利用可擴展評估軟體來監控和診斷軌道車輛部件的方法與流程

2023-05-30 12:47:01 2

本發明涉及一種按照權利要求1前序部分的用於監控和診斷軌道車輛部件的方法，所述軌道車輛為單個的軌道車輛或者為包括多個軌道車輛的軌道列車組的組成部分，所述方法針對其至少一個部件按照需要所要求的修理或者維護進行監控和診斷，在該方法中，測量裝置檢測至少一個測量參量，該測量參量對於評定部件按照需要所要求的修理或者維護是相關的；並且通過在軌道車輛或者軌道列車組上隨車設置的評估裝置中執行的評估軟體，針對所涉及部件按照需要立刻或者將來所要求的修理或者維護，對所檢測的測量參量進行評估；並且在評估裝置認為需要對所涉及部件立刻或者將來進行修理或者維護的情況下，由評估裝置生成與此有關的訊息並將該訊息傳輸給控制中心，該控制中心位於軌道車輛或者軌道列車組外部。

背景技術：

這種方法例如由de10233845b4已知。

技術實現要素：

因此，本發明的目的在於，如此改進開頭所述型式的方法以及系統，使其能夠更加靈活地使用。

按照本發明，該目的通過權利要求1或者權利要求19的特徵來實現。

按照本發明規定：藉助由控制中心發送給評估裝置的指令、數據和/或軟體模塊，對在評估裝置中執行的評估軟體進行補充、擴展、改變或者適配。尤其是，所述評估裝置和控制中心構成為用於實現這一點，例如通過如下方式：評估軟體的架構是模塊式的，使得該評估軟體能夠隨時通過新的軟體模塊或者通過替換或刪除軟體模塊得以補充或者改變。

這一點在軌道車輛或者軌道列車組常規使用期間或者行駛運行期間進行，也就是說，軌道車輛或者軌道列車組位於行駛的線路上，但作為備選也可在停車場。

在此，所說控制中心不應僅僅理解為固定式控制中心，該固定式控制中心例如以數據處理裝置的形式安置在辦公室中。對於這一概念，確切地說也包括移動式的或者可攜式的控制中心，該控制中心例如引入到軌道車輛或者軌道列車組，並且為了進行有線數據傳輸而連接到為此所設的接口上，或者為了進行無線數據傳輸而設置於對此適合的距離處。

在此，對在評估裝置中執行的評估軟體的補充、擴展、改變或者適配乃是按照需要進行，也就是說，當這是必要的時候或者當控制中心的人員認為這是必要的時候。

該措施的優點在於，評估算法或者說評估軟體在軌道車輛或者軌道列車組持續運行期間能夠隨車得以補充、改變或者適配，而不必為此中斷運行或者使用。對評估軟體的這種補充、改變或者適配無不利反響地實現，在此情況下不會對軌道車輛或者軌道列車組的常規運行或者運行安全性產生不利影響。此外還確保該方法能夠經濟地並且簡單地(可達性)改變或者能夠在軌道車輛方面補充附加的功能(模塊式且可收放)，而不影響運行或者與安全性相關的功能。

通過所述的措施，實現了所謂的基於狀態的維護(conditionbasedmaintenance(cbm))，其中，基於軌道車輛/軌道列車組的現有運行數據以及可選地也基於環境數據(例如環境溫度、空氣溼度、線路數據)自動地測算出維護預測並且將該維護預測提供給運營方或者說維護方。這種系統所提供的技術條件能夠實現基於狀態的維護。對此要求做到軌道車輛上各個系統(子系統、部件、車輛控制技術)的聯網以及處理方法的連續、動態適配用於測算出損耗儲備和由此導出的維護需求，這通過本發明得以實現。這種cbm系統提供可操作的以訊息為形式的維護信息，所述訊息給出關於最佳維護時刻的建議。

這種cbm系統包括至少一個在軌道車輛/軌道列車組上的評估裝置(車載單元)和在車道線路上的控制中心(後臺)，其中，維護預測分別基於當前的運行數據和環境數據自動生成，所述運行數據和環境數據形式上為由評估裝置發送到控制中心的訊息。為此，評估軟體或者cbm邏輯包括相應的決策邏輯，用於建議最佳維護時刻。集成於評估裝置中的cbm邏輯因此由經濟和技術參數組合提供了關於實施維護措施的最佳時刻的結果。

基於物理測量參量，藉助評估軟體確定軌道車輛/軌道列車組所涉及部件或者所涉及子系統的損耗儲備，並由此測算所涉及部件或者所涉及子系統的維護需求。傳輸給控制中心的訊息(cbm消息)例如包括關於到何時應該將維護納入計劃的信息。

