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Zur Erhöhung der Verfügbarkeit von elektrischen Weichenstellsystemen der Eisenbahn ist eine leistungsfähige Weichendiagnose von entscheidender Bedeutung. Diese dient insbesondere einer rechtzeitigen Erkennung von Schwergängigkeiten, Wartungszuständen oder mit Wahrscheinlichkeit eintretenden Schäden. Durch eine Erfassung, Bewertung und Analyse elektrischer Messgrößen kann hierbei eine Aussage über den Zustand der jeweiligen Weiche getroffen werden. Ein hierfür geeignetes Verfahren zur Weichendiagnose sowie eine entsprechende Vorrichtung sind beispielsweise aus der Firmenschrift „Weichendiagnosesystem Switchguard Sidis W compact - Höhere Verfügbarkeit von Weichenstellsystemen“, Bestell-Nr.: A19100-V100-B905-V3, Siemens AG 2014 bekannt. Dabei weist die bekannte Vorrichtung je Weichenantrieb eine Mess- und Auswerteeinheit auf. Hierbei wird der jeweilige Weichenantrieb beziehungsweise der jeweilige Weichenantriebsmotor dahingehend als Sensor genutzt, dass die Weichendiagnose Stellspannung und Stellstrom während des Weichenumlaufs misst und aus diesen Werten die Wirkleistung in Abhängigkeit von der Zeit berechnet. Dabei basiert die Weichendiagnose auf dem Funktionsprinzip einer Proportionalität zwischen der von dem Motor des Weichenantriebs abgegebenen Kraft zu der von dem Motor aufgenommenen Wirkleistung. Die Wirkleistungskurve ist damit charakteristisch für den jeweiligen aktuellen Zustand der betreffenden Weiche und erlaubt somit eine Diagnose der Weiche.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Weichendiagnose anzugeben, die mit vergleichsweise geringem Aufwand realisierbar sind und zugleich eine hohe Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit aufweisen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Weichendiagnose, wobei für eine Gruppe von mehreren Weichenantrieben, die eine gemeinsame Stromversorgung aufweisen, Messwerte erfasst werden, die sich auf zumindest eine gemeinsame elektrische Messgröße beziehen, insbesondere in Form eines gemeinsamen Stellstroms der Weichenantriebe, einer gemeinsamen Stellspannung der Weichenantriebe und/oder einer von den Weichenantrieben aufgenommenen gemeinsamen Wirkleistung, auf einen jeweiligen Betriebszustand der einzelnen Weichenantriebe der Gruppe bezogene Betriebsdaten erfasst werden und unter Berücksichtigung zumindest der erfassten Messwerte sowie der erfassten Betriebsdaten für zumindest eine Weiche, deren Weichenantrieb zu der Gruppe gehört, für einen Zustand der jeweiligen Weiche charakteristische Diagnosedaten ermittelt werden.
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Gemäß dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden für eine Gruppe von mehreren Weichenantrieben, die eine gemeinsame Stromversorgung aufweisen, Messwerte erfasst, die sich auf zumindest eine gemeinsame elektrische Messgröße beziehen. Dabei wird durch den Begriff „gemeinsame“ elektrische Messgröße zum Ausdruck gebracht, dass die Gruppe von Weichenantrieben eine gemeinsame Stromversorgung aufweist und sich die erfassten Messwerte auf zumindest eine elektrische Messgröße beziehen, die sich insgesamt für die Weichenantriebe der Gruppe ergibt. So kann es sich bei der gemeinsamen elektrischen Messgröße insbesondere um zumindest eine der folgenden Messgrößen handeln: gemeinsamer Stellstrom der Weichenantriebe, gemeinsame Stellspannung der Weichenantriebe und/oder von den Weichenantrieben aufgenommene gemeinsame Wirkleistung. Beispielsweise können der gemeinsame Stellstrom sowie die gemeinsame Stellspannung der Weichenantriebe als gemeinsame elektrische Messgrößen verwendet werden, aus denen dann die gemeinsame elektrische Wirkleistung ermittelbar ist. Alternativ können sich die erfassten Messwerte beispielsweise auch unmittelbar auf die gemeinsame elektrische Wirkleistung oder auf den gemeinsamen elektrischen Stellstrom sowie eine Phasenverschiebung zwischen dem gemeinsamen elektrischen Stellstrom und der gemeinsamen elektrischen Stellspannung beziehen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den Weichenantrieben um Weichenantriebe beliebiger Art und Ausführung handeln kann, insbesondere auch in Bezug auf ihre elektrische Strom- beziehungsweise Energieversorgung. So kann die gemeinsame Stromversorgung beispielsweise als Spannungsquelle realisiert sein, die eine Betriebsspannung in Form einer Gleichspannung (von z.B. 110V), in Form einer Wechselspannung (von z.B. 110V oder 220V) oder etwa im Falle einer Vier-Draht-Schnittstelle in Form einer Dreiphasen-Wechselspannung (von z.B. 400V / 50 Hz) bereitstellt.
