ES2912653T3 - Procedimiento para detectar un defecto de un acelerómetro y un sistema de medición - Google Patents

Procedimiento para detectar un defecto de un acelerómetro y un sistema de medición Download PDF

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Markus Knoll
Hugo Rackl
Kaspar Schroeder-Bodenstein
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Abstract

Procedimiento para detectar un defecto de un acelerómetro (6) dispuesto en un vehículo ferroviario (6) en el que el acelerómetro (6) - es un sensor para medir una aceleración (a) perpendicularmente a una dirección de desplazamiento del vehículo ferroviario (2), - se utiliza para el monitoreo de la estabilidad de marcha, en el que se controlan la aceleración lateral y una oscilación transversal del vehículo ferroviario (2), y - genera una señal, en un ensayo se verifica si una magnitud (a), dependiente de la señal, que es una aceleración determinada por medio de la señal, cumple una condición especificada con respecto a un valor de referencia (r1, r2, r3) y por medio del ensayo se determina si el acelerómetro (6) es defectuoso.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para detectar un defecto de un acelerómetro y un sistema de medición
La invención se refiere a un procedimiento para detectar un defecto de un acelerómetro.
Los acelerómetros se utilizan en muchas áreas técnicas. Por ejemplo, un acelerómetro se puede utilizar en un vehículo para aumentar la seguridad del vehículo.
En un vehículo ferroviario una aceleración lateral del vehículo ferroviario o de un solo vagón puede medirse, por ejemplo, mediante un acelerómetro, en particular para controlar el llamado movimiento de lazo del vehículo ferroviario. Por movimiento de lazo de un vehículo ferroviario, también llamado marcha ondulatoria, puede entenderse como una oscilación del vehículo ferroviario alrededor de su línea de viaje ideal. Esta oscilación puede ser causada por ruedas (aproximadamente) cónicas, que se estrechan hacia afuera, acopladas rígidamente por medio de un eje y ocurre especialmente a altas velocidades del vehículo ferroviario. Si las ruedas se colocan descentradas en dos rieles paralelos, la rueda desplazada hacia afuera rueda con una circunferencia más grande, de modo que el eje gira. El vehículo ferroviario o vagón experimenta aceleración lateral. Las altas aceleraciones laterales pueden provocar desgaste de las ruedas y/o daños en la vía. Con altas aceleraciones laterales, incluso existe el riesgo de descarrilamiento.
Por medio de un acelerómetro puede medirse la aceleración lateral de un vehículo y advertir en caso de valores de aceleración elevados con el fin, por ejemplo, de garantizar la seguridad de los ocupantes del vehículo y/o, en el caso de un vehículo ferroviario, evitar daños en las vías.
Sin embargo, un acelerómetro puede tener un defecto, por ejemplo, debido a una rotura de cable dentro del sensor y, en consecuencia, proporcionar señales defectuosas. Por ejemplo, las señales defectuosas pueden conducir a una falsa alarma; es decir que se emite una advertencia, aunque no haya una situación crítica. Además, las señales defectuosas pueden llevar a que no se detecten situaciones críticas y, por lo tanto, que de manera errónea no se emita ninguna advertencia. Por eso es importante detectar un defecto del acelerómetro.
La publicación DE 19844880 A1 describe un procedimiento para controlar un acelerómetro dispuesto en un vehículo con el que se detecta una magnitud de aceleración que describe una aceleración que actúa sobre el vehículo.
La publicación DE 102013 210 081 A1 describe un procedimiento para controlar un vehículo ferroviario. Durante el procedimiento se registra al menos un valor de medición de una aceleración momentánea del vehículo ferroviario. El valor de medición de la aceleración se compara con un valor comparativo predeterminado de la aceleración del vehículo ferroviario. El valor comparativo de la aceleración se especifica dependiendo de la posición del vehículo ferroviario en la red de ferrocarriles. Una señal que refleja una situación peligrosa es generada si el valor medido se desvía del valor comparativo en una medida predeterminada.
Un objetivo de la presente invención es especificar un procedimiento mediante el cual se pueda detectar de forma fiable un defecto de un acelerómetro.
Este objetivo se logra mediante un procedimiento para detectar un defecto de un acelerómetro, en el que según la invención el acelerómetro genera una señal, en una prueba se verifica si una magnitud dependiente de la señal cumple una condición predeterminada con respecto a un valor de referencia, y por medio del ensayo se determina si el acelerómetro es defectuoso.
Por medio del ensayo se verifica si la magnitud dependiente de la señal del acelerómetro es plausible. Por medio del procedimiento según la invención, puede detectarse un defecto del acelerómetro de manera confiable y, en particular, temprano. En el caso de un defecto del acelerómetro, este se puede apagar, reparar y/o reemplazar. De esta manera, la disponibilidad de una señal plausible del acelerómetro está convenientemente asegurada.
Una unidad de monitoreo puede efectuar la comprobación de si la magnitud dependiente de la señal cumple la condición especificada. En la unidad de monitoreo, por ejemplo, puede estar depositado un software para llevar a cabo el ensayo. La unidad de monitoreo recibe la señal generada por el acelerómetro y/o la magnitud dependiente de la señal preferiblemente directa o indirectamente del acelerómetro.
La magnitud puede ser, entre otras cosas, un valor de señal, es decir, un valor de la señal generada por el acelerómetro. Convenientemente, la señal es una señal de voltaje. Esto significa que la magnitud puede ser un voltaje o un valor de voltaje.
Preferiblemente, la magnitud dependiente de la señal es una aceleración determinada por medio de la señal (o un valor de aceleración determinado por medio de la señal).
