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EP0571852B2 - Radsatzdiagnoseeinrichtung zur Überwachung fahrender Eisenbahnfahrzeuge - Google Patents

Radsatzdiagnoseeinrichtung zur Überwachung fahrender Eisenbahnfahrzeuge Download PDF

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EP0571852B2
EP0571852B2 EP93107974A EP93107974A EP0571852B2 EP 0571852 B2 EP0571852 B2 EP 0571852B2 EP 93107974 A EP93107974 A EP 93107974A EP 93107974 A EP93107974 A EP 93107974A EP 0571852 B2 EP0571852 B2 EP 0571852B2
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EP
European Patent Office
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wheel
wheel set
sleeper
infrared
hollow track
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EP93107974A
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French (fr)
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EP0571852A1 (de
EP0571852B1 (de
Inventor
Gerd Wetzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RABOTEK INDUSTRIE-COMPUTER GMBH
Original Assignee
Rabotek Industrie-computer GmbH
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6459923&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0571852(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Rabotek Industrie-computer GmbH filed Critical Rabotek Industrie-computer GmbH
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Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/04—Detectors for indicating the overheating of axle bearings and the like, e.g. associated with the brake system for applying the brakes in case of a fault
    • B61K9/06—Detectors for indicating the overheating of axle bearings and the like, e.g. associated with the brake system for applying the brakes in case of a fault by detecting or indicating heat radiation from overheated axles

Definitions

  • the invention relates to a device for temperature detection according to the preamble of claim 1.
  • measuring geometries are used whose inclination angle> Is 90 °. These orders require at least an additional track switching device to limit the Measuring range.
  • the specified measuring points can only be reached, e.g. Magnetic track or eddy current brakes not lowered, i.e. not in Are braking position.
  • the measuring geometry of the scanning systems can be such arrangements by vibration or mechanical Blows, e.g. by drooping vehicle and / or load parts change unnoticed what to significant operational risks.
  • the cable connections are at these superstructures are usually laid on the superstructure, in order to avoid cables even when the ground is frozen to enable exchange. Damage to this electrical connections are therefore relatively common.
  • Touch voltages can be used in the previously used rail-mounted measuring systems with 220 V are supplied, and for routes that have track circuit free notification are equipped only by the electrical Connection of a scanner to the respective rail will be realized.
  • the earth connection is disconnected and Live infrared scanner housing can be used for the maintenance personnel are at risk of death.
  • the invention is based on the object Overcome disadvantages and specify a facility with the any wheelset and / or vehicle part with the shortest possible measuring distance can be monitored, their measuring systems at each Place parallel to the threshold, i.e. also between the Rails can be arranged, their measurement geometries unchangeable and their measuring systems neither are mechanically influenced electrically.
  • the device according to the invention stands out characterized in that by suitably arranged deflection units the individual infrared sources of each vehicle and / or wheel set scanned several times in parallel and the infrared radiation in total in parallel fed to one or more infrared receiver units becomes.
  • the device is housed in a hollow track sleeper in parallel is arranged to the track sleepers.
  • the individual deflection units are with or equipped with several locking units, through which the infrared radiation reaches the deflection unit.
  • the infrared radiation can be deflected by the latter and / or clocked and / or hidden.
  • the one in the hollow track sleeper arranged infrared receiving unit can receive multiple signals and if necessary link together. Due to the relatively large Distance to the rails and due to the electrical Shielding by the supporting metal profile is the electromagnetic influence of this receiving unit reduced to a minimum. All supply and data lines are through the Metal profile electrically and mechanically protected.
  • the threshold on the rail installed devices for recording the wheel support pressure and the acceleration of the rail or the threshold in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the rail can determine the exact wheel position and thus the measuring range parallel to the track axis from Ache Axis determined and set and the measured values in one downstream evaluation unit may be corrected.
  • the temperature values are thus on the evaluation unit all wheelset components and various vehicle components, total wheelset weight, as well as the wheel loads available.
  • measurement variables are available, which is also related to the condition of the wheel Imbalance and tread damage, which is a cause for bearing damage, provide information.
  • Fig.1 is between two track sleepers 2 one Hollow track sleeper 11 shown, in which both the deflection units 9 and the IR receiving unit 15 housed are. In addition, in Fig.1 are still Closure units 9a to recognize the Deflection units are covered.
  • Fig.2 shows on the carried by the sleepers 2 Rails 1 a wheel set consisting of the wheels 4, the wheelset shaft 6 and the wheelset bearings 5.
  • the wheelset shaft 6 also carries the drive motor 3.
  • the accelerometers are on the two rails 1 7 attached, from which cable connections 7a to a not shown Lead evaluation unit.

