用于识别运输系统受损的方法及其控制装置与流程

本发明涉及一种用于识别运输系统受损的方法，运输系统具有轨道车辆和能被轨道车辆驶过的基础设施元件。本发明还涉及一种用于执行该方法的控制装置。

背景技术：

1、由文献us10,953,900b2已知一种异常情况获取装置，在其中，在轨道上运动的大量车辆分别配备有加速度传感器。在此，其中每个车辆都配备有加速度传感器并且对所有传感器的加速度数据进行评估，以便确认车辆或轨道上的异常情况

技术实现思路

1、在一个方面中，本发明涉及一种用于识别运输系统受损的方法，运输系统具有轨道车辆和能被轨道车辆驶过的基础设施元件。轨道车辆可以是列车、例如用于运送人员的列车或用于运送货物的列车。在该情况下，能被轨道车辆驶过的基础设施元件可以是铁道本体。铁道本体可以包括道床、轨道、轨枕和相应的用于此的紧固元件。替选地，运输系统可以是索道。在该示例中，轨道车辆可以是索道的吊厢，并且基础设施元件可以是索道的缆索或缆索的引导轨。在另外的示例中，轨道车辆可以是有轨电车，并且基础设施元件可以是有轨电车的轨道。运输系统受损可以是轨道车辆受损或者是能被轨道车辆驶过的基础设施元件受损。

2、该方法借助布置在轨道车辆上的多个传感器来执行。多个传感器能在第一测量状态和第二测量状态下运行。传感器可以是能相互独立运行的。因此，每个传感器可以收集单独的测量数据，并将这些测量数据转发给上级的评估单元。替选地，传感器也可以是能相互校准运行的。在此，传感器依赖于其他传感器所收集的测量数据来收集测量数据。然后，这些测量数据会被汇总并转发给上级的评估单元。根据测量状态不同，传感器可以获取不同类型的测量数据。第一测量状态和第二测量状态的各个测量参数在此可以是不同的。

3、该方法包括：用于通过至少一个在第一测量状态下运行的传感器获取第一测量数据的第一测量数据获取步骤、和用于获取在第二测量状态下运行的传感器的第二测量数据的第二测量数据获取步骤。根据方法，第一测量数据已经可以由一个在第一测量状态下工作的传感器来充分获取。与之相对地，第二测量数据可以由所有在第二测量状态下运行的传感器获取。第一测量数据或第二测量数据可以在此依赖于传感器的类型来确定。例如，传感器可以是加速度传感器。第一测量数据和第二测量数据于是可以是加速度数据。替选地，传感器可以是用于获取作用于传感器上的力的力传感器。在此，第一测量数据和第二测量数据可以是所获取的力。根据本发明的第一方面，同样能使用其他类型的传感器，例如倾角传感器或光学传感器。

4、传感器的第一测量状态和第二测量状态在此可以与各自待测的参数相匹配。例如，在光学传感器的情况下，在第一测量状态或第二测量状态下可以获取到电磁波谱的两个不同的频率范围。如果传感器是倾角传感器，则可以在第一测量状态和第二测量状态下相对不同的坐标系获取倾角。替选或附加地，可以在传感器的第一测量状态或第二测量状态下以不同的精度获取待测的参数。第一测量数据和第二测量数据可以要么直接获取并根据方法进一步处理。替选地，可以先获取第一测量数据和第二测量数据，然后在后续的步骤中进行预处理。换句话说，可以将直接测得的参数变换成待评估的参数。例如，预处理可以是快速傅里叶分析、小波分析、阶次分析或主成分分析。

5、该方法还包括：用于获知第一测量数据与所保存的第一比较数据组的第一一致性的第一一致性获知步骤、以及用于获知第二测量数据与所保存的第二比较数据组的第二一致性的第二一致性获知步骤。为了产生第一比较数据组，例如可以利用在第一测量状态下运行的至少一个传感器对已受损的轨道车辆进行测定。在此所收集的数据于是就可以形成第一比较数据组。替选或附加地，可以将第一比较数据组在准备测量的范围内来创建。在此，可以准备好与待借助该方法识别的受损符合的轨道车辆。在对所准备的轨道车辆进行测定期间使用在第一测量状态下运行的传感器所收集的数据于是可以形成第一比较数据组。第二比较数据组例如可以在所准备的比较行驶的范围内创建。在这样的比较行驶中，可以准备好运输系统的与待借助该方法识别的受损符合的基础设施元件。在驶过所准备的基础设施元件期间由在第二测量状态下运行的传感器所收集的测量数据可以形成第二测量数据组。替选或附加地，可以借助在第二测量状态下的传感器对先前已损坏的基础设施元件进行测定。在测定先前已损坏的基础设施元件期间所收集的测量数据可以形成第二比较数据组。第一测量数据与第一比较数据组的部分一致或第二测量数据与第二比较数据组的部分一致足可以用于确定第一一致性或第二一致性。换句话说，为了获知一致性，没有必要让测量数据与各自的比较数据组完全一致。