配設於相應部件的不同評估裝置(集成的子系統)與車載單元通信，該車載單元於是構成了例如在評估裝置與道路或者線路方面的控制中心之間的接口。

為了在軌道車輛/軌道列車組運行期間也能夠實現軟體架構的可擴展性用以集成其他一些功能，藉助遠程數據傳輸從控制中心(後臺)將數據、指令和/或軟體模塊動態下載到車載單元上。

通過在從屬權利要求中提出的措施，能夠實現在權利要求1中給出的本發明的一些有利的發展設計和改進方案。

尤其優選的是，所述評估軟體是模塊式構建的，其中按照需要補充、刪除或者替換個別獨立的軟體模塊。

按照一種發展設計，給每個要針對於修理或者維護進行監控或者進行診斷的部件配設一個軟體模塊。換言之，評估軟體的模塊結構優選反映出軌道車輛或者軌道列車組的待監控或者待診斷部件的結構。於是每個軟體模塊分別適配於相應配設的部件。

尤其優選的是，通過與控制中心的無線通信，來實現在評估裝置中執行的評估軟體的補充、改變或者適配。這種無線通信例如可以經由在安裝於軌道車輛/軌道列車組上的發送/接收裝置和安裝於控制中心中的發送/接收裝置之間的無線電連接來實現，但也可以通過停車場中的wlan來實現。然而作為備選方案，這一點也可藉助在道床中的車道線路連接來實現。由軌道車輛/軌道列車組發送到控制中心的訊息優選同樣使用該路徑。

在此，提供給控制中心的訊息優選包括對所涉及部件的識別。

另外，所述訊息優選也包括關於軌道車輛或者軌道列車組的至少一個涉及磨損的部件還保有的損耗儲備的信息。由此可以在時間上或者說根據所涉及部件還可能或還允許的使用周期數量來預測達到預定磨損極限的情況。因此，所述訊息優選包括關於到必須進行所涉及部件維護或者修理之時還剩餘的時間或者說還可用的使用周期數量的預測。

按照一種發展設計，所述訊息還可以包括關於部件可能已發生的故障或者錯誤的原因的信息。在此情況下，評估軟體或者說測量裝置為此而設計，並且測量參量也適合於使得這樣的信息能夠被提供。

對於多個組合成一個軌道列車組的軌道車輛，所述訊息也可以識別涉及所要求的維護或者修理的軌道車輛。

尤其優選的是，所述訊息包括針對於部件所要求的維護或者修理的不同的緊急性等級。這種緊急性等級例如可以代表所涉及部件的維護或者修理措施在時間上為長期限的、短期限的或者立刻的要求。

另外，所述訊息也可以包括軌道車輛或者軌道列車組的即時位置。

尤其優選的是，所述訊息在控制中心中以視覺的形式輸出。

尤其優選的是，由控制中心發送到評估裝置的指令、數據和/或軟體模塊也包括那些涉及部件常規功能的指令、數據和/或軟體模塊。換言之，由此不僅是補充、改變或者適配評估軟體，而且還補充、改變或者適配用以針對於所涉及部件的常規功能對該部件進行控制或調節的軟體。

尤其優選的是，在軌道車輛上或者在軌道列車組上設有隨車的中央單元(車載單元)，該中央單元與多個部件的評估裝置建立通信，並且將訊息提供給控制中心。

尤其優選的是，由這個評估裝置或者這些評估裝置評估與所涉及或者所配設部件無關聯的其他測量參量，所述其他測量參量涉及軌道車輛或者軌道列車組的環境或者行駛線路。

針對其維護或者修理需求被監控的部件優選是下列部件中的至少一個：轉向架設備、空調設備、空氣供給系統、供電系統、撒沙系統、門啟閉系統、風擋刮拭裝置、基於摩擦的制動系統、發電制動系統(電動力制動器)、磁軌制動器、盥洗器具、制動控制裝置，然而該列舉並非窮舉。

附圖說明

後文將參考附圖藉助實施例來詳細闡述本發明。圖中示出：

圖1為用於監控和診斷軌道車輛部件的系統的示意性結構，用以實施按照本發明的一種優選實施方式的用於監控和診斷軌道車輛部件的方法；

圖2為該系統的另一實施方式的一個截取部分；

圖3為圖2的實施方式的俯視圖；

圖4為示意性的圖表，該圖表示出了訊息的不同的緊急性等級；

圖5為按照本發明的方法的一種優選實施方式的流程圖；

圖6為評估軟體的模塊式結構的示意性圖示，該評估軟體應用於按照本發明的方法中。

具體實施方式

圖1示出了按照一種優選實施方式用於針對軌道車輛1部件2、4按照需要所要求的修理或者維護來監控和診斷所述部件2、4的系統的示意性結構。所述軌道車輛1例如是一個單獨的軌道車輛或者是包括多個軌道車輛的軌道列車組的一個軌道車輛。

