DE10009708C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Eigenschaften der Drehdämpfung eines Drehgestells von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Eigenschaften der Drehdämpfung eines Drehgestells (D1, D2) von Schienenfahrzeugen (W), bei denen auf dem Drehgestell (D1, D2) jeweils ein Ende eines Wagenkastens (K) um eine Drehachse (X) drehbar gelagert ist, welche eine kostengünstige, aussagekräftige Überprüfung der Drehdämpfung von Drehgestellen von Schienenfahrzeugen im eingebauten Zustand ermöglichen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Schienenfahrzeug (W) mit dem Drehgestell (D1, D2) über einen Kurvenabschnitt (5) eines zwei Schienen (2, 3) umfassenden Gleises (4) gefahren wird, so daß das Drehgestell (D1, D2) eine Drehung relativ zum Wagenkasten um die Drehachse (X) ausgeführt, daß die Geschwindigkeit (v) gemessen wird, mit welcher das Drehgestell (D1, D2) durch den Kurvenabschnitt (5) geführt wird, daß an mindestens einem Meßpunkt (M1-M4) die während des Befahrens des Kurvenabschnitts (5) auftretenden, im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeugs (W) gerichteten Kräfte erfaßt werden, und daß aus den erfaßten Kräften die Rückstellkraft ermittelt wird, welche bei einer Drehung des Drehgestells (D1, D2) durch die Drehdämpfung ausgeübt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Eigenschaften der Drehdämpfung eines Drehgestells von Schienenfahrzeugen, bei denen auf dem Drehgestell jeweils ein Ende eines Wagenkastens um eine Drehachse drehbar gelagert ist.

Drehgestelle von Reisezugwagen besitzen in der Regel eine Drehdämpfung, welche insbesondere die bei Geradeausfahrt aber auch bei einer Kurvenfahrt auftretenden Schwingungen des Drehgestells abfedern und dämpfen soll. Dabei umfaßt die Drehdämpfung meistens mindestens einen außen am Drehgestell zwischen dem betreffenden Gestell und dem Wagenkasten montierten Dämpfer, welcher besonders bei hoher Reisegeschwindigkeit für einen stabilen Lauf des Schienenfahrzeugs im Gleis sorgt.

Die Dämpfer können beispielsweise als hydraulisch arbeitende Dämpfungselemente oder in Form von Reibungsdämpfern ausgebildet sein. Zusätzlich kann die Drehdämpfung federnde Elemente umfassen. Diese üben bei einer Verdrehung des Drehgestells ergänzend zu der von den Dämpfern ausgeübten Rückstellkraft um die zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestell vorhandene Drehachse eine federnde Kraft aus, welche das Drehgestell entgegen seiner Drehrichtung belasten.

Für einen sicheren und komfortablen Lauf insbesondere von Reisezügen ist eine einwandfrei Funktion der Drehdämpfung erforderlich. Die Überprüfung der Dämpfer und gegebenenfalls Federn solcher Drehdämpfungen ist jedoch aufwendig. Daher besteht die übliche Vorgehensweise derzeit darin, jeweils eine Sichtüberprüfung der Bauelemente der Drehdämpfung im eingebauten Zustand vorzunehmen. Ein Problem besteht bei dieser Vorgehensweise darin, daß sich Schäden der Dämpfer nicht in allen Fällen optisch, beispielsweise durch Ölaustritt, bemerkbar machen.

Ein Verfahren für die Kontrolle von an Schienenfahrzeugen eingesetzten Radsätzen ist beispielsweise aus der US 4,702,104 bekannt. Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren wird das zu prüfende Schienenfahrzeug über eine geradlinig ausgebildete Gleistrecke gefahren, an der in Fahrtrichtung beabstandet zueinander Sensoren angeordnet sind. Diese Sensoren nehmen die beim Überfahren durch die Räder des Schienenfahrzeugs erzeugten Schwingungen auf und liefern diese über geeignete Filter an ein Analysegerät. Dieses ermittelt aus den erfaßten Schwingungen diejenigen, die typischerweise infolge einer Deformation mindestens eines der Räder hervorgerufen werden. Auf diese Weise kann automatisch erkannt werden, an welchem Rad eines Radsatzes eine unzulässig große Verformung vorhanden ist.