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Die Weichenantriebe der Gruppe werden in der Regel unterschiedlichen Weichen zugeordnet sein. Darüber hinaus ist es grundsätzlich auch denkbar, dass die Weichenantriebe der Gruppe zumindest teilweise zu derselben Weiche gehören. Dies betrifft somit den Fall, dass eine Weiche mehrere Weichenantriebe beziehungsweise mehrere Stellmotoren aufweist.
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Gemäß dem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, der in der Regel parallel beziehungsweise zeitgleich mit dem ersten Schritt ablaufen wird, werden auf einen jeweiligen Betriebszustand der einzelnen Weichenantriebe der Gruppe bezogene Betriebsdaten erfasst. Dabei umfassen die Betriebsdaten vorzugsweise insbesondere eine Information dahingehend, zu welchen Zeitpunkten beziehungsweise in welchen Zeiträumen der jeweilige Weichenantrieb aktiviert worden beziehungsweise aktiv gewesen ist. Dies kann beispielsweise derart geschehen, dass in den Betriebsdaten dokumentiert wird, welche Kommandos zu welchem Zeitpunkt an welchen Weichenantrieb der Gruppe übermittelt worden sind und zu welchen Zeitpunkten welche Meldungen von den Weichenantrieben der Gruppe erfasst worden sind. Damit erlauben es entsprechende Betriebsdaten vorteilhafterweise, für jeden Zeitpunkt eine Aussage dahingehend zu treffen, welcher der Weichenantriebe der Gruppe bezogen auf welche Weichenumlaufrichtung aktiv ist beziehungsweise war und wann hierbei welche Endlage erreicht oder verlassen wurde.
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Gemäß dem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden unter Berücksichtigung zumindest der erfassten Messwerte sowie der erfassten Betriebsdaten für zumindest eine Weiche, deren Weichenantrieb zu der Gruppe gehört, für einen Zustand der jeweiligen Weiche charakteristische Diagnosedaten ermittelt. Hierbei macht es sich das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise zu Nutze, dass in der Regel nicht alle oder mehrere Weichen, deren Weichenantriebe der Gruppe zugeordnet sind, zur selben Zeit umlaufen. So werden auch bei einer Fahrstraßeneinstellung im Bahnbetrieb Weichen häufig beziehungsweise üblicherweise derart gestellt, dass sich die beim Anlauf der Weichenantriebe kurzzeitig ergebenden Anlaufströme nicht derart summieren, dass es zu einer Überlastung des Stellnetzes kommen könnte. Hierzu ist es beispielsweise bekannt, eine zeitgestaffelte oder stellstromgestaffelte Weichenansteuerung, etwa in Form einer Weichenlaufkette, vorzunehmen. Da Weichen somit häufig einzeln und/oder sequenziell umlaufen, gegebenenfalls mit einer Überlappung, ist es durch eine Kombination der bezogen auf die Gruppe der Weichenantriebe erfassten Messwerte sowie der erfassten Betriebsdaten, die den jeweiligen Betriebszustand der einzelnen Weichenantriebe der Gruppe zum jeweiligen Zeitpunkt angeben, möglich, aus den erfassten Messwerten Diagnosedaten zu ermitteln beziehungsweise zu extrahieren, die für einen Zustand zumindest einer Weiche, deren Weichenantrieb zu der Gruppe gehört, charakteristisch sind. Dabei wird es sich bei der zumindest einen Weiche, für welche die charakteristische Diagnosedaten ermittelt werden, in der Regel um eine Weiche handeln, die in dem durch die Messwerte abgedeckten jeweiligen Zeitraum zumindest einmal umgestellt worden ist. Vorzugsweise werden somit für alle in dem betrachteten Zeitraum gestellten beziehungsweise betätigten Weichen Diagnosedaten ermittelt, die für den Zustand der jeweiligen Weiche charakteristisch beziehungsweise spezifisch sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist den grundlegenden Vorteil auf, dass abweichend von bekannten Verfahren es nicht erforderlich ist, für jeden einzelnen überwachten Weichenabtrieb zumindest eine elektrische Messgröße zu messen beziehungsweise zu erfassen. Stattdessen ist eine entsprechende Erfassung von Messwerten für