WO2011032948A1 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung des fahrverhaltens eines schienenfahrzeugs - Google Patents

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WO2011032948A1
WO2011032948A1 PCT/EP2010/063488 EP2010063488W WO2011032948A1 WO 2011032948 A1 WO2011032948 A1 WO 2011032948A1 EP 2010063488 W EP2010063488 W EP 2010063488W WO 2011032948 A1 WO2011032948 A1 WO 2011032948A1
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WO
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frequency response
time
wheelset
event
reference frequency
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PCT/EP2010/063488
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank GÜNTHER
Jörg-Johannes WACH
Ulf Friesen
Stefan Sedlmair
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Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/08—Railway vehicles
    • G01M17/10—Suspensions, axles or wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/12—Measuring or surveying wheel-rims
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0808—Diagnosing performance data

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for monitoring the driving behavior of a rail vehicle, wherein at least one, the vibration behavior of at least one wheel of the rail vehicle characterizing measure such as the movement, the speed or acceleration of the wheelset or the force acting on the wheels by at least a, a corresponding measurement signal supplied sensor is detected, according to the preamble of claim 1 and claim 12.
  • the vibration behavior of at least one vehicle component is monitored by subjecting at least one vibration signal to Fourier transformation and comparing it with at least one reference value, the frequency peak associated with a natural vibration component of the vehicle component being at least one characteristic value (frequency characteristic, Damping characteristic value, amplitude characteristic value) is monitored.
  • the vehicle component of a kind is subjected to modal analysis, and modal parameters such as natural frequency and damping for detecting damage are monitored as part of an on-board diagnosis.
  • the known method evaluates time courses of the measuring signals undifferentiated. In particular, in the method under completely different boundary conditions such as different static friction or Gleitreibungsixien obtained signals are evaluated together.
  • the characteristic values from the Fourier transformation such as, for example, the values for the natural frequencies and their amplitude maxima, are subject to relatively large scattering, which makes a clear and reliable evaluation of the frequency responses difficult.
  • the excitation spectrum in operation is so different that at each individual time is not clear what proportion of the natural oscillations of the vehicle component concerned have on the measured signal.
  • the known method for diagnosis and condition monitoring of rail vehicle components is therefore based on a continuous and continuous measurement and evaluation of measured variables.
  • the boundary conditions for the measured variables change constantly.
  • An analysis of the frequency responses obtained from the time signals is very expensive because the influence of the boundary conditions must be evaluated with the aid of route-dependent reference signals.
  • the object of the invention is to form a generic method or a generic device further such that it or they with less Signal processing technical effort and reliable damage and defects on a wheelset of a rail vehicle allows.
  • the invention proposes a method and an apparatus, wherein the apparatus is designed to carry out the following steps of the method:
  • This evaluation then has the goal of being able to draw conclusions about defects in the monitored wheel set on the basis of a possibly changed or conspicuous vibration behavior of the wheelset.
  • the advantage of the solution according to the invention lies, in particular, in the fact that the computational complexity is comparatively low since the entire time profile of a measuring signal is not continuously Fourier-transformed and analyzed, but only the system's response to significant individual events.
  • the frequency responses are formed or analyzed, which provide a high probability of safe information about the condition of the monitored wheelset and in particular indicate a cracking on the wheelset.
  • Such significant events as, for example, vertical vibrational excitation of the high rate, i. a predetermined minimum value exceeding acceleration of the wheelset have the consequence that the wheelset is even excited to detect natural oscillations.
  • the wheelset At sufficiently high impact excitation in the vertical direction, for example, by rough unevenness of the wheelset lifts almost completely from the rail for a short time, so that the influence of the respective traveled route on the natural vibration behavior is estimated to be low.
  • the wheelset can then vibrate approximately freely in its characteristic natural vibration.
  • the method according to the invention works exactly independent of the route.
  • a complex acquisition and storage of route-dependent reference data can be dispensed with.
  • events are defined as significant individual events in which the time signals recorded by at least one sensor, such as travel, speed, acceleration, force or pressure signals, exceed or fall short of a respectively predetermined threshold value or have another characteristic feature at the event time.
  • a measurement signal of a variable characterizing the vibration behavior of the wheel set is continuously measured.
  • the formation of the corresponding frequency response or a frequency analysis only takes place when the measurement signal has exceeded a predetermined minimum value.
  • the dynamic compliance of the wheel set increases, which in a "softer" system results in a lower natural frequency compared to an undamaged shaft and usually in a greater damping
  • the natural frequency ie the amplitude of the natural frequency in the frequency response greater
  • the vibration behavior of the wheelset of the rail vehicle characterizing measure the acceleration of the wheelset used in the vertical direction with a significant event within the time course the acceleration is identified by the fact that the measured acceleration of the wheelset has exceeded a defined minimum value. Then it can be assumed that the wheel almost loses contact with the rail in the short term and thus can oscillate almost freely, whereby the natural vibration form undisturbed, ie without the stiffness and damping of the wheels influencing contact with adjacent structures can form.
  • the predetermined minimum value for the vertical acceleration is at least 10 g (10 m / s 2 ).
  • the frequency response from the time characteristic of the measurement signal is generated by a fast Fourier transformation (FFT). This can be achieved with reasonable computational effort reliable results.
  • FFT fast Fourier transformation
  • the defined time duration for which the frequency response of the time characteristic of the measurement signal is formed represents an always fixed time interval, for example between 5 and 500 milliseconds.
  • a relatively short time window is sufficient to perform a meaningful Fourier transform and to obtain a meaningful frequency response, from which the modal parameters such as natural frequency, amplitude of the natural frequency coe, Lersche damping De and dynamic stiffness S (co) or the dynamic compliance N (co) are visible or determinable.
  • the defined period of time for which the frequency response of the time waveform of the measurement signal is formed begins from the event time and ends when a particular characterizing characteristic of the vibration occurs such as a certain amount of oscillation fading or another or next significant event occurs.
  • the duration is defined by the beginning and end, but not always the same length.
  • the reference frequency response is an expected frequency response, which is computationally generated by model calculation or on the basis of an exemplary pattern wheel set.
  • the reference frequency response may be a frequency response of the monitored wheel set formed beforehand during operation of the rail vehicle, or it may be an averaging of several frequency responses of the monitored wheel set or several other wheel sets . Reference frequency responses of the monitored wheelset formed during the operation of the rail vehicle from time courses of the measured variable (s) are compared for a statistical evaluation over time.
  • the thus obtained reference frequency response of the wheelset thus represents a kind of characteristic "wheel set fingerprint", which is stored individually for each wheel set, and stored for analysis purposes for comparison with reference data and the subsequent, resulting from the comparison evaluation or evaluation All of these methods are suitable for computationally or statistically analyzing data for the reference frequency response (s).
  • the comparison of the frequency response formed with the at least one reference frequency response is preferably based on at least one modal parameter such as natural frequency coe, amplitude of the natural frequency coe, Lehrs damping De or compliance N or stiffness S.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a device for monitoring the driving behavior of a rail vehicle according to a preferred embodiment
  • FIG. 2 shows an acceleration-time diagram of an awakened wheel of the rail vehicle as a consequence of a significant event
  • FIG. 3 shows an acceleration-frequency diagram of a reference frequency response.
