RU2722513C1 - Способ выявления схода с рельс на основе сигналов о числе оборотов колеса - Google Patents
Способ выявления схода с рельс на основе сигналов о числе оборотов колеса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722513C1 RU2722513C1 RU2019120828A RU2019120828A RU2722513C1 RU 2722513 C1 RU2722513 C1 RU 2722513C1 RU 2019120828 A RU2019120828 A RU 2019120828A RU 2019120828 A RU2019120828 A RU 2019120828A RU 2722513 C1 RU2722513 C1 RU 2722513C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- speed
- value
- signal
- parametric
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 101000606504 Drosophila melanogaster Tyrosine-protein kinase-like otk Proteins 0.000 description 1
- 241001669679 Eleotris Species 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
Images
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
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
- B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
- B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
- B61L25/021—Measuring and recording of train speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
- B61L27/04—Automatic systems, e.g. controlled by train; Change-over to manual control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L2201/00—Control methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам выявления схода с рельс колес рельсового транспортного средства на основе значения оборотов колес. В способе определяют параметрическое значение силы колебания исходного сигнала (22) числа оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10), и для оценки ситуации движения проводят сравнительный анализ указанного параметрического значения с критериями, характерными для критической ситуации, далее способ выявления критической ситуации инициирует осуществление операции в рельсовом транспортном средстве, при этом выявляют критический рабочий режим или сход с рельс посредством сравнительного анализа параметрического значения, по меньшей мере, одного колеса (10) с пороговым значением, пороговое значение запоминают и адаптируют на основе измеренных данных. Причем пороговое значение силы колебаний, после которого делают вывод о критичном состоянии, определяют путем постоянного или пофазового онлайн-изучения во время следования по всей маршрутной сети, за счет чего пороговое значение определяется с учетом особенностей маршрутной сети и постоянным адаптированием к ней. Достигается повышение надежности выявления схода с рельс колес рельсового транспортного средства. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к способу выявления состояния схода с рельс одного или нескольких колес рельсового транспортного средства на основе сигналов о числе оборотов колеса.
В режиме движения рельсовых транспортных средств, в частности длинных составов, существует возможность, что отдельные колеса, колесные пары или вся колесная тележка сходят с рельс незаметно для машиниста. При этом рельсовое транспортное средство тащит за собой сошедшие с рельс колеса, колесные пары, поворотную тележку или весь вагон, причем, например, колесо постоянно соударяется с поверхностью полотна. Это может привести к значительным повреждениям верхнего строения железнодорожного пути, рельсового транспортного средства или и того и другого.
Другой большой риск аварии состоит в том, что сошедшее с рельс рельсовое транспортное средство не ориентировано больше в нормальном направлении движения, а в проекции перпендикулярно направлению движения выходит за границы обычной ширины транспортного средства. Это может привести к значительному материальному ущербу и человеческим жертвам при столкновении рельсового транспортного средства с препятствием, например с въездом в туннель или опорой моста.
Поэтому целесообразно своевременно выявлять сход с рельс отдельных колес, колесных пар, поворотных тележек или всего вагона и принимать соответствующие контрмеры. При этом контрмеры принимаются автоматически или их инициирует машинист. Контрмерой является, например, прямое торможение сошедшего с рельс транспортного средства до его полной остановки.
Кроме этого предпочтительно наличие способа для достоверного выявления критической дорожной ситуации и инициирования соответствующих контрмер.
Выявление схода с рельс является теперь необходимым согласно различным предписаниям и стандартам, например DIN EN 62267 предписывает систему распознавания схода с рельс в роботизированном режиме движения.
Исходя из этого, ряд подобных систем промышленно применяют или они описаны в патентах.
В WO 2012140073 A1 описан способ выявления схода с рельс посредством разницы сигналов фактического числа оборотов колеса и заданного числа оборотов. Для обеспечения возможности постоянного достоверного определения режима движения в расчет принимают коэффициент износа колес, так как износ колеса влияет на изменение соотношения числа оборотов колеса и скорости движения.
В WO 2001094174 A1 описан способ выявления схода с рельс посредством сравнения между собой числа оборотов или сравнения числа оборотов колеса с усредненным параметром числа оборотов нескольких колес.
В обоих изобретениях для выявления схода с рельс используют отклонение, по меньшей мере, сигнала числа оборотов от заданного параметра. Основным недостатком при этом является то, что возникающие колебания числа оборотов могут ошибочно превосходить пороговые значения и, тем самым, вызывать необходимость сравнительно трудоемкой обработки данных для достоверного выявления схода с рельс.
