kupplungsanordnung bereitzustellen und diese durch eine zusätzliche Sichtprüfung zu verifizieren und ggf. flexibel anpassen zu können. Dabei erlaubt die Berücksichtigung der die Betriebsweise der Kupplungsanordnung charakterisierenden Daten sowie die Informationen über Umgebungseinflüsse beinhaltenden Umweltdaten, welche Auswirkungen auf die Lebensdauer haben können, sehr präzise Sollvorgaben, die sich eng an den tatsächlichen Belastungen, denen die Kupplungsanordnung ausgesetzt ist, orientieren. Dadurch werden unnötige Stillstandzeiten, die zum einen durch einen frühzeitigen Ausfall bzw. Versagen von einzelnen Komponenten oder zum anderen aber die Vornahme einer bezogen auf den Zustand noch nicht erforderlichen Inspektion und Wartung bedingt sind, vermieden. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit eine optimale Anpassung der Serviceintervalle an den tatsächlichen Ist-Zustand der Kupplungsanordnung.
Die Sollvorgabe für die Wartungsanforderung beinhaltet vorzugsweise eine die theoretisch mögliche, vorzugsweise eine maximal zulässige Restbetriebsdauer der Kupplungsanordnung bis zur nächsten Wartung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe als Funktion der erfassten Kupplungsanordnungsdaten und Umfelddaten. Diese Restbetriebsdauer beschreibt dabei das Intervall, in welchem die Kupplungsanordnung noch „Ordnungsgemäß funktionsfähig“ ist.
Im Einzelnen kann die theoretisch mögliche Restbetriebsdauer über a) eine Zeitangabe, insbesondere a1 ) eine Zeitdauer in Form einer noch zulässigen Restbetriebsdauer bis zur nächsten erforderlichen Wartung oder a2) eine Datumsangabe oder einen begrenzten Zeitraum oder b) eine Längenangabe, insbesondere eine Angabe über noch zu fahrende km bis zur nächsten erforderlichen Wartung oder c) eine Kombination aus beiden beschrieben werden.
Während Variante a) auch Stillstandszeiten einschließt, in welchen die Kupplungsanordnung jedoch auch extremen Witterungsbedingungen ausgesetzt sein kann, beinhaltet Variante b) dabei den tatsächlichen Betriebszeitraum, in welchem die Kupplungsanordnung den Belastungen ausgesetzt ist.
Insbesondere Variante c) erlaubt eine sehr präzise Vorausbestimmung der nächsten erforderlichen Wartung und ermöglicht eine gute Planbarkeit dieser, insbesondere im Hinblick auf den Einsatzbereich des die Kupplungsanordnung tragenden Schienenfahrzeuges.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung werden die bereitgestellten Kupplungsanordnungsdaten, die Umfelddaten und die Abbilder enthaltenden Daten mit einem Zeitstempel versehen und mit diesem zusammen abgespeichert. Dadurch werden die Änderungen der Daten über die Zeit transparent ersichtlich und das Änderungsverhalten dieser über eine definierte Zeitdauer kann ebenfalls berücksichtigt und aus diesen Schlussfolgerungen für die Restbetriebsdauer gezogen werden. Bezüglich der Bereitstellung der Kupplungsanordnungsdaten und Umfelddaten bestehen mehrere Möglichkeiten. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens werden die Kupplungsanordnungsdaten und die Umfelddaten während des Betriebes des die Kupplungsanordnung tragenden bzw. aufweisenden Fahrzeuges zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig fahrzeugseitig, insbesondere mittels einer dem Fahrzeug ohnehin für andere Aufgaben zugeordneten
Datenbereitstellungseinrichtung erfasst. Vorzugsweise werden die ohnehin in der Steuerung des Fahrzeuges selbst erfassten bzw. vorhandenen Daten genutzt. Diese Ausbildung bietet den Vorteil auf ohnehin zu Steuer- und/oder Regelungsaufgaben des Fahrzeuges vorliegende und erforderliche Daten zugreifen zu können und diese zu nutzen. Die zusätzliche Erfassung und damit das Vorsehen entsprechender Erfassungseinrichtungen an der Kupplung selbst kann reduziert oder gar vollständig vermieden werden. Insbesondere für die Kupplungsanordnung selbst kann der Aufwand hinsichtlich zusätzlich vorzusehender Einrichtungen zur Erfassung von bestimmten Daten minimiert bzw. ganz vermieden werden.
Insgesamt bietet die Kombination aus ohnehin fahrzeugseitig bereitzustellenden oder zu erfassenden Daten (Daten, die Betriebsweise der Kupplungsanordnung wenigstens mittelbar oder direkt beschreiben und/oder Umfelddaten) und zusätzlicher Sichtprüfung, insbesondere wenn diese nur temporär oder nach gegebener Aufforderung erfolgt, eine aufgrund des Entfalls von an der Kupplungsanordnung vorzusehenden Erfassungseinrichtungen einfache, besonders kostengünstige jedoch durch die zusätzliche Sichtprüfung auch sehr zuverlässig hinsichtlich der daraus ableitbaren Aussage bereitstellbare Möglichkeit zur Optimierung der Wartungsintervalle.