  • a wheelset In normal operation, the wheel sets of a rail vehicle roll over a rail track. Depending on the driving speed and condition of the rail travel, the wheelsets experience a vibration excitation. This vibration excitation leads to vibrations of the wheel sets or their parts on the one hand absolutely in space and on the other hand relative to adjacent structures or relative to each other.
  • a wheelset typically consists of two wheels connected by an axle, as Fig.l shows.
  • one or more sensors 2 are mounted on a wheel set 1 of a rail vehicle (not shown) which preferably detect accelerations of the wheelset 1 or a part thereof as acceleration sensors, for example in the vertical direction, and generate corresponding measuring signals.
  • a signal detection unit 3 By recording the measured values of the sensors 2 and forwarding to a signal detection unit 3, a temporal acceleration profile of the vertical acceleration of the wheel set is formed there.
  • the signal detection unit 3 further identifies so-called "significant events" within the temporal acceleration curve as well as the associated event times t 0 .
  • a "significant event" within the time course of the measurement signal is to be understood as meaning an event in which the measurement variable or the measurement signal exceeds a predefined minimum value
  • the measurement signals are monitored, for example, as to whether the measured vertical acceleration exceeds an acceleration minimum value or a minimum acceleration amplitude.
  • the predetermined minimum acceleration value a ⁇ for the vertical acceleration is at least + 10 g or -10 g (m / s 2 ).
  • significant individual events are acceleration maxima MAXi which are positive or negative depending on whether the wheelset is currently accelerating or decelerating in the vertical direction and exceed a minimum amplitude a m i n in the amount, as shown in FIG.
  • any other quantity or even a combination of several other quantities can be detected as a time signal which is suitable for characterizing an oscillation of the wheel set in its natural mode in response to an external excitation.
  • the vertical acceleration for example, accelerations in any direction, the path of movement and / or the speed of the wheel set or parts thereof are also possible as measured variables.
  • vibrations of the wheel set generate dynamic forces or pressures, which can then be measured by a force transducer or pressure transducer and displayed as a temporal force or pressure signal.
  • Decisive for the choice of the measurand or a combination of several measurands is their suitability to represent natural oscillations of the monitored wheel set as best as possible.
  • a frequency analysis unit 4 forms the frequency response from the time course of the acceleration signal from the event time over a defined time period ta.
  • the defined time duration ta preferably represents an always fixed time interval from the event time t 0 , for example between 5 and 500 milliseconds from the event time t 0 , as can be seen, for example, from FIG.
  • the defined duration ta for which the frequency response of the time waveform of the measurement signal is formed, begins from the event time t 0 and ends when a certain characterizing characteristic of the oscillation occurs, such as a certain amount of decay of the oscillation or another or a next significant one Event occurs.
  • the frequency response is formed, for example, by subjecting the time signal to a Fourier transformation.
  • the characteristic values of the natural vibration excited by the significant event ie the geometric natural vibration mode (in the presence of a plurality of sensors distributed over the wheelset)
  • Parameters eigenfrequency coe, amplitude of the natural frequency coe, Lersche damping De and stiffness Se or compliance Ne are determined in a known manner. Not all characteristic values of the natural vibration have to be determined, but some can be sufficient.
  • a comparison unit 5 is provided for comparing the frequency response formed by the time signal with at least one reference frequency response stored in a memory unit 7.
  • the reference frequency response can be an expected frequency response, which can be calculated by model calculation or on the basis of an exemplary pattern wheel set, e.g. generated using an experimental modal analysis.
  • the reference frequency response may also be a frequency response of the monitored wheel set previously formed during the operation of the rail vehicle, or it may be an averaging of several frequency responses of the monitored wheel set or of several other wheel sets.
  • the reference curve from FIG. 2 also be compared with a plurality of reference frequency responses of the monitored wheel set formed during a previous operation of the rail vehicle for a statistical evaluation over time.
  • such a reference frequency response is shown, which has a maximum at a frequency of about 0.27 kHz, which represents one of the natural frequencies coe of the wheelset.
  • the comparison of the frequency response formed by the measured values obtained in operation with the reference frequency response is preferably based on at least one modal parameter such as natural frequency coe, amplitude of the natural frequency coe, Lehrs damping De or compliance Ne or stiffness Se.
  • the dynamic compliance N (co) increases, which is reflected in a "softer" system with a lower natural frequency coe compared to an undamaged shaft and a greater natural damping
  • De Frequency peak at the natural frequency coe ie the maximum amplitude of the natural frequency coe in the frequency response greater.
  • the deviation of characteristic values of the frequency response formed from the time signal with respect to the stored reference frequency response is evaluated by an evaluation unit 6. In this case, the influence of the current state of wear of the wheelset and the current speed of the wheelset can be taken into account.
  • the signal acquisition unit 3, the frequency analysis unit 4, the comparison unit 5, the evaluation unit 6 and the memory unit 7 for the reference frequency response can be implemented, for example, as a combined signal acquisition and evaluation device 8 in a single microcomputer.
  • the signal acquisition and evaluation device 8 may further include an averaging unit not explicitly shown here which averages a plurality of frequency responses of the monitored wheelset or several other wheelsets and forms a reference frequency response therefrom.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Fahrverhaltens eines Schienenfahrzeugs, bei dem wenigstens eine, das Schwingungs verhalten wenigstens eines Radsatzes des Schienenfahrzeugs charakterisierende Messgröße wie die Bewegung, die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des Radsatzes oder die auf den Radsatz wirkende Kraft durch mindestens einen, ein entsprechendes Messsignal liefernden Sensor (2) erfasst wird. Das erfinderische Verfahren sieht folgende Schritte vor: - Identifizieren wenigstens eines signifikanten Ereignisses oder einer Kombination mehrerer signifikanter Ereignisse innerhalb des Zeitverlaufs des Messsignals, bei welchem die Messgröße einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet sowie Identifizieren des Ereignis-Zeitpunkts, an welchem dieses signifikante Ereignis stattgefunden hat, - Bilden des Frequenzgangs aus dem Zeitverlauf des Messsignals von dem Ereignis-Zeitpunkt an, wobei der Frequenzgang für eine definierte Zeitdauer (ta) ab dem Ereignis-Zeitpunkt gebildet wird, - Vergleichen des gebildeten Frequenzgangs mit wenigstens einem gespeicherten Referenz-Frequenzgang, - Bewertung des Schwingungsverhaltens des Radsatzes abhängig von der Abweichung des gebildeten Frequenzgangs von dem wenigstens einen gespeicherten Referenz-Frequenzgang.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung
des Fahrverhaltens eines Schienenfahrzeugs
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen des Fahrverhaltens eines Schienenfahrzeugs, bei dem wenigstens eine, das Schwingungs verhalten wenigstens eines Radsatzes des Schienenfahrzeugs charakterisierende Messgröße wie die Bewegung, die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des Radsatzes oder die auf den Radsatz wirkende Kraft durch mindestens einen, ein entsprechendes Messsignal liefernden Sensor erfasst wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch 12.