Eine andere Vorgehensweise bei der Erfassung von Schäden an Radsätzen von Schienenfahrzeugen ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 87 13 927 U1 bekannt. Bei der darin beschriebenen Vorrichtung sind zwei parallel und je einem Rad zugeordnete Lauf schienen vorgesehen, die von dem Radsatz überfahren werden. Gleichzeitig ist jeder dieser Schienen mindestens eine parallel dazu verlaufende Tastschiene zugeordnet, die mit mindestens einer vertikalen Komponente wenigstens annähernd parallel zu sich selbst und gegen eine Vorlast zur Durchführung einer Messung geführt ist. Die Tastschienen sind mit einer Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsgröße verbunden. Beim Durchlaufen der so gebildeten Meßstrecke werden die jeweiligen Tastschienen vom Radkranz des die zugeordnete Laufschiene befahrenden Rades heruntergedrückt. Durch eine geeignete Verkopplung der auf diese Weise an den Tastschienen gewonnenen Signale kann der Verschleiß des Rades, insbesondere seine Unrundheiten, detektiert werden.

Da die bekannten Verfahren jeweils nur die Erfassung des sich in geometrischen Abweichungen äußernden Verschleißes der Räder, nicht aber der Dämpfer eines Radsatzes ermöglichen, kann eine ins Einzelne gehende Überprüfung insbesondere der Dämpfer des Radsatzes nur im ausgebauten Zustand auf entsprechend ausgebildeten Prüfständen durchgeführt werden. Der damit verbundene technische und zeitliche Aufwand ist beträchtlich und verursacht hohe Kosten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige, aussagekräftige Überprüfung der Drehdämpfung von Drehgestellen von Schienenfahrzeugen im eingebauten Zustand zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird einerseits durch ein Verfahren zum Ermitteln der Eigenschaften der Drehdämpfung eines Drehgestells von Schienenfahrzeugen gelöst, bei denen auf dem Drehgestell jeweils ein Ende eines Wagenkastens um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei das Schienenfahrzeug mit dem Drehgestell über einen Kurvenabschnitt eines zwei Schienen umfassenden Gleises gefahren wird, so daß jedes der Drehgestelle des Schienenfahrzeugs eine Drehung relativ zum Wagenkasten um die Drehachse ausführt, wobei die Geschwindigkeit gemessen wird, mit welcher das Drehgestell durch den Kurvenabschnitt geführt wird, wobei an mindestens einem Meßpunkt die während des Befahrens des Kurvenabschnitts auftretenden, im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeugs gerichteten Kräfte erfaßt werden, und wobei aus den erfaßten Kräften die Rückstellkraft ermittelt wird, welche bei einer Drehung des Drehgestells durch die Drehdämpfung ausgeübt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Drehdämpfung eines Drehgestells im am Schienenfahrzeug eingebauten Zustand zu überprüfen. Zu diesem Zweck wird das Schienenfahrzeug mit dem jeweils zu überprüfenden Drehgestell über einen Gleisabschnitt gefahren, innerhalb dessen das Drehgestell eine definierte Drehung um seine Drehachse in Bezug auf den Wagenkasten des Schienenfahrzeugs ausführt. Aus den dabei auf die Schiene wirkenden Kräften und der ebenso gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit wird dann die von der Dämpfung ausgeübte Dämpfungskraft ermittelt. Die so ermittelte Kraft gibt eine eindeutige Auskunft über den jeweiligen Zustand der Drehdämpfung. So steht bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise ein Meßergebnis zur Verfügung, anhand dessen sich problemlos feststellen läßt, ob die Drehfederung des jeweils überprüften Drehgestells noch die an sie gestellten Anforderungen erfüllt.

Da es für die Überprüfung der Eigenschaften der Drehdämpfung nicht mehr erforderlich ist, deren einzelne Bauelemente, wie Dämpfer, Federn etc., auszubauen, kann die erfindungsgemäße Kontrolle der Dämpfungseigenschaften kostengünstig und mit minimiertem Zeitaufwand durchgeführt werden. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht dabei darin, daß keinerlei Veränderungen an dem Drehgestell oder dem sonstigen Schienenfahrzeug vorgenommen werden müssen. Statt dessen kann die erforderliche Meßeinrichtung als feste Installation an einem bestimmten Prüfort angeordnet sein und mit ihr das erfindungsgemäße Prüfverfahren für eine Vielzahl unterschiedlicher Drehgestellmodelle in gleicher Weise durchgeführt werden.

Bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise wird jeweils die Summe aller bei einer Drehung des Drehgestells auf die Schienen des Gleisstück ausgeübten Kräfte erfaßt. Umfaßt die Drehdämpfung neben mindestens einem Dämpfer mindestens eine Feder mit bekannter Federkennlinie, so kann die von dem Dämpfer tatsächlich ausgeübte Dämpfungskraft auf einfache Weise aus den erfaßten Kräften dadurch ermittelt werden, daß unter Berücksichtigung der durch die Drehung des Drehgestells erzeugten Rückstellkräfte der Federn und der während der Drehung wirksamen Reibungskräfte die von dem Dämpfer ausgeübte Dämpfungskraft ermittelt wird.

Die Erfassung der jeweils wirksamen Kräfte kann auf einfache Weise durchgeführt werden, indem als Maß für die beim Befahren des Kurvenabschnitts zu erfassenden Kräfte die Verformungen der jeweiligen Schiene an dem Meßpunkt erfaßt werden und indem aus den erfaßten Verformungen unter Berücksichtigung einer für die jeweilige Schiene ermittelten Kraft-Verformungskennlinie diejenige Kraft bestimmt wird, welche die Verformung hervorgerufen hat und daß aus der derart bestimmten Kraft die Rückstellkraft der Drehdämpfung ermittelt wird. Durch die Erfassung der Verformungen der Schiene können die jeweils wirksamen Kräfte sicher und mit hoher Genauigkeit gemessen werden.

Die Meßgenauigkeit bei der Erfassung kann dadurch weiter verbessert werden, daß an beiden Schienen des Gleiskörpers an jeweils mindestens einem Meßpunkt die dort jeweils wirkenden Kräfte erfaßt werden. Auf diese Weise werden die bei der Durchfahrt des Kurvenabschnitts auf beide Schienen wirkenden Kräfte erfaßt. Aus diesen zueinander korrespondierenden Kräften kann dann mit höherer Sicherheit die Dämpfungskraft bestimmt werden.

Zusätzlich gesteigert werden kann die Qualität des Meßergebnisses auch dadurch, daß die jeweils wirkenden Kräfte an mehreren, entlang mindestens einer der Schienen des Gleiskörpers verteilten Meßpunkten erfaßt werden. Auf diese Weise läßt sich ein Abbild der Dämpfungskraft gewinnen, die bei der Kurvendurchfahrt in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehstellung wirksam ist.

Vorzugsweise wird aus den an den Meßpunkten an einer oder beiden Schienen erfaßten unterschiedlichen Kräften eine Durchschnittskraft gebildet und aus der Durchschnittskraft die von der Drehdämpfung ausgeübte Rückstellkraft ermittelt.

Günstig ist es darüber hinaus, wenn in dem jeweiligen Meßpunkt die seitliche Ausrichtung der Räder des Drehgestells in Bezug auf die Schiene erfaßt wird. Auf diese Weise können Ungenauigkeiten und Verfälschungen des Meßergebnisses weitgehend vermieden werden, welche andernfalls durch Abweichungen der Radstellung auf der Schiene gegenüber einer bestimmten, in der Praxis in der Regel nicht einzuhaltenen Idealstellung verursacht werden können.

Die oben angegebene Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zum Ermitteln der Eigenschaften der Drehdämpfung eines Drehgestells von Schienenfahrzeugen gelöst, bei denen auf dem Drehgestell jeweils ein Ende eines Wagenkastens um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die Vorrichtung mit einem Gleis, dessen beide Schienen in einem Kurvenabschnitt geführt sind, mit mindestens einem ein Meßsignal liefernden Sensor, der an einem Meßpunkt an mindestens einer der Schienen angeordnet ist, mit einer Einrichtung zum Erfassen der Geschwindigkeit, mit welcher das Drehgestell das Gleis befährt, und mit einer Auswerteinrichtung ausgestattet ist, welche aus dem von dem Sensor gelieferten Meßsignal die Rückstellkraft ermittelt, welche die Drehdämpfung des Drehgestells quer zu seiner Bewegungsrichtung beim Befahren des Kurvenabschnitts an dem Meßpunkt auf die Schiene ausübt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Sie ermöglicht die kostengünstige, sichere Überprüfung der Drehdämpfung eines Drehgestells von einem Schienenfahrzeug im eingebauten Zustand.