In einer alternativen Ausbildung werden die Kupplungsanordnungsdaten und die Umfelddaten während des Betriebes des die Kupplungsanordnung tragenden Fahrzeuges zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig mit einer der Kupplungsanordnung zugeordneten Datenbereitsteinrichtung erfasst. Dies erlaubt eine Erfassung unabhängig vom Fahrzeug. In einer vorteilhaften Weiterbildung werden zumindest nachfolgend genannte Kupplungsanordnungsdaten und Umfelddaten für die einzelne Kupplungsanordnung zum Ableiten einer Sollvorgabe einer Wartungsanforderung erfasst und bereitgestellt: - Laufzeit des die Kupplungsanordnung tragenden Fahrzeuges, insbesondere
Kilometerm-Stand des Fahrzeuges
- Anzahl der erfolgten Kuppelvorgänge
- GPS Koordinaten der Kupplungsanordnung oder des Fahrzeugs
- Kuppelgeschwindigkeit - Außentemperatur
- Kupplungs-ID
Diese Mindestgrößen sind dabei ausreichend, um eine aussagefähige Sollvorgabe für die Wartungsanforderung abzuleiten. Gemäß einer bereits genannten besonders vorteilhaften Ausbildung werden diese vollständig fahrzeugseitig bereitgestellt, entweder direkt oder als diese Größen wenigstens mittelbar, d.h. in einem funktionalen oder proportionalen Zusammenhang mit diesen stehenden Größen. D.h. jegliche Zusatzmodifikationen, das Vorsehen zusätzlicher Erfassungseinrichtungen kann entfallen.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung können neben den Mindestdaten noch zusätzliche Betriebs- und Zustandsdaten erfasst werden, welche eine noch stärkere Präzisierung der Sollvorgabe für die Wartungsanforderung ermöglichen. Dazu gehören Kraft-Weg-Angaben sowie Informationen bzgl. des Beschleunigungs- und Verzögerungsverhaltens des Schienenfahrzeuges über eine vordefinierbare Zeitdauer betrachtet. Auch diese können in einer besonders vorteilhaften Ausbildung über die Fahrzeugsteuerung bereitgestellt werden.
Bezüglich der zeitlichen Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte a) bis e) sind mehrere Varianten denkbar. Gemäß einer ersten vorteilhaften Variante werden die optischen Abbilder nur auf Anforderung zu einem Anforderungszeitpunkt oder in vordefinierten Zeitintervallen aufgenommen und dann zu einem Auswertzeitpunkt ausgewertet. Die Bereitstellung der Kupplungsanordnungsdaten und die Bestimmung der Sollwertvorgabe für die Wartungsanforderung entsprechend der Verfahrensschritte a) bis c) erfolgen dabei zumindest zum Anforderungszeitpunkt oder in den vordefinierten Intervallen zum Aufnehmen der Abbilder.
In diesem Fall besteht die Möglichkeit, die Abbilder auch nur manuell bei Anforderung aufzunehmen, so dass auf entsprechende fest installierte Einrichtungen an der Kupplungsanordnung verzichtet werden kann.
In einer zweiten Variante können die Kupplungsanordnungsdaten auch fortlaufend erfasst werden und die Verfahrensschritte a) bis c) zyklisch oder iterativ wiederholt werden. Durch Kombination mit einem Zeitstempel können die auf Anforderung aufgenommen Abbilder den zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Kupplungsdaten und den daraus gewonnenen Informationen zugeordnet und einer Auswertung unterzogen werden. Durch die zyklische oder fortlaufende Bereitstellung von Kupplungsanordnungsdaten und Umfelddaten sowie der daraus resultierenden Anpassung der Sollvorgabe können kurzzeitige und extreme Änderungen in der Betriebsweise zeitnah bei der Bestimmung des nächsten Wartungszeitpunktes oder Zeitraumes zeitnah berücksichtigt werden.
Gemäß einer dritten Variante werden alle Verfahrensschritte gemäß Anspruch 1 zyklisch oder iterativ wiederholt. In diesem Fall sind jedoch vorrichtungsmäßig entsprechende Einrichtungen an der Kupplungsanordnung zum Aufnehmen der Abbilder vorgesehen. Dabei kann es sich insbesondere um an oder in der Kupplungsanordnung integrierte Erfassungseinrichtungen, insbesondere Bildsensoren handeln. Das Auswerten des optischen Ist-Zustandes der Kupplungsanordnung erfolgt im einfachsten Fall durch Vergleich des Ist-Zustandes mit einem Soll-Zustand. Werden keine Abweichungen des Ist-Zustandes vom Soll-Zustand ermittelt, wird die Sollvorgabe für die Wartungsanforderung aus den Kupplungsanordnungsdaten beibehalten oder in Abhängigkeit der noch zur Verfügung stehenden Restbetriebsdauer aus der Sollvorgabe sogar noch verlängert werden. Wird eine Abweichung erkannt, wird eine Änderung der Sollvorgabe für eine Wartungsanforderung in Abhängigkeit der Art, des Umfanges und des direkten oder indirekten Einflusses der Abweichung auf die Funktionsweise und die durch die Sollvorgabe bestimmte Restbetriebsdauer bis zur nächsten Wartung der Kupplungsanordnung und/oder einzelner Komponenten ermittelt und als neue Sollvorgabe gesetzt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung werden zum Auswerten die Abweichungen als Funktion ihrer direkten oder indirekten Auswirkung auf die Funktionsweise und/oder Restbetriebsdauer der Kupplungsanordnung in unterschiedliche Klassen klassifiziert. Dabei wird jeder Klasse zumindest eine Vorgabe zur Änderung/Korrektur der Sollvorgabe für die Wartungsanforderung zugeordnet, wobei innerhalb einer Klasse die Änderung/Korrektur der Sollvorgabe als Funktion der Abweichung mit der größten Auswirkung auf die Funktionsweise und/oder Restbetriebsdauer der
Kupplungsanordnung ermittelt wird.