Im Schienenfahrzeug verkehr werden heutzutage vermehrt Diagnose- und Überwachungssysteme eingesetzt, mit denen Zustandsänderungen von Bauteilen und Baugruppen des Schienenfahrzeugs erfasst werden, um Defekte dieser Bauteile und Baugruppen zu erkennen. Insbesondere bei einem Radsatz eines Schienenfahrzeuges ist eine Detektion von Schäden und Rissen im Hinblick auf die Betriebssicherheit von hohem Interesse.
Gemäß der gattungsbildenden EP 1 274 979 Bl wird das Schwingungsverhalten wenigstens einer Fahrzeugkomponente überwacht, indem wenigstens ein Schwingungssignal erfasst, einer Fourrier-Transformation unterzogen und mit wenigstens einem Referenzwert verglichen wird, wobei der einer Eigenschwingungskomponente der Fahrzeugkomponente zugeordnete Frequenzpeak bezüglich wenigstens eines Kennwerts (Frequenzkennwert, Dämpfungskennwert, Amplitudenkennwert) überwacht wird. Mit anderen Worten wird gemäß der bekannten Schrift die Fahrzeugkomponente einer Art Modalanalyse unterzogen und modale Parameter wie Eigenfrequenz und Dämpfung zum Erkennen von Schäden im Rahmen einer Onboard-Diagnose überwacht. Das bekannte Verfahren wertet jedoch Zeitverläufe der Messsignale undifferenziert aus. Insbesondere werden bei dem Verfahren unter völlig unterschiedlichen Randbedingungen wie beispielsweise unterschiedlichen Haftreibungs- bzw. Gleitreibungsverhältnissen gewonnene Signale gemeinsam ausgewertet. Demzufolge unterliegen die Kennwerte aus der Fourrier-Transformation wie beispielsweise die Werte für die Eigenfrequenzen sowie deren Amplitudenmaxima einer relativ großen Streuung, welche eine eindeutige und zuverlässige Auswertung der Frequenzgänge erschwert. Insbesondere ist das Anregungsspektrum im Betrieb so unterschiedlich, dass zu jedem einzelnen Zeitpunkt nicht klar ist, welchen Anteil die Eigenschwingungen der betreffenden Fahrzeugkomponente am gemessenen Signal haben.
Zwar sieht das bekannte Verfahren vor, dass die aus den Messungen hervor gegangenen Frequenzgänge mit fahrstreckenabhängigen Referenz-Frequenzgängen (Neubaustrecke, Altbaustrecke, Ausbaustrecke) verglichen werden, jedoch ist diese Vorgehensweise mit einigen Nachteilen verbunden. Denn zum einen müssen für alle im bestimmungsgemäßen Betrieb des Schienenfahrzeugs befahrbare Strecken berücksichtigt werden. Zum andern dürfen sich dann nicht die Eigenschaften der Fahrstrecke durch äußere Einflüsse verändern oder die Referenzdaten müssen ständig auf dem neuesten Stand gehalten werden. Dies erfordert jedoch einen unangemessen hohen Aufwand, weshalb die Voraussetzungen für eine Anwendung des bekannten Verfahrens in der Praxis wohl nicht einzuhalten sind.
Das bekannte Verfahren zur Diagnose- und Zustandsüberwachung von Schienenfahrzeugkomponenten basiert folglich auf einer kontinuierlichen und ständigen Messung und Auswertung von Messgrößen. Dabei wechseln jedoch die Randbedingungen für die Messgrößen ständig. Eine Analyse der aus den Zeitsignalen gewonnen Frequenzgänge ist sehr aufwendig, weil der Einfluss der Randbedingungen mit Hilfe von fahrstreckenabhängigen Referenzsignalen bewertet werden muss.
Aufgabe
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung derart weiter zu bilden, dass es bzw. sie mit weniger signalverarbeitungstechnischem Aufwand und zuverlässiger Schäden und Defekte an einem Radsatz eines Schienenfahrzeugs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 bzw. von Anspruch 12 gelöst. Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schlägt ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um die folgenden Schritte des Verfahrens auszuführen:
- Identifizieren wenigstens eines signifikanten Ereignisses oder einer Kombination mehrerer signifikanter Ereignisse innerhalb des Zeitverlaufs des Messsignals, bei welchem die Messgröße einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet sowie Identifizieren des Ereignis- Zeitpunkts, an welchem dieses signifikante Ereignis stattgefunden hat,
- Bilden des Frequenzgangs aus dem Zeitverlauf des Messsignals von dem Ereignis-Zeitpunkt an, wobei der Frequenzgang für eine definierte Zeitdauer ab dem Ereignis-Zeitpunkt gebildet wird,
- Vergleichen des gebildeten Frequenzgangs mit wenigstens einem gespeicherten Referenz- Frequenzgang,
- Bewertung des Schwingungsverhaltens des Radsatzes abhängig von der Abweichung des gebildeten Frequenzgangs von dem wenigstens einen gespeicherten Referenz-Frequenzgang.
Diese Bewertung hat dann zum Ziel, anhand eines unter Umständen veränderten oder auffälligen Schwingungs Verhaltens des Radsatzes Rückschlüsse auf Defekte des überwachten Radsatzes ziehen zu können.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass der rechnerische Aufwand vergleichsweise gering ist, da nicht kontinuierlich der gesamte Zeitverlauf eines Messsignals Fourier-transformiert und analysiert wird, sondern nur die Antwort des Systems auf signifikante Einzelereignisse. Durch vorherige Definition signifikanter Einzelereignisse werden nur die Frequenzgänge gebildet bzw. analysiert, die mit hoher Wahrscheinlichkeit einen sicheren Aufschluss über den Zustand des überwachten Radsatzes liefern und insbesondere auf eine Rissbildung am Radsatz hindeuten.
Solche signifikanten Ereignisse wie beispielsweise eine vertikale Schwingungsanregung des Radsatzes mit hoher, d.h. einen vorgegebenen Mindestwert überschreitender Beschleunigung des Radsatzes haben zur Folge, dass der Radsatz überhaupt zu erkennbaren Eigenschwingungen angeregt wird. Bei hinreichend hoher Stoßanregung in vertikaler Richtung, beispielsweise durch grobe Schienenunebenheiten hebt der Radsatz für kurze Zeit nahezu vollständig von der Schiene ab, so dass der Einfluss der jeweils befahrenen Fahrstrecke auf das Eigenschwingverhalten als gering einzuschätzen ist. Insbesondere kann der Radsatz dann annährend frei in seiner charakteristischen Eigenschwingung schwingen. Somit arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren fahrwegunabhängig genau. Insbesondere kann auf eine aufwändige Erfassung und Speicherung fahrwegabhängiger Referenzdaten verzichtet werden.
