DE10256122B4

DE10256122B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung wenigstens einer Zustandsgröße einer Rad-Schiene-Paarung

Info

Publication number: DE10256122B4
Application number: DE2002156122
Authority: DE
Inventors: Steffen Worbs; Uwe Stampniok; Marko Kroenke; Andre Dörfelt
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2022-11-30
Also published as: DE10256122A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung wenigstens einer Zustandsgröße einer ersten Rad-Schiene-Paarung aus einem ersten Rad (10) und einer ersten Schiene (1) mittels eines Lichtschnittverfahrens, bei dem
– eine an einem Schienenfahrzeug befestigte erste Projektionseinrichtung (2) eine erste Lichtemission erzeugt, die unter einem ersten Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene (1) auf die erste Schiene (1) auftrifft und im Bereich der Lauffläche (1.1) der ersten Schiene (1) eine scharf begrenzte linienförmige erste Lichtprojektion (4) erzeugt,
– die erste Lichtprojektion (4) durch eine an dem Schienenfahrzeug befestigte erste Bildaufnahmeeinrichtung unter einem zweiten Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene (1) aufgenommen wird und
– die Aufnahme der ersten Lichtprojektion (4) zur Ermittlung einer ersten Zustandsgröße der ersten Rad-Schiene-Paarung ausgewertet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung wenigstens einer zweiten Zustandsgröße der ersten Rad-Schiene-Paarung mittels eines Lichtschnittverfahrens
– eine an dem Schienenfahrzeug befestigte zweite Projektionseinrichtung (14) eine zweite Lichtemission erzeugt, die auf...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens einer Zustandsgröße einer ersten Rad-Schiene-Paarung aus einem ersten Rad und einer ersten Schiene mittels eines Lichtschnittverfahrens. Hierbei erzeugt eine an einem Schienenfahrzeug befestigte erste Projektionseinrichtung eine erste Lichtemission, die unter einem ersten Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene auf die erste Schiene auftrifft und im Bereich der Lauffläche der ersten Schiene eine scharf begrenzte linienförmige erste Lichtprojektion erzeugt. Die erste Lichtprojektion wird durch eine an dem Schienenfahrzeug befestigte erste Bildaufnahmeeinrichtung unter einem zweiten Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene aufgenommen. Die Aufnahme der ersten Lichtprojektion wird dann zur Ermittlung einer ersten Zustandsgröße der ersten Rad-Schiene-Paarung ausgewertet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung zur Ermittlung einer solchen Zustandsgröße.

Der Verschleiß des Schienenkopfes, welcher die Lauffläche der Schiene ausbildet, ist neben der damit verbundenen Spurweitenänderung und dem Zustand der Lauffläche am jeweiligen Rad des Schienenfahrzeugs eine wichtige Einflussgröße für das Laufverhalten von Schienenfahrzeugen auf der betreffenden Schiene. Um das Laufverhalten von Schienenfahrzeugen vorherzusagen bzw. entsprechende stabilisierende Maßnahmen zu ergreifen, ist aus der DE 39 01 185 A1 ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei dem bzw. der über ein solches Lichtschnittverfahren das Laufflächenprofil einer Schiene ermittelt wird. Hierzu wird von einer an einem Schienenfahrzeug befestigten Belichtungseinheit senkrecht nach unten, das heißt unter einem ersten Winkel von 90° zur Längsrichtung der Schiene, ein scharf begrenzter Lichtstreifen auf die Lauffläche der Schiene projiziert. Dieser Lichtstreifen wird durch eine ebenfalls am Schienenfahrzeug befestigte Videokamera schräg von vorne unter einem zweiten Winkel von etwa 15° zur Längsrichtung der Schiene aufgenommen. Die Aufnahme des Lichtstreifens wird dann in einer Auswertungseinheit entsprechend ausgewertet, um das aktuelle Laufflächenprofil zu bestimmen. Dabei wird durch eine entsprechende Einrichtung für jede Aufnahme die Position des Lichtstreifens entlang der Schiene erfasst und der jeweiligen Aufnahme zugeordnet, um die Erstellung eines Profilverlaufs entlang der Schiene zu ermöglichen.

Das Laufflächeprofil der ersten Schiene als erste Zustandsgröße der ersten Rad-Schiene-Paarung ist zwar eine wichtige Randbedingung für das Laufverhalten des Schienenfahrzeugs, aus ihr alleine lassen sich jedoch kaum zuverlässige Rückschlüsse auf das Laufverhalten des Schienenfahrzeugs ziehen.

Vielmehr wäre es wünschenswert, Zustandsgrößen der jeweiligen Rad-Schiene-Paarung zu erfassen, welche beide Partner der Paarung erfassen bzw. berücksichtigen und so konkretere Aussagen hinsichtlich des Laufverhalten des Schienenfahrzeugs zulassen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches bzw. welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere konkretere Aussagen hinsichtlich des Laufverhaltens ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Sie löst diese Aufgabe weiterhin ausgehend von Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 14 angegebenen Merkmale.

Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man in einfacher Weise konkretere Aussagen hinsichtlich des Laufverhaltens des Schienenfahrzeugen erhält, wenn zusätzlich zur Erfassung einer auf die erste Schiene bezogenen ersten Zustandsgröße unter Berücksichtigung des ersten Rades eine zweite Zustandsgröße ermittelt wird.

Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass zur Ermittlung wenigstens einer zweiten Zustandsgröße der ersten Rad-Schiene-Paarung mittels eines Lichtschnittverfahrens eine an dem Schienenfahrzeug befestigte zweite Projektionseinrichtung eine zweite Lichtemission erzeugt, die auf das erste Rad auftrifft und im Bereich der Lauffläche des ersten Rades eine scharf begrenzte linienförmige zweite Lichtprojektion erzeugt. Die zweite Lichtprojektion wird dann durch eine an dem Schienenfahrzeug befestigte zweite Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen. Anschließend wird wenigstens die Aufnahme der zweiten Lichtprojektion zur Ermittlung der zweiten Zustandsgröße ausgewertet.

Aus der auf die erste Schiene bezogenen ersten Zustandsgröße und der unter Berücksichtigung des Zustands des ersten Rad ermittelten zweiten Zustandsgröße lassen sich dann in einfacher Weise Rückschlüsse auf das Laufverhalten des Schienenfahrzeug ziehen, da beide Partner der Rad-Schiene-Paarung berücksichtigt wurden.

Bei der zweiten Zustandsgröße kann es sich beispielsweise um die Profilkontur der Laufflächen des ersten Rades handeln, welche ebenfalls von entscheidender Bedeutung für das Laufverhalten des Schienenfahrzeugs ist. Diese Profilkontur lässt sich alleine aus der Auswertung der zweiten Lichtprojektion ermitteln. Handelt es sich bei der ersten, auf die erste Schiene bezogenen Zustandsgröße beispielsweise um das Laufflächeprofil der ersten Schiene, können zusammen mit der gleichzeitig aufgenommenen Profilkontur der Lauffläche des ersten Rades Rückschlüsse auf die zum jeweiligen Zeitpunkt tatsächlich bestehende Paarung zwischen Rad und Schiene gezogen werden.

Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden schon zu Ermittlung der zweite Zustandsgröße sowohl die Aufnahme der ersten Lichtprojektion als auch die Aufnahme der zweiten Lichtprojektion ausgewertet.

So handelt es sich bei der zweiten Zustandsgröße bevorzugt um den effektiven Konizitätswinkel der Rad-Schiene-Paarung, das heißt den Neigungswinkel der am Radaufstandspunkt entstehenden Berührungsfläche zwischen dem ersten Rad und der ersten Schiene zu einer vorgegebenen Richtung in einer vorgegebenen Ebene. Hierbei handelt es sich üblicherweise um den Winkel zur y-Richtung in der yz-Ebene eines orthogonalen xyz-Koordinatensystems, bei dem die x-Richtung in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs weist und die xy-Ebene die Schienenoberkanten des Gleises enthält, auf dem das Schienenfahrzeug fährt.

Der effektive Konizitätswinkel lässt sich durch eine gemeinsame Auswertung der ersten Lichtprojektion, also der Profilkontur der ersten Schiene, und der zweiten Lichtprojektion, also der Profilkontur des ersten Rades, ermitteln.

Der effektive Konizitätswinkel der Rad-Schiene-Paarung hat einen entscheidenden Einfluss auf das Fahrverhalten des Fahrwerks, zu dem das erste Rad gehört, insbesondere auf dessen Wendebewegungen bzw. auf dessen so genannten Sinuslauf. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Ermittlung des effektiven Konizitätswinkels, nunmehr in einfacher Weise sofort online erfolgen kann, sodass ohne weiteres Analysen des Fahrverhaltens des Fahrwerks möglich sind.

Bei weiteren Varianten der Erfindung handelt es sich bei der zweiten Zustandsgröße um die Position des ersten Rades auf der ersten Schiene, da diese, wie weiter unten noch erläutert wird, zur Ermittlung der aktuellen Spurweite des befahrenen Gleises herangezogen werden kann, welche ebenfalls eine wichtige Einflussgröße für das Laufverhalten des Schienenfahrzeugs darstellt. Die Position des ersten Rades auf der ersten Schiene lässt sich auch hier durch eine gemeinsame Auswertung der ersten Lichtprojektion und der zweiten Lichtprojektion ermitteln.

Bei besonders vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Ermittlung wenigstens einer weiteren Zustandsgröße eines Fahrwerks mit dem auf der ersten Schiene abrollenden ersten Rad und einem auf einer zweiten Schiene abrollenden zweiten Rad eine dritte Zustandsgröße der zweiten Schiene nach Art der ersten Zustandsgröße ermittelt wird und eine vierte Zustandsgröße nach Art der zweiten Zustandsgröße ermittelt wird.

Für Analysen des Fahrverhaltens des Fahrwerks ist es dabei von besonderem Vorteil, wenn die zweite Zustandsgröße der effektive Konizitätswinkel der Rad-Schiene-Paarung zwischen dem ersten Rad und der ersten Schiene ist und die vierte Zustandsgröße der effektive Konizitätswinkel der Rad-Schiene-Paarung zwischen dem zweiten Rad und der zweiten Schiene ist.

Bevorzugt lässt sich hieraus dann als fünfte Zustandsgröße des Fahrwerks die effektive Konizität des Radsatzes aus dem ersten Rad und dem zweiten Rad auf dem Gleis aus der ersten Schiene und der zweiten Schiene ermitteln. Die effektive Konizität ermöglicht es in vorteilhafter Weise, unmittelbare Rückschlüsse auf das Laufverhalten des Fahrwerks zu ziehen.

Ebenso wie der effektive Konizitätswinkel der jeweiligen Rad-Schiene-Paarung hat auch die aus den beiden Konizitätswinkeln des Radsatzes ermittelte effektive Konizität einen entscheidenden Einfluss auf das Fahrverhalten des Fahrwerks, insbesondere auf dessen Wendebewegungen bzw. auf dessen so genannten Sinuslauf. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Ermittlung der effektiven Konizität nunmehr in einfacher Weise sofort online erfolgen kann, sodass ohne weiteres Analysen des Fahrverhaltens des Fahrwerks möglich sind.

Bei weiteren besonders vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Ermittlung einer Gleiszustandsgröße eines die erste Schiene und eine zweite Schiene umfassenden Gleises sowohl eine dritte Zustandsgröße der zweiten Schiene nach Art der ersten Zustandsgröße ermittelt als auch eine vierte Zustandsgröße eines auf der zweiten Schiene abrollenden zweiten Rades nach Art der zweiten Zustandsgröße ermittelt wird. Die Gleiszustandsgröße wird dann wenigstens aus der zweiten Zustandsgröße und der vierten Zustandsgröße ermittelt.

Bei der Gleiszustandsgröße handelt es sich bevorzugt um die Spurweite, welche ebenfalls einen entscheidenden Einfluss auf das Laufverhalten des Schienenfahrzeugs hat. Diese kann bei bekannter gegenseitiger Anordnung des ersten und zweiten Rades in einfacher Weise aus der Position des ersten Rades auf der ersten Schiene und der Position des zweiten Rades auf der zweiten Schiene ermittelt werden. Gehören das erste und das zweite Rad beispielsweise zu einem gemeinsamen Radsatz, so ist ihr Abstand vorgegeben und die Spurweite lässt sich einfach aus diesem Abstand und der Position des jeweiligen Rades auf der jeweiligen Schiene ermitteln.

Die zweite Zustandsgröße ist daher bevorzugt die Position des ersten Rades auf der ersten Schiene und die vierte Zustandsgröße ist die Position des zweiten Rades auf der zweiten Schiene. Diese zweite und vierte Zustandgröße werden, wie oben angedeutet, jeweils durch die Auswertung der beiden Lichtprojektionen auf die jeweilige Schiene bzw. das jeweilige Rad ermittelt.

Es versteht sich jedoch, dass die Spurweite bei anderen Varianten der Erfindung, bei denen die räumliche Bezie hung zwischen den Bildaufnahmeeinrichtungen bekannt ist, welche die jeweilige Lichtprojektion auf der ersten und zweiten Schiene aufnehmen, auch durch Auswertung der Aufnahmen der beiden Lichtprojektionen erfolgen kann.

Weiterhin versteht es sich, dass bei vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens gleichzeitig unterschiedliche Arten zweiter bzw. vierter Zustandsgrößen ermittelt werden können. So können beispielsweise für einen bestimmten Zeitpunkt jeweils sowohl der effektive Konizitätswinkel einer bestimmten Rad-Schiene-Paarung als auch die Position des jeweiligen Rades auf der gehörigen Schiene ermittelt werden.