Dabei kann beispielweise zwischen Abweichungen des Ist-Zustandes vom Soll- Zustand unterschieden werden, welche keinen Einfluss auf die Funktionsweise und den Zustand der Kupplungsanordnung während der durch die Sollvorgabe der Wartungsanforderung vorgegebenen verbleibenden Restbetriebsdauer zur Folge haben sowie Abweichungen, welche Einfluss auf die Funktionsweise und den Zustand der Kupplungsanordnung während der durch die Sollvorgabe der
Wartungsanforderung vorgegebenen verbleibenden Restbetriebsdauer zur Folge haben. Erstere bewirken keine Korrektur der Sollvorgabe. Letztere können weiter hinsichtlich des Umfanges und eines theoretischen Zeitpunktes des Eintretens einer Beeinträchtigung der Funktionsweise der Kupplungsanordnung analysiert werden, wobei die Sollvorgabe der Wartungsanforderung aus den Betriebs- und Umfelddaten dann entsprechend korrigiert wird.
Im Einzelnen können so Schädigungen an Komponenten/Bauteilen, die zu einem späteren Versagen dieser und damit zum Ausfall sowie einer Beeinträchtigung der gesamten Kupplungsanordnung führen können, frühzeitig erkannt und durch die Korrektur der Wartungsvorgabe rechtzeitig ausgetauscht oder überholt werden.
Die Kupplungsanordnungsdaten und/oder Umfelddaten und/oder Abbilder werden vorzugsweise in einer Datenbank abgespeichert, welche Bestandteil der Bereitstellungseinrichtungen oder eines Edge Devices oder einer Cloudstruktur sein kann. Das Bestimmen der Sollvorgabe für die Wartungsanforderung und/oder das Auswerten des optischen Ist-Zustandes der Kupplungsanordnung aus den Abbildern unter Berücksichtigung der aus den Betriebs- und Zustandsdaten gebildeten Sollvorgabe für die Wartungsanforderung zu einem Auswertzeitpunkt erfolgt dabei vorzugsweise dezentral durch Edge Processing oder Cloudcomputing. Die Übertragung der Daten erfolgt drahtlos, wobei hinsichtlich der Übertragungsart und Technik keine Restriktionen bestehen. Diese kann je nach Anordnung des Speichers beispielsweise über WLAN, Funk, Bluetooth etc. erfolgen.
Die Sollvorgabe und/oder die Korrekturvorgabe für die Sollvorgabe werden in einer Weiterbildung unter Zuhilfenahme zumindest eines mathematischen Modells bestimmt. Dabei kann das mathematische Modell unter Zuhilfenahme von Methoden der künstlichen Intelligenz, wie Maschinenlernen oder eines neuronalen Netzwerkes erstellt werden. Alternative Methoden nutzen Entscheidungsbäume, Methoden der linearen oder Nichtlinearen Regression etc. Dies erlaubt qualitativ hochpräzise und reproduzierbare Vorgaben zu den Serviceintervallen.
