Verfahren zur Erkennung einer Fehlfunktion eines ÜberwachungsSystems

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Fehlfunktion bzw. einer Funktionsstörung bzw. eines Defekts eines Überwachungssystems, welches zu einer LaufStabilitätsüberwachung eines Schienenfahrzeugs während eines Betriebs des Schienenfahrzeugs in einem Überwachungsbetriebsbereich dient.

Grundsätzlich sind Verfahren zum Erkennen von Fehlern bzw. Fehlfunktionen eines Überwachungssystems bekannt. Beispielsweise ist die Erkennung eines Defekts eines Beschleunigungssensors, der Teil des Überwachungssystems ist und zu einer LaufStabilitätsüberwachung verwendet wird, bekannt.

Beschleunigungssensoren werden in vielen technischen Bereichen eingesetzt. Zum Beispiel kann ein

Beschleunigungssensor in einem Fahrzeug eingesetzt werden, um die Sicherheit des Fahrzeugs zu erhöhen. Mittels des Beschleunigungssensors kann die Querbeschleunigung des Fahrzeugs gemessen werden und vor hohen Beschleunigungswerten gewarnt werden, um z. B. die Sicherheit der Insassen des Fahrzeugs zu gewährleisten und/oder im Falle eines Schienenfahrzeugs einer Beschädigung der Gleise vorzubeugen.

In einem Schienenfahrzeug kann beispielsweise mittels des Beschleunigungssensors die Querbeschleunigung des Schienenfahrzeugs bzw. eines einzelnen Wagens gemessen werden, insbesondere um den sogenannten Sinuslauf des Schienenfahrzeugs zu überwachen. Unter dem Sinuslauf eines Schienenfahrzeugs, auch Wellenlauf genannt, kann eine Schwingung des Schienenfahrzeugs um seine ideale Fahrlinie verstanden werden. Diese Schwingung kann durch (annähernd) konische, nach außen hin verjüngende, über eine Achse starr gekoppelte Räder verursacht werden und tritt insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten des Schienenfahrzeugs besonders stark auf. Stehen die Räder außermittig auf zwei parallelen Schienen, rollt das nach außen versetzte Rad mit einem größeren Umfang ab, sodass die Achse einlenkt. Der Radsatz des Schienenfahrzeugs bzw. des Wagens erfährt eine Querbeschleunigung. Hohe Querbeschleunigungen verursachen hohe Kräfte im Rad-Schiene-Kontakt, die zu Gleisschädigung oder zum Verlust der Spurführung führen können.

Ein Beschleunigungssensor kann jedoch eine Fehlfunktion bzw. eine Funktionsstörung bzw. einen Defekt aufweisen, der zu einer Fehlfunktion des Überwachungssystems führt, beispielsweise aufgrund eines Drahtbruchs oder eines Kurzschlusses innerhalb des Sensors beziehungsweise in der Messkette. Der Beschleunigungssensor liefert dann gegebenenfalls fehlerhafte Signale. Die fehlerhaften Signale können beispielsweise zu einer Fehlwarnung führen, d. h. es wird eine Warnung ausgegeben, obwohl keine kritische Situation vorliegt. Weiter können fehlerhafte Signale dazu führen, dass kritische Situationen nicht erkannt werden und demzufolge fälschlicher Weise keine Warnung ausgegeben wird. Daher ist es wünschenswert, eine Fehlfunktion eines Beschleunigungssensors zuverlässig zu erkennen.

DE 102015 218 941 Al beschreibt ein Verfahren zur Erkennung eines Defekts eines Beschleunigungssensors, der in einem Schienenfahrzeug angeordnet ist und zu einer

LaufStabilitätsüberwachung verwendet wird. Bei dem Verfahren erzeugt der Beschleunigungssensor ein Signal und bei einer Prüfung wird geprüft, ob eine vom Signal abhängige Größe eine vorgegebene Bedingung bezüglich eines Referenzwerts erfüllt. Anhand der Prüfung wird ermittelt, ob der Beschleunigungssensor defekt ist.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, die LaufStabilitätsüberwachung eines Schienenfahrzeugs zu verbessern, insbesondere die Zuverlässigkeit bei der Erkennung einer Fehlfunktion des Überwachungssystems, das zur LaufStabilitätsüberwachung dient, zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen einer Fehlfunktion eines Überwachungssystems, welches zu einer LaufStabilitätsüberwachung eines Schienenfahrzeugs während eines Betriebs des

Schienenfahrzeugs in einem Überwachungsbetriebsbereich dient, gelöst. Bei dem Verfahren erzeugt ein Beschleunigungssensor des Überwachungssystems während des Betriebs des Schienenfahrzeugs ein Signal. Bei einer Prüfung wird anhand einer vom Signal abhängigen Größe geprüft, ob das Überwachungssystem die Fehlfunktion aufweist. Die Prüfung erfolgt während des Betriebs des Schienenfahrzeugs in einem Betriebsbereich, in dem das Überwachungssystem keine LaufStabilitätsüberwachung ausführt.

