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Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem Betriebsaggregat, einer Sensoreinheit mit einem am Betriebsaggregat angeordneten Sensor zum Messen eines Betriebsparameters des Betriebsaggregats und einer mit dem Sensor signaltechnisch verbundenen Auswerteeinheit zum Auswerten der Signale des Sensors.
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In Schienenfahrzeugen sind eine Vielzahl von Sensoren zur Überwachung des Betriebs des Schienenfahrzeugs notwendig. Gerade bei Hochgeschwindigkeitszügen mit einem komplexen und hochleistungsfähigen Abtriebsstrang ist eine enge Überwachung verschiedener Betriebsaggregate, wie einem Antriebsmotor, einem Getriebe, einem Motorumrichter und dergleichen, notwendig. Solche Sensoren sind üblicherweise mit einer Stromversorgung verkabelt und über eine Signalleitung mit einer Auswerteeinheit zum Auswerten der Signale des Sensors verbunden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schienenfahrzeug anzugeben, das vergleichsweise einfach herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Sensoreinheit erfindungsgemäß eine Spannungsquelle enthält, die zur Erzeugung von elektrischer Betriebsspannung des Sensors aus Umgebungsenergie vorbereit ist.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es in manchen Bereichen eines modernen Schienenfahrzeugs wegen einer Vielzahl von Kabeln und Versorgungsleitungen zu Raum- und Bewegungsproblemen kommen kann. Ein Beispiel sind Drehgestellte von Hochgeschwindigkeitszügen, die eine Vielzahl von verkabelten Sensoren aufweisen. Durch die erfindungsgemäße eigene Spannungsquelle der Sensoreinheit kann auf eine lange Energieversorgungsleitung von z.B. einer entfernten zentralen Energieversorgung zur Sensoreinheit verzichtet werden. Die Sensoreinheit ist hierdurch leichter an raum- und bewegungskritischen Stellen platzierbar, so dass die Planung und Herstellung des Schienenfahrzeugs vereinfacht wird.
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Das Schienenfahrzeug ist zweckmäßigerweise ein Personenzug, insbesondere ein Hochgeschwindigkeitszug mit einer regulären Fahrgeschwindigkeit über 250 km/h. Das Betriebsaggregat kann jede zum Betrieb des Schienenfahrzeugs notwendige Einrichtung sein, die sensorisch überwacht wird. Das Betriebsaggregat kann ein Antriebsaggregat, wie ein elektrischer Umrichter, ein Fahrmotor, ein Getriebe, ein Antriebsstrang inklusive Wellen und Lager oder dergleichen. Zweckmäßigerweise ist das Betriebsaggregat ein zum Antrieb des Schienenfahrzeugs notwendiges Aggregat, insbesondere ein Aggregat im Antriebsstrang.
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Die Sensoreinheit kann einen oder mehrere Sensoren aufweisen, von denen zumindest einer zum Messen eines Betriebsparameters des Betriebsaggregats vorbereitet ist. Die Sensoreinheit kann eine oder mehrere Spannungsquellen enthalten, wobei eine Spannungsquelle mehrere Sensoren mit Betriebsspannung versorgen kann. Die Spannungsquelle sollte zumindest in der Nähe desjenigen Sensors sein, den sie mit Betriebsspannung versorgt. Hierbei ist eine unmittelbare Anordnung am Sensor vorteilhaft, Entfernungen von bis zu 50 cm, insbesondere bis zu 10 cm sind jedoch auch sinnvoll. Zweckmäßigerweise bilden der Sensor und die Spannungsquelle ein zusammenhängendes Bauelement. Auf eine Kabelverbindung zwischen dem Sensor und der Spannungsquelle kann verzichtet werden, sodass die Sensoreinheit besonders einfach zu verbauen ist.
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Die Datenübertragung von Messdaten vom Sensor zu einer Auswerteeinheit erfolgt üblicherweise kabelgebunden, so dass eine zuverlässige Datenübertragung sichergestellt ist. Um eine Verkabelung zu verringern, ist es vorteilhaft, die Datenübertragung vom Sensor zur Auswerteeinheit kabellos erfolgen zu lassen. Hierzu umfasst der Sensor zweckmäßigerweise einen Sender zur kabellosen Datenübertragung, wobei die Auswerteeinheit mit einem entsprechenden Empfänger ausgerüstet sein kann.
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Die Umgebungsenergie ist zweckmäßigerweise eine Energie in unmittelbarer Umgebung der Sensoreinheit oder der Spannungsquelle. Zweckmäßigerweise ist sie auch eine Energie in unmittelbarer Umgebung des Sensors. Die Spannungsquelle ist dazu vorbereitet, die Umgebungsenergie, die nicht in Form von elektrischer Energie vorliegt, in elektrische Energie umzuwandeln. Hierzu umfasst die Spannungsquelle einen Energiewandler zur Wandlung der Umgebungsenergie in elektrische Energie beziehungsweise Spannung.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Umgebungsenergie Wärmeenergie oder Vibrationsenergie. Bei einer Wandlung von Wärmeenergie in die elektrische Betriebsspannung des Sensors umfasst die Spannungsquelle zweckmäßigerweise einen thermoelektrischen Generator. Dieser ist dazu vorbereitet, Wärme durch ein Verfahren der Thermovoltaik in elektrische Energie umzuwandeln. Hierzu können Halbleitermaterialien verwendet werden, die aus einem Temperaturgefälle von einem Temperaturreservoir zu einem anderen Temperaturreservoir eine elektrische Spannung liefern. Um eine ausreichend hohe Spannung zu erhalten, werden zweckmäßigerweise mehrere Spannungselemente zwischen dem warmen und dem kalten Reservoir elektrisch in Reihe geschaltet.
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Bei einer Wandlung von Vibrationsenergie in elektrische Energie umfasst die Spannungsquelle zweckmäßigerweise einen mechano-elektrischen Generator. Dieser erzeugt aus mechanischer Energie elektrische Energie. Es ist auch möglich und vorteilhaft, Lichtenergie als Umgebungsenergie zu nutzen und hierfür einen photovoltaischen Generator, beispielsweise eine Photozelle zu verwenden. Auch andere Frequenzen von elektromagnetischer Strahlung sind möglich.
