CN107107930B - 利用可扩展评估软件来监控和诊断轨道车辆部件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控和诊断轨道车辆的部件(2、4)的方法，所述轨道车辆为单个的轨道车辆或者为包括多个轨道车辆的轨道列车组的组成部分，所述方法针对至少一个部件(2、4)按照需要所要求的修理或者维护进行监控和诊断，在该方法中，至少一个测量装置(6、8)检测至少一个测量参量，该测量参量对于评定部件(2、4)按照需要所要求的修理或者维护是相关的；并且通过在轨道车辆或者轨道列车组上随车设置的评估装置(10、12)中执行的评估软件，针对所涉及部件(2、4)按照需要立刻或者将来所要求的修理或者维护，对所检测的测量参量进行评估；并且在评估装置(10、12)认为需要对所涉及部件(2、4)立刻或者将来进行修理或者维护的情况下，由评估装置(10、12)生成与此有关的讯息(14、16)并将该讯息传输给控制中心(28)，该控制中心位于轨道车辆(1)或者轨道列车组的外部。本发明的特征在于：借助控制中心(28)发送给评估装置(10、12)的指令、数据和/或软件模块，对在评估装置(10、12)中执行的评估软件进行补充、扩展、改变或者适配。

Description

利用可扩展评估软件来监控和诊断轨道车辆部件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监控和诊断轨道车辆部件的方法，所述轨道车辆为单个的轨道车辆或者为包括多个轨道车辆的轨道列车组的组成部分，所述方法针对其至少一个部件按照需要所要求的修理或者维护进行监控和诊断，在该方法中，测量装置检测至少一个测量参量，该测量参量对于评定部件按照需要所要求的修理或者维护是相关的；并且通过在轨道车辆或者轨道列车组上随车设置的评估装置中执行的评估软件，针对所涉及部件按照需要立刻或者将来所要求的修理或者维护，对所检测的测量参量进行评估；并且在评估装置认为需要对所涉及部件立刻或者将来进行修理或者维护的情况下，由评估装置生成与此有关的讯息并将该讯息传输给控制中心，该控制中心位于轨道车辆或者轨道列车组外部。
背景技术
这种方法例如由DE 102 33 845 B4已知。
发明内容
因此，本发明的目的在于，如此改进开头所述型式的方法以及***，使其能够更加灵活地使用。
为此，本发明提出一种用于监控和诊断轨道车辆的部件的方法，所述轨道车辆为单个的轨道车辆或者为包括多个轨道车辆的轨道列车组的组成部分，所述方法针对至少一个部件按照需要所要求的修理或者维护进行监控和诊断，在该方法中，
a)至少一个测量装置检测至少一个测量参量，所述测量参量对于评定所述部件按照需要所要求的修理或者维护是相关的，并且
b)通过在轨道车辆或者轨道列车组上随车设置的评估装置中执行的评估软件，针对所涉及部件按照需要立刻或者将来所要求的修理或者维护，对所检测的测量参量进行评估，并且
c)在评估装置认为需要对所涉及部件立刻或者将来进行修理或者维护的情况下，由评估装置生成与此有关的讯息并将该讯息传输给控制中心，所述控制中心位于轨道车辆或者轨道列车组的外部，
其特征在于：
d)所述评估软件是模块式构建的，其中按照需要补充、删除或者替换个别独立的软件模块；其中，
e)给每个要针对于所要求的修理或者维护进行监控或者进行诊断的部件配设一个这样的软件模块；并且，
f)借助由控制中心发送给评估装置的软件模块，对在评估装置中执行的评估软件进行补充、扩展、改变或者适配。
相应地，本发明还提供一种用于监控和诊断轨道车辆的部件的***，所述轨道车辆为单个的轨道车辆或者为包括多个轨道车辆的轨道列车组的组成部分，该***针对至少一个部件按照需要所要求的修理或者维护进行监控和诊断，所述***包括至少一个测量装置和一个评估装置，其中，该***构造为，使其能够实施如上所述的方法。
按照本发明规定：借助由控制中心发送给评估装置的指令、数据和/或软件模块，对在评估装置中执行的评估软件进行补充、扩展、改变或者适配。尤其是，所述评估装置和控制中心构成为用于实现这一点，例如通过如下方式：评估软件的架构是模块式的，使得该评估软件能够随时通过新的软件模块或者通过替换或删除软件模块得以补充或者改变。