Mit der Erfindung wurde erkannt, dass Überwachungssysteme häufig ausschließlich in vorgegebenen Betriebsbereichen relevant und aktiv sind. Mit anderen Worten: Das Überwachungssystem überwacht eine LaufStabilität des Schienenfahrzeugs häufig ausschließlich in einem für die Überwachung vorgesehenen Überwachungsbetriebsbereich, in dem das Überwachungssystem relevant und aktiv ist. Kern der Erfindung ist es, einen Betriebsbereich zur Erkennung einer Fehlerfunktion des Überwachungssystems, welcher außerhalb des Überwachungsbetriebsbereichs liegt, zu nutzen. Beispielsweise wird in diesem Betriebsbereich die LaufStabilitätsüberwachung nicht zur Erkennung von Instabilitäten, sondern zur Eigendiagnose verwendet.

Auf diese Weise wird das Signal, welches durch den Beschleunigungssensor erzeugt wird, während des Zeitraums plausibilisiert, in der das Überwachungssystem inaktiv ist. Dadurch wird eine signalbasierte Ausfallerkennung in dynamischer Umgebung unter Berücksichtigung von mechanischen Randbedingungen ermöglicht. Die Durchführung der Prüfung außerhalb des

Überwachungsbetriebsbereichs hat mehrere Vorteile. So treten bestimmte Fehlfunktionen auch oder ausschließlich außerhalb des Überwachungsbetriebsbereichs auf und können durch das erfindungsgemäße Verfahren zuverlässiger erkannt werden. Außerdem hat die Ausführung der Prüfung während des Betriebs (außerhalb des Überwachungsbetriebsbereichs) den weiteren Vorteil, dass die vollständige Signalkette unter realen Umgebungsbedingungen über einen längeren Zeitraum geprüft werden kann. Diese realen Bedingungen mit vollständiger Signalkette können auf einem Teststand lediglich teilweise nachgebildet werden. Durch die erfindungsgemäße Lösung können demnach wiederkehrende Defekte und zufällige Fehler zuverlässig erkannt werden.

Vorzugsweise misst der Beschleunigungssensor im Überwachungsbetriebsbereich Beschleunigungen am Fahrgestell, insbesondere Drehgestell, des Schienenfahrzeugs. Weisen die Beschleunigungen vorgegebene Muster mit vorgegebenen Amplituden auf, wird das Laufverhalten als instabil eingestuft. Eine Reaktion darauf ist beispielsweise eine Reduktion der Fahrgeschwindigkeit.

Der Fachmann versteht die Formulierung „wobei die Prüfung während des Betriebs des Schienenfahrzeugs in einem Betriebsbereich erfolgt, in dem das Überwachungssystem keine LaufStabilitätsüberwachung ausführt" vorzugsweise dahingehend, dass die Prüfung während des Betriebs des Schienenfahrzeugs außerhalb des Überwachungsbetriebsbereichs erfolgt. Mit anderen Worten: Die Prüfung erfolgt, während das Überwachungssystem inaktiv ist.

Der Fachmann versteht unter „Erkennen einer Fehlfunktion" beispielsweise eine Ausfallerkennung der

Überwachungsfunktion. Der Ausfall kann beispielsweise durch einen Drahtbruch oder einen Kurzschluss innerhalb des Überwachungssystems, insbesondere innerhalb des Beschleunigungssensors, hervorgerufen werden. Weiter versteht der Fachmann unter „Erkennen einer Fehlfunktion" die Erkennung einer Funktionsstörung des Überwachungssystems, insbesondere des Beschleunigungssensors.

Zudem versteht der Fachmann unter „Erkennen einer Fehlfunktion" das Erkennen einer falschen Detektion einer LaufInstabilität (d. h. eine Detektion einer LaufStabilität, die tatsächlich nicht vorliegt). Diese kann beispielsweise durch externe Einwirkungen, wie durch die Infrastruktur, auf das Fahrzeug hervorgerufen werden. Unter Infrastruktur in diesem Sinne ist beispielsweise ein verschlissener Schienenkopf zu verstehen. Ebenso können falsche Detektionen durch Defekte in der Signalübertragung oder durch zufällige Fehler in der Auswertung hervorgerufen werden. Die erfindungsgemäße Lösung ist für diese Art des Erkennens einer Fehlfunktion besonders geeignet, da das Auftreten einer Detektion einer LaufStabilität in dem Betriebsbereich, der außerhalb des Überwachungsbetriebsbereich liegt, ein Hinweis auf eine Fehlfunktion dieser Art ist.

Die Prüfung, ob die vom Signal abhängige Größe die vorgegebene Bedingung erfüllt, kann durch eine Prüfeinheit erfolgen. In der Prüfeinheit kann beispielsweise eine Software für die Durchführung der Prüfung hinterlegt sein.