В EP 1236633 A2 описан способ выявления схода с рельс посредством обработки самых различных параметров, в том числе обработку данных угловой скорости или углового ускорения колеса.
Для выявления схода с рельс предложена двойная дифференциация по времени частоты вращения колес и выявление таким путем переменного характера ускорения колеса или колесного вала, характерного для схода с рельс. Этот переменный характер ускорения колеса или колесного вала вызывает также неравномерное биение сошедшего с рельс колеса по грунту.
Однако обработка дифференсации временного сигнала колеса постоянно требует больших затрат, так как и торможения с разной по времени задержкой во второй дифференсации частоты вращения колеса отличны от нуля и, тем самым, заметны.
В другом варианте осуществления данного изобретения описано сравнение числа оборотов колес между собой аналогично WO 2001094174 A1.
Для осуществления способа кроме определения частоты вращения необходимы, например, сигналы ускорения, что предъявляет дополнительные требования к установленным в рельсовом транспортном средстве датчикам.
Задача данного изобретения - предложить способ, решающий указанные проблемы и отличающийся предпочтительно использованием штатно установленных в транспортном средстве или легко устанавливаемых в нем датчиков и устройств обработки данных, и который несложно осуществить на штатном устройстве управления.
Эта задача решена посредством признаков независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты усовершенствования раскрыты в зависимых пунктах формулы.
Предпочтительно в способе используют сигнал числа оборотов, по меньшей мере, от устройства фиксирования числа оборотов, предпочтительно штатно установленного в рельсовом транспортном средстве, для определения числа оборотов колеса, чтобы получить данные о фактическом режиме движения (например, число оборотов колеса или скорость).
Это устройство фиксирования числа оборотов выполнено предпочтительно в виде датчика числа оборотов, генерирующего из числа оборотов колеса сигналы тактового импульса.
Возможны варианты осуществления со схемой и компоновкой датчиков, обеспечивающих возможность измерения числа оборотов отдельных колес, колесных пар или всей поворотной тележки.
Исходный сигнал датчика числа оборотов может быть при этом в аналоговой или цифровой форме. Исходный сигнал датчика числа оборотов представлен при этом предпочтительно в виде индукторной частоты, угловой скорости или в другой соответствующей форме.
Исходный сигнал числа оборотов направляют для дальнейшей обработки в блок обработки данных, предпочтительно имеющий сектора подготовки сигнала, определения параметрического значения и оценки рабочего режима транспортного средства.
Предпочтительно исходный сигнал числа оборотов передают сначала в сектор подготовки сигнала, в котором сигнал готовят к дальнейшей обработке. При этом для исходного сигнала числа оборотов предпочтительно применяют методику формирования сигнала и методику предварительного анализа исходного сигнала датчика числа оборотов, например, сглаживающую фильтрацию, оцифровывание аналогового сигнала, изменение или настройку считывания, компенсацию смещения, физический обсчет, преобразование Фурье, создание модуляционных огибающих, определение экстремальных значений, проверку достоверности и т.д.
Предпочтительный вариант создания модуляционных огибающих – это, например, создание рукавных модуляционных огибающих вокруг исходного сигнала числа оборотов, например, для упрощения описания временной характеристики исходного сигнала числа оборотов. При этом модуляционную огибающую определяют по максимальному и минимальному значению исходного сигнала числа оборотов или по приблизительной характеристики исходного сигнала числа оборотов.
Достоверность исходного сигнала числа оборотов проверяют, как правило, посредством соответствующих алгоритмов на принципиальную достоверность, т.е. на физическую правильность, принятого исходного сигнала числа оборотов или на его соответствие фактическому рабочему режиму транспортного средства. Например, предпочтительно, если исходный сигнал числа оборотов на одном колесе составляет
-0.000 min-1 при значениях числа оборотов на других колесах +2000 min-1, его считают недостоверным и далее не принимают во внимание.
В способе по данному изобретению за сектором формирования сигнала следует предпочтительно сектор определения параметрического значения, в котором на основе сигнала числа оборотов, сформированного в секторе формирования сигнала, определяют параметрическое значение в данном рабочем режиме рельсового транспортного средства.
Это параметрическое значение описывает предпочтительно силу колебаний сигнала числа оборотов колеса, колесной пары или всей поворотной тележки.
