CZ307759B6 - Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla - Google Patents

Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla Download PDF

Info

Publication number
CZ307759B6
CZ307759B6 CZ2017-68A CZ201768A CZ307759B6 CZ 307759 B6 CZ307759 B6 CZ 307759B6 CZ 201768 A CZ201768 A CZ 201768A CZ 307759 B6 CZ307759 B6 CZ 307759B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
axis
ring
measuring
wagon
meters
Prior art date
Application number
CZ2017-68A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ201768A3 (cs
Inventor
Michal FALTA
Original Assignee
Level, S.R.O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Level, S.R.O. filed Critical Level, S.R.O.
Priority to CZ2017-68A priority Critical patent/CZ307759B6/cs
Priority to US16/483,814 priority patent/US11072351B2/en
Priority to CN201880009577.5A priority patent/CN110267858B/zh
Priority to EP18747109.9A priority patent/EP3619088A4/en
Priority to PCT/CZ2018/000007 priority patent/WO2018141315A1/en
Publication of CZ201768A3 publication Critical patent/CZ201768A3/cs
Publication of CZ307759B6 publication Critical patent/CZ307759B6/cs

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1846—Rotary generators structurally associated with wheels or associated parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D43/00—Devices for using the energy of the movements of the vehicles
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0054—Train integrity supervision, e.g. end-of-train [EOT] devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or trains, e.g. trackside supervision of train conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/26—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating armatures and stationary magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0027—Radio-based, e.g. using GSM-R
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2205/00—Communication or navigation systems for railway traffic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/40—Handling position reports or trackside vehicle data
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/527—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to vibration and noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/10—Railway vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Zařízení obsahuje měřicí zařízení (1) zahrnující alespoň senzor polohy, zařízení (2) na komunikaci měřených veličin do externího zařízeníústrojí (5) na převod mechanické energie osy na elektrickou uspořádané k zásobování měřicího zařízení (1) a komunikačního zařízení (2) elektrickou energií apaměť (3) s uloženým identifikačním kódemZařízení má tvar prstence (4), nasazeného na ose vozidla tak, že ji kruhově obepíná. Prstenec (4) je tvořen alespoň dvěma částmi (4a, 4b), které jsou upraveny pro permanentní spojení kolem osy vozidla. Ústrojí (5) na převod mechanické energie osy na elektrickou je tvořeno obvodovou dutinou (5a) ve vnitřní části prstence, v níž je volně umístěn permanentní magnet (5b) a po jejímž obvodu je umístěna jedna cívka až čtyři cívky (5c). Zařízením (2) na komunikaci měřených veličin je bezdrátový vysílač s GSM rozhraním nebo radiofrekvenčním rozhraním uspořádaný pro komunikaci naměřených veličin společně s kódem identifikace (3) osy do externí zpracovací jednotky. Měřicí zařízení (1) zahrnuje senzor polohy GNSS a alespoň některé z měřidel: měřidla počtu otáček, měřidla teploty, měřidla úrovně vibrací osy.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká elektronického zařízení na monitorování provozních parametrů osy (nemotorového) vozidla, zejména osy železničního vagónu či jízdního kola, případně jeho nákladu a příslušenství, zahrnující zejména stanovení polohy, měření veličin udávajících stav osy, počet otáček a komunikaci těchto dat do externího sběrného zařízení pro další zpracování.
Dosavadní stav techniky
Při vlakovém provozu existuje potřeba kontrolovat stav tažených vagónů, zejména stav náprav a os vagónů. Zjišťují se určité provozní veličiny jako počet otáček, teplota, úroveň vibrací osy a případně poloha vagónu prostřednictvím GPS. Tyto údaje je možno použít k výpočtu odvozených veličin, jako je rychlost, ujetá vzdálenost, ale i informací o zablokování osy a varovných hlášení. Případně lze zjišťovat určité provozní údaje týkající se nákladu např. otevření, přetížení, teplotu nákladového prostoru atd.
Specifikem vagónů je to, že každý vagón v dané vlakové soupravě může být určen pro jinou destinaci a vagóny jsou během transportu zařazovány do různých souprav, a proto je důležité, mít možnost sledovat jejich aktuální pohyb a technický stav. Dalším specifikem je to, že nejsou připojeny na přívod elektrické energie, a proto není možné měřit požadované veličiny konvenčně.