Der grundlegende Erfindungsgedanke besteht also darin, dass Frequenzgänge und eine Frequenzanalyse nur nach signifikanten Einzelereignissen durchgeführt werden. Als signifikante Einzelereignisse werden dabei Ereignisse definiert, bei denen die von wenigstens einem Sensor aufgenommenen Zeitsignale wie Weg-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs-, Kraft- oder Drucksignale zum Ereignis-Zeitpunkt einen jeweils vorgegebenen Schwellwert über- oder unterschreiten oder ein anderes charakteristisches Merkmal aufweisen.
Mit anderen Worten wird bei einem zu überwachenden Radsatz eines Schienenfahrzeuges mit Hilfe eines oder mehrerer Sensoren ein Messsignal einer das Schwingungsverhalten des Radsatzes charakterisierenden Größe zwar fortlaufend gemessen. Die Bildung des entsprechenden Frequenzgangs bzw. eine Frequenzanalyse erfolgt aber erst dann, wenn das Messsignal einen vorbestimmten Mindestwert überschritten hat. Durch die Frequenzanalyse während einer definierten Zeitdauer nach dem signifikanten Einzelereignis als zeitlichem Startpunkt und einem anschließenden Vergleich mit wenigstens einem Referenz- Frequenzgang ist ein zuverlässiger Rückschluss auf Veränderungen und Defekte am Radsatz mit nur geringem Rechneraufwand möglich.
Wenn beispielsweise die Welle eines Radsatzes einen Riss aufweist, so nimmt die dynamische Nachgiebigkeit des Radsatzes zu, was sich in einem„weicheren" System mit einer gegenüber einer unbeschädigten Welle kleineren Eigenfrequenz sowie in der Regel in einer größeren Dämpfung niederschlägt. Weiterhin wird der Frequenzpeak bei der Eigenfrequenz, d.h. die Amplitude der Eigenfrequenz im Frequenzgang größer. Diese Kennwerte der Eigenschwingungsform sind aus dem gebildeten Frequenzgang im Vergleich mit dem Referenz-Frequenzgang lesbar.
Durch die Konzentration auf definierte Einzelereignisse ab einer gewissen Mindestamplitude des den jeweiligen Messwert repräsentierenden Signals wird sichergestellt, dass der Radsatz stets von vergleichbaren Randbedingungen beeinflusst wird. Der Mindestwert wird dabei so gewählt, dass eine ausreichende Anzahl von signifikanten Ereignissen erwartet werden kann. Geringe Anregungen des Radsatzes, welche ohnehin keine Eigenschwingungen anregen würden bleiben jedoch außer Betracht, so dass der Rechenaufwand bei der Auswertung der Signale gegenüber dem Stand der Technik drastisch reduziert wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 und Anspruch 12 angegebenen Erfindung möglich.
Besonders bevorzugt wird als die das Schwingungs verhalten des Radsatzes des Schienenfahrzeugs charakterisierende Messgröße die Beschleunigung des Radsatzes in vertikaler Richtung herangezogen, wobei ein signifikantes Ereignis innerhalb des Zeitverlaufs der Beschleunigung dadurch identifiziert wird, dass die gemessene Beschleunigung des Radsatzes einen definierten Mindestwert überschritten hat. Dann ist davon auszugehen, dass der Radsatz den Kontakt zur Schiene kurzfristig nahezu verliert und dadurch annähernd frei schwingen kann, wodurch sich die Eigenschwingungsform ungestört, d.h. ohne den die Steifigkeit und Dämpfung des Radsatzes beeinflussenden Kontakt mit angrenzenden Strukturen ausbilden kann. Beispielsweise beträgt der vorgegebene Mindestwert für die vertikale Beschleunigung wenigstens 10 g (10 m/s2). Mit einem solchen vorgegebenen Mindestwert für die Vertikalbeschleunigung zur Festlegung des Ereignis-Zeitpunkts, ab welchem der Frequenzgang gebildet und analysiert bzw. mit wenigstens einem Referenz- Frequenzgang verglichen wird, kann insbesondere ein Riss bei dem Radsatz (Rad und/oder Welle) zuverlässig detektiert werden.
Weiterhin besonders bevorzugt wird der Frequenzgang aus dem Zeitverlauf des Messsignals durch eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) erzeugt. Hiermit lassen sich mit vertretbarem rechentechnischen Aufwand zuverlässige Ergebnisse erzielen.
Beispielsweise stellt die definierte Zeitdauer, für welche der Frequenzgang des Zeitverlaufs des Messsignals gebildet wird, ein stets festes Zeitintervall dar, beispielsweise zwischen 5 und 500 Millisekunden. Denn ein solches relativ kurzes Zeitfenster genügt, um eine aussagekräftige Fourier-Transformation durchzuführen und einen aussagekräftigen Frequenzgang zu erhalten, aus welchem die modalen Parameter wie Eigenfrequenz, Amplitude der Eigenfrequenz coe, Lersche Dämpfung De sowie dynamische Steifigkeit S (co) bzw. die dynamische Nachgiebigkeit N (co) ersichtlich bzw. bestimmbar sind.
Alternativ beginnt die definierte Zeitdauer, für welche der Frequenzgang des Zeitverlaufs des Messsignals gebildet wird ab dem Ereignis-Zeitpunkt und endet aber, wenn eine bestimmte charakterisierende Eigenschaft der Schwingung wie ein bestimmtes Maß des Abklingens der Schwingung eintritt oder ein weiteres oder nächstes signifikantes Ereignisses auftritt. In diesem Fall ist daher die Zeitdauer zwar definiert durch Anfang und Ende, aber nicht stets gleich lang.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Referenz-Frequenzgang ein erwarteter Frequenzgang ist, welcher rechnerisch per Modellrechnung oder auf der Basis eines exemplarischen Muster- Radsatzes erzeugt wird. Alternativ kann der Referenz-Frequenzgang ein während des Betriebs des Schienenfahrzeugs aus Zeitverläufen der Messgröße(n) zuvor gebildeter Frequenzgang des überwachten Radsatzes sein oder er stellt eine Mittelung mehrerer Frequenzgänge des überwachten Radsatzes oder mehrerer anderer Radsätze dar. Nicht zuletzt kann der Frequenzgang auch mit mehreren, während des Betriebs des Schienenfahrzeugs aus Zeitverläufen der Messgröße(n) gebildeten Referenz-Frequenzgängen des überwachten Radsatzes für eine statistische Auswertung über der Zeit verglichen werden.
Der so gewonnene Referenz-Frequenzgang des Radsatzes stellt damit eine Art charakteristischer „Radsatz-Fingerabdruck" dar, der für jeden Radsatz, vorzugsweise individuell ermittelt und zu Analysezwecken für den Vergleich mit Referenzdaten und der anschließenden, aus dem Vergleich hervorgehenden Auswertung bzw. Bewertung gespeichert wird. All diese Methoden sind geeignet, um rechnerisch bzw. anhand statistischer Analysen Daten für den oder die Referenz-Frequenzgänge zu gewinnen.
