DE10004329C2

DE10004329C2 - Vehicle-side safety device for monitoring the stability of rail vehicles equipped with hoists

Info

Publication number: DE10004329C2
Application number: DE2000104329
Authority: DE
Inventors: Manfred Krauspe; Michael Weggen
Original assignee: Deutsche Bahn AG
Current assignee: Gbm Gleisbaumechanik Brandenburg/h 1477 De GmbH
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: DE10004329A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung zur Überwachung der Stand sicherheit von mit Hebezeugen ausgerüsteten Schienenfahrzeugen. Sie über wacht die Standsicherheit von Schienenfahrzeugen im Stillstand und auch wäh rend der Fahrt mit belastetem Hebezeug und bei blockierter Federung.The invention relates to a safety device for monitoring the status safety of rail vehicles equipped with hoists. You over guards the stability of rail vehicles at a standstill and also while While driving with a loaded hoist and with blocked suspension.

Mit Hebezeugen ausgerüstete Schienenfahrzeuge werden üblicherweise auf den bestimmungsgemäßen Einsatz dieser Hebezeuge vorbereitet, indem die Vergrößerung einer Abstützbasis auf dem Wege des Ausfahrens von Hydraulik zylindern, Spindeln oder anderen geeigneten Abstützeinrichtungen und damit zugleich ein Ausschalten des Einflusses der Fahrzeugfederung vorgenommen wird.Rail vehicles equipped with hoists are usually on prepared the intended use of these hoists by the Extension of a support base by extending the hydraulics cylinders, spindles or other suitable support devices and so at the same time switching off the influence of the vehicle suspension becomes.

Es ist bekannt, dass Sensoren an den Hydraulikzylindern oder Schalter an den Spindeln der Abstützeinrichtungen für die Überwachung der Wirksamkeit der Abstützung benutzt werden. Weiterhin werden diese Sensoren oder Schalter für Umschaltungen von Lastmomentenbereichen an den Hebezeugen verwendet, um auf diese Weise je nach Art der Abstützung ein entsprechendes Maß eines zulässigen Lastmomentes anzuzeigen.It is known that sensors on the hydraulic cylinders or switches on the Spindles of the support devices for monitoring the effectiveness of the Support can be used. Furthermore, these sensors or switches for Switching of load torque ranges used on the hoists, in this way, depending on the type of support, a corresponding dimension of a permissible load torque.

Eine besondere Problematik bei der Abstützung von Schienenfahrzeugen be steht darin, dass die jeweilige Position der Spurkranzräder in Bezug zur Schie nenoberkante fortlaufend zu beobachten oder anderweitig zu erfassen ist, da diese sich in jedem Fall zur Aufnahme von Seitenkräften auch dementspre chend seitlich gegen die Schienen abstützen müssen. Ein Abheben der Spur kranzräder über das Niveau der Schienenoberkante muss deshalb unter allen Umständen vermieden werden.A particular problem in the support of rail vehicles be is that the respective position of the flanged wheels in relation to the shooting top edge is to be continuously observed or otherwise recorded because in any case, this also corresponds to the absorption of lateral forces have to support laterally against the rails. Taking off the trail Crown wheels above the level of the top edge of the rail must therefore be under all Circumstances are avoided.

Mit der DE 42 31 441 ist ein hydraulisches System zur Regelung der Abstüt zung von Fahrzeugen mit Hebezeugen bekannt geworden, bei dem der hydrau lische Druck in einem oder in mehreren, die Stützfunktion ausführenden Hyd raulikzylindern gemessen und als Steuergröße für die Beurteilung der Standsi cherheit und des nutzbaren Lastmomentes verwendet wird. DE 42 31 441 is a hydraulic system for regulating the support tion of vehicles with hoists, in which the hydrau pressure in one or more, the supporting function performing hyd raulik cylinders measured and as a control variable for the assessment of the Standsi safety and the usable load torque is used.

