AT399851B - Verfahren zum überwachen des zustandes von schienenweichen - Google Patents

Description

AT 399 851 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen des Zustandes von Schienenweichen und zum Erfassen von vorzeitigem Verschleiß im Bereich der Zungenschienen einer Weiche.

Aus der DE-A-13511891 ist bereits eine Stell-, Sicherungs- und Überwachungseinrichtung an Weichen bekanntgeworden, bei weicher eine Mehrzahl von elektromotorisch angetriebenen Weichenantrieben mit s einem Innenverschluß zum Einsatz gelangte. Mittels einer Rahe von Sensoren wurde bet dieser bekannten Einrichtung die jeweilige Schieberendiage und deren Sicherheitszustand überwacht Eine Reihe derartiger Einheiten wurde zu Funktionsbereichen zusammengefaßt und Jeweils gemeinsam gesteuert und überwacht. Im besonderen ist der DE-A-12630387 eine Überwachungseinrichtung für die Endlagen schwenkbarer Schienen von Eisenbahnweichen zu entnehmen, bet welchen für beide Endlagen jeder schwenkbaren 70 Schiene Schalter vorgesehen waren. Eine Auswerteeinrichtung zum Melden einer ordnungsgerechten Endlage erfaßte hiebei das Ansprechen aller Schalter Jeder schwenkbaren Schiene für eine Endlage und das gleichzeitige Nichtansprechen aller Schalter für die jeweils andere Endlage.

Beim bekannten Einsatz von Sensoren an Schienenweichen wurde somit jeweils die endgültige Stellage überwacht um auf diese Weise die Sicherheit beim Befahren der Weichen sicherzustelien. Ein sicheres 75 Befahren einer Weiche ist aber auch dann noch möglich, wenn eine Endlage unter Einhaltung einer vorbestimmten Toleranz eingehalten wird. Innerhalb dieser vorbestimmten Toleranz können Verschleißerscheinungen im Radlaufbereich zwar meßbare Veränderungen bewirken, welche jedoch bei den bekannten Einrichtungen nicht erfaßt werden konnten. Ein übermäßiger Verschleiß im Bereich einer Schienenweiche wurde daher bei den bekannten Einrichtungen erst dann signalisiert wenn die Sicherheit der Weiche nicht 20 mehr gegeben war. Zu einem derartigen Zeitpunkt sind Wartungsarbeiten bereits wesentlich aufwendiger und führen zu wesentlich längeren Betriebsstillständen.