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Vorteilhafterweise ist die Spannungsquelle so dimensioniert, dass sie bei jeder sensorisch zu erfassenden Größe des Betriebsparameters die Betriebspannung für den Sensor liefert. Es ist hierbei zweckmäßigerweise ein Grenzwert des Betriebparameters vorgegeben, oberhalb dessen – je nach Art des Betriebsparameters auch unterhalb dessen – der Betriebsparameter durch die Auswerteeinheit zu erfassen ist und der Sensor somit mit ausreichender Betriebsspannung zu versorgen ist. Ist der Betriebsparameter beispielsweise eine Temperatur und die Spannungsquelle zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie vorbereitet, so kann es bei niedrigen Temperaturdifferenzen vorkommen, dass der Sensor nicht funktionsfähig ist. Dies kann dann hingenommen werden, wenn die aktuelle Größe des Betriebsparameters, also die aktuelle Temperatur des Betriebsaggregats, unterhalb des Grenzwerts liegt unterhalb dessen eine Überwachung noch nicht notwendig ist.
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Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der vom Sensor zu messende Betriebsparameter ein Parameter der Umgebungsenergie ist, aus der die Energie für die Betriebsspannung des Sensors gewonnen wird. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Sensor auf jeden Fall immer dann über ausreichend Spannung verfügt, wenn der zu messende Parameter einen relativ hohen Wert aufweist. Insbesondere verfügt der Sensor immer dann über ausreichend Spannung, wenn der Parameter einen für den Betrieb des Betriebsaggregats kritischen Wert aufweist, der außerhalb eines für den regulären Betrieb zulässigen Wertebereichs liegt. Liegt somit eine kritische Temperatur oder eine kritische Vibration vor, so ist stets dafür gesorgt, dass genug Umgebungsenergie vorhanden ist, um den Sensor zuverlässig mit Betriebsspannung zu versorgen. Selbstverständlich ist es auch sinnvoll, wenn die Spannungsquelle bereits dann für ausreichende Betriebsspannung sorgt, wenn der Wert noch weit entfernt vom kritischen Bereich ist.
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Vorteilhafterweise ist der Betriebsparameter eine Temperatur des Betriebsaggregats und die Spannungsquelle ist zur Wandlung von Wärme des Betriebsaggregats in Betriebsspannung des Sensors vorbereitet. Da bei einem Temperatursensor üblicherweise nur Messwerte bei Vorliegen einer gegenüber der Umgebung erhöhten Temperatur des Betriebsaggregats notwendig sind, kann gewährleistet werden, dass stets ausreichend Betriebsspannung zur Verfügung steht, wenn eine Temperatur am Betriebsaggregat gemessen werden sollte oder muss.
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Mit gleichem Vorteil ist der Betriebsparameter eine Vibration zumindest eines Elements des Betriebsaggregats und die Spannungsquelle ist zur Wandlung von Vibrationsenergie des Betriebsaggregats in Betriebsspannung des Sensors vorbereitet. Übersteigt die Vibration einen Grenzwert, der unterhalb eines kritischen Grenzwerts für das Betriebsaggregat liegen sollte, so wird der Sensor mit ausreichend Betriebsenergie versorgt. Auf diese Weise ist der Sensor stets befähigt, auf das Vorliegen kritischer Vibrationen hinzuweisen.
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Für Momente, an denen beispielsweise die Vibration zu gering ist, wie bei einem temporären Stillstand an einem Haltepunkt, ist es vorteilhaft, die Energieversorgung durch einen Stützkondensator zur Energiespeicherung aufrecht zu erhalten. Hierzu umfasst die Spannungsquelle zweckmäßigerweise einen Stützkondensator zur Aufrechterhaltung der Spannungsversorgung. Fällt die Umgebungsenergie aus oder sinkt sie unterhalb eines zur Erzeugung der Betriebsspannung notwendigen Energiewerts, so kann durch den Stützkondensator die zur Verfügungstellung von ausreichend Spannung für den Sensor gewährleistet werden.
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Zweckmäßigerweise sind ein Spannungserzeuger der Spannungsquelle und der Stützkondensator so miteinander verschaltet, dass der Stützkondensator eine zu geringe Spannung des Spannungserzeugers bis zur Betriebsspannung ergänzt. Liegt also z.B. eine momentane Vibration vor, die jedoch nicht ausreichend stark ist, um den Sensor mit seiner Betriebsspannung zu versorgen, so ergänzt der Stützkondensator die von der Spannungsquelle erzeugte Spannung zumindest bis zur Betriebsspannung des Sensors. Auf diese Weise können auch geringe Vibrationen zur Energieversorgung des Sensors genutzt werden. Das Gleiche gilt auch für die Nutzung von Wärmeenergie beispielsweise mit Hilfe eines thermoelektrischen Generators.
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Die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung in einem Schienenfahrzeug sind vielfältig. Zweckmäßigerweise ist das Betriebsaggregat ein Aggregat, das mit elektrischer Energie betrieben wird. Beispiele hierfür sind eine Klimaanlage, ein Kompressor, ein Lüfter, eine Flüssigkeitspumpe, ein Stromrichter und/oder Motor. Weiter vorteilhaft sind Betriebsaggregate, die während des Betriebs des Schienenfahrzeugs Wärme erzeugen und sich hierdurch aufheizen, wie beispielsweise Aggregate an einem Antriebsstrang des Schienenfahrzeugs. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung am Drehgestell, wobei der Sensor und das Betriebsaggregat am Drehgestell angeordnet sind. Dort ist die Sensordichte besonders hoch und eine Mobilität beziehungsweise Beweglichkeit von Elementen am Drehgestell notwendig.
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Fällt die Umgebungsenergie unter eine zur Erzeugung der Betriebsspannung notwendige Größe ab, so kann es sein, dass der Sensor nicht mehr funktionsfähig ist. Die Auswerteeinheit erhält keine Signale, wobei nicht zwingend die mangelnde Umgebungsenergie die Ursache sein muss, sondern auch ein Defekt des Sensors oder der Spannungsquelle zum Ausfall der Signale führen kann. Besonders fatal ist es, wenn aus dem Ausbleiben von Sensorsignalen geschlossen wird, dass die Umgebungsenergie zu niedrig ist, um die Betriebsspannung zu erzeugen, beispielsweise die Temperatur oder die Vibration oder ein anderer kritischer Parameter. Um einen solchen Irrtum zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Sensoreinheit einen weiteren Sensor zum Messen des gleichen Betriebsparameters aufweist, der aus einer weiteren Spannungsquelle gespeist wird. Durch die Redundanz kann ein Defekt einer Spannungsquelle oder eines Sensors zweifelsfrei erkannt werden. Ein besonders einfaches Erkennen eines Defekts ist möglich, wenn die beiden Spannungsquellen die gleiche Umgebungsenergie nutzen.