Der Vergleich des gebildeten Frequenzgangs mit dem wenigstens einen Referenz- Frequenzgang erfolgt bevorzugt anhand wenigstens eines modalen Parameters wie Eigenfrequenz coe, Amplitude der Eigenfrequenz coe, Lehrsche Dämpfung De oder Nachgiebigkeit N bzw. Steifigkeit S.
Bei dem Vergleich des gebildeten Frequenzgangs mit dem wenigstens einen Referenz- Frequenzgang wird bevorzugt der Einfluss des aktuellen Verschleißzustands des Radsatzes und die aktuelle Drehzahl des Radsatzes berücksichtigt. Dadurch lässt sich mit wenig Signalverarbeitungsaufwand die Aussagegenauigkeit weiter verbessern.
Weitere, die Erfindung fortbildende Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. In der Zeichnung zeigt:
Fig. l ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Überwachung des Fahrverhaltens eines Schienenfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
Fig.2 ein Beschleunigungs-Zeit-D iagramm eines üb erwachten Rads atz e s de s Schienenfahrzeugs als Folge eines signifikanten Ereignisses;
Fig.3 ein Beschleunigungs-Frequenz-Diagramm eines Referenz-Frequenzgangs.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Im bestimmungsgemäßen Betrieb rollen die Radsätze eines Schienenfahrzeugs über einen Schienenfahrweg. Je nach Fahrgeschwindigkeit und Zustand des Schienenfahrwegs erfahren die Radsätze eine Schwingungsanregung. Diese Schwingungsanregung führt zu Schwingungen der Radsätze bzw. deren Teile einerseits absolut im Raum und andererseits relativ zu angrenzenden Strukturen bzw. relativ zueinander. Ein Radsatz besteht dabei typischerweise aus zwei durch eine Achse verbundenen Rädern, wie Fig.l zeigt.
Gemäß Fig.1 sind an einem Radsatz 1 eines - nicht weiter dargestellten - Schienenfahrzeuges ein oder mehrere Sensoren 2 angebracht, welche vorzugsweise als Beschleunigungssensoren Beschleunigungen des Radsatzes 1 oder eines Teils hiervon beispielsweise in Vertikalrichtung erfassen und entsprechende Messsignale erzeugen. Durch die Erfassung der Messwerte der Sensoren 2 und Weiterleitung an eine Signalerfassungseinheit 3 wird dort ein zeitlicher Beschleunigungsverlauf der Vertikalbeschleunigung des Radsatzes gebildet. Die Signalerfassungseinheit 3 identifiziert weiterhin sog.„signifikante Ereignisse" innerhalb des zeitlichen Beschleunigungsverlaufs sowie die zugeordneten Ereignis-Zeitpunkte t0.
Unter einem„signifikanten Ereignis" innerhalb des Zeitverlaufs des Messsignals ist ein Ereignis zu verstehen, bei welchem die Messgröße oder das Messsignal einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet. Im vorliegenden Fall werden die Messsignale beispielsweise dahingehend überwacht, ob die gemessene Vertikalbeschleunigung einen Beschleunigungsmindestwert oder eine Beschleunigungsmindestamplitude überschreitet. Beispielsweise beträgt der vorgegebene Beschleunigungsmindestwert a^ für die vertikale Beschleunigung wenigstens +10g bzw. - 10g (m/s2). Im vorliegenden Fall sind signifikante Einzelereignisse Beschleunigungsmaxima MAXi, welche je nachdem ob der Radsatz in Vertikalrichtung gerade beschleunigt oder verzögert wird positiv oder negativ sein können und eine Mindestamplitude amin im Betrag überschreiten, wie Fig.2 zeigt.
Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der überwachte Radsatz eine Fuge oder eine Unebenheit des Schienenfahrwegs überfährt und dadurch insbesondere zu einen bestimmten Umfang überschreitenden Vertikalschwingungen angeregt wird, wie sie in Fig.2 dargestellt sind. Bei ausreichender Größe des vorgegebenen Mindestwerts a^n kann davon ausgegangen werden, dass der Radsatz 1 zu einer eindeutig detektierbaren harmonischen Eigenschwingung mit charakteristischer Eigenfrequenz coe angeregt wird. Aufgrund der Materialdämpfung und die durch die Verbindung zu angrenzenden Strukturen bedingte Dämpfung klingen die Schwingungsamplituden der angeregten Eigenschwingung mit der Zeit ab, wie der Verlauf des Beschleunigungszeitsignals von Fig.2 zeigt bzw. die Eigenschwingung wird durch ein weiteres signifikantes Ereignis neu angeregt. Alternativ kann jede andere Größe oder auch eine Kombination mehrerer anderer Größen als Zeitsignal erfasst werden, welche geeignet ist, eine Schwingung des Radsatzes in Eigenschwingungsform als Antwort auf eine Fremdanregung zu charakterisieren. Als Messgrößen kommen dabei außer der Vertikalbeschleunigung beispielsweise auch Beschleunigungen in beliebiger Richtung, der Bewegungsweg und/oder die Geschwindigkeit des Radsatzes oder von Teilen hiervon in Frage. Nicht zuletzt ist auch denkbar, dass Schwingungen des Radsatzes dynamische Kräfte oder Drücke erzeugen, die dann durch einen Kraft- bzw. Druckaufnehmer messbar und als zeitliches Kraft- bzw. Drucksignal darstellbar sind. Entscheidend für die Wahl der Messgröße oder auch eine Kombination mehrerer Meßgrößen ist deren Eignung, Eigenschwingungen des überwachten Radsatzes bestmöglich darstellen zu können.
Anschließend bildet eine Frequenzanalyseeinheit 4 den Frequenzgang aus dem Zeitverlauf des Beschleunigungssignals von dem Ereignis-Zeitpunkt an über eine definierte Zeitdauer ta. Bevorzugt stellt die definierte Zeitdauer ta ein stets festes Zeitintervall ab dem Ereignis- Zeitpunkt t0 dar, beispielsweise zwischen 5 und 500 Millisekunden ab dem Ereignis-Zeitpunkt t0, wie beispielsweise aus Fig.2 hervorgeht.
Alternativ beginnt die definierte Zeitdauer ta, für welche der Frequenzgang des Zeitverlaufs des Messsignals gebildet wird ab dem Ereignis-Zeitpunkt t0 und endet, wenn eine bestimmte charakterisierende Eigenschaft der Schwingung wie ein bestimmtes Maß des Abklingens der Schwingung eintritt oder ein weiteres oder ein nächstes signifikantes Ereignis auftritt.
Der Frequenzgang wird beispielsweise dadurch gebildet, dass das Zeitsignal einer Fourier- Transformation unterzogen wird. Aus dem Frequenzgang können dann die Kennwerte der durch das signifikante Ereignis angeregten Eigenschwingung, d.h. die geometrische Eigenschwingungsform (bei Vorhandensein einer Mehrzahl von Sensoren, welche über den Radsatz verteilt angeordnet sind), die zu dieser Eigenschwingungsform gehörenden modalen Parameter Eigenfrequenz coe, Amplitude der Eigenfrequenz coe, Lersche Dämpfung De sowie Steifigkeit Se bzw. Nachgiebigkeit Ne in bekannter Weise bestimmt werden. Es müssen dabei nicht sämtliche Kennwerte der Eigenschwingung bestimmt werden, einzelne können ausreichend sein.