Některé z měřených veličin lze v současnosti sledovat pomocí zařízení napájených z baterií, které se lepí nebo magneticky přichycují na boční stěnu vagónu, případně zespodu do konstrukce vagónu. Nevýhodou těchto zařízení je možnost poškození nebo zcizení zařízení, ale zejména je nutná péče o dostatek energie v jejich bateriích. Pravidelné dobíjení nebo výměna baterií provoz takovýchto zařízení velmi prodražuje a znemožňuje jejich hromadné používání. Pokud jsou tato zařízení provozována ve velmi úsporném energetickém režimu, aby se prodloužila výdrž baterie, není možné monitorované veličiny zjišťovat tak často, jak je požadováno. Vzhledem k tomu, že jsou zařízení odnímatelná, není zaručena správná identifikace vagónu ani jeho příslušenství jako jsou například nápravy.
Dalším zařízením poskytujícím provozní informace vagónu jsou zařízení upevnitelná na kola vagónu, která k provozu využívají energii z pohybu kola. V dokumentu EP 2323886 společnosti PJMesstechnik je popsáno zařízení na zjišťování polohy vagónu připevněné na kolo vagónu, využívající energii z otáčení kola.
Společnost PERPETUUM LTD dodává na trh měřicí zařízení upevnitelná na kola vagónu využívající vibrační energii kola. V dokumentu GB 2486008 je popsán monitorovací systém využívající dva zdroje energie: energii prostředí a radiofirekvenční energii. Generovaná energie velmi pravděpodobně není v těchto případech dostačující.
Dále je z patentového dokumentu WO 2009/109200 známo zařízení tvořené pro připevnění k rotační části železničního vozidla obsahující elektronickou jednotku opatřenou transducerem, uzpůsobenou ke sběru signálů vztahujících se k rotaci, pro detekci a zhodnocení během pohybu železničního vozidla. Zařízení je uspořádáno k vydávání signálů představujících detekovaný a hodnocený parametr. Zařízení je ve formě boxu zahrnujícího elektronickou jednotku a je připevněno k ose kola, pomocí kruhu uspořádaného kolem osy kola v poloze mezi dvěma koly. Zařízení na transformaci energie je tvořeno např. piezoprvky, přeměnou vibrační energie nebo teploty. Uvedené zařízení nevyužívá mechanickou energii z rotace osy, ani jeho konstrukce neumožňuje použití zařízení na využití mechanické energie z rotace osy, což je pro předkládaný vynález stěžejní. Další podstatnou nevýhodou je, že neobsahuje senzor polohy, protože zařízení,
- 1 CZ 307759 B6 tak jak je v dokumentu popsáno, neumožňuje připojení senzoru polohy z důvodu nedostatku energie.
Z patentového dokumentu WO 2010/0028417 je známo ložisko dvojkolí pro kolejové vozidlo obsahující zařízení pro detekci polohy, obsahující přijímač pro detekci rádiového umístění s pomocí satelitů, rádiový vysílač, vysílající údaje o poloze na vzdálený server a napájecí jednotku pro napájení zařízení pro detekci polohy elektrickou energií. Toto zařízení není určeno pro uložení na ose mezi dvěma koly.
Z patentu US 2007/208841 je známo zařízení na monitorování parametrů vozidla, obsahující měřicí zařízení, zahrnující alespoň senzor polohy, kde ústrojí generátoru je uspořádáno k zásobování měřicího zařízení elektrickou energií. Zařízení na komunikaci naměřených dat uspořádané pro komunikaci naměřených dat společně s kódem identifikace osy do externí zpracovací jednotky. Zařízení dále obsahuje přijímač pro příjem RF signálů ze senzorů osazených na různých místech vagónu. Zařízení není uloženo na ose mezi dvěma koly. Ani tento dokument neuvádí generátor energie, který by poskytoval dostatečné množství energie pro konstantní zásobování měřenými daty.
Z dokumentu GB 2386422 je známo zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla k uložení na kole vozidla, obsahující zařízení na měření rotace kola a ústrojí na převod mechanické energie na elektrickou a paměť. Zařízení však nemá senzor polohy a není uloženo na ose mezi dvěma koly.