При этом основной идеей определения параметрического значения является постоянное наличие определенных колебаний числа оборотов колеса, катящегося по рельсу, независимо от того, постоянны ли его скорость, ускорение или замедление. Эти колебания могут быть вызваны, например, производственными допусками, износом, силовым замыканием в точке контакта колесо-рельс или колебаниями в приводном блоке транспортного средства.
Однако эти колебания имеют значительно более низкую силу, чем колебания числа оборотов сошедшего с рельс колеса, которое из-за неравномерных соприкосновений с грунтом испытывает ускорение или замедление.
Далее описаны варианты осуществления изобретения для определения параметрического значения, являющегося мерой величины для силы колебаний числа оборотов колеса. Преимуществом определения силы колебаний является ненужность точного определения числа оборотов - вместо этого необходимо только определить силу колебаний числа оборотов.
Определение силы колебаний сигнала числа оборотов осуществляют предпочтительно соответствующим методом анализа, например, определением вариативности сигнала числа оборотов за скользящий промежуток времени.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения силу колебаний сигнала числа оборотов определяют предпочтительно в качестве стандартного отклонения сигнала числа оборотов за скользящий промежуток времени.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения силу колебаний сигнала числа оборотов определяют предпочтительно в качестве квадратичной постоянной составляющей сигнала числа оборотов за скользящий промежуток времени.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения силу колебаний сигнала числа оборотов определяют предпочтительно в качестве арифметической постоянной составляющей сигнала числа оборотов за скользящий промежуток времени.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения силу колебаний сигнала числа оборотов определяют предпочтительно в качестве амплитуды сигнала числа оборотов, т.е. как разницу между соответствующим максимальным и минимальным значением за скользящий промежуток времени.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения силу колебаний сигнала числа оборотов описывают предпочтительно в качестве изменения частотных долей сигнала числа оборотов за скользящий промежуток времени. Эти частотные доли определяют предпочтительно методом анализа Фурье за скользящий промежуток времени.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения силу колебаний сигнала числа оборотов описывают предпочтительно в качестве квантиля сигнала числа оборотов за скользящий промежуток времени.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения силу колебаний сигнала числа оборотов описывают предпочтительно в качестве срединного значения сигнала числа оборотов за скользящий промежуток времени.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения силу колебаний сигнала числа оборотов описывают предпочтительно в качестве вариативного коэффициента сигнала числа оборотов за скользящий промежуток времени.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения силу колебаний сигнала числа оборотов описывают предпочтительно в качестве среднего абсолютного интервала сигнала числа оборотов за скользящий промежуток времени.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения силу колебаний сигнала числа оборотов описывают предпочтительно в качестве интерквантильного интервала сигнала числа оборотов за скользящий промежуток времени.
Как указано выше, преимуществом этого варианта осуществления является то, что нет необходимости определять точное число оборотов, а только силу колебаний числа оборотов.
Сам скользящий промежуток времени, определяющий время изучения или анализа сигнала числа оборотов, определяют предпочтительно таким образом, чтобы обеспечить возможность достоверного различения состояний “НЕТ схода с рельс” и “ЕСТЬ сход с рельс”. При этом интервал скользящего промежутка времени составляет от малого значения 0,1 сек. до больших значений в несколько секунд или более. При определении скользящего промежутка времени предпочтительно учитывают также частоту сканирования сигнала. Как правило, определение соответствующего промежутка времени - это задача разработчика.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения скользящий промежуток времени является предпочтительно вариабельным. Ширину анализируемого промежутка времени определяет предпочтительно скорость рельсового транспортного средства, и с ростом скорости она предпочтительно уменьшается.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения на колебания в рамках скользящего промежутка времени накладываются факторы веса, за счет чего более старые значения колебаний менее значительны по сравнению с более новыми.
Параметрическое значение, выявленное в секторе определения параметрического значения, передают в сектор генерирования сигнала тревоги, в котором, главным образом, на основе текущего фактического параметрического значения определяют состояние - например, “Некритично” и “Критично”. Некритичное состояние - это, например, накат колеса по рельсу (далее - “НЕТ схода с рельс”), а критичное состояние - это, например, сход колеса с рельс.
Кроме этого возможна индикация других состояний для более точной оценки фактического рабочего режима транспортного средства. Так, например, возможна индикация промежуточных состояний, например, предкритичного состояния, чтобы обратить внимание машиниста на эту ситуацию.