在圖1中示出的軌道車輛1中，例如對兩個部件或者子系統2、4就按照需要所要求的修理或者維護進行診斷或者監控，例如在軌道車輛1轉向架中的基於摩擦的電-氣動制動器1和撒沙裝置2、4。

在此，分別給一個部件或者一個子系統2、4配設至少一個形式上為傳感器的測量裝置6、8，所述測量裝置檢測對於所涉及部件2、4的前瞻性維護或者修理相關的測量參量。對於以盤式制動器為執行機構的基於摩擦的電-氣動制動器2，這樣的測量參量例如是溫度和/或制動襯片的或者盤式制動器的制動盤的襯片厚度。例如可以通過集成在制動襯片中的電氣迴路來探測襯片厚度，所述電氣迴路在制動襯片被磨損至其內設置了該電氣迴路的襯片面時遭到損壞，然後就產生相應的電信號。對於撒沙裝置2、4，所述測量參量例如是沙箱的測量的料位或者沙管的測量的流量。

於是優選在軌道車輛1上隨車設置兩個帶有至少一個微處理器的電子評估裝置10、12，亦即用來評估關於基於摩擦的電-氣動制動器的測量參量的第一評估裝置10以及用來評估關於撒沙裝置2、4的測量參量的第二評估裝置12。於是，在各個評估裝置10、12中，通過分別執行的評估軟體，針對於所涉及部件按照需要立刻或者將來所要求的修理或者維護，實施對所檢測的測量參量的評估。在此，所述評估軟體分別適配於對所涉及測量參量的特定評估。

在評估軟體基於相應的測量參量認為需要對所涉及部件2、4立刻或者將來進行修理或者維護的情況下，由評估裝置10、12生成與此有關的訊息14、16。因此優選的是，由所涉及評估裝置10、12為每個受監控的部件或者為每個受監控的子系統2、4生成各自專有的訊息14、16，在這裡就是第一訊息14和第二訊息16。

這兩個訊息14、16然後由兩個評估裝置10、12傳輸給軌道車輛1上的中央單元18。每個軌道車輛1優選隨車具有一個這樣的中央單元18。所述中央單元18是帶有至少一個微處理器的電子裝置。

為了與軌道車輛1的其他系統進行數據交換，所述中央單元18一方面連接於軌道車輛1的車輛數據總線20上，以及例如無線地與裝置26優選無線連接，該裝置檢測和/或存儲軌道車輛1的環境數據(比如環境溫度)和線路數據(例如上坡、下坡或者轉彎直徑)並將其提供給中央單元18。由評估裝置10、12或者說評估軟體生成的訊息14、16然後可以在中央單元18中通過這樣的數據得以補充或者校正。

代替兩個評估裝置10、12，也可以為多個部件和配設給這些部件的測量裝置僅設置一個評估裝置，該評估裝置於是生成多個訊息14、16。

在此，這樣的訊息14、16一方面優選包括對所涉及部件2、4的識別和/或定位，在這裡例如為軌道車輛1的第二轉向架上第一軸上的盤式制動器。對於多個組合成軌道列車組的軌道車輛，所述訊息14、16還可以識別涉及所要求的維護或者修理的軌道車輛1。

另外，訊息14、16優選還包括關於制動盤或者制動襯片還保有的損耗儲備的信息。據此能夠預測達到預定磨損極限的時間。因此，訊息優選也包括關於到必須進行所涉及部件2、4維護或者修理之時還剩餘的時間或者說還可用的使用周期數量的預測。

尤其優選的是，訊息14、16包括針對於部件2、4所要求的維護或者修理的不同的緊急性等級。這樣的緊急性等級例如可以代表所涉及部件2、4的維護或者修理措施在時間上為長期限的、短期限的或者立刻的要求。

在圖4中說明了四個可能的緊急性等級號0到號4的例子。因此，當所涉及測量參量的評估結果為：不必有任何處置需求時(緊急性等級號0)，不生成訊息。在訊息14、16中表述的緊急性等級號1可要求較長期限的維護或者修理，而對於緊急性等級號2而言，與此有關的期限更短。部件2、4非常短期限的修理或者維護可以通過緊急性等級號3在訊息中表明。緊急性等級號4則表示必須要立刻處置，立刻修理或者維護，甚至包括立刻停運軌道車輛1。