6、该方法还包括：用于依赖于第一一致性对轨道车辆受损进行识别的第一受损识别步骤、和用于依赖于第二一致性对能被轨道车辆驶过的基础设施元件受损进行识别的第二受损识别步骤。轨道车辆受损例如可以是轨道车辆的车轮区域受损。尤其地，它可以是轨道车辆的车轮轴承或车轮受损。然而也可以对轨道车辆的其他区域受损进行识别。如果轨道车辆是具有多个相连的车厢的列车，则也可以对各个车厢的连接元件受损进行识别。替选或附加地，也可以对轨道车辆的框架元件或壳体受损进行识别。能被轨道车辆驶过的基础设施元件受损例如可以是运输系统中的轨道或用于接纳轨道车辆的车轮的车轮接纳元件受损。如果轨道车辆是索道，则例如也可以对索道的缆索受损进行识别。如果轨道车辆是列车，则也可以对道床和/或无缝轨道(bandschiene)受损进行识别。根据第一方面的方法，还可以识别运输系统中的轨道车辆的另外的受损或能被该轨道车辆驶过的基础设施的另外受损。如上所述，依赖于所选择的比较方式，第一测量数据或第二测量数据与第一比较数据组或第二比较数据组的部分一致就足可以识别出受损。

7、因此，所提出的用于识别运输系统受损的方法一方面借助较少的传感器就已经能够实现识别运输系统的基础设施元件处受损。尤其地，并非所有在运输系统中运动的车辆都需要配备传感器。此外，并非需要对所有传感器进行询问来获得第二测量数据。最后，并非所有获得的测量数据都必须高于预定的边界值。第二测量数据与所保存的比较数据组的部分一致就已经足以对基础设施元件受损进行识别。因此，所提出的方法能够实现更快且同时更容易执行地识别运输系统受损。

8、根据方法的一个实施方式，布置在轨道车辆上的传感器可以被设立成用于利用能预定的获取频率声学地获取轨道车辆相对于能被轨道车辆驶过的基础设施元件的加速度。尤其地，获取频率可以是能从外部预设的，例如能由上级的控制装置预设，控制装置可以借助控制信号预设传感器的获取频率。对此替选地，传感器也可以相互独立或与上级的控制装置无关地预设特定的获取频率。例如，在存在特定的条件情况下，传感器可以从第一获取频率变换到第二获取频率。因此，传感器可以与运输系统之内的不同的运行情况相匹配。此外，对声学信号的获取和评估是用于确定加速度的特别简单的措施。此外，声学的加速度传感器通常也是能容易提供的，从而可以利用简单而廉价的方法来执行该方法。

9、根据另外的实施方式，传感器的第一子集可以布置在轨道车辆的行进方向上位于前方的端部区段上，并且传感器的第二子集可以布置在轨道车辆行进方向上位于后方的端部区段上。第一子集和第二子集可以分别包括至少两个传感器。前方的端部区段可以布置在轨道车辆的牵引车辆(如机车头)上。尤其地，前方的端部区段可以在轨道车辆的行进方向上向前对轨道车辆限界。如果轨道车辆是索道的吊厢，则前方的端部区段可以布置在吊厢的在吊厢的行进方向上的前方正面。后方的端部区段可以是在列车的行进方向上布置在最后的车厢的在列车的行进方向上位于后方的端部。如果轨道车辆是索道的吊厢，则后方的端部区段可以布置在吊厢的行进方向上位于后方的正面上。

10、至少两个传感器可以对称地布置在轨道车辆的前方的或后方的端部区段上。例如，其中一个传感器可以布置在前方或后方的端部区段的在轨道车辆的行进方向上左边的外部区段上。其中第二个传感器可以布置在前方或后方的端部区段的在轨道车辆的行进方向上右边的外部区段上。替选或附加地，至少一个传感器可以布置在轨道车辆的前方或后方的端部区段的在轨道车辆的行进方向上位于上方的外部区段上。其中另外的传感器可以布置在轨道车辆的前方或后方的端部区段的在轨道车辆的行进方向上位于下方的外部区段上。将传感器布置在轨道车辆的前方和后方的端部区段上具有的优点是，可以在不受布置在轨道车辆的前方和后方的端部区段之间的轨道车辆的其他部件的干扰的情况下获取加速度数据。在前方和后方的端部区段使用至少两个传感器，能够实现在各自的端部区段上冗余地获取加速度数据。