Z dokumentu DE 2507645 je známo zařízení, které zaznamenává a sleduje provozní stav železničních vozů jako jsou horká jízdní kola, zploštělé úseky, vykolejené nápravy atd., v každém vozu ve vlaku jsou propojeny s elektronickým vyhodnocovacím obvodem. Toto je připojeno k signalizaci UHF vysílač-přijímač na centrální stanici s optickými a akustickými indikátory na lokomotivě, pokud dojde k nadměrnému odečtu. Elektronické uspořádání ve voze je nezávisle napájeno generátorem střídavého proudu na palubě. Toto zařízení slouží pouze k lokálnímu monitorování, nemá senzor polohy ani vysílač signálů na dálkový server.
Z dokumentu US 2009/256443 je znám generátor ve tvaru prstence, kde ústrojí je tvořeno obvodovou dutinou ve vnitřní části prstence, v níž je volně umístěn permanentní magnet a po obvodu je umístěna alespoň jedna cívka.
Z dokumentu US 200515/1375 je známo zařízení na monitorování parametrů vozidla, kde osou je osa kola, kde měřicí zařízení obsahuje Rf vysílač/ přijímač pro příjem Rf signálů z externí jednotky. Zařízení nemá senzor polohy a není určeno na dálkový přenos dat.
Nevýhodou takových zařízení je možnost snadného poškození nebo zcizení a pořizovací cena. Tato známá zařízení mají složitou instalaci a nejsou univerzálně použitelná pro různé typy vagónů.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky řeší zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla podle vynálezu, které k provozu využívá energii získanou z otáčení osy, přičemž vozidlem je zejména železniční vagón nebo jízdní kolo.
Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla obsahuje měřicí zařízení zahrnující alespoň senzor geografické polohy GNSS (tj. určení polohy satelitním způsobem jako je GPS, Glonass, Galileo atd.), zařízení na komunikaci měřených veličin do externího zařízení, ústrojí na převod mechanické energie na elektrickou energii a paměť s uloženým identifikačním kódem.
-2CZ 307759 B6
Zařízení má tvar prstence, který je nasazen na ose vozidla tak, že ji kruhově obepíná, přičemž prstenec je tvořen alespoň dvěma částmi, které jsou upraveny pro permanentní spojení kolem osy vozidla. Kruhové obepnutí kolem osy zajišťuje zařízení proti riziku oddělení od osy vozidla, které je při jiném připevnění značně vysoké Ustrojí na převod mechanické energie osy na elektrickou energii je tvořeno obvodovou dutinou ve vnitřní části prstence, v níž je volně umístěn permanentní magnet a po jejímž obvodu je umístěna alespoň jedna cívka, s výhodou čtyři cívky.
Přeměna energie otáčení na elektrickou energii je založena na pohybu jezdce v dutině prstence a indukci elektrické energie při průchodu jezdce kolem indukčních cívek umístěných po obvodu dutiny. Při otáčení osy vagónu dochází k současnému otáčení prstence s indukčními cívkami, přičemž jezdec se pohybuje v dutině a díky gravitaci je stále ve spodu prstence. Díky tomuto relativnímu pohybu jezdce vůči cívkám dochází k indukci a vytváření elektrické energie. Tato indukovaná elektrická energie je využita pro napájení měřicích zařízení a zařízení na komunikaci dat nebo může být v případě přebytku využita pro dobíjení baterie.
Zařízením na komunikaci měřených veličin je bezdrátový vysílač s GSM rozhraním nebo radiofrekvenčním rozhraním uspořádaný pro komunikaci naměřených veličin společně s kódem identifikace osy do externí zpracovací jednotky např. serveru, PC nebo mobilu, kde jsou tyto údaje zpracovány a na základě identifikace přiřazeny k osám jednotlivých vozidel. V případě použití zařízení na ose vagónu jsou přiřazena ke konkrétním vagónům nebo dvojko li vagónu senzor polohy GNSS a provozních parametrů osy, měřidlo počtu otáček, měřidla teploty a měřidla úrovně vibrací osy.
V případě použití zařízení na jízdním kole může být přenášena poloha kola, ujetá trasa, dosažená rychlost atd.
Paměť může být dále upravena k uchování naměřených dat.
Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla dále s výhodou obsahuje řídicí jednotku pro řízení alespoň jednoho měřicího zařízení a/nebo zařízení na komunikaci dat. Řídicí jednotka může být tvořena mikroprocesorem vybaveným programovatelným časovým spínačem pro spouštění jednotlivých měřicích a komunikačních operací v nastavených intervalech.
Měřicí zařízení může též zahrnovat RF přijímač pro příjem radiofrekvenčních signálů ze senzorů, umístěných vně zařízení. V případě použití zařízení na ose vagónu se může jednat například o RF senzory osazené na různých místech vagónu nebo nákladu.
Umístění zařízení na ose vagónu umožňuje z měřených hodnot určit např. zablokování osy, přesnou ujetou vzdálenost, podnět pro vytvoření varovného hlášení při překročení limitu vibrací nebo teploty osy. Výhodou umístění zařízení na ose vagónuje především to, že kruhové obepnutí kolem osy bezpečně chrání proti zcizení a poškození, které je jinak značně vysoké při jiném připevnění. Umístění zařízení na ose vagónu přitom poskytuje dostatečně dobrý signál GNSS pro zjištění polohy a rozhraní GSM pro předávání dat. Další výhodou zařízení na ose vagónu je univerzálnost použití pro různé průměry os, protože průměry os je možno pomocí vložených mezikruží snadno přizpůsobit na průměr prstence. To umožňuje univerzální využití u různých typů vagónů, případně i lokomotiv. Vzhledem k relativně nízké ceně zařízení je pravděpodobné a velmi účelné, že tímto zařízením bude vybavena každá osa železničního vagónu, a ne pouze jedna.
V případě umístění zařízení na ose jízdního kola, měřicí zařízení může dále obsahovat RF přijímač pro příjem radiofrekvenčních signálů RF vysílače umístěného u majitele.
-3 CZ 307759 B6
Objasnění výkresů
Podstata vynálezu je dále objasněna na výkresech, kde:
Obr. 1 znázorňuje středový (příčný) řez zařízením podle vynálezu v rovině kolmé na osu.
Obr. 2a znázorňuje pohled zepředu na zařízení podle vynálezu, tvořící prstenec.
Obr. 2b znázorňuje dvě části zařízení podle vynálezu v rozloženém tvaru.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vagónu má tvar prstence 4 tvořeného dvěma polovinami 4a, 4b, které jsou upraveny pro spojení kolem osy vagónu. Prstenec je vyroben z polyamidu PA6/30 (silonu), plněného 30 % skelného vlákna z důvodu zvýšení pevnosti, tvrdosti a tepelné odolnosti. Kabel propojující cívky je před instalací umístěn v jedné z polovin 4a, 4b a před instalací je protažen do druhé poloviny. Poloviny 4a, 4b prstence jsou při instalaci na osu spojeny pomocí zacvaknutí a přilepení. Prstenec 4 pak nelze z osy odstranit, aniž by došlo k jeho znehodnocení.
Zařízení je vybaveno ústrojím 5 na převod energie otáčení osy na elektrickou energii, tvořeným obvodovou dutinou 5a ve vnitřní části prstence, v níž je volně umístěn permanentní magnet 5b a po jejímž obvodu jsou rozmístěny čtyři cívky 5c. Při otáčení osy vagónu dochází k současnému otáčení prstence 4 s indukčními cívkami 5c, přičemž magnet 5b se pohybuje v dutině 5a a díky gravitaci je stále na spodu prstence. Díky tomuto relativnímu pohybu magnetu 5b vůči cívkám 5c dochází k indukci a vytváření elektrické energie. Tato indukovaná elektrická energie je využita pro napájení měřicích zařízení 1 a zařízení 2 na komunikaci dat nebo v případě přebytku k dobíjení baterie 5d umístěné uvnitř prstence 4 na jeho vnějším obvodu.
Zařízení obsahuje měřicí zařízení 1 vybavené senzorem geografické polohy GNSS, kterým je v tomto případě senzor GPS, senzorem počtu otáček, senzorem vibrací, kontaktním teploměrem.
