DE19858937A1 - Verfahren und Einrichtung zum Überwachen des Schienenverkehrs - Google Patents

Abstract

Mittels eines an den Schienen befestigten Schallaufnehmersystems läßt sich zuverlässig über weite Schienenstrecken hin das geschwindigkeitsabhängig periodische Schlagen eines gestörten Rad-Schiene-Systems erfassen und analysieren und entsprechend der erkannten Störung gegebenenfalls über Funk oder Linienleiter eine Warnung an den Zug oder auch an die Zugleitstelle absetzen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung gemäß dem jeweiligen Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 8.

Derartige Maßnahmen waren im Bahnwesen an Fernstrecken besonders weit verbreitet, als die Achsen der Waggons noch gleitgelagert waren und deshalb leichter heiß liefen, als die heutigen wälzkörpergelagerten Achsen: Ein in der Nachbarschaft zum Schienenweg installierter Infra­ rot-Sensor erfaßte nacheinander die Temperaturen der Lager bzw. Radscheiben vorbeifahrender Waggons, um bei Auftreten eines Heißläufers eine Warnung an z. B. die in Fahrtrichtung voraus nächstfolgende Blockstelle zu übermitteln.

Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, insbesondere angesichts des verheerenden Bahnunglücks bei Eschede (DE) am 3. Juni 1998 neue Möglichkeiten zu eröffnen, mit denen eine betriebskritische Schwachstelle oder gar ein unfallträchtiger Fehler im aktuellen Rad- Schiene-System möglichst lückenlos und rasch nach dem Auftreten erfaßbar ist; um rechtzeitig auf den Fahrbetrieb Einfluß nehmen lassen zu können.

Gelöst ist diese Aufgabe gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der beiden Hauptansprüche. Danach werden in Abständen längs der Strecke, also am Schienenstrang, Sensoren eines aus­ werteseitig verknüpften Sensorsystemes eingesetzt, dessen Schwingungsaufnehmer in erster Linie das Rollgeräusch der auf der Strecke fahrenden Züge erfassen, das beim Abrollen der Räder auf dem Schienenkopf auftritt und sowohl vom Rad und seiner Aufhängung wie auch von der Schiene und ihrer Halterung bestimmt ist. Mit einem an jeder Schiene des Schie­ nenstranges montierten Körperschallaufnehmer oder mittels eines in unmittelbarer Nähe instal­ lierten Luftschall-Mikrofon lassen sich angesichts der guten Körperschall-Leitung in Schienen und der langen fugenlos verschweißten Schienenabschnitte weite Wegstrecken zuverlässig aku­ stisch überwachen.

Wenn in diesem abrollenden Rad-Schiene-System eine betriebstechnische Störung auftritt, etwa aufgrund einer deutlich unrunden Verformung wenigstes eines der Radreifen - z. B. nach einem starken Bremsmanöver -, etwa eine Unwucht an einem Rad - z. B. aufgrund einer Bruchstelle in der Radscheibe, in der Achse oder in der Lagerung beziehungsweise ein Bruch des Radreifens oder Radkranzes - oder andererseits ein Schienenbruch oder eine kritische Lockerung der Ver­ schraubung mit ihrer Schwelle, oder gar aufgrund einer aktuellen Entgleisung dann überlagert sich dem normalen, relativ gleichförmigen und energiearmen Rollgeräusch auf dem Schienen­ kopf und dem Dröhngeräusch vom Wagenkasten her ein kräftiges, meist periodisches, schlagen­ des Geräusch, dessen Wiederholfrequenz von der Art des Schadens, vom vorgegebenen Rad­ durchmesser und von der momentanen Fahrgeschwindigkeit des Zuges abhängt.