Сектор генерирования сигнала тревоги выдает при сходе с рельс сигнал, информирующий машиниста о критичном состоянии. Этот сигнал - предпочтительно оптический или акустический.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предпочтительно сектор генерирования сигнала тревоги или его выходной сигнал инициирует при сходе с рельс действие. Этим действием является предпочтительно аварийное торможение до полной остановки рельсового транспортного средства.
Определение состояния “НЕТ схода с рельс” или “Сход с рельс” в секторе генерирования сигнала тревоги осуществляют предпочтительно путем сравнения параметрического значения силы колебаний числа оборотов колеса, полученного в секторе определения параметрического значения, с пороговым значением.
Пороговое значение определенной силы колебаний, после которого делают вывод о состоянии схода с рельс, задают предпочтительно заранее, чтобы обеспечить надежную возможность выявления схода с рельс.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения пороговое значение силы колебаний, после которого делают вывод о критичном состоянии, определяют предпочтительно в зависимости от скорости. Так, например, пороговое значение, главным образом, в качестве характеристики силы колебаний числа оборотов колеса задают выше скорости транспортного средства, чтобы обеспечить возможность учитывать и зависящие от скорости силы колебаний числа оборотов колеса.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения пороговое значение силы колебаний, после которого делают вывод о критичном состоянии, определяют предпочтительно в блоке обработки данных путем постоянного или пофазового онлайн-изучения во время следования по всей маршрутной сети. За счет этого определяют главным образом пороговое значение с учетом особенностей маршрутной сети и постоянным адаптированием к ней. Это обеспечивает возможность главным образом снижения реализационных затрат, так как производитель не обязан иметь и корректировать файлы с данными для каждой страны.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения вывод о сходе с рельс делают только после превышения порогового значения силы колебаний за определенный промежуток времени. Это обеспечивает определенную стабилизацию обработки данных, что исключает ошибочное выявление состояния схода с рельс из-за кратковременного превышения порогового значения, например, из-за деформированного рельса.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения проводят сравнительный анализ сил колебаний числа оборотов других колес. Это обеспечивает возможность предпочтительно за счет получения усредненного значения всех сил колебаний сделать вывод о несоответствии одной из них на фактическом участке состоянию схода с рельс.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения проводят сравнительный анализ фактических сил колебания сигнала числа оборотов колеса с силами колебаний этого же колеса на более ранних этапах, предпочтительно занесенными в память бока обработки данных. Процесс схода с рельс выявляют предпочтительно за счет длительного увеличения силы колебаний сошедшего с рельса колеса. Это осуществляют главным образом анализом абсолютного увеличения силы колебаний или определением градиентов силы колебаний. При этом градиентом является предпочтительно длительное изменение сил колебаний.
Полученный таким образом градиент может быть далее обработан указанными выше методами.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения скомбинированы, по меньшей мере, два вышеуказанных способа обработки данных. Предпочтительно предложена соответствующая логика выбора, по которой различают сравнительный анализ с пограничным значением или сравнительный анализ с фактическим усредненным значением сил колебаний предпочтительно всех чисел оборотов колес, или сравнительный анализ с более ранними силами колебаний чисел оборотов того же колеса, чтобы принять решение о состоянии “НЕТ схода с рельс” или “Сход с рельс”.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения состояние “НЕТ схода с рельс” или “Сход с рельс” определяют посредством комбинации, по меньшей мере, двух этих критериев оценки.
Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения основаны на комбинировании, по меньшей мере, двух указанных выше вариантов осуществления.
Изобретение предпочтительно в любом варианте осуществления предусматривает возможность комбинирования с другими способами или устройствами выявления схода с рельс или анализа и оценки рабочего режима и имеет предпочтительно соответствующие интерфейсы, обеспечивающие возможность обмена сигналами или данными с другими способами или устройствами. Другие способы или устройства, основанные на измерении и обработке других физических величин или на их использовании, основаны при этом предпочтительно на способах определения частоты шпальных ящиков, перекрестных корреляций ускорений или на сравнительном анализе сигналов числа оборотов колеса и базового числа оборотов, выявленного, например, по зафиксированной на основе GPS скорости.
Предпочтительно изобретение имплементировано в комплекс обнаружения схода с рельс или анализа рабочего режима, обрабатывающий ответные сигналы всех частей системы.
Изобретение представляет собой предпочтительно продукт в виде компьютерной программы, выполняющей указанный выше способ и записанной на машинносчитываемом носителе. Продукт в виде компьютерной программы устанавливают предпочтительно на соответствующие штатные устройства управления рельсового транспортного средства. Таким образом, можно дооборудовать существующие рельсовые транспортные средства.