A diferencia de un procedimiento por el que se monitorea, por ejemplo, una compensación de voltaje del acelerómetro, el ensayo de la aceleración determinada por medio de la señal permite realizar una prueba confiable. En el caso de un defecto en el acelerómetro, si bien el acelerómetro puede proporcionar un voltaje de compensación correcto, proporcionará un valor de aceleración defectuoso (por ejemplo, siempre cero).
Alternativamente, la magnitud puede ser otra magnitud determinada o derivada a partir de la señal del acelerómetro. Tiene sentido que el valor de referencia sea un valor de la misma magnitud física.
Es ventajoso si la magnitud dependiente de la señal es una magnitud calculada promediando varios valores de señal consecutivos en el tiempo. Esto significa que preferiblemente se promedian varios valores de señal consecutivos en el tiempo, en particular antes de que se lleve a cabo el ensayo. Promediando, se puede suavizar la señal. Preferiblemente, puede fijarse un período de tiempo durante el cual se realiza el promedio.
El promedio puede ser, por ejemplo, un promedio cuadrado. Además, el promedio puede ser un promedio total aritmético. En el promedio total aritmético, primero se forma adecuadamente el total de cada valor de señal y luego se realiza un promedio aritmético de varios valores de señal. Además, el promedio puede ser el llamado promedio móvil, es decir, se puede calcular un valor de promedio móvil para cada valor de señal. El valor de referencia puede depender del tipo de promedio.
En una configuración preferida de la invención, la señal del acelerómetro se filtra mediante un filtro. Además, el ensayo se lleva a cabo ventajosamente para la señal filtrada. Esto significa que el filtrado de la señal se realiza preferiblemente antes del ensayo. El filtrado de la señal se realiza preferentemente antes de promediar los valores de la señal.
De manera práctica, el acelerómetro está dispuesto en un objeto en movimiento. Al filtrar la señal, se pueden atenuar aquellas frecuencias y/o bandas de frecuencia en las que no cabe esperar oscilaciones mecánicas del objeto. Además, las frecuencias de interferencia y/o un voltaje de compensación en la señal pueden atenuarse o filtrarse fuera de la señal. Además, el ruido de una señal se puede reducir filtrando la señal. De esta manera, se puede facilitar una evaluación de la señal y/o un cálculo de una aceleración.
Preferiblemente, el filtro es un filtro de paso de banda. Convenientemente, el filtro de paso de banda permite que pase el rango de frecuencia en el que se esperan oscilaciones mecánicas de dicho objeto. Por medio de un filtro de paso de banda, esas frecuencias y/o bandas de frecuencia pueden atenuarse o filtrarse fuera de la señal en la que no se esperan vibraciones mecánicas del objeto.
Además, el filtro puede ser un filtro de paso alto. Convenientemente, el voltaje de compensación en la señal es atenuado por el filtro de paso alto o filtrado fuera de la señal. Además, el filtro de paso alto permite preferiblemente el paso del rango de frecuencia en el que se esperan vibraciones mecánicas del objeto.
Además, el filtro puede ser un filtro de paso bajo. Preferiblemente, el filtro de paso bajo permite que pase el rango de frecuencia en el que se esperan vibraciones mecánicas del objeto. Convenientemente, las frecuencias más altas que las frecuencias esperadas de las vibraciones mecánicas son atenuadas o filtradas por el filtro de paso bajo. Además, la señal del acelerómetro se puede filtrar utilizando una combinación de filtros de varios filtros diferentes.
En una forma de realización ventajosa de la invención, el valor de referencia es un valor máximo de un rango de medición del acelerómetro. Como valor máximo puede entenderse el rango máximo de medición del acelerómetro. Preferiblemente, se verifica durante el ensayo si la magnitud, en particular un valor de señal promediado y/o un valor de aceleración promediado, supera un múltiplo especificado del valor de referencia. El múltiplo puede ser un número racional. Además, el múltiplo también puede ser uno; es decir, se puede verificar si la magnitud supera el valor de referencia.
Si la magnitud excede el múltiplo especificado del valor de referencia, generalmente hay un defecto en el acelerómetro. Convenientemente, se interpreta como un defecto del acelerómetro o se detecta un defecto del acelerómetro si la magnitud excede el múltiplo especificado del valor de referencia. Además, mediante el ensayo, se puede verificar la funcionalidad de un filtro, en particular de un filtro instalado después del acelerómetro. Por ejemplo, puede haber un defecto en el filtro si la magnitud excede el múltiplo especificado del valor de referencia. Debido al defecto detectado, se puede verificar el filtro y/o el acelerómetro y, si es necesario, se puede realizar una reparación o sustitución del elemento defectuoso.
Además, por medio de una magnitud auxiliar que se determina de modo independiente del acelerómetro, durante el ensayo puede verificarse si la magnitud dependiente de la señal es plausible. La magnitud auxiliar puede ser, por ejemplo, una magnitud de estado que caracteriza un estado del objeto en el que está dispuesto el acelerómetro. Por ejemplo, la magnitud auxiliar puede ser una velocidad del objeto. Además, la magnitud auxiliar puede determinarse, por ejemplo, con la ayuda de un dispositivo de medición, en particular con la ayuda de un velocímetro. En particular, el ensayo puede utilizarse para verificar si una aceleración determinada a partir de la señal es plausible a una velocidad del objeto determinada independientemente del acelerómetro.
En una forma de realización preferida de la invención, el acelerómetro, como se mencionó anteriormente, está dispuesto en o sobre un objeto en movimiento. En una variante ventajosa de la invención, la condición depende de una velocidad del objeto. En este caso, el valor de referencia depende preferiblemente de una velocidad del objeto. Esto permite verificar si la magnitud dependiente de la señal es plausible a la velocidad momentánea del objeto. Esto supone que, a una cierta velocidad del objeto, se esperan ciertos valores para la magnitud que depende de la señal del acelerómetro.