die zumindest eine gemeinsame elektrische Messgröße vorteilhafterweise lediglich für die Gruppe der mehreren Weichenantriebe erforderlich, die eine gemeinsame Stromversorgung aufweisen. Dabei wird als gemeinsame elektrische Messgröße vorzugsweise der gemeinsame Stellstrom der Weichenantriebe, die gemeinsame Stellspannung der Weichenantriebe und/oder die von den Weichenantrieben aufgenommene gemeinsame Wirkleistung verwendet. Diese Vorgehensweise ist insbesondere in solchen Situationen vorteilhaft, in denen ohnehin bereits für eine Gruppe von mehreren Weichenantrieben eine gemeinsame Stromversorgung vorgesehen ist. Dadurch, dass für die Gruppe der mehreren Weichenantriebe lediglich eine Messeinrichtung beziehungsweise ein Messmodul zur Erfassung der Messwerte erforderlich ist, ergeben sich erhebliche Vorteile in Bezug auf die mit der Weichendiagnose verbundenen Kosten und Aufwände. Hierbei besteht weiterhin der Vorteil, dass sich die erfassten Messwerte bereits auf die Gesamtheit der Weichenantriebe der Gruppe beziehen, so dass eine Zusammenführung beziehungsweise ein Sammeln entsprechender Messwerte einzelner Weichenantriebe nicht erforderlich ist. Darüber hinaus können die auf die zumindest eine elektrische Messgröße der Weichenantriebe der Gruppe bezogenen Messwerte gegebenenfalls auch dafür verwendet werden, Auswertungen vorzunehmen, die basierend auf für einzelne Weichenantriebe erfassten Messwerten nicht oder nur mit höherem Aufwand durchführbar wären. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass es trotz der ermöglichten Einsparungen eine zuverlässige und leistungsfähige Weichendiagnose ermöglicht, die in Abhängigkeit von den jeweiligen Umstanden und Gegebenheiten zumindest genauso leistungsfähig wie vorbekannte Weichendiagnosesysteme ist.
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Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren derart weitergebildet sein, dass Diagnosedaten ermittelt werden, die sich auf zumindest eine der folgenden Größen beziehen: Stellstrom des jeweiligen Weichenantriebs während eines Umlaufs der jeweiligen Weiche, Stellspannung des jeweiligen Weichenantriebs während des Umlaufs der jeweiligen Weiche, von dem jeweiligen Weichenantrieb während des Umlaufs der jeweiligen Weiche aufgenommene Wirkleistung. Bei den genannten Größen, das heißt Stellstrom, Stellspannung sowie während des Umlaufs der jeweiligen Weiche aufgenommene Wirkleistung, handelt es sich vorteilhafterweise um solche Größen, die eine präzise Weichendiagnose erlauben. Dabei kann es sich bei den ermittelten Diagnosedaten insbesondere um den zeitlichen Verlauf der betreffenden Größe während des Umlaufs der jeweiligen Weiche handeln. Darüber hinaus ist es grundsätzlich auch denkbar, dass die Diagnosedaten bereits dahingehend reduziert beziehungsweise vorverarbeitet sind, dass beispielsweise lediglich Maximal- und/oder Minimalwerte der jeweiligen Größe, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Länge eines entsprechenden Zeitintervalls oder entsprechender Zeitintervalle, als Diagnosedaten ermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der für die jeweilige Weiche ermittelten Diagnosedaten eine Bewertung des Zustands der jeweiligen Weiche vorgenommen. Dies ist vorteilhaft, da die ermittelten, für den Zustand der jeweiligen Weiche charakteristischen Diagnosedaten somit dafür verwendet werden, den Zustand der betreffenden Weiche zu bewerten. Dies kann beispielsweise derart geschehen, dass im Falle von Auffälligkeiten in den Diagnosedaten eine Warnmeldung erzeugt oder beispielsweise eine Wartung veranlasst beziehungsweise geplant wird.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Weichendiagnose vorzugsweise vollumfänglich automatisch abläuft. Dies gilt somit sowohl in Bezug auf das Erfassen der Messwerte und der Betriebsdaten als auch in Bezug auf das Ermitteln der Diagnosedaten sowie das Bewerten des Zustands der jeweiligen Weiche.