Bei besonders günstigen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine besonders einfache und zuverlässige Ermittlung der betreffenden Zustandgröße der Schiene, beispielsweise des Laufflächenprofils der Schiene, möglich, wenn die erste Lichtprojektion in der Nähe des Radaufstandspunktes eines ersten Rades des Schienenfahrzeugs positioniert wird. Durch diese Positionierung der ersten Lichtprojektion in die Nähe des Radaufstandspunktes ist in einfacher Weise gewährleistet, dass die Querabweichungen, welche infolge der Gleiskrümmung entstehen, auch bei stark gekrümmten Gleisen bzw. Schienen in sehr engen Grenzen bleiben.

Das Merkmal, dass der erste Winkel ein spitzer Winkel ist, ermöglicht dabei eine ausreichend weite Annäherung der ersten Lichtprojektion an den Radaufstandspunkt und damit eine starke Reduktion der sich maximal im Betrieb ergebenden horizontalen Querabweichungen hinsichtlich der Lage der zu erfassenden Lichtprojektion auf der Schiene. Sowohl die erste Projektionseinrichtung als auch die er ste Bildaufnahmeeinrichtung können daher entsprechend einfach aufgebaut sein. Insbesondere kann ihr Arbeitsbereich, also das Feld, in dem die Projektionseinrichtung die Lichtprojektion erzeugt, bzw. das Bildfeld der Bildaufnahmeeinrichtung, in der Horizontalrichtung quer zur Längsrichtung der Schiene entsprechend klein gewählt sein.

Es versteht sich, dass bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens auch entsprechende Korrektureinrichtungen vorgesehen sind, die Lageänderungen zwischen der Projektionseinrichtung bzw. der Bildaufnahmeeinrichtung und der Schiene erfassen, und diese Lageänderungen bei der Auswertung der Aufnahme entsprechend berücksichtigt werden.

Der Abstand der ersten Lichtprojektion vom Radaufstandspunkt des ersten Rades kann grundsätzlich beliebig gering gewählt sein. Es ist lediglich sicherzustellen, dass noch eine ausreichend gute Erfassung der Lichtprojektion durch die Bildaufnahmeeinrichtung möglich ist. Vorzugsweise ist der Abstand der ersten Lichtprojektion vom Radaufstandspunkt des ersten Rades geringer als der Radius des ersten Rades im Bereich des Radaufstandspunktes. Bevorzugt beträgt der Abstand etwa 40% bis 70% des Radius des ersten Rades, weiter vorzugsweise etwa 50% bis 60% des Radius des ersten Rades, da sich in diesem Bereich ein besonders guter Kompromiss aus Reduktion der Querabweichungen und für die zuverlässige Auswertung ausreichender Abbildungsqualität erzielen lässt.

Die erste Projektionseinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger bekannter Weise aufgebaut sein, um die erste Lichtprojektion zu erzeugen. So kann es sich bei der er sten Lichtemission um einen einzelnen Lichtstrahl bzw. ein eng begrenztes Strahlenbündel handeln, welches durch entsprechende Einrichtungen mit einer entsprechend hohen Frequenz fächerförmig abgelenkt wird, um die erste Lichtprojektion auf der ersten Schiene zu erzeugen. Bevorzugt handelt es sich bei der ersten Lichtemission um ein dünnes, beispielsweise fächerförmiges, Strahlenbündel, welches eine entsprechende Querausdehnung aufweist, um die erste Lichtprojektion auf der ersten Schiene zu erzeugen. Bevorzugt handelt es sich um einen durch eine entsprechende Einrichtung, beispielsweise einen entsprechend geformten Spiegel, fächerförmig aufgeweiteten Lichtstrahl bzw. ein fächerförmig aufgeweitetes Lichtstrahlenbündel. Es können weiterhin beliebige Lichtarten für die erste Lichtemission verwendet werden. Bevorzugt kommt jedoch Laserlicht zur Anwendung.

Die Bildaufnahmeeinrichtung kann ebenfalls grundsätzlich beliebig angeordnet sein, es ist lediglich sicherzustellen, dass sie die Lichtprojektion mit ausreichender Qualität erfasst. Bevorzugt sind der erste Winkel und der zweite Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene gleichsinnige, spitze Winkel, das heißt die Bildaufnahmeeinrichtung ist bezüglich des ersten Rades in derselben Richtung wie die Projektionseinrichtung angeordnet.

Um einen guten Kompromiss zwischen Reduktion der Querabweichungen und für die zuverlässige Auswertung ausreichender Abbildungsqualität zu erzielen, liegen der erste Winkel und zusätzlich oder alternativ der zweite Winkel vorzugsweise im Bereich zwischen 15° und 75°, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 25° und 50°.

Es versteht sich, das als erste Zustandsgröße grundsätzlich beliebige, durch ein solches Lichtschnittverfahren erfassbare Größen aufgenommen werden können. Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten Zustandsgröße um das Laufflächenprofil der ersten Schiene, da dieses von besonderer Bedeutung für das Laufverhalten von Schienenfahrzeugen auf dieser Schiene ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung zur Ermittlung wenigstens einer Zustandsgröße einer ersten Rad-Schiene-Paarung aus einem ersten Rad und einer ersten Schiene mittels eines Lichtschnittverfahrens. Diese weist eine an einem Schienenfahrzeug befestigte erste Projektionseinrichtung zum Erzeugen einer ersten Lichtemission auf, die unter einem ersten Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene auf die erste Schiene auftrifft und im Bereich der Lauffläche der ersten Schiene eine scharf begrenzte linienförmige erste Lichtprojektion erzeugt. Weiterhin ist eine an dem Schienenfahrzeug befestigte erste Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme der ersten Lichtprojektion unter einem zweiten Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene vorgesehen. Schließlich ist eine mit der ersten Bildaufnahmeeinrichtung verbundene Auswertungseinrichtung vorgesehen, die zur Ermittlung der ersten Zustandsgröße durch Auswertung der Aufnahme der ersten Lichtprojektion dient.

Erfindungsgemäß ist zur Ermittlung wenigstens einer zweiten Zustandsgröße der ersten Rad-Schiene-Paarung mittels eines Lichtschnittverfahrens eine an dem Schienenfahrzeug befestigte zweite Projektionseinrichtung und eine mit der Auswertungseinrichtung verbundene zweite Bildaufnahmeeinrichtung vorgesehen. Die zweite Projektionseinrichtung ist dabei zum Erzeugen einer zweiten Lichtemission ausge bildet, die auf das erste Rad auftrifft und im Bereich der Lauffläche des ersten Rades eine scharf begrenzte linienförmige zweite Lichtprojektion erzeugt. Die zweite Bildaufnahmeeinrichtung ist zum Aufnehmen der zweiten Lichtprojektion ausgebildet. Schließlich ist die Auswertungseinrichtung zur Auswertung wenigstens der Aufnahme der zweiten Lichtprojektion ausgebildet, um so die zweite Zustandsgröße zu ermitteln, wie dies oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits ausführlich beschrieben wurde.