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Ein weiterer Vorteil kann erreicht werden, wenn die weitere Spannungsquelle dazu vorbereitet ist, eine andere Art Umgebungsenergie zur Spannungserzeugung zu nutzen, als die erste Spannungsquelle. Hierdurch kann zwar eine Defekterkennung unter Umständen erschwert werden, das Ausfallen von Messwerten wegen zu geringer Umgebungsenergien kann jedoch verringert werden. Ist beispielsweise eine Umgebungsenergie Wärmeenergie und die andere Umgebungsenergie Vibrationsenergie, – anstelle der Vibration ist generell eine Beschleunigungen eines mechanischen Elements möglich und vorteilhaft, beispielsweise die Rotation des Elements – so kann der Mangel an der einen Umgebungsenergie durch ausreichend Umgebungsenergie der anderen Art ausgeglichen werden. Ist beispielsweise das Schienenfahrzeug in einen Haltepunkt eingefahren und zum Stillstand gekommen, so kann es sein, dass die Vibrationsenergie zu gering ist, um Betriebsspannung für einen Sensor zu erzeugen. Hierbei kann allerdings noch genügend Wärmeenergie aus der vorhergehenden Fahrt vorhanden sein, beispielsweise an einem erwärmten Bauelement, um den entsprechenden Sensor mit Betriebsspannung zu versorgen. Anders herum kann es sein, dass zum Beginn einer Fahrt des Schienenfahrzeugs noch nicht genügend Wärme zur Verfügung steht, da die Bauteile des Schienenfahrzeuges noch zu kalt sind. Es kann jedoch schon genügend Vibrationsenergie beim ersten Anfahren vorliegen, sodass schnell Messwerte erzeugt werden können.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Sensoreinheit einen Sensor aufweist, der einen Zustand der Spannungsquelle erfasst. Besonders geeignet ist die Erfassung der Spannung der Spannungsquelle. Liefert dieser Sensor das Signal, dass Betriebsspannung vorliegt, der Sensor am Betriebsaggregat zeigt jedoch kein Messsignal, so kann daraus geschlossen werden, dass der Sensor am Betriebsaggregat defekt ist. Liefert auch der Sensor zur Erfassung der Spannungsquelle kein Signal, so ist dies ein deutlicher Hinweis auf einen Defekt der Spannungsquelle oder des Spannungsquellensensors. Zweckmäßigerweise wird auch der Spannungssensor von der Spannungsquelle mit Betriebsenergie versorgt.
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Es ist auch möglich, dass der Sensor zur Erfassung eines Zustands der Spannungsquelle der Sensor am Betriebsaggregat ist, sodass nur ein einziger Sensor vorhanden ist. Dies ist dann möglich und sinnvoll, wenn aus dem Zustand der Spannungsquelle auch auf den Betriebsparameter geschlossen werden kann.
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Insbesondere bei einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit dazu vorbereitet ist, aus einem Wert der Spannung der Spannungsquelle auf einen Wert des Betriebsparameters zu schließen. So kann beispielsweise die Spannung der Spannungsquelle eindeutig mit der Temperatur am Betriebsaggregat korrelieren, die zu messen ist. Auf einem Temperatursensor der eigens zur Messung der Temperatur des Betriebsaggregats vorhanden ist, könnte dann verzichtet werden.
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Ein weiterer Vorteil kann hierbei erreicht werden, wenn der Sensor zur Überwachung eines Zustands der Spannungsquelle ein weiterer Sensor ist, er also zusätzlich zum Sensor zur Überwachung des Betriebsaggregats vorhanden ist. Aus dem Sensor zur Überwachung des Zustands der Spannungsquelle kann eine Ersatzgröße des Betriebsparameters gewonnen werden, sodass aus den beiden Messwerten der beiden Sensoren auf einen möglichen Defekt eines der beiden Sensoren geschlossen werden kann. Auch auf diese Weise ist eine zuverlässige Defekterkennung möglich.
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Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Sensor zur Erfassung der Spannung zusätzlich zum Sensor zur Erfassung des Betriebsparameters vorhanden ist und die Auswerteeinheit dazu vorbereitet ist, aus den Werten beider Sensoren auf einen Betriebszustand zumindest eines Sensors und/oder der Spannungsquelle zu schließen.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit einer Defekterkennung besteht darin, dass die Auswerteeinheit dazu vorbereitet ist, aus Daten zu einem weiteren Betriebsparameter des Schienenfahrzeugs, insbesondere des Betriebsaggregats, auf den vom Sensor zu messenden Betriebsparameter zu schließen und einen Defekt der Sensoreinheit zu erkennen. So kann es möglich sein, dass zwei unterschiedliche Temperaturen am Betriebsaggregat oder an zwei verschiedenen Betriebsaggregaten in vorsehbarer Weise miteinander korrelieren. Auf diese Weise kann aus einer Temperatur auf die andere Temperatur geschlossen werden. Gleiches gilt auch für Vibrationen. Diese Korrelation ist zweckmäßigerweise in der Auswerteeinheit hinterlegt, sodass aus einer Abweichung der beiden Betriebsparameter von dieser Korrelation auf einen Defekt geschlossen werden kann.
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Eine weitere Möglichkeit zur Defekterkennung, die außerdem mit einer zuverlässigen Bestimmung von Betriebsparametern verbunden ist, besteht vorteilhafterweise darin, dass die Sensoreinheit zumindest zwei Sensoren und zumindest zwei Spannungsquellen aufweist. Vorteilhafterweise ist der jeweils von einem der Sensoren gemessene Betriebsparameter der Parameter derjenigen Umgebungsenergie, aus der die Spannungsquelle des jeweils anderen Sensors Energie für dessen Betriebsspannung gewinnt. Durch eine solche Überkreuzverschaltung von Spannungsquellen und Sensoren können sowohl die Sensoren als auch die Spannungsquellen zuverlässig auf einen Defekt überwacht werden. Anstelle der zwei Sensoren und der zwei Spannungsquellen können auch mehr Sensoren und mehr Spannungsquellen miteinander entsprechend verschaltet werden.
