WO2020173646A1 - Device and method for ascertaining acoustic events in a track using acoustic sensors - Google Patents

Device and method for ascertaining acoustic events in a track using acoustic sensors Download PDF

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WO2020173646A1
WO2020173646A1 PCT/EP2020/052102 EP2020052102W WO2020173646A1 WO 2020173646 A1 WO2020173646 A1 WO 2020173646A1 EP 2020052102 W EP2020052102 W EP 2020052102W WO 2020173646 A1 WO2020173646 A1 WO 2020173646A1
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measuring point
sensor
sen
acoustic event
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Dietmar SCHÜTZ
Boris CELAN
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Siemens Mobility GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for localizing an acoustic event in a track, in which at a measuring point located on the track with at least one sound-sensitive sensor the acoustic sound conducted through the track
  • the invention also relates to a measuring point for mounting on a track, for localizing an acoustic event in the track,
  • vibration detectors can be provided for broken rails on the track, which detect the vibrations generated in the track by moving trains. Rail breaks can be detected with this method, since the transmission of vibrations beyond a broken rail is only reduced or not possible at all. A broken rail can therefore be determined by suitable evaluation of the sensor signals, with a large number of Sensors must be attached to the tracks of the track.
  • the sensor signals are processed by a central processor
  • the challenge lies in the timely detection and localization of damage in order to avoid accidents and operational restrictions by means of preventive maintenance
  • the object of the invention is therefore to provide a method for localizing an acoustic event in a track by means of sound-sensitive sensors, with which the localization can take place reliably and inexpensively. It is also an object of the invention to specify a measuring point with which such a method can be carried out.
  • the at least one sensor detects both longitudinal waves and transverse waves of the sound conducted through the track
  • a distance of the acoustic event from the measuring point can be calculated.
  • the invention makes use of the fact that
  • Transverse waves Since these are emitted at the same time from the location of the acoustic event, the difference in time between the two wave fronts increases with increasing distance from the acoustic event due to the different speeds of sound. The distance of the acoustic event can therefore be deduced from the difference in transit time of the measurement signal at the measurement point.
  • the acoustic events are primarily triggered by trains traveling on the track. There is therefore no need for a sound generator to generate a signal. This means that the acoustic event must be examined to see whether it has anomalies that indicate damage. The damage is thus as
  • the acoustic events can be through different
  • Sources of error are influenced. These consist, for example, of wear and tear or damage to the running surface of the track
  • the acoustic event can also be influenced by the moving train itself.
  • sources of error can also be detected that are generated, for example, by defective train wheels. If these are recognized, it is thus also possible to determine the wear and tear on the rolling stock and, if necessary, from this
  • the sensor can also be used to implement an axle counting function.
  • the analysis of the sound signals also allows the detection of typical operating scenarios which, in contrast to normal travel, represent a particular burden on the rail, e.g. B. sanding when braking on slippery surfaces, or particularly strong Braking with possibly locking wheels.
  • Conclusions about the axle loads can also be drawn by evaluating the frequency components. With this information, a cumulative determination of the load on the rail track is possible. Such events are revealed by means of thorough signal analysis.
  • Sound events that are not related to a train crossing, i.e. have an external cause, can also be evaluated. Examples are:
  • the evaluation of the sensor signals is advantageously carried out with the aid of a computer.
  • This is connected to an interface of the sensor so that it can receive the sensor signals. It is also advantageous if the computer can access a database or can feed this database with data (more on this below).
  • the database is implemented by a storage unit.
  • Computer is to be interpreted broadly to include all electronic devices with computing capabilities. Computers can thus, for example, be personal computers, servers,
  • Handheld computer systems pocket PC devices, mobile radio devices and other communication devices that can process data with the aid of computers, processors and other electronic devices for
  • Be data processing which can preferably also be connected to a network.
  • “computer-aided” can be understood to mean, for example, an implementation of the method in which one or more computers executes or executes at least one method step of the method.
  • a “processor” can be understood to mean, for example, a machine or an electronic circuit.
  • a processor can in particular be a central processing unit (CPU), a microprocessor or a microcontroller, for example an application-specific integrated circuit or a digital signal processor, possibly in combination with a
  • a processor can also be, for example, an IC (integrated circuit), in particular an FPGA (field programmable gate array) or an ASIC (application-specific integrated circuit).
  • IC integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • a processor can also be understood to be a virtualized processor or a soft CPU.
  • it can also be a programmable processor that is equipped with a configuration for carrying out the aforementioned method according to the invention.
  • a “memory unit” can for example be a computer-readable memory in the form of a
  • RAM Random-Access Memory
  • hard disk a hard disk
  • the signal characteristic (preferably computer-aided) are compared with entries in a database, the entries being a
  • the signal characteristic also changes depending on the duration of the acoustic signal. These changes can be evaluated with a view to the distance covered by the acoustic signal and thus result in additional distance information.
  • the longitudinal waves and / or the transverse waves can be used here.
  • the distance information that can be derived according to this embodiment of the method according to the invention can be compared with the information that is based on
  • the signal characteristic can be given, for example, by the frequency response of the acoustic signals generated by the acoustic event. These can, for example, be a
  • Longitudinal waves and the transverse waves can be done separately.
  • the fact that higher-frequency signal components send ahead faster with increasing distance than low-frequency signal components can be used. This fact can easily be determined by means of a Fourier transformation of the signal.
  • Transverse waves are compared with entries in a database, the entries allowing a conclusion about the type of acoustic event.
  • the acoustic event is initially the cause of certain signal characteristics that can also be typified based on different groups of acoustic events. For the detection of certain events it is therefore helpful that the
  • Runtime comparison also evaluates the characteristics of the signal. In this way, events can also be recognized qualitatively, which should not occur on the monitored track per se (a rockfall is different from a broken track, for example). Even if previously unknown events are detected, security measures can be taken if a malfunction is suspected.
  • the computer program has access to a database with typed signal characteristics, which consist of typical acoustic signals
  • the signals are preferably determined and analyzed
  • Measurement drives are carried out in a manner known per se
  • Rail vehicles carried out that drive on the tracks and can take measurements. These measurements can be used in particular to generate database entries and typed
  • the sensors according to the invention can of course also be used to generate this data. This better guarantees comparability with later measurements.
  • the resulting database then serves as a basis for comparison to identify anomalies or long-term ones
  • the route-specific signal characteristics obtained can also advantageously be stored as standardized signal characteristics if these are recognized as typical cases or typical developments. For this purpose, however, as will be explained in more detail below, additional data must be used.
  • the sensor signals are compared with data from the current ferry operation and / or data from the route plan.
  • the current ferry service results from the timetable and any deviations from this timetable. Knowing the current ferry operation allows, for example, to assign the acoustic events to specific trains. This facilitates the comparison with typified signal characteristics of certain acoustic signals
  • knowing the timetable makes it possible to determine in a simple manner the direction from which the acoustic event is coming if one has knowledge of where the moving train is and, consequently, where the acoustic signal is generated.
  • a comparison with the route map is also an advantage.
  • the propagation of acoustic signals is controlled by the Course of the route influenced. This also facilitates the comparison with standardized signal characteristics, for example
  • Routes such as curves or certain track beds can be assigned.
  • the signal characteristics of passenger trains already recorded by those who generate freight trains can also be stored as standardized signal characteristics.
  • the database is expanded, and algorithms of the computer program that ensure its artificial intelligence can expand the database in a self-learning manner.
  • the measuring point has two sensors, which with respect to the
  • Track course are arranged one behind the other, due to the time difference between the sensors generated by these
  • Sensor signals the direction is determined from which the longitudinal waves and / or the transverse waves have come.
  • the direction in which the acoustic event is located is also determined using a transit time comparison.
  • this requires the two sensors, which are arranged one behind the other when viewed in the direction of the track (track course). These detect the relevant acoustic signal (which was triggered by the acoustic event) in quick succession, so that the acoustic signal comes from the direction in which the sensor is located that was the first to detect the acoustic signal.
  • a distance of the two sensors of, for example, 30 cm, there are already differences in transit time in the microsecond range, which can be recorded with modern measurement technology.
  • a network of measuring points is used, whereby due to the
  • Time difference between the two measuring points generated sensor signals the (preferably computer-aided) direction is determined from which the longitudinal waves and / or the transverse waves came.
  • the fact is advantageously used that, given the presence of sensor networks, two preferably neighboring measuring points can be used to determine the direction from which the sound triggered by the acoustic event comes. If, for example, the measuring points are 5 km apart, location-related differences in transit time of the signal belonging to the acoustic event result in the range of seconds.
  • the measuring point has sensors on both sections of the track, whereby the generated sensor signals of both tracks are output in parallel.
  • This embodiment improves the possibility of detecting external influences on the track, which are not caused by trains
  • the at least one sensor can detect both longitudinal waves and transverse waves of the sound conducted through the track
  • the measuring point is therefore advantageously suitable for carrying out the method explained in more detail above.
  • the advantages associated with performing the method are therefore also achieved by the measuring point according to the invention.
  • sensors are attached to each of the two sections of the track.
  • both tracks can be monitored at one and the same measuring point if, for example, wear in curves does not occur symmetrically on both tracks.
  • the measuring point is provided on a switch, each of the
  • Switch ends of the switch is equipped with at least one sensor to monitor the tracks leading away from the switch. At the same time, it is also possible to monitor the track bordering the start of the turnout, as this is connected to one end of the turnout or the other end of the turnout in an acoustically conductive manner depending on the position of the turnout.
  • the measuring point is connected to a computer for processing the sensor signals via the interface.
  • the computer is provided in the measuring point. This allows the sensor signals to be processed in real-time.
  • the sensor signals can be reliably transmitted via the interface to the computer, which can preferably be wired.
  • a connection for example a radio link, can also be provided between the computer and another central computer.
  • measuring point network a plurality of measuring points of the type described above are connected to a network, at least one computer for processing the measured data being integrated into the network.
  • the computer can be a central computer to which all measuring points are connected. This advantageously enables the use of cost-effective measuring points, since these do not have to be equipped with a computer. Alternatively, it is also possible for the measuring points to already pre-process the data with a computer and to carry out the measuring point network
  • the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of one another and are thus also to be regarded as part of the invention individually or in a combination other than the one shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • FIG 1 shows an embodiment of the measuring point according to the invention, with which an embodiment of the method according to the invention can be carried out, schematically in section,
  • FIG. 2 shows a switch with further embodiments of the
  • FIG. 3 shows another embodiment of the invention
  • FIG. 1 a track 11 with two track strings 12 is shown in section, the rail strings being mounted on a rail sleeper 13.