В другом предпочтительном варианте изобретение выполнено в виде устройства управления, использующего продукт в виде компьютерной программы, выполняющей указанный выше способ и записанной предпочтительно на машинносчитываемом носителе. Преимуществом такого устройства управления является возможность его установки независимо от уже установленного оборудования.
Устройство управления в другом предпочтительном варианте осуществления имеет соответствующие интерфейсы для инициирования операций в рельсовом транспортном средстве. Последние представлены, например, в виде управляемых сигнальных лампочек в кабине машиниста или в виде управляемых сервоприводов тормозной системы.
Далее следует описание изобретения на основе предпочтительных примеров его выполнения со ссылкой на приложенные чертежи.
На чертежах, в частности, представлено следующее:
фиг. 1 - принципиального устройство детектирования схода с рельс отдельного колеса и дальнейшая обработка сигналов в блоке обработки данных;
фиг. 2 - временная диаграмма числа оборотов колеса для состояний “Колесо на рельсе” (слева) и “сход колеса с рельса” (справа), а также схема оценки рабочего режима по амплитуде силы колебаний.
На фиг. 1 показан вариант осуществления схемы выявления схода с рельс отдельного колеса 10. Колесо 10 установлено с возможностью вращения на вале, соединенном с рельсовым транспортным средством (не показано), и совершает движение вправо, в направлении движения 12. Колесо 10 совершает при этом вращательное движение 14 вокруг вала 16. Колесо 10 во время движения совершает накат по полотну 18. Полотно 18 является при этом рельсом или верхним строением балластной постели в случае схода с рельса.
На рельсовом транспортном средстве установлено устройство 20 регистрации угловой скорости с возможностью фиксирования числа оборотов колеса 10.
Сигнал 12 числа оборотов на выходе устройства 20 регистрации угловой скорости передают на блок 24 обработки данных. В блоке 24 обработки данных последовательно расположены несколько секторов (26, 28, 30). Сначала исходный сигнал 22 числа оборотов поступает в сектор 26 формирования сигнала, обрабатывающий исходный сигнал 22 числа оборотов посредством соответствующих операций формирования (например, сглаживающей фильтрации, оцифровывания, считывания, компенсации смещения и т.д.) для обеспечения возможности дальнейшего анализа. Сформированный таким образом сигнал поступает в сектор 28 определения параметрического значения.
В секторе 28 определения параметрического значения посредством соответствующих операций обработки данных (например, расчета вариативности, стандартного отклонения, квантильности, квадратического среднего, арифметического среднего, амплитуды, частотных составляющих и т.д.) определяют силу колебания сигнала числа оборотов в качестве параметрического значения фактического рабочего режима. Результат поступает в сектор 30 генерирования сигнала тревоги.
В секторе 30 генерирования сигнала тревоги осуществляют сравнительный анализ определенной силы колебания с пограничными значениями, установленными разработчиком. Дополнительно можно провести сравнительный анализ выявленной силы колебания с силами колебаний других колес, определенной таким же образом, или со средним значением сил колебаний. Также можно провести сравнительный анализ силы колебания колеса за промежуток времени, так что следствием схода с рельс будет повышение силы колебания по отношению к определенным ранее силам колебаний.
Конфигурация сектора 30 генерирования сигнала тревоги обеспечивает возможность сделать вывод об одном из двух состояний “НЕТ схода с рельс” или “Сход с рельс” по одной или нескольким таким операциям сравнительного анализа. При выявлении состояния “Сход с рельс” сектор 30 генерирования сигнала тревоги инициирует операцию 32. При этом речь идет от информирования машиниста до автоматического аварийного торможения до полной остановки состава.
На фиг. 2 показана качественная характеристика по времени числа 15 оборотов колеса 10. При этом на диаграмме слева показана характеристика протекания по времени числа оборотов колеса с постоянной скоростью наката на рельс, т.е. колеса, не сошедшего с рельса.
Характеристика числа 15 оборотов колеса имеет определенные колебания, вызванные производственными допусками, износом или колебаниями в приводном блоке транспортного средства. Однако, эти колебания по сравнению с диаграммой справа значительно слабее.