这一点在轨道车辆或者轨道列车组常规使用期间或者行驶运行期间进行，也就是说，轨道车辆或者轨道列车组位于行驶的线路上，但作为备选也可在停车场。
在此，所说控制中心不应仅仅理解为固定式控制中心，该固定式控制中心例如以数据处理装置的形式安置在办公室中。对于这一概念，确切地说也包括移动式的或者便携式的控制中心，该控制中心例如引入到轨道车辆或者轨道列车组，并且为了进行有线数据传输而连接到为此所设的接口上，或者为了进行无线数据传输而设置于对此适合的距离处。
在此，对在评估装置中执行的评估软件的补充、扩展、改变或者适配乃是按照需要进行，也就是说，当这是必要的时候或者当控制中心的人员认为这是必要的时候。
该措施的优点在于，评估算法或者说评估软件在轨道车辆或者轨道列车组持续运行期间能够随车得以补充、改变或者适配，而不必为此中断运行或者使用。对评估软件的这种补充、改变或者适配无不利反响地实现，在此情况下不会对轨道车辆或者轨道列车组的常规运行或者运行安全性产生不利影响。此外还确保该方法能够经济地并且简单地(可达性)改变或者能够在轨道车辆方面补充附加的功能(模块式且可收放)，而不影响运行或者与安全性相关的功能。
通过所述的措施，实现了所谓的基于状态的维护(Condition Based Maintenance(CBM))，其中，基于轨道车辆/轨道列车组的现有运行数据以及可选地也基于环境数据(例如环境温度、空气湿度、线路数据)自动地测算出维护预测并且将该维护预测提供给运营方或者说维护方。这种***所提供的技术条件能够实现基于状态的维护。对此要求做到轨道车辆上各个***(子***、部件、车辆控制技术)的联网以及处理方法的连续、动态适配用于测算出损耗储备和由此导出的维护需求，这通过本发明得以实现。这种CBM***提供可操作的以讯息为形式的维护信息，所述讯息给出关于最佳维护时刻的建议。
这种CBM***包括至少一个在轨道车辆/轨道列车组上的评估装置(车载单元)和在车道线路上的控制中心(后台)，其中，维护预测分别基于当前的运行数据和环境数据自动生成，所述运行数据和环境数据形式上为由评估装置发送到控制中心的讯息。为此，评估软件或者CBM逻辑包括相应的决策逻辑，用于建议最佳维护时刻。集成于评估装置中的CBM逻辑因此由经济和技术参数组合提供了关于实施维护措施的最佳时刻的结果。
基于物理测量参量，借助评估软件确定轨道车辆/轨道列车组所涉及部件或者所涉及子***的损耗储备，并由此测算所涉及部件或者所涉及子***的维护需求。传输给控制中心的讯息(CBM消息)例如包括关于到何时应该将维护纳入计划的信息。
配设于相应部件的不同评估装置(集成的子***)与车载单元通信，该车载单元于是构成了例如在评估装置与道路或者线路方面的控制中心之间的接口。
为了在轨道车辆/轨道列车组运行期间也能够实现软件架构的可扩展性用以集成其他一些功能，借助远程数据传输从控制中心(后台)将数据、指令和/或软件模块动态下载到车载单元上。
通过在下文中提出的措施，能够实现本发明的一些有利的发展设计和改进方案。
尤其优选的是，所述评估软件是模块式构建的，其中按照需要补充、删除或者替换个别独立的软件模块。
按照一种发展设计，给每个要针对于修理或者维护进行监控或者进行诊断的部件配设一个软件模块。换言之，评估软件的模块结构优选反映出轨道车辆或者轨道列车组的待监控或者待诊断部件的结构。于是每个软件模块分别适配于相应配设的部件。
尤其优选的是，通过与控制中心的无线通信，来实现在评估装置中执行的评估软件的补充、改变或者适配。这种无线通信例如可以经由在安装于轨道车辆/轨道列车组上的发送/接收装置和安装于控制中心中的发送/接收装置之间的无线电连接来实现，但也可以通过停车场中的WLAN来实现。然而作为备选方案，这一点也可借助在道床中的车道线路连接来实现。由轨道车辆/轨道列车组发送到控制中心的讯息优选同样使用该路径。
在此，提供给控制中心的讯息优选包括对所涉及部件的识别。