Vorzugsweise ist an jedem der Schienen mindestens ein Sensor angeordnet. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn mehrere Sensoren an beabstandet zueinander angeordneten Meßpunkten an mindestens einer der Schienen angeordnet sind. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung liefert Meßergebnisse, welche die bei der Durchfahrt des Kurvenabschnitts jeweils wirksamen Kräfte besonders realitätsgetreu erfassen. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn die Auswerteinrichtung aus den von den Sensoren gelieferten Meßsignalen eine Durchschnittskraft ermittelt.

Die Erfassung der jeweils wirkenden Kräfte kann auf einfache Weise präzise durchgeführt werden, wenn die Sensoren Verformungen der Schiene messen und die Auswerteinrichtung aus den gemessenen Verformungen eine Kraft ermittelt.

Da die Dämpfungskräfte in der Regel abhängen von der Geschwindigkeit, mit der sich das Drehgestell bei der Kurvendurchfahrt um seine Drehachse dreht, ist es regelmäßig erforderlich, eine Einrichtung zum Erfassen der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs beim Eintritt in den Kurvenabschnitt vorzusehen.

Der Einfluß, welchen die Position hat, in der das jeweilige Rad am Meßpunkt auf der Schiene steht, kann auf einfache Weise dann bei der Auswertung der Meßergebnisse berücksichtigt werden, wenn mindestens ein Sensor an dem jeweiligen Meßpunkt die seitliche Ausrichtung des jeweiligen Rades in Bezug auf die jeweilige Schiene erfaßt. Dabei läßt sich die Erfassung der jeweiligen Radposition auf einfache Weise dadurch bewerkstelligen, daß der Sensor dem Radkranz des jeweiligen Rades zugeordnet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Erfassen der Eigenschaften der Drehdämpfung eines Drehgestells;

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 während der Prüfung von Drehgestellen in einem Zugverband;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Linie I-I.

Die Vorrichtung 1 zum Erfassen der Eigenschaften der Drehdämpfung der Drehgestelle D1 bzw. D2 eines zu einem Zugverband Z, beispielsweise eines für hohe Reisegeschwindigkeiten ausgelegten Reisezugs, gehörenden Waggons W ist mit einem aus zwei Schienen 2, 3 gebildeten Gleis 4 ausgestattet. Das Gleis 4 weist einen Kurvenabschnitt 5 auf, in welchem die Schienen 2, 3 S- kurvenförmig geführt sind. Die Schienen 2, 3 der Vorrichtung 1 sind dabei beispielsweise auf einem aus einem Betonbett und einer festen Stahlkonstruktion gebildeten Unterbau U verschraubt.

Im Bereich der in Fahrtrichtung F gesehenen zweiten Hälfte des Kurvenabschnitts 5 sind beabstandet zueinander jeweils zwei Meßpunkte M1, M2 bzw. M3, M4 an den Schienen 2, 3 vorgesehen. An jedem der Meßpunkte M1-M4 ist ein Sensor S1-S4 zum Erfassen der Verformungen der jeweiligen Schiene 2 bzw. 3 und ein Sensor P1-P4 zum Erfassen der Position des jeweiligen Rades R1, R2 des Drehgestells D1 bzw. D2 angeordnet. Die Sensoren S1-S4 und P1-P4 liefern ihre Meßsignale an eine Auswerteinrichtung 6.

Zusätzlich ist eine Einrichtung V vorgesehen, welche die Fahrtgeschwindigkeit des jeweiligen Drehgestells D1 bzw. D2 beim Eintritt in den Kurvenabschnitt 5 mißt und ebenfalls an die Auswerteinrichtung 6 überträgt.

