DE112017003313B4

DE112017003313B4 - Online-Fehlerdetektionsvorrichtung installiert in einem Schienenfahrzeug und verwendet für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente

Info

Publication number: DE112017003313B4
Application number: DE112017003313.6T
Authority: DE
Inventors: Zhen Wei; Jian Chen; Lei Cheng; Qingxin Hu; Jiazhu Li; Pin Chen; Yunan Cheng
Original assignee: Hefei Gocom Information & Tech Co Ltd; Hefei Gocom Information & Technology Co Ltd; Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei Gocom Information & Tech Co Ltd; Hefei Gocom Information & Technology Co Ltd; Hefei University of Technology
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2037-03-02
Also published as: US10866162B2; CN106679999B; WO2018120408A1; CN106679999A; US20190154547A1; DE112017003313T5

Abstract

Eine Online-Fehlerdetektionsvorrichtung, welche vollständig innerhalb eines Schienenfahrzeugs installiert ist und für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese umfasst ein GPS Modul, einen ersten und einen zweiten Rauschsensor, ein 3G Modul, eine Festplatte, einen Mikroprozessor, einen Statusindikator und einen Warntongeber; wobei Eingabeenden des Mikroprozessors mit einem Ausgabeende des GPS Moduls und einem Ausgabeende des Rauschsensors jeweils verbunden sind; Ausgabeenden des Mikroprozessors mit einem Eingabeende des Statusindikators und einem Eingabeende des Warntongebers jeweils verbunden sind; der Mikroprozessor mit dem 3G Modul und der Festplatte jeweils interaktiv verbunden ist;das GPS Modul ausgebildet ist zum Sammeln einer Positionsinformation und einer Geschwindigkeitsinformation des Zugs;der erste Rauschsensor auf einem Boden des Schienenfahrzeugs installiert ist und zum Sammeln von durch eine Schienenfahrzeugkarosserie übertragenen Rauschsignalen ausgebildet ist, und der zweite Rauschsensor zum Sammeln von Rauschsignalen in dem Schienenfahrzeug ausgebildet ist, welche durch die Schienenfahrzeugkarosserie und über die Luft übertragen sind;die Festplatte ausgebildet ist zum vorab Einstellen, für den Zug, einer Normalbetriebsspektraldatenbank, welche aus Dauerzustandskomponenten von Ordnungsrauschniveaus besteht, welche durch verschiedene während des normalen Betriebs des Zugs, welcher keinen Fehler aufweist, gesammelte Geräusche erzeugt sind, und einer Fehlerspektraldatenbank, welche aus Dauerzustandskomponenten von Ordnungsrauschniveaus besteht, welche durch verschiedene Töne erzeugt werden, welche gesammelt werden, wenn der fehlerhafte Zug betrieben wird oder eine fehlerhafte Betriebskomponente betrieben wird und zum Speichern der durch den Rauschsensor gesammelten Rauschsignale;der Mikroprozessor ausgebildet ist zum Erzeugen eines Wasserfall-Farbblockspektrums durch periodisches Sammeln der Rauschsignale durch den Rauschsensor, wobei das Wasserfall-Farbspektrum eine 3-D Karte ist, wobei die x-Achse