Convenientemente, la velocidad del objeto se mide por medio de un velocímetro. Además, es conveniente si el velocímetro funciona independientemente del acelerómetro, de modo que un defecto del acelerómetro no vaya necesariamente acompañado de un defecto o mal funcionamiento del velocímetro.
Según la invención, el objeto es un vehículo ferroviario.
Por ejemplo, el velocímetro puede incluir un sensor de número de revoluciones. Esto significa que la velocidad del objeto se puede determinar, por ejemplo, por medio de un número de revoluciones determinado por el sensor de número de revoluciones. El sensor de número de revoluciones se puede colocar, por ejemplo, en un eje giratorio del objeto, en particular en un eje conectado a una rueda del objeto. Una parada del objeto puede determinarse, entre otras cosas, mediante un dispositivo de monitoreo de frenos. Preferiblemente, con la ayuda del dispositivo de monitoreo de frenos es posible establecer si la velocidad del objeto cae por debajo de un límite inferior de velocidad especificado (por ejemplo, de 0,5 km/h).
El velocímetro y/o el dispositivo de monitoreo de frenos están configurados preferiblemente para transmitir la velocidad del objeto a la unidad de monitoreo antes mencionada.
Convenientemente, un contador de tiempo cuenta un tiempo, especialmente hacia adelante o hacia atrás. Preferiblemente, el tiempo se cuenta por el contador de tiempo en particular desde un valor de arranque o inicial hasta un valor de tiempo especificado o capaz de especificarse. Si el tiempo alcanza el valor de tiempo especificado o capaz de especificarse, el contador de tiempo se puede restablecer, especialmente a su valor de arranque o inicio.
Si la velocidad del objeto cae por debajo de un límite de velocidad inferior especificado, se verificará preferiblemente durante el ensayo si la magnitud supera el valor de referencia hasta que el tiempo alcance el valor de tiempo especificado. Si la magnitud excede el valor de referencia hasta que el tiempo alcanza el valor de tiempo especificado, entonces puede haber un defecto en el acelerómetro. Convenientemente se interpreta como un defecto del acelerómetro o se detecta un defecto del acelerómetro si la magnitud excede el valor de referencia hasta que el tiempo alcanza el valor de tiempo especificado.
Si la velocidad del objeto cae por debajo de un límite de velocidad inferior especificado, el ensayo determina preferiblemente con qué frecuencia la magnitud excede el valor de referencia hasta que el tiempo alcanza el valor de tiempo especificado. En este caso, es preferible continuar comprobando durante el ensayo si el número de superaciones supera un número máximo especificado. Si el número de superaciones excede el número máximo especificado hasta que el tiempo alcanza el valor de tiempo especificado, entonces puede haber un defecto en el acelerómetro. Convenientemente se interpreta como un defecto del acelerómetro o se detecta un defecto del acelerómetro si el número de superaciones excede el número máximo especificado hasta que el tiempo alcanza el valor de tiempo especificado.
Se prefiere si el número de superaciones está determinado por un contador de superaciones. Ventajosamente, el contador de superación se restablece si el número de superaciones es inferior al número máximo especificado y el tiempo alcanza el valor de tiempo especificado. Es conveniente establecer el contador de superaciones cuando se restablece a su valor de arranque o valor inicial, en particular a cero. El contador de monitoreo puede ser un dispositivo separado o realizarse como una función de software, por ejemplo, en la unidad de monitoreo.
De manera ventajosa, este contador de tiempo solo cuenta el tiempo si la velocidad del objeto cae por debajo del límite inferior de velocidad especificado. El contador de tiempo se puede detener si la velocidad del objeto es igual al límite inferior de velocidad especificado o superior al límite inferior de velocidad especificado. Además, el contador de tiempo puede seguir contando el tiempo si la velocidad del objeto vuelve a caer por debajo del límite inferior de velocidad especificado, en particular a partir del valor de tiempo alcanzado durante la interrupción.
Alternativamente, el contador de tiempo se puede restablecer a su valor de arranque o inicio si la velocidad del objeto es igual al límite inferior de velocidad especificado o superior al límite inferior de velocidad especificado.
Es ventajoso si, en particular durante el mantenimiento y/o la reparación del objeto, el ensayo puede terminarse y/o el contador de superaciones puede desactivarse. De esta manera se puede evitar que se emitan advertencias, por ejemplo, debido a vibraciones durante el mantenimiento y/o reparación porque la magnitud excede el valor de referencia hasta que el tiempo alcanza el valor de tiempo especificado.
Convenientemente, otro contador de tiempo cuenta preferiblemente otro tiempo; en particular lo cuenta hacia adelante o hacia atrás. Ventajosamente, el tiempo se cuenta por el otro contador de tiempo en particular desde un valor de arranque o inicial hasta otro valor de tiempo especificado o capaz de especificarse. El otro valor de tiempo puede diferir del valor de tiempo mencionado primero.
Si la velocidad del objeto supera un límite superior de velocidad especificado, se verifica ventajosamente durante el ensayo si la magnitud supera alguna vez el valor de referencia especificado hasta que el tiempo alcanza el otro valor de tiempo especificado. Si la magnitud nunca excede el tercer valor de referencia especificado hasta que el tiempo alcanza el otro valor de tiempo especificado, entonces puede haber un defecto en el acelerómetro. Convenientemente, se interpreta como un defecto del acelerómetro o se detecta un defecto del acelerómetro si la magnitud nunca excede el valor de referencia especificado hasta que el tiempo alcanza el otro valor de tiempo especificado.