Die Prüfeinheit empfängt das vom Beschleunigungssensor erzeugte Signal und/oder die vom Signal abhängige Größe vorzugsweise mittelbar oder unmittelbar vom Beschleunigungssensor .

Die vom Signal abhängige Größe kann unter anderem ein Signalwert, d. h. ein Wert des vom Beschleunigungssensor erzeugten Signals sein. Zweckmäßigerweise ist das Signal ein Spannungssignal. Das heißt, die Größe kann eine Spannung bzw. ein Spannungswert sein. Alternativ ist das Signal ein Stromsignal. Die Größe kann eine Stromstärke bzw. ein Stromstärkewert sein. Bei der Prüfung anhand der vom Signal abhängigen Größe, ob das Überwachungssystem die Fehlfunktion aufweist, wird vorzugsweise geprüft, ob die vom Signal abhängige Größe eine vorgegebene Bedingung bezüglich eines Referenzwerts erfüllt.

Es ist zudem vorteilhaft, wenn die vom Signal abhängige Größe eine durch Mitteln mehrerer zeitlich aufeinanderfolgender Signalwerte berechnete Größe ist. Das bedeutet, dass vorzugsweise mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Signalwerte gemittelt werden, bevor die Prüfung durchgeführt wird.

Durch das Mitteln kann das Signal geglättet werden. Vorzugsweise ist eine Zeitspanne, für welche die Mittelung durchgeführt wird, vorgebbar. Die Mittelung kann z. B. eine quadratische Mittelung sein. Weiter kann die Mittelung eine arithmetische Betrags-Mittelung sein. Bei der arithmetischen Betrags-Mittelung wird zweckmäßigerweise zunächst der Betrag eines jeden Signalwerts gebildet und dann eine arithmetische Mittelung mehrerer Signalwerte durchgeführt. Weiterhin kann die Mittelung eine sogenannte gleitende Mittelung sein, d. h. es kann zu jedem Signalwert ein gleitender Mittelwert berechnet werden. Der Referenzwert kann von der Art der Mittelung abhängig sein.

Vorzugsweise wird das Signal des Beschleunigungssensors mithilfe eines Filters gefiltert. Ferner wird die Prüfung vorteilhafterweise für das gefilterte Signal durchgeführt.

Das heißt, dass das Filtern des Signals vorzugsweise vor der Prüfung durchgeführt wird. Das Filtern des Signals erfolgt vorzugsweise vor dem Mitteln der Signalwerte. Durch das Filtern des Signals können diejenigen Frequenzen und/oder Frequenzbänder, in denen keine mechanischen Schwingungen des Schienenfahrzeugs zu erwarten sind, abgeschwächt werden. Ferner können/kann durch das Filtern Störfrequenzen und/oder eine Offset-Spannung im Signal abgeschwächt bzw. aus dem Signal herausgefiltert werden. Weiter kann durch ein Filtern des Signals ein Signalrauschen reduziert werden. Auf diese Weise kann eine Auswertung des Signals und/oder eine Berechnung einer Beschleunigung erleichtert werden.

Vorzugsweise ist der Filter ein Bandpassfilter. Zweckmäßigerweise lässt der Bandpassfilter denjenigen Frequenzbereich passieren, in welchem mechanische Schwingungen des Schienenfahrzeugs zu erwarten sind. Mittels eines Bandpassfilters können diejenigen Frequenzen und/oder Frequenzbänder abgeschwächt bzw. aus dem Signal herausgefiltert werden, in denen keine mechanischen Schwingungen des Objekts zu erwarten sind. Weiterhin kann der Filter ein Hochpassfilter sein. Zweckmäßigerweise wird durch den Hochpassfilter die Offset-Spannung im Signal abgeschwächt bzw. aus dem Signal herausgefiltert. Weiterhin lässt der Hochpassfilter vorzugsweise denjenigen Frequenzbereich passieren, in welchem mechanische Schwingungen des Schienenfahrzeugs zu erwarten sind. Ferner kann der Filter ein Tiefpassfilter sein. Vorzugsweise lässt der Tiefpassfilter denjenigen Frequenzbereich passieren, in welchem mechanische Schwingungen des Objekts zu erwarten sind. Zweckmäßigerweise werden durch den Tiefpassfilter höhere Frequenzen als die zu erwartenden Frequenzen der mechanischen Schwingungen abgeschwächt bzw. herausgefiltert. Weiterhin kann das Signal des Beschleunigungssensors mithilfe einer Filterkombination aus mehreren unterschiedlichen Filtern gefiltert werden.

Der vorstehende genannte Referenzwert ist vorzugsweise ein Maximalwert eines Messbereichs des Beschleunigungssensors.