Gemäß einer Weiterbildung kann die im Datenverarbeitungssystem gebildete Sollvorgabe oder der korrigierte Wert für die Sollvorgabe der Wartungsanforderung ausgelesen werden und an beliebigen externen Einrichtungen angezeigt werden. Ein Überwachungssystem zum zustandsbasierten Warten einer Kupplungsanordnung eines spurgeführten Fahrzeuges, wobei die Kupplungsanordnung zumindest einen Kupplungskopf zum Kuppeln mit einem gegengleichen Kupplungskopf einer Gegen- Kupplung und optional eine Leitungskupplung zum Koppeln mit einer Leitungskupplung Gegen-Kupplung zum Übertragen von elektrischer Ladung und/oder Daten und/oder flüssiger oder gasförmiger Medien aufweist, ist in Anspruch 14 beschrieben. Dieses umfasst
- zumindest eine Einrichtung zum Erfassen und Bereitstellen von Kupplungsanordnungsdaten und/oder Umfelddaten;
- eine Einrichtung zum Aufnehmen von Abbildern der Kupplungsanordnung und/oder deren Komponenten; wenigstens einen Datenspeicher zum Speichern der Kupplungsanordnungsdaten, Umfelddaten und Abbilder; - ein Datenverarbeitungssystem zum Analysieren, Verarbeiten der
Kupplungsanordnungsdaten, Umfelddaten und Abbilder, wobei das Datenverarbeitungssystem mit den Bereitstellungseinrichtungen zum Übertragen von Daten koppelbar ist. Unter einem Datenverarbeitungssystem kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine zentrale oder dezentrale Struktur verstanden werden, welche geeignet ist, Daten zu empfangen, zu speichern, zu analysieren und zu verarbeiten. Bei zentraler Anordnung kann es sich um eine Maschine oder eine elektronische Schaltung oder ein leistungsfähiger Computer verstanden werden. Bei einem Prozessor kann es sich insbesondere um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU), einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen, etc. handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor, eine virtuelle Maschine oder eine Soft-CPU verstanden werden. Es kann sich beispielsweise auch um einen programmierbaren Prozessor handeln, der mit Konfigurationsschritten zur Ausführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüstet wird oder mit Konfigurationsschritten derart konfiguriert ist, dass der programmierbare Prozessor die erfindungsgemäßen Merkmale des Verfahrens, der Komponente, der Module, oder anderer Aspekte und/oder Teilaspekte der Erfindung realisiert. Dies kann beispielsweise in einem dem Fahrzeug zugeordneten Steuergerät integriert sein.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung wird das Datenverarbeitungssystem jedoch von einer Cloudstruktur zum Cloudcomputing gebildet. Unter einem „Speicher“ oder „Speichermodul“ und dergleichen kann im
Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein flüchtiger Speicher in Form von Arbeitsspeicher (engl. Random-Access Memory, RAM) oder ein dauerhafter Speicher wie eine Festplatte oder ein Datenträger oder beispielsweise ein wechselbares Speichermodul verstanden werden. Dieses kann den Bereitstellungseinrichtungen zugeordnet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Speichermodul aber um eine cloudbasierte Speicherlösung, die mit den einzelnen Bereitstellungseinrichtungen über eine drahtlose Verbindung, beispielsweise Mobilfunkverbindung in Verbindung steht.
Das Datenverarbeitungssystem ist vorzugsweise dezentral ausgebildet und in einer besonders vorteilhaften Ausbildung als Cloudstruktur zum Cloudcomputing ausgebildet, welches es erlaubt auf verschiedene externe Ressourcen zurückzugreifen.
Das erfindungsgemäße Überwachungssystem ist somit einfach aufgebaut und kann in bereits bestehende Cloudstrukturen eingebunden werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig.1 den Aufbau und die grundsätzliche Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems;
Fig.2 anhand eines Flussdiagramms ein erfindungsgemäßes Verfahren. Figur 1 zeigt in schematisiert vereinfachter Darstellung eine Kupplungsanordnung 1 eines spurgeführten Fahrzeuges 2, umfassend einen Kupplungskopf 3 zum Koppeln mit einem gegengleichen Kupplungskopf einer Kupplungsanordnung eines weiteren, hier nicht dargestellten spurgeführten Fahrzeuges. Die Kupplungsanordnung 1 kann ferner optional zumindest eine Leitungskupplung 10 zum Kuppeln mit einer Leitungskupplung einer Gegen-Kupplung zum Übertragen elektrischer Ladung und/oder Daten und/oder flüssigen oder gasförmigen Medien aufweisen. Der Kupplungsanordnung 1 ist ein Überwachungssystem 4 zugeordnet. Das Überwachungssystem 4 ist vorzugsweise dezentral ausgebildet. Figur 1 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Überwachungssystems 4. Dieses umfasst zumindest ein Datenverarbeitungssystem 5 und zumindest eine Bereitstellungseinrichtung 6 zum Bereitstellen und Übertragen von Kupplungsanordnungsdaten KAD und/oder Umfelddaten UD der Kupplungsanordnung 1 sowie zumindest eine Bereitstellungseinrichtung 7 zum Bereitstellen und Übertragen von Abbildern der Kupplungsanordnung 1 an das Datenverarbeitungssystem 5. Dabei ist der Begriff „Datenverarbeitungssystem“ nicht zwingend als eine Vorrichtung zu verstehen. Das Datenverarbeitungssystem 5 kann zentral ausgebildet sein oder aber in einer besonders vorteilhaften Ausbildung gemäß der Erfindung wie in Figur 1 wiedergegeben über eine Cloud-Architektur zum Cloudcomputing realisiert werden.
Das Datenverarbeitungssystem 5 weist zumindest eine Schnittstelle zur jeweiligen Bereitstellungseinrichtung 6 zum Bereitstellen und Übertragen von Kupplungsanordnungsdaten KAD und/oder Umfelddaten UD der Kupplungsanordnung 1 sowie einer Bereitstellungseinrichtung 7 zum Bereitstellen und Übertragen von Abbildern der Kupplungsanordnung 1 auf.