Preferiblemente, este último contador de tiempo se restablece cada vez que se supera el valor de referencia, en particular a su valor de arranque o inicio. Ventajosamente, este contador de tiempo solo cuenta el tiempo si la velocidad del objeto excede el límite superior de velocidad especificado. Además, el otro contador de tiempo se puede detener si la velocidad del objeto es menor o igual al límite superior de velocidad. Si la velocidad del objeto vuelve a exceder el límite superior de velocidad especificado, el tiempo se sigue contando por otro contador de tiempo, especialmente por el valor de tiempo alcanzado durante la interrupción.
El contador de tiempo mencionado primero y el contador de tiempo mencionado de último pueden ser cada uno un dispositivo separado o pueden realizarse como una función de software, por ejemplo, en la unidad de monitoreo.
Según la invención, el acelerómetro es un sensor para medir la aceleración perpendicularmente a una dirección de desplazamiento del objeto. Es decir, la aceleración puede ser una aceleración lateral. Convenientemente, el acelerómetro mide la aceleración lateral real del objeto si está libre de defectos o problemas. En caso de defecto en el acelerómetro, la señal generada por el acelerómetro puede ser independiente de la aceleración lateral real del objeto.
Ventajosamente, si se detecta un defecto del acelerómetro, se emite una advertencia. La advertencia puede ser, por ejemplo, una advertencia acústica y/o visual. Si hay tal advertencia, el acelerómetro puede ser revisado y, si es necesario, reparado o reemplazado.
Además, es conveniente si, en caso de un defecto detectado en el acelerómetro, este acelerómetro ya no se utiliza para determinar la aceleración. En particular, la señal de este acelerómetro se puede configurar como no válida. Además, este acelerómetro se puede apagar.
Según la invención, el acelerómetro está dispuesto en un vehículo ferroviario. El acelerómetro se utiliza para el monitoreo de la estabilidad de marcha. En el contexto del monitoreo de la estabilidad de marcha, según la invención se monitorea la aceleración lateral y/o una oscilación transversal del vehículo ferroviario. Con la ayuda del monitoreo de la estabilidad de la marcha se pueden tomar medidas para evitar daños en la vía y/o descarrilamiento del vehículo ferroviario.
Conviene realizar varios ensayos, en cada uno de los cuales se verifica si una magnitud dependiente de la señal cumple una condición determinada con respecto a un valor de referencia. En los diversos ensayos, preferiblemente se prueban diferentes condiciones. Además, los diferentes ensayos se pueden realizar para las mismas o diferentes magnitudes dependientes de la señal. En particular, si la misma magnitud dependiente de la señal se prueba en diferentes ensayos, esta magnitud se prueba preferiblemente con respecto a diferentes valores de referencia.
Puede realizarse un primer ensayo para verificar si una magnitud dependiente de la señal cumple una primera condición especificada con respecto a un primer valor de referencia. Por ejemplo, el primer valor de referencia puede ser un valor máximo de un rango de medición del acelerómetro.
También puede verificarse en un segundo ensayo para verificar si una magnitud dependiente de la señal cumple una segunda condición especificada con respecto a un segundo valor de referencia. Preferiblemente, la segunda prueba se lleva a cabo si la velocidad del objeto en el que el acelerómetro está convenientemente dispuesto cae por debajo del límite de velocidad inferior especificado.
Además, puede verificarse en un tercer ensayo si una magnitud dependiente de la señal cumple una tercera condición especificada con respecto a un tercer valor de referencia. Preferiblemente, la tercera prueba se lleva a cabo si la velocidad del objeto en el que el acelerómetro está convenientemente dispuesto excede el límite superior de velocidad especificado. El valor de referencia respectivo, en particular el segundo y/o el tercer valor de referencia, puede depender de la velocidad del objeto.
La invención también se refiere a un sistema de medición. El sistema de medición incluye un acelerómetro y una unidad de monitoreo. La unidad de monitoreo se configura según la invención para detectar un defecto del acelerómetro de acuerdo con el procedimiento según la invención y/o después de al menos uno de los desarrollos adicionales descritos anteriormente del procedimiento.
Este sistema de medición puede utilizarse, en particular, en el procedimiento descrito anteriormente. Además, los elementos mencionados concretamente en relación con el procedimiento mencionado como, por ejemplo, el velocímetro y el software, pueden ser componentes de este sistema de medición.
El acelerómetro está convenientemente configurado para generar una señal. Además, la unidad de monitoreo está convenientemente configurada para verificar si una magnitud dependiente de la señal del acelerómetro cumple una condición especificada con respecto a un valor de referencia. Además, la unidad de monitoreo está convenientemente configurada para determinar por medio del ensayo si el acelerómetro es defectuoso.
El sistema de medición o partes del mismo pueden estar dispuestos en un objeto en movimiento, en particular en un vehículo. Además, el sistema de medición puede incluir varios acelerómetros.
Además, la invención está dirigida a un vehículo ferroviario con el sistema de medición según la invención.
La descripción dada hasta ahora de las configuraciones ventajosas de la invención contiene numerosas características que, parcialmente recopiladas en varias, se describen en las reivindicaciones dependientes individuales. Sin embargo, ventajosamente estas características también pueden considerarse individualmente y recopilarse en otras combinaciones prácticas. En particular, estas características pueden combinarse respectivamente de manera individual y en cualquier combinación adecuada con el procedimiento según la invención y el sistema de medición según la invención. Por lo tanto, las características del procedimiento también deben verse como una propiedad de la unidad de dispositivo correspondiente formulada concretamente y viceversa.
Incluso si algunos términos de la descripción o reivindicaciones se utilizan respectivamente en singular o en conjunción con una palabra numérica, el alcance de la invención para estos términos no debe limitarse al singular o a la palabra numérica respectiva. Además, las palabras "uno" o "una" no deben entenderse como palabras numéricas, sino como artículos indefinidos.