  • a sensor SEN which is shown schematically in each case, is attached to each of the tracks 12. Both sensors SEN result in a measuring point 14 for acoustic vibrations in the two track sections 12. Not shown, but just as possible, it is that the measuring point extends over only one track section and the other track section is designed without a sensor SEN.
  • Part of the measuring point 14 is also a computer C, which is connected to the sensors SEN via signal lines 16.
  • the computer C also forms part of the measuring point 14, which is indicated by the dash-dotted line. This enables a decentralized evaluation of the sensor signals in each measuring point by the computer C provided there.
  • the computer C is connected to a central computer CZ via a connecting line 17.
  • This central computer is provided for collecting data from different computers C, CI, C2, these computers C, CI, C2 also forming further measuring points with sensors not shown in detail. In this way, the recorded data from different measuring points can be compared.
  • the central computer CZ is connected to a database DAT.
  • this database DAT are typed
  • Signal characteristics are stored, which can be compared with the measured signal characteristics on the track for comparison.
  • the comparison can take place both in the central computer CZ and in the local computers CI, C2, in which case these are supplied with the data from the database DAT via the central computer CZ.
  • Signal characteristics can, on the one hand, be events that have not yet been recorded, e.g. B. a falling rock or the like rolling over the track body. It is also possible, however, to record new, standardized signal characteristics for progressive track wear, so that the track wear can be determined by a corresponding comparison with standardized signal characteristics. A certain operating time of a certain track is necessary for this, since the signs of wear only appear after a certain operating time. These changes in the signal characteristics are also called time-specific changes in the route-specific ones
  • a switch is shown schematically. This has two switch ends 19 and a switch beginning 20.
  • the turnout ends 19 are the branched part of the turnout, while the turnout start 20 represents the single-track part of the turnout, regardless of the direction in which the turnout will travel.
  • the switch tongues 21, which enable the switch to be set in a manner known per se, can also be seen.
  • the position of the switch shown in FIG. 2 is "straight ahead".
  • a measuring point 14 is provided at each of the two switch ends 19. At these measuring points, only the SEN sensors attached to both tracks are shown schematically by circles.
  • the computer C which processes the sensor signals according to FIG. 1, is not shown in more detail in FIG.
  • Switch start 20 provided a further measuring point 14, which is also equipped with two sensors SEN.
  • two sensors SEN of the switch start 20 can always form a pair with the sensors SEN of the switch end 19, so that the distance between these sensors SEN is used to measure the transit time difference of the signal from one sensor SEN to the other Sensor SEN can be measured. This difference in transit time can be used to determine the direction from which the measured acoustic signal came.
  • the equipment of both turnout ends 19 makes it possible to monitor both the one continuing track section and the other away track section.
  • FIG. 14 Another exemplary embodiment of the measuring point 14 is shown in FIG.
  • this measuring point has two sensors SEN1 and SEN2 on one and the same rail track 12, which can, for example, be 30 cm apart. The distance is measured in the longitudinal extent of the track 12.
  • sensors can also be attached in the manner just described to the track behind the track shown. These cannot be seen, however, since FIG. 3 is a side view of the track 11.
  • the computer C is also equipped with an antenna A which communicates with a corresponding antenna A of the central computer CZ with a connected database DAT via a radio interface 22.
  • the arrangement of the sensors SEN1 and SEN2 advantageously enable the direction of the received signal to be determined in one and the same measuring point.
  • the distance between the two sensors SEN1 and SEN2 already leads to a measurable difference in transit time of the measured signal. Because of the low Distance of the two sensors SEN1 and SEN2 also ensures that the measured signal does not change significantly on the way between the two sensors SEN1 and SEN2. Because of this, it is particularly easy to recognize the identity of the measured signal in this case.
  • various imperfections that could generate acoustic events are shown on track 11.
  • This can be, for example, a welded connection 23, a defect 24 (for example corrugation) on the running surface of the rail track or a boulder 25. While the boulder 25 independently generates an acoustic event when it rolls onto the track 11, the connection 23 and the flaw 24 can only be recognized in a standardized signal characteristic when a rail vehicle 26 rolls over the track.
  • the rolling noise of the wheels 27 of the rail vehicle 26 can be recorded by the sensors SEN1 and SEN2 and is changed by the connection 23 or the defect 24 as soon as this becomes apparent
  • Rail vehicle 26 is located beyond these anomalies.
  • the acoustic event that is measured is therefore the change in the noises that are generated by the rolling wheels 27.

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Abstract

The invention relates to a method for locating an acoustic event in a track 11. In the method, a measuring point 14 on the track is used in order to capture sound conducted through the track section 12 via sensors SEN. The sound characteristic can be used to ascertain defects in the track 11 for example. In order to detect same, a computer C is provided which can also be connected to a central computer GZ. According to the invention, longitudinal waves and transverse waves of the sound being conducted through the track are detected using the sensor. In this manner, a distance measurement of the acoustic event is made possible advantageously using only one sensor because during the propagation of longitudinal waves and transverse waves, a transit time difference results which becomes greater as the distance to the acoustic event increases. The invention also relates to a measuring point by means of which the method according to the invention can be carried out.

Description

Beschreibung description
Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung akustischer Ereignisse mittels Schallsensoren im Gleis Device and method for the determination of acoustic events by means of sound sensors in the track
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines akustischen Ereignisses in einem Gleis, bei dem an einer am Gleis befindlichen Messstelle mit mindestens einem schallempfindlichen Sensor der durch das Gleis geleitete Schall des akustischen The invention relates to a method for localizing an acoustic event in a track, in which at a measuring point located on the track with at least one sound-sensitive sensor the acoustic sound conducted through the track
Ereignisses erfasst wird und ein durch den Sensor generiertes Sensorsignal ausgegeben wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Messstelle, zur Montage an einem Gleis, zur Lokalisierung eines akustischen Ereignisses in dem Gleis, Event is detected and a sensor signal generated by the sensor is output. The invention also relates to a measuring point for mounting on a track, for localizing an acoustic event in the track,
mit mindestens einem schallempfindlichen Sensor, durch den durch das Gleis geleiteter Schall des akustischen Ereignisses erfassbar ist, und mit einer Schnittstelle, durch die ein durch den Sensor generiertes Sensorsignal ausgebbar ist. with at least one sound-sensitive sensor through which the sound of the acoustic event conducted through the track can be detected, and with an interface through which a sensor signal generated by the sensor can be output.
Im schienengebundenen Eisenbahnverkehr ist für einen reibungslosen, störungsarmen und letztendlich sicheren Betrieb neben dem rollenden Material insbesondere der Zustand der Gleise von entscheidender Bedeutung. Hierbei tritt das Problem auf, wie man den Zustand des Gleiskörpers beurteilen bzw. Veränderungen am Gleiskörper und die damit verbundenen Gefahren erkennen kann. Dabei sind komplexe Einflussfaktoren auf den Zustand der Gleise zu berücksichtigen wie zum Beispiel die im Betrieb auftretenden Belastungen bzw. deren Folgen . In rail-bound rail traffic, in addition to the rolling stock, the condition of the tracks in particular is of crucial importance for smooth, trouble-free and ultimately safe operation. Here the problem arises of how to assess the condition of the track structure or how to recognize changes to the track structure and the associated dangers. Complex influencing factors on the condition of the tracks must be taken into account, such as the loads occurring during operation or their consequences.
Gemäß der US 5743495 ist beschrieben, dass zur Detektion According to US 5743495 it is described that for detection
beispielsweise von Schienenbrüchen am Gleis Schwingungsdetektoren vorgesehen werden können, welche die durch fahrende Züge erzeugten Schwingungen im Gleis detektieren. Schienenbrüche können mit diesem Verfahren detektiert werden, da eine Weiterleitung der Schwingungen über einen Schienenbruch hinaus nur vermindert oder überhaupt nicht möglich ist. Durch geeignete Auswertung der Sensorsignale lässt sich daher ein Schienenbruch feststellen, wobei hierzu eine Vielzahl von Sensoren an den Gleissträngen des Gleises befestigt werden müssen. Die Sensorsignale werden durch einen zentralen Prozessor For example, vibration detectors can be provided for broken rails on the track, which detect the vibrations generated in the track by moving trains. Rail breaks can be detected with this method, since the transmission of vibrations beyond a broken rail is only reduced or not possible at all. A broken rail can therefore be determined by suitable evaluation of the sensor signals, with a large number of Sensors must be attached to the tracks of the track. The sensor signals are processed by a central processor
ausgewertet, der das Vorhandensein eines Schienenbruchs ermitteln kann, wobei jeweils Sensorsignale von Sensoren ausgewertet werden, welche beidseitig des aufgetretenen Schienenbruchs liegen (also vor bzw. hinter dem Schienenbruch liegen) . evaluated, which can determine the presence of a broken rail, with sensor signals from sensors being evaluated which are located on both sides of the broken rail (i.e. in front of or behind the broken rail).
Die Herausforderung besteht in der rechtzeitigen Erkennung sowie Lokalisierung von Schäden, um Unfälle zu vermeiden und mittels präventiver Wartung die Betriebseinschränkungen wie auch The challenge lies in the timely detection and localization of damage in order to avoid accidents and operational restrictions by means of preventive maintenance
Instandhaltungskosten zu minimieren. Gleichzeitig soll der Aufwand für die Lokalisierung der Schäden möglichst geringgehalten werden. Minimize maintenance costs. At the same time, the effort required to localize the damage should be kept as low as possible.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Lokalisierung eines akustischen Ereignisses in einem Gleis mittels schallempfindlicher Sensoren anzugeben, mit dem die Lokalisierung zuverlässig und kostengünstig erfolgen kann. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Messstelle anzugeben, mit der ein solches Verfahren durchführbar ist. The object of the invention is therefore to provide a method for localizing an acoustic event in a track by means of sound-sensitive sensors, with which the localization can take place reliably and inexpensively. It is also an object of the invention to specify a measuring point with which such a method can be carried out.
Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Anspruchsgegenstand (Verfahren) erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass According to the invention, this object is achieved with the initially specified subject matter (method) in that
• durch den mindestens einen Sensor sowohl Longitudinalwellen als auch Transversalwellen des durch das Gleis geleiteten Schalls detektiert werden, • The at least one sensor detects both longitudinal waves and transverse waves of the sound conducted through the track,
• aus dem Laufzeitunterschied zwischen den detektierten • from the transit time difference between the detected ones
Longitudinalwellen und Transversalwellen eine Entfernung des akustischen Ereignisses von der Messstelle (vorzugsweise rechnergestützt) berechenbar ist. Longitudinal waves and transverse waves a distance of the acoustic event from the measuring point (preferably computer-aided) can be calculated.
Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, dass sich The invention makes use of the fact that
Longitudinalwellen eines akustischen Ereignisses im Gleis schneller ausbreiten, als Transversalwellen. Während Longitudinalwellen in Stahl eine Schallgeschwindigkeit von ca. 5900 m/s aufweisen, liegt die Schallgeschwindigkeit von Transversalwellen bei ca. 3200 m/s. In einem festen Medium wie dem Schienenstrang erzeugen akustische Ereignisse immer gleichzeitig Longitudinalwellen und Longitudinal waves of an acoustic event spread faster in the track than transverse waves. While longitudinal waves in steel have a speed of sound of approx. 5900 m / s, the speed of sound in transverse waves is approx. 3200 m / s. In a solid medium such as the rail track, acoustic Events always simultaneous longitudinal waves and
Transversalwellen. Da diese gleichzeitig von dem Ort des akustischen Ereignisses ausgesendet werden, vergrößert sich aufgrund der verschiedenen Schallgeschwindigkeiten der Laufzeitunterschied zwischen den beiden Wellenfronten mit zunehmender Entfernung von dem akustischen Ereignis. Daher kann aus dem Laufzeitunterschied des Messsignals an der Messstelle auf die Entfernung des akustischen Ereignisses geschlossen werden. Transverse waves. Since these are emitted at the same time from the location of the acoustic event, the difference in time between the two wave fronts increases with increasing distance from the acoustic event due to the different speeds of sound. The distance of the acoustic event can therefore be deduced from the difference in transit time of the measurement signal at the measurement point.
Damit ist es vorteilhaft möglich, den Laufzeitunterschied mit einem einzigen Sensor zu ermitteln. Da die Frequenz der Longitudinalwellen und der Transversalwellen jeweils dem akustischen Ereignis entspricht und somit gleich ist, benötigt der Sensor eine It is thus advantageously possible to determine the transit time difference with a single sensor. Since the frequency of the longitudinal waves and the transverse waves corresponds to the acoustic event and is therefore the same, the sensor needs one
Empfindlichkeit in nur einem Frequenzbereich, in dem das akustische Ereignis gut messbar ist. Hierdurch ist vorteilhaft eine Sensitivity in only one frequency range in which the acoustic event can be easily measured. This is advantageous
kostengünstige Umsetzung des Verfahrens möglich. Dies liegt nicht nur an der Verringerung der notwendigen Anzahl an Sensoren, sondern auch daran, dass die Messstelle als Einheit am Gleis montiert werden kann, sodass Montageaufwand und nachfolgend auch Wartungsaufwand eingespart werden können. Auch die Sicherheit gegen einen Ausfall des Verfahrens wird vergrößert, da weniger Komponenten auch eine geringere Störanfälligkeit bewirken. inexpensive implementation of the process possible. This is not only due to the reduction in the number of sensors required, but also to the fact that the measuring point can be installed as a unit on the track, so that installation work and, subsequently, maintenance work can be saved. The security against failure of the method is also increased, since fewer components also result in a lower susceptibility to failure.
Die akustischen Ereignisse werden vorrangig durch die Befahrung des Gleises durch Züge ausgelöst. Es ist somit kein Schallgeber notwendig, der ein Signal erzeugt. Dies bedeutet, dass das akustische Ereignis daraufhin untersucht werden muss, ob es Anomalien aufweist, die auf einen Schaden hinweisen. Der Schaden ist somit als The acoustic events are primarily triggered by trains traveling on the track. There is therefore no need for a sound generator to generate a signal. This means that the acoustic event must be examined to see whether it has anomalies that indicate damage. The damage is thus as
Fehlerquelle für das akustische Ereignis aufzufassen. To understand the source of the error for the acoustic event.
Die akustischen Ereignisse können durch unterschiedliche The acoustic events can be through different
Fehlerquellen beeinflusst werden. Diese bestehen beispielsweise aus einer Abnutzung bzw. Schädigung der Lauffläche des Gleises Sources of error are influenced. These consist, for example, of wear and tear or damage to the running surface of the track
(Schienenkopf und Flanke) oder aus sich entwickelnden strukturellen Schwächen oder Schädigungen (beginnender oder entstandener (Rail head and flank) or from developing structural weaknesses or damage (beginning or emergent
Gleisbruch, lockere Verschraubungen an Schwellen oder an Stoßstellen) . Außerdem können externe Ereignisse eintreten, die die Integrität des Schienenstrangs beeinflussen, z.B. Broken track, loose screw connections on sleepers or on Joints). In addition, external events can occur that affect the integrity of the rail track, e.g.
Steinschlag/Felsstürze, Erdrutsche, Unfallfolgen, aber auch gezielte terroristische Anschläge auf die Infrastruktur. Die Detektion von Schäden im Gleis ermöglicht es, Wartungsmaßnahmen bzw. Reparaturen des Schienennetzes einzuleiten, bevor es zu einem endgültigen Ausfall bzw. einem Unfall kommt. Rock falls / rockfalls, landslides, consequences of accidents, but also targeted terrorist attacks on the infrastructure. The detection of damage in the track makes it possible to initiate maintenance measures or repairs of the rail network before a final failure or an accident occurs.
Weiterhin kann das akustische Ereignis auch durch den fahrenden Zug selbst beeinflusst werden. So sind auch Fehlerquellen detektierbar, die beispielsweise durch defekte Räder des Zuges erzeugt werden. Werden diese erkannt, ist es somit auch möglich, den Verschleiß des rollenden Materials zu ermitteln und hieraus gegebenenfalls Furthermore, the acoustic event can also be influenced by the moving train itself. In this way, sources of error can also be detected that are generated, for example, by defective train wheels. If these are recognized, it is thus also possible to determine the wear and tear on the rolling stock and, if necessary, from this
Wartungsmaßnahmen abzuleiten. Außerdem kann durch den Sensor auch eine Achszählfunktion realisiert werden. Derive maintenance measures. The sensor can also be used to implement an axle counting function.
Verschiedene Schadensbilder am Gleis verursachen definierte Different types of damage on the track cause defined ones
Veränderungen am Schallsignal, und sind dadurch erkennbar. Beispiele dafür sind: Changes to the sound signal, and are thus recognizable. Examples are:
• Beginnende oder vorliegende Schienenbrüche erschweren die Transmission des Schalls entlang der Schienen. Sie sind erkennbar durch sprunghafte Anstiege bei Überfahrt, oder durch den Vergleich mit dem Nachbarstrang. • Beginning or existing rail breaks make it more difficult for the sound to be transmitted along the rails. They can be recognized by sudden increases when crossing or by comparing them with the neighboring strand.
• Schlupfwellen oder Riffel erzeugen bei jeder Überfahrt eine rhythmische Anregung, ggf. besser erkennbar mit externem Wissen über die Zugzusammenstellung (aus einem Dispositionssystem) und dessen Geschwindigkeit (aus dem Sicherungssystem oder • Slip waves or ripples generate a rhythmic stimulation with every crossing, possibly better recognizable with external knowledge of the train composition (from a dispatch system) and its speed (from the safety system or
BetriebsleitSystem) Operations Management System)
• Singuläre Eindrückungen der Oberfläche oder Squats offenbaren sich durch wiederkehrende Muster, ausgelöst von jeder Achse bei Überfahrt des Zuges. • Singular impressions of the surface or squats reveal themselves through recurring patterns, triggered by each axis when the train passes over.
Die Analyse der Schallsignale erlaubt auch die Erkennung von typischen Betriebsszenarien, die im Gegensatz zur normalen Fahrt eine besondere Belastung für die Schiene darstellen, z. B. das Sanden bei Bremsungen auf rutschigem Untergrund, oder auch besonders starke Bremsungen mit ggf. blockierenden Rädern. Ebenso können durch Auswertung der Frequenzanteile Rückschlüsse auf die Achslasten gezogen werden. Mit diesen Informationen wird eine kumulative Ermittlung der Belastung des Schienenstrangs möglich. Derartige Ereignisse werden mittels durchgehender Signalanalyse offenbart. The analysis of the sound signals also allows the detection of typical operating scenarios which, in contrast to normal travel, represent a particular burden on the rail, e.g. B. sanding when braking on slippery surfaces, or particularly strong Braking with possibly locking wheels. Conclusions about the axle loads can also be drawn by evaluating the frequency components. With this information, a cumulative determination of the load on the rail track is possible. Such events are revealed by means of thorough signal analysis.
Ebenso auswertbar sind Schallereignisse, die nicht mit einer Überfahrt durch einen Zug in Verbindung stehen, also eine externe Ursache haben. Beispiele dafür sind: Sound events that are not related to a train crossing, i.e. have an external cause, can also be evaluated. Examples are:
• Direkte Manipulationen am Gleis verursachen materialbedingt eine Menge Lärm. • Direct manipulations on the track cause a lot of noise due to the material.
• Naturereignisse wie Felsstürze, Erdrutsche, • Natural events such as rockfalls, landslides,
Gleisbettabsenkungen, aber auch Unfälle mit Auswirkungen auf das Gleisbett bringen viel Energie ein, die in Schall resultiert, und ggf. auch eine starke Veränderung im Track bed lowering, but also accidents with effects on the track bed, generate a lot of energy, which results in sound, and possibly also a strong change in the
Übertragungsverhalten bewirkt. Transmission behavior causes.
• Bewusste Einspeisung eines Signals zur Warnung, über • Deliberate feeding of a warning signal about
entsprechende mobile Geräte (Rottenwarngerät) oder durch behelfsmäßiges Anschlägen. corresponding mobile devices (rotten warning device) or by makeshift attacks.