Die einzelne Bereitstellungseinrichtung 6 umfasst Erfassungseinrichtungen, insbesondere eine Sensorik, welche ausgebildet ist, über eine festlegbare Zeitperiode die Betriebsweise und den Zustand der Kupplungsanordnung 1 wenigstens mittelbar charakterisierende Größen/Daten in Form von Kupplungsanordnungsdaten KAD und äußere Umwelteinflüsse beschreibende Größen/Daten in Form von Umfelddaten UD aufzunehmen. Als Kupplungsanordnungsdaten KAD werden zumindest nachfolgende Daten erfasst: Laufzeit der Kupplungsanordnung bzw. des die Kupplungsanordnung tragenden Fahrzeuges; Anzahl der erfolgten Kupplungsvorgänge; GPS-Koordinaten der Kupplungsanordnung; Kuppelgeschwindigkeit. Umfelddaten UD beschreiben die Umgebungseinflüsse. Zur Charakterisierung dieser werden zumindest die Außentemperaturen erfasst. Weitere Größen sind denkbar, wie z.B. Art, Beschaffenheit, Menge und Geschwindigkeit des Niederschlages, Luftfeuchtigkeit; UV- Strahlung etc.
Diese Daten können über an der Kupplungsanordnung 1 und/oder dem Fahrzeug 2 angebrachten oder integrierten Sensoren erfasst werden. Die Bereitstellungseinrichtung 7 umfasst entweder eine fest an und in der Kupplungsanordnung 1 angebrachte oder integrierte Sensorik in Form von
Bildsensoren zur Aufnahme der Abbilder der Kupplungsanordnung 1 und deren einzelner Komponenten oder aber eine mobile optische Bilderfassungseinrichtung, beispielsweise eine Kamera oder Smartphone mittels welcher nur im Stillstand des Schienenfahrzeuges Abbilder der Kupplungsanordnung 1 aufgenommen werden können.
Die integrierte Sensorik erlaubt auch die Aufnahme von Abbildern in Bereichen, die von außen mit einer Bilderfassungseinrichtung nicht zugängig sind.
Vorzugsweise umfasst jede der einzelnen Bereitstellungseinrichtungen 6, 7 eine Schnittstelle zum Auslesen und Übertragen der Daten an das
Datenverarbeitungssystem 5. Jede der Bereitstellungseinrichtungen 6, 7 kann auch einen Speicher zum Speichern der erfassten Daten aufweisen. Die Funktion der Bereitstellungseinrichtung 6 zum Bereitstellen und Übertragen von Kupplungsanordnungsdaten KAD kann gemäß einer ersten Ausbildung von einer, dem spurgeführten Fahrzeug 2 zugeordneten Einrichtung übernommen werden. Gemäß einer zweiten Ausbildung, welche hier mittels unterbrochener Linie dargestellt ist, wird diese Funktion allein von einer der Kupplungsanordnung 1 zugeordneten Einrichtung übernommen. Gemäß einer dritten Ausbildung können Teilfunktionen von beiden Bereitstellungseinrichtungen 6, 7 übernommen werden.
Das Datenverarbeitungssystem 5 umfasst zumindest einen Datenspeicher 8 und eine Datenverarbeitungseinrichtung 9 zum Analysieren, Auswerten und Verarbeiten der Kupplungsanordnungsdaten KAD, Umfelddaten UD und Abbilder. Die Daten werden vorzugsweise mit einem Zeitstempel versehen in den Speichern der Bereitstellungseinrichtungen 6, 7 und/oder dem Speicher des
Datenverarbeitungssystems 5 abgespeichert.
Die Übertragung der Daten von den Bereitstellungseinrichtungen 6, 7 erfolgen vorzugsweise drahtlos, beispielsweise über WLAN oder Mobilfunk, NFC oder Bluetooth.
Zum Verarbeiten der Daten, insbesondere Analysieren, Auswerten und Bestimmen einer Sollvorgabe für die Wartungsanforderung, d.h. Aussage bezüglich der nächsten anstehenden Inspektion und Instandhaltung umfasst die Datenverarbeitungseinrichtung 9 einen Prozessor 12, der konfiguriert ist, Daten aus dem Datenspeicher 8 zu verarbeiten und das Verarbeitungsergebnis an Schnittstellen, wieder auszugeben. Eine derartige Schnittstelle stellt beispielsweise die Verbindung zu einer externen Einrichtung zum Abrufen der Sollvorgabe oder korrigierten Sollvorgabe, beispielsweise eine Anzeigeeinrichtung in Form eines Dashboards 13 dar. Dies kann drahtlos über WLAN oder Mobilfunk, NFC oder Bluetooth erfolgen.
In besonders vorteilhafter Ausbildung wird das Datenverarbeitungssystem 5 über eine Cloud-Architektur realisiert, welche derart ausgebildet ist, Cloudcomputing zu ermöglichen. Dabei handelt es sich um die Bereitstellung von Ressourcen z.B. Server, Speicher, Datenbanken, Netzwerkkomponenten, Software, Analyse- und intelligente Funktionen über das Internet also die Cloud 11.