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Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch derart ausgestaltet sein, dass die Bewertung des Zustands der jeweiligen Weiche anhand eines Vergleichs der für die jeweilige Weiche ermittelten Diagnosedaten mit Referenzdaten vorgenommen wird. Anhand eines Vergleichs der für die jeweilige Weiche ermittelten Diagnosedaten mit Referenzdaten kann vorteilhafterweise eine besonders zuverlässige Bewertung des Zustands der betreffenden Weiche erfolgen. Dabei können sich die Referenzdaten beispielsweise auf einen zeitlichen Referenzverlauf der zumindest einen Größe, auf die sich die Diagnosedaten beziehen, beziehen. Im Falle eines entsprechenden Vergleichs der Kurvenverläufe werden vorteilhafterweise Toleranzen berücksichtigt beziehungsweise zugelassen, um sicherzustellen, dass nicht bereits geringfügige Abweichungen als mögliches Problem oder möglicher Fehler detektiert werden.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der erfassten Messwerte sowie der erfassten Betriebsdaten aktualisierte Referenzdaten ermittelt. Dies bedeutet, dass die erfassten Messwerte sowie die erfassten Betriebsdaten dafür genutzt werden können, eine Aktualisierung der Referenzdaten vorzunehmen. Vorzugsweise geschieht dies in einem Zustand, in dem alle Weichenantriebe der Gruppe beziehungsweise zumindest der im jeweiligen Einzelfall betrachtete Weichenantrieb gewartet sind beziehungsweise gewartet ist und damit die erfassten Messwerte und Betriebsdaten als Referenz geeignet sind. Gegebenenfalls wird es hierbei ermöglicht, dass „selbstlernend“ für jede im üblichen Betrieb auftretende Weichenlaufkonstellation im Laufe der Zeit typische Werte als Referenzdaten erfasst werden, so dass beim Wiederauftreten der entsprechenden Weichenlaufkonstellation die betreffenden Referenzdaten für einen Vergleich mit den aktuellen Diagnosedaten verwendet werden können. Im Ergebnis besteht hierbei die Möglichkeit, dass gegebenenfalls für mehrere gleichzeitig betätigte Weichenantriebe der Gruppe eine Gesamtbetrachtung erfolgt, ohne dass eine Auflösung der Diagnosedaten in Bezug auf einen individuellen der betätigten Weichenantriebe erforderlich ist. Dies gilt beispielsweise für den Fall, dass mehrere Weichenantriebe beziehungsweise Stellmotoren einer Weiche überlappend betätigt werden und es für eine Bewertung des Zustands der betreffenden Weiche ausreichend ist, eine Gesamtbetrachtung vorzunehmen, ohne hierfür die einzelnen Weichenantriebe der Weiche separat zu betrachten.
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Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin derart weitergebildet sein, dass als Referenzdaten zumindest ein Grenzwert für zumindest eine der folgenden Größen verwendet wird: Stellstrom des jeweiligen Weichenantriebs während eines Umlaufs der jeweiligen Weiche, Stellspannung des jeweiligen Weichenantriebs während des Umlaufs der jeweiligen Weiche, von dem jeweiligen Weichenantrieb während des Umlaufs der jeweiligen Weiche aufgenommene Wirkleistung, Dauer des Umlaufs der jeweiligen Weiche, Dauer von einzelnen Phasen des Umlaufs der jeweiligen Weiche. Dies ist vorteilhaft, da Grenzwerte für die genannten Größen eine zuverlässige Bewertung des Zustands der jeweiligen Weiche erlauben. Dadurch, dass als Referenzdaten lediglich zumindest ein Grenzwert für zumindest eine der genannten Größen verwendet wird, vereinfacht sich vorteilhafterweise der Vergleich, der für die jeweilige Weiche ermittelten Diagnosedaten mit den Referenzdaten und damit auch die Bewertung des Zustands der jeweiligen Weiche.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Rahmen der Bewertung des Zustands der jeweiligen Weiche auf das Wetter, die Witterung und/oder das Klima bezogene Umweltdaten berücksichtigt. Dabei können die Umweltdaten beispielsweise insbesondere Angaben zur jeweiligen Temperatur und Luftfeuchtigkeit enthalten. Die Umweltdaten können sich hierbei einerseits auf das aktuelle Wetter beziehen. Andererseits ist es auch möglich, dass sich die Umweltdaten auf die Witterung, das heißt das Wetter beziehungsweise das Wetterverhältnis über einen längeren Zeitabschnitt, beziehen. Darüber hinaus besteht weiterhin auch die Möglichkeit, dass sich die Umweltdaten auf das Klima beziehen und damit beispielsweise regelmäßig oder dauerhaft niedrige Temperaturen berücksichtigen. In der Regel wird es ausreichen, wenn die Umweltdaten für die Gruppe der Weichenantriebe beziehungsweise für einen größeren Bereich, etwa eine gesamte Bahnhofsanlage, erfasst werden. Dies bedeutet, dass eine individuelle Erfassung von Umweltdaten für die einzelnen Weichenantriebe der Gruppe vorteilhafterweise nicht erforderlich ist, da die Umweltdaten in der Regel zumindest im Wesentlichen für alle Weichenantriebe der Gruppe gleich beziehungsweise anwendbar sein werden.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Erfassung der Messwerte sowie der Betriebsdaten grundsätzlich kontinuierlich erfolgen. In diesem Fall werden die entsprechenden Daten somit auch dann erfasst, wenn keiner der Weichenantriebe der Gruppe aktiv ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Messwerte zumindest während eines Umlaufs zumindest einer der Weichen, die einem der Weichenantriebe der Gruppe zugeordnet sind, erfasst. So wird es in vielen Fällen ausreichen, die Messwerte sowie gegebenenfalls auch die Betriebsdaten lediglich dann zu erfassen, wenn zumindest eine der Weichen umläuft beziehungsweise einer der Weichenantriebe der Gruppe aktiv ist. Hierdurch können sich Vorteile dahingehend ergeben, dass die erfasste Datenmenge reduziert sowie eine mögliche Rückwirkung der Messung für den Fall, dass keiner der Weichenantriebe aktiv ist, zuverlässig vermieden wird.