Die Auswertung der Sensorsignale wird vorteilhaft rechnergestützt durch einen Computer vorgenommen. Dieser ist mit einer Schnittstelle des Sensors verbunden, sodass dieser die Sensorsignale empfangen kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Computer auf eine Datenbank zugreifen kann bzw. diese Datenbank mit Daten füttern kann (hierzu im Folgenden noch mehr) . Die Datenbank ist durch eine Speichereinheit realisiert. The evaluation of the sensor signals is advantageously carried out with the aid of a computer. This is connected to an interface of the sensor so that it can receive the sensor signals. It is also advantageous if the computer can access a database or can feed this database with data (more on this below). The database is implemented by a storage unit.
Der Ausdruck "Computer" ist breit auszulegen, um alle elektronischen Geräte mit Datenverarbeitungseigenschaften abzudecken. Computer können somit beispielsweise Personal Computer, Server, The term "computer" is to be interpreted broadly to include all electronic devices with computing capabilities. Computers can thus, for example, be personal computers, servers,
Handheld-Computer-Systeme, Pocket-PC-Geräte, Mobilfunkgeräte und andere Kommunikationsgeräte, die rechnergestützt Daten verarbeiten können, Prozessoren und andere elektronische Geräte zur Handheld computer systems, pocket PC devices, mobile radio devices and other communication devices that can process data with the aid of computers, processors and other electronic devices for
Datenverarbeitung sein, die vorzugsweise auch zu einem Netzwerk zusammengeschlossen sein können. Unter "rechnergestützt" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Implementierung des Verfahrens verstanden werden, bei dem ein Computer oder mehrere Computer mindestens einen Verfahrensschritt des Verfahrens ausführt oder ausführen. Be data processing, which can preferably also be connected to a network. In connection with the invention, “computer-aided” can be understood to mean, for example, an implementation of the method in which one or more computers executes or executes at least one method step of the method.
Unter einem "Prozessor" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Maschine oder eine elektronische Schaltung verstanden werden. Bei einem Prozessor kann es sich insbesondere um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU), einen Mikroprozessor oder einen Mikrokontroller, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer In connection with the invention, a “processor” can be understood to mean, for example, a machine or an electronic circuit. A processor can in particular be a central processing unit (CPU), a microprocessor or a microcontroller, for example an application-specific integrated circuit or a digital signal processor, possibly in combination with a
Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen, etc. handeln. Bei einem Prozessor kann es sich beispielsweise auch um einen IC (integrierter Schaltkreis, engl. Integrated Circuit), insbesondere einen FPGA (engl. Field Programmable Gate Array) oder einen ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung, engl. Act as a storage unit for storing program instructions, etc. A processor can also be, for example, an IC (integrated circuit), in particular an FPGA (field programmable gate array) or an ASIC (application-specific integrated circuit).
Application-Specific Integrated Circuit), oder einen DSP (Digitaler Signalprozessor, engl. Digital Signal Processor) handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor oder eine Soft-CPU verstanden werden. Es kann sich beispielsweise auch um einen programmierbaren Prozessor handeln, der mit einer Konfiguration zur Ausführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüstet ist . Application-Specific Integrated Circuit), or a DSP (Digital Signal Processor). A processor can also be understood to be a virtualized processor or a soft CPU. For example, it can also be a programmable processor that is equipped with a configuration for carrying out the aforementioned method according to the invention.
Unter einer "Speichereinheit" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein computerlesbarer Speicher in Form eines In connection with the invention, a “memory unit” can for example be a computer-readable memory in the form of a
Arbeitsspeichers (engl. Random-Access Memory, RAM) oder einer Festplatte verstanden werden. Random-Access Memory (RAM) or a hard disk.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass neben dem Laufzeitunterschied auch eine Signalcharakteristik der According to one embodiment of the invention it is provided that in addition to the transit time difference, a signal characteristic of the
Longitudinalwellen und/oder der Transversalwellen berücksichtigt werden. Hierdurch können vorteilhaft zusätzliche Erkenntnisse für das Messergebnis erlangt werden, wie im Folgenden näher erläutert werden soll. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signalcharakteristik (vorzugsweise rechnergestützt) mit Einträgen einer Datenbank verglichen werden, wobei die Einträge einen Longitudinal waves and / or the transverse waves are taken into account. In this way, additional knowledge can advantageously be obtained for the measurement result, as will be explained in more detail below. According to one embodiment of the invention, it is provided that the signal characteristic (preferably computer-aided) are compared with entries in a database, the entries being a
Rückschluss auf die Entfernung des akustischen Ereignisses vom Sensor zulassen . Allow conclusions to be drawn about the distance of the acoustic event from the sensor.
Es hat sich nämlich vorteilhafterweise gezeigt, dass die It has been shown to be advantageous that the
Signalcharakteristik sich ebenfalls in Abhängigkeit von der Laufzeit des akustischen Signals ändert. Diese Änderungen lassen sich mit Blick auf die durch das akustische Signal zurückgelegte Strecke auswerten und ergeben somit eine zusätzliche Entfernungsinformation. Hierbei können die Longitudinalwellen und/oder die Transversalwellen herangezogen werden. Die Entfernungsinformation, die sich gemäß dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ableiten lässt, kann mit der Information, die aufgrund des The signal characteristic also changes depending on the duration of the acoustic signal. These changes can be evaluated with a view to the distance covered by the acoustic signal and thus result in additional distance information. The longitudinal waves and / or the transverse waves can be used here. The distance information that can be derived according to this embodiment of the method according to the invention can be compared with the information that is based on
Laufzeitunterschiedes der verschiedenen Wellenarten ermittelt wurde, verglichen werden. Bei Abweichungen können dann weitere Untersuchungen eingeleitet werden, was das Verfahren vorteilhaft weniger fehleranfällig macht . The difference in runtime of the different wave types has been determined. In the event of deviations, further examinations can then be initiated, which advantageously makes the method less error-prone.
Die Signalcharakteristik kann beispielsweise durch den Frequenzgang der durch das akustische Ereignis erzeugten akustischen Signale gegeben sein. Diese können beispielsweise einer The signal characteristic can be given, for example, by the frequency response of the acoustic signals generated by the acoustic event. These can, for example, be a
Fouriertransformation unterzogen werden, wobei dies für die Fourier transform, this being the case for the
Longitudinalwellen und die Transversalwellen getrennt erfolgen kann. Genutzt werden kann beispielsweise der Umstand, dass höher frequentierte Signalanteile mit zunehmender Entfernung schneller vorausschicken, als niederfrequente Signalanteile. Dieser Umstand lässt sich mittels einer Fouriertransformation des Signals leicht feststellen . Longitudinal waves and the transverse waves can be done separately. For example, the fact that higher-frequency signal components send ahead faster with increasing distance than low-frequency signal components can be used. This fact can easily be determined by means of a Fourier transformation of the signal.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signalcharakteristik der Longitudinalwellen und/oder der According to one embodiment of the invention it is provided that the signal characteristic of the longitudinal waves and / or the
Transversalwellen mit Einträgen in einer Datenbank verglichen werden, wobei die Einträge einen Rückschluss auf die Art des akustischen Ereignisses zulassen. Das akustische Ereignis ist zunächst ursächlich für bestimmte Signalcharakteristiken, die aufgrund unterschiedlicher Gruppen von akustischen Ereignissen auch typisiert werden können. Zur Erkennung bestimmter Ereignisse ist es also hilfreich, dass über den Transverse waves are compared with entries in a database, the entries allowing a conclusion about the type of acoustic event. The acoustic event is initially the cause of certain signal characteristics that can also be typified based on different groups of acoustic events. For the detection of certain events it is therefore helpful that the
Laufzeitvergleich hinaus auch die Charakteristik des Signals ausgewertet wird. Hierdurch lassen sich vorteilhaft Ereignisse auch qualitativ erkennen, die auf dem überwachten Gleis an sich nicht Vorkommen sollten (ein Steinschlag unterscheidet sich beispielsweise von einem Gleisbruch) . Auch wenn bisher unbekannte Ereignisse detektiert werden, können auf den Verdacht einer Störung hin Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden. Runtime comparison also evaluates the characteristics of the signal. In this way, events can also be recognized qualitatively, which should not occur on the monitored track per se (a rockfall is different from a broken track, for example). Even if previously unknown events are detected, security measures can be taken if a malfunction is suspected.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Computerprogramm genutzt wird, wobei According to one embodiment of the invention it is provided that a computer program is used, wherein
• das Computerprogramm Zugang zu einer Datenbank mit typisierten Signalcharakteristiken, die aus typischen akustischen • The computer program has access to a database with typed signal characteristics, which consist of typical acoustic
Ereignissen resultieren, hat, Events result, has,
• dieses Computerprogramm genutzt wird, um aus den Sensorsignalen rechnergestützt streckenspezifische Signalcharakteristiken und/oder zeitspezifische Veränderungen der • this computer program is used to compute route-specific signal characteristics and / or time-specific changes in the sensor signals from the sensor signals
streckenspezifischen Signalcharakteristiken aus den route-specific signal characteristics from the
typisierten Signalcharakteristiken abzuleiten. to derive typed signal characteristics.
Die Signalermittlung und -analyse erfolgt vorzugsweise The signals are preferably determined and analyzed
kontinuierlich. Aus den Ergebnissen kann im laufenden Betrieb eine Datenbasis für alle Streckenabschnitte (streckenspezifisch) mit ihren Eigenheiten aufgebaut bzw. "erlernt" werden. Durch eine kontinuierliche Überwachung ist es außerdem möglich, eine zeitliche Veränderung der streckenspezifischen Signalcharakteristiken zu erfassen ( zeitspezifische Veränderung); diese kann beispielsweise durch eine Abnutzung des Gleises hervorgerufen werden. Zur Ermittlung der streckenspezifischen Signalcharakteristiken und deren continuously. From the results, a database for all route sections (route-specific) with their peculiarities can be built up or "learned" during operation. Continuous monitoring also makes it possible to detect a change in the route-specific signal characteristics over time (time-specific change); this can be caused, for example, by wear and tear on the track. To determine the route-specific signal characteristics and their
zeitspezifischen Veränderungen ist das Computerprogramm so programmiert, dass es eine künstliche Intelligenz realisiert. Zusätzlich sollten auch Erkenntnisse aus Messfahrten einbezogen werden. Messfahrten werden in an sich bekannter Weise durch Time-specific changes, the computer program is programmed so that it implements an artificial intelligence. In addition, findings from measurement drives should also be included. Measurement drives are carried out in a manner known per se
Schienenfahrzeuge durchgeführt, die die Gleise befahren und hierbei Messungen vornehmen können. Diese Messungen können insbesondere zur Erzeugung von Datenbankeinträgen und typisierten Rail vehicles carried out that drive on the tracks and can take measurements. These measurements can be used in particular to generate database entries and typed
Signalcharakteristiken dienen. Selbstverständlich können auch die erfindungsgemäßen Sensoren selbst zur Erzeugung dieser Daten verwendet werden. Eine Vergleichbarkeit mit späteren Messungen ist hierdurch besser gewährleistet. Signal characteristics are used. The sensors according to the invention can of course also be used to generate this data. This better guarantees comparability with later measurements.