Las propiedades, características y ventajas de esta invención descritas anteriormente, así como la forma en que se logran, se vuelven más claras y ostensiblemente comprensibles en relación con la siguiente descripción del ejemplo de realización que se explica con más detalle en relación con los dibujos. El ejemplo de realización sirve para explicar la invención y no limita la invención a la combinación de características indicadas en ella, ni siquiera con respecto a las características funcionales. Además, las características adecuadas del ejemplo de realización también se pueden considerar explícitamente de forma aislada, eliminadas del ejemplo de realización y/o combinadas con cualquiera de las reivindicaciones.
Se muestra:
FIGURA 1
un vehículo ferroviario con un sistema de medición que comprende un acelerómetro y una unidad de monitoreo;
FIGURA 2
un primer diagrama en el que se representa una aceleración del vehículo ferroviario en función del tiempo;
FIGURA 3
un segundo diagrama en el que se representa una aceleración del vehículo ferroviario en función del tiempo; y
FIGURA 4
un tercer diagrama en el que se representa una aceleración y una velocidad del vehículo ferroviario en función del tiempo.
La FIG 1 muestra esquemáticamente un vehículo ferroviario 2 con un sistema de medición 4. El sistema de medición 4 incluye un acelerómetro 6 y una unidad de monitoreo 8. Además, el vehículo ferroviario 2 incluye un velocímetro 10 para determinar la velocidad del vehículo ferroviario 2. El velocímetro 10 incluye un sensor de número de revoluciones y determina la velocidad del vehículo ferroviario 2 por medio de un número de revoluciones. El acelerómetro 6 y el velocímetro 10 del vehículo ferroviario 2 están dispuestos en un eje de juego de ruedas 12 del vehículo ferroviario 2.
La unidad de monitoreo 8 incluye un filtro de paso alto 14, un filtro de paso de banda 16, un contador de monitoreo 18, un primer contador de tiempo 20 y un segundo contador de tiempo 22. El primer contador de tiempo 20 cuenta un primer tiempo y el segundo contador de tiempo 22 cuenta un segundo tiempo. El contador de monitoreo 18 y los contadores de tiempo 20, 22 pueden ser cada uno un dispositivo separado o pueden realizarse como una función de software en la unidad de monitoreo 8.
El acelerómetro 6 es un sensor para medir la aceleración lateral del vehículo ferroviario 2. Si el acelerómetro 6 no tiene problemas, el acelerómetro 6 mide la aceleración lateral del vehículo ferroviario 2. Es decir, el acelerómetro 6 genera una señal en forma de voltaje que depende de la aceleración lateral del vehículo ferroviario 2. Por lo tanto, una aceleración lateral calculada a partir de la señal corresponde a la verdadera aceleración lateral si el acelerómetro está libre de defectos o interferencias. Sin embargo, en caso de defecto en el acelerómetro 6, la aceleración lateral calculada a partir de la señal no corresponde necesariamente a la verdadera aceleración lateral del vehículo ferroviario 2.
La medición de la aceleración lateral del vehículo ferroviario 2 se utiliza para controlar la estabilidad de marcha del vehículo ferroviario 2.
Además, la unidad de monitoreo 8 está configurada para detectar un defecto del acelerómetro 6. La unidad de monitoreo 8 verifica si una magnitud dependiente de la señal del acelerómetro 6 cumple una condición especificada con respecto a un valor de referencia y determina, por medio del ensayo, si el acelerómetro 6 es defectuoso. La magnitud que depende de la señal es la aceleración lateral determinada a partir de la señal. En particular, en el ensayo se verifica si los valores de aceleración de la aceleración lateral cumplen una condición especificada con respecto a un valor de referencia.
En el presente ejemplo de realización, el filtro de paso de banda 16 es un filtro para el rango de frecuencia de 3 a 9 Hz. En el rango de frecuencia de 3 a 9 Hz, las oscilaciones mecánicas suelen ocurrir debido a las aceleraciones laterales del vehículo ferroviario 2. En consecuencia, el filtro de paso de banda 16 permite que pase el rango de frecuencia de 3 a 9 Hz.
La señal generada por el acelerómetro 6 se filtra y promedia y los valores de señal individuales se convierten en un valor de aceleración mediante un reglamento de conversión único.
A continuación, se realizan tres ensayos, en cada uno de los cuales se verifica si la aceleración lateral cumple una condición especificada con respecto a un valor de referencia. En los tres ensayos, se prueban tres condiciones diferentes con respecto a tres valores de referencia diferentes especificados. Dos de las condiciones dependen de la velocidad del vehículo ferroviario 2. En estas dos condiciones se supone que deben esperarse ciertas aceleraciones laterales a ciertas velocidades del vehículo ferroviario 2. Si no se logran tales aceleraciones laterales, se supone o se detecta un defecto en el acelerómetro 6. Los tres ensayos se discuten a continuación con referencia a las figuras 2 a 4.
La FIG 2 muestra un primer diagrama que muestra la aceleración lateral a, en función del tiempo t, del vehículo ferroviario 2 determinada utilizando el acelerómetro 6. Este diagrama se utiliza para ilustrar el primer ensayo.
El primer ensayo se realiza independientemente de la velocidad del vehículo ferroviario 2. En el primer ensayo se verifica si la aceleración lateral a es mayor que un primer valor de referencia n. El primer valor de referencia n es un valor máximo del rango de medición del acelerómetro 6.
Para calcular la aceleración lateral a, la señal del acelerómetro 6 se conduce a la unidad de monitoreo 8. En la unidad de monitoreo 8, la señal se filtra por medio de un filtro de paso de banda 16. Luego, la señal filtrada es promediada por la unidad de monitoreo 8 por medio de un promedio total variable durante un período de tiempo determinado. El promedio total significa que primero se forma el total a partir de cada valor de señal y luego se realiza un promedio aritmético por medio de varios valores de señal, todos los cuales están dentro del lapso de tiempo especificado. El intervalo de tiempo especificado es, por ejemplo, de 0,5 s.