На диаграмме справа показана типовая качественная характеристика по времени числа 15 оборотов колеса, сошедшего с рельса. Число оборотов имеет значительно более сильные колебания, так как колесо постоянно соударяется с грунтом, будь это обычное верхнее строение со шпалами и щебнем или гладкое бетонное покрытие проезжей части, и за счет этого получает тормозящие или ускорительные импульсы.
На основе этих двух качественных временных характеристик числа 15 оборотов колеса видно, что целесообразно обнаружение схода с рельса колеса путем измерения и обработки данных числа оборотов одного или нескольких колес, чтобы достоверно различать между наличием одного из двух состояний “НЕТ схода с рельс” и “Сход с рельс”.
На диаграммах также показан скользящий временной промежуток, за который анализируют рабочий режим. В качестве примера процесса обработки данных рабочего режима указана амплитуда 36, т.е. разница между максимальным и минимальным значением числа оборотов колеса. У сошедшего с рельса колеса рост амплитуды 36 обеспечивает возможность достоверной идентификации схода с рельса.
Claims (26)
1. Способ определения критической ситуации движения, по меньшей мере, одного колеса (10) рельсового транспортного средства, при котором
- определяют параметрическое значение силы колебания исходного сигнала (22) числа оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10), и
- для оценки ситуации движения проводят сравнительный анализ указанного параметрического значения с критериями, характерными для критической ситуации, причем
- способ выявления критической ситуации инициирует осуществление операции в рельсовом транспортном средстве, при этом выявляют критический рабочий режим или сход с рельс посредством сравнительного анализа параметрического значения, по меньшей мере, одного колеса (10) с пороговым значением и пороговое значение посредством способа запоминают и адаптируют на основе измеренных данных.
2. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют вариативность сигнала числа оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10).
3. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют стандартное отклонение сигнала числа оборотов, по меньшей мере, одного колеса.
4. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют квадратическое среднее сигнала оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10).
5. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют арифметическое среднее сигнала оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10).
6. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют амплитуду колебания сигнала оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10).
7. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют частотные составляющие сигнала оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10).
8. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют квантиль сигнала оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10).
9. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют срединное значение сигнала оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10).
10. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют вариативный коэффициент сигнала оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10).
11. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют абсолютный интервал сигнала оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10).
12. Способ по п. 1, при котором в качестве параметрического значения силы колебания числа оборотов колеса используют интерквантильный интервал сигнала оборотов, по меньшей мере, одного колеса (10).
13. Способ по п. 1, при котором пороговое значение - это постоянная величина.
14. Способ по п. 1, при котором пороговое значение определено в зависимости от скорости.
15. Способ по любому из пп. 1-12, при котором выявляют критический рабочий режим или сход с рельс посредством сравнительного анализа, по меньшей мере, параметрических значений двух отдельных колес (10).
16. Способ по любому из пп. 1-12, при котором выявляют критический рабочий режим или сход с рельс посредством сравнительного анализа, по меньшей мере, параметрического значения, по меньшей мере, одного колеса (10) и усредненных параметрических значений других колес (10).
17. Способ по любому из пп. 1-12, при котором выявляют критический рабочий режим или сход с рельс посредством сравнительного анализа, по меньшей мере, одного параметрического значения, по меньшей мере, одного колеса (10) и отнесенных по времени назад параметрических значений этого же колеса (10).
18. Способ по любому из пп. 1-17, при котором при обнаружении критической ситуации инициированная посредством способа операция является сигналом тревоги для машиниста.
19. Способ по любому из пп. 1-17, при котором при обнаружении критической ситуации инициированная посредством способа операция является автоматическим оттормаживанием рельсового транспортного средства.
20. Способ по любому из пп. 1-19, при котором исходный сигнал числа оборотов формируют для дальнейшей обработки.
21. Способ по любому из пп. 1-20, при котором предусмотрена возможность комбинирования способа с другими существующими способами для выявления схода с рельс.
22. Устройство управления для осуществления способа по любому из пп. 1-21, которое установлено в рельсовом транспортном средстве.