Weiterhin ist eine Vergleichseinheit 5 zum Vergleichen des aus dem Zeitsignal gebildeten Frequenzgangs mit wenigstens einem in einer Speichereinheit 7 gespeicherten Referenz- Frequenzgang vorgesehen. Dabei kann der Referenz-Frequenzgang ein erwarteter Frequenzgang sein, welcher rechnerisch per Modellrechnung oder auf der Basis eines exemplarischen Muster-Radsatzes z.B. anhand einer experimentellen Modalanalyse erzeugt wird. Alternativ kann der Referenz-Frequenzgang auch ein während des Betriebs des Schienenfahrzeugs aus Zeitverläufen der Messgröße zuvor gebildeter Frequenzgang des überwachten Radsatzes sein oder er stellt eine Mittelung mehrerer Frequenzgänge des überwachten Radsatzes oder mehrerer anderer Radsätze dar. Nicht zuletzt kann der aus dem Zeitverlauf gemäß Fig.2 gebildete Frequenzgang auch mit mehreren, während eines vorangehenden Betriebs des Schienenfahrzeugs gebildeten Referenz-Frequenzgängen des überwachten Radsatzes für eine statistische Auswertung über der Zeit verglichen werden.
In Fig.3 ist ein solcher Referenz-Frequenzgang dargestellt, welcher bei einer Frequenz von ca. 0,27 kHz ein Maximum aufweist, welches eine der Eigenfrequenzen coe des Radsatzes darstellt. Der Vergleich des aus den im Betrieb gewonnenen Messwerten gebildeten Frequenzgangs mit dem Referenz-Frequenzgang erfolgt bevorzugt anhand wenigstens eines modalen Parameters wie Eigenfrequenz coe, Amplitude der Eigenfrequenz coe, Lehrsche Dämpfung De oder Nachgiebigkeit Ne bzw. Steifigkeit Se.
Bei einer stoßförmigen Kraftanregung des Radsatzes, welcher idealisiert einen Einmassenschwinger mit der Masse m darstellt, der über eine Feder mit der Federsteifigkeit c und einem Dämpfer mit der Dämpfung D an den Wagenkasten angebunden ist, stellt sich nach dem Einschwingvorgang eine stationäre, sinusförmige Schwingung mit der Eigenfrequenz
1-1 (1)
m und der Lehrschen Dämpfung
Figure imgf000014_0001
sowie der dynamischen Nachgiebigkeit (mit Real- und Imaginärteil)
Figure imgf000014_0002
1 + j - 2 D · CD / ωβ - (ω / coe) ein. Weicht einer dieser modalen Parameter oder mehrere modalen Parameter signifikant, d.h. um einen Mindestwert von dem entsprechenden Wert des Referenz-Frequenzgangs ab, so ist dies ein Hinweis auf einen Defekt des überwachten Radsatzes, insbesondere auf eine Rissbildung in der Welle oder in einem Rad.
Wenn beispielsweise die Welle eines Radsatzes einen Riss aufweist, so nimmt die dynamische Nachgiebigkeit N (co) zu, was sich in einem„weicheren" System mit einer gegenüber einer unbeschädigten Welle kleineren Eigenfrequenz coe sowie in einer größeren Lehrschen Dämpfung De niederschlägt. Weiterhin wird der Frequenzpeak bei der Eigenfrequenz coe, d.h. die maximale Amplitude der Eigenfrequenz coe im Frequenzgang größer. Die Abweichung von Kenngrößen des aus dem Zeitsignal gebildeten Frequenzgangs in Bezug zu dem gespeicherten Referenz-Frequenzgang wird durch eine Auswerteeinheit 6 bewertet. Dabei kann auch der Einfluss des aktuellen Verschleißzustands des Radsatzes und die aktuelle Drehzahl des Radsatzes berücksichtigt werden.
Die Signalerfassungseinheit 3, die Frequenzanalyseeinheit 4, die Vergleichseinheit 5, die Auswerteeinheit 6 sowie die Speichereinheit 7 für den Referenz-Frequenzgang können beispielsweise als kombinierte Signalerfassungs- und Auswerteeinrichtung 8 in einem einzigen Mikro-Computer realisiert sein.
Um einen Mittelwert von aus zeitlich vorangehend aufgenommenen Zeitsignalen gebildeten Frequenzgängen zu bilden, kann die Signalerfassungs- und Auswerteeinrichtung 8 weiterhin eine hier nicht explizit gezeigte Mittelungseinheit beinhalten, welche mehrere Frequenzgänge des überwachten Radsatzes oder mehrerer anderer Radsätze mittelt und daraus einen Referenz-Frequenzgang bildet.