Zařízení dále obsahuje zařízení 2 na komunikaci měřených veličin a paměť 3 s uloženým identifikačním kódem zařízení. Zařízení 2 na komunikaci je bezdrátový vysílač s GSM rozhraním nebo jiným radiofrekvenčním rozhraním pro přenos změřených dat (např. Sigfox, přenos dat přes satelity), uspořádaný pro komunikaci měřených veličin spolu s identifikací do externí zpracovací jednotky (serveru, PC atd.), kde jsou tyto údaje na základě identifikace zpracovány a přiřazeny k jednotlivým vagónům a jejich osám evidovaným v nadřízeném systému.
Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vagónu dále obsahuje řídicí jednotku 6 pro řízení alespoň jednoho měřicího zařízení a/nebo zařízení na komunikaci dat. Řídicí jednotka je tvořena mikroprocesorem vybaveným programovatelným časovým spínačem pro spouštění jednotlivých měřicích a komunikačních operací v nastavených intervalech.
Z naměřených údajů lze zjistit ujetá vzdálenost (z počtu otáček osy) a zablokování osy, např. chybou brzd (při změně pozice zjištěné s pomocí GNSS, kdy nedochází k otáčení osy). Na základě zvýšené teploty a nadměrných vibrací lze dále zjistit nesprávnou funkci ložisek osy a vytvořit varovné hlášení za účelem předcházení nehodě.
Toto zařízení je možno použít na libovolné osy vagónu, pro přizpůsobení průměru osy je možno použít mezikruží.
-4CZ 307759 B6
Příklad 2
Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vagónu tvaru prstence 4 je tvořeno dvěma polovinami 4a, 4b, které jsou upraveny pro spojení kolem osy vagónu. Prstenec je vyroben z polyethylenu s přídavkem skla v hmotnostním poměru 70:30, případně z plastu, kompozitu nebo by mohl být použit odlitek z hliníku.
Zařízení je jako v příkladu 1 vybaveno ústrojím 5 na převod energie otáčení osy, tvořeným obvodovou dutinou 5a ve vnitřní části prstence, v níž je volně umístěn permanentní magnet 5b a po jejímž obvodu jsou rozmístěny čtyři cívky 5c. Indukovaná elektrická energie je využita pro napájení měřicích zařízení 1 a zařízení 2 na komunikaci dat nebo v případě přebytku k dobíjení baterie 5d umístěné uvnitř prstence.
Zařízení obsahuje měřicí zařízení 1 obsahující GNSS senzor, senzor počtu otáček, senzor vibrací, kontaktní teploměr. Měřicí zařízení dále obsahuje RF přijímač pro příjem radiofrekvenčních signálů ze senzorů, osazených na různých místech vagónu nebo nákladu. Tyto senzory zahrnují RF senzory: teploty, tlaku, úrovně osvětlení, výšky hladiny, otevření nákladového prostoru, náklonu, počtu otočení, přetížení a identifikaci nákladu. Tyto senzory pracují z vlastní baterie a periodicky v určitých intervalech předávají hodnoty RF přijímači.
RF senzor teploty měří okolní teplotu např. uvnitř nákladového prostoru nebo na ložisku vagónu. RF senzor tlaku měří okolní tlak např. uvnitř převážené cisterny nebo tlak v brzdovém okruhu vagónu. RF senzor úrovně osvětlení měří úroveň osvětlení např. uvnitř nákladového prostoru vagónu. Hodnota osvětlení může být důležitá pro převážený materiál nebo změna hodnoty osvětlení může být důležitá k indikaci, kdy byl nákladový prostor otevřen. RF senzor výšky hladiny založený na kapacitním principu (případně na principu odporovém nebo tlakovém) měří výšku hladiny kapaliny převážené v cisterně. RF senzorem náklonu je tříosý akcelerometr měřicí přetížení ve třech osách vůči zemské ose, z čehož se získává údaj o změně náklonu i počtu otočení. RF senzory přetížení měří soustavně hodnotu akcelerace ve všech třech osách a při přesáhnutí nastavené povolené hodnoty předá informaci RF přijímači. RF senzor pro identifikaci nákladu v pravidelných intervalech vysílá svoji identifikaci. Využívá se u dražších nákladů tak, že se senzor umístí na vlastní náklad (např. do převáženého stroje nebo automobilu).
Zařízení na monitorování provozních parametrů obsahuje řídicí jednotku 6 pro řízení operace měřicích zařízení a/nebo zařízení na komunikaci dat. Řídicí jednotka je tvořena mikroprocesorem a vybavena časovým spínačem.