die Frequenz des Spektrums darstellt, die y-Achse die Zeit darstellt und die chronologisch gemessenen Spektren der Reihe nach wie ein Wasserfall angeordnet werden, die z-Achse die Energie der Spektrogramme darstellt und deren Größe durch Farbe unterschieden wird, welches eine binäre Funktion der Frequenz und der Zeit ist, und zum Ausführen einer Kurzzeit-Fourier-Transformation an einem Zeitdomaindatenstrom der Rauschsignale, und dann zum Vergleichen des Wasserfall-Farbblockspektrums mit einem Umgebungsrauschspektrum, welches ein Wasserfall-Farbblockspektrum ist, welches unter Verwendung eines vorab erfassten Umgebungshintergrundrauschens erzeugt ist., um einen charakteristischen Typ eines gemessenen Rauschens zu erhalten, wodurch ein Abschnittsfrequenzparameter eines IIR Tiefpassfilters einer hohen Ordnung erhalten wird;der Mikroprozessor weiter ausgebildet ist zum Berechnen einer Spindelrotationsgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs gemäß der Positionsinformation und der Geschwindigkeitsinformation des Zugs, gesammelt durch das GPS Modul, und zum Verarbeiten der Spindelrotationsgeschwindigkeit und des Wasserfall-Farbblockspektrums zum Erzeugen eines Wasserfall-Farbblockordnungspektrums; und dann zum Erzeugen einer Zeitdomainschlange für jeden von Ordnungsrauschniveauwerten, um Dauerzustandskomponenten für jedes Ordnungsrauschniveau zu erhalten, nachdem die Zeitdomainschlange den IIR Tiefpassfilter einer hohen Ordnung durchläuft;der Mikroprozessor weiter ausgebildet ist zum Vergleichen der Dauerzustandskomponenten für jedes Ordnungsrauschniveau mit der Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs, und zum Bestimmen, ob eine Abweichung einen Standard überschreitet, entsprechend Vergleichsabweichungsergebnissen, falls die Abweichung den Standard überschreitet, der Mikroprozessor einen Fehlalarm ausführt, und die Abweichung mit dem Fehlerspektrum vergleicht, falls die Abweichung nicht in dem Fehlerspektrum liegt, der Mikroprozessor diese als Verdachtsfehlerspektrumsdaten verwendet;der Mikroprozessor weiter ausgebildet ist zum Eingeben der alarmierten Verdachtsfehlerspektrumsdaten in die Datenbank und zum Verwalten der Datenbank; und zum Bestimmen, dass die Verdachtsfehlerspektrumsdaten in die Fehlerspektrumsdatenbank hinzugefügt werden, oder in die Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs durch Filtern und Bestimmen durch einen eingreifenden und beurteilenden Menschen, somit zum Erzielen eines kontinuierlichen Aktualisierens und einer Verbesserung der Fehlerspektraldatenbank und der Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs;der Mikroprozessor weiter ausgebildet ist zum Ausführen einer Dateninteraktion mit einem Bodeninformationszentrum über das 3G Modul;der Statusindikator ausgebildet ist zum Ausführen einer Fehlerangabe;der Warntongeber ausgebildet ist zum Ausgeben eines Alarms.