Figur 2 verdeutlicht anhand eines Flussdiagrammes eine besonders vorteilhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zumindest zu einem Anforderungszeitpunkt t werden Abbilder ABist der Kupplungsanordnung 1 aufgenommen bzw. erzeugt. Diese geben den Ist-Zustand zu diesem Zeitpunkt visuell wieder. Die Abbilder AB können bei angebauter und integrierter Sensorik zu bestimmten Zeitpunkten (Anforderungszeitpunkt) oder fortlaufend während des Betriebes oder aber im einfachsten Fall mit geringstem Aufwand im Stillstand des Fahrzeuges manuell aufgenommen werden. Dabei werden die gesamte Kupplungsanordnung 1, der mechanische Teil als auch die Leitungskupplung aufgenommen als auch Details der Komponenten aufgenommen, dazu gehören Oberflächen, Bauteile wie Dichtungen; Leitungsverbindungen; elektrische Kontakte und Anschlüsse, Schraubverbindungen etc.
Vorzugsweise erfolgt die Aufnahme der einzelnen Abbilder ABist zu unterschiedlichen Anforderungszeitpunkten immer aus der gleichen Perspektive, was einen Vergleich des Änderungsverhaltens über einen vordefinierbaren Zeitraum erheblich vereinfacht. Die Daten werden dazu vorzugsweise mit einem Zeitstempel versehen, um eine genaue zeitliche Einordnung des Ist-Zustandes zu ermöglichen und mit den Kupplungsanordnungsdaten KAD bzw. der aus diesen abgeleiteten Sollvorgabe Xsoll für eine Wartung zusammenzuführen.
Zum Anforderungszeitpunkt t erfolgen ferner das Bereitstellen der
Kupplungsanordnungsdaten KAD in Form von Betriebsdaten und optional Zustandsdaten der Kupplungsanordnung 1 und das Bereitstellen von Umfelddaten UD zum Beschreiben von Informationen aus Umgebungsbedingungen, denen die Kupplungsanordnung ausgesetzt ist. Diese Daten können auch fortlaufend erfasst werden und in einem Speicher e mit zugehörigem Zeitstempel abgespeichert werden. Als Kupplungsanordnungsdaten KAD werden vorzugsweise mindestens folgende Größen erfasst:
- Laufzeit des die Kupplungsanordnung tragenden Fahrzeuges, insbesondere km-Stand des Fahrzeuges - Anzahl der erfolgten Kuppelvorgänge
- GPS Koordinaten der Kupplungsanordnung oder des Fahrzeugs
- Kuppelgeschwindigkeit
- Kupplungs-ID
Als Umfelddaten UD findet zumindest die Außentemperatur Berücksichtigung. In besonders vorteilhafter Weiterbildung werden aber auch zusätzliche Größen berücksichtigt, welche es erlauben, Lastkollektive über vordefinierte Zeiträume zu bilden, die in die Ermittlung der Sollvorgabe der Wartungsanforderung mit einfließen und noch präzisere Sollvorgaben ermöglichen. Dazu gehören die Erfassung des Beschleunigungs- und Verzögerungsverhaltens des Fahrzeuges, welche über die Fahrsteuerung ohnehin zur Verfügung stehen und sich in den an der
Kupplungsanordnung vorliegenden Kräften wieder spiegeln.
Aus den Kupplungsanordnungsdaten KAD und die Umfelddaten UD zu einem Zeitpunkt wird eine Sollvorgabe Xsoll für die Wartungsanforderung, beispielsweise ein Zeitraum bis zur nächsten Inspektion und Wartung gebildet. Dieser wird zum Anforderungszeitpunkt t mit den Informationen aus den Abbildern ABist (t) zusammengeführt, analysiert und gegebenenfalls korrigiert.
Entspricht der aus den Abbildern AB sich ergebende und erkennbare Ist-Zustand ABist dem Sollszustand ABsoll kann die Wartungsanforderung Xsoll (t) beibehalten werden und gegebenenfalls sogar im Sinne einer Verlängerung des Zeitraumes bis zur nächsten erforderlichen Wartung verlängert werden. Xsoll (t) wird dann als neue Sollvorgabe Xsollneu gesetzt.
Ergibt die Auswertung des optischen Ist-Zustandes der Kupplungsanordnung 1 aus den Abbildern unter Berücksichtigung der aus den Betriebs- und Zustandsdaten bzw. Kupplungsanordnungsdaten KAD und Umfelddaten UD gebildeten Sollvorgabe für die Wartungsanforderung zu einem Auswertzeitpunkt und in Abhängigkeit der Auswertung eine Abweichung W, insbesondere W1 bis Wn vom Sollzustand ABsoll, erfolgt eine Korrektur XK der Sollvorgabe Xsoll (t) der Wartungsanforderung. Dazu bestehen unterschiedliche Möglichkeiten. Vorzugsweise erfolgt die Auswertung im Rahmen eines Modells, insbesondere mathematischen Modells. So können beispielsweise die Abweichungen W1 bis Wn mit n=1 bis x klassifiziert werden in Abweichungen, welche keinen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit und Sicherheit der Kupplungsanordnung 1 bis zum geforderten Wartungsterm aus der Sollvorgabe Xsoll habe und Abweichungen, die eine frühere Inspektion und Wartung oder gar eine sofortige Wartung bedingen. Zu diesen gehören beispielsweise gelöste Leitungs- und Kabelverbindungen; Leckagen etc.