Mit dieser Vorrichtung lassen sich die oben beschriebenen Funktionen und Vorteile in derselben Weise wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielen. Diese wurden vorstehend bereits ausführlich beschrieben, sodass hier lediglich auf die obigen Ausführungen verwiesen werden soll.

Die zweite Projektionseinrichtung bzw. die zweite Bildaufnahmeeinrichtung können in beliebiger geeigneter Weise angeordnet sein. Es ist lediglich sicherzustellen, dass die zweite Lichtprojektion mit ausreichender Genauigkeit erfasst werden kann. Bevorzugt ist die zweite Projektionseinrichtung und zusätzlich oder alternativ die zweite Bildaufnahmeeinrichtung in unmittelbarer Nähe des ersten Rades angeordnet. Durch den geringen Abstand ergeben sich auch hier wieder Vorteile hinsichtlich möglicher Querabweichungen zwischen der jeweiligen Einrichtung und dem Rad und hinsichtlich des einfach Aufbaus der jeweiligen Einrichtung. Auch hier ist eine Anordnung in Fahrtrichtung vor. dem ersten Rad aus den obengenannten Gründen von Vorteil.

Eine besonders einfach gestaltete und zu montierende Konfiguration ergibt sich bei bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei denen die erste Projektionseinrichtung und die erste Bildaufnahmeeinrichtung in einer gemeinsamen ersten Messeinheit integriert sind. Zusätzlich oder alternativ können auch die zweite Projektionseinrichtung und die zweite Bildaufnahmeeinrichtung in einer gemeinsamen zweiten Messeinheit integriert sein.

Bei weiteren bevorzugten Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zur Ermittlung wenigstens einer weiteren Zustandsgröße eines Fahrwerks mit dem auf der ersten Schiene abrollenden ersten. Rad und einem auf einer zweiten Schiene abrollenden zweiten Rad eine dritte Messeinheit und eine vierte Messeinheit vorgesehen. Diese dritte Messeinheit und vierte Messeinheit sind mit der Auswertungseinrichtung verbunden. Die dritte Messeinheit ist der zweiten Schiene zugeordnet und nach Art der ersten Messeinheit ausgebildet, wobei sie in der oben beschriebenen Weise zu Ermittlung einer dritten Zustandsgröße dient. Die vierte Messeinheit ist einem auf der zweiten Schiene abrollenden zweiten Rad zugeordnet und nach Art der zweiten Messeinheit ausgebildet, wobei sie in der oben beschriebenen Weise zu Ermittlung einer vierten Zustandsgröße dient.

Bei der zweiten Zustandsgröße handelt es sich, wie bereits oben beschrieben wurde, bevorzugt um den effektiven Konizitätswinkel der ersten Rad-Schiene-Paarung, während es sich bei der vierten Zustandsgröße bevorzugt um den effektiven Konizitätswinkel der zweiten Rad-Schiene-Paarung handelt, die aus dem zweiten Rad und der zweiten Schiene besteht. Aus diesen effektiven Konizitätswinkeln kann dann bevorzugt als fünfte Zustandsgröße die effektive Konizität der betreffenden Radsatz-Gleis-Paarung bestimmt werden. Einzelne oder sämtliche Zustandsgrößen können dabei in der Auswertungseinrichtung berechnet werden.

Bei weiteren bevorzugten Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zur Ermittlung einer Gleiszustandsgröße eines die erste Schiene und eine zweite Schiene umfassenden Gleises eine dritte Messeinheit und eine vierte Messeinheit vorgesehen. Diese dritte Messeinheit und vierte Messeinheit sind mit der Auswertungseinrichtung verbunden. Die dritte Messeinheit ist der zweiten Schiene zugeordnet und nach Art der ersten Messeinheit ausgebildet. Die vierte Messeinheit ist einem auf der zweiten Schiene abrollenden zweiten Rad zugeordnet und nach Art der zweiten Messeinheit ausgebildet. Schließlich ist die Auswertungseinrichtung zur Ermittlung der Gleiszustandsgröße aus den Messwerten der ersten, zweiten, dritten und vierten Messeinheit ausgebildet. Bei der Gleiszustandsgröße handelt es sich, wie bereits oben beschrieben, bevorzugt um die Spurweite des Gleises.

Es versteht sich, dass die dritte Messeinheit ebenso wie die vierte Messeinheit jeweils eine Projektionseinrichtung und eine Bildaufnahmeeinrichtung umfassen, wie sie oben im Zusammenhang mit der ersten bzw. zweiten Messeinheit beschrieben wurden. Es versteht sich weiterhin, dass bei anderen Varianten vorgesehen sein kann, dass die Komponenten der dritten bzw, vierten Messeinheit nicht unbedingt körperlich in einem gemeinsamen Gehäuse oder dergleichen angeordnet sein müssen.

Bei weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die erste Projektionseinrichtung zum Positionieren der ersten Lichtprojektion in der Nähe des Radaufstandspunktes eines ersten Rades des Schienenfahrzeugs ausgebildet, wobei der erste Winkel ein spitzer Winkel ist.

Um eine möglichst einfach aufgebaute Konfiguration zu erzielen, welche zudem den Einsatz einer möglichst einfach gestalteten Projektionseinrichtung bzw. einer möglichst einfach gestalteten Bildaufnahmeeinrichtung ermöglicht, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Projektionseinrichtung und zusätzlich oder alternativ die erste Bildaufnahmeeinrichtung in unmittelbarer Nähe des ersten Rades angeordnet ist. Die Anordnung kann dabei sowohl in Fahrtrichtung vor dem ersten Rad als auch in Fahrtrichtung hinter dem ersten Rad erfolgen. Ein besonders störungsfreier Betrieb ist bei Anordnung vor dem ersten Rad gewährleistet, da die unmittelbarer der Umgebung ausgesetzten optischen Bauteile, wie beispielsweise Linsen etc., der Projektionseinrichtung bzw. der Bildaufnahmeeinrichtung der Fahrtrichtung abgewandt sind und daher einer geringeren Verschmutzung ausgesetzt sind.

Um nicht nur die Bereiche der Schiene erfassen zu können, welche der Lauffläche des Rades zugeordnet sind, sondern auch den Flankenbereich der Schiene zu erfassen, welcher dem Spurkranz des Rades zugewandt ist, ist die jeweilige Bildaufnahmeeinrichtung bevorzugt derart in Richtung der Fahrzeugmitte des Schienenfahrzeugs versetzt angeordnet und derart ausgerichtet, dass sie ein ausreichend kontrastreiches Bild des Teils der Lichtprojektion liefert, der in diesem Flankenbereich liegt. Um in diesem Flankenbereich eine ausreichend hohe Lichtintensität der Lichtpro jektion zu erzielen, kann gegebenenfalls auch die Projektionseinrichtung entsprechend in Richtung der Fahrzeugmitte des Schienenfahrzeugs versetzt angeordnet und entsprechend ausgerichtet sein. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn anhand von Aufnahmen dieser Flankenbereiche die Spurweite eines Gleises bestimmt werden, soll.