Die so entstandene Datenbasis dient dann im weiteren Verlauf als Vergleichsgrundlage, um Anomalien oder auch langfristige The resulting database then serves as a basis for comparison to identify anomalies or long-term ones
Veränderungen zu erkennen. Vorteilhaft können weiterhin die gewonnenen streckenspezifischen Signalcharakteristiken als typisierte Signalcharakteristiken abgespeichert werden, wenn diese als typische Fälle oder typische Entwicklungen erkannt werden. Zu diesem Zweck sind, wie im Folgenden näher erläutert wird, jedoch weitere Daten heranzuziehen. Recognize changes. The route-specific signal characteristics obtained can also advantageously be stored as standardized signal characteristics if these are recognized as typical cases or typical developments. For this purpose, however, as will be explained in more detail below, additional data must be used.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensorsignale (vorzugsweise rechnergestützt) mit Daten aus dem aktuellen Fährbetrieb und/oder Daten des Streckenplans abgeglichen werden . According to one embodiment of the invention, it is provided that the sensor signals (preferably computer-aided) are compared with data from the current ferry operation and / or data from the route plan.
Der aktuelle Fährbetrieb ergibt sich aus dem Fahrplan und eventuellen Abweichungen von diesem Fahrplan. Die Kenntnis des aktuellen Fährbetriebs erlaubt es beispielsweise, die akustischen Ereignisse bestimmten Zügen zuzuordnen. Dies erleichtert den Abgleich mit typisierten Signalcharakteristiken bestimmter akustischer The current ferry service results from the timetable and any deviations from this timetable. Knowing the current ferry operation allows, for example, to assign the acoustic events to specific trains. This facilitates the comparison with typified signal characteristics of certain acoustic signals
Ereignisse. Außerdem erlaubt die Kenntnis des Fahrplans, auf einfache Weise die Richtung zu bestimmen, aus der das akustische Ereignis kommt, wenn man Kenntnis davon hat, wo der fahrende Zug sich befindet und infolgedessen wo das akustische Signal erzeugt wird. Events. In addition, knowing the timetable makes it possible to determine in a simple manner the direction from which the acoustic event is coming if one has knowledge of where the moving train is and, consequently, where the acoustic signal is generated.
Auch ein Abgleich mit dem Streckenplan ist von Vorteil. A comparison with the route map is also an advantage.
Beispielsweise wird die Ausbreitung akustischer Signale von dem Verlauf der Strecke beeinflusst. Auch dies erleichtert den Abgleich mit typisierten Signalcharakteristiken, die beispielsweise For example, the propagation of acoustic signals is controlled by the Course of the route influenced. This also facilitates the comparison with standardized signal characteristics, for example
Streckenverläufen wie Kurven oder bestimmten Gleisbetten zugeordnet werden können. Routes such as curves or certain track beds can be assigned.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Computerprogramm genutzt wird, According to one embodiment of the invention it is provided that the computer program is used
um rechnergestützt aus streckenspezifischen Signalcharakteristiken Einträge in der Datenbank zu erzeugen. to generate computer-aided entries in the database from route-specific signal characteristics.
Durch die Kenntnis von Streckenplänen bzw. dem aktuellen Zugbetrieb sind, wie bereits erläutert, zusätzliche Informationen auswertbar, die es vorteilhaft auch ermöglichen, neue typisierte As already explained, through the knowledge of route plans or the current train operation, additional information can be evaluated, which advantageously also enables new, standardized information
Signalcharakteristiken zu erkennen. Unterscheiden sich To recognize signal characteristics. Are different
beispielsweise die Signalcharakteristiken von bereits erfassten Personenzügen von denjenigen, die Güterzüge erzeugen, können auch diejenigen von Güterzügen als typisierte Signalcharakteristiken abgespeichert werden. Auf diese Weise wird die Datenbank erweitert, wobei Algorithmen des Computerprogramms, die eine künstliche Intelligenz desselben gewährleisten, selbst lernend die Datenbank erweitern können. For example, the signal characteristics of passenger trains already recorded by those who generate freight trains, those of freight trains can also be stored as standardized signal characteristics. In this way, the database is expanded, and algorithms of the computer program that ensure its artificial intelligence can expand the database in a self-learning manner.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messstelle zwei Sensoren aufweist, welche bezüglich des According to one embodiment of the invention it is provided that the measuring point has two sensors, which with respect to the
Gleisverlaufes hintereinander angeordnet sind, wobei aufgrund der Zeitdifferenz zwischen den durch diese Sensoren erzeugten Track course are arranged one behind the other, due to the time difference between the sensors generated by these
Sensorsignale die Richtung (vorzugsweise rechnergestützt) bestimmt wird, aus der die Longitudinalwellen und/oder die Transversalwellen gekommen sind. Sensor signals the direction (preferably computer-aided) is determined from which the longitudinal waves and / or the transverse waves have come.
Durch die Anordnung von zwei Sensoren in einer Messstelle ist es vorteilhaft möglich, das Verfahren in der Messstelle derart zu erweitern, dass neben einem Laufzeitvergleich zum Zwecke der Entfernungsmessung auch ein Laufzeitvergleich zum Zwecke der Richtungsbestimmung des akustischen Ereignisses erfolgen kann. Da sich das Gleis von der Messstelle in beide Richtungen erstreckt, genügt eine Entfernungsmessung nämlich nicht zur eindeutigen Lokalisierung des akustischen Ereignisses. By arranging two sensors in one measuring point, it is advantageously possible to expand the method in the measuring point in such a way that, in addition to a run time comparison for the purpose of distance measurement, a run time comparison can also be made for the purpose of determining the direction of the acoustic event. Since the track extends in both directions from the measuring point, A distance measurement is not sufficient for the unambiguous localization of the acoustic event.
Die Bestimmung der Richtung, in der das akustische Ereignis liegt, erfolgt ebenfalls über einen Laufzeitvergleich. Allerdings sind hierfür die beiden Sensoren notwendig, die in Gleisrichtung gesehen (Gleisverlauf) hintereinander angeordnet sind. Diese detektieren das betreffende akustische Signal (welches von dem akustischen Ereignis ausgelöst wurde) kurz hintereinander, sodass das akustische Signal aus der Richtung kommt, in der derjenige Sensor liegt, der das akustische Signal als erster erfasst hat. Bei einer Entfernung der beiden Sensoren von beispielsweise 30 cm ergeben sich bereits Laufzeitunterschiede im Mikrosekundenbereich, welche mit moderner Messtechnik erfasst werden können. The direction in which the acoustic event is located is also determined using a transit time comparison. However, this requires the two sensors, which are arranged one behind the other when viewed in the direction of the track (track course). These detect the relevant acoustic signal (which was triggered by the acoustic event) in quick succession, so that the acoustic signal comes from the direction in which the sensor is located that was the first to detect the acoustic signal. With a distance of the two sensors of, for example, 30 cm, there are already differences in transit time in the microsecond range, which can be recorded with modern measurement technology.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Netzwerk von Messstellen verwendet wird, wobei aufgrund der According to one embodiment of the invention it is provided that a network of measuring points is used, whereby due to the
Zeitdifferenz zwischen den zwei Messstellen erzeugten Sensorsignale die (vorzugsweise rechnergestützt) Richtung bestimmt wird, aus der die Longitudinalwellen und/oder die Transversalwellen gekommen sind. Time difference between the two measuring points generated sensor signals the (preferably computer-aided) direction is determined from which the longitudinal waves and / or the transverse waves came.
Gemäß dieser Ausgestaltung wird vorteilhaft der Umstand genutzt, dass bei dem Vorhandensein von Sensornetzwerken zwei jeweils bevorzugt benachbarte Messstellen zur Ermittlung der Richtung verwendet werden können, aus der der durch das akustische Ereignis ausgelöste Schall kommt. Liegen beispielsweise die Messstellen 5 km weit auseinander, ergeben sich daraus ortsbedingte Laufzeitunterschiede des zum akustischen Ereignis gehörenden Signals im Sekundenbereich. According to this embodiment, the fact is advantageously used that, given the presence of sensor networks, two preferably neighboring measuring points can be used to determine the direction from which the sound triggered by the acoustic event comes. If, for example, the measuring points are 5 km apart, location-related differences in transit time of the signal belonging to the acoustic event result in the range of seconds.
Gleichzeitig ist hierbei eine Veränderung der Signalcharakteristik zu berücksichtigen, damit benachbarte Messstellen das betreffende Signal als dasselbe Signal identifizieren können. Dies kann durch die bereits angesprochene selbstlernende Ausführung des At the same time, a change in the signal characteristic must be taken into account here so that neighboring measuring points can identify the signal in question as the same signal. This can be achieved through the self-learning execution of the
Computerprogramms zur Analyse der Signale gewährleistet werden. Computer program to analyze the signals are guaranteed.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messstelle Sensoren an beiden Gleissträngen des Gleises aufweist, wobei die erzeugten Sensorsignale beider Gleisstränge parallel ausgegeben werden. According to one embodiment of the invention, it is provided that the measuring point has sensors on both sections of the track, whereby the generated sensor signals of both tracks are output in parallel.
Diese Ausführungsform verbessert die Möglichkeit einer Detektion von äußeren Einflüssen auf das Gleis, welche nicht durch Züge This embodiment improves the possibility of detecting external influences on the track, which are not caused by trains
hervorgerufen werden. In diesem Zusammenhang wurden schon be evoked. In this context have already been
beispielhaft Manipulationen am Gleis bzw. Naturereignisse genannt. Insbesondere wirken solche Ereignisse i.A. nicht gleichförmig auf beide Schienen, so dass Unterschiede zwischen beiden Seiten genutzt werden können, um eine weitere Analyse anzustoßen. Damit entstehen vorteilhaft Indikatoren für eine wahrscheinliche Gefahr. examples of manipulations on the track or natural events. In particular, such events generally have an effect not uniformly on both rails, so that differences between the two sides can be used to initiate further analysis. This advantageously gives rise to indicators of a probable danger.