Landscapes

  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Temperaturerfassung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zu diesem Zwecke sind bei nahezu allen Bahnverwaltungen Infrarotmeßsysteme eingesetzt, die auf Betonfundamenten oder an den Schwellen oder an den Schienen befestigt sind und aus Gründen der Freihaltung des Freiraumprofils außerhalb des Raumes zwischen den beiden Schienen befestigt werden müssen. Zwei Schienen plus den Schwellen bilden dabei das Gleis.
Alle diese bekannten Einrichtungen haben gravierende Nachteile bezüglich der notwendigen Anzahl von Gleisschalteinrichtungen, der zwangsläufig aufwendigen Befestigungen, der mechanischen und elektrischen Beeinflußbarkeit, der Konstanz der Meßgeometrie, der mit einer Anordnung pro Achse überwachbaren Radsatz- bzw. Fahrzeugelemente und der elektrischen Sicherheit bezüglich des Berührungsschutzes gegen lebensgefährdende elektrische Spannungen an den Gehäusen der Abtasteinrichtungen.
Bei den herkömmlichen Meßsystemen müssen zur Überwachung von Einrichtungen, die zwischen den Laufrädern eines Radsatzes angeordnet sind, Meßgeometrien eingesetzt werden, deren Inklinationswinkel > 90° beträgt. Diese Anordnungen erfordern mindestens ein zusätzliches Gleisschaltmittel zur Eingrenzung des Meßbereiches. Zudem können die festgelegten Meßstellen nur erreicht werden, wen z.B. Magnetschienen- oder Wirbelstrombremsen nicht abgesenkt, d.h. nicht in Bremsstellung sind.
Außerdem ist ein direkter Einfall des Sonnenlichtes in derartige Anordnungen bei tiefstehender Sonne möglich und führt zu Fehlalarmen während der Zugfahrten.
Die Befestigung der Meßsysteme an Schiene, Schwelle oder auf Betonfundamenten ist wegen des relativ hohen Gewichtes, von bis zu 50 kg, extrem aufwendig. Die mechanische Beeinflussung der schienen-bzw. schwellenbefestigten Einrichtungen führt zu häufigen Systemstörungen und damit zu einer Verringerung der Verfügbarkeit und zu einer Erhöhung der Instandhaltungsaufwendungen.
Die Meßgeometrie der Abtastsysteme kann sich bei derartigen Anordnungen durch Vibration oder mechanische Schläge, z.B. durch herabhängende Fahrzeug- und/oder Ladungsteile unbemerkt verändern, was zu erheblichen Betriebsgefährungen führen kann. Zum Schutze der Abtastsysteme müssen daher Abweisbleche installiert werden, die den Instandhaltungsaufwand erheblich erhöhen. Die Kabelverbindungen werden bei diesen Aufbauten üblicherweise auf dem Oberbau verlegt, um auch bei gefrorenem Boden einen Kabelaus tausch zu ermöglichen. Beschädigungen an diesen elektrischen Verbindungen sind daher relativ häufig.
Die elektrische Sicherheit gegen unzulässig hohe Berührungsspannungen kann bei den bislang eingesetzten schienenbefestigten Meßsystemen, die mit 220 V versorgt werden, und bei Trassen, die mit Gleiskreisfreimeldung ausgestattet sind, nur durch die elektrische Verbindung eines Abtasters mit der jeweiligen Schiene realisiert werden. Bei abgelöster Erdverbindung und spannungsführendem Infrarotabtastergehäuse kann für das Instandhaltungspersonal Lebensgefahr bestehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden und eine Einrichtung anzugeben, mit der jedes beliebige Radsatz- und/oder Fahrzeugteil mit der kürzestmöglichen Meßstrecke überwacht werden kann, deren Meßsysteme an jeder Stelle parallel zur Schwelle, also auch zwischen den Schienen, angeordnet werden können, deren Meßgeometrien unveränderbar und deren Meßsysteme weder mechanisch noch elektrisch beeinflußbar sind.
Diese Aufgabe ist durch eine Einrichtung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß durch geeignet angeordnete Umlenkeinheiten die einzelnen infrarotquellen eines jeden Fahrzeugs und/oder Radsatzes mehrfach parallel abgetastet werden und die Infrarotstrahlung insgesamt parallel einer oder mehreren Infrarotempfängereinheiten zugeführt wird.