11、根据另外的实施方式，该方法可以包括：用于在第一测量状态下运行传感器的第一子集的第一测量步骤、和用于在第二测量状态下运行传感器的第二子集的第二测量步骤。第一测量步骤和第二测量步骤可以同时执行。例如，布置在轨道车辆前方的端部区段上的传感器可以在第一测量状态下运行，同时布置在轨道车辆后方的端部区段上的传感器可以在第二测量状态下运行。第一测量状态和第二测量状态在此可以通过各自的传感器的不同的获取频率的预设来调整。同时执行第一测量步骤和第二测量步骤能够实现同时获取第一测量值和第二测量值。由此可以缩短方法执行的持续时间。

12、在该实施方式中，该方法可以包括：用于在存在预先确定的条件下将第一子集第一传感器的测量状态从第一测量状态变换为第二测量状态的第一变换步骤。此外，该方法还可以包括：用于在存在预先确定的条件下将传感器的第二子集的测量状态从第二测量状态变换为第一测量状态的第二变换步骤。例如，预先确定的条件可以是传感器在第一测量状态或第二测量状态下达到预先确定的测量持续时间。替选或附加地，预先确定的条件也可以是获取到轨道车辆静止不动，例如获取到负加速度紧接着是获取到持续长时间的零加速度。替选或附加地，预先确定的条件也可以是获取到最大加速度，高于该最大加速度时，传感器就无法再获取到所选的测量状态下的加速度。通过在存在预先确定的条件时变换测量状态，可以使测量方法与运输系统的不同运行状况相匹配。由此，可以通过变换测量状态来避免和/或纠正在运输系统的错误运行状态下获取的测量数据。

13、根据另外的实施方式，第一测量数据获取步骤可以包括：预设传感器的第一获取频率，并以预设的第一获取频率和预设的第一获取时间获取第一测量数据。第一获取频率和第一获取时间可以与在第一测量状态下获取到的加速度数据相匹配。例如，第一获取频率可以具有大于1500hz、尤其为1660hz的值。该高频的采样率特别适用于获取轨道车辆受损。在该示例中，第一获取时间可以为每个传感器超过10秒，尤其是12秒。由于采样率高，使得该获取时间足以获取到第一加速度数据。同时，由于随着采样率较高所带来在第一测量状态下运行的传感器的更高的功耗可以通过选择相应更短的获取时间来降低。

14、在该实施方式中，第二测量数据获取步骤可以包括：预设传感器的第二获取频率，并以预设的第二获取频率和预设的第二获取时间获取第二测量数据。第一获取频率和第二获取频率在此可以不同。第一获取时间和第二获取时间在此也可以不同。例如，第二获取频率可以低于100hz，尤其低于50hz。该低频的采样率特别适用于获取能被轨道车辆驶过的基础设施元件受损。第二获取时间可以少于6小时，尤其是为4小时。由于与低频的采样率所带来的第二测量状态下运行的传感器更低的功耗，可以明显提高第二获取时间，以便可以充分获取第二测量数据。因此，在第一测量状态或第二测量状态下运行的传感器可以与第一测量数据或第二测量数据的类型相匹配。同时，可以调设对于获取测量数据所需的传感器的能耗。

15、根据另外的实施方式，该方法可以包括：用于依赖于第一一致性将第一测量数据归类到至少两个类别中的第一类别归类步骤。此外，该方法还可以包括：用于依赖于第二一致性将第二测量数据归类到至少两个类别中的第二类别归类步骤。这两个类别对于第一测量数据和第二测量数据来说可以是相同的。替选地，第一测量数据和第二测量数据可以分别归类到两个不同的类别中。这两个类别可以描述轨道车辆受损的不同损伤类型或描述能被轨道车辆驶过的基础设施元件受损的不同的损伤类型。例如，第一测量数据或第二测量数据可以归类到“有损伤”类别和“正常”类别中。在此，例如只有那些能够充分排除获取到受损的测量数据才归类到“正常”类别中。相反，例如那些所有即便仅会推断出轻微受损的测量数据都归类到“有损伤”类别中。将第一测量数据和第二测量数据归类到至少两个类别中，能够实现对已知受损进行量化。由此可以提高受损识别的准确性。

16、在该实施方式中，至少两个类别可以根据分级的损伤种类进行区分。通过分级的损伤种类可以更精确地分类受损的严重程度。例如，可以归类到“正常”、“受损轻微”、“受损严重”和“受损非常严重”的类别中。根据测量数据被归类到其中一个损伤种类中，运输系统的负责人(例如铁路线运营商)可以决定是否需要立即修复运输系统的相关路段，或者是否需要可能在以后的时间点进行例行维护。因此，在执行方法时可以考虑到用户的需求。由此可以提高用户友好性。