A continuación, los valores de señal de la señal filtrada y promediada se convierten en valores de aceleración mediante un reglamento de conversión.
El primer valor de referencia n puede ser, por ejemplo, 10 m/s2. En el primer ensayo se verifica si los valores de aceleración superan un múltiplo a1 especificado del primer valor de referencia n. El múltiplo a1 del primer valor de referencia n puede ser, por ejemplo, 1,5 veces el primer valor de referencia n. Es decir, la aceleración lateral a (o cada valor de aceleración determinado) se compara con el múltiplo a1 del primer valor de referencia n, por ejemplo, 1,5 veces el primer valor de referencia n.
El diagrama de la FIG 2 se divide en dos intervalos de tiempo A, B, donde el primer intervalo de tiempo A es temporalmente antes del segundo intervalo de tiempo B. En el primer intervalo de tiempo A, los valores de aceleración están por debajo del múltiplo a1 del primer valor de referencia n. El acelerómetro 6 se clasifica como funcional después de este primer ensayo en el primer intervalo de tiempo A. Después del intervalo de tiempo A, la aceleración lateral a aumenta significativamente, por ejemplo, debido a un error de cableado en el acelerómetro 6 o debido a un acoplamiento de una señal externa. En el segundo intervalo de tiempo B, los valores de aceleración superan el múltiplo a1 del primer valor de referencia n, de modo que se detecta un defecto del acelerómetro 6 y se emite una advertencia.
Además, se verifica la funcionalidad del filtro de paso de banda 16 mediante el primer ensayo. Por ejemplo, también puede haber un defecto del filtro de paso de banda 16 si la magnitud excede el múltiplo especificado a1 del primer valor de referencia n.
Debido a la advertencia emitida, se pueden verificar el filtro de paso de banda 16 y el acelerómetro 6 y, si es necesario, se puede realizar una reparación o sustitución del elemento defectuoso.
La FIG 3 muestra un segundo diagrama que muestra la aceleración lateral a del vehículo ferroviario 2 determinada utilizando el acelerómetro 6 en función del tiempo t. Este diagrama se utiliza para ilustrar el segundo ensayo.
El segundo ensayo se lleva a cabo cuando la velocidad del vehículo ferroviario 2 es inferior al límite de velocidad inferior especificado, por ejemplo, 0,5 km/h. Además, se realiza el segundo ensayo con respecto a un segundo valor de referencia r2.
Se supone que a una velocidad del vehículo ferroviario 2 por debajo del límite de velocidad inferior, solo pueden esperarse valores de aceleración por debajo del segundo valor de referencia r2. La razón es que normalmente solo las pequeñas aceleraciones laterales a actúan sobre el vehículo ferroviario 2 cuando el vehículo viaja muy lentamente o se detiene. Si, por el contrario, los valores de aceleración se miden por encima del segundo valor de referencia r2, se supone o se detecta un defecto del acelerómetro 6.
Para calcular la aceleración lateral a, la señal del acelerómetro 6 se conduce a la unidad de monitoreo 8. En la unidad de monitoreo 8, la señal del acelerómetro 6 se filtra por medio del filtro de paso alto 14, de modo que se atenúa un voltaje de compensación en la señal o se filtra de la señal. Luego, la señal filtrada de paso alto se promedia por medio de un promedio cuadrático variable que promedia en un lapso de tiempo, por ejemplo, de 0,5 s.
A continuación, los valores de señal de la señal filtrada y promediada se convierten en valores de aceleración mediante un reglamento de conversión.
En este segundo ensayo se verifica si el valor de aceleración supera el segundo valor de referencia r2 hasta que el primer tiempo contado por el primer contador de tiempo 20 alcanza un primer valor de tiempo especificado. El segundo valor de referencia r2 puede ser, por ejemplo, 3,0 m/s2.
El diagrama de la FIG 3 se divide en tres intervalos de tiempo C, D, E, donde el primer intervalo de tiempo C se encuentra temporalmente antes del segundo intervalo de tiempo D. El segundo intervalo de tiempo D se encuentra a su vez temporalmente antes del tercer intervalo de tiempo E.
En el primer intervalo de tiempo C, la aceleración lateral a está muy por debajo del segundo valor de referencia r2. Después de esta comprobación, el acelerómetro 6 se clasifica como funcional en el intervalo de tiempo C. Después del primer intervalo de tiempo C, la aceleración lateral a aumenta fuertemente, por ejemplo, debido a un error electrónico en o sobre el acelerómetro 6, y está cerca del segundo valor de referencia r2 en los intervalos de tiempo posteriores D y E. La aceleración lateral a supera el segundo valor de referencia r2 en los intervalos de tiempo D y E en los puntos indicados por las flechas.
En el segundo ensayo también se determina con qué frecuencia la aceleración lateral a supera el segundo valor de referencia r2 hasta que el primer tiempo alcanza el primer valor de tiempo especificado. Además, en el ensayo se verifica si el número de superaciones excede un número máximo especificado, por ejemplo, nueve. El número de superaciones se cuenta por el contador de superaciones 18 antes mencionado.
El ensayo de si el número de superaciones excede un número máximo especificado se lleva a cabo para descartar que un evento de una sola vez como, por ejemplo, un paso de tren o una sola acción mecánica sobre un bogie del vehículo ferroviario 2, tenga como consecuencia una advertencia debido a un presunto defecto del acelerómetro 6.
Si, a diferencia del caso mostrado, el número es menor que el número máximo especificado y el primer tiempo alcanza el primer valor de tiempo especificado, el contador de superaciones 18 se restablece a cero.