Zařízení dále obsahuje zařízení 2 na komunikaci měřených veličin a paměť 3 s uloženou identifikací. Zařízení 2 na komunikaci je bezdrátový vysílač s GSM rozhraním, uspořádaný pro komunikaci dat spolu s identifikací 3 do externí zpracovací jednotky (serveru, PC, mobilu atd.), kde jsou tyto údaje zpracovány a na základě identifikace přiřazeny k jednotlivým vagónům a jejich osám.
Příklad 3
Zařízení na monitorování provozních parametrů osy jízdního kola je tvořeno dvěma polovinami (4a, 4b) prstence, které jsou upraveny pro spojení kolem osy kola jízdního kola. Prstenec je vyroben z polyethylenu s přídavkem skla v hmotnostním poměru 70:30.
Zařízení je jako v příkladu 1 a 2 vybaveno ústrojím 5 na převod energie otáčení osy, tvořeným obvodovou dutinou 5a ve vnitřní části prstence, v níž je volně umístěn permanentní magnet 5b a po jejímž obvodu jsou rozmístěny čtyři cívky 5c. Indukovaná elektrická energie je využita pro napájení měřicích zařízení 1 a zařízení 2 na komunikaci dat nebo v případě přebytku k dobíjení baterie 5d umístěné uvnitř prstence.
-5 CZ 307759 B6
Měřicí zařízení 1 obsahuje GPS senzor, senzor počtu otáček, tříosý senzor přetížení, RF senzor blízkosti (přijímač) a řídicí jednotku 6. Měřicí zařízení 1 poskytuje záznam ujeté trasy, rychlosti, nadmořské výšky a zasílá je do externí jednotky (např. mobilu).
Senzor GPS je uzpůsoben ke zjišťování a odesílání polohy i když se kolo neotáčí, jako zdroj energie pro toto měření slouží baterie. Toto měření lze použít k nalezení kola po krádeži nebo ke sledování kola pro půjčovny kol.
RF senzor blízkosti zahrnuje RF přijímač spárovaný s RF vysílačem, který má majitel kola u sebe. RF vysílač je opatřen identifikací a baterií. RF vysílač vysílá v pravidelných intervalech (např. lx za sekundu) svoje identifikační číslo, které je přijímáno RF senzorem (přijímačem) umístěným na kole. Pokud je překročena předem určená vzdálenost RF např. 5 m, přijímač nepřijme identifikaci vysílače a zařízení přejde do aktivního stavu střežení. Pokud dojde v této době k aktivaci senzoru přetížení způsobené pohybem jízdního kola, řídicí jednotka vyhodnotí manipulaci s kolem jako neoprávněnou a odesílá poplachové zprávy.
Jako RF vysílač je možné i použít mobilní telefon majitele. Jestliže by zařízení rozpoznalo v dosahu spárovaný telefon se zapnutým Bluetooth (na běžném RF principu jako jsou k mobilnímu telefonu přes Bluetooth spárována např. sluchátka), tak by zařízení nebylo v aktivním stavu střežení. Jakmile by zařízení ztratilo Bluetooth spojení s telefonem, přešlo by do aktivního stavu střežení.
Průmyslová využitelnost
Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla lze využít zejména u železničních vagónů k měření geografické polohy a dalších provozních parametrů jako je počet otáček osy, teplota osy a vibrace osy. Zařízení je možno využít univerzálně pro různé typy železničních vagónů i pro sledování parametrů nákladu vagónu a příslušenství vagónu. Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla lze použít pro jízdní kola za účelem sledování parametrů ujeté trasy a ochrany kola proti zcizení.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (7)

1. Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vagónu obsahující měřicí zařízení (1) zahrnující alespoň senzor polohy, zařízení (2) na komunikaci měřených veličin do externího zařízení, ústrojí (5) na převod mechanické energie osy na elektrickou uspořádané k zásobování měřicího zařízení (1) a komunikačního zařízení (2) elektrickou energií a paměť (3) s uloženým identifikačním kódem, vyznačující se tím, že má tvar prstence (4), který je nasazen na ose vozidla tak, že ji kruhově obepíná, přičemž prstenec (4) je tvořen alespoň dvěma částmi (4a, 4b), které jsou upraveny pro permanentní spojení kolem osy vozidla, kde ústrojí (5) na převod mechanické energie osy na elektrickou je tvořeno obvodovou dutinou (5a) ve vnitřní části prstence, v níž je volně umístěn permanentní magnet (5b) a po jejímž obvodu je umístěna alespoň jedna cívka (5c), přičemž zařízením (2) na komunikaci měřených veličin je bezdrátový vysílač s GSM rozhraním nebo radiofrekvenčním rozhraním uspořádaný pro komunikaci naměřených veličin společně s kódem identifikace (3) osy do externí zpracovací jednotky.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v obvodové dutině (5a) ve vnitřní části prstence jsou umístěny čtyři cívky (5c).