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Die Erfindung ist außerdem gerichtet auf ein Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs. Bei dem Verfahren misst ein an einem Betriebsaggregat angeordneter Sensor einer Sensoreinheit einen Betriebsparameter des Betriebsaggregats und eine mit dem Sensor signaltechnisch verbundene Auswerteeinheit wertet Signale des Sensors aus. Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit erfindungsgemäß eine Spannungsquelle enthält, die elektrische Betriebsspannung des Sensors aus Umgebungsenergie erzeugt und dem Sensor zuführt. Ein Verkabelungsaufwand kann reduziert und die Herstellung des Schienenfahrzeugs kann vereinfacht werden.
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Die in obiger Beschreibung des Schienenfahrzeugs erwähnten Verfahrensschritte sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einzeln und in Kombination untereinander kombinierbar.
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In Abwandlung der oben genannten Erfindung kann diese auch allgemein auf das Betriebsaggregat mit der Sensoreinheit gerichtet sein, das in einer anderen Umgebung als im Schienenfahrzeug eingebettet ist, beispielsweise in einem Fahrzeug oder in einem stationären System. In gleicher Weise kann sie auf ein Verfahren zum Betrieb eines Betriebsaggregats gerichtet sein.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Die Ausführungsbeispiele sind außerdem derart, dass dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und/oder mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden können.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs mit Elektromotoren an zwei Drehgestellen,
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2 eine schematische Draufsicht auf eines der Drehgestelle aus 1,
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3 eine schematische Darstellung einer Sensoreinheit mit einem Sensor und einer Spannungsquelle,
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4 eine schematische Darstellung einer Sensoreinheit mit zwei Sensoren und zwei Spannungsquellen,
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5 eine Sensoreinheit mit zwei Sensoren an einer einzigen Spannungsquelle,
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6 zwei Sensoren mit zwei unterschiedlichen Spannungsquellen,
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7 eine Sensoreinheit mit einem Sensor, einer Spannungsquelle und einem Spannungssensor,
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8 eine Sensoreinheit mit einem Spannungssensor an einer Spannungsquelle zur Messung eines Betriebsparameters,
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9 eine Sensoreinheit analog zur 6 mit überkreuz verschalteten Sensoren und
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10 eine Sensoreinheit mit einer Spannungsquelle und einem Stützkondensator.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs 2, das einen Triebwagen 4 mit vier angetriebenen Achsen aufweist. Die Achsen sind paarweise an jeweils einem Drehgestell angeordnet, im Folgenden auch als Betriebsaggregat 6a bezeichnet. Jede Achse wird von einem Betriebsaggregat 6b in Form eines Elektromotors angetrieben, der von einem Traktionsumrichter 10 gespeist wird. Der Traktionsumrichter 8 umfasst ein Betriebsaggregat 6c in Form eines Eingangsstromrichters, der aus der Netzspannung einer Oberleitung eine Zwischenkreisgleichspannung in einem Zwischenkreis 10 erzeugt. Mit dem Zwischenkreis 10 elektrisch verbunden sind zwei weitere Betriebsaggregate 6d in Form von Motorumrichtern, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Pulswechselrichter ausgeführt sind. Die beiden Motorumrichter wandeln die Zwischenkreisgleichspannung in drei Phasen-Wechselspannung für die Elektromotoren.
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Zusätzlich zu den dargestellten Betriebsaggregaten 6a–d enthält das Schienenfahrzeug weitere nicht dargestellte Betriebsaggregate, wie Klimageräte, Pumpen, Lüfter, Energiespeicher und dergleichen. In der folgenden Beschreibung werden alle Betriebsaggregate allgemein mit dem Bezugszeichen 6 angegeben. Ist hingegen ein spezielles Betriebsaggregat gemeint, so ist der Bezugsziffer 6 ein Buchstabe zugeordnet, der auf die entsprechende Darstellung in der betreffenden Figur verweist, z.B. auf das als Drehgestell ausgeführte Betriebsaggregat 6a.
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An den Betriebsaggregaten 6 angeordnet sind jeweils Sensoreinheiten zur Messung eines oder mehrerer Betriebsparameter der Betriebsaggregate 6. Die Sensoreinheiten sind signaltechnisch mit einer Auswerteeinheit 12 verbunden, die die Sensoren der Sensoreinheiten zentral auswertet. Solche Sensoreinheiten sind schematisch in 2 dargestellt.
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2 zeigt ein Ausschnitt eines Drehgestells 6a in einer schematischen Darstellung. Das Drehgestell 6a umfasst zwei angetriebenen Achsen 14, von denen in 2 der Übersichtlichkeit halber nur eine dargestellt ist. Die Achse 14 wird über den Elektromotor 6b und eine als Getriebe ausgeführtes Betriebsaggregat 6e angetrieben. Am Elektromotor 6b und am Drehgestell 6a selber sind die beiden Sensoreinheiten 16a, 16b angeordnet, wobei auch Anordnungen im Getriebe, insbesondere an einer Lagerung eines Getriebeelements vorteilhaft sind und nur der Übersicht halber nicht dargestellt wurden. Die nicht dargestellten und dargestellten Sensoreinheiten 16a, 16b dienen zur Messung mehrerer Betriebsparameter. Diese können die gleichen Betriebsparameter sein, die von den Sensoreinheiten an den Betriebsaggregaten 6c–e gemessen werden, oder andere Betriebsparameter.
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Solche Betriebsparameter können sein: die Temperatur oder die Vibration des Betriebsaggregats 6 bzw. eines Teils davon oder eines anderen Elements des Schienenfahrzeugs 2, beispielsweise des Drehgestells 6a bzw. eines Elements davon, der angetriebenen Achse 14 und dergleichen, eine Drehzahl, zum Beispiel des Elektromotors 6b, der angetriebenen Achse 14 oder eines Elements des Getriebes 6e, eine Spannung, zum Beispiel eine Spannung des Eingangsstromrichters 6c oder des Motorumrichters 6d, des Elektromotors 6b oder einer Phase von oder zu dem entsprechenden Betriebsaggregat 6, oder ein anderer geeigneter Betriebsparameter. Die Sensoreinheiten 16 sowie die anderen Sensoreinheiten sind hierfür an dem entsprechenden Betriebsaggregat 6 oder einem Element des Schienenfahrzeugs 2 so angeordnet, so das der entsprechende Betriebsparameter in einer geeigneten Weise messbar ist.