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Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch derart ausgestaltet sein, dass die Messwerte rückwirkungsfrei erfasst werden. Dies ist vorteilhaft, da eine Rückwirkung bei der Erfassung der Messwerte, die gegebenenfalls die Zuverlässigkeit oder Sicherheit der Ansteuerung des jeweiligen Weichenantriebs beeinträchtigen könnte, zuverlässig zu vermeiden ist. Eine entsprechende Rückwirkungsfreiheit kann beispielsweise durch eine galvanische Trennung gewährleistet werden, wobei entsprechende Verfahren und Vorrichtungen zur rückwirkungsfreien Messwerterfassung als solche bekannt sind.
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Hinsichtlich der Vorrichtung zur Weichendiagnose wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung ausgebildet ist, für eine Gruppe von mehreren Weichenantrieben, die eine gemeinsame Stromversorgung aufweisen, Messwerte zu erfassen, die sich auf zumindest eine gemeinsame elektrische Messgröße beziehen, insbesondere in Form eines gemeinsamen Stellstroms der Weichenantriebe, einer gemeinsamen Stellspannung der Weichenantriebe und/oder einer von den Weichenantrieben aufgenommenen gemeinsamen Wirkleistung, auf einen jeweiligen Betriebszustand der einzelnen Weichenantriebe der Gruppe bezogene Betriebsdaten zu erfassen und unter Berücksichtigung zumindest der erfassten Messwerte sowie der erfassten Betriebsdaten für zumindest eine Weiche, deren Weichenantrieb zu der Gruppe gehört, für einen Zustand der jeweiligen Weiche charakteristische Diagnosedaten zu ermitteln.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend denjenigen des erfindungsgemäßen Verfahrens, so dass diesbezüglich auf die entsprechenden vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Gleiches gilt hinsichtlich der im Folgenden genannten bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen in Bezug auf die jeweilige entsprechend bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, so dass auch diesbezüglich auf die entsprechenden vorstehenden Erläuterungen verwiesen wird.
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Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung derart weitergebildet sein, dass die Vorrichtung ausgebildet ist, Diagnosedaten zu ermitteln, die sich auf zumindest eine der folgenden Größen beziehen: Stellstrom des jeweiligen Weichenantriebs während eines Umlaufs der jeweiligen Weiche, Stellspannung des jeweiligen Weichenantriebs während des Umlaufs der jeweiligen Weiche, von dem jeweiligen Weichenantrieb während des Umlaufs der jeweiligen Weiche aufgenommene Wirkleistung.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildet, anhand der für die jeweilige Weiche ermittelten Diagnosedaten eine Bewertung des Zustands der jeweiligen Weiche vorzunehmen.
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Einer weiteren bevorzugten Weiterbildung entsprechend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildet, die Bewertung des Zustands der jeweiligen Weiche anhand eines Vergleichs der für die jeweilige Weiche ermittelten Diagnosedaten mit Referenzdaten vorzunehmen.
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Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch ausgebildet sein, anhand der erfassten Messwerte sowie der erfassten Betriebsdaten aktualisierte Referenzdaten zu ermitteln.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese ausgebildet, als Referenzdaten zumindest einen Grenzwert für zumindest eine der folgenden Größen zu verwenden: Stellstrom des jeweiligen Weichenantriebs während eines Umlaufs der jeweiligen Weiche, Stellspannung des jeweiligen Weichenantriebs während des Umlaufs der jeweiligen Weiche, von dem jeweiligen Weichenantrieb während des Umlaufs der jeweiligen Weiche aufgenommene Wirkleistung, Dauer des Umlaufs der jeweiligen Weiche, Dauer von einzelnen Phasen des Umlaufs der jeweiligen Weiche.
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Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch ausgebildet sein, im Rahmen der Bewertung des Zustands der jeweiligen Weiche auf das Wetter, die Witterung und/oder das Klima bezogenen Umweltdaten zu berücksichtigen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafterweise auch derart ausgestaltet sein, das sie ausgebildet ist, die Messwerte zumindest während eines Umlaufs zumindest einer der Weichen, die einem der Weichenantriebe zugeordnet sind, zu erfassen.
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Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch ausgebildet sein, die Messwerte rückwirkungsfrei zu erfassen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierzu zeigt die
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In der schematischen Darstellung der Figur sind Weichen W1 bis W5 erkennbar, bei denen es sich beispielsweise um Weichen in einem Bahnhofsbereich handeln kann. Die Weichen W1 bis W5 weisen Weichenantriebe WA1 bis WA5 auf, die ein elektrisches Umstellen der jeweiligen Weiche W1 bis W5 ermöglichen.