另外，所述讯息优选也包括关于轨道车辆或者轨道列车组的至少一个涉及磨损的部件还保有的损耗储备的信息。由此可以在时间上或者说根据所涉及部件还可能或还允许的使用周期数量来预测达到预定磨损极限的情况。因此，所述讯息优选包括关于到必须进行所涉及部件维护或者修理之时还剩余的时间或者说还可用的使用周期数量的预测。
按照一种发展设计，所述讯息还可以包括关于部件可能已发生的故障或者错误的原因的信息。在此情况下，评估软件或者说测量装置为此而设计，并且测量参量也适合于使得这样的信息能够被提供。
对于多个组合成一个轨道列车组的轨道车辆，所述讯息也可以识别涉及所要求的维护或者修理的轨道车辆。
尤其优选的是，所述讯息包括针对于部件所要求的维护或者修理的不同的紧急性等级。这种紧急性等级例如可以代表所涉及部件的维护或者修理措施在时间上为长期限的、短期限的或者立刻的要求。
另外，所述讯息也可以包括轨道车辆或者轨道列车组的即时位置。
尤其优选的是，所述讯息在控制中心中以视觉的形式输出。
尤其优选的是，由控制中心发送到评估装置的指令、数据和/或软件模块也包括那些涉及部件常规功能的指令、数据和/或软件模块。换言之，由此不仅是补充、改变或者适配评估软件，而且还补充、改变或者适配用以针对于所涉及部件的常规功能对该部件进行控制或调节的软件。
尤其优选的是，在轨道车辆上或者在轨道列车组上设有随车的中央单元(车载单元)，该中央单元与多个部件的评估装置建立通信，并且将讯息提供给控制中心。
尤其优选的是，由这个评估装置或者这些评估装置评估与所涉及或者所配设部件无关联的其他测量参量，所述其他测量参量涉及轨道车辆或者轨道列车组的环境或者行驶线路。
针对其维护或者修理需求被监控的部件优选是下列部件中的至少一个：转向架设备、空调设备、空气供给***、供电***、撒沙***、门启闭***、风挡刮拭装置、基于摩擦的制动***、发电制动***(电动力制动器)、磁轨制动器、盥洗器具、制动控制装置，然而该列举并非穷举。
附图说明
后文将参考附图借助实施例来详细阐述本发明。图中示出：
图1为用于监控和诊断轨道车辆部件的***的示意性结构，用以实施按照本发明的一种优选实施方式的用于监控和诊断轨道车辆部件的方法；
图2为该***的另一实施方式的一个截取部分；
图3为图2的实施方式的俯视图；
图4为示意性的图表，该图表示出了讯息的不同的紧急性等级；
图5为按照本发明的方法的一种优选实施方式的流程图；
图6为评估软件的模块式结构的示意性图示，该评估软件应用于按照本发明的方法中。
具体实施方式
图1示出了按照一种优选实施方式用于针对轨道车辆1部件2、4按照需要所要求的修理或者维护来监控和诊断所述部件2、4的***的示意性结构。所述轨道车辆1例如是一个单独的轨道车辆或者是包括多个轨道车辆的轨道列车组的一个轨道车辆。
在图1中示出的轨道车辆1中，例如对两个部件或者子***2、4就按照需要所要求的修理或者维护进行诊断或者监控，例如在轨道车辆1转向架中的基于摩擦的电-气动制动器1和撒沙装置2、4。
在此，分别给一个部件或者一个子***2、4配设至少一个形式上为传感器的测量装置6、8，所述测量装置检测对于所涉及部件2、4的前瞻性维护或者修理相关的测量参量。对于以盘式制动器为执行机构的基于摩擦的电-气动制动器2，这样的测量参量例如是温度和/或制动衬片的或者盘式制动器的制动盘的衬片厚度。例如可以通过集成在制动衬片中的电气回路来探测衬片厚度，所述电气回路在制动衬片被磨损至其内设置了该电气回路的衬片面时遭到损坏，然后就产生相应的电信号。对于撒沙装置2、4，所述测量参量例如是沙箱的测量的料位或者沙管的测量的流量。
于是优选在轨道车辆1上随车设置两个带有至少一个微处理器的电子评估装置10、12，亦即用来评估关于基于摩擦的电-气动制动器的测量参量的第一评估装置10以及用来评估关于撒沙装置2、4的测量参量的第二评估装置12。于是，在各个评估装置10、12中，通过分别执行的评估软件，针对于所涉及部件按照需要立刻或者将来所要求的修理或者维护，实施对所检测的测量参量的评估。在此，所述评估软件分别适配于对所涉及测量参量的特定评估。