Weiterhin versteht es sich, dass für Anwendungen, bei denen stark unterschiedlich ausgerichtete Flächen der jeweiligen Schiene erfasst werden sollen, auch mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen pro Schiene vorgesehen sein können. So kann beispielsweise für häufig bei Straßenbahnen eingesetzte Schienen mit so genannten Spurrillen, in denen der Spurkranz des Rades läuft, vorgesehen sein, dass für beide dem Spurkranz zugewandten Flanken der Schiene jeweils eine gesonderte Bildaufnahmeeinrichtung vorhanden ist, welche die Lichtprojektion in dem zugehörigen Flankenbereich aufnimmt. Es versteht sich, dass gegebenenfalls auch mehrere Projektionseinrichtungen pro Schiene vorgesehen sein können.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Rades auf einer gekrümmt verlaufenden Schiene;
3 eine schematische Darstellung der Ausführungsform aus 1;
4 eine Draufsicht auf die Ausführung aus 3;
5 eine weitere schematische Ansicht der Ausführung aus 3.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung wenigstens einer Zustandsgröße einer Rad-Schiene-Paarung aus einer ersten Schiene 1 und einem ersten Rad 10 mittels eines Lichtschnittverfahrens. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei der ermittelten ersten Zustandgröße um das Profil der Lauffläche 1.1 der ersten Schiene 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine an einem – in 1 nicht dargestellten – Schienenfahrzeug befestigte erste Projektionseinrichtung 2 zum Erzeugen einer ersten Lichtemission in Form eines fächerförmig aufgeweiteten ersten Lichtstrahls 3. Die Projektionseinrichtung 2 umfasst hierzu eine Laserlichtquelle 2.1 und einen Umlenkspiegel 2.2, über die der Lichtstrahl 3 derart fächerförmig aufgeweitet und auf die Schiene 1 abgelenkt wird, dass auf der Schiene 1 im Bereich der Lauffläche 1.1 eine scharf begrenzte, linienförmige erste Lichtprojektion 4 entsteht. Der fächerförmig aufgeweitete Lichtstrahl 3 trifft dabei in der xz-Ebene unter einem ersten Winkel α₁ zur Längsrichtung der ersten Schiene 1 auf die erste Schiene 1 auf.
Als Bezugssystem wird hierbei im Übrigen ein orthogonales xyz-Koordinatensystem verwendet, bei dem die x-Richtung in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs weist und die xy-Ebene die Schienenoberkanten des Gleises enthält, auf dem das Schienenfahrzeug fährt.
Die Vorrichtung weist weiterhin eine an dem Schienenfahrzeug befestigte erste Bildaufnahmeeinrichtung in Form einer ersten Kamera 5 auf, die zur Aufnahme der ersten Lichtprojektion 4 dient. Die optische Achse 5.1 der ersten Kamera 5 ist in der xz-Ebene unter einem zweiten Winkel α₂ zur Längsrichtung der ersten Schiene geneigt. Im gezeigten Zustand trifft die optische Achse 5.1 dabei genau auf die erste Lichtprojektion 4.
Bei der ersten Kamera 5 kann es sich beispielsweise um eine CCD-Kamera oder dergleichen handeln. Bevorzugt handelt es sich um eine kontinuierlich mit fester Abtastfrequenz arbeitende, hochauflösende Bilder erzeugende Kamera.
Weiterhin ist eine mit der ersten Kamera 5 verbundenen Auswertungseinrichtung 6 vorgesehen, die zur Ermittlung der ersten Zustandsgröße, also des Laufflächenprofils an dem jeweiligen durch die Aufnahme erfassten Ort der ersten Lichtprojektion 4, durch Auswertung der Aufnahme der ersten Lichtprojektion 4. Um den Verlauf des Laufflächenprofils über die Länge einer Schiene zu erfassen, ist eine mit der Auswertungseinrichtung 6 verbundene Ortserfassungseinrichtung 7 vorgesehen, die zu jeder Aufnahme der Kamera eine Ortsinformation hinsichtlich der Position der Lichtprojektion in Längsrichtung der Schiene 1 liefert. Diese Ortsinformation wird der jeweiligen Aufnahme bzw. dem jeweiligen aus der Aufnahme ermittelten Laufflächenprofil zugeordnet. Diese Paare aus Ortsinformation und Profilinformation werden dann in einem mit der Auswertungseinrichtung 6 verbundenen Speicher 8 abgelegt.
Die erste Projektionseinrichtung 2, die mit der ersten Kamera 5 in einer ersten Messeinheit 9 integriert ist, ist so in unmittelbarer Nähe eines ersten Rades 10 in Fahrtrichtung vor diesem Rad angeordnet und derart ausgebildet, dass die erste Lichtprojektion 4 in der Nähe des Radaufstandspunktes 10.1 des ersten Rades 10 des Schienenfahrzeugs auf die Lauffläche 1.1 der Schiene 1 projiziert ist. Der Abstand der ersten Lichtprojektion 4 von dem Radaufstandspunkt 10.1 beträgt dabei etwa 60% des Radius des ersten Rades 10 im Bereich des Radaufstandspunktes 10.1.
Der erste Winkel α₁ ist dabei ein spitzer Winkel von etwa 25°. Der zweite Winkel α₂ ist ein zum ersten Winkel α₁ gleichsinniger spitzer Winkel von etwa 45°. Durch die Wahl dieser Winkel kann die erste Lichtprojektion 4 von der ersten Kamera 5 problemlos mit einer Genauigkeit erfasst werden, die zur genügend exakten Bestimmung der Profilkontur in der Auswertungseinrichtung 6 ausreicht.
Wie anhand von 2 ersichtlich ist, ergibt sich dank des geringen Abstandes zwischen der ersten Lichtprojektion 4 und dem Radaufstandspunkt des ersten Rades 10 bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei einer in der Horizontalebene stark gekrümmten Schiene eine kaum nennenswerte Querabweichung der Lichtprojektion von der in 2 durch die Gerade 11 angedeutete Mittenebene des fächerförmig von der Projektionseinrichtung 2 ausgesandten Lichtstrahls 3. Demgegenüber ergäbe sich, wie in 2 durch die Kontur 12 angedeutet ist, eine deutliche Querabweichung, wenn die Lichtprojektion wie aus dem Stand der Technik bekannt, in größerer Entfernung vom Radaufstandspunkt auf die Schiene 1 projiziert würde.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folglich, sofern überhaupt, nur für eine vergleichsweise einfache und geringe Korrektur des ermittelten Laufflächenprofils infolge solcher Querabweichungen vorzusehen. Es versteht sich, dass – in den 1 und 2 nicht dargestellte – Korrektureinrichtungen vorgesehen sein können, welche derartige Querabweichungen (auch in anderen Richtungen, beispielsweise infolge des Einfederns von zwischen das erste Rad 10 und die Messeinheit 9 geschalteten Primärfedern oder dergleichen) erfassen und der Auswertungseinrichtung 6 zur Berücksichtigung bei der Ermittlung des Laufflächenprofils übermitteln.
Die 3 bis 5 zeigen weitere schematische Ansichten der Ausführungsform aus 1.
Wie den 3 und 4 zu entnehmen ist, ist zusätzlich zu der ersten Messeinheit 9 mit der ersten Projektionseinrichtung 2 und der ersten Kamera 5 eine zweite Messeinheit 13 mit einer zweiten Projektionseinrichtung 14 und einer zweiten Bildaufnahmeeinrichtung in Form einer zweiten Kamera 15 vorgesehen. Die zweite Messeinheit 13 ist dabei in einer bekannten räumlichen Beziehung zur ersten Messeinheit 9 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel wird dies dadurch erreicht, dass die zweite Messeinheit 13 fest mit der ersten Messeinheit 9 verbunden ist.
Während die erste Messeinheit 9 wie oben beschrieben zur Ermittlung des Laufflächenprofils der ersten Schiene 1 eine mittels eines fächerförmig aufgeweiteten ersten Lichtstrahls 3 eine erste Lichtprojektion 4 in der Nähe des Radaufstandspunktes 10.1 des ersten Rades 10 erzeugt und diese aufnimmt, dient die zweite Messeinheit 13 dazu, das Laufflächenprofil der Lauffläche 10.2 des ersten Rades 10 zu ermitteln.