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In der Figur ist weiterhin ein Stellteil ST angedeutet, das in erster Linie einem zuverlässigen An- und Abschalten der Weichenantriebe dient. Dabei stellt das Stellteil ST die Schnittstelle zwischen einem signaltechnisch sicheren Stellwerksrechner STR und den Weichenantrieben WA1 bis WA5 dar. Hierbei nimmt das Stellteil ST Kommandos von dem Stellwerksrechner STR entgegen und leitet diese an den jeweiligen Weichenantrieb WA1 bis WA5 weiter. Darüber hinaus empfängt das Stellteil ST Meldungen von dem jeweiligen Weichenantrieb WA1 bis WA5, bereitet diese gegebenenfalls auf und leitet sie an den Stellwerksrechner STR weiter.
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Die Weichenantriebe WA1 bis WA5 weisen eine gemeinsame Stromversorgung SV auf, das heißt, die von den Weichenantrieben WA1 bis WA5 benötigte elektrische Energie wird von der Stromversorgung SV bereitgestellt. Die Funktion des Stellteils ST beschränkt sich somit im Wesentlichen darauf, im Falle einer von dem Stellwerksrechner STR angeforderten Betätigung beziehungsweise Aktivierung eines der Weichenantriebe WA1 bis WA5 eine elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgung SV und dem jeweiligen Weichenantrieb WA1 bis WA5 durchzuschalten, so dass der für das Stellen der jeweiligen Weiche W1 bis W5 erforderliche Stellstrom sowie die dazugehörige Stellspannung seitens der Stromversorgung SV bereitgestellt werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle des dargestellten Stellteils ST, das einer Anbindung der Weichenantriebe WA1 bis WA5 an eine Innenanlage eines Stellwerks STW dient, auch für jeden Weichenantrieb WA1 bis WA5 ein separates Stellteil beziehungsweise Weichenanschaltmodul vorgesehen sein könnte. Auch in diesem Fall würde jedoch für alle Weichenantriebe WA1 bis WA5 die Stromversorgung mittels der dahingehend zentralen Stromversorgung SV erfolgen. Dies würde beispielsweise auch dann gelten, wenn das Stellteil ST beziehungsweise die entsprechenden Stellteile dezentral im Bereich der Außenanlage angeordnet wären. Weiter ist beispielsweise auch der Fall denkbar, dass die Weichenantriebe WA1 bis WA5 über einen Energiebus miteinander verbunden und mit Energie versorgt werden. In diesem Fall würde es sich bei der Stromversorgung SV somit um die den Energiebus speisende Stromversorgung handeln.
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In der Figur ist weiterhin eine Messeinrichtung ME erkennbar, welche dazu dient, für die Gruppe der mehreren Weichenantriebe WA1 bis WA5, welche die gemeinsame Stromversorgung SV aufweisen, auf zumindest eine gemeinsame elektrische Messgröße, insbesondere einen gemeinsamen Stellstrom und/oder eine gemeinsame Stellspannung, der Weichenantriebe WA1 bis WA5 bezogene Messwerte zu erfassen. Vorteilhafterweise erfolgt die Erfassung hierbei dahingehend rückwirkungsfrei, dass eine Beeinträchtigung der Funktion des Stellteils ST beziehungsweise der Weichenantriebe WA1 bis WA5 durch die vorgenommene Messwerterfassung ausgeschlossen ist.
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Die Messeinrichtung ME ist mit einer Auswerteeinrichtung AE verbunden und bildet mit dieser zusammen eine Vorrichtung WD zur Weichendiagnose. Dabei überträgt die Messeinrichtung ME die erfassten Messwerte an die Auswerteeinrichtung AE. Diese ist weiterhin kommunikativ an den sicheren Stellwerksrechner STR angebunden und empfängt von diesem auf einen jeweiligen Betriebszustand der einzelnen Weichenantriebe WA1 bis WA5 bezogene Betriebsdaten. Hierbei wird ausgenutzt, dass dem Steuerrechner STR im Regelbetrieb zu jedem Zeitpunkt bekannt ist, in welchem Betriebszustand sich die einzelnen Weichenantriebe WA1 bis WA5 befinden. Dabei beziehen sich die Betriebsdaten vorteilhafterweise insbesondere auf Angaben zu Zeitpunkten von Zustandswechseln der Weichenantriebe WA1 bis WA5, so dass den Betriebsdaten beispielsweise entnommen werden kann, welcher der Weichenantriebe WA1 bis WA5 zu welchem Zeitpunkt beziehungsweise in welchem Zeitraum umgelaufen ist.