Die für die Erfassung der Verformungen der Schienen 2, 3 vorgesehenen Sensoren S1-S4 sind jeweils als induktive Taster ausgebildet, die jeweils von einem auf der von der jeweils anderen Schiene 3, 2 abgewandten Außenseite der jeweiligen Schiene 2, 3 positionierten Halter 7 gehalten sind. Die Tastspitze 8 der Sensoren S1-S4 ist dabei über eine Bohrung in die neutrale Faser des Schienenkopfes 9 der jeweiligen Schiene 2, 3 geführt, um die durch die Rückstellkräfte des Drehgestells D1 bzw. D2 hervorgerufene Biegeverformung der Schienen 2, 3 möglichst genau und unabhängig von der in vertikaler Richtung wirksamen Last des Schienenfahrzeugs messen zu können. Durch den festen Unterbau U ist sichergestellt, daß die vier Räder R1, R2 des Drehgestells D1 bzw. D2 voneinander entkoppelt sind, so daß Verformungen der jeweiligen Schiene 2, 3 nicht auf die jeweils andere übertragen werden. Der Unterbau U bildet so eine solide Meßbasis, durch welche sichergestellt ist, daß sich die bei Kurvenfahrt auftretenden Belastungen in Verformungen der Schienen 2, 3 äußern, die im wesentlichen vollständig von den Sensoren S1-S4 erfaßt werden können. Ebenso ist durch den gewählten Abstand der Sensoren S1-S4 und der gegenüber der Festigkeit des Unterbaus U hohen Elastizität der Schienen 2, 3 die gegenseitige Beeinflussung der Sensoren S1-S4 auf ein Minimum reduziert.

Die Sensoren P1-P4 zur Detektion der jeweiligen Radposition in Bezug auf die Schiene 2, 3 sind auf der der jeweils anderen Schiene 3, 2 zugeordneten Innenseite der Schienen 2, 3 jeweils gegenüberliegend zu einem der Sensoren S1-S4 positioniert. Bei den Sensoren P1-P4 handelt es sich um Näherungssensoren, welche von einem Halter 10 jeweils derart gehalten sind, daß sie den Abstand zwischen sich und dem Radkranz 11 des jeweiligen Rades R1, R2 erfassen.

Jedes Drehgestell D1, D2 weist eine aus jeweils mindestens einem Dämpfer und gegebenenfalls einer Feder gebildete Drehdämpfung auf, deren Einzelteile hier nicht dargestellt sind.

Der aus mehreren Waggons W mit jeweils einem von zwei Drehgestellen D1, D2 getragenen Wagenkasten K gebildete Zugverband Z wird über das Gleis 4 gefahren und durchläuft mit seinen Drehgestellen D1, D2 den Kurvenabschnitt 5 der Vorrichtung 1. Bei der Durchfahrt des Kurvenabschnitts 5 führen die Drehgestelle D1, D2 jeweils Drehungen um eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Drehachse X relativ zum Wagenkasten K aus. Proportional zur dabei erreichten Drehgeschwindigkeit des Drehgestells bzw. proportional zum erreichten Drehwinkel üben der Dämpfer und gegebenenfalls die Feder der Drehdämpfung des Drehgestells D1, D2 ein Drehmoment aus, welches in die Schienen 2, 3 eingeleitet wird. Die betreffenden Dämpfungskräfte wirken horizontal zwischen den Rädern R1, R2 und der Schiene 2, 3, auf der das jeweilige Rad R1, R2 aufsteht.

Im Zuge der Kurvenfahrt werden beide Drehgestelle D1, D2 des jeweiligen Waggons W verdreht. Aufgrund des großen Abstandes der Drehgestelle D1, D2 ist jedoch der gegenseitige Einfluß der Drehgestelle D1, D2 zum Zeitpunkt der Erfassung der Kräfte, die durch das im Bereich der Meßpunkte M1-M4 jeweils befindliche Drehgestell D1 ausgeübt werden, gering. Bei der Kurvenfahrt erfahren die Drehgestelle D1, D2 und der Wagenkasten K Querbeschleunigungen und Winkelbeschleunigungen, von denen die Beschleunigungskräfte horizontal zwischen den Rädern R1, R2 und den ihnen jeweils zugeordneten Schienen 2, 3 wirken. Gleichzeitig sind vertikale Kräfte wirksam, da der Schwerpunkt des Waggons nicht in der Schienenebene liegt. Des weiteren werden die auf die Schienen 2, 3 bei der Kurvenfahrt übertragenen Kräfte durch die hier nicht dargestellten Puffer beeinflußt, durch welche die einzelnen Waggons W des Zugverbandes Z gegeneinander abgepuffert sind. Schließlich führen auch Luftbewegungen aufgrund der in der Regel großen Angriffsfläche der Wagenkästen zu einer Beeinflussung der auf die Schienen 2, 3 übertragenen Kräfte.