En el tercer intervalo de tiempo E, el número de superaciones ha superado el número máximo especificado y el primer tiempo ha alcanzado o superado el primer valor de tiempo especificado. Es decir, con un número máximo dado de, por ejemplo, nueve, el contador de superaciones ha contado 18 , por ejemplo, diez (o más) superaciones antes de que el primer tiempo alcanza el primer valor de tiempo especificado. En consecuencia, se detecta un defecto del acelerómetro 6. Se emite una advertencia y la señal del acelerómetro 6 ya no se incluye en la evaluación de la estabilidad de marcha del vehículo ferroviario 2.
El primer tiempo se cuenta atrás por el primer contador de tiempo 20 a partir de un valor inicial (por ejemplo, 30 min), en cuyo caso el primer contador de tiempo 20 se restablece al valor inicial cuando el primer tiempo alcanza el primer valor de tiempo especificado de cero. El primer contador de tiempo 20 se detiene si la velocidad del vehículo ferroviario 2 es igual o superior al límite inferior de velocidad especificado. Si la velocidad del vehículo ferroviario 2 vuelve a caer por debajo del límite de velocidad inferior especificado, el contador de tiempo 20 continúa funcionando.
La FIG 4 muestra un tercer diagrama que se representan la aceleración lateral a y la velocidad v del vehículo ferroviario 2 en función del tiempo t. La aceleración lateral a se determinó utilizando el acelerómetro 6. Además, la velocidad v se determinó utilizando el velocímetro 10. La aceleración lateral a se representa como una línea sólida y el eje y para la aceleración lateral a se representa a la izquierda en el dibujo. Además, la velocidad v se representa como una línea discontinua y el eje y para la velocidad v se representa a la derecha en el dibujo. Este tercer diagrama sirve para ilustrar el tercer ensayo.
El tercer ensayo se lleva a cabo si la velocidad v del vehículo ferroviario 2 supera un límite superior de velocidad especificado v0, por ejemplo, de 160 km/h. Además, el tercer ensayo se efectua con respecto a un tercer valor de referencia r3.
En este ensayo se supone que, a una velocidad v del vehículo ferroviario 2 por encima del límite superior de velocidad v0, cabe esperar al menos una parte de los valores de aceleración por encima del tercer valor de referencia r3. La razón es que normalmente las aceleraciones laterales a más altas actúan sobre el vehículo ferroviario 2 si el vehículo viaja rápido. Si, por el contrario, los valores de aceleración nunca superan el tercer valor de referencia r3, se supone o se detecta un defecto del acelerómetro 6.
Para calcular la aceleración lateral a, la señal del acelerómetro 6 se conduce a la unidad de monitoreo 8.
En la unidad de monitoreo 8, la señal se filtra mediante un filtro de paso de banda 16. Luego, la señal filtrada es promediada por la unidad de monitoreo 8 por medio de un promedio cuadrado sobre, por ejemplo, 0.5 s.
A continuación, los valores de señal de la señal filtrada y promediada se convierten en valores de aceleración mediante un reglamento de conversión.
En el tercer ensayo se verifica si la aceleración lateral a supera alguna vez el tercer valor de referencia r3 hasta que el segunda tiempo alcance un valor de tiempo especificado, por ejemplo, de 2 h. El tercer valor de referencia r3 puede ser, por ejemplo, de 0,3 m/s2.
El segundo tiempo se cuenta por el segundo contador de tiempo 22 a partir de cero.
El diagrama de la FIG 4 se divide en cinco intervalos de tiempo F, G, H, J, K, en cuyo caso el primer intervalo de tiempo F se encuentra temporalmente antes del segundo intervalo de tiempo G. El segundo intervalo de tiempo G se encuentra temporalmente a su vez antes del tercer intervalo de tiempo H, que temporalmente se encuentra antes del penúltimo intervalo de tiempo J. El penúltimo intervalo de tiempo J se encuentra temporalmente antes del último intervalo de tiempo K. En el primer intervalo de tiempo F, los valores de aceleración están permanentemente por encima del tercer valor de referencia r3, mientras que la aceleración lateral a disminuye significativamente después del intervalo de tiempo F, por ejemplo, debido a una rotura del cable dentro del acelerómetro 6, y la aceleración lateral a después del intervalo de tiempo F está permanentemente por debajo del tercer valor de referencia r3.
En el primer intervalo de tiempo F, la velocidad v del vehículo ferroviario 2 supera el límite superior de velocidad especificado v0. La aceleración lateral a, como ya se mencionó, está constantemente por encima del tercer valor de referencia r3 en este intervalo de tiempo F. El acelerómetro 6 se considera completamente funcional en el intervalo de tiempo F. En este caso, el segundo contador de tiempo 22 cuenta el tiempo a partir de cero, en cuyo caso el segundo contador de tiempo 22 se restablece al valor inicial de cero cada vez que se supera el tercer valor de referencia r3.
En el segundo intervalo de tiempo G, la velocidad v del vehículo ferroviario 2 supera el límite superior de velocidad especificado v0, de modo que el tiempo se cuenta mediante el segundo contador de tiempo 22. Sin embargo, la aceleración lateral a después del intervalo de tiempo F está constantemente por debajo del tercer valor de referencia r3 en este intervalo de tiempo G, de modo que el segundo contador de tiempo 22 no se restablece, es decir, el tiempo se sigue contando siempre por el segundo contador de tiempo 22.
En el tercer intervalo de tiempo H, la velocidad v del vehículo ferroviario 2 es inferior o igual al límite superior de velocidad especificado v0, de modo que el segundo contador de tiempo 22 se detiene, es decir, el tiempo no se sigue contando.
En la FIG 4, el eje de tiempo entre el tercer intervalo de tiempo H y el penúltimo intervalo de tiempo J se interrumpe y otros intervalos de tiempo pueden seguir al tercer intervalo de tiempo H.