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Die Sensoreinheiten 16 weisen jeweils einen Sensor 18 zur Erfassung des entsprechenden Betriebsparameters auf. Eine detailliertere Darstellung ist in 3 gezeigt.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensoreinheit 16c. Darin gezeigte und beschriebene Details sind auf alle Sensoreinheiten 16 übertragbar. Die Sensoreinheit 16c enthält einen Sensor 18c und eine Spannungsquelle 20c in einem gemeinsamen und beide Einheiten umgreifenden Gehäuse 22c. Der Sensor 18c ist mit der Spannungsquelle 20c verbunden, die zur Versorgung des Sensors 18c mit Betriebsenergie beziehungsweise Betriebsspannung vorbereitet ist. Die Spannungsquelle 20c ist entweder unmittelbar am Sensor 18c oder in einem Abstand von maximal 50 cm vom Sensor 18c angeordnet, um eine Verkabelung entfallen zu lassen oder jedenfalls so gering zu halten, dass der Verkabelungsaufwand gering bleibt.
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Die Spannungsquelle 20c ist mit einer Energiequelle 24c verbunden, so dass Energie aus der Energiequelle 24c in die Spannungsquelle 20c eingetragen wird. Die Energiequelle 24c kann ein Bauelement sein, in dem Umgebungsenergie innewohnt, z.B. Wärmeenergie oder Beschleunigungsenergie. Es ist jedoch auch möglich, dass die Energiequelle 24c kein dingliches Element ist, sondern in der Umgebung verfügbare Energie darstellt, wie z.B. elektromagnetische Strahlung in Form von Licht, Wärme oder anderer Frequenz, die direkt auf die Spannungsquelle einstrahlen und dort in elektrische Energie gewandelt werden kann. Der Sensor 18c ist so am Betriebsaggregat 6c angeordnet, dass er den zu messenden Parameter messen kann. Die Anordnung kann unmittelbar am Betriebsaggregat 6c sein, wobei auch eine gewisse Entfernung möglich ist, z.B. bei einer Infrarotabtastung. Das Betriebsaggregat 6c ist in 3 der Eingangsumrichter, wobei auch andere Betriebsaggregate 6 möglich sind.
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Die Übertragung von Sensordaten an die Auswerteeinheit 12 erfolgt drahtlos. Der Sensor 18c umfasst hierfür eine nicht dargestellte Sendeeinheit zur kabellosen Übertragung von Messdaten an die Auswerteeinheit 12, die mit einem entsprechenden Empfänger zum Empfangen der Daten ausgestattet ist. Der Empfänger kann ebenfalls im Drehgestell angeordnet und mit einem Kabel mit einer Datenverarbeitungseinheit der Auswerteeinheit 12 verbunden sein. Auch bei dieser Form kann ein kritischer Raum um den Sensor kabelfrei bleiben, die Kabelstrecke erstreckt sich dann in einem unkritischen Raum. Der Vorteil liegt darin, dass die Funkstrecke nur kurz sein muss, z.B. unter 5 m, insbesondere unter 2 m.
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Weitere Beispiele von Sensoreinheiten 16 sind in den 4 bis 10 schematisch dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3, auf die bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert und nicht erwähnte Merkmale sind in den folgenden Ausführungsbeispielen übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind.
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4 zeigt eine Sensoreinheit 16d mit zwei Sensoren 18d. Die Sensoren 18d sind beispielsweise Temperatursensoren, die zur Messung von zwei unterschiedlichen Motortemperaturen an unterschiedlichen Stellen des Elektromotors angeordnet sind.
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Die beiden Sensoren 18d sind in diesem Ausführungsbeispiel – nur zur Darstellung dieser allgemein möglichen Ausführung – jeweils über eine Spannungsleitung 26d mit einer Spannungsquelle 20d verbunden, wobei die Spannungsleitungen 26d kürzer als 10 cm sind, beispielsweise nur 3 cm. Die Sensoren 18d, Spannungsleitungen 26d und Spannungsquellen 20d sind jeweils in einem Gehäuse 22d untergebracht, das die besagten Komponenten umschließt. Die Gehäuse 22d können Öffnungen für die Sensoren 18d aufweisen, um eine exakte Parameterfühlung zu erleichtern.
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Ebenfalls ist es denkbar, dass die Gehäuse 22d Öffnungen zur Aufnahme von Umgebungsenergie aufweisen, die die Spannungsquellen 20d in elektrische Betriebsspannung zum Betrieb der Sensoren 18d umwandeln. Hierzu sind die Spannungsquellen 20d jeweils mit einer Energiequelle 24d verbunden, insbesondere mechanisch verbunden, die zwei Quellenelemente 28, die auf unterschiedlichem Temperaturniveau liegen. Eines der Quellenelemente 28 ist wärmer als das andere und ist ein zweckmäßigerweise metallisches Element des entsprechenden Betriebsaggregats, das nicht dargestellt ist. Die Spannungsquellen 20d sind fest mit der Energiequelle 24d verbunden, so dass ein guter Energieeintrag von der Energiequelle 24d in die Spannungsquellen 20d erfolgt.
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Die Spannungsquellen 20d wandeln die von der Energiequelle 24d eingetragene Energie in elektrische Betriebsspannung für ihren jeweiligen Sensor 18d um. Dies ist eine Umwandlung von einer Energieform, in diesem Ausführungsbeispiel Wärmeenergie, in elektrische Energie in Form von elektrischer Spannung. Hierzu umfasst die Spannungsquelle 20d einen thermoelektrischen Generator, der über das Prinzip der Thermovoltaik und entsprechende Halbleitermaterialien Wärme in elektrische Energie umwandelt. Zur Wandlung umfasst der thermoelektrische Generator mehrere Halbleiterspannungselemente, die jeweils zwischen der warmen und der kalten Seite der Spannungsquelle 24d angeordnet sind und elektrisch in Reihe geschaltet sind, um die elektrische Betriebsspannung des zu versorgenden Sensors 18d zu erzeugen. Die warme Seite der Spannungsquelle 20d ist mit dem warmen Quellenelement 28 und die kalte Seite ist mit dem kühleren Quellenelement 28 verbunden.