Bei diesem System kann der Druck im System der Hydraulikzylinder bereits im noch regulären und zulässigen Arbeitsbereich der Hebevorrichtung starken Schwankungen unterliegen, was eine hohe Empfind lichkeit auch für das Regelprinzip zur Gewährleistung der Standsicherheit zur Folge hat.With this system, the pressure in the hydraulic cylinder system can already strong in the still normal and permissible working range of the lifting device Fluctuations are subject to what is a high sensitivity also for the control principle to ensure stability Consequence.

In der DE 197 10 341 wird eine Abstützeinrichtung beschrieben, die in beson derer Weise für eine Verwendung an Schienenfahrzeugen geeignet ist. Diese Abstützeinrichtung macht sich den Umstand zunutze, dass beim Ausfahren von hydraulischen Abstützungen ein Anheben am Fahrzeugrahmen des Schienen fahrzeuges genau in dem Moment eintritt, wenn diese fest auf Untergrund auf setzten. Durch eine damit verbundene Entlastung der Fahrzeugfedern folgt der Radsatz mit dem Achslagergehäuse dieser Bewegung nicht unmittelbar, son dern verbleibt mit seinem Spurkranz genau dann noch immer korrekt in der Führung durch die Schienen, wenn zeitgleich die hydraulische Bewegung der Abstützungen gestoppt wird. Als Maß für das Auffinden und gegebenenfalls wiederholbare Einstellen dieser Position wird ein Abstand gemessen und als Regelgröße vorgeschlagen, der sich zwischen dem Achslagergehäuse und ei nem mit dem Fahrzeugrahmen verbundenen Achshaltersteg einstellt.In DE 197 10 341 a support device is described, which in particular which is suitable for use on rail vehicles. This Support device takes advantage of the fact that when extending hydraulic supports a lifting on the vehicle frame of the rails vehicle occurs at the exact moment when it is firmly on the ground sat. The associated relief of the vehicle springs means that Wheelset with the axle bearing housing not this movement immediately, son with its wheel flange, it still remains correctly in the Guidance through the rails if the hydraulic movement of the Supports is stopped. As a measure of the location and if necessary Repeatable setting of this position is measured as a distance and Control variable proposed, which is between the axle bearing housing and egg adjusts the axle holder web connected to the vehicle frame.

Die besondere Zweckbestimmung von Schienenfahrzeugen bedingt es, dass diese gegebenenfalls auch mit einem durch Last beaufschlagten Hebezeug verfahrbar sein müssen. Unter diesen Umständen ist die Gewährleistung der Standsicherheit über Abstützeinrichtungen, die einerseits einer Vergrößerung der Abstützbasis dienen und andererseits zugleich auch die Wirkung der Fede rung des Schienenfahrzeuges aufheben, nicht immer anwendbar.The special purpose of rail vehicles requires that if necessary, this can also be done with a hoist under load must be movable. Under these circumstances, the guarantee of Stability via support devices, on the one hand an enlargement serve the support base and on the other hand also the effect of the spring Pick up the rail vehicle, not always applicable.

Es ist daher üblich, Federungen von mit Hebezeugen ausgerüsteten Schienen fahrzeuges für die Herstellung einer Standsicherheit während der Fahrt zu blo ckieren. So ist in der DE 32 11 207 eine Einrichtung zur Begrenzung von me chanischen Relativbewegungen zwischen einem Drehgestell und einem Kran unterwagen eines Schienenfahrzeuges angegeben. Für eine Überwachung der Standsicherheit hingegen werden Einrichtungen an den Hebezeugen selbst verwendet, insbesondere Winkelgeber zur Messung der Neigung. Eine Überwa chung zulässiger Lastmomente erfolgt außerdem durch Messungen der Ausla dung von Hebelarmen des Hebezeuges in Verbindung mit Druck- oder Kraft messungen. It is therefore common to have suspension systems on rails equipped with lifting equipment vehicle for the production of a stability during the journey to blo ckieren. In DE 32 11 207 there is a device for limiting me relative movements between a bogie and a crane specified undercarriage of a rail vehicle. For monitoring the On the other hand, stability on the hoists themselves becomes devices used, in particular angle encoder for measuring the inclination. An overview Permissible load moments are also measured by measuring the load Extension of lever arms of the hoist in connection with pressure or force measurements.