Kontrollsensoren, insbesondere Näherungssensoren, werden, wie bereits in der CH-PS-663 389 und der ‘ GB-A-2 135 802 beschrieben, für die Detektion von auf Fahrschienen vorüberiaufenden Eisenbahnrädem bzw. Achsen verwendet 25 Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß Verschieißerscheinungen bereits vor dem Zeitpunkt sicher erkannt werden, zu weichem ein sicheres Befahren der Weiche nicht mehr gegeben ist. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungs-gemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß die Signale wenigstens eines an sich bekannten Näherungssensors im Bereich der Zungenschienen während des Befahrens der Welche ausgewertet werden, daß der so beim Befahren ermittelte kleinste Wert des Abstandes gespeichert wird, daß die Änderung des gemessenen kleinsten Wertes sowie wenigstens ein erster Grenzwert für den kleinsten Abstand miteinander verglichen werden und daß bei Überschreiten dieses ersten Grenzwertes ein Wartungssigna) generiert wird. Während zum sicheren Befahren von Weichen ein maximaler Abstand des Zungenprofils von der Backenschiene nicht überschritten werden darf, kann nun dadurch, daß während des Befahrens der Weiche die Signale 35 eines Näherungssensors im Bereich der Zungenschienen ausgewertet werden, eine zusätzliche Auswertung dann erzielt werden, wenn der beim Befahren ermittelte kleinste Wert des Abstandes gespeichert wird. Ein derartiger kleinster Wert des Abstandes entspricht in aller Regel einem Wert, bei welchem die Sicherheit zum Befahren der Weiche in keiner Weise in Frage gestellt wird. Dadurch, daß nun die Änderung des gemessenen kleinsten Wertes mit einem ersten Grenzwert verglichen wird, wird die Möglichkeit geschaffen, 40 bereits frühzeitig eine Gratbildung zu erkennen, wobei das Erreichen des ersten Grenzwertes im Falte des gemessenen kleinsten Wertes beim Befahren der Weiche noch in keiner Weise eine Bedeutung für die Sicherheit des Befahrens der Schienenweiche hat Bei Oberschraten dieses ersten'Grenzwertes kann somit erfindungsgemäß ein Wartungssignal generiert werden und der Wartungsaufwand ist zu einem derartigen frühen Zeitpunkt wesentlich geringer und ohne lange Betriebsunterbrechungen, beispielsweise durch 4s Oberschieifen der entsprechenden Anlagestellen der Zungenschiene an der Backenschiene möglich. Insbesondere die Überwachung der Änderung des gemessenen kleinsten Wertes über die Zeit ermöglicht frühzeitig Rückschlüsse auf di9 Art des Verschieisses, wobei alle diese Aussagen bereits zu einem Zeitpunkt getroffen werden können, zu welchem die Betriebssicherheit der Weiche noch voll gegeben ist Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß die Meßwerte des kleinsten so Abstandes der Zunge von der Backenschiene an einer Steile überwacht werden, an welcher die Oberkante der Zungenschiene in unverschlissenem Zustand höher als 14 mm unter der Backenschienenoberkante bzw. der Fahrkante liegt Die Anordnung eines Näherungssensors an einer Stelle, an welcher die Oberkante der Zungenschiene tiefer als der angegebene Grenzwert liegt würde zu Verfälschungen des Ergebnisses Anlaß geben, da an dieser Stelle eine Kollision der Radiauffiäche des Rades mit der Zungenschienenober-56 kante nicht zu befürchten ist Meßwerte an derartigen Stellen können daher nur eine unbefriedigte Aussage über die mögliche Gratbildung geben, da eine Gratbildung an der Lauffläche dar Backenschiene an diesen Stellen nicht ohne weiteres zu einer Veränderung der Endlage der Zungenschienen führt. Die Wahl der entsprechenden Position für die Näherungssensoren ist somit für die Aussagekraft in bezug auf die 2

AT 399 851 B mögliche Gratbildung von wesentlicher Bedeutung.

Mit Vorteil kann eine derartige Verfahrensweise gleichzeitig auch dazu verwendet werden, die Weichensicherheit einer zusätzlichen Kontrolle zu unterziehen. Während das Erreichen des ersten Grenzwertes für den kleinsten Abstand zwischen Zungenschiene und Backenschiene beim Befahren der Weiche zunächst noch keine Aussage über die Sicherheit beim Befahren in sich birgt, da der erste Grenzwert wesentlich kleiner gewählt wird als die für die Sicherheit beim Befahren zulässige Toleranz, kann dann, wenn, wie es einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäfien Verfahrens entspricht, wenigstens ein zweiter, größerer Grenzwert für den Abstand der Zungenschiene von der Backenschiene mit dem Meßwert verglichen wird, bei Überschreiten des zweiten Grenzwertes ein Warnsignal ausgeiöst werden. Dieses Warnsignal kann unmittelbar dazu verwendet werden um die Weiche für weiteres Befahren zu sperren.

In besonders einfacher Weise kann das Verfahren so durchgeführt werden, daß das Sensorsignal über einen A/O-Wandler in ein digitales Signal umgewandalt wird und einem Minimaiwertspeicher zugeführt wird und daß der Speicherinhait des Minimaiwertspeichers nach einem Zeitraum mit dem Grenzwert verglichen wird, welcher Zeitraum größer ist als der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen des Sensorsignales. Die Digitalisierung des Sensorsignales vor der werteren Verarbeitung erlaubt es, das Signal über längere Signalieitungen ohne Gefahr einer Verzerrung des Signales zu übertragen und bietet damit eine einfache Möglichkeit die Auswerteschaltung in einem entsprechenden Abstand von der Weiche anzuordnen und auf diese Weise gegen Fremdeinflüsse zu schützen. Dadurch, daß ein derartiges Signal einem Minimalwertspeicher zugeführt wird, können einfache Speicherbauterle Verwendung finden und dadurch, daß lediglich der Speicherinhait des Minimalwertspeichers nach einem Zeitraum mit dem Grenzwert verglichen wird, welcher Zeitraum größer ist als der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen des Sensorsignales, wird der Rechenaufwand für den Vergleich wesentlich herabgesetzt. Gleichzeitig wird sichergestelft, daß tatsächlich ein kleinster Wert erfaßt wird, da eine Mehrzahl von Sensorwerten dem Minimalwertspeicher zugeführt wurden und auf diese Weise das Auffinden eines tatsächlichen Minimums erleichtert wird.

