DE10009708C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Eigenschaften der Drehdämpfung eines Drehgestells von Schienenfahrzeugen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Eigenschaften der Drehdämpfung eines Drehgestells von SchienenfahrzeugenInfo
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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.
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
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
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.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004029947B3 (de) * | 2004-06-21 | 2006-01-26 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Prüfen eines Radsatzes eines Schienenfahrzeuges |
ITTO20080664A1 (it) * | 2008-09-10 | 2010-03-11 | Torino Politecnico | Metodo di realizzazione di un dispositivo di prova per materiale rotabile e relativo metodo di prova |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4702104A (en) * | 1984-08-14 | 1987-10-27 | Hallberg Karl R S | Method and device for detecting wheels with deformed treads in railroad vehicles |
DE8713927U1 (de) * | 1987-10-16 | 1988-01-21 | Wilhelm Hegenscheidt Gmbh, 5140 Erkelenz | Einrichtung zur Erfassung von Zustandsdaten an einem rollenden Radsatz |
-
2000
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4702104A (en) * | 1984-08-14 | 1987-10-27 | Hallberg Karl R S | Method and device for detecting wheels with deformed treads in railroad vehicles |
DE8713927U1 (de) * | 1987-10-16 | 1988-01-21 | Wilhelm Hegenscheidt Gmbh, 5140 Erkelenz | Einrichtung zur Erfassung von Zustandsdaten an einem rollenden Radsatz |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004029947B3 (de) * | 2004-06-21 | 2006-01-26 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Prüfen eines Radsatzes eines Schienenfahrzeuges |
ITTO20080664A1 (it) * | 2008-09-10 | 2010-03-11 | Torino Politecnico | Metodo di realizzazione di un dispositivo di prova per materiale rotabile e relativo metodo di prova |
EP2163877A1 (de) * | 2008-09-10 | 2010-03-17 | Politecnico di Torino | Verfahren zur Herstellung einer Testvorrichtung für Wellenmaterial und entsprechendes Testverfahren |
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