Bei einer Überschreitung von Grenzwerten für zulässige Lastmomente lässt eine Steuerung für das Hebezeug nur noch das Lastmoment verringernde Be wegungen zu.If limit values for permissible load torques are exceeded a control for the hoist only reduces the load moment moves to.

Geltende Vorschriften für das Betreiben von Schienenfahrzeugen mit Hebezeu gen sehen vor, dass sich an diesen während des Fahrens mit belastetem He bezeug kein Rad von der Schienenoberkante abheben darf. Die genannten und üblichen technischen Mittel, wie Winkelgeber, Druckmesser oder Wegaufneh mer können die konstruktiv bedingte Elastizität von Schienenfahrzeugen indes sen nicht ausreichend berücksichtigen. Es werden daher in Versuchen Grenz werte für zulässige Lastmomente ermittelt und diese den entsprechenden me chanischen Belastungsbedingungen tabellarisch oder grafisch zugeordnet. Es wird dann vorausgesetzt, dass bei Einhaltung der in den Versuchen ermittelten Grenzwerte alle Räder des Schienenfahrzeuges unter Einsatzbedingungen im Stand wie auch bei Arbeitsfahrten auf den Schienen verbleiben.Applicable regulations for operating rail vehicles with lifting gear conditions provide for these to be attached to the He no wheel may lift off the top edge of the rail. The above and usual technical means, such as angle sensors, pressure gauges or displacement However, the structural elasticity of rail vehicles can not sufficiently taken into account. There are therefore limits in experiments values for permissible load moments are determined and these correspond to the corresponding me Chinese stress conditions are assigned in tabular or graphical form. It it is then assumed that if the results determined in the tests are observed Limit values for all wheels of the rail vehicle under operating conditions in the Stand as well as on work journeys remain on the rails.

Um einer dabei noch immer verbleibenden Unsicherheit zu begegnen, sind weiterhin Überwachungseinrichtungen bekannt, bei denen am Fahrzeugrahmen oder an Teilen der Laufwerke angeordnete Näherungsinitiatoren den Abstand zur Schiene erfassen. Diese bekannten Näherungsinitiatoren lassen allerdings nur geringe Toleranzen in senkrechter und in waagerechter Richtung zu. Es besteht die Gefahr, dass Schienenstöße oder Isolierstöße beim Verfahren des Schienenfahrzeuges Fehlinformationen auslösen. Ebenso wird beim Durchfah ren von Bögen oder Weichen der Bereich des Schienenkopfes von den Nähe rungsinitiatoren verlassen, wodurch ebenfalls unbegründete Gefahrensituatio nen signalisiert werden können.In order to counter any uncertainty that still remains continue to be known monitoring devices in which on the vehicle frame or proximity sensors located on portions of the drives grasp to the rail. However, these known proximity initiators leave only small tolerances in the vertical and in the horizontal direction. It there is a risk that rail joints or insulation joints when moving the Triggering misinformation of the rail vehicle. Likewise when passing through the area of the rail head from close up initiators leave, which also causes unsubstantiated danger can be signaled.