Die genannte Aufgabe wird alternativ mit dem eingangs angegebenen Anspruchsgegenstand (Messstelle) erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass The stated object is alternatively also achieved according to the invention with the subject matter of claim (measuring point) specified at the outset in that
• durch den mindestens einen Sensor sowohl Longitudinalwellen als auch Transversalwellen des durch das Gleis geleiteten Schalls detektierbar sind, • the at least one sensor can detect both longitudinal waves and transverse waves of the sound conducted through the track,
• aus dem Laufzeitunterschied zwischen den detektierten • from the transit time difference between the detected ones
Longitudinalwellen und Transversalwellen eine Entfernung des akustischen Ereignisses von der Messstelle berechenbar ist. Longitudinal waves and transverse waves a distance of the acoustic event from the measuring point can be calculated.
Damit ist die Messstelle vorteilhaft dazu geeignet das vorstehend genauer erläuterte Verfahren durchzuführen. Die mit der Durchführung des Verfahrens verbundenen Vorteile werden daher auch durch die erfindungsgemäße Messstelle verwirklicht. The measuring point is therefore advantageously suitable for carrying out the method explained in more detail above. The advantages associated with performing the method are therefore also achieved by the measuring point according to the invention.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Sensoren jeweils an beiden Gleissträngen des Gleises angebracht sind. According to one embodiment of the invention, it is provided that sensors are attached to each of the two sections of the track.
Wie bereits erwähnt, können vorteilhaft durch Verwendung von Sensoren an beiden Gleissträngen des Gleises von außen wirkende Ereignisse besser detektiert werden. Überdies können an ein und derselben Messstelle beide Gleisstränge überwacht werden, wenn beispielsweise Abnutzungen in Kurven nicht symmetrisch an beiden Gleissträngen auftreten . Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messstelle an einer Weiche vorgesehen ist, wobei jedes der As already mentioned, external events can advantageously be detected better by using sensors on both strands of the track. In addition, both tracks can be monitored at one and the same measuring point if, for example, wear in curves does not occur symmetrically on both tracks. According to one embodiment of the invention it is provided that the measuring point is provided on a switch, each of the
Weichenenden der Weiche mit mindestens einem Sensor ausgestattet ist, um die von der Weiche wegführenden Gleise zu überwachen. Gleichzeitig ist es auch möglich, das an den Weichenanfang grenzende Gleis zu überwachen, da dieses in Abhängigkeit von der Weichenstellung jeweils mit dem einen Weichenende oder dem anderen Weichenende akustisch leitend verbunden ist. Switch ends of the switch is equipped with at least one sensor to monitor the tracks leading away from the switch. At the same time, it is also possible to monitor the track bordering the start of the turnout, as this is connected to one end of the turnout or the other end of the turnout in an acoustically conductive manner depending on the position of the turnout.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messstelle über die Schnittstelle mit einem Computer zur Verarbeitung der Sensorsignale verbunden ist. According to one embodiment of the invention, it is provided that the measuring point is connected to a computer for processing the sensor signals via the interface.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Computer in der Messstelle vorgesehen ist. Hierdurch kann eine zeitnahe Verarbeitung der Sensorsignale erfolgen. Außerdem kann eine zuverlässige Übertragung der Sensorsignale über die Schnittstelle an den Computer erfolgen, wobei diese vorzugsweise kabelgebunden sein kann. Um die Messdaten zentral zu sammeln, kann überdies zwischen dem Computer und einem weiteren zentralen Computer eine Verbindung, zum Beispiel eine Funkverbindung, vorgesehen werden. It is particularly advantageous if the computer is provided in the measuring point. This allows the sensor signals to be processed in real-time. In addition, the sensor signals can be reliably transmitted via the interface to the computer, which can preferably be wired. In order to collect the measurement data centrally, a connection, for example a radio link, can also be provided between the computer and another central computer.
Die genannte Aufgabe wird alternativ mit dem eingangs angegebenen Anspruchsgegenstand (Messstellennetzwerk) erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass eine Vielzahl von Messstellen der obenstehend beschriebenen Art zu einem Netzwerk verbunden sind, wobei mindestens ein Computer zur Verarbeitung der Messdaten in das Netzwerk integriert ist. The stated object is alternatively also achieved according to the invention with the initially specified subject matter (measuring point network) in that a plurality of measuring points of the type described above are connected to a network, at least one computer for processing the measured data being integrated into the network.
In diesem Fall kann der Computer ein zentraler Computer sein, an den alle Messstellen angeschlossen sind. Dies ermöglicht vorteilhaft den Einsatz kostengünstiger Messstellen, da diese nicht mit einem Computer ausgestattet werden müssen. Alternativ ist es auch möglich, dass die Messstellen bereits eine Vorverarbeitung der Daten mit einem Computer bewerkstelligen und das Messstellennetzwerk durch In this case the computer can be a central computer to which all measuring points are connected. This advantageously enables the use of cost-effective measuring points, since these do not have to be equipped with a computer. Alternatively, it is also possible for the measuring points to already pre-process the data with a computer and to carry out the measuring point network
Vernetzung dieser Computer erfolgt. Zuletzt ist es, wie vorstehend beschrieben, auch möglich, dass das Netzwerk aus einzelnen Computern überdies mit einem zentralen Computer gesteuert wird. These computers are networked. Finally, it is as above It is also possible that the network of individual computers can also be controlled by a central computer.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Further details of the invention are described below with reference to the drawing. Same or corresponding
Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Drawing elements are each provided with the same reference numerals and are only explained several times insofar as there are differences between the individual figures.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. Both
Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. Exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of one another and are thus also to be regarded as part of the invention individually or in a combination other than the one shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messstelle, mit dem ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden kann, schematisch im Schnitt, Figure 1 shows an embodiment of the measuring point according to the invention, with which an embodiment of the method according to the invention can be carried out, schematically in section,
Figur 2 eine Weiche mit weiteren Ausführungsbeispielen der Figure 2 shows a switch with further embodiments of the
erfindungsgemäßen Messstelle, measuring point according to the invention,
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Figure 3 shows another embodiment of the invention
Verfahrens, dargestellt unter Anwendung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Messstelle. Gemäß Figur 1 ist ein Gleis 11 mit zwei Gleissträngen 12 im Schnitt dargestellt, wobei die Schienenstränge auf einer Schienenschwelle 13 montiert sind. An jedem der Gleisstränge 12 ist ein Sensor SEN angebracht, der jeweils schematisch dargestellt ist. Beide Sensoren SEN ergeben eine Messstelle 14 für akustische Schwingungen in den beiden Gleissträngen 12. Nicht dargestellt, aber genauso möglich, ist es, dass die Messstelle sich nur über einen Gleisstrang erstreckt, und der andere Gleisstrang ohne einen Sensor SEN ausgeführt ist. Method illustrated using a further exemplary embodiment of the measuring point according to the invention. According to FIG. 1, a track 11 with two track strings 12 is shown in section, the rail strings being mounted on a rail sleeper 13. A sensor SEN, which is shown schematically in each case, is attached to each of the tracks 12. Both sensors SEN result in a measuring point 14 for acoustic vibrations in the two track sections 12. Not shown, but just as possible, it is that the measuring point extends over only one track section and the other track section is designed without a sensor SEN.
Teil der Messstelle 14 ist auch ein Computer C, welcher über Signalleitungen 16 mit den Sensoren SEN verbunden ist. Der Computer C bildet ebenfalls einen Teil der Messstelle 14, was durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Damit ist eine dezentrale Auswertung der Sensorsignale in jeder Messstelle durch den dort vorgesehenen Computer C ermöglicht. Part of the measuring point 14 is also a computer C, which is connected to the sensors SEN via signal lines 16. The computer C also forms part of the measuring point 14, which is indicated by the dash-dotted line. This enables a decentralized evaluation of the sensor signals in each measuring point by the computer C provided there.
Außerdem ist der Computer C über eine Verbindungsleitung 17 mit einem zentralen Computer CZ verbunden. Dieser zentrale Computer ist zur Sammlung von Daten unterschiedlicher Computer C, CI, C2 vorgesehen, wobei diese Computer C, CI, C2 auch mit nicht näher dargestellten Sensoren weitere Messstellen bilden. Auf diese Weise kann ein Vergleich der aufgenommenen Daten unterschiedlicher Messstellen erfolgen . In addition, the computer C is connected to a central computer CZ via a connecting line 17. This central computer is provided for collecting data from different computers C, CI, C2, these computers C, CI, C2 also forming further measuring points with sensors not shown in detail. In this way, the recorded data from different measuring points can be compared.
Andererseits ist der zentrale Computer CZ mit einer Datenbank DAT verbunden. In dieser Datenbank DAT sind typisierte On the other hand, the central computer CZ is connected to a database DAT. In this database DAT are typed
Signalcharakteristiken abgespeichert, welche zum Vergleich mit den gemessenen Signalcharakteristiken am Gleis verglichen werden können. Der Vergleich kann sowohl in dem zentralen Computer CZ erfolgen als auch in den lokalen Computern CI, C2, wobei diese in letzterem Fall über den zentralen Computer CZ mit den Daten der Datenbank DAT versorgt werden. Signal characteristics are stored, which can be compared with the measured signal characteristics on the track for comparison. The comparison can take place both in the central computer CZ and in the local computers CI, C2, in which case these are supplied with the data from the database DAT via the central computer CZ.
Außerdem können in der Datenbank DAT weitere Daten gespeichert werden, wenn sich neue Signalcharakteristiken ergeben, die bisher nicht aufgezeichnet wurden und als bestimmtes Ereignis erkannt wurden. Anschließend können diese neuen Ereignisse dann auch als typisierte Signalcharakteristiken durch die Datenbank DAT zur Verfügung gestellt werden. In addition, further data can be stored in the database DAT if new signal characteristics arise that have not been recorded before and are recognized as a specific event were. These new events can then also be made available as typed signal characteristics by the database DAT.