在评估软件基于相应的测量参量认为需要对所涉及部件2、4立刻或者将来进行修理或者维护的情况下，由评估装置10、12生成与此有关的讯息14、16。因此优选的是，由所涉及评估装置10、12为每个受监控的部件或者为每个受监控的子***2、4生成各自专有的讯息14、16，在这里就是第一讯息14和第二讯息16。
这两个讯息14、16然后由两个评估装置10、12传输给轨道车辆1上的中央单元18。每个轨道车辆1优选随车具有一个这样的中央单元18。所述中央单元18是带有至少一个微处理器的电子装置。
为了与轨道车辆1的其他***进行数据交换，所述中央单元18一方面连接于轨道车辆1的车辆数据总线20上，以及例如无线地与装置26优选无线连接，该装置检测和/或存储轨道车辆1的环境数据(比如环境温度)和线路数据(例如上坡、下坡或者转弯直径)并将其提供给中央单元18。由评估装置10、12或者说评估软件生成的讯息14、16然后可以在中央单元18中通过这样的数据得以补充或者校正。
代替两个评估装置10、12，也可以为多个部件和配设给这些部件的测量装置仅设置一个评估装置，该评估装置于是生成多个讯息14、16。
在此，这样的讯息14、16一方面优选包括对所涉及部件2、4的识别和/或定位，在这里例如为轨道车辆1的第二转向架上第一轴上的盘式制动器。对于多个组合成轨道列车组的轨道车辆，所述讯息14、16还可以识别涉及所要求的维护或者修理的轨道车辆1。
另外，讯息14、16优选还包括关于制动盘或者制动衬片还保有的损耗储备的信息。据此能够预测达到预定磨损极限的时间。因此，讯息优选也包括关于到必须进行所涉及部件2、4维护或者修理之时还剩余的时间或者说还可用的使用周期数量的预测。
尤其优选的是，讯息14、16包括针对于部件2、4所要求的维护或者修理的不同的紧急性等级。这样的紧急性等级例如可以代表所涉及部件2、4的维护或者修理措施在时间上为长期限的、短期限的或者立刻的要求。
在图4中说明了四个可能的紧急性等级号0到号4的例子。因此，当所涉及测量参量的评估结果为：不必有任何处置需求时(紧急性等级号0)，不生成讯息。在讯息14、16中表述的紧急性等级号1可要求较长期限的维护或者修理，而对于紧急性等级号2而言，与此有关的期限更短。部件2、4非常短期限的修理或者维护可以通过紧急性等级号3在讯息中表明。紧急性等级号4则表示必须要立刻处置，立刻修理或者维护，甚至包括立刻停运轨道车辆1。
讯息14、16然后借助集成在中央单元18中的发送/接收装置例如以无线方式在例如云计算环境中传输给控制中心28中的服务器22，该控制中心/服务器同样具有适合的发送/接收装置。在那里，讯息14、16便在显示装置24上优选以视觉形式输出。服务器22优选也可以无线地接收装置26的数据，该装置检测环境或者线路数据的测量参量。
一旦建立了或者可以建立无线的无线电连接，或者也可通过在停车场中的WLAN，就可以实现这种优选无线的传送。作为备选方案，也可以通过在道床中的车道线路连接来实现通信。
中央单元18例如具有GPS，从而讯息14、16也可以包括轨道车辆1或者轨道列车组的即时位置。
如图2所示，可以按所述方式对包括多个轨道车辆(在图2中：编组1、编组2)的一整队轨道列车组的各轨道车辆的部件和子***(在图2中：SS1至SS3)针对按照需要所要求的修理或者维护进行诊断或者监控，其中，优选这些轨道车辆(在图2中：编组1、编组2)中的每一轨道车辆均具有上述的中央单元18(OBM，车载单元)，该中央单元于是将讯息14、16发送给在控制中心中的服务器单元22。从控制中心28的服务器22，然后也可以使讯息14、16通过因特网或者其他数据网络为终端用户(如车队运营方和维护方、车辆制造商和/或服务提供商)所取用。
在图3的实施方式中，如同在图1的实施方式中那样，每个待监控部件2、4配设有自己的测量装置6、8以及自己的评估装置10、12连同集成的评估软件，其中，各评估装置10、12在此分别连接于车辆数据总线20上，以便通过车辆数据总线20将由评估装置生成的讯息14、16发送给轨道车辆1的中央单元18。作为备选方案，也可以为多个部件或者子***仅设置一个评估装置，于是将评估软件设计为，使得它可以处理多个测量装置的测量参量并且可以生成多个讯息。