Die Einrichtung ist in einer Hohlgleisschwelle untergebracht die parallel zu den Gleisschwellen angeordnet ist.
Die einzelnen Umlenkeinheiten sind mit einer oder mehreren Verschlußeinheiten ausgestattet, durch welche die Infrarotstrahlung in die Umlenkeinheit gelangt. Durch letztere kann die Infrarotstrahlung umgelenkt und/oder getaktet und/oder ausgeblendet werden.
Die in der Hohlgleisschwelle angeordnete Infrarotempfangseinheit kann mehrere Signale empfangen und gegebenenfalls miteinander verknüpfen. Durch den relativ großen Abstand zu den Schienen sowie auf Grund der elektrischen Abschirmung durch das tragende Metallprofil ist die elektromagnetische Beeinflussung dieser Empfangseinheit auf ein Minimum reduziert. Alle Versorgungs- und Datenleitungen sind durch das Metallprofil elektrisch und mechanisch geschützt.
Durch die im Bereich der Schwelle an der Schiene installierten Einrichtungen zur Erfassung des Radauflagedruckes und der Beschleunigung der Schiene bzw. der Schwelle in Richtung senkrecht zur Schienenlängsachse kann die genaue Radposition ermittelt und somit der Meßbereich parallel zur Gleisachse von Ache zu Achse ermittelt und eingestellt und die Meßwerte in einer nachgeschalteten Auswerteeinheit ggf. korrigiert werden.
An der Auswerteeinheit stehen somit die Temperaturwerte aller Radsatzkomponenten und diverser Fahrzeugkomponenten, das Radsatzgewicht insgesamt, sowie die Radlasten zur Verfügung.
Im Zusammenhang mit den Beschleunigungswerten und dem Raddruck stehen Meßgrößen zur Verfügung, die auch auf den Zustand des Rades in Bezug auf Unwuchten und Laufflächenschäden, die eine Ursache für Lagerschäden sind, Aufschluß geben.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
1 schematisch die Anordnung einer Hohlgleisschwelle parallel zwischen zwei Gleisschwellen in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2
schematisch den Aufbau der Einrichtung in einer Hohlgleisschwelle mit darüberstehendem Radsatz mit Antriebsmotor, innen- und außenliegenden Radsatzlagern und Bremsen,
Fig. 3
schematisch einen Schnitt durch den Radsatz und durch die Hohlgleisschwelle mit dem Verlauf der IR-Strahlung von den Quellen zur IR-Empfangseinheit.
In Fig.1 ist zwischen zwei Gleisschwellen 2 eine Hohlgleisschwelle 11 gezeigt, in der sowohl die Umlenkeinheiten 9 als auch die IR-Empfangseinheit 15 untergebracht sind. Außerdem sind in Fig.1 noch die Verschlußeinheiten 9a zu erkennen, mit denen die Umlenkeinheiten abgedeckt werden.
Fig.2 zeigt auf den von den Schwellen 2 getragenen Schienen 1 einen Radsatz, der aus den Laufrädern 4, der Radsatzwelle 6 sowie den Radsatzlagern 5 besteht. Dabei trägt die Radsatzwelle 6 auch den Fahrmotor 3.
An den beiden Schienen 1 sind die Beschleunigungsaufnehmer 7 angebracht, von denen aus Kabelanschlüsse 7a zu einer nicht weiter dargestellten Auswerteeinheit führen.
Aus der Stirnseite der Hohlgleisschwelle 11 treten Kabel 10 aus, welche die Empfangseinheit mit der genannten Auswerteeinheit verbinden.
Mittels der Pfeile 8 ist der Verlauf der verschiedenen Meßstrahlen (die Meßgeometrie) angedeutet. Dies ist insbesondere aus der Fig.3 erkennbar, in deren Schnittbild der Verlauf der Pfeile 8 (= IR-Strahlung) vom Fahrmotor 3 bzw. von den Laufrädern 4 bzw. von den Radsatzlagern 5 dargestellt ist Zusätzlich hierzu sind alle bislang eingesetzten Bremseinrichtungen, wie z.B. Klotz-, Wellenscheiben- und Radscheibenbremsen eingezeichnet, die pauschal mit 12 beziffert sind. Von ihnen verlaufen ebenfalls Pfeile 8 (=IR-Strahlung) über die Umlenkeinheiten 9 zu der IR-Empfangseinheit 15. In ihr erfolgt die Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrische Energie, wobei die ankommenden Signale außerdem verstärkt werden.