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Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel messen die beiden Sensoren 18d einen Parameter eines Betriebsaggregats 6, beispielsweise die Temperatur des Betriebsaggregats 6 oder der Betriebsaggregate 6, wenn die Sensoren 18d unterschiedlichen Betriebsaggregaten 6 zugeordnet sind. Hierbei sind vier Elemente involviert, die jeweils einen Defekt erleiden können, so dass die entsprechende Parametermessung gestört oder unmöglich wird. Ein Defekt jedes der vier Elemente, also der beiden Sensoren 18d und der beiden Spannungsquellen 20d kann zu falschen Messungen beziehungsweise dem Ausfall von Messungen führen.
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Hierbei ist nicht immer unmittelbar zu erkennen, ob der Defekt einen Sensor 18d oder eine Spannungsquelle 20d betrifft. Außerdem besteht das Problem, dass bei nicht genügend vorliegender Umgebungsenergie auch bei intakten Elmenten eine nur ungenügende oder gar keine Messung zustande kommt. Liegen der Auswerteeinheit 12 also keine oder nur unschlüssige Messwerte vor, so kann dies daran liegen, dass eines oder mehrere der Elemente einen Defekt hat oder die Umgebungsenergie nicht zum Erzeugen von ausreichender Betriebsspannung ausreicht.
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Im Falle von Temperaturmessungen kann dies zur Fehlinterpretation führen, dass die Energiequelle 24d schlicht noch zu kalt ist, um ordentliche Messungen zu erzeugen. Bei einem Sensordefekt kann es allerdings sein, dass die Energiequelle 24d bereits sehr heiß ist und dies von der Auswerteeinheit 12 nur nicht erkannt wird. Noch gefährlicher ist die Fehlinterpretation bei einer überhitzten Energiequelle 24d, die mit einer zumindest teilweisen Zerstörung der Spannungsquelle 20d verbunden ist. Es liegt nun keine Temperaturmessung vor und die Auswerteeinheit 12 schließt gegebenenfalls auf eine kalte Energiequelle 24d, so dass keine temperaturvermindernde Notfallmaßnahmen eingeleitet werden.
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Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird solchen Fehlinterpretationen durch die doppelte Messung eines Parameters vorgebeugt. Hierbei ist es zweckmäßig, dass die Sensoren 18d so angeordnet sind, dass voneinander abhängige Messungen des Parameters erfolgen. Es kann somit aus einem Messwert des einen Sensors 18d auf einen Sollmesswert oder einen Sollmesswertbereich des anderen Sensors 18d geschlossen werden. Bei einem Defekt eines der Elemente wird diese Abhängigkeit gebrochen, was von der Auswerteeinheit 12 erkannt wird. Diese schließt zweckmäßigerweise anhand der noch vorliegenden Messwerte der Sensoreinheit 16d und – falls vorhanden – weiterer Messungen anderer Sensoren auf den korrekten Parameterwert. Außerdem gibt sie einen Fehlercode, beispielsweise ein Flag, aus, der den Fehler anzeigt.
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Alternativ kann das Ausführungsbeispiel aus 4 auch so beschrieben werden, dass die beiden Sensoren 18 unterschiedliche Parameter eines oder mehrerer Betriebsaggregate 6 messen, beispielsweise misst der eine Sensor 18 eine Temperatur und der andere Sensor 18 eine Vibration. Durch die Messung unterschiedlicher Parameter durch die beiden Sensoren 18 können Fehlererkennungen jedoch erschwert werden. Es ist daher grundsätzlich zweckmäßig, wenn die beiden Sensoren 18 voneinander abhängige Parameter messen, so dass aus dem Messwert des einen Sensors 18 auf den Messwert oder einen Messwertbereich des anderen Sensors 18 geschlossen werden kann.
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Die Auswahl des zu messenden Parameters oder der zu messenden Parameter und der Energiequelle 24 erfolgt vorteilhafterweise so, dass für solche Betriebszustände des Schienenfahrzeugs 2, in denen die Energiequelle 24 noch nicht genügend Umgebungsenergie zur Verfügung stellt, dass die Spannungsquelle 20 eine ausreichende Betriebsspannung zur Verfügung stellen kann, auf eine Messung des entsprechenden Parameters verzichtet werden kann. Insofern ist es vorteilhaft, wenn der gemessene Parameter der gleichen Energieart zugehört, wie die Umgebungsenergie. So ist beispielsweise der gemessene Parameter eine Temperatur und die Umgebungsenergie ist Umgebungswärme oder die Wärme der als Festkörper oder Flüssigkeit vorliegenden Energiequelle 24. Ist die Temperatur der Umgebungsenergie noch gering, so kann gegebenenfalls auf die Temperaturmessung verzichtet werden, da das entsprechende Betriebsaggregat noch kühl ist und der Betriebszustand somit in Hinblick auf die Temperatur unkritisch ist. Das gleiche gilt selbstverständlich auch für andere Parameter, wie Geschwindigkeit, Beschleunigung, Vibration, Drehzahl und dergleichen, bei denen die Umgebungsenergie beispielsweise eine mechanische Energie ist und durch einen mechano-elektrischen Generator geeigneter Art gewonnen wird.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Sensoreinheit 16e zwei Sensoren 18e aufweist, die jedoch im Gegensatz zu den in 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen nur von einer einzigen Spannungsquelle 20e mit Betriebsspannung versorgt werden. Diese ist wiederum mit einer geeigneten Energiequelle 24e verbunden. Eine Defekterkennung durch die Auswerteeinheit 12 erfolgt zweckmäßigerweise so, dass aus einem unerwarteten Ausbleiben von Messwerten beider Sensoren 18e auf den Defekt der Spannungsquelle 20e geschlossen wird und bei einem unerwarteten Ausbleiben nur eines der beiden Sensoren 18e auf einen Defekt des entsprechenden Sensors 18e geschlossen wird. Das unerwartete Ausbleiben von Messwerten kann hierbei anhand von Abhängigkeiten von Messparametern erkannt werden, so dass Messwerte von beispielsweise von anderen Sensoreinheiten 16 vorliegen, die darauf schließen lassen, dass auch Messwerte von der Sensoreinheit 16e vorliegen müssten.