Als Maximalwert kann das Maximum des Messbereichs des Beschleunigungssensors aufgefasst werden. Vorzugsweise wird bei der Prüfung geprüft, ob die Größe, insbesondere ein gemittelter Signalwert und/oder ein gemittelter Beschleunigungswert, ein vorgegebenes Vielfaches des Referenzwerts überschreitet. Das Vielfache kann eine rationale Zahl sein. Weiter kann das Vielfache auch Eins sein, d. h. es kann geprüft werden, ob die Größe den Referenzwert überschreitet. Wenn die Größe das vorgegebene Vielfache des Referenzwerts überschreitet, dann liegt in der Regel eine Fehlfunktion des Beschleunigungssensors vor. Zweckmäßigerweise wird es als Fehlfunktion des Beschleunigungssensors interpretiert bzw. wird eine Fehlfunktion des Beschleunigungssensors erkannt, wenn die Größe das vorgegebene Vielfache des Referenzwerts überschreitet. Ferner kann mittels der Prüfung ein Filter, insbesondere ein dem Beschleunigungssensor nachgeschalteter Filter, auf seine Funktionsfähigkeit hin überprüft werden. Z. B. kann eine Fehlfunktion des Filters vorliegen, wenn die Größe das vorgegebene Vielfache des Referenzwerts überschreitet .

Aufgrund der erkannten Fehlfunktion können/kann der Filter und/oder der Beschleunigungssensor überprüft werden und gegebenenfalls eine Reparatur bzw. ein Austausch des defekten Elements durchgeführt werden. Weiter kann bei der Prüfung anhand einer Hilfsgröße, die unabhängig vom Signal des Beschleunigungssensors ermittelt wird, geprüft werden, ob die vom Signal abhängige Größe plausibel ist. Die Hilfsgröße kann beispielsweise eine Zustandsgröße sein, die einen Zustand des Objekts, in dem der Beschleunigungssensor angeordnet ist, charakterisiert. Z. B. kann die Hilfsgröße eine Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs sein. Ferner kann die Hilfsgröße z. B. mithilfe eines Messgeräts, insbesondere mithilfe eines Geschwindigkeitsmessgeräts, ermittelt werden. Insbesondere kann bei der Prüfung geprüft werden, ob eine aus dem Signal ermittelte Beschleunigung bei einer unabhängig vom Beschleunigungssensor ermittelten Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs plausibel ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann für eine mehrstufige Erkennung eingesetzt werden. Signalwerte, die oberhalb des Erfassungsbereichs (von erfassbaren Beschleunigungen) des Beschleunigungssensors liegen, bei denen weder ein Kurzschluss noch ein Drahtbruch erkannt wurde, zeigen eine Fehlfunktion (beispielsweise einen Defekt) in der Signalkette bzw. der Datenverarbeitung an. Auf diese Weise können Wartungsmaßnahmen zielgerichtet geplant werden.

#A2#

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Prüfung während des Betriebs des Schienenfahrzeugs in dem Überwachungsbetriebsbereich, in dem das Überwachungssystem die LaufStabilitätsüberwachung ausführt. Die Prüfung während des Betriebs des Schienenfahrzeugs in dem Betriebsbereich, in dem das Überwachungssystem keine LaufStabilitätsüberwachung ausführt, erfolgt ergänzend.

Die Prüfung während des Betriebs des Schienenfahrzeugs in dem Betriebsbereich, in dem das Überwachungssystem keine LaufStabilitätsüberwachung ausführt, dient demnach zur Plausibilisierung der Erkennung der Fehlfunktion des Überwachungssystems. Mit anderen Worten: Entsprechend bisheriger Lösungen erfolgt die Prüfung, ob das Überwachungssystem die Fehlfunktion aufweist, während das Schienenfahrzeug in dem Überwachungsbetriebsbereich betrieben wird. Gemäß der Ausführungsform erfolgt das Prüfen zusätzlich (ergänzend) während des Betriebs des Schienenfahrzeugs in dem Betriebsbereich, in dem das Überwachungssystem keine LaufStabilitätsüberwachung ausführt.

Bei der Prüfung, ob die vom Signal abhängige Größe eine vorgegebene Bedingung bezüglich eines Referenzwerts erfüllt, kann der Referenzwert, welcher im Überwachungsbetriebsbereich verwendet wird, dem Referenzwert entsprechen, welcher in dem Betriebsbereich, in dem das Überwachungssystem keine LaufStabilitätsüberwachung ausführt, verwendet wird. Mit anderen Worten: Für das Erkennen der Fehlfunktion können die bekannten Grenzwerte verwendet werden, die im Überwachungsbetriebsbereich eingesetzt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann der Referenzwert speziell für die Erkennung von Fehlfunktionen in dem Betriebsbereich, in dem das Überwachungssystem keine LaufStabilitätsüberwachung ausführt, gewählt werden. Beispielsweise kann der Referenzwert kleiner gewählt werden, da die erwarteten Beschleunigungen bei kleineren Geschwindigkeiten geringere Absolutwerte aufweisen.