在图5中示出了按照一种优选实施方式用于监控和诊断轨道车辆部件的方法的一种优选实施方式的流程图。据此，在第一步骤中，借助传感装置或者测量装置采集对于部件按照需要所要求的修理或者维护的预测而言相关的测量参量并且在评估软件中对其进行处理或者评估。假如所检测的和所处理的测量参量不满足CBM规则，则对这些测量参量进行适配，使其满足CBM规则。然后，对所检测的和所处理的以及必要时与CBM规则适配的测量参量在其紧急性等级(水平)方面进行分类，并且其中评估软件是相应设计的。在图5中以点划线表示的方框标记出了评估软件或者CBM逻辑的范围，如其集成在所涉及的评估装置中。
接下来，由所述评估软件或者CBM逻辑生成讯息并且将该讯息传输给中央单元18，以便再传递给控制中心28。
在图6中象征性地用向上敞开的盒子示出了在一个评估装置或在多个评估装置中执行的评估软件或者CBM逻辑，在该盒子中容纳有一些独立的软件模块Appl.1至Appl.5。优选给每个要针对于所要求的修理或者维护进行监控或者诊断的部件配设一个这样的软件模块。在当前情形中，例如软件模块Appl.1配设给门、软件模块Appl.2配设给制动器、软件模块Appl.3配设给撒沙装置，而软件模块Appl.5配设给空气供给***。
因此，评估软件或者CBM逻辑的结构优选为模块式的，其中，所述评估软件设计为，使其能够补充一些独立的软件模块。这种情况在图6中按如下方式阐释：将软件模块Appl.x加入盒子内的空位中。优选的是，还可以删除或者替换个别独立的软件模块。对评估软件或者CBM逻辑的这种补充、扩展、改变或者适配借助于从控制中心28直接发送或者经由中央单元18发送给评估装置10、12的指令、数据和/或软件模块来实现。
上述实施例的特征的各种可能组合均处于本发明的范围内。
附图标记列表
1 轨道车辆
2 第一部件
4 第二部件
6 第一测量装置
8 第二测量装置
10 第一评估装置
12 第二评估装置
14 第一讯息
16 第二讯息
18 中央单元
20 数据总线
22 服务器
24 显示装置
26 装置
28 控制中心

Claims (17)

1.用于监控和诊断轨道车辆(1)的部件(2、4)的方法，所述轨道车辆为单个的轨道车辆或者为包括多个轨道车辆(1)的轨道列车组的组成部分，所述方法针对至少一个部件(2、4)按照需要所要求的修理或者维护进行监控和诊断，在该方法中，
a)至少一个测量装置(6、8)检测至少一个测量参量，所述测量参量对于评定所述部件(2、4)按照需要所要求的修理或者维护是相关的，并且
b)通过在轨道车辆(1)或者轨道列车组上随车设置的评估装置(10、12)中执行的评估软件，针对所涉及部件(2、4)按照需要立刻或者将来所要求的修理或者维护，对所检测的测量参量进行评估，并且
c)在评估装置(10、12)认为需要对所涉及部件(2、4)立刻或者将来进行修理或者维护的情况下，由评估装置(10、12)生成与此有关的讯息(14、16)并将该讯息传输给控制中心(28)，所述控制中心位于轨道车辆(1)或者轨道列车组的外部，
其特征在于：
d)所述评估软件是模块式构建的，其中按照需要补充、删除或者替换个别独立的软件模块；其中，
e)给每个要针对于所要求的修理或者维护进行监控或者进行诊断的部件(2、4)配设一个这样的软件模块；并且，
