Patent DE-112017003313-B4 (DE)
Title: Online-Fehlerdetektionsvorrichtung installiert in einem Schienenfahrzeug und verwendet für eine Hochgeschwindigkeitsbahn-Betriebskomponente
Inventor: WEI ZHEN
IPC: G01M17/08
Filed: 2017-03-01
Granted: 2021-11-11
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.