#A3#

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der jeweilige Betriebsbereich, vorzugsweise der

Überwachungsbetriebsbereich, durch eine Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs charakterisiert. Der

Überwachungsbetriebsbereich liegt bei einer Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs vor, welche oberhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeitsuntergrenze des Überwachungsbetriebsbereichs liegt.

Diese Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, dass ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs eine sogenannte Grundstabilität aufweist: Demnach gibt es eine Fahrgeschwindigkeit (d. h. Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs), bei der das Fahrwerk stabil läuft. Die Grundstabilität ist unter anderem durch eine

Fahrgeschwindigkeit charakterisiert. Die vorstehend genannte Geschwindigkeitsuntergrenze liegt vorzugsweise im Bereich der Geschwindigkeit, die die Grundstabilität charakterisiert (im Folgenden: Grundstabilitätsgeschwindigkeit).

Die Geschwindigkeitsuntergrenze liegt je nach Schienenfahrzeug beispielsweise in einem Bereich von 120 bis 160 km/h, beispielsweise bei 140 km/h.

#A4#

Nach einer bevorzugten Weiterbildung entspricht der Betriebsbereich, in dem das Überwachungssystem keine LaufStabilitätsüberwachung ausführt, einem Geschwindigkeitsbereich unterhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeitsobergrenze . In diesem Geschwindigkeitsbereich unterhalb der vorgegebenen Geschwindigkeitsobergrenze wird die

LaufStabilitätsüberwachung nicht zur Erkennung von Instabilitäten, sondern beispielsweise zur Eigendiagnose und folglich zur Erkennung einer Fehlfunktion des Überwachungssystems verwendet.

#A5#

Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung liegt die Geschwindigkeitsobergrenze unterhalb einer

Grundstabilitätsgeschwindigkeit, welche die Grundstabilität des Schienenfahrzeugs charakterisiert. Die

Geschwindigkeitsuntergrenze des Überwachungsbetriebsbereichs liegt unterhalb der Grundstabilitätsgeschwindigkeit. Vorzugsweise liegt die Geschwindigkeitsobergrenze unterhalb der Geschwindigkeitsuntergrenze des Überwachungsbetriebsbereichs .

Beispielsweise liegt die Geschwindigkeitsobergrenze bei 90 % der Grundstabilitätsgeschwindigkeit.

Zudem reicht der Geschwindigkeitsbereich unterhalb der vorgegebenen Geschwindigkeitsobergrenze vorzugsweise nicht bis zum Stillstand, sondern bis zu einer sehr langsamen Geschwindigkeit, beispielsweise 20 km/h.

Zweckmäßigerweise wird die Geschwindigkeit des Objekts mittels eines Geschwindigkeitsmessgeräts gemessen. Weiter ist es zweckmäßig, wenn das Geschwindigkeitsmessgerät unabhängig vom Beschleunigungssensor arbeitet, sodass eine Fehlfunktion des Beschleunigungssensors nicht zwangsläufig mit einer Fehlfunktion des Geschwindigkeitsmessgeräts einhergeht.

#A6#

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die vom Signal abhängige Größe eine anhand des Signals ermittelte Beschleunigung (bzw. ein anhand des Signals ermittelter Beschleunigungswert).

Anders als bei einer Methode, bei der z. B. ein Spannungsoffset des Beschleunigungssensors überwacht wird, ermöglicht die Prüfung der anhand des Signals ermittelten Beschleunigung eine zuverlässige Prüfung. Denn bei einer Fehlfunktion des Beschleunigungssensors kann der Beschleunigungssensor zwar eine korrekte Offsetspannung aber einen fehlerhaften Beschleunigungswert (z. B. immer Null) liefern.

Alternativ kann die Größe eine andere aus dem Signal des Beschleunigungssensors abgeleitete bzw. ermittelte Größe sein. Sinnvollerweise ist der Referenzwert ein Wert derselben physikalischen Größe.

#A7#

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor ein Sensor zum Messen einer Beschleunigung senkrecht zu einer Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs. Das heißt, die Beschleunigung kann eine Querbeschleunigung sein. Zweckmäßigerweise misst der Beschleunigungssensor die tatsächliche Querbeschleunigung von Teilsystemen des Schienenfahrzeugs, wenn er frei von Funktionsstörungen ist.

#A8#

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Überwachungssystem temporär deaktiviert, wenn eine Fehlfunktion des Überwachungssystems erkannt wird. Auf diese Weise führen extern induzierte Schwingungen, die beispielsweise durch die Infrastruktur hervorgerufen werden, nicht zu dauerhaften Einschränkungen im Betrieb.

Die temporäre Deaktivierung kann nach einer vorgegebenen Zeitdauer aufgehoben werden. Wird die Fehlfunktion nach der Aufhebung erneut erkannt, kann das Überwachungssystem erneut temporär deaktiviert werden.