Description

QUERVERWEIS
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 26. Dezember 2016 eingereichten chinesischen Patentanmeldung mit der Nummer 2016112207219 mit dem Titel „Online-Fehlerdetektionsvorrichtung installiert in einem Schienenfahrzeug und verwendet für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente“, wobei die Offenbarung davon hierin durch Bezugnahme in deren Gesamtheit eingebunden ist.
Gebiet der Technologie
Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet einer Schienentransportsicherheitsüberwachung und insbesondere eine Online-Fehlerdetektionsvorrichtung, welche in einem Schienenfahrzeug installiert ist und für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente verwendet ist.
Hintergrund
Aktuell gibt es hauptsächlich zwei Verfahren für eine Online-Detektion von Betriebskomponenten von Hochgeschwindigkeitszügen. Ein Verfahren ist zum Installieren von manchen Sensoren an den Bahnbetriebskomponenten und Datenerfassungsgeräten in dem Schienenfahrzeug, um die Betriebskomponenten online durch Sammeln von Daten von externen Sensoren zu detektieren. Dieses Verfahren weist die nachstehenden Nachteile auf: 1. Es ist sehr kompliziert die Sensoren zu installieren, wobei eine ausreichende Anzahl von Sensoren installiert werden muss, um die Funktionsanforderungen zu erfüllen, und diese können die mechanischen Eigenschaften der Betriebskomponenten beeinflussen. 2. Die Verkabelung und das Führen von den Sensoren zu dem Erfassungsgerät innerhalb des Schienenfahrzeugs sind sehr problematisch, und es ist sehr schwierig die Vorrichtung zu den vorhandenen Zügen hinzuzufügen. 3. Die Sensoren werden leicht beschädigt, wobei eine Gerätewartung schwierig ist und Wartungskosten hoch sind. Das andere Verfahren ist zum Begehen (Patrouillieren) des Schienenfahrzeugs periodisch durch Personal, um ein unregelmäßiges Geräusch in dem Schienenfahrzeug zu aufzuspüren, und zum Bestimmen durch Personal, ob der Zug unregelmäßig ist. Durch das andere Verfahren kann eine Echtzeitüberwachung des Zustands des Schienenfahrzeugs nicht realisiert werden und das Begehen kann lediglich in Intervallen stattfinden; und da die Sensitivität und der Bereich einer erkannten Frequenz des menschlichen Ohrs gering sind, sind manche Fehlergeräuschsignale für das menschliche Ohr nicht erkennbar.
DE 10 2009 020428 A1 beschreibt Vorrichtungen und Verfahren, welche die Anordnung eines Sensors an der Welle eines Schienenfahrzeugs betreffen.
DE 100 20 521 A1 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen des Fahrverhaltens von Schienenfahrzeugen, wobei ein Schwingungsverhalten wenigstens einer Fahrzeugkomponente überwacht wird, indem wenigstens ein Schwingungsmuster erfasst und mit wenigstens einem Referenzschwingungsmuster verglichen wird, wobei eine Eigenschwingung wenigstens einer Fahrzeugkomponente überwacht wird. Dies betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Überwachen des Fahrverhaltens von Schienenfahrzeugen, wobei wenigstens ein Schwingungsaufnehmer an wenigstens einer Fahrzeugkomponente angeordnet ist. Hierzu sind Mittel zur Auswertung der von wenigstens einem Schwingungsaufnehmer gelieferten Signalmuster vorgesehen, wobei Kennwerte der Schwingungsmuster der wenigstens einen Fahrzeugkomponente erfasst werden und mit Referenzkennwerten der Schwingungsmuster einer Eigenschwingung der Fahrzeugkomponente verglichen werden.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab eine Online-Fehlerdetektionsvorrichtung bereitzustellen, welche in einem Schienenfahrzeug installiert ist und für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente verwendet wird, welche zum Bewältigen der Mängel im Stand der Technik geeignet sind und die Vorteile aufweisen, dass die Vorrichtung einfach zu installieren ist, zuverlässig ist, und einfach zu warten ist, und die Komponenten und Sensoren davon nicht anfällig sind, beschädigt zu werden. Zusätzlich, wenn ein Hochgeschwindigkeitszug betrieben wird, kann die Vorrichtung ein frühes instabiles Fehlersignal detektieren, welches mehreren Arten von Interference ausgesetzt ist, und schnell eine Alarmanzeige bereitstellen.
Die obige Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Beispiele und technische Beschreibungen von Vorrichtungen, Produkten und/oder Verfahren in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen, die nicht unter die Ansprüche fallen, werden nicht als Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, sondern als Hintergrundwissen oder Beispiele, die zum Verständnis der Erfindung nützlich sind. Weiter sind folgende Beispiel angegeben:

Eine Online-Fehlerdetektionsvorrichtung, welche in einem Schienenfahrzeug installiert ist und für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente verwendet wird, umfasst ein GPS Modul, einen Rauschsensor, ein 3G Modul, eine Festplatte, einen Mikroprozessor, einen Statusindikator und einen Warntongeber; Eingabeenden des Mikroprozessors sind mit Ausgabeenden des GPS Moduls und einem Ausgabeende des Rauschsensors jeweils verbunden; Ausgabeenden des Mikroprozessors sind mit einem Eingabeende des Statusindikators und einem Eingabeende des Warntongebers jeweils verbunden; der Mikroprozessor ist mit dem 3G Modul und der Festplatte jeweils interaktiv verbunden;
das GPS Modul ist ausgebildet zum Sammeln von Positionsinformation und Geschwindigkeitsinformation des Zugs;
der Rauschsensor ist auf einem Boden des Schienenfahrzeug installiert und umfasst einen ersten Rauschsensor, ausgebildet zum Sammeln von durch eine Schienenfahrzeugkarosserie übertragenen Rauschsignalen, und einen zweiten Rauschsensor, ausgebildet zum Sammeln von Rauschsignalen in dem Schienenfahrzeug, welche zusammen durch die Schienenfahrzeugkarosserie und über die Luft übertragen werden;
die Festplatte ist ausgebildet zum vorab Einstellen einer Normalbetriebsspektraldatenbank und eine Fehlerspektraldatenbank des Schienenfahrzeugs und zum Speichern der durch den Rauschsensor gesammelten Rauschsignale;
der Mikroprozessor ist ausgebildet zum Erzeugen eines Wasserfall-Farbenblockspektrums durch periodisches Sammeln der Rauschsignal durch den Rauschsensor und Ausführen einer Kurzzeit-Fourier-Transformation an einem Zeitdomaindatenstrom der Rauschsignal und dann zum Vergleichen des Wasserfall-Farbenblockspektrums mit einem Umgebungsrauschspektrum, um einen charakteristischen Typ von gemessenem Rauschen zu erhalten, wodurch ein Abschnittsfrequenzparameter eines IIR Tiefpassfilters einer hohen Ordnung erhalten wird;
der Mikroprozessors weiter ausgebildet zum Berechnen einer Spindelrotationsgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs gemäß der Positionsinformation und einer Geschwindigkeitsinformation des Zugs, gesammelt durch das GPS Modul, und zum Verarbeiten der Spindelrotationsgeschwindigkeit und des Wasserfall-Farbblockspektrums zum Erzeugen eines Wasserfall-Farbblockordnungspektrums; und dann zum Erzeugen einer Zeitdomainschlange für jeden von Ordnungsrauschniveauwerten, um Dauerzustandskomponenten für jedes Ordnungsrauschniveau zu erhalten;
der Mikroprozessor ist weiter ausgebildet zum Vergleichen der Dauerzustandskomponenten für jedes Ordnungsrauschniveau mit der Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs, und zum Bestimmen, ob eine Abweichung einen Standard überschreitet, entsprechend Vergleichsabweichungsergebnissen, falls die Abweichung den Standard überschreitet, führt der Mikroprozessor einen Fehleralarm aus, und vergleicht die Abweichung mit dem Fehlerspektrum, falls die Abweichung nicht in dem Fehlerspektrum liegt, verwendet der Mikroprozessor dies als Verdachtsfehlerspektrumsdaten;
der Mikroprozessors weiter ausgebildet zum Eingeben der alarmierten Verdachtsfehlerspektrumsdaten in die Datenbank und zum Verwalten der Datenbank; und zum Bestimmen, dass die Verdachtsfehlerspektrumsdaten in die Fehlerspektraldatenbank hinzugefügt werden, oder in die Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs, durch ein Filtern und Bestimmen durch einen eingreifenden und beurteilenden Menschen, somit wird ein kontinuierliches Aktualisieren und eine Verbesserung der Fehlerspektraldatenbank und der Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs erzielt;
der Mikroprozessors weiter ausgebildet zum Ausführen einer Dateninteraktion mit einem Bodeninformationszentrum über das 3G Modul;
der Statusindikator ausgebildet ist zum Ausführen einer Fehleranzeige;
der Warntongeber ausgebildet ist zum Ausgeben eines Alarms.

Weiter ist das GPS Modul mit dem Mikroprozessor über einen RS232 Serienanschluss verbunden.
Weiter ist das 3G Modul mit dem Mikroprozessor über einen RS232 Serienanschluss verbunden.
Weiter ist ein Abschirmungsgehäuse außerhalb des ersten Rauschsensors vorgesehen.
Die vorliegende Offenbarung weist die nachstehenden Vorteile auf:

(1) Die Fehlerdetektionsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist vollständig innerhalb des Schienenfahrzeugs installiert, der Rauschsensor davon ist auf dem Boden des Schienenfahrzeugs installiert, ohne dass der Sensor auf der Betriebskomponente unterhalb des Schienenfahrzeugs installiert ist, was Schwierigkeiten bei der Installation und Wartung deutlich reduziert, und die Betriebssicherheit des Zugs nicht beeinflusst. Die Vorrichtung ist einfach zu installieren, zuverlässig und einfach zu warten, und die Komponenten und der Sensor davon sind nicht anfällig für eine Beschädigung.
(2) Die Fehlerdetektionsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung kann das frühe Unstetigkeit- und Mehrfachinterferenzfehlersignal detektieren und schnell einen Alarm ausgeben, wenn der Zug betrieben wird.
(3) Durch die Fehlerdetektionsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung können Ton- und Lichtwarnsignale lokal erzeugt werden und die Warninformation kann an ein Bodeninformationszentrum rechtzeitig über das 3G Netzwerk übertragen werden. Nachdem das Bodeninformationszentrum die Warnung wahrgenommen hat, kann dieses die Besatzung schnell benachrichtigen, sodass ein Notfallverfahren ausgeführt wird.