17、在上述之一的实施方式中，第一类别归类步骤可以包括：将第一测量数据与第一比较数据组的子集进行比较。此外，第二类别归类步骤可以包括：将第二测量数据与第二比较数据组的子集进行比较。例如，可以根据距离度量法来选择第一比较数据组的或第二比较数据组的子集。例如，第一测量数据和第一比较数据组可以作为二维或三维的点集用图形表示。然后，第一测量数据的图形代表的各个数据点与第一比较数据组的图形代表的各个数据点之间可以确定几何学上的距离。然后，可以根据该距离的不同选择子集。依赖于第一测量数据的各个数据点被归类哪个类别地，也可以将第一测量数据的整体归类到至少两个类别中一个类别中。

18、这种结合第一测量数据所述的将第一测量数据归类到至少两个类别中的方法以类似的方式也可以被运用于根据第二测量数据与第二测量数据组的子集的比较将第二测量数据归类到两个类别中。借助与第一比较数据组的子集或第二比较数据组的子集进行比较将第一测量数据或第二测量数据归类到至少两个类别中所提供的优点是，只需考虑比较数据组的子集。为此所需的比较步骤要比在与完整的比较数据组进行比较是所需的比较步骤更少。因此，用于执行比较的计算量和必需的计算操作的数量可以最小化。

19、在该实施方式中，第一比较数据组的或第二比较数据组的子集可以包括多个数据点，并且比较可以利用这些多个数据点进行。如上所述，可以根据距离度量法来选出各自的数据点。根据测量数据的类型不同，通过从各自的比较数据组中选出合适的数据点可以选出在独特的标准方面合适的子集来执行比较。因此，所提出的用于受损识别的方法可以与运输系统的不同运行状态相匹配。此外，所提出的用于受损识别的方法还可以与不同的用户预设相匹配。

20、根据方法的另外的实施方式，第一测量数据获取步骤、第一一致性获知步骤和第一类别归类步骤可以在预设的时间段内重复多次。此外，第一受损识别步骤可以包括：当在预设的时间段内获取到的多个第一测量数据已被归类到根据分级的损伤种类符合轨道车辆受损的类别中，则识别出轨道车辆受损。第一测量数据获取步骤、第一一致性获知步骤和第一类别归类步骤例如可以定期重复，尤其是每天重复五次。由此可以在一天之内的不同时间点时获取运输系统的状态。因此可以更准确地再现运输系统在一天期间的具体的负荷。例如，只有当在重复五次第一测量数据获取步骤、第一一致性获知步骤和第一类别归类步骤时所获取的五个第一测量数据中有三个第一测量数据被归类到符合轨道车辆受损的该类别中时，才识别出轨道车辆受损。由此可以弥补随机出现的测量误差，并改善了受损识别的准确性。

21、根据方法的另外的实施方式，第二测量数据获取步骤、第二一致性获知步骤和第二类别归类步骤可以在预设的时间段内重复多次。此外，第二测量数据可以包括多个数据点，并且当在预设的时间段内获取到的第二测量数据中有预先确定份额的数据点被归类到根据分级的损伤种类符合能被轨道车辆驶过的基础设施元件受损的类别中，则第二受损识别步骤可以包括获取能被轨道车辆驶过的基础设施元件受损。例如，只有当第二测量数据中的三个数据点有两个数据点被归类到符合基础设施元件受损的该类别中时，才识别出基础设施元件受损。由此可以弥补随机出现的测量误差，并改善了受损识别的准确性。

22、在该实施方式中，在预设的时间段内获取到的第二测量数据的数据点的预先确定的数量可以大于在预设的时间段内获取到的第二测量数据的总数据点的50％，尤其是90％。尤其地，该预先确定的数量可以小于在预设的时间段内获取到的第二测量数据的总数据点的100％。因此，为了识别基础设施元件受损，第二测量数据不一定要与第二比较数据组完全一致。在声学地获取加速度数据时，可能会例如由于噪音过大或由于采样时间点选择不当，导致获取不到可能指示受损的加速度数据。如果现在为了识别受损要求第二测量数据与第二比较数据组完全一致，那么由于这些干扰，实际的其中一部分第二测量数据无法被用于识别受损。相反，如果只要求部分一致，尤其是第二测量数据与第二比较数据组的一致性为90％用于识别受损，那么上述短暂干扰的出现就起到较小的作用。虽然在出现干扰期间获取到的第二测量数据不可以被考虑用于获取受损，但基于剩余的第二测量数据仍可以可靠地识别出基础设施元件受损。由此可以提高用于识别基础设施元件受损的方法的准确性。

23、在另外的方面，本发明涉及一种控制装置，控制装置包括用于接收上述测量数据的通信接口。控制装置被设立成用于执行根据第一方面之一的方法。关于各个特征及其优点的理解参考上面的陈述。