#A9#

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Überwachungssystem nicht mehr zur LaufStabilitätsüberwachung herangezogen, wenn eine Fehlfunktion des Überwachungssystems wiederholt erkannt wird. Eine Prüfung durch eine Wartungsmaßnahme wird erforderlich .

Mit anderen Worten: Das Überwachungssystem wird dauerhaft deaktiviert und erst nach Durchführung einer Wartungsmaßnahme erneut eingesetzt.

#A10#

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Warnung ausgegeben, wenn eine Fehlfunktion des Überwachungssystems erkannt wird.

Die Warnung kann beispielsweise eine akustische und/oder optische Warnung sein. Liegt eine solche Warnung vor, kann das Überwachungssystem geprüft und gegebenenfalls repariert oder ausgetauscht werden.

#A11#

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Signal des Beschleunigungssensors mittels eines Frequenzfilters gefiltert. Der Frequenzfilter wird an Frequenzen eines Signals angepasst, welches der Beschleunigungssensor, während die Fehlfunktion erkannt wird, erzeugt.

Vorzugsweise wird der Frequenzfilter derart angepasst, dass charakteristische Frequenzen des Signals, welches der Beschleunigungssensor erzeugt, während die Fehlfunktion erkannt wird, herausgefiltert werden. Diese Ausführungsform ist besonders für die Erkennung einer Fehlfunktion geeignet, die durch eine externe Einwirkung auf das Fahrzeug hervorgerufen wird.

Der Frequenzfilter ist beispielsweise der vorstehende beschriebene Hochpass-, Tiefpass- und/oder Bandpassfilter.

#A12#

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Erkennen einer Fehlfunktion eines Überwachungssystems, welche zu einer LaufStabilitätsüberwachung eines Schienenfahrzeugs während eines Betriebs des Schienenfahrzeugs in einem Überwachungsbetriebsbereich dient. Die Vorrichtung umfasst einen Beschleunigungssensor des Überwachungssystems, welcher ausgebildet ist, während eines Betriebs des Schienenfahrzeugs ein Signal zu erzeugen. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Prüfeinrichtung, welche ausgebildet ist, bei einer Prüfung anhand einer vom Signal abhängigen Größe zu prüfen, ob das Überwachungssystem die Fehlfunktion aufweist. Die Prüfeinrichtung ist ferner ausgebildet, die Prüfung während des Betriebs des Schienenfahrzeugs in einem Betriebsbereich auszuführen, in dem das Überwachungssystem keine LaufStabilitätsüberwachung durchführt.

#A13#

Die Erfindung betrifft ferner ein Schienenfahrzeug mit einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art.

#A14#

Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch die Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art diese veranlassen, das Verfahren der vorstehend beschriebenen Art durchzuführen .

#A15#

Die Erfindung betrifft ferner ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art diese veranlassen, das Verfahren der vorstehend beschriebenen Art durchzuführen.

Zu Vorteilen, Ausführungsformen und Ausgestaltungsdetails der erfindungsgemäßen Vorrichtung, des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs, Computerprogrammprodukts und computerlesbaren Speichermediums kann auf die vorstehende Beschreibung zu den entsprechenden Verfahrensmerkmalen verwiesen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 schematisch den Ablauf eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 2 den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs und Figur 3 zeigt eine Geschwindigkeitsachse mit

Fahrgeschwindigkeiten.

Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erkennen einer Fehlfunktion eines Überwachungssystems, repräsentiert. Figur 2 zeigt schematisch ein Schienenfahrzeug 2 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die in Figur 3 gezeigte Geschwindigkeitsachse stellt die Größenordnung der unten beschriebene Geschwindigkeitsgrößen und -Intervalle dar, ohne dabei maßstabsgetreu zu sein.

Die Vorrichtung 1 umfasst ein Überwachungssystem 4 und eine Prüfeinrichtung 5. Das Überwachungssystem 4 umfasst einen Beschleunigungssensor 6 und eine Überwachungseinheit 8.

Weiter umfasst das Schienenfahrzeug 2 ein Geschwindigkeitsmessgerät 10 zum Ermitteln einer Geschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs 2

(Fahrgeschwindigkeit), mit der sich das Schienenfahrzeug 2 in einer Fahrtrichtung 22 bewegt. Das Geschwindigkeitsmessgerät 10 umfasst einen Drehzahlsensor und ermittelt die Fahrgeschwindigkeit v anhand einer Drehzahl einer Radsatzachse 12 des Schienenfahrzeugs 2. Der Beschleunigungssensor 6 sowie das Geschwindigkeitsmessgerät 10 des Schienenfahrzeugs 2 sind an der Radsatzachse 12 des Schienenfahrzeugs 2 angeordnet.

Die Überwachungseinheit 8 umfasst einen Hochpassfilter 14 und einen Bandpassfilter 16.