Figurenliste

1 ist ein strukturelles Diagramm der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Ansicht, welche die Installationsposition der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm des Arbeitsprozesses der vorliegenden Offenbarung.

Wobei:

1: GPS Modul
2: Rauschsensor
3: Statusindikator
4: Mikroprozessor
5: 3G Modul
6: Festplatte
7: Warntongeber
8: Online-Fehlerdetektionsvorrichtung, welche in einem Schienenfahrzeug installiert ist und für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente verwendet ist
9: Schienenfahrzeug
10: Bodeninformationszentrum.

Detailbeschreibung
Die vorliegende Offenbarung wird weiter nachstehend mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
Wie in 1 gezeigt umfasst eine Online-Fehlerdetektionsvorrichtung, welche in einem Schienenfahrzeug installiert ist und für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente verwendet ist, ein GPS Modul 1, einen Rauschsensor 2, ein 3G Modul 5, eine Festplatte 6, einen Mikroprozessor 4, einen Statusindikator 3 und einen Warntongeber 7. Eingabeenden des Mikroprozessors 4 sind mit einem Ausgabeende des GPS Moduls 1 und einem Ausgabeende des Rauschsensors 2 jeweils verbunden. Ausgabeenden des Mikroprozessors 4 sind mit einem Eingabeende des Statusindikators 3 und einem Eingabeende des Warntongebers 7 jeweils verbunden. Der Mikroprozessor 4 ist mit dem 3G Modul 5 und der Festplatte 6 jeweils interaktiv verbunden. Das GPS Modul ist mit dem Mikroprozessor über einen RS232 Serienanschluss verbunden. Das 3G Modul ist mit dem Mikroprozessor über einen RS232 Serienanschluss verbunden.
Weiter ist das GPS Modul 1 zum Sammeln einer Positionsinformation und einer Geschwindigkeitsinformation des Zugs ausgebildet.
Weiter ermöglicht das 3G Modul in der vorliegenden Offenbarung, dass die Vorrichtung eine Dateninteraktion mit einem Bodeninformationszentrum 10 über das 3G Netzwerk ausführt. Der Inhalt der Dateninteraktion umfasst: die Konfiguration, Befehlsdaten und Normalbetriebstonspektrum- und Fehlerspektrumdaten, welche an die Fehlerdetektionsvorrichtung einer Betriebskomponente 8 von dem Bodeninformationszentrum gesendet sind; eine Status- und Fehleralarminformation und gesammelte Verdachtsfehlerspektrumsdaten, welche an das Bodeninformationszentrum von der Fehlerdetektionsvorrichtung der Betriebskomponente 8 gesendet sind.
Weiter ist der Rauschsensor 2 auf einem Boden des Schienenfahrzeugs 9 installiert und umfasst zumindest zwei Rauschsensoren, insbesondere umfasst dieser einen ersten Rauchsensor, ausgebildet zum Sammeln von durch die Schienenfahrzeugkarosserie übertragenen Rauschsignalen, und einen zweiten Rauchsensor, ausgebildet zum Sammeln von Rauschsignalen in dem Schienenfahrzeug, welche zusammen durch die Schienenfahrzeugkarosserie und die Luft übertragen werden. Ein Abschirmungsgehäuse ist außerhalb des ersten Rauschsensors vorgesehen, ausgebildet zum Sammeln der durch die Schienenfahrzeugkarosserieübertragenen Rauschsignale. Während kein Abschirmungsgehäuse außerhalb des zweiten Rauschsensors vorgesehen ist, ausgebildet zum Sammeln der Rauschsignal in dem Schienenfahrzeug, welche durch die Schienenfahrzeugkarosserie und die Luft gemeinsam übertragen sind.