訊息14、16然後藉助集成在中央單元18中的發送/接收裝置例如以無線方式在例如雲計算環境中傳輸給控制中心28中的伺服器22，該控制中心/伺服器同樣具有適合的發送/接收裝置。在那裡，訊息14、16便在顯示裝置24上優選以視覺形式輸出。伺服器22優選也可以無線地接收裝置26的數據，該裝置檢測環境或者線路數據的測量參量。

一旦建立了或者可以建立無線的無線電連接，或者也可通過在停車場中的wlan，就可以實現這種優選無線的傳送。作為備選方案，也可以通過在道床中的車道線路連接來實現通信。

中央單元18例如具有gps，從而訊息14、16也可以包括軌道車輛1或者軌道列車組的即時位置。

如圖2所示，可以按所述方式對包括多個軌道車輛(在圖2中：編組1、編組2)的一整隊軌道列車組的各軌道車輛的部件和子系統(在圖2中：ss1至ss3)針對按照需要所要求的修理或者維護進行診斷或者監控，其中，優選這些軌道車輛(在圖2中：編組1、編組2)中的每一軌道車輛均具有上述的中央單元18(obm，車載單元)，該中央單元於是將訊息14、16發送給在控制中心中的伺服器單元22。從控制中心28的伺服器22，然後也可以使訊息6、8通過網際網路或者其他數據網絡為終端用戶(如車隊運營方和維護方、車輛製造商和/或服務提供商)所取用。

在圖3的實施方式中，如同在圖1的實施方式中那樣，每個待監控部件2、4配設有自己的測量裝置6、8以及自己的評估裝置10、12連同集成的評估軟體，其中，各評估裝置10、12在此分別連接於車輛數據總線20上，以便通過車輛數據總線20將由評估裝置生成的訊息14、16發送給軌道車輛1的中央單元18。作為備選方案，也可以為多個部件或者子系統僅設置一個評估裝置，於是將評估軟體設計為，使得它可以處理多個測量裝置的測量參量並且可以生成多個訊息。

在圖5中示出了按照一種優選實施方式用於監控和診斷軌道車輛部件的方法的一種優選實施方式的流程圖。據此，在第一步驟中，藉助傳感裝置或者測量裝置採集對於部件按照需要所要求的修理或者維護的預測而言相關的測量參量並且在評估軟體中對其進行處理或者評估。假如所檢測的和所處理的測量參量不滿足cbm規則，則對這些測量參量進行適配，使其滿足cbm規則。然後，對所檢測的和所處理的以及必要時與cbm規則適配的測量參量在其緊急性等級(水平)方面進行分類，並且其中評估軟體是相應設計的。在圖5中以點劃線表示的方框標記出了評估軟體或者cbm邏輯的範圍，如其集成在所涉及的評估裝置中。

接下來，由所述評估軟體或者cbm邏輯生成訊息並且將該訊息傳輸給中央單元18，以便再傳遞給控制中心28。

在圖6中象徵性地用向上敞開的盒子示出了在一個評估裝置或在多個評估裝置中執行的評估軟體或者cbm邏輯，在該盒子中容納有一些獨立的軟體模塊appl.1至appl.5。優選給每個要針對於所要求的修理或者維護進行監控或者診斷的部件配設一個這樣的軟體模塊。在當前情形中，例如軟體模塊appl.1配設給門、軟體模塊appl.2配設給制動器、軟體模塊appl.3配設給撒沙裝置，而軟體模塊appl.1配設給空氣供給系統。

因此，評估軟體或者cbm邏輯的結構優選為模塊式的，其中，所述評估軟體設計為，使其能夠補充一些獨立的軟體模塊。這種情況在圖6中按如下方式闡釋：將軟體模塊appl.x加入盒子內的空位中。優選的是，還可以刪除或者替換個別獨立的軟體模塊。對評估軟體或者cbm邏輯的這種補充、擴展、改變或者適配藉助於從控制中心28直接發送或者經由中央單元18發送給評估裝置10、12的指令、數據和/或軟體模塊來實現。

上述實施例的特徵的各種可能組合均處於本發明的範圍內。

附圖標記列表

1軌道車輛

2第一部件

4第二部件

6第一測量裝置

8第二測量裝置

10第一評估裝置

12第二評估裝置

14第一訊息

16第二訊息

18中央單元

20數據總線

22伺服器

24顯示裝置

26裝置

28控制中心