Der Beschleunigungssensor 6 ist ein Sensor zum Messen einer Querbeschleunigung a des Schienenfahrzeugs 2. Die Überwachungseinheit 8 dient zur Verarbeitung des von dem Beschleunigungssensor 6 erzeugten Signals. Wenn der Beschleunigungssensor 6 störungsfrei ist, misst der Beschleunigungssensor 6 demnach die Querbeschleunigung des Befestigungspunktes am Schienenfahrzeug 2. Das heißt, der Beschleunigungssensor 6 erzeugt ein Signal in Form einer Spannung, die von der Querbeschleunigung a des Schienenfahrzeugs 2 abhängig ist. Eine aus dem Signal berechnete Querbeschleunigung entspricht demnach der wahren Querbeschleunigung, wenn das Überwachungssystem 4 keine Fehlfunktion aufweist. Bei einer Fehlfunktion des Überwachungssystems 4 entspricht die aus dem Signal berechnete Querbeschleunigung dagegen nicht notwendigerweise der wahren Querbeschleunigung des Schienenfahrzeugs 2.

Die Messung der Querbeschleunigung des Schienenfahrzeugs 2 dient zur LaufStabilitätsüberwachung des Schienenfahrzeugs 2 durch das Überwachungssystem 4.

In einem Verfahrensschritt A wird die

LaufStabilitätsüberwachung mittels des Überwachungssystems 4 während eines Betriebs des Schienenfahrzeugs 2 in einem Überwachungsbetriebsbereich dvo= (vi _, V2) durchgeführt. Der Überwachungsbetriebsbereich dvo ist durch eine Fahrgeschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs 2 charakterisiert. D. h. wenn die Fahrgeschwindigkeit v innerhalb des Überwachungsbetriebsbereichs dvo liegt (vi < v < V2), kann eine LaufStabilitätsüberwachung sinnvoll durchgeführt werden. V2 entspricht der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit .

Die Fahrgeschwindigkeit v _G , welche die Grundstabilität des Schienenfahrzeugs 2 repräsentiert (im Folgenden auch Grundstabilitätsgeschwindigkeit genannt) liegt in einem unteren Teilbereich des Überwachungsbetriebsbereichs dvo: vi< v _G < v ₂ .

Während der LaufStabilitätsüberwachung misst der Beschleunigungssensor 6 in einem Verfahrensschritt Al eine Querbeschleunigung des Schienenfahrzeugs 2 und erzeugt dabei ein Signal.

Das vom Beschleunigungssensor 6 erzeugte Signal wird in einem Verfahrensschritt A2 gefiltert und gemittelt und die einzelnen Signalwerte werden durch eine eindeutige Umrechnungsvorschrift jeweils in einen Beschleunigungswert umgerechnet .

Der Bandpassfilter 16 ist ein Filter für den Frequenzbereich von 3 bis 9 Hz. In dem Frequenzbereich von 3 bis 9 Hz treten typischerweise mechanische Schwingungen aufgrund von Querbeschleunigungen a des Schienenfahrzeugs 2 auf. Demnach lässt der Bandpassfilter 16 den Frequenzbereich von 3 bis 9 Hz passieren.

Weisen die ermittelten Beschleunigungswerte ein vorgegebenes Muster mit einer vorgegebenen Amplitude auf, so wird das Laufverhalten als instabil eingestuft. Als Reaktion darauf wird die Fahrgeschwindigkeit v reduziert.

Das Reduzieren der Fahrgeschwindigkeit ist bei tatsächlich instabilem Laufverhalten eine korrekte Reaktion. Das Reduzieren der Fahrgeschwindigkeit ist jedoch zu vermeiden, wenn die ermittelten Beschleunigungswerte auf einer Fehlfunktion des Überwachungssystems 4 basieren. Insbesondere bei wiederholter Einstufung des Laufverhaltens als instabil wird die Fahrgeschwindigkeit v dauerhaft reduziert. Dies führt zu Verspätungen im Betrieb, unnötigen Werkstattaufenthalten und verringert dadurch die Verfügbarkeit des Schienenfahrzeugs 2. Daher ist es wünschenswert, die Zuverlässigkeit der LaufStabilitätsüberwachung zu erhöhen.

Die Vorrichtung 1 ist ferner zum Erkennen einer Fehlfunktion des Überwachungssystems 4 ausgebildet. Beispielsweise ist die Prüfeinrichtung 5 zum Erkennen eines Defekts des Beschleunigungssensors 6 oder von anderen Teilen des Überwachungssystems 4 oder von Prozessen, die durch das Überwachungssystem 4 ausgeführt werden, eingerichtet. Diese Prozesse können beispielsweise die Verarbeitung und Auswertung von Signalen des Beschleunigungssensors 6 oder von Größen, die auf diesen Signalen basieren, sein.