Weiter ist die Festplatte 6 einerseits ausgebildet zum vorab Einstellen einer Normalbetriebsspektraldatenbank und einer Fehlerspektraldatenbank des Schienenfahrzeugs als eine Vergleichsdatenbank eines Fehleridentifikationsalgorithmus; andererseits ist diese ausgebildet zum Speichern der durch den Rauchsensor gesammelten Rauschsignale zum Optimieren und Verbessern der Normalbetriebsspektraldatenbank und der Fehlerspektraldatenbank.
Wie in 2 gezeigt ist die Online-Fehlerdetektionsvorrichtung, welche in dem Schienenfahrzeug installiert ist und für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente verwendet ist, der vorliegenden Offenbarung vollständig innerhalb des Schienenfahrzeugs 9 installiert.
Wie in 3 gezeigt ist der Mikroprozessor 4 ausgebildet zum Erzeugen eines Wasserfall-Farbblockspektrums durch periodisches Sammeln der Rauschsignale durch den Rauschsensor, und Ausführen einer Kurzzeit-Fourier-Transformation an dem Zeitdomaindatenstrom der Rauschsignale, und dann zum Vergleichen des Wasserfall-Farbblockspektrums mit einem Umgebungsrauschspektrum, um einen charakteristischen Typ eines gemessenen Rauschens zu erhalten, wodurch ein Abschnittsfrequenzparameter eines IIR Tiefpassfilters einer hohen Ordnung erhalten wird. Das Wasserfall-Farbspektrum ist eine Art einer 3-D Karte. Die x-Achse stellt die Frequenz des Spektrums dar, die y-Achse stellt die Zeit dar und die chronologisch gemessenen Spektren werden der Reihe nach wie ein Wasserfall angeordnet. Die z-Achse stellt die Energie der Spektrogramme dar und deren Größe wird durch eine Farbe unterschieden, welches eine binäre Funktion der Frequenz und der Zeit ist. Ein Umgebungsrauschspektrum: ein Umgebungsrauschspektrum ist ein Wasserfall-Farbblockspektrum, welches unter Verwendung des vorab erfassten Umgebungshintergrundrauschen erzeugt ist.
Weiter ist der Mikroprozessor 4 weiter ausgebildet zum Berechnen einer Spindelrotationsgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs entsprechend der Positionsinformation und der Geschwindigkeitsinformation des Zugs, gesammelt durch das GPS Modul, und zum Verarbeiten der Spindelrotationsgeschwindigkeit und des Wasserfall-Farbblockspektrums zum Erzeugen eines Wasserfall-Farbblockordnungspektrums; und dann zum Erzeugen einer Zeitdomainschlange für jeden von Ordnungsrauschniveauwerten zum Erhalten von Dauerzustandskomponenten für jedes Ordnungsrauschniveau, nachdem die Zeitdomainschlange den IIR Tiefpassfilter einer hohen Ordnung durchläuft. Das Wasserfall-Farbblockordnungspektrum ist ein Wasserfall-Farbspektrum, nachdem die x-Achse in der Ordnung geändert ist. Der Ordnungsrauschniveauwert ist der Maximalwert der akustischen Energie bei einer bestimmten Ordnung in dem Ordnungspektrum.