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Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Sensoreinheit 16f zwei Spannungsquellen 20f, die die zur Erzeugung der Betriebsspannung notwendigen Umgebungsenergie von zwei unterschiedlichen Energiequellen 24f erhalten. Die verwendeten Umgebungsenergien sind somit unterschiedlicher Art, beispielsweise thermische Energie, mechanische Energie oder zwei verschiene Arten mechanischer Energie, wie beispielsweise eine Rotationsenergie und eine Vibrationsenergie.
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Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel können die Sensoren 18f dem gleichen Parameter oder einen unterschiedlichen Parameter messen. Bei einem Messen des gleichen Parameters, beispielsweise einer Vibration, besteht der Vorteil, dass dieser auch dann gemessen werden kann, wenn nur eine Energiequelle 24f ausreichende Umgebungsenergie zur Verfügung stellt. Die Umgebungsenergien beziehungsweise Energiequellen 24f sind hierbei zweckmäßigerweise so ausgewählt, dass sie entweder alleine oder gemeinsam zu jedem Betriebszustand des Schienenfahrzeugs 2 genügend Umgebungsenergie zur Erzeugung der Betriebsspannung bereitstellen, zu dem ein Messwert gemäß einer Betriebszustandsbeschreibung gemessen werden soll.
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Weiter ist es zweckmäßig, wenn die Umgebungsenergien beziehungsweise Energiequellen 24f so miteinander zusammenhängen, dass wenn eine der Energiequellen 24f einen vorbestimmten Betriebszustand erreicht, die andere der beiden Energiequellen 24f stets oder zumindest in regulären Betriebsfällen genug Energie zur Erzeugung der Betriebsspannung des betreffenden Sensors 18f zur Verfügung stellt. Liegt beispielsweise über einen vorbekannten Zeitraum eine vorbekannte beziehungsweise ausreichende Vibration vor, so führt dies zumindest im regulären Betrieb stets dazu, dass auch die thermische Energie der anderen Energiequelle 24f stets ausreicht, um die Betriebsspannung des entsprechenden Sensors aus Wärmeenergie zu erzeugen. Durch diese Verknüpfung der Umgebungsenergien beziehungsweise Energiequellen 24f entsteht der Vorteil, dass ein Defekt eines der Sensoren 18f oder Spannungsquellen 20f durch die Messwerte eines anderen Sensors 18f erkannt werden kann.
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Die in 7 gezeigte Sensoreinheit 16g umfasst neben einem Sensor 18g und einer Spannungsquelle 20g einen Spannungssensor 30g, der zur Messung von Spannung vorgesehen ist, die durch die Energiequelle 24g erzeugt wird. Beide Sensoren 18g, 30g sind mit der Auswerteeinheit 12 signaltechnisch miteinander verbunden, sodass diese die Signale der beiden Sensoren 18g, 30g auswerten kann. Bei dieser Konstellation kann ein Defekt eines der beiden Sensoren 18g, 30g durch das Sensorsignal des jeweils anderen Sensors 30g, 18g erkannt werden. Liegt kein Signal des Sensors 18g jedoch ein Signal des Sensors 30g vor, so kann die Auswerteeinheit 12 darauf schließen, dass die Spannungsquelle 24g intakt und der Sensor 18g defekt ist. Liegt andersherum ein Signal des Sensors 18g, jedoch kein Signal des Spannungssensors 30g vor, so ist deutlich, dass die Spannungsquelle 24g intakt ist und genügend Betriebspannung liefert und somit der Spannungssensor 30g defekt sein muss.
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Bei einem Defekt der Spannungsquelle 24g sendet keiner der Sensoren 18g, 30 Signale. Um diesen Zustand von einem Betriebszustand zu unterscheiden, bei dem die Energiequelle 20g nicht genügend Spannung liefert, um die Sensoren 18g, 30g betriebsfähig zu halten, ist wiederum ein Vergleich von Messwerten von anderen Sensoren des Schienenfahrzeugs 2 mit den Messwerten von einem oder beiden der Sensoren 18g, 30g vorteilhaft. Auf diese Weise kann daraus geschlossen werden, ob die Energiequelle 24g genügend Energie liefern müsste und somit die Spannungsquelle 20g defekt ist.
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Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel dient der Spannungssensor 30h der Sensoreinheit 16h sowohl zum Messen eines Betriebsparameters des Schienenfahrzeugs 2 als auch zum Messen der Spannungsquelle 20h. Der gemessene Betriebsparameter ist hierbei zweckmäßigerweise in direkt voneinander abhängigen Art mit der Höhe der Umgebungsenergie verknüpft, die die Energiequelle 24h der Spannungsquelle 20h zur Verfügung stellt. Beispielsweise sei diese Umgebungsenergie Wärmeenergie. Je höher die Wärmeenergie der Energiequelle 24h ist, desto höher sei die Spannung der Spannungsquelle 20h. Durch das Messen der Spannung kann somit auf die Temperatur geschlossen werden. Das gleiche gilt auch für andere Arten von Umgebungsenergie, beispielsweise mechanische Energie oder Lichtenergie.
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9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der die Sensoreinheit 16i analog zu dem Ausführungsbeispiel aus 4 ausgestaltet ist. Hierbei stellt die Energiequelle 24i jedoch zwei Arten von Umgebungsenergie zur Verfügung, beispielsweise Temperatur und Vibration. Die Energiequelle 24i ist ein Element eines Betriebsaggregats 6 des Schienenfahrzeugs 2, das im Betrieb also sowohl vibriert, als auch warm wird. Die eine Spannungsquelle 20t ist zum Erzeugen von Betriebsspannung aus der einen Umgebungsenergie, beispielsweise Wärmeenergie und die andere Spannungsquelle 20v aus der anderen Umgebungsenergie beispielsweise Vibrationsenergie vorbereitet.