En el penúltimo intervalo de tiempo J, la velocidad v del vehículo ferroviario 2 supera el límite superior de velocidad especificado v0, de modo que el tiempo se sigue contando mediante el segundo contador de tiempo 22. La aceleración lateral a después del intervalo de tiempo F está constantemente por debajo del tercer valor de referencia r3 en este intervalo de tiempo J, de modo que el segundo contador de tiempo 22 no se restablece. Al final del intervalo de tiempo J, el segundo contador de tiempo 22 alcanza el segundo valor de tiempo especificado.
En el último intervalo de tiempo K, el segundo contador de tiempo 22 ha alcanzado o superado el segundo valor de tiempo. Por lo tanto, la aceleración lateral a nunca ha superado el tercer valor de referencia especificado r3 hasta que el tiempo haya alcanzado el segundo valor de tiempo especificado. En consecuencia, se detecta un defecto del acelerómetro 6 en el último intervalo de tiempo. Se emite una advertencia y la señal del acelerómetro 6 ya no se incluye en la evaluación de la estabilidad de marcha del vehículo ferroviario 2.
El vehículo ferroviario 2 puede, en principio, tener sensores de aceleración adicionales que pueden controlarse de forma análoga a la descrita en este ejemplo de realización para detectar un defecto.
Aunque la invención ha sido ilustrada y descrita con más detalle por medio del ejemplo de realización preferido, la invención no está limitada por el ejemplo divulgado y la persona experta puede derivar de ella otras variaciones sin abandonar el alcance de la protección de la invención.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para detectar un defecto de un acelerómetro (6) dispuesto en un vehículo ferroviario (6) en el que el acelerómetro (6)
• es un sensor para medir una aceleración (a) perpendicularmente a una dirección de desplazamiento del vehículo ferroviario (2),
• se utiliza para el monitoreo de la estabilidad de marcha, en el que se controlan la aceleración lateral y una oscilación transversal del vehículo ferroviario (2), y
• genera una señal,
en un ensayo se verifica si una magnitud (a), dependiente de la señal, que es una aceleración determinada por medio de la señal, cumple una condición especificada con respecto a un valor de referencia (r-i, r2, r3) y por medio del ensayo se determina si el acelerómetro (6) es defectuoso.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la magnitud (a) dependiente de la señal es una magnitud calculada promediando varios valores consecutivos en el tiempo.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque la señal del acelerómetro (6) se filtra con ayuda de un filtro (14, 16), en particular un filtro de paso de banda (16) y/o un filtro de paso alto (14), y se realiza el ensayo para la señal filtrada.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el valor de referencia (n) es un valor máximo de un rango de medición del acelerómetro (6) y en el ensayo se verifica si la magnitud (a) supera un múltiplo especificado del valor de referencia (n).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el acelerómetro (6) está dispuesto en el vehículo ferroviario (2) y la condición, en particular el valor de referencia (r2, r3), depende de una velocidad (v) del vehículo ferroviario (2), en cuyo caso la velocidad (v) del vehículo ferroviario (2) se mide mediante un velocímetro (10).
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque un contador de tiempo (20) cuenta un tiempo y, si la velocidad (v) del vehículo ferroviario (2) es inferior a un límite de velocidad inferior especificado, en el ensayo se verifica si la magnitud (a) supera el valor de referencia (r2) hasta que el tiempo alcanza un valor de tiempo especificado.
7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6,
caracterizado porque un contador de tiempo (20) cuenta un tiempo y, si la velocidad (v) del vehículo ferroviario (2) es inferior a un límite de velocidad inferior especificado, en el ensayo se determina con qué frecuencia la magnitud supera el valor de referencia (r2) hasta que el tiempo alcanza un valor de tiempo especificado y si el número de superaciones excede un número máximo especificado, en cuyo caso el número de superaciones se determina por un contador de superaciones (18) y el contador de superaciones (18) se restablece si el número de superaciones es inferior al número máximo especificado y el tiempo alcanza un valor de tiempo especificado.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 7,
caracterizado porque un contador de tiempo (22) cuenta un tiempo y, si la velocidad (v) del vehículo ferroviario (2) supera un límite superior de velocidad especificado (v0), en el ensayo se verifica si la magnitud (a) supera alguna vez el valor de referencia especificado (r3) hasta que el tiempo alcanza un valor de tiempo especificado.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque el contador de tiempo (22) mencionado de último se restablece cada vez que se supera el valor de referencia (r3) y este contador de tiempo (22) sigue contando el tiempo únicamente si la velocidad (v) del vehículo ferroviario (2) supera el límite de velocidad especificado (vo).
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque se emite una advertencia si se detecta un defecto en el acelerómetro (6).
11. Sistema de medición (4) con un acelerómetro (6), que está configurado para que pueda utilizarse en un vehículo ferroviario para el monitoreo de la estabilidad de marcha, y una unidad de monitoreo (8), que está configurada para detectar un defecto del acelerómetro (6) según un procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en donde el acelerómetro
- es un sensor para medir una aceleración (a) perpendicularmente a una dirección de desplazamiento del vehículo ferroviario,
- está configurado de tal manera que, como parte del monitoreo de la estabilidad de marcha del vehículo ferroviario, monitorea la aceleración lateral y una oscilación transversal del vehículo ferroviario (2), y
- está configurado para generar una señal, y
el dispositivo de monitoreo está configurado para verificar si una magnitud (a), dependiente de la señal, que es una aceleración determinada por medio de la señal, cumple una condición especificada con respecto a un valor de referencia (r-i, r2, r3) y por medio del ensayo se determina si el acelerómetro (6) es defectuoso.
12. Vehículo ferroviario (2) con un sistema de medición (4) según la reivindicación 11.
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