Weiter ist der Mikroprozessor 4 weiter ausgebildet zum Vergleichen der Dauerzustandkomponenten für jede Ordnung von einem Rauschniveau mit der Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs, und zum Bestimmen, ob eine Abweichung einen Standard überschreitet, entsprechend Vergleichsabweichungsergebnissen, falls die Abweichung den Standard überschreitet, gibt der Mikroprozessor einen Fehleralarm aus, und vergleicht die Abweichung mit dem Fehlerspektrum, falls die Abweichung nicht in dem Fehlerspektrum liegt, verwendet der Mikroprozessor diese als Verdachtsfehlerspektrumsdaten. Die Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs ist eine Spektraldatenbank, welche aus den Dauerzustandkomponenten der Ordnungsrauschniveaus besteht, welche durch verschiedene während des normalen Betriebs des Zugs, welcher keinen Fehler aufweist, gesammelte Geräusche erzeugt sind.
Weiter ist der Mikroprozessor 4 weiter ausgebildet zum Eingeben der alarmierten Verdachtsfehlerspektrumsdaten in die Datenbank; und zum Bestimmen, dass die Verdachtsfehlerspektrumsdaten in die Fehlerspektraldatenbank hinzugefügt werden, oder in die Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs durch Filtern und Bestimmen durch einen eingreifenden und beurteilenden Menschen, somit wird ein kontinuierliches aktualisieren und eine Verbesserung der Fehlerspektraldatenbank und der Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs erzielt. Die Fehlerspektraldatenbank ist eine Spektraldatenbank, welche aus den Dauerzustandkomponenten der Ordnungsrauschniveaus besteht, welche durch verschiedene Töne erzeugt werden, welche gesammelt werden, wenn der fehlerhafte Zug betrieben wird oder die fehlerhafte Betriebskomponente betrieben wird.
Weiter ist der Mikroprozessor 4 weiter ausgebildet zum Ausführen von einer Dateninteraktion mit dem Bodeninformationszentrum über das 3G Modul.
Weiter ist der Statusindikator 3 ausgebildet zum Ausführen einer Fehlerangabe.
Weiter ist der Warntongeber 7 ausgebildet zum Ausgeben eines Alarms.
Zusammenfassend, kann durch Annehmen eines Rauschsensors einer hohen Auflösung und eines eingebetteten Mikroprozessors in der vorliegenden Offenbarung die Echtzeiterfassung von Rauschsignalen in dem Zug erzielt werden, kann ein zyklisches nicht-Dauerzustand-Signalverarbeitungsverfahren für die Fehlersignale eingerichtet werden, welche in einem Nicht-Dauerzustand sind und mehreren Arten von Interferenz ausgesetzt sind, in der frühen Stufe des Betriebsfehlers des Hochgeschwindigkeitszug, um die schwachen Fehlersignale zu entnehmen und zu erkennen, und zum Ausführen eines hörbaren und sichtbaren Alarms an den Fehlersignalen, um die Besatzung anzuweisen, entsprechend zu reagieren. Zu diesem Zeitpunkt kann in der vorliegenden Offenbarung die Alarminformation ebenso an das Bodeninformationszentrum über das 3G Netzwerk gemeldet werden, um das betreffende Personal am Boden anzuweisen ein Notfallverfahren auszuführen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich zum Beschreiben der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und sind nicht dazu gedacht den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung zu beschränken. Verschiedene Modifikationen und Verbesserungen der technischen Lösungen der vorliegenden Offenbarung können durch den Fachmann gemacht werden, ohne von dem Entwurfsgeist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Solche Modifikationen und Verbesserungen sollten innerhalb des Schutzbereichs liegen, welche durch die Ansprüche der vorliegenden Offenbarung bestimmt ist.