Die Auswerteinrichtung 6 ermittelt bei bekanntem Last- Verformungsverhalten der Schienen 2, 3 aus den von den Sensoren S1-S4 erfaßten jeweiligen Verformungen und unter Berücksichtigung der jeweiligen von den Sensoren P1 -P4 erfaßten Radpositionen die Summe der an den Meßpunkten M1-M4 jeweils wirksamen Kräfte. Durch eine geeignete Mittelwertbildung wird aus den so ermittelten Kräftesummen ein Mittelwert gebildet. Dessen Genauigkeit ist höher als die Genauigkeit eines nur an einem Meßort erfaßten Meßergebnisses. Das Last-Verformungsverhalten der Schienen 2, 3 an den jeweiligen Meßpunkten M1-M4 ist zuvor durch entsprechende Versuche bestimmt worden.

Bei der Ermittlung der jeweiligen Dämpfungskraft werden von der Auswerteinrichtung 6 die Beschleunigungskräfte aus der translatorischen und rotatorischen Beschleunigung des Waggons W von der erfaßten Kraft abgezogen. Diese können bis zu einem Drittel der erfaßten Kräfte betragen. Bei bekannter Geschwindigkeit und bei bekanntem Gewicht des jeweiligen Waggons können die an jedem Meßpunkt M1- M4 wirksamen Beschleunigungskräfte bestimmt und die am jeweiligen Meßpunkt jeweils erfaßten Kräfte entsprechend bereinigt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß sich Kräfte aus der rotatorischen Beschleunigung des Drehgestells zu den das Drehgestell hemmenden Kräften addieren.

Da auch die Krümmung des Gleises 4 im Kurvenabschnitt 5, der jeweilige Achsabstand der Radsätze im Drehgestell D1, D2 sowie der Abstand zwischen den Drehachsen X der Drehgestelle D1, D2 an einem Wagenkasten K bekannt sind, kann aus der gemessenen Geschwindigkeit V, mit der die Drehgestelle D1, D2 jeweils durch den Kurvenabschnitt 5 geführt werden, über einige von der Auswerteinrichtung 6 durchgeführte Rechenschritte diejenige Winkelgeschwindigkeit ermittelt werden, mit welcher sich das Drehgestell D1, D2 im Augenblick der Messung um die jeweilige Drehachse X dreht.

Die Kenntnis dieser Winkelgeschwindigkeit ist wichtig für die Abstimmung der Dämpfungskraft. Letztere ist bekanntlich proportional zur Winkelgeschwindigkeit. Zu bemerken ist in diesem Zusammenhang, daß, genau genommen, während des nur wenige Sekunden dauernden Zeitraums der Messung nicht nur eine einzelne Dämpfungskraft gemessen wird, sondern daß der Verlauf der Dämpfungskraft über dem Drehwinkel bzw. der Auslenkung des Drehgestells D1, D2 gegenüber dem Wagenkasten K erfaßt wird.

Da die jeweilige Radposition auf der Schiene 2, 3 mittels der Sensoren P1-P4 erfaßt wird, kann bei der Auswertung der Meßergebnisse problemlos berücksichtigt werden, daß die tatsächliche Verdrehung des Drehgestells D1, D2 in der Praxis sehr stark von der Verdrehung bei der Durchfahrt des Kurvenabschnitts 5 abweichen kann, welche sich bei theoretischer Betrachtung ergibt.

Die Ausrichtung der Laufflächen 12 kann zur Minderung der Reibkräfte an den Kurvenverlauf angepaßt werden.