Die momentane Geschwindigkeit ist an Bord eines Zuges bekannt und kann beim Passieren des Sensors z. B. drahtlos an den Sensor mit seinen Auswerte- und Übertragungsgeräten übermittelt werden. Die Identität des Zuges, ggf mit klassifzierenden Parametern hinsichtlich der Rad­ durchmesser, muß dem Sensor nicht vorgegeben (einprogrammiert) sein; da diese Parameter zu jedem auf die Strecke geschickten Zug in der zentralen Überwachungsstelle für den Zugbetrieb verfügbar sind, können sie dem Sensor auch für den aktuell passierenden Zug über Funk oder über Leitungen entlang der Streck mitgeteilt werden. So ist schon auf einige Distanz zu einem ankommenden bzw. weiterfahrenden Zug eine Analyse des vom Sensor aufgenommenen Roll­ geräusches hinsichtlich auffällig starker und/oder insbesondere periodischer Erscheinungen möglich, die auf eine aktuelle Störung des Rad-Schiene-Systems des betreffenden Zuges hin­ weisen. Das Ergebnis dieser Analyse kann dem vorbeigefahrenen Zug zugefunkt werden, oder es wird über den zur Streckenbeeinflussung längs Schnellfahrstrecken verlegten Linienleiter oder mittels anderer vorhandener Signaleinrichtungen auf den Zug übertragen bzw. auch über Funk oder Leitungen an die zuständige Überwachungsstelle gemeldet.

Auch die von den Körperschallaufnehmern oder Mikrofonen des Sensors erfaßten Geräusche selbst können direkt, also ohne besondere Vorverarbeitung im Sensor, verstärkt und über Funk oder Leiter an eine Zentrale übermittelt werden, wo die Identität und aktuelle Geschwindigkeit des die aktuellen Schwingungen erzeugenden Zuges bekannt sind und bessere Ressourcen für die Signalverarbeitung, wie mächtigere und schnellere Datenprozessoren für eine Korrelations­ analyse in Echtzeit, zur Verfügung stehen. Eventuell ist dort auch bereits ein typisches, der aktu­ ellen Geschwindigkeit entsprechendes Geräuschspektrum oder Sonogrammn des ungestört fah­ renden Zuges abgespeichert, das dann zur Vergleichsanalyse herangezogen werde kann. Bei­ spielsweise über Kreuzkorrelation oder andere Vergleichsverfahren kann dieses ungestört vorlie­ gende Sonogramm dann mit dem aktuell aufgenommenen Spektrum auf außerordentliche, ins­ besondere periodische Störungen geprüft werden.

Da die Zugbetriebs-Überwachungsstelle mit dem Zug ständig über den Zugbetriebsfunk oder über Linienleiter in Informations- und Wirkverbindung steht kann sie bei kritischen Erkenntnis­ sen aus der Geräuschanalyse den Zugführer entsprechend unterrichten oder direkt mit Notmaß­ nahmen in den aktuellen Bahnbetrieb eingreifen, der durch einen Defekt im Bereich des Rad- Schiene-Systemes eventuell akut gefährdet ist.

So läßt sich mittels an den Schienen angeordneter Schallaufnehmer zuverlässig und über weite Schienenstrecken hin das energiereiche, meist geschwindigkeitsabhängig periodische Schlagen eines gestörten Rad-Schiene-Systemes analytisch erfassen und gegebenenfalls über Funk, Lini­ enleiter oder sonstige Signaleinrichtungen eine Warnung an das Zugpersonal absetzen oder gar eine selbsttätig wirkende Notmaßnahme auslösen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Überwachen des Schienenverkehrs mittels eines längs des Schienenstranges installierten Sensorsystems, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor des Systems die in seiner Umgebung beim Abrollen der Räder eines Zuges auf dem Schienenkopf entstehenden Geräusche aufnimmt, die dann auf etwaiges Vorhandensein kritischer, nämlich außerordentlich starker und insbesondere periodischer Erscheinungen im aufgenommenen Spektrum ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung mit einer vom Zug übernommenen aktuellen Identifikations- und Ge­ schwindigkeitsinformation erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung mit einer von einer Zugbetriebs-Überwachung oder Leitstelle übernomme­ nen aktuellen Identifikations- und Geschwindigkeitsinformation erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung im Vergleich zum Schwingungsspektrum des störunagsfrei fahrenden Zuges erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung in einer Zentrale erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor mit dem Zug oder mit einer Zentrale über Funk kommuniziert.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren mit dem Zug oder mit einer Zentrale über längs der Schienen verlegte Leitun­ gen, insbesondere Linienleiter, kommuniziert.

8. Einrichtung zum Überwachen des Schienenverkehre mittels eines neben dem Schienenweg installierten Sensorsystems nach einem Verfahren gemäß wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor Körperschallaufnehmer oder Mikrofone zur Anbringung am Schienenstrang oder in dessen unmittelbarer Nähe aufweist.