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Die beiden Sensoren 18t, 18v sind zur Messung der beiden Parameter vorbereitet, der zur Energieform der Spannungsquellen 20t, 20v gehört. Hierbei versorgt jedoch jede der Spannungsquellen 20t, 20v denjenigen Sensor 18v, 18t, der der anderen Energieart zugehört, mit Betriebsspannung. Im Beispiel versorgt also die Vibrationsspannungsquelle 20v den Temperatursensor 18t mit Betriebsspannung und die Wärmespannungsquelle 20t den Vibrationssensor 18v. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die beiden Sensoren 18t, 18v ihren Parameter jeweils an dem Element messen, das als Energiequelle 24i dient. Dies gilt auch – wie oben bereits allgemein ausgeführt – für die anderen Ausführungsbeispiele.
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Ein Betrieb der Sensoreinheit 16i geschieht nun folgendermaßen. Liegt nur die Temperatur der Energiequelle 24i ausreichend hoch, um die Betriebsspannung für den Sensor 18v zu erzeugen, die Vibration ist jedoch noch zu gering, so wird nur die Vibration durch den Sensor 18v gemessen. Der Sensor 18t ist noch nicht betriebsbereit. Der Auswerteeinheit 12 ist somit aus dem gemessenen Vibrationswert bekannt und, dass die Temperatur der Energiequelle 36 bzw. des Betriebsaggregats 8 bereits über demjenigen Schwellwert liegt, ab dem die Temperatur zur Erzeugung der Betriebsspannung ausreicht. Es kann also – auch wenn nur eine Energieart ausreichend vorliegt, auf beide Energiearten geschlossen werden. Da außerdem bekannt ist, ab welcher Temperatur der Sensor 18v Vibrationsmesswerte liefert, ist der Auswerteeinheit auch der Zeitpunkt bekannt, ab dem diese Temperatur an der Energiequelle 24i bzw. dem Betriebsaggregat 6 vorliegt oder nicht mehr vorliegt. Das gleiche gilt natürlich auch für die andere Energieart.
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Dieser Vorteil sei am folgenden Betriebsbeispiel erläutert. Das Schienenfahrzeug 2 beginnt seinen Betrieb, das Betriebsaggregat 6, beispielsweise das Getriebe, ist noch kalt. Sobald das Schienenfahrzeug 2 eine solche Geschwindigkeit erreicht, bei dem die Vibration zur Erzeugung der Betriebsspannung ausreicht, liefert der Sensor 18t den Temperaturmesswert. Da die Temperatur weiterhin gering ist, liefert Sensor 18v keinen Vibrationswert. Dass die Vibration vorliegt und auch über dem Schwellwert zur Betriebsspannungserzeugung liegt, ist aus dem Vorliegen des Messwerts des Sensors 18t bekannt.
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Im Laufe des Betriebs steigt die Temperatur der Energiequelle 24i, also des Getriebes, an. Dieser Temperaturanstieg wird von der Auswerteeinheit 12 und den Signalen des Sensors 18t verfolgt. Erreicht die Temperatur den Grenzwert zur Erzeugung der Betriebsspannung, so liefert auch der Vibrationssensor 18v seine Signale. Zum Zeitpunkt des Einsetzens der Vibrationssignale des Sensors 18v muss die Temperatur den Schwellwert erreicht haben. Zu diesem Zeitpunkt wird das gemessene Temperatursignal des Sensors 18t mit dem Schwellwert verglichen. Fallen die beiden Werte zusammen, so ist die Spannungsquelle 20t einwandfrei. Fallen diese Werte auseinander, so ist dies ein Indiz dafür, dass die Spannungsquelle 20t Abnutzungserscheinungen aufweist oder defekt ist. Eine solche Überprüfung kann natürlich auch für die Spannungsquelle 20v durchgeführt werden, wenn die Vibration, beispielsweise bei einem Einfahren in einen Haltepunkt, unter den Grenzwert sinkt.
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Durch die Überkreuzverschaltung ist auch eine Defekterkennung von einem oder mehreren der vier Elemente besonders einfach möglich. Ist beispielsweise der Temperatursensor 18t defekt und die Temperatur des Betriebsaggregats 6 steigt langsam an, so springt bei Überschreiten der Temperatur über den Grenzwert der Vibrationssensor 18v an und zeigt vorhandene oder nicht vorhandene Vibration an. Ist die angezeigte Vibration oberhalb des Vibrationsgrenzwerts, oberhalb dessen die Spannungsquelle 20v in der Lage ist, den Sensor 18t mit Betriebsspannung zu versorgen, so müsste dieser ein Messsignal liefern. Tut er das nicht trotz einer Vibration oberhalb des Grenzwerts, so ist dies ein eindeutiger Hinweis auf einen Defekt des Sensors 18t. Mit Hilfe des temperaturbetriebenen Vibrationssensors 18v ist somit der Defekt des Temperatursensors 18t zweifelsfrei erkennbar. Das gleiche gilt vice versa für einen Defekt des Vibrationssensors 18v bei Vorliegen einer Temperatur oberhalb des Temperaturgrenzwerts. Das gleiche gilt für einen Defekt einer der Spannungsquellen 20t, 20v. Nicht unterscheidbar ist hingegen, ob die Spannungsquelle 20 oder der von ihr versorgter Sensor 18 oder sogar beide Einheiten defekt sind. Dies ist jedoch auch nicht notwendig, da Sensor 18 und Spannungsquelle 20 als eine zusammenhängende Einheit ausgetauscht werden.
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Ein weiteres Beispiel einer Sensoreinheit 16j ist in 10 schematisch dargestellt. Die Sensoreinheit 16j umfasst eine Spannungsquelle 20j an einer Energiequelle 24j, die den Sensor 18j mit Betriebsspannung versorgt. An der Spannungsquelle 20j ist ein Stützkondensator 32 angeordnet, der während des Betriebs von der Spannungsquelle 20j aufgeladen wird. Liefert die Spannungsquelle 20j wegen zu geringer Umgebungsenergie nicht die Betriebsspannung, so wird Energie aus dem Stützkondensator 32 auf die vorhandene Spannung der Spannungsquelle 20j aufaddiert bis zur notwendigen Betriebsspannung. Erst wenn beide Spannungsquellen 20j, 32 in Reihe geschaltet keine Betriebsspannung mehr erzeugen, geht der Sensor 18j außer Betrieb.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