3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že ústrojí (5) na převod mechanické energie osy na elektrickou je napojeno na dobíječi baterii (5d).
-6CZ 307759 B6
4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že měřicí zařízení (1) zahrnuje senzor polohy GNSS a alespoň některé z měřidel: měřidla počtu otáček, měřidla teploty, měřidla úrovně vibrací osy.
5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje dále řídicí jednotku (6) pro řízení alespoň jednoho měřicího zařízení (1) a/nebo zařízení (2) na komunikaci dat.
6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (6) je tvořena ío mikroprocesorem a opatřena časovým spínačem pro spouštění jednotlivých měřicích a komunikačních operací v nastavených intervalech.
7. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že měřicí zařízení (1) dále obsahuje RF přijímač pro příjem radiofrekvenčních signálů ze senzorů, osazených na různých místech vagónu
15 nebo nákladu.
CZ2017-68A 2017-02-06 2017-02-06 Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla CZ307759B6 (cs)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-68A CZ307759B6 (cs) 2017-02-06 2017-02-06 Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla
US16/483,814 US11072351B2 (en) 2017-02-06 2018-02-05 Device for monitoring operation parameters of a vehicle axle
CN201880009577.5A CN110267858B (zh) 2017-02-06 2018-02-05 用于监测车轴的操作参数的装置
EP18747109.9A EP3619088A4 (en) 2017-02-06 2018-02-05 VEHICLE AXLE OPERATION PARAMETERS MONITORING DEVICE
PCT/CZ2018/000007 WO2018141315A1 (en) 2017-02-06 2018-02-05 Device for monitoring operation parameters of a vehicle axle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-68A CZ307759B6 (cs) 2017-02-06 2017-02-06 Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ201768A3 CZ201768A3 (cs) 2018-08-29
CZ307759B6 true CZ307759B6 (cs) 2019-04-17

Family

ID=67911791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2017-68A CZ307759B6 (cs) 2017-02-06 2017-02-06 Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidla

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11072351B2 (cs)
EP (1) EP3619088A4 (cs)
CN (1) CN110267858B (cs)
CZ (1) CZ307759B6 (cs)
WO (1) WO2018141315A1 (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3868628A1 (en) * 2018-10-19 2021-08-25 Vallourec Tubos Do Brasil Ltda. System for monitoring a railroad axle and peripherals
AU2021236745A1 (en) * 2020-03-20 2022-09-22 Amsted Rail Company, Inc. Mobile railway asset monitoring apparatus and methods

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2507645A1 (de) * 1975-02-19 1976-09-09 Licentia Gmbh Anordnung zur erfassung, uebertragung und ueberwachung von messwerten
GB2386422A (en) * 2002-03-13 2003-09-17 Aea Technology Plc Wheel rotation monitor
US20050151375A1 (en) * 2004-01-12 2005-07-14 Rockwell Scientific Licensing, Llc. Autonomous power source
US20070208841A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 L-3 Communications Corporation Self-assembling wireless network, vehicle communications system, railroad wheel and bearing monitoring system and methods therefor
WO2009109200A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-11 Ab Skf Device for attachment to a rotating part of a railway axle
US20090256443A1 (en) * 2008-04-15 2009-10-15 Randal Scott Turner Hollow ring torus magnet generator
WO2010028417A1 (de) * 2008-09-15 2010-03-18 Pj Messtechnik Gmbh Radsatzlagergehäuse mit positionserfassungseinrichtung für schienenfahrzeug und damit ausgestattetes schienenfahrzeug

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5072821A (en) * 1990-12-07 1991-12-17 Otis Elevator Company Escalator/people mover bearing
GB9106234D0 (en) 1991-03-23 1991-05-08 Powell Duffryn Standard Ltd Improvements in or relating to the detection of overheated bearings in railway vehicles