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Unter Berücksichtigung zumindest der durch die Messeinrichtung ME erfassten Messwerte sowie der vorliegend durch das Empfangen von dem Steuerrechner STR (beziehungsweise durch den Steuerrechner STR selbst) erfassten Betriebsdaten ist es der Auswerteeinrichtung AE nun vorteilhafterweise möglich, für einen Zustand der Weichen W1 bis W5 charakteristische Diagnosedaten zu ermitteln. Dabei gilt dies insbesondere für solche der Weichen W1 bis W5, die in dem jeweils betrachteten Zeitraum zumindest einmal umgestellt worden sind. Durch die Kombination der Messwerte mit den Betriebsdaten besteht somit vorteilhafterweise die Möglichkeit, trotz der für die Weichenantriebe WA1 bis WA5 vorgesehenen gemeinsamen Stromversorgung SV Diagnosedaten zu ermitteln, die den Zustand der jeweiligen individuellen Weiche, zum Beispiel W3, kennzeichnen. Dabei können sich die ermittelten Diagnosedaten beispielsweise auf den Stellstrom des jeweiligen Weichenantriebs WA1 bis WA5 während des Umlaufs der jeweiligen Weiche W1 bis W5, die Stellspannung des jeweiligen Weichenantriebs WA1 bis WA5 während des Umlaufs der jeweiligen Weiche W1 bis W5 sowie insbesondere auf die von dem jeweiligen Weichenantrieb WA1 bis WA5 während des Umlaufs der jeweiligen Weiche W1 bis W5 aufgenommene elektrische Wirkleistung beziehen. Letztere kann beispielsweise aus erfassten Messdaten für den gemeinsamen Stellstrom und für die gemeinsame Stellspannung der Weichenantriebe WA1 bis WA5 ermittelt werden.
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Anhand der für die jeweilige Weiche W1 bis W5 ermittelten Diagnosedaten ist es der Auswerteeinrichtung AE nun möglich, eine Bewertung des Zustands der jeweiligen Weiche W1 bis W5 vorzunehmen. Dies kann beispielsweise anhand eines Vergleichs der für die jeweilige Weiche W1 bis W5 ermittelten Diagnosedaten mit entsprechenden Referenzdaten geschehen. Dabei können als Referenzdaten beispielsweise ein Grenzwert oder mehrere Grenzwerte für den Stellstrom des jeweiligen Weichenantriebs WA1 bis WA5 während des Umlaufs der jeweiligen Weiche W1 bis W5, für die Stellspannung des jeweiligen Weichenantriebs WA1 bis WA5 während des Umlaufs der jeweiligen Weiche W1 bis W5, für die von dem jeweiligen Weichenantrieb WA1 bis WA5 während des Umlaufs der jeweiligen Weiche W1 bis W5 aufgenommene Wirkleistung, die Dauer des Umlaufs der jeweiligen Weiche W1 bis W5 und/oder die Dauer von einzelnen Phasen des Umlaufs der jeweiligen Weiche W1 bis W5 verwendet werden.
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Anhand der erfassten Messwerte sowie der erfassten Betriebsdaten kann darüber hinaus eine Aktualisierung der Referenzdaten erfolgen. So ist es beispielsweise ausgehend von einer erfolgten Wartung der Weichen W1 bis W5 möglich, dass die Vorrichtung WD zur Weichendiagnose sukzessive die im Betrieb auftretenden Weichenlaufkonstellationen lernt und entsprechende Referenzdaten anlegt beziehungsweise aktualisiert. In der Regel werden sich die Referenzdaten hierbei auf Größen beziehen, die für eine einzelne Weiche W1 bis W5 gelten. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass beispielsweise für den Fall, dass mehrere Weichenantriebe WA1 bis WA5 regelmäßig zeitlich überlappend aktiv sind, etwa im Falle von mehreren Weichenantrieben einer Weiche, sich die Referenzdaten auf die Kombination der betreffenden Weichenantriebe beziehen.
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Durch entsprechende (Langzeit-)Beobachtungen können seitens der Auswerteeinrichtung AE anhand der Diagnosedaten insbesondere sich langfristig, etwa in Form einer Drift oder einer stetigen Verlangsamung des Umlaufs der betreffenden Weiche, in ihrer Tendenz abzeichnende Abweichungen zuverlässig und frühzeitig erkannt werden. Darüber hinaus können auch spontan auftretende akute Probleme oder Defekte, etwa in Form eines in der Weichenzunge eingeklemmten Steines, beispielsweise anhand einer damit verbundenen längeren Umlaufdauer sowie eines höheren Stromverbrauchs, durch die Auswerteeinrichtung AE der Vorrichtung WD zur Weichendiagnose erkannt werden.