In besonders einfacher Weise kann bei diesem Verfahren In der Folge so vorgegangen werden, daß der Minimalwertspeicher nach dem Vergleich des Speicherinhaltes mit dem Grenzwert rückgese» wird und daß das Ergebnis des Vergleiches mit dem Grenzwert oder der aufgefundene Minimalwert gesondert gespeichert wird. Auf diese Weise kann ohne Übermäßigen Speicheraufwand die Langzeitänderung der Kleinstwerte erfaßt werden, so daß Voraussagen bzw. Prognosen über kritische Gratbildungen im Befahrungsbereich der Zone oder Backenschiene möglich werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert In dieser zeigen Fig.1 einen Schnitt durch eine Backenschiene und eine Zungenschiene im Bereich der Anordnung eines Sensors; Rg.2 eine schematische Darstellung einer ersten SchaJtungsanordnung für die Auswertung der Meßwerte des Sensors nach Fig.1 und Rg. 3 eine abgewandelte Ausbildung einer derartigen Auswerteschaltung.

In Fig.1 ist mit 1 eine Backenschiene bezeichnet, in deren Steg ein Näherungssensor 2 angeordnet Ist Ein derartiger Näherungssensor kann beispielsweise als Analogsensor ausgebildet sein und als induktiver oder kapazitiver Sensor beschältet sein. Das Signal eines derartigen Sensors 2 ist abhängig vom Abstand der Stirnfläche des Sensors von einem sich dieser Stirnfläche nähernden Teil, welcher im Fall der Rg.1 von einer Zungenschiene 3 gebildet ist. Bei idealer Anlage der Zungenschiene 3 an der Backenschiene 1 liegen die Aniageflächen plan aneinander, so daß ein Spalt zwischen diesen Rächen nicht besteht. Im Falle einer Verformung der Backenschiene im Kopfbereich oder der Zungenschiene im Radüberlaufbereich, wird im Bereich der Anlage der Zungenschiene 3 an der Backenschiene 1 ein Abstand l entstehen, welcher in Abhängigkeit von der Größe der durch Verformung entstandenen Gratbiidung entsprechend größer wird. Ein kritischer Abstand i kann durch den Sensor 2 erkannt werden, wobei ein derartiger kritischer Abstand i wesentlich kleiner sein kann als ein weiterer kritischer Abstand, welcher die Sicherheit des Befahrens der Weiche bereits nicht mehr gewährleistet

In Fig.2 ist ersichtlich, daß das Signal des Sensors 2 zunächst einem AnaJog-Digitalwandler 4 und in der Folge einem Minimalwertspeicher 5 zugeführt wird. Der Inhalt des Minimalwertspeichers 5 wird in regelmäßigen Abständen einem Grenzwertvergleich in einer Vergleicherschaltung 8 unterworfen.

Je nach Beschaltung des analogen Digitalwsidlers können, hier Strom- oder Spannungssignale gewandelt werden. Im Fall der Ausbildung nach Fig.2 ist ein Arbeitswiderstand 7 ersichtlich, an weichem in Abhängigkeit von einem Sensorstrom eine bestimmte Spannung abfällt.