Dabei werden für die Kupplungsanordnung 1 die Korrekturvorgaben XKn jeweils als Funktion der Abweichung W1 bis Wn ermittelt, wobei diejenige Korrekturvorgabe als Korrekturwert gesetzt wird, welche die kürzeste Restbetriebsdauer bis zur nächsten Wartung beschreibt bzw. die einen derartigen Einfluss auf die Funktionsweise der Kupplungsanordnung hat, dass sicherheitsrelevante Erfordernisse nicht mehr gegeben sind. Die so korrigierte Sollvorgabe ist mit XKmin bezeichnet. Ist diese kleiner als die durch die Kupplungsanordnungsdaten KAD bedingte Sollvorgabe wird die korrigierte Sollvorgabe XKmin als neue Sollvorgabe gesetzt Xsollneu.
Die Sollwertvorgabe Xsollneu kann dann entweder manuell ausgelesen werden oder automatisch an eine Entscheidungsinstanz zum Planen und Vornehmen der Wartung übertragen werden. Bezugszeichenliste
I Kupplungsanordnung 2 spurgeführtes Fahrzeug
3 Kupplungskopf
4 Überwachungssystem
5 Datenverarbeitungssystem
6 Bereitstellungseinrichtung 7 Bereitstellungseinrichtung
8 Datenspeicher
9 Datenverarbeitungseinrichtung
10 Leitungskupplung
I I Cloud 12 Prozessor
13 Dashboard

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum zustandsbasierten Warten einer Kupplungsanordnung (1) eines spurgeführten Fahrzeuges (2), wobei die Kupplungsanordnung (1) zumindest einen Kupplungskopf zum Kuppeln mit einem gegengleichen Kupplungskopf einer Gegen-Kupplung und optional zumindest eine Leitungskupplung (10) zum Koppeln mit einer Leitungskupplung Gegen-Kupplung zum Übertragen von elektrischer Ladung und/oder Daten und/oder flüssigen oder gasförmigen Medien aufweist, umfassend: a) Bereitstellen von Kupplungsanordnungsdaten (KAD) in Form von Betriebsdaten und optional Zustandsdaten der Kupplungsanordnung; b) Bereitstellen von Umfelddaten (UD) zum Beschreiben von Informationen der Umgebungsbedingungen denen die Kupplungsanordnung (1) ausgesetzt ist; c) Übertragen der bereitgestellten Daten - Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und/oder Umfelddaten (UD) - zu einem Datenverarbeitungssystem (5) und Bestimmen einer Sollvorgabe (Xsoll) für eine Wartungsanforderung der Kupplungsanordnung (1) als Funktion der bereitgestellten
Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und Umfelddaten (UD); d) Aufnehmen von Abbildern (AB) der Kupplungsanordnung (1) zum optischen Wiedergeben des Ist-Zustandes und Übertragen zum Datenverarbeitungssystem (5); e) Auswerten des optischen Ist-Zustandes der Kupplungsanordnung (1) aus den
Abbildern (AB) unter Berücksichtigung der aus den Betriebs- und Zustandsdaten, insbesondere Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und Umfelddaten (UD) gebildeten Sollvorgabe (Xsoll) für die
Wartungsanforderung zu einem Auswertzeitpunkt und in Abhängigkeit der Auswertung Korrektur (XK) der Sollvorgabe (Xsoll) der Wartungsanforderung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sollvorgabe (Xsoll) für die Wartungsanforderung eine, eine zulässige Restbetriebsdauer der Kupplungsanordnung (1) bis zur nächsten Wartung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe als Funktion der erfassten Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und Umfelddaten (UD) und/oder die Korrektur (XKn) der Sollvorgabe (Xsoll) unter Zuhilfenahme zumindest eines mathematischen Modells bestimmt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnungsdaten (KAD), die Umfelddaten (UD) und die Abbilder (AB) enthaltenden Daten mit einem Zeitstempel versehen und mit diesem abgespeichert werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und die Umfelddaten (UD) während des Betriebes des die Kupplungsanordnung (1) tragenden bzw. aufweisenden Fahrzeuges (2) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig fahrzeugseitig, insbesondere mittels einer dem
Fahrzeug zugeordneten Datenbereitstellungseinrichtung (6) erfasst werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und Umfelddaten (UD) der Kupplungsanordnung (1) und/oder deren Komponenten zumindest teilweise mit einer der Kupplungsanordnung (1) zugeordneten Datenbereitstellungseinrichtung (6) erfasst werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest nachfolgend genannte
Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und Umfelddaten (UD) für die einzelne Kupplungsanordnung erfasst werden:
- Laufzeit des die Kupplungsanordnung (1) tragenden Fahrzeuges (2), insbesondere Kilometer-Stand des Fahrzeuges - Anzahl der erfolgten Kuppelvorgänge