23. Устройство управления по п. 22, содержащее интерфейсы для инициирования операции в рельсовом транспортном средстве.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016125196.8 | 2016-12-21 | ||
| DE102016125196.8A DE102016125196A1 (de) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Verfahren zur Entgleisungsdetektion anhand von Raddrehzahlsignalen |
| PCT/EP2017/082386 WO2018114474A2 (de) | 2016-12-21 | 2017-12-12 | Verfahren zur entgleisungsdetektion anhand von raddrehzahlsignalen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2722513C1 true RU2722513C1 (ru) | 2020-06-01 |
Family
ID=60702734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019120828A RU2722513C1 (ru) | 2016-12-21 | 2017-12-12 | Способ выявления схода с рельс на основе сигналов о числе оборотов колеса |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11472450B2 (ru) |
| EP (1) | EP3558788A2 (ru) |
| CN (1) | CN110198882B (ru) |
| BR (1) | BR112019010886B1 (ru) |
| DE (1) | DE102016125196A1 (ru) |
| RU (1) | RU2722513C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018114474A2 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112849226B (zh) * | 2019-11-27 | 2022-03-18 | 比亚迪股份有限公司 | 轨道车辆的测速方法、存储介质、电子设备 |
| CN111246431B (zh) * | 2020-04-26 | 2020-09-08 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 用于铁路列控设备多源数据的分析评价方法及系统 |
| DE102020213436B3 (de) | 2020-10-26 | 2021-12-30 | Bombardier Transportation Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion eines entgleisten Zustands eines Schienenfahrzeugs sowie Schienenfahrzeug |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19835041C1 (de) * | 1998-08-04 | 1999-08-05 | Werner Michael | Kontrollvorrichtung für Radabläufe an Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen |
| WO2001094174A1 (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-13 | Skf Industrie S.P.A. | Methods and apparatuses for detecting and signalling derailment conditions in a railway vehicle |
| EP1236633A2 (de) * | 2001-02-28 | 2002-09-04 | Siemens SGP Verkehrstechnik GmbH | Verfahren zur allgemeinen Entgleisungsdetektion |
| DE602004008735T2 (de) * | 2004-02-02 | 2008-06-12 | C-Sigma S.R.L. | Einrichtung und Verfahren zur Erkennung von Flachstellen bei Räder, Exzentrizitätten bei Achslagern und Schaden bei den Schienen in einem Eisenbahnsystem |
| DE102011001978A1 (de) * | 2011-04-12 | 2012-10-18 | Bombardier Transportation Gmbh | Schienenfahrzeug mit einer Entgleisungsüberwachung |
| DE102013105397A1 (de) * | 2013-05-27 | 2014-11-27 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Zustandsüberwachung eines Schienenfahrzeugs |
| DE102014108685A1 (de) * | 2014-06-20 | 2015-12-24 | Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Entgleisungserkennung |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004322740A (ja) * | 2003-04-22 | 2004-11-18 | Toyota Motor Corp | 車両用制御装置の故障診断装置 |
| EP1600351B1 (en) * | 2004-04-01 | 2007-01-10 | Heuristics GmbH | Method and system for detecting defects and hazardous conditions in passing rail vehicles |
| US8141541B2 (en) * | 2009-01-09 | 2012-03-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Abnormality detection device for internal combustion engine |
| DE102010041311A1 (de) * | 2010-09-24 | 2012-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Abgassensors |
| DE102011113084A1 (de) * | 2011-09-09 | 2013-03-14 | Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH | Bremssteuereinrichtung für eine Bremsanlage eines Schienenfahrzeugs, Bremsanlage, Schienenfahrzeug sowie Verfahren zum Durchführen einer Zustandsanalyse eines Schienenfahrzeugs |
| DE102013015397A1 (de) | 2013-09-17 | 2015-03-19 | Daimler Ag | Verfahren zum Abbauen von Wasserstoff |
| WO2015100425A1 (en) | 2013-12-24 | 2015-07-02 | Amsted Rail Company, Inc. | System and method for detecting operational anomalies in train consists and railcars |
| US9728016B2 (en) * | 2014-01-06 | 2017-08-08 | General Electric Company | Wheel monitoring system and method |
| CN104793608B (zh) * | 2015-04-30 | 2017-05-10 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种踏板部件自学习的方法 |