WO2006124938A2 (en) * 2005-05-17 2006-11-23 Rajant Corporation System and method for communication in a wireless mobile ad-hoc network
DE102005063165A1 (de) * 2005-12-30 2007-07-12 Landert-Motoren-AG, Bülach Achsgenerator für Eisenbahnwagen und dergleichen
US20080011531A1 (en) * 2006-07-15 2008-01-17 Monty Cole Motorized axle for use with environmentally friendly vehicles
DE102009020428A1 (de) * 2008-11-19 2010-05-20 Eureka Navigation Solutions Ag Vorrichtung und Verfahren für ein Schienenfahrzeug
CN201338631Y (zh) * 2008-12-16 2009-11-04 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 一种新型货车轴温监测装置
US8853869B2 (en) * 2010-08-31 2014-10-07 Zivota Nikolic Wheel-mounted electric generator
DE102010052667C5 (de) * 2010-11-26 2015-05-21 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Störungen einer Rollbewegung eines Wagonrades eines Zuges
GB2486008B (en) 2010-12-01 2014-04-16 Perpetuum Ltd Sensor system
US20150237659A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-20 Rajant Corporation Continuous Load Distributed Power Generation In A Mesh Networked System
NL2016655B1 (nl) 2016-04-21 2017-11-15 Trs Transp B V Treinwagon voorzien van een inductiegenerator.

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2507645A1 (de) * 1975-02-19 1976-09-09 Licentia Gmbh Anordnung zur erfassung, uebertragung und ueberwachung von messwerten
GB2386422A (en) * 2002-03-13 2003-09-17 Aea Technology Plc Wheel rotation monitor
US20050151375A1 (en) * 2004-01-12 2005-07-14 Rockwell Scientific Licensing, Llc. Autonomous power source
US20070208841A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 L-3 Communications Corporation Self-assembling wireless network, vehicle communications system, railroad wheel and bearing monitoring system and methods therefor
WO2009109200A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-11 Ab Skf Device for attachment to a rotating part of a railway axle
US20090256443A1 (en) * 2008-04-15 2009-10-15 Randal Scott Turner Hollow ring torus magnet generator
WO2010028417A1 (de) * 2008-09-15 2010-03-18 Pj Messtechnik Gmbh Radsatzlagergehäuse mit positionserfassungseinrichtung für schienenfahrzeug und damit ausgestattetes schienenfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
EP3619088A4 (en) 2021-03-03
CN110267858A (zh) 2019-09-20
CN110267858B (zh) 2021-08-17
US20200023868A1 (en) 2020-01-23
EP3619088A1 (en) 2020-03-11
CZ201768A3 (cs) 2018-08-29
WO2018141315A1 (en) 2018-08-09
US11072351B2 (en) 2021-07-27
WO2018141315A4 (en) 2018-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11541700B2 (en) Wheel hub mounted vehicle data communications device incorporating a self-generating electrical power supply
US9211879B2 (en) Device and method for a rail vehicle
ES2435768T3 (es) Unidad de control antideslizante y sistema de recogida de datos para un sistema de frenado de vehículos
ES2907088T3 (es) Conjunto del sensor de estado de los neumáticos
ES2913459T3 (es) Sistema de monitorización para monitorizar los ejes de unidades de transporte sin motor
RU2472130C2 (ru) Устройство для крепления к вращающейся части вагонной оси
US20220129649A1 (en) Amusement ride and method for operating an amusement ride
US11072351B2 (en) Device for monitoring operation parameters of a vehicle axle
WO2017111620A1 (en) Improved electronic distance recorder
CZ30622U1 (cs) Zařízení na monitorování provozních parametrů osy vozidl
CN103003126A (zh) 用于在轨道上进行的车厢内货运或客运的监视系统
AU2015268770B2 (en) Device and Method for a Rail Vehicle
AU2014280919B2 (en) Device and method for a rail vehicle
ES2863311T3 (es) Dispositivo y método para almacenar información relacionada con el funcionamiento de un cilindro o rueda y el cilindro obtenido o la rueda obtenida
ES2889674A1 (es) Sistema modular de monitorización de un velocípedo

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20250206