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Im Rahmen der Bewertung des Zustands der jeweiligen Weiche W1 bis W5 können vorteilhafterweise auf das Wetter, die Witterung und/oder das Klima bezogenen Umweltdaten berücksichtigt werden. So kann insbesondere dadurch, dass sich die erfassten Messwerte auf alle Weichenantriebe WA1 bis WA5 der Gruppe beziehen, unter Berücksichtigung von Umweltdaten ein gemeinsamer wetter- beziehungsweise witterungsbedingter, alle Weichenantriebe WA1 bis WA5 gleichermaßen betreffender Effekt erkannt werden. Dies gilt beispielsweise für den Fall, dass aufgrund von Kälte das Umlaufen von allen Weichen W1 bis W5 verzögert beziehungsweise verlangsamt ist. In diesem Fall erlaubt es somit gerade erst eine Gesamtbetrachtung der erfassten Messdaten, zu erkennen, dass nicht ein Fehlverhalten beziehungsweise Problem eines einzelnen Weichenantriebs WA1 bis WA5 vorliegt, sondern ein gemeinsamer wetter- beziehungsweise witterungsbedingter Effekt. Hierzu können sich die Umweltdaten insbesondere auf die jeweilige Temperatur und Luftfeuchtigkeit sowie gegebenenfalls vorhandenen Niederschlag, etwa in Form von Schnee und Eis, beziehen.
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Die in der Figur dargestellte Vorrichtung WD zur Weichendiagnose weist insbesondere den Vorteil auf, dass für eine zuverlässige Weichendiagnose der Weichen W1 bis W5 lediglich eine Messeinrichtung ME erforderlich ist. Dies bedeutet, dass im Vergleich zu einer üblichen Anordnung, bei der jeweils zwischen dem Stellteil ST und dem jeweiligen Weichenantrieb WA1 bis WA5 eine Messeinrichtung ME angeordnet wäre, sich erhebliche Vorteile in Bezug auf eine Reduzierung der für eine Installation der Vorrichtung WD sowie ihren Betrieb anfallenden Kosten und Aufwände ergeben beziehungsweise ergeben können.
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Darüber hinaus ist das Erfassen von Messwerten vor dem Weichenanschaltgerät in Form des Stellteils ST grundsätzlich sicherheitsunkritischer als eine Messwerterfassung für jeden einzelnen Weichenantrieb WA1 bis WA5 beziehungsweise den jeweiligen Weichenmotor. Ursache hierfür ist, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Messwerte mit den auf den jeweiligen Betriebszustand der einzelnen Weichenantriebe WA1 bis WA5 der Gruppe bezogenen Betriebsdaten kombiniert werden. Hierdurch erfolgt somit eine Verknüpfung mit dem im Stellwerk STW ohnehin vorhandenen Wissen in Bezug auf Zustandsänderungen der Weichenlage der Weichen W1 bis W5. Durch die entsprechende Verknüpfung beziehungsweise Kombination der Messwerte mit den Betriebsdaten ist somit vorteilhafterweise eine zusätzliche Plausibilisierung möglich, so dass eventuelle Störungen besonders zuverlässig erkannt werden können. Vorteilhafterweise kann hierbei gegebenenfalls das Erfordernis einer Sicherheitsbetrachtung entfallen, die im Falle einer (galvanischen) Einbringung der Messeinrichtung ME in die Verbindungsleitung zwischen dem Stellteil ST und dem jeweiligen Weichenantrieb WA1 bis WA5 gegebenenfalls erforderlich ist beziehungsweise sein könnte.
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Entsprechend den vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung WD sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Weichendiagnose weisen diese insbesondere den Vorteil auf, dass die Notwendigkeit einer individuellen Messwerterfassung für jeden der Weichenantriebe WA1 bis WA5 entfällt. Diese wird vorteilhafterweise ersetzt durch eine Messwerterfassung einer gemeinsamen elektrischen Messgröße, etwa des gemeinsamen beziehungsweise zentralen Stromverbrauchs oder der insgesamt aufgenommenen Wirkleistung, für die Gruppe der Weichen W1 bis W5. Diese Messwerterfassung wird verbunden mit dem Wissen der Steuerung in Form des Steuerrechners STR des Anschaltgerätes in Form des Stellteils ST in Bezug auf den zeitlichen Wechsel der Betriebszustände der Weichenantriebe WA1 bis WA5. Dabei kann es sich bei entsprechenden Betriebszuständen beispielsweise um das Umlaufen der jeweiligen Weiche W1 bis W5 oder das Erreichen der Endlage handeln. Durch eine alle Weichen W1 bis W5 verknüpfende Auswertung können dabei vorteilhafterweise eine Abweichung im Betriebs- beziehungsweise Laufverhalten des jeweiligen Antriebs WA1 bis WA5, der Grad der Abweichung, die Tendenz der Abweichung sowie weitere Größen verwendet werden, um hieraus Alarme beziehungsweise Meldungen zu erzeugen und hierdurch im Ergebnis eine bedarfsgerechte Wartung der Weichen W1 bis W5 zu ermöglichen.