Beim Blockieren der Federungen von Schienenfahrzeugen können infolge des mechanischen Verriegelungsvorganges ebenfalls Bewegungen auftreten, die den Abstand der Näherungsinitiatoren zum Schienenkopf verändern. Die Justa ge der Näherungsinitiatoren muss dann angepasst werden, was einen entspre chenden manuellen oder auch automatisiert durchzuführenden Aufwand zur Folge hat.Blocking the suspension of rail vehicles can result from mechanical locking also movements occur change the distance between the proximity switches and the rail head. The Justa The proximity initiators must then be adjusted, which corresponds to one appropriate manual or automated effort Consequence.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße fahr zeugseitige Sicherheitseinrichtung zu schaffen, mit der die Standsicherheit bei mit Last beaufschlagtem Hebezeug selbst während einer Fahrt entlang von Bögen und Weichen wie auch an Schienen- oder Isolierstößen zuverlässig ge währleistet ist.The invention is therefore based on the object, a generic driving to create safety-side safety device with which stability Loaded hoist even when traveling along arches and switches as well as on rail or insulation joints is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst, u. a. indem an beiden Längsseiten des Schienenfahrzeuges an den Teilen, die bei wirksamer Federblockierung keine Relativbewegung zum Radsatz des Schie nenfahrzeuges ausführen, von einer Spannungsquelle versorgte Abstandssen soren als Ultraschall-, Radarsensoren oder als optische Sensoren installiert sind, die ihren Abstand zur Oberseite des Schienenkopfes mit einer Ultraschall- oder einer Radarkeule oder auf optischem Wege messen, wobei die abgetas tete Fläche auf dem Schienenkopf mindestens so groß ist, dass diese beim Ü berfahren von Schienenstößen oder ähnlichen Schienenlücken sowie beim Ü berfahren von Gleisbögen oder Weichen nicht beeinflusst werden.This object is achieved according to claim 1, u. a. by on both long sides of the rail vehicle on the parts that are at effective spring locking no relative movement to the wheelset of the shooting the vehicle, distance feeds powered by a voltage source sensors installed as ultrasound, radar sensors or as optical sensors are their distance to the top of the rail head with an ultrasound or measure a radar lobe or optically, the scanned area on the rail head is at least so large that it is run over rail joints or similar rail gaps as well as during the Ü being run over by bends or switches are not influenced.

Es eignen sich Teile, die in unmittelbarer, nichtgefederter Verbindung mit dem Radsatz stehen, insbesondere Teile des Achslagers oder des Laufwerkes, vor teilhaft zur Befestigung der Abstandssensoren.There are parts that are in direct, unsprung connection with the Wheelset are in front, especially parts of the axle bearing or the drive partly for fastening the distance sensors.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der ermittelte Abstand unbeeinflusst bleibt von elastischen Bewegungen des Fahr zeugrahmens selbst, wie auch von Bewegungen, die im Verlauf des Blockierens der Fahrzeugfederungen eintreten. Indem durch die erfindungsgemäße Anord nung der Abstandssensoren nur deren vertikale Bezugsfänge zur Oberfläche des Schienenkopfes bewertet wird, bleibt das Messergebnis von abbiegenden oder unterbrochenen Schienenverläufen solange ungestört, wie noch immer eine Mindestfläche für die ausgerichtete Ultraschall- oder Radarkeule bzw. für die optische Messung zur Verfügung steht.The advantages achieved by the invention are in particular that the The distance determined remains unaffected by elastic movements of the driver frame itself, as well as movements that occur in the course of the blocking of the vehicle suspension. By the arrangement according to the invention distance sensors only their vertical reference catches to the surface of the rail head is evaluated, the measurement result remains from turning or interrupted rail runs as long as undisturbed a minimum area for the aligned ultrasonic or radar lobe or for the optical measurement is available.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angege ben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, mit verschiede nen Einsatzfällen und -orten des Schienenfahrzeuges einhergehende mögliche Toleranzen bei der Ausbildung des Abstandes zwischen Abstandssensor und Oberfläche des Schienenkopfes zu kompensieren. Grenzwerte für maximal zu lässige Veränderungen dieses Abstandes können mittels eines Programmierge rätes eingegeben werden. Bei einer Überschreitung dieser Grenzen gibt eine Mess- und Steuerungseinheit ein Signal an die Fahrzeugsteuerung aus, wonach eine gegebenenfalls stattfindende Fahrbewegung abgebremst wird und an den Hebezeugen nur noch das Lastmoment reduzierende Bewegungen ausgeführt werden.An advantageous embodiment of the invention is given in claim 2 ben. The training according to claim 2 makes it possible with various Possible applications and locations of the rail vehicle Tolerances in the formation of the distance between the distance sensor and Compensate surface of the rail head. Limit values for maximum too casual changes in this distance can be done using a programming device advised to be entered. If these limits are exceeded, there is a Measuring and control unit sends a signal to the vehicle control, after which a possibly occurring driving movement is braked and to the Hoists only perform movements that reduce the load torque become.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will described in more detail below.