Claims (6)

  1. Einrichtung zur Erfassung der Temperaturen der Radsatzwelle und/oder Fahrmotoren und/oder der Laufradscheiben und/oder Radbremsscheiben und/oder Wellenbremsscheiben und/oder zwischen den Rädern liegender Radsatzlager und/oder in den Laufradscheiben angeordneter Radsatzlager und/oder an den Wellenenden an den Radaußenseiten angeordneter Radsatzlager und/oder von Strahlungsflächen oder Wärmequellen, an die Temperaturen von nicht direkt zugänglichen aber zu überwachenden Fahrzeug- und/oder Radsatzelementen durch Wärmeleitung übertragen werden oder mit denen diese nachgebildet werden, dadurch gekennzeichnet ,
    daß durch geeignet im Gleis angeordnete Infrarotstrahlungsumlenkeinheiten (9) die einzelnen Infrarotquellen eines jeden Radsatzes (3-6) und/oder des Fahrzeuges selbst mehrfach parallel, und alle Quellen insgesamt parallel, mehrfach einer Infrarotempfangseinheit (15) zugeleitet und in dieser Einheit die Strahlungsenergie jeder mehrfach parallel eingespiegelten Wärmequelle parallel in elektrische Signale umgewandelt werden, wobei die Infrarotstrahlungsumlenkeinheiten (9) und die Infrarotempfangseinheit (15) ganz oder teilweise in einer Hohlgleisschwelle (11) angeordnet sind, und daß zum Zwecke der Erfassung der Radposition und zur Infrarotmeßwertkorrektur, zwischen jeder der beiden Schienen (1) und deren Auflager, die die besagte IR-Empfangseinheit (15) trägt. Beschleunigungsaufnehmer (7) installiert sind, die eine Ermittlung des jeweiligen Raddrucks und/oder der Beschleunigungswerte eines darüberfahrenden Rades (4) ermöglichen, und die elektrischen Signale der Radsatztemperatur-, Radsatzpositions-, Radgewichts- und /oder Beschleunigungsmessungen in einer nachgeschalteten Auswerteeinheit derart aufbereitet werden, daß an einer geeigneten Schnittstelle der Auswerteeinheit die absoluten Einzeltemperaturwerte und durch die jeweiligen Gewichts- und Beschleunigungswerte korrigierten Temperaturprofile und die Gewichts- und Beschleunigungswerte der Radsätze (3-6) und des Fahrzeuges abegriffen werden können.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren Ausdehnung zur Fahrtrichtung derart gewählt ist, daß die Erfassung aller Radsatzkomponenten mittels infrarotoptischer Einrichtungen ermöglicht wird.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlengänge (8) der Infrarotstrahlung der genannten Fahrzeug- und Radsatzkomponenten durch die unter den Schienen (1) angeordnete Hohlgleisschwelle (11) verlaufen und in der Hohlgleisschwelle derart umgelenkt werden, daß die Strahlung zur IR-Empfangseinheit (15) gelangt.
  4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die IR-Strahlung durch je eine für die Aufgabenstellung besonders angeordnete und/oder gemeinsame, mit elektrisch steuerbaren, beweglichen, mittelbar oder unmittelbar an der Hohlgleisschwelle (11) befestigten Verschlußeinheiten (9a) in die Hohlgleisschwelle (11) gelangt.
  5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswerteeinheit der Radsatzdiagnoseeinrichtung ganz oder teilweise in die Hohlgleisschwelle (11) integriert bzw. Bestandteil einer solchen Schwelle ist.
  6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet , daß die Umlenkeinheiten (9), die IR-Empfangseinheit (15) und die Auswerteeinheit in der Hohlgleisschwelle (11) fest oder elastisch schwingungsdämpfend angebracht sind, und daß bei festem Oberbau (Beton) die Hohlgleisschwelle (11) derart dimensioniert ist. daß sie unter den Schienen (1) quer zur Fahrtrichtung installiert werden kann, ohne bei Gleisinstallation und Gleisinstandhaltungsmaßnahmen ein Hindernis darzustellen.
EP93107974A 1992-05-29 1993-05-17 Radsatzdiagnoseeinrichtung zur Überwachung fahrender Eisenbahnfahrzeuge Expired - Lifetime EP0571852B2 (de)

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DE4217681 1992-05-29

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ES (1) ES2085677T5 (de)
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