Bezugszeichen
1 Radsatz
2 Sensor
3 Signalerfassungseinheit
4 Frequenzanalyseeinheit
5 Vergleichseinheit
6 Auswerteeinheit
7 Speichereinheit
8 Signalerfassungs- und Auswerteeinrichtung 8
MAXi Beschleunigungsmaximum
ta Zeitdauer
amin Mindestamplitude

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Überwachen des Fahrverhaltens eines Schienenfahrzeugs, bei dem wenigstens eine, das Schwingungs verhalten wenigstens eines Radsatzes des Schienenfahrzeugs charakterisierende Messgröße wie die Bewegung, die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des Radsatzes oder die auf den Radsatz wirkende Kraft durch mindestens einen, ein entsprechendes Messsignal liefernden Sensor (2) erfasst wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Identifizieren wenigstens eines signifikanten Ereignisses oder einer Kombination mehrerer signifikanter Ereignisse innerhalb des Zeitverlaufs des Messsignals, bei welchem die Messgröße einen vorgegebenen Schwellwert über- oder unterschreitet sowie Identifizieren des Ereignis-Zeitpunkts, an welchem dieses signifikante Ereignis stattgefunden hat,
- Bilden des Frequenzgangs aus dem Zeitverlauf des Messsignals von dem Ereignis- Zeitpunkt an, wobei der Frequenzgang für eine definierte Zeitdauer (ta) ab dem Ereignis-Zeitpunkt gebildet wird,
- Vergleichen des gebildeten Frequenzgangs mit wenigstens einem gespeicherten Referenz-Frequenzgang,
- Bewertung des Schwingungs Verhaltens des Radsatzes abhängig von der Abweichung des gebildeten Frequenzgangs von dem wenigstens einen gespeicherten Referenz- Frequenzgang.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als die das Schwingungs verhalten des Radsatzes des Schienenfahrzeugs charakterisierende Messgröße die Beschleunigung des Radsatzes (1) in vertikaler Richtung herangezogen wird, wobei ein signifikantes Ereignis innerhalb des Zeitverlaufs der Beschleunigung dadurch identifiziert wird, dass die gemessene Beschleunigung des Radsatzes (1) einen definierten Mindestwert (amin) überschritten hat.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des definierten Mindestwerts (amin) für die vertikale Beschleunigung wenigstens 10 g beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzgang aus dem Zeitverlauf des Messsignals durch eine Fast-Fourier- Transformation (FFT) erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Zeitdauer(ta), für welche der Frequenzgang des Zeitverlaufs des Messsignals gebildet wird, ein stets festes Zeitintervall darstellt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Zeitdauer (ta), für welche der Frequenzgang des Zeitverlaufs des Messsignals gebildet wird ab dem Ereignis-Zeitpunkt beginnt und endet, wenn eine bestimmte charakterisierende Eigenschaft der Schwingung wie ein bestimmtes Maß des Abklingens der Schwingung eintritt oder ein weiteres oder nächstes signifikantes Ereignisses auftritt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenz-Frequenzgang ein erwarteter Frequenzgang ist, welcher rechnerisch per Modellrechnung oder auf der Basis eines exemplarischen Muster-Radsatzes erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenz-Frequenzgang wenigstens ein während des Betriebs des Schienenfahrzeugs aus Zeitverläufen der Messgröße gebildeter Frequenzgang des überwachten Radsatzes (1) ist oder eine Mittelung mehrerer Frequenzgänge des überwachten Radsatzes (1) oder mehrerer anderer Radsätze darstellt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzgang mit mehreren, während des Betriebs des Schienenfahrzeugs aus Zeitverläufen der Messgröße gebildeten Referenz-Frequenzgängen des überwachten Radsatzes (1) für eine statistische Auswertung über der Zeit verglichen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des gebildeten Frequenzgangs mit dem wenigstens einen Referenz- Frequenzgang anhand wenigstens eines modalen Parameters wie Eigenfrequenz, Lehrsche Dämpfung oder Nachgiebigkeit erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Vergleich des Frequenzgangs mit dem wenigstens einen Referenz- Frequenzgang der Einfluss des aktuellen Verschleißzustands des Radsatzes und die aktuelle Drehzahl des Radsatzes (1) berücksichtigt wird.
12. Vorrichtung zum Überwachen des Fahrverhaltens eines Schienenfahrzeugs, bei dem wenigstens eine, das Schwingungs verhalten wenigstens eines Radsatzes (1) des Schienenfahrzeugs charakterisierende Messgröße wie die Bewegung , die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des Radsatzes oder die auf den Radsatz wirkende Kraft durch mindestens einen, ein entsprechendes Messsignal liefernden Sensor (2) erfasst wird, gekennzeichnet durch eine Signalerfassungs- und Auswerteeinrichtung (8), welche derart ausgebildet ist, dass sie wenigstens folgende Schritte ausführt:
—Identifizieren wenigstens eines signifikanten Ereignisses oder einer Kombination mehrerer signifikanter Ereignisse innerhalb des Zeitverlaufs des Messsignals, bei welchem die Messgröße einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet sowie Identifizieren des Ereignis-Zeitpunkts, an welchem dieses signifikante Ereignis stattgefunden hat,
- Bilden des Frequenzgangs aus dem Zeitverlauf des Messsignals von dem Ereignis- Zeitpunkt an, wobei der Frequenzgang für eine definierte Zeitdauer (ta) ab dem Ereignis-Zeitpunkt gebildet wird,
- Vergleichen des gebildeten Frequenzgangs mit wenigstens einem gespeicherten Referenz-Frequenzgang,
- Bewertung des Schwingungsverhaltens des Radsatzes abhängig von der Abweichung des gebildeten Frequenzgangs von dem wenigstens einen gespeicherten Referenz- Frequenzgang.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerfassungsund Auswerteeinrichtung wenigstens folgendes umfasst:
- Eine Signalerfassungseinheit (3), welche signifikante Ereignisse innerhalb des
Zeitverlaufs des Messsignals sowie die zugeordneten Ereignis-Zeitpunkts identifiziert,
- eine Frequenzanalyseeinheit (4), welche den Frequenzgang aus dem Zeitverlauf des Messsignals von dem Ereignis-Zeitpunkt an über die definierte Zeitdauer (ta) bildet,
- eine Vergleichseinheit (5) zum Vergleichen des gebildeten Frequenzgangs mit dem wenigstens einen gespeicherten Referenz-Frequenzgang,
- eine Auswerteeinheit (6) zur Bewertung des Schwingungs Verhaltens des Radsatzes abhängig von der Abweichung des gebildeten Frequenzgangs von dem wenigstens einen gespeicherten Referenz-Frequenzgang.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerfassungsund Auswerteeinrichtung (8) weiterhin eine Mittelungseinheit beinhaltet, welche mehrere Frequenzgänge des überwachten Radsatzes oder mehrerer anderer Radsätze mittelt und daraus den Referenz-Frequenzgang bildet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (2) zur Erfassung der Beschleunigung des Radsatzes (1) in vertikaler Richtung vorgesehen ist.