Hierzu erzeugt die zweite Projektionseinrichtung 14 über einen fächerförmig aufgeweiteten zweiten Lichtstrahl 16 eine zweite, scharf begrenzte, linienförmige Lichtprojektion 17 auf der Lauffläche 10.2 des ersten Rades 10. Diese zweite Lichtprojektion 17 wird durch die zweite Kamera 15 aufgenommen und die Aufnahme der Auswertungseinrichtung 6 zugeführt, in der zum einen das der Aufnahme zugeordnete Laufflächenprofil des ersten Rades 10 ermittelt wird.
Wie 5 zu entnehmen ist, gehört das erste Rad 10 zu einem Radsatz 22 des Schienenfahrzeugs, der weiterhin ein mit dem ersten Rad 10 verbundenes zweites Rad 18 aufweist. Das zweite Rad 18 rollt auf einer zweiten Schiene 19 ab, die zusammen mit der ersten Schiene 1 ein Gleis bildet. Dem zweiten Rad 18 ist eine dritte Messeinheit 20 und eine vierte Messeinheit 21 zugeordnet, die ebenfalls in bekannter räumlicher Beziehung zueinander angeordnet sind, indem sie fest miteinander verbunden sind.
Die dritte Messeinheit 20 ist wie die erste Messeinheit 9 aufgebaut. Sie liefert zu einem Zeitpunkt t gleichzeitig mit der Aufnahme der ersten Lichtprojektion 4 zur Ermittlung des Laufflächenprofils der ersten Schiene 1 eine Aufnahme einer entsprechenden dritten Lichtprojektion zur Ermittlung des Laufflächenprofils der zweiten Schiene 19. Die vierte Messeinheit 21 ist wie die zweite Messeinheit 13 aufgebaut. Sie liefert zum Zeitpunkt t gleichzeitig mit der Aufnahme der zweiten Lichtprojektion 17 zur Ermittlung des Laufflächenprofils des ersten Rades 10 eine Aufnahme einer entsprechenden vierten Lichtprojektion zur Ermittlung des Laufflächenprofils des zweiten Rades 18.
Diese zeitgleichen Aufnahmen werden der Auswertungseinrichtung 6 zugeführt. Aus der durch die erste Messeinheit 9 aufgenommenen ersten Lichtprojektion 4, der gleichzeitig durch zweiten Messeinheit 13 aufgenommenen zweiten Lichtprojektion 17 und der bekannten räumlichen Beziehung zwischen der ersten Messeinheit 9 und der zweiten Messeinheit 13 lässt sich als zweite Zustandsgröße des ersten Rades die Querposition des ersten Rades 10 auf der ersten Schiene 1 bestimmen.
Zusätzlich lässt sich in der Auswertungseinrichtung 6 online aus der durch die erste Messeinheit 9 aufgenommenen ersten Lichtprojektion 4, der gleichzeitig durch zweiten Messeinheit 13 aufgenommene zweiten Lichtprojektion 17 und der bekannten räumlichen Beziehung zwischen der ersten Messeinheit 9 und der zweiten Messeinheit 13 als zweite Zustandsgröße der Rad-Schiene-Paarung zwischen dem ersten Rad 10 und der ersten Schiene 1 der effektive Konizitätswinkel dieser Rad-Schiene-Paarung bestimmen. Dies geschieht in einfacher Weise dadurch, dass die beiden aus den Aufnahmen ermittelten Profile einander zugeordnet werden und hieraus die Lage der Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene sowie die Lage, insbesondere der Neigungswinkel zur y-Achse in der yz-Ebene als Maß für die Konizität, dieser Kontaktfläche in dem vorgegebenen xyz-Bezugssystem ermittelt wird.
Aus der durch die dritte Messeinheit 20 aufgenommenen dritten Lichtprojektion, der gleichzeitig durch die vier te Messeinheit 21 aufgenommenen vierten Lichtprojektion und der bekannten räumlichen Beziehung zwischen der dritten Messeinheit 20 und der vierten Messeinheit 21 lässt sich zudem die Querposition des zweiten Rades 18 auf der zweiten Schiene 19 bestimmen. Zudem lässt sich in der Auswertungseinrichtung 6 online, wie oben beschrieben, der effektive Konizitätswinkel der zweiten Rad-Schiene-Paarung zwischen dem zweiten Rad 18 und der zweiten Schiene 19 bestimmen.
Aus dem effektiven Konizitätswinkel der ersten Rad-Schiene-Paarung und dem effektiven Konizitätswinkel der zweiten Rad-Schiene-Paarung lässt sich als fünfte Zustandsgröße dann online auch die effektive Konizität ermitteln, welche unmittelbare Rückschlüsse auf das Laufverhalten des Radsatzes 22 zulässt.
Aus der Querposition des ersten Rades 10 auf der ersten Schiene 1, der Querposition des zweiten Rades 18 auf der zweiten Schiene 19 und der bekannten räumlichen Beziehung zwischen dem ersten Rad 10 und dem zweiten Rad 18 bestimmt die Auswertungseinheit wiederum eine als Gleiszustandsgröße des Gleises die zugehörige Spurweite zwischen der ersten Schiene 1 und der zweiten Schiene 19.
Bei einer alternativen Ausführungsform, bei der die räumliche Beziehung zwischen der ersten Messeinheit 9 und der dritten Messeinheit 20 bekannt ist, wird die Spurweite in der Auswertungseinrichtung 6 durch Auswertung der Aufnahmen der ersten und dritten Lichtprojektion bestimmt.
Um den Verlauf des Laufflächenprofils und der Spurweite über die Länge der Schienen 1 und 19 zu erfassen, ist eine mit der Auswertungseinrichtung 6 verbundene Ortserfas sungseinrichtung 7 vorgesehen, die zum Zeitpunkt t jeder Aufnahme der Kameras eine Ortsinformation hinsichtlich der Position der Lichtprojektionen in Längsrichtung der Schiene 1 bzw. 19 liefert. Diese Ortsinformation wird der jeweiligen Aufnahme bzw. dem jeweiligen aus der Aufnahme ermittelten Laufflächenprofil sowie der zugehörigen Spurweite zugeordnet. Diese Werte-Tupel aus Ortsinformationen, Profilinformationen und Spurweiteninformation werden dann in einem mit der Auswertungseinrichtung 6 verbundenen Speicher 8 abgelegt.
Um nicht nur die Bereiche der ersten Schiene 1 erfassen zu können, welche der Lauffläche des Rades zugeordnet sind, sondern auch den Flankenbereich 1.2 der ersten Schiene 1 zu erfassen, welcher dem Spurkranz des ersten Rades 10 zugewandt ist, ist bei einer alternativen Ausführungsform, wie in 5 durch die Kontur 23 angedeutet ist, die erste Messeinheit 9 – und damit sowohl die Bildaufnahmeeinrichtung als auch in die Projektionseinrichtung – in Richtung der Fahrzeugmitte des Schienenfahrzeugs derart versetzt angeordnet und derart zur z-Achse geneigt ausgerichtet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung ein ausreichend kontrastreiches Bild des Teils der Lichtprojektion liefert, der in diesem Flankenbereich 1.2 liegt. Durch die Neigung der Projektionseinrichtung wird dabei in diesem Flankenbereich 1.2 eine ausreichend hohe Lichtintensität der Lichtprojektion erzielt.
Es versteht sich dabei, dass die dritte Messeinheit 20 bei dieser Ausführung dann entsprechend der ersten Messeinheit 9 angeordnet und ausgerichtet ist, wie in 5 durch die Kontur 24 angedeutet ist.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem eine einzige gesonderte Auswertungseinrichtung vorhanden ist. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass einzelne oder alle Zustandsgrößen in gesonderten Auswertungseinheiten ermittelt werden. Diese Auswertungseinheiten können dann beispielsweise schon in der betreffenden Bildaufnahmeeinrichtung integriert sein. Die so ermittelten Zustandsgrößen können dann zur Weiterverarbeitung wiederum einer zentralen Auswertungseinheit zugeführt werden. Bei dieser zentralen Auswertungseinheit kann es sich natürlich auch um eine der zuvor genannten gesonderten Auswertungseinheiten handeln.