Es zeigt Fig. 1 das System einer Sicherheitseinrichtung zur Überwachung der Standsicherheit.It shows Fig. 1, the system of a safety device for monitoring the stability.

An den beiden Längsseiten eines Schienenfahrzeuges befinden sich an zu die sem Schienenfahrzeug gehörenden Teilen, die bei wirksamer Fahrzeugfeder blockierung keine Relativbewegung in Bezug zum Radsatz ausführen, sondern sich mit diesem nur zeitgleich und um gleiche Wege bewegen, Abstandssenso ren 1. Die Abstandssensoren 1 können vom Typ eines Ultraschallsensors sein und sind so beschaffen, dass eine Schallkeule 2 für die Abstandsmessung in der Weise auf die Oberfläche des jeweiligen Schienenkopfes 3 auftrifft, dass sie dort eine hinreichend große Fläche projiziert. Die so projizierte Fläche auf der Oberfläche des Schienenkopfes 3 gilt dann als hinreichend groß, wenn sie auch bei Fahrten in Gleisbögen, über Weichen oder über kurze Unterbrechungen, wie durch Schienen- oder Isolierstöße verursacht, noch immer zumindest antei lig die maßgebliche Oberfläche des Schienenkopfes 3 überschneidet.On the two long sides of a rail vehicle there are parts belonging to this rail vehicle which, when the vehicle spring is effective, do not perform any relative movement in relation to the wheel set, but only move with it at the same time and by the same path, distance sensors 1 . The distance sensors 1 can be of the type of an ultrasound sensor and are designed such that a sound lobe 2 for the distance measurement strikes the surface of the respective rail head 3 in such a way that it projects a sufficiently large area there. The surface thus projected on the surface of the rail head 3 is considered to be sufficiently large if it is still at least proportionately the relevant surface of the rail head 3 even when traveling on curved tracks, over switches or for short interruptions, as caused by rail or insulation joints overlaps.

Die Messwerte der Abstandssensoren 1 werden an eine Mess- und Steue rungseinheit 4 geleitet und dort mit Referenzwerten verglichen, die zu Beginn des bestimmungsgemäßen Einsatzes des Schienenfahrzeuges unter definierten Anfangsbedingungen, vorzugsweise bei unbelastetem Hebezeug und bei Still stand in einem geraden Gleisverlauf, gewonnen wurden.The measured values of the distance sensors 1 are sent to a measuring and control unit 4 and compared there with reference values which were obtained at the start of the intended use of the rail vehicle under defined initial conditions, preferably with the hoist unloaded and at a standstill on a straight track.