- GPS Koordinaten der Kupplungsanordnung (1) oder des Fahrzeugs - Kuppelgeschwindigkeit
- Außentemperatur
- Kupplungs-ID
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Abbilder (AB) auf Anforderung zu einem Anforderungszeitpunkt oder in vordefinierten Zeitintervallen aufgenommen und ausgewertet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a) bis c) gemäß Anspruch 1 zumindest zum Anforderungszeitpunkt oder in den vordefinierten Zeitintervallen zum Aufnehmen der Abbilder (AB) ausgeführt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Verfahrensschritte a) bis c) gemäß Anspruch 1 zyklisch oder iterativ wiederholt werden, so dass die Sollvorgabe (Xsoll) für die Wartungsanforderung verifiziert und/oder angepasst wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verfahrensschritte d) bis e) gemäß Anspruch 1 zyklisch oder iterativ wiederholt werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten des optischen Ist-Zustandes der
Kupplungsanordnung der Ist-Zustand (ABist) mit einem Soll-Zustand (ABsoll) verglichen wird, wobei wenn keine Abweichungen des Ist-Zustandes (ABist) vom Soll-Zustand (ABsoll) ermittelt werden, die Sollvorgabe Xsoll für die Wartungsanforderung aus den Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und Umfelddaten (UD) beibehalten wird und beim Ermitteln einer Abweichung (W1 bis Wn), eine Änderung der Sollvorgabe (Xsoll) für eine Wartungsanforderung in Abhängigkeit der Art, des Umfanges und des direkten oder indirekten Einflusses der Abweichung auf die Funktionsweise und die durch die Sollvorgabe (Xsoll) beschreibbare Restbetriebsdauer der Kupplungsanordnung und/oder einzelner Komponenten bis zur nächsten
Wartung ermittelt und als neue Sollvorgabe (Xsollneu) gesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- Klassifizieren (Xkn) der Abweichungen (W1 bis Wn) als Funktion ihrer direkten oder indirekten Auswirkung auf die Funktionsweise und/oder Restbetriebsdauer der Kupplungsanordnung in unterschiedliche Klassen;
- Vorgeben zumindest einer Änderung (Xkn) der Sollvorgabe (Xsoll) für die Wartungsanforderung für jede einzelne Klasse, wobei innerhalb einer Klasse die Korrektur (Xkmin) der Sollvorgabe als Funktion der Abweichung mit der größten Auswirkung auf die Funktionsweise und/oder Restbetriebsdauer der
Kupplungsanordnung (1) ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und/oder Umfelddaten (UD) und/oder Abbilder (AB) in einer Datenbank abgespeichert werden, welche Bestandteil der Bereitstellungseinrichtungen (6, 7) oder eines Edge Devices oder einer Cloudstruktur (11) ist und das Bestimmen der Sollvorgabe (Xsoll) für die Wartungsanforderung und/oder das Auswerten des optischen Ist-Zustandes (ABist) der Kupplungsanordnung (1) aus den Abbildern unter Berücksichtigung der aus den Betriebs- und Zustandsdaten gebildeten
Sollvorgabe (Xsoll) für die Wartungsanforderung zu einem Auswertzeitpunkt durch Edge Processing oder Cloudcomputing vorgenommen wird.
14. Überwachungssystem (4) zum zustandsbasierten Warten einer Kupplungsanordnung eines spurgeführten Fahrzeuges, wobei die
Kupplungsanordnung (1) zumindest einen Kupplungskopf zum Kuppeln mit einem gegengleichen Kupplungskopf einer Gegen-Kupplung und optional eine Leitungskupplung (10) zum Koppeln mit einer Leitungskupplung Gegen- Kupplung zum Übertragen von elektrischer Ladung und/oder Daten und/oder flüssiger oder gasförmiger Medien aufweist, umfassend: - zumindest eine Einrichtung (6) zum Erfassen und Bereitstellen von
Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und/oder Umfelddaten (UD);
- eine Einrichtung (7) zum Aufnehmen/Bereitstellen von Abbildern der Kupplungsanordnung und/oder deren Komponenten; wenigstens einen Datenspeicher (8) zum Speichern der Kupplungsanordnungsdaten (KAD), Umfelddaten (UD) und Abbilder;
- ein Datenverarbeitungssystem (5) zum Analysieren, Verarbeiten der Kupplungsanordnungsdaten (KAD), Umfelddaten (UD) und Abbilder, wobei das Datenverarbeitungssystem (5) mit den Bereitstellungseinrichtungen (6, 7) zum Übertragen von Daten koppelbar ist.
15. Überwachungssystem (4) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem (5) als Cloudstruktur zum Cloudcomputing ausgebildet ist.
16. Überwachungssystem (4) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (6) zum Erfassen und Bereitstellen der Kupplungsanordnungsdaten (KAD) und/oder Umfelddaten (UD) von einer dem Fahrzeug zugeordneten Steuerung gebildet wird.
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