f)借助由控制中心(28)发送给评估装置(10、12)的软件模块，对在评估装置(10、12)中执行的评估软件进行补充、扩展、改变或者适配。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：通过与控制中心(28)的无线通信，来实现在评估装置(10、12)中执行的评估软件的补充、改变或者适配。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述讯息(14、16)包括关于轨道车辆(1)或者轨道列车组的至少一个涉及磨损的部件(2、4)还保有的损耗储备的信息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述讯息(14、16)包括关于到必须进行部件(2、4)维护或者修理之时还剩余的时间的预测。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述讯息(14、16)包括关于部件(2、4)可能已发生的故障或者错误的原因的信息。
6.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于：借助由所述控制中心(28)发送给评估装置(10、12)的软件模块，还有那些涉及部件(2、4)常规功能的软件模块，对在评估装置(10、12)中执行的评估软件进行补充、改变或者适配。
7.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于：在轨道车辆(1)上或者在轨道列车组上设有随车的中央单元(18)，该中央单元与轨道车辆(1)的多个部件(2、4)的评估装置(10、12)建立通信并且将讯息(14、16)提供给所述控制中心(28)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述讯息(14、16)由评估装置(10、12)或者由中央单元(18)无线传输给控制中心(28)。
9.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于：所述讯息(14、16)在控制中心(28)中以视觉形式输出。
10.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于：所述讯息(14、16)包括针对于部件(2、4)所要求的维护或者修理的不同的紧急性等级。
11.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于：所述讯息(14、16)包括轨道车辆(1)或者轨道列车组的即时位置。
12.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于：对于多个组成轨道列车组的轨道车辆，所述讯息(14、16)识别涉及所要求的维护或者修理的轨道车辆(1)。
13.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于：由所述评估装置(10、12)评估与所述部件(2、4)无关联的其他测量参量。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述其他测量参量涉及轨道车辆(1)或者轨道列车组的环境或者行驶线路。
15.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于：所述评估装置(10、12)与轨道车辆(1)或者轨道列车组的数据总线(20)连接，以便传递所述讯息(14、16)。
16.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于：所述部件(2、4)是下列部件中的至少一个：转向架设备、空调设备、空气供给***、供电***、撒沙***、门启闭***、风挡刮拭装置、基于摩擦的制动***、发电制动***、磁轨制动器、盥洗器具、制动控制装置。
17.用于监控和诊断轨道车辆(1)的部件(2、4)的***，所述轨道车辆为单个的轨道车辆或者为包括多个轨道车辆(1)的轨道列车组的组成部分，该***针对至少一个部件(2、4)按照需要所要求的修理或者维护进行监控和诊断，所述***包括至少一个测量装置(6、8)和一个评估装置(10、12)，其中，该***构造为，使其能够实施按照权利要求1至16之任一项所述的方法。
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