| US10183684B2 (en) * | 2016-03-31 | 2019-01-22 | General Electric Company | Multiple vehicle control system |
-
2016
- 2016-12-21 DE DE102016125196.8A patent/DE102016125196A1/de active Pending
-
2017
- 2017-12-12 RU RU2019120828A patent/RU2722513C1/ru active
- 2017-12-12 EP EP17816722.7A patent/EP3558788A2/de active Pending
- 2017-12-12 US US16/472,465 patent/US11472450B2/en active Active
- 2017-12-12 CN CN201780084035.XA patent/CN110198882B/zh active Active
- 2017-12-12 WO PCT/EP2017/082386 patent/WO2018114474A2/de unknown
- 2017-12-12 BR BR112019010886-6A patent/BR112019010886B1/pt active IP Right Grant
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19835041C1 (de) * | 1998-08-04 | 1999-08-05 | Werner Michael | Kontrollvorrichtung für Radabläufe an Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen |
| WO2001094174A1 (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-13 | Skf Industrie S.P.A. | Methods and apparatuses for detecting and signalling derailment conditions in a railway vehicle |
| EP1236633A2 (de) * | 2001-02-28 | 2002-09-04 | Siemens SGP Verkehrstechnik GmbH | Verfahren zur allgemeinen Entgleisungsdetektion |
| DE602004008735T2 (de) * | 2004-02-02 | 2008-06-12 | C-Sigma S.R.L. | Einrichtung und Verfahren zur Erkennung von Flachstellen bei Räder, Exzentrizitätten bei Achslagern und Schaden bei den Schienen in einem Eisenbahnsystem |
| DE102011001978A1 (de) * | 2011-04-12 | 2012-10-18 | Bombardier Transportation Gmbh | Schienenfahrzeug mit einer Entgleisungsüberwachung |
| DE102013105397A1 (de) * | 2013-05-27 | 2014-11-27 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Zustandsüberwachung eines Schienenfahrzeugs |
| DE102014108685A1 (de) * | 2014-06-20 | 2015-12-24 | Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Entgleisungserkennung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018114474A3 (de) | 2018-08-23 |
| CN110198882B (zh) | 2022-11-22 |
| DE102016125196A1 (de) | 2018-06-21 |
| WO2018114474A2 (de) | 2018-06-28 |
| BR112019010886A2 (pt) | 2019-10-01 |
| US20210129879A1 (en) | 2021-05-06 |
| CN110198882A (zh) | 2019-09-03 |
| EP3558788A2 (de) | 2019-10-30 |
| BR112019010886B1 (pt) | 2023-11-07 |
| US11472450B2 (en) | 2022-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2540362C2 (ru) | Способ контроля состояния поворотной тележки рельсового транспортного средства, содержащей, по меньшей мере, одну колесную пару | |
| RU2349480C2 (ru) | Способ и устройство диагностики и мониторинга состояния стрелок, пересечений, стрелочных переводов или рельсовых стыков | |
| JP4246919B2 (ja) | 鉄道車両の脱線検知方法及び脱線検知装置 | |
| RU2722513C1 (ru) | Способ выявления схода с рельс на основе сигналов о числе оборотов колеса | |
| JP4298433B2 (ja) | 鉄道車両の異常検知装置 | |
| US11560163B2 (en) | System and method for determining grade and acceleration due to motoring and braking | |
| JPH11503520A (ja) | 道路又はレールのゆがみの非接触測定のための方法と装置 | |
| JP6128594B2 (ja) | 脱線予兆検知システム、制御装置、脱線予兆検知方法、及び脱線予兆検知プログラム | |
| CN108290585B (zh) | 用于以比较控制方式检测脱轨的方法和设备 | |
| KR20070069629A (ko) | 철도선로의 선로데이터 측정장치 | |
| JP2003536351A (ja) | 鉄道車両の脱線状態の検出と信号化のための方法および装置 | |
| US20210394805A1 (en) | Method and Device for Detecting a Derailed State of a Rail Vehicle | |
| JP2023078964A (ja) | 状態監視装置及び状態監視方法 | |
| RU2640313C2 (ru) | Способ оценки скорости железнодорожного транспортного средства | |
| Ishida et al. | Safety criteria for evaluation of railway vehicle derailment | |
| JP2004090848A (ja) | 鉄道車両の異常検知装置及び異常検知方法 | |
| RU2466047C2 (ru) | Способ диагностики поверхности катания колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта и метрополитена | |
| CN118119542A (zh) | 用于确定和表征车道不平部的方法和装置 | |
| JPH06116903A (ja) | 軌道状態の確認方法 | |
| CN114454726A (zh) | 一种用于磁浮列车的停车定位方法、系统和存储介质 | |
| AU2006337431A1 (en) | Track twist monitoring | |
| JP6770414B2 (ja) | 乗り心地測定方法及び装置 | |
| Bocz et al. | Vibration-based condition monitoring of Tramway track from in service vehicle using time-frequency processing techniques | |
| JP2017071247A (ja) | 脱線状態検知装置及び脱線状態検知方法 | |
| EP3378726A1 (en) | A method and an arrangement for determining the speed of a rail vehicle |