Claims

Verfahren zur Ermittlung wenigstens einer Zustandsgröße einer ersten Rad-Schiene-Paarung aus einem ersten Rad (10) und einer ersten Schiene (1) mittels eines Lichtschnittverfahrens, bei dem – eine an einem Schienenfahrzeug befestigte erste Projektionseinrichtung (2) eine erste Lichtemission erzeugt, die unter einem ersten Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene (1) auf die erste Schiene (1) auftrifft und im Bereich der Lauffläche (1.1) der ersten Schiene (1) eine scharf begrenzte linienförmige erste Lichtprojektion (4) erzeugt, – die erste Lichtprojektion (4) durch eine an dem Schienenfahrzeug befestigte erste Bildaufnahmeeinrichtung unter einem zweiten Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene (1) aufgenommen wird und – die Aufnahme der ersten Lichtprojektion (4) zur Ermittlung einer ersten Zustandsgröße der ersten Rad-Schiene-Paarung ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung wenigstens einer zweiten Zustandsgröße der ersten Rad-Schiene-Paarung mittels eines Lichtschnittverfahrens – eine an dem Schienenfahrzeug befestigte zweite Projektionseinrichtung (14) eine zweite Lichtemission erzeugt, die auf das erste Rad (10) auftrifft und im Bereich der Lauffläche (10.2) des ersten Rades (10) eine scharf begrenzte linienförmige zweite Lichtprojektion (17) erzeugt, – die zweite Lichtprojektion (17) durch eine an dem Schienenfahrzeug befestigte zweite Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wird und – wenigstens die Aufnahme der zweiten Lichtprojektion (17) zur Ermittlung der zweiten Zustandsgröße ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme der ersten Lichtprojektion (4) und die Aufnahme der zweiten Lichtprojektion (17) zur Ermittlung der zweiten Zustandsgröße ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zustandsgröße der effektive Konizitätswinkel der ersten Rad-Schiene-Paarung ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zustandsgröße die Position des ersten Rades (10) auf der ersten Schiene (1) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung wenig stens einer weiteren Zustandsgröße eines Fahrwerks mit dem auf der ersten Schiene (1) abrollenden ersten Rad (10) und einem auf einer zweiten Schiene (19) abrollenden zweiten Rad (18) eine dritte Zustandsgröße der zweiten Schiene (19) nach Art der ersten Zustandsgröße ermittelt wird und eine vierte Zustandsgröße nach Art der zweiten Zustandsgröße ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zustandsgröße der effektive Konizitätswinkel der ersten Rad-Schiene-Paarung ist und die vierte Zustandsgröße der effektive Konizitätswinkel einer zweiten Rad-Schiene-Paarung zwischen dem zweiten Rad (18) und der zweiten Schiene (19) ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als fünfte Zustandsgröße des Fahrwerks die effektive Konizität des Radsatzes aus dem ersten Rad (10) und dem zweiten Rad (18) auf dem Gleis aus der ersten Schiene (1) und der zweiten Schiene (19) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung einer Gleiszustandsgröße eines die erste Schiene (1) und eine zweite Schiene (19) umfassenden Gleises eine dritte Zustandsgröße der zweiten Schiene (19) nach Art der ersten Zustandsgröße ermittelt wird und eine vierte Zustandsgröße eines auf der zweiten Schiene (19) abrollenden zweiten Rades (18) nach Art der zweiten Zustandsgröße ermittelt wird, wo bei die Gleiszustandsgröße wenigstens aus der zweiten Zustandsgröße und der vierten Zustandsgröße ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleiszustandsgröße die Spurweite ist, die zweite Zustandsgröße die Position des ersten Rades (10) auf der ersten Schiene (1) ist und die vierte Zustandsgröße die Position des zweiten Rades (18) auf der zweiten Schiene (19) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtprojektion (4) in der Nähe des Radaufstandspunktes (10.1) eines ersten Rades (10) des Schienenfahrzeugs positioniert wird, wobei der erste Winkel ein spitzer Winkel ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der ersten Lichtprojektion (4) vom Radaufstandspunkt (10.1) des ersten Rades (10) geringer als der Radius des ersten Rades (10) im Bereich des Radaufstandspunktes (10.1) ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel und der zweite Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene (1) gleichsinnige, spitze Winkel sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel und/oder der zweite Winkel im Bereich zwischen 15° und 75°, vorzugsweise im Bereich zwischen 25° und 50°, liegt.
Vorrichtung zur Ermittlung wenigstens einer Zustandsgröße einer ersten Rad-Schiene-Paarung aus einem ersten Rad (10) und einer ersten Schiene (1) mittels eines Lichtschnittverfahrens, mit – einer an einem Schienenfahrzeug befestigten ersten Projektionseinrichtung (2) zum Erzeugen einer ersten Lichtemission, die unter einem ersten Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene (1) auf die erste Schiene (1) auftrifft und im Bereich der Lauffläche (1.1) der ersten Schiene (1) eine scharf begrenzte linienförmige erste Lichtprojektion (4) erzeugt, – einer an dem Schienenfahrzeug befestigten ersten Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme der ersten Lichtprojektion (4) unter einem zweiten Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene (1) und – einer mit der ersten Bildaufnahmeeinrichtung verbundenen Auswertungseinrichtung (6) zur Ermittlung der ersten Zustandsgröße durch Auswertung der Aufnahme der ersten Lichtprojektion (4), dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung wenigstens einer zweiten Zustandsgröße der ersten Rad-Schiene-Paarung mittels