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Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201204897A UA104777C2 (ru) 2009-09-18 2010-09-14 Способ и устройство для контроля ходового состояния единицы рельсового подвижного состава
CN201080041682.0A CN102549406B (zh) 2009-09-18 2010-09-14 用于监控轨道车辆的行驶状态的方法和装置
EP10752823.4A EP2478346B1 (de) 2009-09-18 2010-09-14 Verfahren und vorrichtung zur überwachung des fahrverhaltens eines schienenfahrzeugs
CA2774549A CA2774549C (en) 2009-09-18 2010-09-14 Method and device for monitoring the driving behavior of a railway vehicle
US13/496,620 US8577546B2 (en) 2009-09-18 2010-09-14 Method and device for monitoring the driving behavior of a railway vehicle
BR112012006167A BR112012006167B1 (pt) 2009-09-18 2010-09-14 método e dispositivo de monitoramento do comportamento de condução de um veículo ferroviário
JP2012529242A JP5661776B2 (ja) 2009-09-18 2010-09-14 軌条走行車両の走行特性を監視する方法および装置
AU2010297376A AU2010297376B2 (en) 2009-09-18 2010-09-14 Method and device for monitoring the driving behavior of a railway vehicle
KR1020127009886A KR101742339B1 (ko) 2009-09-18 2010-09-14 철도 차량의 주행 거동을 모니터하는 방법 및 장치
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180065628A (ko) * 2016-12-08 2018-06-18 재단법인대구경북과학기술원 철도차량이상판별장치 및 철도차량 이상 판별 방법

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084160A1 (de) * 2011-10-07 2013-04-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung
AU2013266261B2 (en) 2012-05-23 2016-02-25 International Electronic Machines Corporation Ultrasonic spectroscopic analysis-based inspection of rail components
US9310340B2 (en) * 2012-05-23 2016-04-12 International Electronic Machines Corp. Resonant signal analysis-based inspection of rail components
CN103674578B (zh) * 2012-09-14 2016-07-06 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 高速列车运行动力学性能状态的检测方法
DE102012219210A1 (de) * 2012-10-22 2014-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Schienenbrucherkennung
DE102013100250A1 (de) 2013-01-11 2014-07-31 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren eines Streumittels und zum Steuern eines Aufbringens eines Streumittels auf eine Schiene für ein Schienenfahrzeug
US9607446B2 (en) 2013-09-18 2017-03-28 Global Patent Operation System and method for identifying damaged sections of a route
US9469198B2 (en) * 2013-09-18 2016-10-18 General Electric Company System and method for identifying damaged sections of a route
US9415784B2 (en) * 2014-10-10 2016-08-16 Progress Rail Services Corporation System and method for detecting wheel condition
DE102015002517A1 (de) * 2015-03-02 2016-09-08 Schenck Process Gmbh Diagnoseeinrichtung zur Feststellung einer Unrundheit an Schienenfahrzeugrädern nach einem Kraftstoß-Auswerteverfahren
KR20170001005A (ko) * 2015-06-25 2017-01-04 주식회사 디에스텍 실시간 주파수 계산을 위한 진동 계측기
WO2020047280A2 (en) * 2018-08-30 2020-03-05 Voestalpine Signaling Usa Inc. Railcar acoustic monitoring system and method of use
DE102020200568A1 (de) * 2020-01-17 2021-07-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Fahrzeugs, Steuerung für einen Antrieb eines Fahrzeugs, Antrieb mit einer solchen Steuerung, und Fahrzeug mit einem solchen Antrieb
KR102409770B1 (ko) * 2020-07-22 2022-06-20 케이티엠엔지니어링(주) 모터카 상태 탐지 시스템
EP3988896B1 (de) * 2020-10-23 2023-04-05 Hitachi, Ltd. Verfahren und system zur diagnose einer drehmaschine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000060322A1 (de) * 1999-04-01 2000-10-12 Siemens Schweiz Ag Verfahren und vorrichtung zur überwachung der fahrgestelle von mehrachsigen fahrzeugen
WO2000076828A1 (de) * 1999-06-09 2000-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines fahrzeugs und/oder zum überwachen eines fahrwegs während des betriebsmässigen fahrens des fahrzeugs
GB2365528A (en) * 2000-03-16 2002-02-20 Ford Global Tech Inc Method of detecting and correcting vehicle vibration in assembly process
EP1274979A1 (de) * 2000-04-19 2003-01-15 Deutsche Bahn AG Verfahren und vorrichtung zum überwachen des fahrverhaltens von schienenfahrzeugen

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE453984B (sv) * 1984-08-14 1988-03-21 Karl Rune Soren Hallberg Forfarande och anordning for att detektera hjul med skadade lopytor hos relsfordon
DE3437661C2 (de) * 1984-10-13 1986-08-14 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Verfahren zum Bestimmen reparaturbedürftiger Bauteile einer Fahrzeugeinheit
JP3100757B2 (ja) * 1992-06-02 2000-10-23 三菱電機株式会社 監視診断装置
US5433111A (en) * 1994-05-05 1995-07-18 General Electric Company Apparatus and method for detecting defective conditions in railway vehicle wheels and railtracks
JP4246919B2 (ja) * 1998-08-10 2009-04-02 東急車輛製造株式会社 鉄道車両の脱線検知方法及び脱線検知装置
US6377876B1 (en) * 1998-12-17 2002-04-23 General Electric Company Locomotive diagnostic system
US6101432A (en) * 1999-11-18 2000-08-08 Ford Global Technologies, Inc. Vehicle rattle detection method and system
JP4621377B2 (ja) * 2001-04-25 2011-01-26 潔 大石 電気車制御装置
US6675653B2 (en) * 2001-08-17 2004-01-13 Robert Bosch Corporation Method and system for detecting drive train vibrations
US7437274B2 (en) * 2002-02-08 2008-10-14 Ford Motor Company Method and apparatus for objective measurement of noise
JP3874110B2 (ja) * 2002-08-30 2007-01-31 日本精工株式会社 異常診断システム
US7184930B2 (en) * 2002-08-30 2007-02-27 Nsk Ltd. Method and device for monitoring status of mechanical equipment and abnormality diagnosing device
JP2004218814A (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 Nsk Ltd 軸受装置
DE10252875A1 (de) * 2002-11-12 2004-05-27 Bayerische Motoren Werke Ag Betriebsfestigkeitsprüfung von Bauteilen eines Kraftfahrzeuges
US7213789B1 (en) * 2003-04-29 2007-05-08 Eugene Matzan System for detection of defects in railroad car wheels
US6951132B2 (en) * 2003-06-27 2005-10-04 General Electric Company Rail and train monitoring system and method
DE102004021550A1 (de) * 2004-05-03 2004-10-21 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Ermittlung von Überbeanspruchungen eines Fahrzeugfahrwerks
JP4347760B2 (ja) * 2004-07-07 2009-10-21 株式会社データ・テック 移動体の運行管理方法、システム及びその構成装置
JP2006194629A (ja) * 2005-01-11 2006-07-27 Nsk Ltd 異常診断装置
JP2007278895A (ja) 2006-04-07 2007-10-25 Nsk Ltd 異常診断装置および異常診断方法
JP4388532B2 (ja) * 2006-07-10 2009-12-24 東海旅客鉄道株式会社 鉄道車両の異常検知装置
DE102007024065B8 (de) * 2007-05-22 2009-05-14 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Fehlerüberwachung von Fahrwerkskomponenten von Schienenfahrzeugen
US7945362B2 (en) * 2007-06-22 2011-05-17 Advics Co., Ltd. Apparatus and method for power hop detection and mitigation
AU2008271145A1 (en) * 2007-06-27 2009-01-08 Amsted Rail Company, Inc. Acoustic monitoring of railcar running gear and railcars
DE102008010113A1 (de) * 2008-02-20 2009-08-27 Continental Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Fahrwerkregelsystemen
JP2010195345A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Railway Technical Res Inst 鉄道車両の車軸異常検知システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000060322A1 (de) * 1999-04-01 2000-10-12 Siemens Schweiz Ag Verfahren und vorrichtung zur überwachung der fahrgestelle von mehrachsigen fahrzeugen
WO2000076828A1 (de) * 1999-06-09 2000-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines fahrzeugs und/oder zum überwachen eines fahrwegs während des betriebsmässigen fahrens des fahrzeugs
GB2365528A (en) * 2000-03-16 2002-02-20 Ford Global Tech Inc Method of detecting and correcting vehicle vibration in assembly process
EP1274979A1 (de) * 2000-04-19 2003-01-15 Deutsche Bahn AG Verfahren und vorrichtung zum überwachen des fahrverhaltens von schienenfahrzeugen
EP1274979B1 (de) 2000-04-19 2004-01-07 DB Reise & Touristik AG Verfahren und vorrichtung zum überwachen des fahrverhaltens von schienenfahrzeugen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180065628A (ko) * 2016-12-08 2018-06-18 재단법인대구경북과학기술원 철도차량이상판별장치 및 철도차량 이상 판별 방법

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