Die Prüfeinrichtung 5 prüft in einem Verfahrensschritt A3, ob eine vom Signal des Beschleunigungssensors 6 abhängige Größe eine vorgegebene Bedingung bezüglich eines Referenzwerts erfüllt. Die vom Signal abhängige Größe ist die vorstehend beschriebene Querbeschleunigung a. Anhand der Prüfung ermittelt die Prüfeinrichtung 5 in einem Verfahrensschritt A4, ob der Beschleunigungswert der Querbeschleunigung a eine vorgegebene Bedingung bezüglich eines Referenzwertes erfüllt. Dadurch wird geprüft, ob das Überwachungssystem eine Fehlfunktion aufweist.

In einem Verfahrensschritt B erfolgt die Prüfung während des Betriebs des Schienenfahrzeugs 2 in einem Betriebsbereich, in dem das Überwachungssystem 4 keine LaufStabilitätsüberwachung ausführt:

Während des Fährbetriebs des Schienenfahrzeugs 2 werden Fahrgeschwindigkeiten v auftreten, die unterhalb des Überwachungsbetriebsbereichs dvo= (vi _, V2) liegen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Prüfung ergänzend in einem Verfahrensschritt Bl ausgeführt, während die Fahrgeschwindigkeit unterhalb der

Grundstabilitätsgeschwindigkeit liegt: v _P < v _G . Insbesondere wird die Prüfung als eine Prüfung außerhalb des Überwachungsbetriebsbereichs d o angesehen, wenn die Fahrgeschwindigkeit v _P signifikant unterhalb von v _G liegt, beispielsweise bei 90 % von v _G (v _P = 0,9 * v _G ). Ferner wird die Prüfung (außerhalb des Überwachungsbetriebsbereichs dvo) bei einer Fahrgeschwindigkeit v ausgeführt, die signifikant oberhalb des Stillstands vo = 0 liegt: vo < v _L .

Mit anderen Worten: Der Betriebsbereich dv _P ist durch eine Fahrgeschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs 2 charakterisiert. D. h. wenn die Fahrgeschwindigkeit v innerhalb des Betriebsbereichs dv _P = (v _L , v _P ) liegt, liegt ein Betriebsbereich außerhalb des Überwachungsbetriebsbereichs dvo vor, in dem die Prüfung ergänzend ausgeführt wird.

In einem Verfahrensschritt B2 misst der Beschleunigungssensor 6 eine Querbeschleunigung des Schienenfahrzeugs 2 und erzeugt dabei ein Signal.

Das vom Beschleunigungssensor 6 erzeugte Signal wird in einem Verfahrensschritt B3 gefiltert und gemittelt und die einzelnen Signalwerte werden durch eine eindeutige Umrechnungsvorschrift jeweils in einen Beschleunigungswert umgerechnet .

Die Prüfeinrichtung 5 prüft in einem Verfahrensschritt B4, ob eine vom Signal des Beschleunigungssensors 6 abhängige Größe eine vorgegebene Bedingung bezüglich eines Referenzwerts erfüllt. Die vom Signal abhängige Größe ist die vorstehende beschriebene Querbeschleunigung a. Anhand der Prüfung ermittelt die Prüfeinrichtung 5 in einem Verfahrensschritt B5, ob der Beschleunigungswert der Querbeschleunigung a eine vorgegebene Bedingung bezüglich eines Referenzwertes erfüllen. Dadurch wird geprüft, ob das Überwachungssystem 4 eine Fehlfunktion aufweist.

In einem Verfahrensschritt C wird eine Reaktion auf das Erkennen einer Fehlfunktion des Überwachungssystems 4 ausgelöst.

Dazu wird das Überwachungssystem 4 in einem Verfahrensschritt CI temporär deaktiviert, wenn einen Fehlfunktion des Überwachungssystems 4 erkannt wird. Damit führen extern induzierte Schwingungen nicht zu dauerhaften Beschränkungen. Wird die Fehlfunktion des Überwachungssystems 4 wiederholt erkannt, wird das Überwachungssystem 4 in einem Verfahrensschritt C2 dauerhaft deaktiviert. In diesem Fall ist eine Wartungsmaßnahme erforderlich. Erst nach Abschluss der Wartungsmaßnahme wird das Überwachungssystem 4 wieder aktiviert.

Ergänzend kann in einem Verfahrensschritt C3 eine Warnung ausgegeben werden, wenn eine Fehlfunktion des Überwachungssystems 4 erkannt wird.

Zudem kann der Hochpassfilter 14 und/oder Bandpassfilter 16 in einem Verfahrensschritt C4 angepasst werden, wenn eine Fehlfunktion des Überwachungssystems 4 erkannt wird, die beispielsweise durch eine externe Einwirkung auf das Schienenfahrzeug 2 hervorgerufen wird. Beispielsweise wird der Hochpassfilter 14 und/oder Bandpassfilter 16 an Frequenzen des Signals angepasst, welches der Beschleunigungssensor 6 erzeugt, während die Fehlfunktion erkannt wird. Die Anpassung erfolgt derart, dass charakteristische Frequenzen des Signals herausgefiltert werden.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.