Durch eine möglichst exakt horizontale Ausrichtung des Gleises 4 kann der Einfluß der horizontal wirkenden, sich aus dem Reibungswiderstand der gezogenen Waggons W ergebenden Kräfte auf das Meßergebnis auf eine vernachlässigbare Größe reduziert werden.

Die um die nicht zu berücksichtigenden Kraftanteile bereinigte erfaßte Kraft wird in ein Gesamtdrehmoment umgerechnet, welches um die Drehachse X des jeweiligen Drehgestells D1, D2 wirksam ist, und in eine Querkraft umgerechnet. Die aus den Beschleunigungskräften des Wagenkastens und der Zugkräfte resultierenden Querkräfte bleiben unberücksichtigt. Aus der Geschwindigkeit des Drehgestells, der Radposition in den Meßpunkten M1-M4 und der bekannten Geometrie der Schienen 2, 3 werden der Drehwinkel, die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigung des Drehgestells berechnet. Das durch die Trägheitskräfte bedingte Drehmoment des Drehgestells wird dementsprechend ermittelt und vom Gesamtdrehmoment abgezogen. Ebenso werden die Drehmomente, welche von den von der Feder der Drehdämpfung erzeugten Rückstellkräfte bewirkt werden, vom Gesamtdrehmoment subtrahiert. Der verbleibende Rest des Gesamtdrehmoments entspricht der Summe der drehgeschwindigkeitsproportionalen, auf den Dämpfer zurückgehenden Drehmomenten und den Reibmomenten. Aus diesen kann die jeweils wirksame Dämpfungskraft des Dämpfers abgeleitet werden.

Durch einen Vergleich der so ermittelten wirksamen Dämpfungskraft mit Sollwerten, die für einen intakten Dämpfer ermittelt worden sind, kann die Auswerteinrichtung 6 selbsttätig feststellen, ob der Dämpfer der Drehdämpfung des jeweils überprüften Drehgestells D1, D2 die an ihn gestellten Anforderungen noch erfüllt.

Ebenso ist es auch möglich, ohne die beschriebene Auswertung die für ein beliebiges Schienenfahrzeug gemessenen Signale mit den Signalen eines "Gutfahrzeuges" zu vergleichen, die bei gleicher Geschwindigkeit gemessen worden sind. Dabei wird zwar jeweils eine Summe von Größen gemessen. Der Vorteil dieser Art des "Gut- Schlecht-Vergleichs" besteht jedoch in der Einfachheit, mit der ein beispielsweise fehlerhaftes Bauteil erkannt werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Vorrichtung zum Erfassen der Eigenschaften der Drehdämpfung von Drehgestellen D

1

, D

2

2

,

3

Schienen

4

Gleis

5

Kurvenabschnitt

6

Auswerteinrichtung

7

Halter

8

Tastspitze

9

Schienenkopf

10

Halter

11

Radkranz

12

Laufflächen
D1, D2 Drehgestelle
F Fahrtrichtung
K Wagenkasten
M1, M2, M3, M4 Meßpunkte
P1-P4 Sensoren
R1, R2 Räder der Drehgestelle D

1

, D

2

S1-S4 Sensoren
U Unterbau
V Einrichtung zum Messen der Geschwindigkeit
W Waggon
X Drehachse
Z Zugverband

Claims (14)

1. Verfahren zum Ermitteln der Eigenschaften der Drehdämpfung eines Drehgestells (D1, D2) von Schienenfahrzeugen (W), bei denen auf dem Drehgestell (D1, D2) jeweils ein Ende eines Wagenkasten (K) um eine Drehachse (X) drehbar gelagert ist,