Es ist möglich, aus den gemessenen Signalcharakteristiken It is possible from the measured signal characteristics
streckenspezifische Signalcharakteristiken für eine bestimmte Messstelle abzuspeichern. Bei den neuen typisierten to save route-specific signal characteristics for a certain measuring point. With the new typed
Signalcharakteristiken kann es sich einerseits um Ereignisse handeln, die bisher nicht aufgezeichnet wurden, z. B. ein über den Gleiskörper rollender Steinschlag oder dergleichen. Es ist aber auch möglich, dass neue typisierte Signalcharakteristiken für einen fortschreitenden Gleisverschleiß aufgenommen werden, damit der Gleisverschleiß durch entsprechenden Vergleich mit typisierten Signalcharakteristiken ermittelt werden kann. Hierzu ist eine gewisse Betriebszeit eines bestimmten Gleises notwendig, da die Verschleißerscheinungen erst nach einer gewissen Betriebsdauer auftreten. Diese Veränderung der Signalcharakteristiken werden auch als zeitspezifische Veränderungen der streckenspezifischen Signal characteristics can, on the one hand, be events that have not yet been recorded, e.g. B. a falling rock or the like rolling over the track body. It is also possible, however, to record new, standardized signal characteristics for progressive track wear, so that the track wear can be determined by a corresponding comparison with standardized signal characteristics. A certain operating time of a certain track is necessary for this, since the signs of wear only appear after a certain operating time. These changes in the signal characteristics are also called time-specific changes in the route-specific ones
Signalcharakteristiken bezeichnet . Signal characteristics called.
In Figur 2 ist eine Weiche schematisch dargestellt. Diese weist zwei Weichenenden 19 und einen Weichenanfang 20 auf. Dabei handelt es sich bei den Weichenenden 19 um den verzweigten Teil der Weiche, während der Weichenanfang 20 den eingleisigen Teil der Weiche darstellt, und zwar unabhängig von der Richtung, in der die Weiche fahren wird. Zu erkennen sind weiterhin die Weichenzungen 21, die ein Stellen der Weiche in an sich bekannter Weise ermöglichen. Die in Figur 2 dargestellte Stellung der Weiche steht auf „geradeaus". In Figure 2, a switch is shown schematically. This has two switch ends 19 and a switch beginning 20. The turnout ends 19 are the branched part of the turnout, while the turnout start 20 represents the single-track part of the turnout, regardless of the direction in which the turnout will travel. The switch tongues 21, which enable the switch to be set in a manner known per se, can also be seen. The position of the switch shown in FIG. 2 is "straight ahead".
Zu erkennen ist weiterhin, dass an den beiden Weichenenden 19 je eine Messstelle 14 vorgesehen ist. Bei diesen Messstellen sind jeweils nur die an beiden Gleissträngen angebrachten Sensoren SEN schematisch durch Kreise dargestellt. It can also be seen that a measuring point 14 is provided at each of the two switch ends 19. At these measuring points, only the SEN sensors attached to both tracks are shown schematically by circles.
Der Computer C, der gemäß Figur 1 die Sensorsignale verarbeitet, ist in Figur 2 nicht näher dargestellt. Außerdem ist zusätzlich am Weichenanfang 20 eine weitere Messstelle 14 vorgesehen, die ebenfalls mit zwei Sensoren SEN ausgestattet ist. The computer C, which processes the sensor signals according to FIG. 1, is not shown in more detail in FIG. In addition, on Switch start 20 provided a further measuring point 14, which is also equipped with two sensors SEN.
Egal, wie die Weiche gestellt ist, können immer jeweils zwei Sensoren SEN des Weichenanfangs 20 mit den Sensoren SEN des Weichenendes 19 eine Paarung bilden, sodass der Abstand zwischen diesen Sensoren SEN zu einer Messung des Laufzeitunterschiedes des Signals von dem einen Sensor SEN zu dem anderen Sensor SEN gemessen werden kann. Dieser Laufzeitunterschied kann zur Ermittlung der Richtung genutzt werden, aus der das gemessene akustische Signal gekommen ist. Gleichzeitig ermöglicht die Ausstattung beider Weichenenden 19, sowohl das eine fortführende Gleisstück als auch das andere wegführende Gleisstück zu überwachen. Regardless of how the switch is set, two sensors SEN of the switch start 20 can always form a pair with the sensors SEN of the switch end 19, so that the distance between these sensors SEN is used to measure the transit time difference of the signal from one sensor SEN to the other Sensor SEN can be measured. This difference in transit time can be used to determine the direction from which the measured acoustic signal came. At the same time, the equipment of both turnout ends 19 makes it possible to monitor both the one continuing track section and the other away track section.
In Figur 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Messstelle 14 dargestellt. Diese Messstelle weist neben dem Computer C zwei Sensoren SEN1 und SEN2 an ein und demselben Schienenstrang 12 auf, die beispielsweise 30 cm voneinander entfernt sein können. Die Entfernung wird in longitudinaler Erstreckung des Gleisstranges 12 gemessen. In nicht dargestellter Weise können auch an dem hinter dem dargestellten Gleisstrang liegenden Gleisstrang Sensoren in der eben beschriebenen Weise befestigt sein. Diese sind allerdings nicht zu erkennen, da es sich bei Figur 3 um eine Seitenansicht auf das Gleis 11 handelt . Another exemplary embodiment of the measuring point 14 is shown in FIG. In addition to the computer C, this measuring point has two sensors SEN1 and SEN2 on one and the same rail track 12, which can, for example, be 30 cm apart. The distance is measured in the longitudinal extent of the track 12. In a manner not shown, sensors can also be attached in the manner just described to the track behind the track shown. These cannot be seen, however, since FIG. 3 is a side view of the track 11.
Der Computer C ist außerdem mit einer Antenne A ausgestattet, die mit einer korrespondierenden Antenne A des zentralen Computers CZ mit angeschlossener Datenbank DAT über eine Funkschnittstelle 22 kommuniziert. Auf diese Weise lassen sich vorteilhaft ohne den teilweise beträchtlichen Aufwand einer Kabelverlegung Messstellen mit Computern C mit dem zentralen Computer CZ verbinden, die in einer größeren Entfernung desselben liegen. Die Anordnung der Sensoren SEN1 und SEN2 ermöglichen vorteilhaft eine Bestimmung der Richtung des empfangenen Signals in ein und derselben Messstelle. Der Abstand der beiden Sensoren SEN1 und SEN2 führt bereits zu einem messbaren Laufzeitunterschied des gemessenen Signals. Aufgrund der geringen Entfernung der beiden Sensoren SEN1 und SEN2 wird überdies sichergestellt, dass sich das gemessene Signal auf dem Weg zwischen den beiden Sensoren SEN1 und SEN2 nicht stark verändert. Deswegen ist eine Erkennung der Identität des gemessenen Signals in diesem Fall besonders einfach. The computer C is also equipped with an antenna A which communicates with a corresponding antenna A of the central computer CZ with a connected database DAT via a radio interface 22. In this way, measuring points with computers C which are located at a greater distance from the central computer CZ can advantageously be connected to the central computer CZ without the sometimes considerable expense of laying cables. The arrangement of the sensors SEN1 and SEN2 advantageously enable the direction of the received signal to be determined in one and the same measuring point. The distance between the two sensors SEN1 and SEN2 already leads to a measurable difference in transit time of the measured signal. Because of the low Distance of the two sensors SEN1 and SEN2 also ensures that the measured signal does not change significantly on the way between the two sensors SEN1 and SEN2. Because of this, it is particularly easy to recognize the identity of the measured signal in this case.
Exemplarisch sind an dem Gleis 11 verschiedene Fehlstellen, die akustische Ereignisse erzeugen könnten, dargestellt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine geschweißte Verbindung 23, um eine Fehlstelle 24 (beispielsweise Riffel) auf der Lauffläche des Schienenstrangs oder um einen Felsbrocken 25 handeln. Während der Felsbrocken 25, wenn er auf das Gleis 11 rollt, ein akustisches Ereignis eigenständig erzeugt, sind die Verbindung 23 und die Fehlstelle 24 nur in einer typisierten Signalcharakteristik erkennbar, wenn ein Schienenfahrzeug 26 über das Gleis rollt. Das Rollgeräusch der Räder 27 des Schienenfahrzeugs 26 lässt sich durch die Sensoren SEN1 und SEN2 aufnehmen und wird durch die Verbindung 23 oder die Fehlstelle 24 abgeändert, sobald sich das As an example, various imperfections that could generate acoustic events are shown on track 11. This can be, for example, a welded connection 23, a defect 24 (for example corrugation) on the running surface of the rail track or a boulder 25. While the boulder 25 independently generates an acoustic event when it rolls onto the track 11, the connection 23 and the flaw 24 can only be recognized in a standardized signal characteristic when a rail vehicle 26 rolls over the track. The rolling noise of the wheels 27 of the rail vehicle 26 can be recorded by the sensors SEN1 and SEN2 and is changed by the connection 23 or the defect 24 as soon as this becomes apparent
Schienenfahrzeug 26 jenseits dieser Anomalien befindet. Das akustische Ereignis, das gemessen wird, ist also die Veränderung der Geräusche, die durch die abrollenden Räder 27 erzeugt werden. Rail vehicle 26 is located beyond these anomalies. The acoustic event that is measured is therefore the change in the noises that are generated by the rolling wheels 27.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
SEN Sensor SEN sensor
DAT Datenbank DAT database
C Computer C computer
A Antenne A antenna
11 Gleis 11 track
12 Gleisstrang 12 track
13 Schienenschwelle 13 rail sleeper
14 Messstelle 14 measuring point
16 Signalleitung 16 signal line
17 Verbindungsleitung17 connecting cable
18 Verbindungsleitung18 connecting cable
19 Weichenende 19 end of point
20 Weichenanfang 20 point start
21 Weichenzungen21 switch tongues
22 Funkschnittstelle22 radio interface
23 Verbindung 23 Connection
24 Fehlstelle 24 defect
25 Felsbrocken 25 boulders
26 Schienenfahrzeug 27 Rad 26 rail vehicle 27 wheel

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Lokalisierung eines akustischen Ereignisses in einem Gleis (11), bei dem an einer am Gleis (11) befindlichen Messstelle (14) mit mindestens einem schallempfindlichen Sensor (SEN) der durch das Gleis (11) geleitete Schall des akustischen Ereignisses erfasst wird und ein durch den Sensor (SEN) generiertes Sensorsignal ausgegeben wird, 1. A method for localizing an acoustic event in a track (11), in which at a measuring point (14) located on the track (11) with at least one sound-sensitive sensor (SEN) the sound of the acoustic event conducted through the track (11) is detected and a sensor signal generated by the sensor (SEN) is output,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass that
• durch den mindestens einen Sensor (SEN) sowohl • by the at least one sensor (SEN) both
Longitudinalwellen als auch Transversalwellen des durch das Gleis (11) geleiteten Schalls detektiert werden, Longitudinal waves as well as transverse waves of the sound conducted through the track (11) are detected,
• aus dem Laufzeitunterschied zwischen den detektierten • from the transit time difference between the detected ones
Longitudinalwellen und Transversalwellen eine Entfernung des akustischen Ereignisses von der Messstelle (14) berechenbar ist . Longitudinal waves and transverse waves a distance of the acoustic event from the measuring point (14) can be calculated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass neben dem Laufzeitunterschied auch eine Signalcharakteristik der Longitudinalwellen und/oder der Transversalwellen that in addition to the transit time difference, there is also a signal characteristic of the longitudinal waves and / or the transverse waves
berücksichtigt werden. be taken into account.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Signalcharakteristik mit Einträgen einer Datenbank (DAT) verglichen werden, wobei die Einträge einen Rückschluss auf die Entfernung des akustischen Ereignisses vom Sensor (SEN) zulassen. that the signal characteristics are compared with entries in a database (DAT), with the entries allowing conclusions to be drawn about the distance of the acoustic event from the sensor (SEN).