Claims

Eine Online-Fehlerdetektionsvorrichtung, welche vollständig innerhalb eines Schienenfahrzeugs installiert ist und für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese umfasst ein GPS Modul, einen ersten und einen zweiten Rauschsensor, ein 3G Modul, eine Festplatte, einen Mikroprozessor, einen Statusindikator und einen Warntongeber; wobei Eingabeenden des Mikroprozessors mit einem Ausgabeende des GPS Moduls und einem Ausgabeende des Rauschsensors jeweils verbunden sind; Ausgabeenden des Mikroprozessors mit einem Eingabeende des Statusindikators und einem Eingabeende des Warntongebers jeweils verbunden sind; der Mikroprozessor mit dem 3G Modul und der Festplatte jeweils interaktiv verbunden ist; das GPS Modul ausgebildet ist zum Sammeln einer Positionsinformation und einer Geschwindigkeitsinformation des Zugs; der erste Rauschsensor auf einem Boden des Schienenfahrzeugs installiert ist und zum Sammeln von durch eine Schienenfahrzeugkarosserie übertragenen Rauschsignalen ausgebildet ist, und der zweite Rauschsensor zum Sammeln von Rauschsignalen in dem Schienenfahrzeug ausgebildet ist, welche durch die Schienenfahrzeugkarosserie und über die Luft übertragen sind; die Festplatte ausgebildet ist zum vorab Einstellen, für den Zug, einer Normalbetriebsspektraldatenbank, welche aus Dauerzustandskomponenten von Ordnungsrauschniveaus besteht, welche durch verschiedene während des normalen Betriebs des Zugs, welcher keinen Fehler aufweist, gesammelte Geräusche erzeugt sind, und einer Fehlerspektraldatenbank, welche aus Dauerzustandskomponenten von Ordnungsrauschniveaus besteht, welche durch verschiedene Töne erzeugt werden, welche gesammelt werden, wenn der fehlerhafte Zug betrieben wird oder eine fehlerhafte Betriebskomponente betrieben wird und zum Speichern der durch den Rauschsensor gesammelten Rauschsignale; der Mikroprozessor ausgebildet ist zum Erzeugen eines Wasserfall-Farbblockspektrums durch periodisches Sammeln der Rauschsignale durch den Rauschsensor, wobei das Wasserfall-Farbspektrum eine 3-D Karte ist, wobei die x-Achse die Frequenz des Spektrums darstellt, die y-Achse die Zeit darstellt und die chronologisch gemessenen Spektren der Reihe nach wie ein Wasserfall angeordnet werden, die z-Achse die Energie der Spektrogramme darstellt und deren Größe durch Farbe unterschieden wird, welches eine binäre Funktion der Frequenz und der Zeit ist, und zum Ausführen einer Kurzzeit-Fourier-Transformation an einem Zeitdomaindatenstrom der Rauschsignale, und dann zum Vergleichen des Wasserfall-Farbblockspektrums mit einem Umgebungsrauschspektrum, welches ein Wasserfall-Farbblockspektrum ist, welches unter Verwendung eines vorab erfassten Umgebungshintergrundrauschens erzeugt ist., um einen charakteristischen Typ eines gemessenen Rauschens zu erhalten, wodurch ein Abschnittsfrequenzparameter eines IIR Tiefpassfilters einer hohen Ordnung erhalten wird; der Mikroprozessor weiter ausgebildet ist zum Berechnen einer Spindelrotationsgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs gemäß der Positionsinformation und der Geschwindigkeitsinformation des Zugs, gesammelt durch das GPS Modul, und zum Verarbeiten der Spindelrotationsgeschwindigkeit und des Wasserfall-Farbblockspektrums zum Erzeugen eines Wasserfall-Farbblockordnungspektrums; und dann zum Erzeugen einer Zeitdomainschlange für jeden von Ordnungsrauschniveauwerten, um Dauerzustandskomponenten für jedes Ordnungsrauschniveau zu erhalten, nachdem die Zeitdomainschlange den IIR Tiefpassfilter einer hohen Ordnung durchläuft; der Mikroprozessor weiter ausgebildet ist zum Vergleichen der Dauerzustandskomponenten für jedes Ordnungsrauschniveau mit der Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs, und zum Bestimmen, ob eine Abweichung einen Standard überschreitet, entsprechend Vergleichsabweichungsergebnissen, falls die Abweichung den Standard überschreitet, der Mikroprozessor einen Fehlalarm ausführt, und die Abweichung mit dem Fehlerspektrum vergleicht, falls die Abweichung nicht in dem Fehlerspektrum liegt, der Mikroprozessor diese als Verdachtsfehlerspektrumsdaten verwendet; der Mikroprozessor weiter ausgebildet ist zum Eingeben der alarmierten Verdachtsfehlerspektrumsdaten in die Datenbank und zum Verwalten der Datenbank; und zum Bestimmen, dass die Verdachtsfehlerspektrumsdaten in die Fehlerspektrumsdatenbank hinzugefügt werden, oder in die Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs durch Filtern und Bestimmen durch einen eingreifenden und beurteilenden Menschen, somit zum Erzielen eines kontinuierlichen Aktualisierens und einer Verbesserung der Fehlerspektraldatenbank und der Normalbetriebsspektraldatenbank des Zugs; der Mikroprozessor weiter ausgebildet ist zum Ausführen einer Dateninteraktion mit einem Bodeninformationszentrum über das 3G Modul; der Statusindikator ausgebildet ist zum Ausführen einer Fehlerangabe; der Warntongeber ausgebildet ist zum Ausgeben eines Alarms.
Online-Fehlerdetektionsvorrichtung, installiert in einem Schienenfahrzeug und verwendet für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das GPS Modul mit dem Mikroprozessor über einen RS232 Serienanschluss verbunden ist.
Online-Fehlerdetektionsvorrichtung, installiert in einem Schienenfahrzeug und verwendet für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 3G Modul mit dem Mikroprozessor über einen RS232 Serienanschluss verbunden ist.
Online-Fehlerdetektionsvorrichtung, installiert in einem Schienenfahrzeug und verwendet für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschirmungsgehäuse außerhalb des ersten Rauschsensors vorgesehen ist.