• - wobei das Schienenfahrzeug (W) mit dem Drehgestell (D1, D2) über einen Kurvenabschnitt (5) eines zwei Schienen (2, 3) umfassenden Gleises (4) gefahren wird, so daß das Drehgestell (D1, D2) eine Drehung relativ zum Wagenkasten um die Drehachse (X) ausführt,
• - wobei die Geschwindigkeit (v) gemessen wird, mit welcher das Drehgestell (D1, D2) durch den Kurvenabschnitt (5) geführt wird,
• - wobei an mindestens einem Meßpunkt (M1-M4) die während des Befahrens des Kurvenabschnitts (5) auftretenden, im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeugs (W) gerichteten Kräfte erfaßt werden, und
• - wobei aus den erfaßten Kräften die Rückstellkraft ermittelt wird, welche bei einer Drehung des Drehgestells (D1, D2) durch die Drehdämpfung ausgeübt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehdämpfung mindestens einen Dämpfer und mindestens eine Feder mit bekannter Federkennlinie umfaßt und daß unter Berücksichtigung der durch die Drehung des Drehgestells (D1, D2) erzeugten Rückstellkräfte der Federn und der während der Drehung wirksamen Reibungskräfte die von dem Dämpfer ausgeübte Dämpfungskraft ermittelt wird.

3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die beim Befahren des Kurvenabschnitts (5) zu erfassenden Kräfte die Verformungen der jeweiligen Schiene (2, 3) an dem Meßpunkt (M1-M4) erfaßt werden und daß aus den erfaßten Verformungen unter Berücksichtigung einer für die jeweilige Schiene (2, 3) ermittelten Kraft- Verformungskennlinie diejenige Kraft bestimmt wird, welche die Verformung hervorgerufen hat und daß aus der derart bestimmten Kraft die Rückstellkraft der Drehdämpfung ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Schienen (2, 3) des Gleiskörpers (4) an jeweils mindestens einem Meßpunkt (M1-M4) die dort jeweils wirkenden Kräfte erfaßt werden.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils wirkenden Kräfte an mehreren, entlang mindestens einer der Schienen (2, 3) des Gleiskörpers (4) verteilten Meßpunkten (M1-M4) erfaßt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus den an den Meßpunkten (M1-M4) erfaßten Kräften eine Durchschnittskraft gebildet wird und daß aus der Durchschnittskraft die von der Drehdämpfung ausgeübte Rückstellkraft ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem jeweiligen Meßpunkt (M1-M4) die seitliche Ausrichtung der Räder (R1, R2) des Drehgestells (D1, D2) in Bezug auf die Schiene (D1, D2) erfaßt wird.

8. Vorrichtung zum Ermitteln der Eigenschaften der Drehdämpfung eines Drehgestells (D1, D2) von Schienenfahrzeugen (W), bei denen auf dem Drehgestell (D1, D2) jeweils ein Ende eines Wagenkastens (K) um eine Drehachse (X) drehbar gelagert ist,

• - mit einem Gleis (4), dessen beide Schienen (2, 3) in einem Kurvenabschnitt (5) geführt sind,
• - mit mindestens einem ein Meßsignal liefernden Sensor (S1-S4), der an einem Meßpunkt (M1-M4) an mindestens einer der Schienen (2, 3) angeordnet ist,
• - mit einer Einrichtung (V) zum Erfassen der Geschwindigkeit, mit welcher das Drehgestell das Gleis befährt, und
• - mit einer Auswerteinrichtung (6), welche aus dem von dem Sensor (S1-S4) und der Einrichtung (V) gelieferten Meßsignal die Rückstellkraft ermittelt, welche die Drehdämpfung des Drehgestells (D1, D2) quer zu seiner Bewegungsrichtung (F) beim Befahren des Kurvenabschnitts (5) an dem Meßpunkt (M1-M4) auf die Schiene (2, 3) ausübt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der Schienen (2, 3) mindestens ein Sensor (S1-S4) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sensoren (S1-S4) an beabstandet zueinander angeordneten Meßpunkten (M1-M4) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinrichtung (6) aus den von den Sensoren (S1-S4) gelieferten Meßsignalen eine Durchschnittskraft ermittelt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (S1-S4) Verformungen der Schiene (2, 3) erfassen und daß die Auswerteinrichtung (6) aus den erfaßten Verformungen eine Kraft ermittelt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Sensor (P1-P4) an dem jeweiligen Meßpunkt (M1-M4) die seitliche Ausrichtung des jeweiligen Rades (R1, R2) in Bezug auf die jeweilige Schiene (2, 3) erfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (P1- P4) dem Radkranz (11) des jeweiligen Rades (R1, R2) zugeordnet ist.