Bei der Ausbildung nach Rg.2 kann beispielsweise mit einer Abtastfrequenz von 1 kHz das Sensorsignal über einen schnellen Anatogdigitaiwandier 4 zu einem Minimalwertspeicher 5 geleitet werden und pro Tag einmal ein Grenzwertvergleich durchgeführt werden, der dann über einen längeren Zeitraum gesondert gespeichert wird. Auf diese Weise ist ein Anstieg des Minimalwertes i erkennbar. 3

Claims (5)

1. AT 399 851 B Der digitale Minimalwertspeicher kann täglich wieder rückgesetzt werden, wobei durch die hohe Abtastfrequenz der Minimalwert mit hoher Sicherheit erfaßt wird. Mit einer analogen Ausbildung, wie in Fig.2 dargestellt, kann auch mit geringerer Abtastfrequenz gearbeitet werden und es können beispielsweise über einen längeren Zeitraum die Sensorsignale beobachtet werden. Ober einen entsprechend längeren Zeitraum können gleichfalls mit Sicherheit kleinste Werte erfaßt werden und entsprechend ausgewertet werden. Bei der Ausbildung nach Fig,3 wird das Signal des Sensors 2 als analoger Wert gespeichert und im Systemzykäus abgefragt Die entsprechende Schaltung (sample and hold) ist mit 6 bezeichnet Eine Ablesung des analogen Minimalwertes erfolgt in der Folge in wesentlich längeren Zeitintervatlen, wobei nach Analogdigitalwandlung in einem entsprechenden A/D-Konverter wiederum die Abspeicherung in einem Minimaiwertspeicher 5 erfolgen kann. Mit 6 ist wiederum schematisch der Grenzwertvergleich angedeutet Das Ausgangssignal der Zungenlagesensoren kann hlebBi bei der Probemontage bei glattem Anliegen der Zunge an der Backenschiene auf 0 kalibriert werden. Sobald es zu einer Gratbildung kommt wird dieser Minimalwert 0 nicht mehr erreicht, so daß nach einer Vergrößerung dieses Abstandes zwar noch mit hoher Sicherheit gegenüber dem maximal zulässigen Wert ein Befahren der Weichen zulässig erscheint, ein Erkennen von Fehlem und insbesondere einer Gratbridung aber nur dann ermöglicht wird, wenn auch kleinere Vergrößerungen dieses Abstandes erfaßt werden. Während beispielsweise eine Überschreitung des Maximalwertes von 3 mm bereits für Sicherheitsüberlegungen als kritisch angesprochen werden müßte und zur Unterbrechung des Betriebes der Weiche führen müßte, hat sich gezeigt, daß bei Überholung der zur Gratbildung neigenden Bauteile bei einem vorbestimmten ersten Grenzwert beispielsweise bei einem Abstand I von etwa 1,5 mm, ein unterbrechungsarmer Betrieb möglich ist, welcher bei ausreichendem Sicherheitsabstand zum kritischen Abstand den Wartungsaufwand wesentlich herabsetzt. Patentansprüche 1. Verfahren zum Überwachen des Zustandes von Schienenweichen und zum Erfassen von vorzeitigem Verschleiß im Bereich der Zungenschienen einer Weiche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale wenigstens eines an sich bekannten Näherungssensors (2) im Bereich der Zungenschienen (3) während des Befahrens der Weiche ausgewertet werden, daß der beim Befahren ermittelte kleinste Wert des Abstandes (t) gespeichert wird, daß die Änderung des gemessenen kleinsten Wertes sowie wenigstens ein erster Grenzwert für den kleinsten Abstand (l) miteinander verglichen werden und daß bei Überschreiten dieses ersten Grenzwertes ein Wartungssignal generiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte des kleinsten Abstandes (t) der Zunge von der Backenschiene (1) an einer Stelle überwacht werden, an welcher die Oberkante der Zungenschiene (3) in unverschlissenem Zustand höher als 14 mm unter der Backenschienenoberkante bzw. der Fahrkante liegt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zweiter, größerer Grenzwert für den Abstand (1) der Zungenschiene (3) von der Backenschiene (1) mit dem Meßwert verglichen wird und daß bei Überschreiten des zweiten Grenzwertes ein Warnsignal ausgelöst wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsignal Über einen A/D-Wandler in ein digitales Signal umgewandett wird und einem Minimalwertspeichar (5) zugeführt wird und daß der Speicherinhalt des Minimalwertspeichers (5) nach einem Zeitraum mit dem Grenzwert verglichen wird, welcher Zeitraum größer ist als der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen des Sensorsignales.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Minirnalwertspeicher (5) nach dem Vergleich des Speicherinhaltes mit dem Grenzwert rückgesetzt wird und daß das Ergebnis des Vergleiches mit dem Grenzwert oder der aufgefundene Minimalwert gesondert gespeichert wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4