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 4. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Signalcharakteristik der Longitudinalwellen und/oder der Transversalwellen mit Einträgen in einer Datenbank (DAT) verglichen werden, wobei die Einträge einen Rückschluss auf die Art des akustischen Ereignisses zulassen. that the signal characteristics of the longitudinal waves and / or the transverse waves are compared with entries in a database (DAT), with the entries allowing conclusions to be drawn about the type of acoustic event.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 5. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass ein Computerprogramm genutzt ist, wobei that a computer program is used, whereby
• das Computerprogramm Zugang zu einer Datenbank (DAT) mit • the computer program with access to a database (DAT)
typisierten Signalcharakteristiken, die aus typischen akustischen Ereignissen resultieren, hat, has standardized signal characteristics that result from typical acoustic events,
• dieses Computerprogramm genutzt wird, um aus den Sensorsignalen streckenspezifische Signalcharakteristiken und/oder • this computer program is used to derive route-specific signal characteristics and / or from the sensor signals
zeitspezifische Veränderungen der streckenspezifischen time-specific changes to the route-specific
Signalcharakteristiken aus den typisierten Signal characteristics from the standardized
Signalcharakteristiken abzuleiten . To derive signal characteristics.
6. Verfahren nach Anspruch 5, 6. The method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Sensorsignale mit Daten aus dem aktuellen Fährbetrieb und/oder Daten des Streckenplans abgeglichen werden. that the sensor signals are compared with data from the current ferry operation and / or data from the route map.
7. Verfahren nach Anspruch 5, 7. The method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Computerprogramm genutzt wird, that the computer program is used,
um aus streckenspezifischen Signalcharakteristiken Einträge in der Datenbank (DAT) zu erzeugen. to generate entries in the database (DAT) from route-specific signal characteristics.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Messstelle (14) zwei Sensoren (SEN1, SEN2) aufweist, welche bezüglich des Gleisverlaufes hintereinander angeordnet sind, wobei aufgrund der Zeitdifferenz zwischen den durch diese Sensoren (SEN1, SEN2) erzeugten Sensorsignale die Richtung bestimmt wird, aus der die Longitudinalwellen und/oder die Transversalwellen gekommen sind. that the measuring point (14) has two sensors (SEN1, SEN2), which are arranged one behind the other with respect to the track layout, whereby the direction from which the longitudinal waves and / or or the transverse waves have come.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 9. The method according to any one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass ein Netzwerk von Messstellen (14) verwendet wird, wobei aufgrund der Zeitdifferenz zwischen den 2 Messstellen (14) erzeugten Sensorsignale die Richtung bestimmt wird, aus der die that a network of measuring points (14) is used, generated due to the time difference between the 2 measuring points (14) Sensor signals the direction is determined from which the
Longitudinalwellen und/oder die Transversalwellen gekommen sind. Longitudinal waves and / or the transverse waves have come.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 10. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Messstelle (14) Sensoren (SEN) an beiden Gleissträngen (12) des Gleises (11) aufweist, wobei die erzeugten Sensorsignale beider Gleisstränge (12) parallel ausgegeben werden. that the measuring point (14) has sensors (SEN) on both track sections (12) of the track (11), the sensor signals generated from both track sections (12) being output in parallel.
11. Messstelle (14) 11. Measuring point (14)
• zur Montage an einem Gleis (11), • for mounting on a track (11),
• zur Lokalisierung eines akustischen Ereignisses in dem Gleis (11) , • to localize an acoustic event in the track (11),
mit mindestens einem schallempfindlichen Sensor, durch den durch das Gleis (11) geleiteter Schall des akustischen Ereignisses erfassbar ist, und mit einer Schnittstelle, durch die ein durch den Sensor (SEN) generiertes Sensorsignal ausgebbar ist, with at least one sound-sensitive sensor through which the sound of the acoustic event conducted through the track (11) can be detected, and with an interface through which a sensor signal generated by the sensor (SEN) can be output,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass that
• durch den mindestens einen Sensor (SEN) sowohl • by the at least one sensor (SEN) both
Longitudinalwellen als auch Transversalwellen des durch das Gleis (11) geleiteten Schalls detektierbar sind, Longitudinal waves as well as transverse waves of the sound conducted through the track (11) can be detected,
• aus dem Laufzeitunterschied zwischen den detektierten • from the transit time difference between the detected ones
Longitudinalwellen und Transversalwellen eine Entfernung des akustischen Ereignisses von der Messstelle (14) berechenbar ist . Longitudinal waves and transverse waves a distance of the acoustic event from the measuring point (14) can be calculated.
12. Messstelle (14) nach Anspruch 11, 12. measuring point (14) according to claim 11,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass Sensoren (SEN) jeweils an beiden Gleissträngen (12) des Gleises (11) angebracht sind. that sensors (SEN) are attached to both tracks (12) of the track (11).
13. Messstelle (14) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, 13. measuring point (14) according to one of claims 11 or 12,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das die Messstelle (14) an einer Weiche vorgesehen ist, wobei jedes der Weichenenden (19) der Weiche, bevorzugt auch der Weichenanfang (20) mit mindestens einem Sensor (SEN) ausgestattet ist . that the measuring point (14) is provided on a switch, each of the switch ends (19) of the switch, preferably also the Switch start (20) is equipped with at least one sensor (SEN).
14. Messstelle (14) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, 14. Measuring point (14) according to one of claims 11 to 13,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Messstelle (14) über die Schnittstelle mit einem Computer (C) zur Verarbeitung der Sensorsignale verbunden ist. that the measuring point (14) is connected via the interface to a computer (C) for processing the sensor signals.
15. Messstellennetzwerk, 15. Measuring point network,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine Vielzahl von Messstellen (14) nach einem der Ansprüche 11 bis 14 zu einem Netzwerk verbunden sind, wobei mindestens ein Computer (C) zur Verarbeitung der Messdaten in das Netzwerk integriert ist. that a plurality of measuring points (14) according to one of claims 11 to 14 are connected to form a network, at least one computer (C) for processing the measurement data being integrated into the network.
PCT/EP2020/052102 2019-02-28 2020-01-29 Device and method for ascertaining acoustic events in a track using acoustic sensors WO2020173646A1 (en)

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Country Link
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WO (1) WO2020173646A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112946735A (en) * 2021-02-23 2021-06-11 石家庄铁道大学 Rockfall impact positioning method and device based on micro-seismic monitoring system

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021200803A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Siemens Mobility GmbH Evaluation device for a technical device and method for producing an evaluation device
CN116039698B (en) * 2023-03-31 2023-07-07 成都盛锴科技有限公司 Method for detecting track line health by utilizing sound characteristics

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH079999A (en) * 1993-06-18 1995-01-13 Nishi Nippon Denki Syst Kk Method and apparatus for detecting train position
US5743495A (en) 1997-02-12 1998-04-28 General Electric Company System for detecting broken rails and flat wheels in the presence of trains
US6216985B1 (en) * 1997-08-29 2001-04-17 Robert Douglas Stephens Railway hazard acoustic sensing, locating, and alarm system
US20020108445A1 (en) * 2000-11-21 2002-08-15 Shi-Chang Wooh Defect detection system and method
EP2287062A1 (en) * 2009-07-25 2011-02-23 Centrum dopravniho vyzkumu, v.v.i. Monitoring system for detection of rails breakages and method of detection
US20150013465A1 (en) * 2012-02-24 2015-01-15 Optasense Holdings Limited Monitoring Transport Network Infrastructure

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2870425C (en) * 2014-11-12 2015-12-29 Frank C. Van Der Merwe Automated in motion railway seismic wheel failure detection system
AU2016206598B2 (en) * 2015-01-16 2019-11-28 International Electronic Machines Corp. Abnormal vehicle dynamics detection

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH079999A (en) * 1993-06-18 1995-01-13 Nishi Nippon Denki Syst Kk Method and apparatus for detecting train position
US5743495A (en) 1997-02-12 1998-04-28 General Electric Company System for detecting broken rails and flat wheels in the presence of trains
US6216985B1 (en) * 1997-08-29 2001-04-17 Robert Douglas Stephens Railway hazard acoustic sensing, locating, and alarm system
US20020108445A1 (en) * 2000-11-21 2002-08-15 Shi-Chang Wooh Defect detection system and method
EP2287062A1 (en) * 2009-07-25 2011-02-23 Centrum dopravniho vyzkumu, v.v.i. Monitoring system for detection of rails breakages and method of detection
US20150013465A1 (en) * 2012-02-24 2015-01-15 Optasense Holdings Limited Monitoring Transport Network Infrastructure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112946735A (en) * 2021-02-23 2021-06-11 石家庄铁道大学 Rockfall impact positioning method and device based on micro-seismic monitoring system

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