eines Lichtschnittverfahrens eine an dem Schienenfahrzeug befestigte zwei te Projektionseinrichtung (14) und eine mit der Auswertungseinrichtung (6) verbundene zweite Bildaufnahmeeinrichtung vorgesehen ist, wobei – die zweite Projektionseinrichtung (14) zum Erzeugen einer zweiten Lichtemission ausgebildet ist, die auf das erste Rad (10) auftrifft und im Bereich der Lauffläche (10.2) des ersten Rades (10) eine scharf begrenzte linienförmige zweite Lichtprojektion (17) erzeugt, – die zweite Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen der zweiten Lichtprojektion (17) ausgebildet ist und – die Auswertungseinrichtung (6) zur Auswertung wenigstens der Aufnahme der zweiten Lichtprojektion (17) zur Ermittlung der zweiten Zustandsgröße ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (6) zur Ermittlung der zweiten Zustandsgröße zur Auswertung der Aufnahme der ersten Lichtprojektion (4) und der Aufnahme der zweiten Lichtprojektion (17) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zustandsgröße der effektive Konizitätswinkel der ersten Rad-Schiene-Paarung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zustandsgröße die Position des ersten Rades (10) auf der ersten Schiene (1) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Projektionseinrichtung (14) und/oder die zweite Bildaufnahmeeinrichtung in unmittelbarer Nähe des ersten Rades (10), insbesondere in Fahrtrichtung vor dem ersten Rad (10), angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Projektionseinrichtung (2) und die erste Bildaufnahmeeinrichtung in einer gemeinsamen ersten Messeinheit (9) integriert sind und/oder die zweite Projektionseinrichtung (14) und die zweite Bildaufnahmeeinrichtung in einer gemeinsamen zweiten Messeinheit (13) integriert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung wenigstens einer weiteren Zustandgröße eines Fahrwerks (22) mit dem auf der ersten Schiene (1) abrollenden ersten Rad (10) und einem auf einer zweiten Schiene (19) abrollenden zweiten Rad (18) eine dritte Messeinheit (20) und eine vierte Messeinheit (21) vorgesehen sind, wobei – die dritte Messeinheit (20) und die vierte Messeinheit (21) mit der Auswertungseinrichtung (6) verbunden sind, – die dritte Messeinheit (20) der zweiten Schiene (19) zugeordnet ist und zur Ermittlung einer dritten Zustandsgröße der zweiten Schiene (19) nach Art der ersten Messeinheit (9) ausgebildet ist, – die vierte Messeinheit (21) dem zweiten Rad (18) zugeordnet ist und zur Ermittlung einer vierten Zustandsgröße nach Art der zweiten Messeinheit (13) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zustandsgröße der effektive Konizitätswinkel der ersten Rad-Schiene-Paarung ist und die vierte Zustandsgröße der effektive Konizitätswinkel der zweiten Rad-Schiene-Paarung aus dem zweiten Rad (18) und der zweiten Schiene (19) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (6) zur Ermittlung der effektiven Konizität des Radsatzes aus dem ersten Rad (10) und dem zweiten Rad (18) auf dem Gleis aus der ersten Schiene (1) und der zweiten Schiene (19) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung einer Gleiszustandsgröße eines die erste Schiene (1) und eine zweite Schiene (19) umfassenden Gleises eine dritte Messeinheit (20) und eine vierte Messeinheit (21) vorgesehen sind, wobei – die dritte Messeinheit (20) und die vierte Messeinheit (21) mit der Auswertungseinrichtung (6) verbunden sind, – die dritte Messeinheit (20) der zweiten Schiene (19) zugeordnet ist und nach Art der ersten Messeinheit (9) ausgebildet ist, – die vierte Messeinheit (21) einem auf der zweiten Schiene (19) abrollenden zweiten Rad (18) zugeordnet ist und nach Art der zweiten Messeinheit (13) ausgebildet ist und – die Auswertungseinrichtung (6) zur Ermittlung der Gleiszustandsgröße aus den Messwerten der ersten, zweiten, dritten und vierten Messeinheit (9, 13, 20, 21) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleiszustandsgröße die Spurweite ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Projektionseinrichtung (2) zum Positionieren der ersten Lichtprojektion (4) in der Nähe des Radaufstandspunktes (10.1) eines ersten Rades (10) des Schienenfahrzeugs ausgebildet ist, wobei der erste Winkel ein spitzer Winkel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der ersten Lichtprojektion (4) vom Radaufstandspunkt (10.1) des ersten Rades (10) geringer als der Radius des ersten Rades (10) im Bereich des Radaufstandspunktes (10.1) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel und der zweite Winkel zur Längsrichtung der ersten Schiene (1) gleichsinnige, spitze Winkel sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel und/oder der zweite Winkel im Bereich zwischen 15° und 75°, vorzugsweise im Bereich zwischen 25° und 50°, liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Projektionseinrichtung (2) und/oder erste Bildaufnahmeeinrichtung in unmittelbarer Nähe des ersten Rades (10), insbesondere in Fahrtrichtung vor dem ersten Rad (10), angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung und/oder die Projektionseinrichtung zur besseren Erfassung des dem Spurkranz des Rades zugewandten Flankenbereich (1.2) der Schiene (1) derart in Richtung der Fahrzeugmitte des Schienenfahrzeugs versetzt angeordnet ist und/oder derart ausgerichtet ist, dass ein ausreichend kontrastreiches Bild des Teils der Lichtprojektion (4) erzielt wird, der in diesem Flankenbereich (1.2) liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen und/oder mehrere Projektionseinrichtungen pro Schiene vorgesehen sind, die insbesondere unterschiedliche Ausrichtung aufweisen.