Im Arbeitsbetrieb des Schienenfahrzeuges und somit bei lastbeaufschlagtem Hebezeug und bei gegebenenfalls gleichzeitigem Ausführen von Arbeitsfahrten erfolgt eine fortlaufende Auswertung der von den Abstandssensoren 1 gelie ferten, die Abstände zu den Oberseiten der Schienenköpfe 3 wiedergebenden Messwerte 7. Für den Vergleich der Messwerte 7 mit den in der Mess- und Steuereinheit 4 gespeicherten Referenzwerten werden Grenzwerte benutzt, die dort als Parameter vorliegen und die maximal zulässige Veränderung der Messwerte in Bezug zu den vorher bestimmten Referenzwerten angeben. Er folgt eine Überschreitung eines oder mehrerer dieser Grenzwerte, so wird von der Mess- und Steuerungseinheit 4 ein Signal an ein mit dieser verbundenes Modul für eine Fahrzeugsteuerung 5 übermittelt. Dieses Signal bewirkt, dass durch die Fahrzeugsteuerung 5 nur noch Bewegungen zugelassen werden, die eine Reduzierung des Lastmomentes bewirken. Außerdem wird das Schienen fahrzeug abgebremst, sofern es sich während der Überschreitung von Grenz werten im Bewegungszustand befand.In the operating mode of the rail vehicle and thus at lastbeaufschlagtem hoist and optionally at the same time performing work trips a continuous evaluation of the GELIE by the distance sensors 1 ferten, the distances to the upper sides of the rail heads is carried out 3 reproducing the measured values. 7 For the comparison of the measured values 7 with the reference values stored in the measuring and control unit 4 , limit values are used which are there as parameters and indicate the maximum permissible change in the measured values in relation to the previously determined reference values. If one or more of these limit values are exceeded, the measuring and control unit 4 transmits a signal to a module for a vehicle control 5 connected to it. This signal has the effect that only movements which reduce the load torque are permitted by the vehicle controller 5 . In addition, the rail vehicle is braked if it was in a motion state when limit values were exceeded.

Eine Spannungsversorgung 6 ist mit den zu betreibenden Funktionseinheiten verbunden.A voltage supply 6 is connected to the functional units to be operated.

Für Einstell- und Diagnosezwecke ist die Mess- und Steuerungseinheit 4 mit einer seriellen Schnittstelle versehen. Über diese können an ein angeschlosse nes Programmiergerät 8 Statusinformationen ausgetauscht und die Parametrie rung von Grenzwerten vorgenommen werden. The measuring and control unit 4 is provided with a serial interface for setting and diagnostic purposes. These can be used to exchange 8 status information on a connected programming device and to parameterize limit values.

reference numeral

11

Abstandssensor
distance sensor

22

Schallkeule
sound cone

33

Schienenkopf
railhead

44

Mess- und Steuerungseinheit
Measuring and control unit

55

Fahrzeugsteuerung
vehicle control

77

den Abstand zur Oberseite des Schienenkopfes wiedergebender Messwert
measured value representing the distance to the top of the rail head

88th

Programmiergerät
Programming device

Claims

1.Vehicle-side safety device for monitoring the stability of rail vehicles equipped with hoists with devices for blocking the vehicle suspensions, characterized in that on both longitudinal sides of the rail vehicle on parts that do not perform a relative movement to the wheelset of the rail vehicle when the spring lock is effective, from a voltage source ( 6 ) supplied and with a measuring and control unit ( 4 ) connected distance sensors ( 1 ) as ultrasound, radar sensors or as optical sensors are installed, their distance ( 7 ) to the top of the rail head ( 3 ) with an ultrasound or Measure the radar lobe or optically, whereby the scanned area on the rail head ( 3 ) is at least large enough that the distance measurement is not affected when driving over rail joints or similar rail gaps, or when driving over bends or switches.

2. Vehicle-side safety device according to claim 1, characterized in that the measuring and control unit ( 4 ) triggers manually or automatically the distances ( 7 ) of the distance sensors ( 1 ) to the tops before starting the operation of the rail vehicle under defined initial conditions the rail heads ( 3 ) it averages, saves them as reference values and, during work, a continuous comparison of the distances ( 7 ) then determined with these reference values takes place, signals to the driver when limit values for maximum permissible changes in the distances ( 7 ) are violated Tool control ( 5 ) are transmitted, which lead to braking of the rail vehicle and / or only allow control signals for movements that reduce the load torque.

3. Vehicle-side safety device according to claim 1 and 2, characterized in that the limit values for maximum permissible changes in the distances ( 7 ) are entered by means of a programming device ( 8 ).